EP3957909A1 - Asymmetric fluidized-bed furnace for combustion of materials - Google Patents

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EP3957909A1
EP3957909A1 EP20191986.7A EP20191986A EP3957909A1 EP 3957909 A1 EP3957909 A1 EP 3957909A1 EP 20191986 A EP20191986 A EP 20191986A EP 3957909 A1 EP3957909 A1 EP 3957909A1
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fluidized bed
zone
fluidized
bed
fluidizing
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Stefan Hamel
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Steinmueller Engineering GmbH
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Steinmueller Engineering GmbH
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    • F23G2203/50Fluidised bed furnace
    • F23G2203/502Fluidised bed furnace with recirculation of bed material inside combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to a fluidized-bed furnace and a method for operating the fluidized-bed furnace for the combustion of substances, in particular materials with high calorific values, problematic composition and/or a high proportion of volatile components, comprising a stationary-type fluidized-bed reactor and a free space above the fluidized-bed reactor for post-combustion .
  • Fluidized bed technology has been used successfully for the combustion of coal and sewage sludge for decades.
  • the range of fuels has been steadily expanded with, for example, biomass, biogenic residues, waste, production waste through to alternative fuels and other input materials processed from waste, such as paper sludge, RDF ( Refuse Derived Fuel ), SRF ( Solid Recovered Fuel ).
  • RDF Refuse Derived Fuel
  • SRF Solid Recovered Fuel
  • the fluidized bed itself consists primarily of bed material, consisting of sand and fuel ash, with a small proportion by mass of the fuel also being in the bed.
  • the fluidized bed is fluidized using the so-called primary air, which is introduced as evenly as possible over the reactor cross-section by a gas distributor in order to achieve safe and uniform fluidization.
  • the solids are moved three-dimensionally and thus mixed in the horizontal and vertical directions. This results in an even distribution of fuel and thus temperature within the bed.
  • the uniform temperature distribution and the comparatively low fluidized bed temperature are the main advantages of fluidized bed combustion compared to grate and dust firing.
  • the fluidized bed mass acts as a mobile heat accumulator and compensates for fluctuations in fuel quality with regard to calorific value, pollutant content and water content.
  • EP 0 431 163 A1 refers to a fluidized bed for incineration of various types of waste, characterized by the formation of internal circulation of the bed material.
  • the internal circulation is caused by different fluidization velocities in different zones of the fluidized bed.
  • EP 2 933 557 A1 discloses a fluidized bed furnace composed of a furnace body, a movable bed plate, a first fluidized bed plate, a second fluidized bed plate, a fan and a turbo fan.
  • the floor of the fluidized bed furnace has openings that are only permeable for the fluidizing gas.
  • the bed material is transported to the extraction openings specially designed for this purpose and drawn off there.
  • An internal bed circulation is set up, which ensures that the bed material is transported away.
  • the fluidizing medium is introduced into the fluidized bed via diffuser plates inclined towards the outlet.
  • the fluidizing medium exits at two different exit velocities using two diffuser plates, creating a circulating vortex flow.
  • EP 0 740 109 A2 describes a stationary fluidized bed for the combustion of various materials, such as waste and coal.
  • the design of the fluidized bed furnace described takes particular account of the removal of non-combustible components of the feedstock, such as ash, impurities or agglomerates.
  • EP 3 124 862 B2 describes in figure 1 discloses a fluidized bed furnace having incombustible matter outlet openings located in the bottom of a fluidized bed furnace.
  • the fluidized bed furnace also includes different fluidized bed areas that have different fluidization speeds. Immersion heating surfaces are arranged in the fluidized bed area with a lower fluidization speed.
  • the principle of the stationary or bubble-forming fluidized bed is available as a variant of the process.
  • particular attention must be paid to the fluidized bed temperature in order to prevent agglomerations in the fluidized bed in connection with other difficult fuel properties such as the composition of the ash and its softening behavior under temperature, as well as the presence of accompanying and disruptive substances.
  • a calorific value of around 18 MJ/kg is often given as the upper limit for the fuel for the stationary fluidized bed.
  • the main reason is the setting of the bed temperature, which should typically be around 850°C, depending on the ash softening behavior, but not higher than the usual 900°C. If the fuel properties cannot be changed, other measures must be taken to ensure safe plant operation.
  • the object of the present invention is to expand the range of use of stationary or bubble-forming fluidized bed reactors with regard to the calorific value of the fuels.
  • fuels some of which have high calorific values, whose ash has a complex composition and/or shows variable softening behavior that is strongly dependent on the temperature (tendency to agglomerate), and a non-negligible proportion of accompanying substances, impurities and volatile components feature.
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.
  • the object is achieved by a stationary type fluidized bed furnace by means of an asymmetric operation.
  • Various features control the temperature within the fluidized bed furnace, so that in particular substances with a high calorific value that have a high volatile content can be burned with the apparatus according to the invention.
  • the apparatus according to the invention makes it possible at the same time to ensure the removal of agglomerates and impurities and to ensure the post-combustion of the volatile components entering the free space from the fluidized bed.
  • the structure also realizes a staged combustion of the volatiles within the fluidized bed furnace in order to avoid local temperature peaks in the free space.
  • the present invention relates to a fluidized bed furnace of the stationary type comprising a fluidized bed reactor (A) which is set up to form a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidiser elements (6), a second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidising gas distributor (C2) with fluidiser elements (6'); wherein the fluidization of the fluidized bed area of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that material circulation (F) within the fluidized bed occurs between the first and second zone.
  • A fluidized bed reactor
  • A fluidized bed reactor
  • A which is set up to form a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidiser
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed comprises from 0.4 to 0.75, preferably from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.
  • the fluidized bed furnace also has a bed material discharge funnel (D), which connects in the area below the fluidizing gas distributors (C1, C2), and a free space above the fluidized bed reactor (A), in which burnout air nozzles (3) within burnout air levels are arranged.
  • D bed material discharge funnel
  • the fluidized bed reactor is a bubbling fluidized bed reactor.
  • “Fuels” within the meaning of this invention are basically substances that contain a certain proportion of combustible material, which in turn converts the stored energy into usable energy through oxidation, mostly in the form of combustion.
  • combustible materials may include various coals, tailings sludge, oil coal or oil coke, as well as wastes of all kinds and the like.
  • a great advantage of the fluidized bed furnace according to the invention for the combustion of fuels is the thermal utilization or elimination of problematic substances. For example, petroleum coke (a lot of sulphur), chicken manure (low density), landfill gas (low calorific value) and much more can be converted.
  • wastes with a high calorific value that can be used energetically can be used for this purpose, such as animal meal, shredder light fraction, etc.
  • the different fuels can be used both individually (mono-combustion) and in a combination of different fuels.
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section, preferably from 0.55 to 0.75, and more preferably from 0.60 to 0 ,75.
  • the zones of the fluidized bed reactor are subdivided in a way that enables the person skilled in the art to carry out the invention described and bring about the technical effect according to the invention.
  • the entire cross section of the fluidized bed is represented by the horizontal Cross-section at the top of the fluidized bed and is divided into two zones (B1, B2) by an imaginary line.
  • the imaginary line runs in the middle between the fluidizing gas distributor of the first zone (C1) and the fluidizing gas distributor of the second zone (C2), so that the imaginary line is at the same distance from the fluidizing gas nozzles of both fluidizing gas distributors (C1, C2). is.
  • the basic ratio of the area ratio of the first zone of the fluidized bed (B1) to the total cross-sectional area is 40% or higher.
  • the proportion of the first zone (B1) is more than 50% based on the reactor cross section
  • the imaginary line separating the two zones from one another separates, shifted towards the second zone (B2) so that an asymmetric arrangement of the faces (B1, B2) along the axis formed by the imaginary line is obtained.
  • the area percentage of the first zone (B1) is preferably 55% or higher, particularly preferably 60% or higher, of the total reactor cross section.
  • the zones of the fluidized bed have different fluidization rates.
  • a first zone has a fluidization velocity that is less than the fluidization velocity of the second zone.
  • F bed-internal material circulation
  • the entire bed material and thus also the fuel particles distributed throughout the bed material are captured.
  • the formation of agglomerates takes place during fluidized bed operation.
  • the fluidized bed furnace according to the invention is able to at least partially prevent the formation of the agglomerates, alternatively to destroy them, or else to remove them via the discharge funnel.
  • the higher fluidization speed within the second zone causes higher impulses, e.g. between bed material and agglomerates, resulting in more intensive bed material movement and thus promoting the dissolution of agglomerates.
  • the bed material ie the solid that is fluidized to form a fluidized bed in the fluidized bed reactor, is a substance or a mixture of substances that does not itself take part in the combustion.
  • the bed material is most often formed from ash, the solid residue from the combustion of organic matter, and, for example, gravel (sand), with approximately one to three percent by weight of the fuel used being added.
  • the bed material leads to erosion, ie mechanical wear and tear of refractory building materials, eg the immersion heating surfaces arranged within the fluidized bed.
  • erosion is to be rated negatively and leads to high material wear. This effect increases proportionally to the fluidization speed.
  • the slower fluidization is provided in the cooled zone of the fluidized bed (B1) to minimize erosion on the immersion heating surfaces arranged there.
  • fluidization takes place more quickly in order to drive the circulation of the solids and to break up any agglomerates that may have formed.
  • the stationary type fluidized bed furnace according to the invention is operated asymmetrically at least with regard to the fluidizing gas quantity distribution within the fluidized bed material.
  • the specific amount of fluidizing gas supplied in the first zone of the fluidized bed (B1) is correspondingly smaller than the specific amount of fluidizing gas in the second zone of the fluidized bed (B2), the specific amount of fluidizing gas corresponding to the amount of fluidizing gas in kg per m 2 of the fluidized bed area.
  • the fluidized bed furnace is preferably arranged in such a way that the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 150% of the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the first zone (B1).
  • An even more preferred embodiment comprises a fluidized bed furnace constructed in such a way that the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 200% of the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the first zone (B1).
  • Absolute values of the specific fluidizing gas quantities are to be selected depending on various parameters such as bed particle size distribution, bed temperature, composition of the fluidizing gas.
  • the zones of the fluidized bed are individually supplied with primary air via fluidizing gas distributors (C1, C2).
  • the primary air corresponds to the fluidizing gas, which consists either of air alone or of a mixture of air and recirculated flue gas.
  • the recirculated flue gas usually corresponds to only part of the gas mixture which is produced during the combustion process of substances in the fluidized bed furnace, is collected and returned to the fluidized bed furnace for the combustion of further substances.
  • the recirculated flue gas can be removed at various points, so that it is uncooled, cooled (e.g.
  • the fluidized bed furnace is constructed such that the fluidizing gas fed via the fluidizing gas distributors to the first zone (B1) and the second zone (B2) of the fluidized bed is independently composed of air and/or recirculated flue gas.
  • the faster fluidized zone (B2) of the fluidized bed is preferably designed without internals. This has the advantage that higher gas velocities, i.e. due to greater fluidization, mean that a higher proportion of solids flows upwards. Since the fluidically connected first zone (B1) of the fluidized bed has a slower fluidization of the bed material compared to the second zone (B2), the bed material is sucked into the faster zone (B2), so that internal material circulation and thus good mixing take place. The cooling of the bed material in the first zone (B1) using immersion heating surfaces (E) also ensures that the temperature in the second zone (B2) is also lowered by the internal material circulation.
  • the proportion of recirculated flue gas in the primary air is advantageously adjusted as required and used to regulate the temperature.
  • the proportion of recirculated flue gas should preferably be selected in such a way that a temperature of 950° C. is not exceeded in the faster zone of the fluidized bed (B2).
  • the primary air is selected so that the proportion of oxygen is present in stages.
  • the total oxygen ⁇ Ges supplied to the fluidized bed furnace is made up of the oxygen ⁇ B that is introduced into both zones of the fluidized bed B1 and B2 and of the oxygen that is introduced into the free space. Unless otherwise noted, the oxygen proportions are in each case based on the stoichiometric oxygen requirement for combustion of the total fuel O min introduced.
  • ⁇ Ges has a value from 1.05 to 1.4 and ⁇ B has a value from 0.35 to 0.9, preferably from 0.4 to 0.8.
  • the remaining amount of required oxygen ⁇ ABL is added.
  • the fluidized bed furnace is arranged in such a way that the oxygen content ⁇ B , which is added directly to the fluidized bed, from the oxygen ⁇ B1 introduced into the fluidized bed region of the first zone (B1), from the oxygen ⁇ B1 introduced into the fluidized bed region of the second zone (B2) oxygen ⁇ B2 introduced and the oxygen introduced into the free space, in each case based on the stoichiometric oxygen demand O min for combustion of the total fuel introduced, with ⁇ B1 being greater than ⁇ B2 .
  • ⁇ B1 is 10% to 30% greater than ⁇ B2 .
  • the operation of the fluidized bed furnace can be asymmetrical with respect to the oxygen conditions within the fluidized bed furnace.
  • the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are arranged within a plane below the fluidized bed, with a distance between the individual fluidizing elements so that all fluidizing gas distributors are permeable to agglomerates, bed material and/or impurities that have formed.
  • the fluidizing gas distributor is designed in such a way that only agglomerates that are no larger than the distance between the fluidizing elements can pass.
  • This advantageous arrangement hereinafter also referred to as an open fluidizing gas distributor or an open nozzle base
  • the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C1) of the first zone (B1) preferably form a plane that slopes down at an angle of 1° to 75° in the direction of the zone (B2), the plane of the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C2 ) of the second zone (B2) is preferably aligned horizontally.
  • the fluidizing elements are preferably individual nozzles that are each supplied with a fluidizing gas. It is particularly preferred that the fluidizing elements are nozzles that sit on a nozzle bar that is filled with fluidizing gas for the number supplied by the nozzles located on the beam.
  • the nozzle bar is preferably straight, curved or ring-shaped. It is advantageous that the fluidized bed furnace is constructed in such a way that, starting from the slowly fluidized zone of the fluidized bed (B1), the fluidizing elements are arranged downwards towards the fast fluidized zone of the fluidized bed (B2) (see also figure 6 ). In this way, the internal fluidized bed circulation is additionally supported.
  • a closed nozzle base which is formed from diffuser plates, for example, is often used.
  • a closed nozzle bottom e.g. the sum of the diffuser plates, has no passage between the fluidizing elements, e.g. nozzles, so that in this case the bed material is transported away along the closed nozzle bottom by means of a central or lateral opening.
  • This has the disadvantage that, in particular, fuels that contain higher amounts of impurities, e.g. non-combustible materials or agglomerates, cannot be converted.
  • Advantageous embodiments of the fluidized bed furnace according to the invention also contain at least one side wall of the fluidized bed reactor (A), preferably in the region of the fluidized bed of the first zone (B1), which is arranged widened upwards by an opening angle ⁇ with respect to the vertical.
  • the opening angle ⁇ is 0° or more, preferably 5° or more, more preferably 15° or more.
  • the asymmetrical arrangement of the side walls of the fluidized bed reactor generally favors the flow of solids through the fluidized bed, but in particular the downward-flowing movement of the coarse particles at the edge of the first zone of the fluidized bed.
  • the height of the fluidized bed is preferably chosen so that the immersion heating surfaces (E) in the fluidized bed of the first zone (B1) are either completely surrounded by the bed material or partially protrude into the free space of the fluidized bed furnace.
  • the highest amount of heat can be absorbed.
  • the proportion of the uncovered immersion heating surface increases, the proportion of the absorbed heat quantity also decreases, so that the cooling effect of the immersion heating surfaces on the temperature of the fluidized bed decreases accordingly. In this way, the temperature in the fluidized bed can be regulated depending on the combustion properties of the substances to be burned.
  • At least one substantially vertically arranged guide body (I) is immersed in the fluidized bed between the fluidized bed of the first zone (B1) and the fluidized bed of the second zone (B2), so that there is a distance to the nozzle bottom and to the fluidized bed surface, wherein the geometric base area of the guide body (I) is flat or three-dimensional.
  • the guide body (I) preferably serves as an additional heat transfer surface.
  • the guide body (I) is preferably shaped with tapering inflow sides at the bottom and rounded outflow side at the top. If the fluidized-bed furnace has a guide body (I), this leads to an increase in circulation throughout the fluidized bed.
  • the technical effect of the guide body (I) only comes into its own if the immersion heating surfaces are arranged perpendicularly to the side surface of the guide body, as is shown in figure 8 is shown.
  • the immersion heating surfaces themselves preferably fulfill the function of the guide body (I).
  • the fluidized bed furnace has a discharge hopper for the discharge of bed material, ash and impurities.
  • the opening of the bed material discharge hopper (D) may be located below the first zone (B1), below the second zone (B2) or centered below the fluidized bed reactor (A).
  • the walls of the bed material discharge hopper (D) are preferably designed as additional heat transfer surfaces.
  • the walls of the fluidized bed reactor (A) are configured entirely or partially as heat transfer surfaces, preferably as evaporators.
  • the bed material discharge funnel (D) comprises additional gas supply nozzles.
  • additional gas feed into the discharge funnel (D) also leads to further cooling of the solid to be discharged. This also promotes the ejection of the solids without influencing the amount of heat inside the reactor, because the gas flowing in through the hopper (D) cools the solids to be removed and then rises warmed up in the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace has a free space above the fluidized bed reactor (A), in which combustion air nozzles (3) are arranged within combustion air levels. These burnout air nozzles (3) are preferably aligned within a burnout air plane tangentially to an imaginary tangential circle (G) lying in the free space of the reactor cross section.
  • the free space of the fluidized bed reactor (A) comprises at least a second burnout air level, the burnout air nozzles (3') of which are tangentially aligned to an imaginary tangential circle (H) lying in the free space of the reactor cross section, the tangential circle (G) of the first burnout air level having a different diameter than the Tangential circle (H) of the second burnout air level.
  • the combustion air nozzles (3') of the second combustion air level are arranged at the same level as or above the combustion air nozzles (3) of the first combustion air level.
  • the free space comprising the burnout air levels or the burnout air level forms a so-called burnout zone in the free space of the fluidized bed furnace above the fluidized bed.
  • the post-combustion gas is also referred to as burnout air and can consist of either air, air mixed with recirculated flue gas, or air mixed with other gases such as vapors and exhaust air.
  • the burnout air is flown into the burnout zone with a high impulse and tangentially aligned in order to obtain a twisted flow, i.e. gas flows twisted into one another, and thus a good mixing of the gases in the free space.
  • the number of burnout air levels is selected as required. The requirement results from the content of volatile components in the fuel used. The higher the volatile content and thus also the proportion of the required burnout air above the fluidized bed, the more levels with burnout air should preferably be provided.
  • the design of several burnout air levels has the advantage that the afterburning of the volatile components is staged in such a way that the temperatures within the fluidized bed furnace do not exceed a certain upper limit, which depends on the fuel itself.
  • Safe plant operation with fuels with problematic fuel properties can also be guaranteed by various other measures to reduce the tendency to agglomerate. Aside from the use of lower bed temperatures, appropriate fluidized bed material is appropriate selected for the fuel used, so that the tendency to agglomerate is prevented or at least reduced.
  • a regular or at least partially continuous replacement of the fluidized bed material with fresh material is also conceivable.
  • Additional additives e.g. mineral substances, can be added to the fluidized bed in order to reduce or prevent the formation of liquid or sticky phases within the fluidized bed reactor.
  • An increased fluidization speed can also contribute to preventing or at least slowing down the accumulation of agglomerates, since agglomerates that have already formed can be broken up again by the stronger bed movement and the larger impulses. At the same time, the stronger fluidization can support the equalization of the temperature.
  • the invention also relates to a method for operating the fluidized bed furnace described.
  • the invention relates to a method for incinerating substances in a stationary-type fluidized-bed furnace, the substances being introduced into a fluidized-bed reactor (A) and being combusted, the fluidized-bed reactor (A) forming a fluidized fluidized bed comprising a first zone for Heat recovery (B1) comprising a fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and a second primary combustion zone (B2) comprising a fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'), wherein the fluidizing of the fluidized bed area of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a fluidized bed-internal material circulation (F) between the first and second zone along the Immersion heating surfaces sets, and wherein the cross-sectional area of the first en zone (B1) from 0.4 to
  • a fluidized bed temperature and a free space temperature are set that differ significantly from one another.
  • the fluidized bed can be operated, for example, at temperatures below 800°C, above 850°C or between 800°C and 950°C.
  • temperatures can be freely selected.
  • the fugitives are mostly burned in the open air.
  • Fluidized bed furnaces are preferably used in the process according to the invention, the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed being from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross section.
  • the process preferably has an oxygen content ⁇ B which is added directly via the fluidized bed. This is made up of the oxygen ⁇ B1 introduced into the fluidized bed area of the first zone (B1), the oxygen ⁇ B2 introduced into the fluidized bed area of the second zone (B2) and the oxygen introduced into the free space, each based on the stoichiometric oxygen demand O min for burning all the fuel introduced, where ⁇ B1 is greater than ⁇ B2 . In preferred embodiments of the method, ⁇ B1 is 10% to 30% greater than ⁇ B1 .
  • the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are preferably arranged within a plane below the fluidized bed. A distance between the individual fluidizing elements is advantageous, so that formed agglomerates, bed material and/or impurities are passed through between the individual fluidizing elements of the fluidizing gas distributor.
  • Contaminants, agglomerates and/or the bed material are preferably drawn off continuously via the bed material discharge funnel (D).
  • the method comprises the tangential inflow of a gas for post-combustion onto an imaginary circle (G) lying in the free space of the reactor cross section.
  • the fuel should preferably be fed in in such a way that distribution in or on the fluidized bed is as uniform as possible.
  • the entire volume of the fluidized bed is preferably used for the fuel conversion.
  • the internal circulation is preferably designed to be even and the fuel distributed homogeneously. Different types of fuel are added to the combustion either individually or one after the other (mono-combustion) or simultaneously in combination.
  • the fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning substances in this fluidized bed furnace can in principle be used for all combustible substances. Normally, the combustion of fuels with such high calorific values in classic stationary type fluidized bed furnaces leads to problems such as uncontrollable local temperature peaks and increased agglomeration formation.
  • the fluidized bed furnace is advantageously used for fuels with an average calorific value of more than 15 MJ/kg in the state when they are introduced into the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace can be used for the combustion of fuels with a calorific value of more than 20 MJ/kg as they are placed in the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning substances in this fluidized bed furnace can also be used advantageously when fuels are used with a content of volatile components of more than 50% by weight, based on the water- and ash-free fuel substance in the state when it is introduced the fluidized bed.
  • the invention is even more advantageous for fuels with a volatile content of more than 70% by weight, based on the water- and ash-free fuel substance in the state when it is introduced into the fluidized bed.
  • figure 1 shows a preferred variant of the fluidized bed reactor (A) according to the invention for the conversion of feedstocks with a high calorific value.
  • Different Quantities of fluidizing gas (6 and 6') consisting of combustion air (1, 1') or a mixture of combustion air and recirculated flue gas (2, 2') are used, so that a fluidized bed area with slow fluidization (B1) and a Forms fluidized bed area with rapid fluidization (B2).
  • immersion heating surfaces (E) are also used to remove reaction heat from the bed and thus adjust the bed temperature to the desired value.
  • the outflow speed of the fluidizing gas (6') is set higher, preferably much higher, than the outflow speed of the fluidizing gas (6) of the slower area (B1).
  • significantly higher impulses are exerted on the particles in this area (B2), so that the cross-mixing between the slow bed (B1) and the fast bed (B2) is intensified.
  • the arrows (F) represent the main circulation in the fluidized bed. While the upward movement of the bed material is forced in the area of fast fluidization (B2), the bed material preferably sinks again in the slowly fluidized part (B1).
  • combustion air is added as so-called burnout air (3) in the free space above the fluidized bed.
  • figure 2 shows the influence on the bed temperature by varying the fluidized bed height.
  • the method of lowering the fluidized bed is also available.
  • the fluidized bed height is lowered, resulting in less immersion heating surface in the bed, where the high heat transfer coefficients prevail, and thus the heat absorption is reduced.
  • figure 1 a completely immersed heating surface, which can thus absorb the maximum possible amount of heat. The basic operation corresponds to the description figure 1 .
  • Figure 3 and 4 show the geometric design of the fluidized bed cross-sectional area. This can be round, square or rectangular. In figure 3 different variants according to the invention of the arrangement of the immersion heating surfaces (E) are shown in a round reactor cross section.
  • the bed material outlet (4) is located geometrically below the fast fluidized bed (B2). This embodiment is to be favored if, for example, coarse impurities are expected in the input material. Due to the increased fluidization speed, it is also possible to ensure that coarse impurities are discharged through the open nozzle floor in the direction of bed material discharge.
  • the discharge i.e. the outflow of the bed material through local loosening due to the gas addition, can be achieved.
  • the bed material to be drawn off is cooled by the addition of gas (7, 7').
  • the additional gas also called hopper gas (7, 7')
  • the amount of hopper gas added can also vary locally in the hopper (4).
  • the decisive factor here is the extent to which cooling is necessary and the extent to which an addition is necessary to ensure mechanical transport along the sloping funnel.
  • the addition of the hopper gas (7') can be dispensed with for transport reasons, since the hopper slope is very steep here, which ensures that the material is transported away and "slips".
  • the funnel gas On the side of the addition (7), however, it is advantageous to add the funnel gas in order to support the material transport in the direction of the outlet (4) through local loosening.
  • the addition of hopper air (7, 7') may still be desirable in order to cool the material before it is discharged.
  • figure 7 shows a modified embodiment of the fluidized bed according to FIG figure 6 . While the simplest form according to the present invention is a vertical configuration of the side walls in the bed area with either a round cross-section, or with a rectangular, or with a square cross-section, it is advantageous if the side walls are configured differently.
  • the structure in shows an advantageous option for an alternative design figure 7 , in which in particular the wall of the fluidized bed reactor (A) associated with the first zone of the fluidized bed area (B1) widens slightly upwards (shown here by the opening angle ⁇ with respect to the vertical). This widening favors the flow of solids through the fluidized bed and in particular the coarse particles flowing downwards in the edge zones, ie on the wall of the fluidized bed reactor.
  • FIG 8 shows an alternative embodiment of the fluidized bed reactor (A) with built-in guide body (I).
  • a guide body (I) can advantageously be used to support the solids circulation that occurs within the fluidized bed. This is inserted vertically between the slow fluidized bed (B1) and the fast fluidized bed (B2) so that it is immersed inside the bed. There is a distance to the nozzle floor at the bottom and to the fluidized bed surface at the top, so that the bed material can follow the preferential circulation (F), but is supported in the direction of circulation by the guide body (I).
  • the guide body (I) can also be designed as a heat transfer surface, like the immersion heating surfaces (E), but can also be designed simply as a body without a heat absorption function.
  • the guide body can, as in figure 8 be schematically indicated fluidically advantageous shaped. For example, with tapered inflow sides at the bottom and rounded outflow side at the solids overflow at the top.
  • exemplary arrangements of the burnout air nozzles are shown in a reactor cross section.
  • the fuels to be used are characterized by a high calorific value with often difficult ash properties at the same time, which tend to agglomerate and which can also contain impurities. These properties, such as those that occur in a wide variety of waste, residues or processed waste fractions, are often accompanied by a high content of volatile components.
  • the design of the combustion air addition in the free space of the fluidized bed furnace according to the invention provides for an injection method above the fluidized bed to produce a sufficiently large amount of mixing.
  • figure 9 shows the exemplary arrangement of the burnout air nozzles in the case of a circular reactor cross section.
  • the outflow direction of a part of the nozzles (3) is aligned tangentially to a larger virtual tangential circle (G) lying centrally in the cross section.
  • Another part of the nozzles (3') is aligned tangentially to a smaller virtual tangential circle (H) lying centrally in the cross section.
  • the same method of adding burnout air can also be used in the case of square or rectangular cross-sections, as in figure 10 shown as an example.
  • the combustion air (3, 3') can consist of air or a mixture of air and recirculated flue gas (recigarette gas).
  • Recigas can be added to the burnout air in a targeted manner, on the one hand to increase the discharge impulses of the nozzles, which improves the mixing in the flue gas flow (5) and/or to lower the temperature in the post-combustion zone due to the presence of Recigas.
  • a further improvement in the post-combustion zone which can be achieved, for example, by improving the mixing and/or by grading the addition of burnout air, thus enlarging the reaction zone, which in turn helps to avoid temperature peaks, can be achieved by increasing the level of the burnout air addition ( 3) and (3') is chosen differently.
  • the means that the injection of the combustion air is carried out in that the injection directed at the "small" tangential circle (H) takes place above or below the injection directed at the "larger" tangential circle (G).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend:einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend:eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidiserelementen (6), undeine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidiserelementen (6');wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, undwobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbettinterne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, undwobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst;einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt; undeinen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.Der Wirbelbettofen sowie das Verfahren zum Betreiben des Wirbelbettofens ist geeignet, insbesondere Materialien mit einem hohen Heizwert und einem hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen zu verbrennen. Der technische Effekt wird durch einen asymmetrischen Betrieb des Wirbelbettes erreicht.The invention relates to a stationary-type fluidized-bed furnace comprising:a fluidized-bed reactor (A) which is set up to form a fluidized fluidized bed, comprising:a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized-bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1 ) with fluidiser elements (6), anda second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidising gas distributor (C2) with fluidiser elements (6');wherein the first zone for heat recovery (B1) and the second zone for Primary combustion (B2) form a common fluidized bed, and wherein the fluidization of the fluidized bed area of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a fluidized bed-internal material circulation (F) between the first and second zone along the Sets immersion heating surfaces, andwherein the cross-section fl area of the first zone (B1) from 0.4 to 0.75 of the entire cross section of the fluidized bed reactor;a bed material discharge funnel (D) which is connected in the area below the fluidizing gas distributors (C1, C2); anda free space above the fluidized bed reactor (A), in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.The fluidized bed furnace and the method for operating the fluidized bed furnace are suitable, in particular, for burning materials with a high calorific value and a high proportion of volatile components . The technical effect is achieved through an asymmetric operation of the fluidized bed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelbettofen und ein Verfahren zum Betreiben des Wirbelbettofens zur Verbrennung von Stoffen, insbesondere von Materialien mit hohen Heizwerten, problematischer Zusammensetzung und/oder einem hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, umfassend einen Wirbelschichtreaktor der stationären Bauart und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors zur Nachverbrennung.The invention relates to a fluidized-bed furnace and a method for operating the fluidized-bed furnace for the combustion of substances, in particular materials with high calorific values, problematic composition and/or a high proportion of volatile components, comprising a stationary-type fluidized-bed reactor and a free space above the fluidized-bed reactor for post-combustion .

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Seit Dekaden wird die Wirbelschichttechnik zur Verbrennung von Kohle und Klärschlamm erfolgreich eingesetzt. In den letzten ca. zwanzig Jahren wurde das Brennstoffspektrum stetig erweitert mit beispielsweise Biomassen, biogenen Reststoffen, Abfällen, Produktionsabfällen bis hin zu Ersatzbrennstoffen und anderen aus Abfall aufbereiteten Einsatzstoffen wie Papierschlamm, RDF (Refuse Derived Fuel), SRF (Solid Recovered Fuel). Damit haben sich gleichzeitig die Anforderungen an den Betrieb und das Design von Wirbelschichtanlagen verändert und erweitert.Fluidized bed technology has been used successfully for the combustion of coal and sewage sludge for decades. In the last twenty years or so, the range of fuels has been steadily expanded with, for example, biomass, biogenic residues, waste, production waste through to alternative fuels and other input materials processed from waste, such as paper sludge, RDF ( Refuse Derived Fuel ), SRF ( Solid Recovered Fuel ). At the same time, the requirements for the operation and design of fluidized bed systems have changed and expanded.

Die Wirbelschicht selbst besteht grundsätzlich überwiegend aus Bettmaterial, bestehend aus Sand und Brennstoffasche, wobei sich zu einem geringen Masseanteil auch der Brennstoff im Bett befindet. Die Wirbelschicht wird mithilfe der sogenannten Primärluft fluidisiert, die durch einen Gasverteiler möglichst gleichmäßig über den Reaktorquerschnitt eingebracht wird, um eine sichere und gleichmäßige Fluidisierung zu erhalten. Dadurch werden die Feststoffe dreidimensional bewegt und damit in horizontaler und vertikaler Richtung gemischt. Dies bewirkt eine gleichmäßige Brennstoff- und damit auch Temperaturverteilung innerhalb des Bettes. Die gleichmäßige Temperaturverteilung und die im Vergleich niedrige Wirbelbetttemperatur gelten als hauptsächlicher Vorteil der Wirbelschichtverbrennung gegenüber der Rost- und Staubfeuerung. Die Wirbelbettmasse wirkt als beweglicher Wärmespeicher und gleicht Schwankungen der Brennstoffqualitäten hinsichtlich Heizwert, Schadstoffgehalten und Wassergehalten aus.The fluidized bed itself consists primarily of bed material, consisting of sand and fuel ash, with a small proportion by mass of the fuel also being in the bed. The fluidized bed is fluidized using the so-called primary air, which is introduced as evenly as possible over the reactor cross-section by a gas distributor in order to achieve safe and uniform fluidization. As a result, the solids are moved three-dimensionally and thus mixed in the horizontal and vertical directions. This results in an even distribution of fuel and thus temperature within the bed. The uniform temperature distribution and the comparatively low fluidized bed temperature are the main advantages of fluidized bed combustion compared to grate and dust firing. The fluidized bed mass acts as a mobile heat accumulator and compensates for fluctuations in fuel quality with regard to calorific value, pollutant content and water content.

EP 0 431 163 A1 bezieht sich auf ein Wirbelbett zur Verbrennung von Abfällen verschiedener Art, die durch die Ausbildung einer internen Zirkulation des Bettmaterials gekennzeichnet ist. Die interne Zirkulation wird durch unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten in verschiedenen Zonen des Wirbelbettes hervorgerufen. EP 0 431 163 A1 refers to a fluidized bed for incineration of various types of waste, characterized by the formation of internal circulation of the bed material. The internal circulation is caused by different fluidization velocities in different zones of the fluidized bed.

EP 2 933 557 A1 offenbart einen Wirbelschichtofen, der sich aus einem Ofenkörper, einer beweglichen Bettplatte, einer ersten Wirbelschichtplatte, einer zweiten Wirbelschichtplatte, einem Gebläse und einem Turbogebläse zusammensetzt. Der Boden des Wirbelschichtofens besitzt Öffnungen, die nur für das Fluidisierungsgas durchlässig sind. Das Bettmaterial wird zu den speziell dafür eingerichteten Abzugsöffnungen transportiert und dort abgezogen. Es wird eine interne Bettzirkulation eingestellt, die den Abtransport des Bettmaterials sicherstellt. Dazu wird das Fluidisiermedium über in Richtung Auslass geneigte Diffusorplatten in das Wirbelbett gegeben. In einer der Ausführungsformen tritt das Fluidisiermedium mithilfe von zwei Diffusorplatten mit zwei unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten aus, wodurch ein zirkulierender Wirbelstrom entsteht. EP 2 933 557 A1 discloses a fluidized bed furnace composed of a furnace body, a movable bed plate, a first fluidized bed plate, a second fluidized bed plate, a fan and a turbo fan. The floor of the fluidized bed furnace has openings that are only permeable for the fluidizing gas. The bed material is transported to the extraction openings specially designed for this purpose and drawn off there. An internal bed circulation is set up, which ensures that the bed material is transported away. For this purpose, the fluidizing medium is introduced into the fluidized bed via diffuser plates inclined towards the outlet. In one embodiment, the fluidizing medium exits at two different exit velocities using two diffuser plates, creating a circulating vortex flow.

EP 0 740 109 A2 beschreibt eine stationäre Wirbelschicht zur Verbrennung von verschiedenen Stoffen, z.B. Abfälle und Kohle. Die Bauart des beschriebenen Wirbelschichtofens berücksichtigt insbesondere den Abzug von nicht-brennbaren Bestandteilen der Einsatzstoffe, z.B. Asche, Störstoffe oder Agglomerate. EP 0 740 109 A2 describes a stationary fluidized bed for the combustion of various materials, such as waste and coal. The design of the fluidized bed furnace described takes particular account of the removal of non-combustible components of the feedstock, such as ash, impurities or agglomerates.

EP 3 124 862 B2 beschreibt in Figur 1 einen Wirbelbettofen mit Auslassöffnungen für nicht brennbare Bestandteile, die im Boden eines Wirbelbettofens angeordnet sind. Der Wirbelbettofen umfasst weiterhin verschiedene Wirbelbettbereiche, die unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten aufweisen. In dem Wirbelbettbereich mit geringerer Fluidisierungsgeschwindigkeit sind Tauchheizflächen angeordnet. EP 3 124 862 B2 describes in figure 1 discloses a fluidized bed furnace having incombustible matter outlet openings located in the bottom of a fluidized bed furnace. The fluidized bed furnace also includes different fluidized bed areas that have different fluidization speeds. Immersion heating surfaces are arranged in the fluidized bed area with a lower fluidization speed.

Wie bereits erwähnt hat sich das Brennstoffspektrum in den letzten Jahren stark erweitert. Es gibt unterschiedlichste Brennstoffe und Abfallfraktionen, die teilweise hohe Heizwerte, eine problematische Aschezusammensetzung, gewisse Anteile von Störstoffen sowie einen hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen aufweisen. Für die Umsetzung in kleinen bis mittelgroßen thermischen Anlagen werden oftmals, trotz der Vorteile des Wirbelschichtreaktors, klassische Rostfeuerungen eingesetzt, da Wirbelschichtreaktoren der zirkulierenden Bauart zwar verfahrenstechnische Vorteile bieten, aber nur für große Anlagen wirtschaftlich zu betreiben sind.As already mentioned, the range of fuels has expanded significantly in recent years. There is a wide variety of fuels and waste fractions, some of which have high calorific values, a problematic ash composition, certain proportions of impurities and a high content of volatile components. Despite the advantages of the fluidized bed reactor, classic grate furnaces are often used for implementation in small to medium-sized thermal plants Although fluidized bed reactors of the circulating type offer procedural advantages, they can only be operated economically for large plants.

Als Verfahrensvariante steht das Prinzip der stationären oder auch blasenbildenden Wirbelschicht zur Verfügung. Insbesondere bei sehr heizwertreichen Brennstoffen muss besonderes Augenmerk auf die Wirbelbetttemperatur gelegt werden, um in Verbindung mit weiteren schwierigen Brennstoffeigenschaften wie der Zusammensetzung der Asche und dessen Erweichungsverhalten unter Temperatur, sowie der Gegenwart von Begleit- und Störstoffen, Agglomerationen im Wirbelbett zu verhindern.The principle of the stationary or bubble-forming fluidized bed is available as a variant of the process. In the case of fuels with a very high calorific value, particular attention must be paid to the fluidized bed temperature in order to prevent agglomerations in the fluidized bed in connection with other difficult fuel properties such as the composition of the ash and its softening behavior under temperature, as well as the presence of accompanying and disruptive substances.

Oftmals wird für die stationäre Wirbelschicht als obere Grenze für den Brennstoff ein Heizwert von rund 18 MJ/kg genannt. Hauptgrund ist die Einstellung der Betttemperatur, die je nach Ascheerweichungsverhalten typischerweise um etwa 850°C, jedoch nicht höher als üblicherweise etwa 900°C liegen sollte. Sind die Brennstoffeigenschaften nicht zu verändern, muss mittels anderer Maßnahmen ein sicherer Anlagenbetrieb gewährleistet werden.A calorific value of around 18 MJ/kg is often given as the upper limit for the fuel for the stationary fluidized bed. The main reason is the setting of the bed temperature, which should typically be around 850°C, depending on the ash softening behavior, but not higher than the usual 900°C. If the fuel properties cannot be changed, other measures must be taken to ensure safe plant operation.

Bei zu hoher Energiefreisetzung im Wirbelbett durch die Verbrennung von heizwertreichen Stoffen, wie beispielsweise Kohle, die durch einen hohen Heizwert, aber geringen Flüchtigengehalt gekennzeichnet ist, ist es erforderlich Wärme aus dem Wirbelbett abzuziehen. Dies kann einerseits über die Wärmeübertragung an die Reaktorwände des Wirbelbettofens erfolgen, wobei diese z.B. zur Verdampfung im Wasser-/dampf-Kreislauf gestaltet sind. Andererseits ist die Wärmeabfuhr auch über zusätzlich innerhalb des Wirbelbetts angeordnete Tauchheizflächen möglich.If too much energy is released in the fluidized bed as a result of the combustion of substances with a high calorific value, such as coal, which is characterized by a high calorific value but a low volatile content, it is necessary to extract heat from the fluidized bed. On the one hand, this can take place via the heat transfer to the reactor walls of the fluidized bed furnace, which are designed, for example, for evaporation in the water/steam cycle. On the other hand, heat dissipation is also possible via immersion heating surfaces additionally arranged within the fluidized bed.

Zur Temperatureinstellung des Wirbelbettes sind außerdem weitere Parameter wie der Flüchtigengehalt zu beachten. Während im Falle von Kohle (geringer Flüchtigengehalt) die überwiegende Umsetzung des Brennstoffs im Bett selbst stattfindet, verlagert sich bei Brennstoffen mit höheren Flüchtigengehalt die Umsetzung in den Freiraum oberhalb des Wirbelbetts selbst. Flüchtige Bestandteile, die vom Brennstoff zum einen Teil direkt im Wirbelbett, zum anderen Teil erst an der Wirbelbettoberfläche freigesetzt werden, werden in zunehmenden Maße auch oberhalb des Wirbelbettes im Freiraum in der Ausbrandzone umgesetzt. Damit reduzieren sich der Brennstoffumsatz innerhalb des Bettes und dadurch auch die Betttemperatur.When adjusting the temperature of the fluidized bed, other parameters such as the volatile content must also be taken into account. While in the case of coal (low volatile content) the predominant conversion of the fuel takes place in the bed itself, in the case of fuels with a higher volatile content the conversion is shifted to the free space above the fluidized bed itself The other part is only released on the surface of the fluidized bed, are also increasingly converted above the fluidized bed in the free space in the burnout zone. This reduces the fuel turnover within the bed and thus also the bed temperature.

Aufgrund des Notwendigkeit unterschiedlichste Brennstoffe und Abfallfraktionen thermisch verwerten zu können was es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einsatzbereich von stationären oder auch blasenbildenden Wirbelschichtreaktoren bezüglich des Heizwertes der Brennstoffe zu erweitern. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf Brennstoffe gelegt, die teilweise hohe Heizwerte besitzen, deren Asche eine komplexe Zusammensetzung aufweisen und/oder ein von der Temperatur stark abhängiges variables Erweichungsverhalten zeigen (Agglomerationsneigung), und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an Begleitstoffen, Störstoffen sowie flüchtigen Bestandteilen verfügen.Due to the need to be able to thermally utilize a wide variety of fuels and waste fractions, the object of the present invention is to expand the range of use of stationary or bubble-forming fluidized bed reactors with regard to the calorific value of the fuels. Particular attention is paid to fuels, some of which have high calorific values, whose ash has a complex composition and/or shows variable softening behavior that is strongly dependent on the temperature (tendency to agglomerate), and a non-negligible proportion of accompanying substances, impurities and volatile components feature.

Diese technische Aufgabe wird gelöst durch einen Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend:

  • eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidiserelementen (6), und
  • eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidiserelementen (6');
  • wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, und wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und
  • wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst; einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt;
  • und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.
This technical problem is solved by a stationary-type fluidized-bed furnace comprising a fluidized-bed reactor (A) which is set up to form a fluidized fluidized bed, comprising:
  • a first heat recovery zone (B1) comprising a fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and
  • a second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6');
  • wherein the first zone for heat recovery (B1) and the second zone for primary combustion (B2) form a common fluidized bed, and wherein the fluidization of the fluidized bed region of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a material circulation (F) within the fluidized bed between the first and second zone along the immersion heating surfaces occurs, and
  • wherein the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section; a bed material discharge funnel (D) which follows in the area below the fluidizing gas distributors (C1, C2);
  • and a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air planes.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts.In preferred embodiments, the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Wirbelbettoffen der stationären Bauart mittels eines asymmetrischen Betriebs gelöst. Durch Kombination von verschiedenen Merkmalen wird eine Kontrolle der Temperatur innerhalb des Wirbelbettofens erreicht, sodass insbesondere heizwertreiche Stoffe, die einen hohen Flüchtigengehalt aufweisen, mit der erfindungsgemäßen Apparatur verbrannt werden können.According to the present invention, the object is achieved by a stationary type fluidized bed furnace by means of an asymmetric operation. Through combination Various features control the temperature within the fluidized bed furnace, so that in particular substances with a high calorific value that have a high volatile content can be burned with the apparatus according to the invention.

Dies erfolgt durch die lokale Einbringung von Tauchheizflächen, unterschiedlichen Fluidisierungsgeschwindigkeiten in verschiedenen Zonen des Wirbelbetts und Steuerung des Sauerstoffangebots in zwei verschiedenen Zonen des Wirbelbetts, sodass ein asymmetrischer Betrieb und damit eine Zirkulation des Bettmaterials entlang der Tauchheizflächen erreicht werden. Die Steuerung des Sauerstoffangebots erfolgt durch die getrennte Einstellung unterschiedlicher Fluidisierungsgeschwindigkeiten, sowie durch die getrennte Steuerung der Sauerstoffkonzentration im Fluidisiergas je nach Zone des Wirbelbetts. Die lokal erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit führt vorteilhafterweise dazu, dass die Anreicherung von Agglomeraten im Wirbelbett reduziert oder ganz verhindert und zumindest verlangsamt wird. Eine partiell höhere Fluidisierungsgeschwindigkeit in der Wirbelbettzone, in der keine Tauchheizflächen angebracht sind, sorgt zudem für eine bettinterne Zirkulation des Wirbelbettmaterials.This is done through the local introduction of immersion heating surfaces, different fluidization speeds in different zones of the fluidized bed and control of the oxygen supply in two different zones of the fluidized bed, so that asymmetric operation and thus circulation of the bed material along the immersion heating surfaces are achieved. The oxygen supply is controlled by the separate setting of different fluidization speeds and by the separate control of the oxygen concentration in the fluidizing gas depending on the zone of the fluidized bed. The locally increased fluidization speed advantageously leads to the accumulation of agglomerates in the fluidized bed being reduced or completely prevented and at least slowed down. A partially higher fluidization speed in the fluidized bed zone, in which no immersion heating surfaces are attached, also ensures bed-internal circulation of the fluidized bed material.

Die erfindungsgemäße Apparatur ermöglicht es gleichzeitig die Entfernung von Agglomeraten und Störstoffen zu sichern und die Nachverbrennung der aus dem Wirbelbett in den Freiraum gelangenden flüchtigen Bestandteile sicher zu stellen. Der Aufbau realisiert außerdem eine gestufte Verbrennung der Flüchtigen innerhalb des Wirbelbettofens, um lokale Temperaturspitzen im Freiraum zu vermeiden.The apparatus according to the invention makes it possible at the same time to ensure the removal of agglomerates and impurities and to ensure the post-combustion of the volatile components entering the free space from the fluidized bed. The structure also realizes a staged combustion of the volatiles within the fluidized bed furnace in order to avoid local temperature peaks in the free space.

Kurze FigurenbeschreibungBrief character description

  • Figur 1 zeigt eine bevorzugte Variante des Wirbelschichtreaktors (A) zur Umsetzung von heizwertreichen Einsatzstoffen. figure 1 shows a preferred variant of the fluidized bed reactor (A) for converting feedstocks with a high calorific value.
  • Figur 2 zeigt die Einflussnahme auf die Betttemperatur durch Variation der Wirbelbetthöhe in einer Variante des Wirbelschichtreaktors (A). figure 2 shows the influence on the bed temperature by varying the fluidized bed height in a variant of the fluidized bed reactor (A).
  • Figuren 3 und 4 zeigen verschiedene Möglichkeiten zur geometrischen Gestaltung der Querschnittfläche des Wirbelbettreaktors (A) und der Anordnung der Tauchheizflächen innerhalb der Querschnittfläche des Wirbelbettreaktors (A). Figures 3 and 4 show various possibilities for the geometric design of the cross-sectional area of the fluidized-bed reactor (A) and the arrangement of the immersion heating surfaces within the cross-sectional area of the fluidized-bed reactor (A).
  • Figur 5 , 6 und 7 zeigen verschiedene Gestaltungsformen des unteren Bereichs des Wirbelschichtreaktors (A). figure 5 , 6 and 7 show different configurations of the lower area of the fluidized bed reactor (A).
  • Figur 8 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors (A), in der ein Leitkörper (I) als zusätzliche Wärmeüberträgerfläche eingesetzt wird. figure 8 shows a possible embodiment of the fluidized bed reactor (A), in which a guide body (I) is used as an additional heat transfer surface.
  • Figur 9 zeigt eine mögliche Anordnung der Ausbrandluft-Düsen (3, 3') im Falle eines kreisförmigen Querschnitts des Wirbelschichtreaktors (A). figure 9 shows a possible arrangement of the burnout air nozzles (3, 3') in the case of a circular cross section of the fluidized bed reactor (A).
  • Figur 10 zeigt eine mögliche Anordnung der Ausbrandluft-Düsen (3, 3') im Falle eines rechteckigen Querschnitts des Wirbelschichtreaktors (A). figure 10 shows a possible arrangement of the burnout air nozzles (3, 3') in the case of a rectangular cross section of the fluidized bed reactor (A).
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Wie oben erläutert betrifft die vorliegende Erfindung einen Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidiserelementen (6), eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidiserelementen (6'); wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone einstellt.As explained above, the present invention relates to a fluidized bed furnace of the stationary type comprising a fluidized bed reactor (A) which is set up to form a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidiser elements (6), a second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidising gas distributor (C2) with fluidiser elements (6'); wherein the fluidization of the fluidized bed area of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that material circulation (F) within the fluidized bed occurs between the first and second zone.

Gemäß der Erfindung umfasst die die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) des Wirbelbetts von 0,4 bis 0,75, bevorzugt von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts.According to the invention, the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed comprises from 0.4 to 0.75, preferably from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.

Der Wirbelbettofen weist weiterhin einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D) auf, der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.The fluidized bed furnace also has a bed material discharge funnel (D), which connects in the area below the fluidizing gas distributors (C1, C2), and a free space above the fluidized bed reactor (A), in which burnout air nozzles (3) within burnout air levels are arranged.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Wirbelschichtreaktor ein blasenbildender Wirbelschichtreaktor.In preferred embodiments, the fluidized bed reactor is a bubbling fluidized bed reactor.

"Brennstoffe" im Sinne dieser Erfindung sind grundsätzlich Stoffe gemeint, die einen gewissen Anteil an brennbarem Material enthalten, das wiederrum die gespeicherte Energie durch Oxidation, meist in Form einer Verbrennung, in nutzbare Energie umwandelt. Dabei ist der Einsatz von festen, flüssigen, schlammartigen, pastösen oder gasförmigen Materialien grundsätzlich möglich. Solche brennbaren Materialien können verschiedene Kohlen, Aufbereitungsschlamm, Ölkohlen oder Ölkoks sowie Abfälle aller Art und ähnliches umfassen. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Wirbelschichtofens zur Verbrennung von Brennstoffen ist die thermische Verwertung oder Beseitigung von Problemstoffen. Beispielsweise können Petrolkoks (viel Schwefel), Hühnermist (geringe Dichte), Deponiegas (heizwertarm) und vieles mehr umgesetzt werden. Als weitere Beispiele sind gemischte Haushaltsabfälle, Sperrmüll, Bau- und Abbruchabfälle, Altholz, Altfarben/-lacke, Altöl, gefährliche Abfälle, Produktions- bzw. branchenspezifische Abfälle, und andere Abfallarten zu nennen. Dazu können insbesondere auch heizwertreiche energetisch nutzbare Reststoffe eingesetzt werden, wie z.B. Tiermehl, Schredderleichtfraktion usw. Der Einsatz der unterschiedlichen Brennstoffe kann sowohl einzeln (Mono-Verbrennung) als auch in Kombination unterschiedlicher Brennstoffe erfolgen."Fuels" within the meaning of this invention are basically substances that contain a certain proportion of combustible material, which in turn converts the stored energy into usable energy through oxidation, mostly in the form of combustion. The use of solid, liquid, sludge-like, pasty or gaseous materials are fundamentally possible. Such combustible materials may include various coals, tailings sludge, oil coal or oil coke, as well as wastes of all kinds and the like. A great advantage of the fluidized bed furnace according to the invention for the combustion of fuels is the thermal utilization or elimination of problematic substances. For example, petroleum coke (a lot of sulphur), chicken manure (low density), landfill gas (low calorific value) and much more can be converted. Other examples include mixed household waste, bulky waste, construction and demolition waste, waste wood, waste paint/varnish, waste oil, hazardous waste, production or industry-specific waste and other types of waste. In particular, residues with a high calorific value that can be used energetically can be used for this purpose, such as animal meal, shredder light fraction, etc. The different fuels can be used both individually (mono-combustion) and in a combination of different fuels.

Wie oben bereits erläutert, umfasst die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) gemäß der Erfindung von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts, bevorzugt von 0,55 bis 0,75, und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75. Die Unterteilung der Zonen des Wirbelschichtreaktors erfolgt entsprechend so, wie es dem Fachmann ermöglicht, die beschriebene Erfindung auszuführen und den erfindungsgemäßen technischen Effekt herbeizuführen. Eine Möglichkeit der Abgrenzung der beiden Zonen (B1) und (B2) zueinander und Definition dieser Zonen für die Zwecke der Flächenberechnung, d.h. zur Unterteilung des Reaktorraumes bzw. des Wirbelbetts erfolgt wie im Folgenden beschrieben: der gesamte Querschnitt des Wirbelbettes wird dargestellt durch den horizontalen Querschnitt am oberen Ende des Wirbelbetts und wird durch eine imaginäre Linie in zwei Zonen (B1, B2) unterteilt. Die imaginäre Linie verläuft dabei mittig zwischen dem Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (C1) und dem Fluidisiergas-Verteiler der zweiten Zone (C2), sodass die imaginäre Linie zu den Fluidisiergas-Düsen beider Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) jeweils gleich beabstandet ist.As already explained above, the cross-sectional area of the first zone (B1) according to the invention comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section, preferably from 0.55 to 0.75, and more preferably from 0.60 to 0 ,75. The zones of the fluidized bed reactor are subdivided in a way that enables the person skilled in the art to carry out the invention described and bring about the technical effect according to the invention. One way of delimiting the two zones (B1) and (B2) from one another and defining these zones for the purposes of area calculation, i.e. for subdividing the reactor space or the fluidized bed, is as described below: the entire cross section of the fluidized bed is represented by the horizontal Cross-section at the top of the fluidized bed and is divided into two zones (B1, B2) by an imaginary line. The imaginary line runs in the middle between the fluidizing gas distributor of the first zone (C1) and the fluidizing gas distributor of the second zone (C2), so that the imaginary line is at the same distance from the fluidizing gas nozzles of both fluidizing gas distributors (C1, C2). is.

Das Basisverhältnis des Flächenanteils der ersten Zone des Wirbelbetts (B1) zur gesamten Querschnittsfläche liegt bei 40% oder höher. Vorzugsweise ist bei Brennstoffen mit höheren Heizwerten ein Wirbelbettofen zu wählen, bei dem der Anteil der ersten Zone (B1) höher ist, sodass der Anteil der zweiten Zone (B2) im Vergleich zur gesamten Querschnittsfläche entsprechend kleiner ist. In solchen Ausführungsformen, in denen der Anteil der ersten Zone (B1) mehr als 50% bezogen auf den Reaktorquerschnitt beträgt, ist die imaginäre Linie, die die beide Zonen voneinander trennt, in Richtung der zweiten Zone (B2) verschoben, sodass eine asymmetrische Anordnung der Flächen (B1, B2) entlang der Achse, die durch die imaginäre Linie gebildet wird, entsteht. Der Flächenanteil der ersten Zone (B1) beträgt vorzugsweise 55 % oder höher, besonders bevorzugt 60% oder höher, vom gesamten Reaktorquerschnitt.The basic ratio of the area ratio of the first zone of the fluidized bed (B1) to the total cross-sectional area is 40% or higher. In the case of fuels with higher calorific values, it is preferable to choose a fluidized bed furnace in which the proportion of the first zone (B1) is higher, so that the proportion of the second zone (B2) is correspondingly smaller compared to the total cross-sectional area. In those embodiments in which the proportion of the first zone (B1) is more than 50% based on the reactor cross section, the imaginary line separating the two zones from one another separates, shifted towards the second zone (B2) so that an asymmetric arrangement of the faces (B1, B2) along the axis formed by the imaginary line is obtained. The area percentage of the first zone (B1) is preferably 55% or higher, particularly preferably 60% or higher, of the total reactor cross section.

Die Zonen des Wirbelbetts weisen erfindungsgemäß unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten auf. Eine erste Zone besitzt eine Fluidisierungsgeschwindigkeit, die kleiner der Fluidisierungsgeschwindigkeit der zweiten Zone ist. Dadurch bildet sich eine bettinterne Materialzirkulation (F) aus. Infolge der höheren Materialzirkulation werden das gesamte Bettmaterial und damit auch die im gesamten Bettmaterial verteilten Brennstoffpartikel erfasst. Durch die höhere Fluidisierung in der zweiten Zone (B2) erhöht sich in dieser Zone auch das Sauerstoffangebot. Dadurch kann sich dort die Verbrennung intensivieren. Durch die interne Zirkulation gelangen die brennenden Partikel in alle Bereiche des Wirbelbetts. Daher erfolgt die Verbrennung des Brennstoffs vorzugsweise, lokal mehr oder weniger intensiv, im gesamten Wirbelbett.According to the invention, the zones of the fluidized bed have different fluidization rates. A first zone has a fluidization velocity that is less than the fluidization velocity of the second zone. This creates a bed-internal material circulation (F). As a result of the higher material circulation, the entire bed material and thus also the fuel particles distributed throughout the bed material are captured. Due to the higher fluidization in the second zone (B2), the oxygen supply also increases in this zone. This can intensify the combustion there. Due to the internal circulation, the burning particles reach all areas of the fluidized bed. Therefore, the combustion of the fuel takes place preferentially, locally more or less intensively, in the entire fluidized bed.

Im Allgemeinen findet die Bildung von Agglomeraten während des Wirbelbett-Betriebs statt. Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen ist in der Lage, die Bildung der Agglomerate zumindest teilweise zu verhindern, diese alternativ zu zerstören, oder sie ansonsten über den Abzugstrichter zu entfernen. Die höhere Fluidisierungsgeschwindigkeit innerhalb der zweiten Zone ruft höhere Impulse z.B. zwischen Bettmaterial und Agglomeraten hervor, sodass eine intensivere Bettmaterialbewegung entsteht und dadurch die Auflösung von Agglomeraten begünstigt wird.In general, the formation of agglomerates takes place during fluidized bed operation. The fluidized bed furnace according to the invention is able to at least partially prevent the formation of the agglomerates, alternatively to destroy them, or else to remove them via the discharge funnel. The higher fluidization speed within the second zone causes higher impulses, e.g. between bed material and agglomerates, resulting in more intensive bed material movement and thus promoting the dissolution of agglomerates.

Das Bettmaterial, also der Feststoff, der fluidisiert wird, um ein Wirbelbett im Wirbelschichtreaktor auszubilden, ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch, der selbst nicht an der Verbrennung teilnimmt. Das Bettmaterial wird meistens aus Asche, dem festen Rückstand aus der Verbrennung organischen Materials, und beispielsweise Kiesen (Sand) gebildet, wobei ungefähr ein bis drei Gewichtsprozent des eingesetzten Brennstoffs zugefügt werden. Das Bettmaterial führt mit der Zeit zur Erosion, also der mechanischen Abzehrung feuerfester Baustoffe, z.B. der innerhalb des Wirbelbetts angeordneten Tauchheizflächen. Neben positiven Nebeneffekten, z.B. der Reinigung des Feuerraums, ist die Erosion eher negativ zu bewerten und führt zu hohem Materialverschleiß. Dieser Effekt nimmt proportional zur Fluidisierungsgeschwindigkeit zu.The bed material, ie the solid that is fluidized to form a fluidized bed in the fluidized bed reactor, is a substance or a mixture of substances that does not itself take part in the combustion. The bed material is most often formed from ash, the solid residue from the combustion of organic matter, and, for example, gravel (sand), with approximately one to three percent by weight of the fuel used being added. Over time, the bed material leads to erosion, ie mechanical wear and tear of refractory building materials, eg the immersion heating surfaces arranged within the fluidized bed. In addition to positive side effects, eg the cleaning of the combustion chamber, erosion is to be rated negatively and leads to high material wear. This effect increases proportionally to the fluidization speed.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der gekühlten Zone des Wirbelbetts (B1) die langsamere Fluidisierung zur Minimierung der Erosion an den dort angeordneten Tauchheizflächen vorgesehen. In der benachbarten Zone des Wirbelbetts (B2) wird dagegen schneller fluidisiert, um die Feststoffzirkulation anzutreiben und um gegebenenfalls gebildete Agglomerate wieder aufzulösen.In preferred embodiments of the present invention, the slower fluidization is provided in the cooled zone of the fluidized bed (B1) to minimize erosion on the immersion heating surfaces arranged there. In the adjacent zone of the fluidized bed (B2), on the other hand, fluidization takes place more quickly in order to drive the circulation of the solids and to break up any agglomerates that may have formed.

Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen stationärer Art wird mindestens in Bezug auf die Fluidisiergasmengen-Verteilung innerhalb des Wirbelbettmaterials asymmetrisch betrieben. Die zugeführte spezifischen Fluidisiergasmenge in der ersten Zone des Wirbelbettes (B1) ist entsprechend kleiner als die spezifische Fluidisiergasmenge der zweiten Zone des Wirbelbetts (B2), wobei die spezifische Fluidisiergasmenge der Menge des Fluidisiergases in kg pro m2 der Wirbelbettfläche entspricht. Vorzugsweise ist der Wirbelbettofen so angeordnet, dass die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 150% der spezifischen Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.The stationary type fluidized bed furnace according to the invention is operated asymmetrically at least with regard to the fluidizing gas quantity distribution within the fluidized bed material. The specific amount of fluidizing gas supplied in the first zone of the fluidized bed (B1) is correspondingly smaller than the specific amount of fluidizing gas in the second zone of the fluidized bed (B2), the specific amount of fluidizing gas corresponding to the amount of fluidizing gas in kg per m 2 of the fluidized bed area. The fluidized bed furnace is preferably arranged in such a way that the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 150% of the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the first zone (B1).

Eine noch mehr bevorzugte Ausführungsform umfasst einen Wirbelbettofen, der so konstruiert ist, dass die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 200% der spezifischen Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.An even more preferred embodiment comprises a fluidized bed furnace constructed in such a way that the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 200% of the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the first zone (B1).

Absolute Werte der spezifischen Fluidisiergasmengen sind abhängig von verschiedenen Parametern wie z.B. der Bettpartikelgrößenverteilung, Betttemperatur, Zusammensetzung des Fluidisiergases, auszuwählen.Absolute values of the specific fluidizing gas quantities are to be selected depending on various parameters such as bed particle size distribution, bed temperature, composition of the fluidizing gas.

Um die unterschiedlichen Fluidisierungsgeschwindigkeiten zu erreichen werden die Zonen des Wirbelbetts individuell über Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) mit Primärluft versorgt. Die Primärluft entspricht dem Fluidisierungsgas, das sich entweder nur aus Luft oder aus einer Mischung von Luft und rezirkuliertem Rauchgas zusammensetzt. Das rezirkulierte Rauchgas entspricht dabei in der Regel lediglich einem Teil des Gasgemischs, welches während des Verbrennungsprozesses von Stoffen im Wirbelschichtofen entsteht, aufgefangen und dem Wirbelbettofen zur Verbrennung weiterer Stoffe wieder zugeführt wird. Das rezirkulierte Rauchgas kann dabei an verschiedenen Stellen entnommen werden, sodass es ungekühlt, gekühlt (z.B. nach einem Dampferzeuger und/oder nach einem Luftvorwärmer), nach der Gasreinigung, oder an einer anderen Stelle nach der Feuerung aufgefangen und dem Wirbelbettofen zur Verbrennung weiterer Stoffe wieder zugeführt wird. In bevorzugten Ausführungen wird in jede Zone eine individuelle Menge des rezirkulierten Rauchgases in die Primärluft (= Fluidisierungsluft) eingemischt. Dadurch ist die Einstellung unterschiedlicher, bezogen auf den Querschnitt des Wirbelschichtreaktors (A) asymmetrischer, Sauerstoffkonzentrationen bei gleichzeitig schnellerer Fluidisierung möglich.In order to achieve the different fluidization speeds, the zones of the fluidized bed are individually supplied with primary air via fluidizing gas distributors (C1, C2). The primary air corresponds to the fluidizing gas, which consists either of air alone or of a mixture of air and recirculated flue gas. The recirculated flue gas usually corresponds to only part of the gas mixture which is produced during the combustion process of substances in the fluidized bed furnace, is collected and returned to the fluidized bed furnace for the combustion of further substances. The recirculated flue gas can be removed at various points, so that it is uncooled, cooled (e.g. after a steam generator and/or after an air preheater), after gas cleaning, or collected at another point after firing and returned to the fluidized bed furnace for the combustion of other substances. In preferred embodiments, an individual amount of the recirculated flue gas is mixed into the primary air (= fluidization air) in each zone. This makes it possible to set different oxygen concentrations, which are asymmetrical in relation to the cross section of the fluidized bed reactor (A), while at the same time fluidizing is faster.

In bevorzugten Ausführungsformen ist der Wirbelbettofen so konstruiert, dass das Fluidisiergas, welches über die Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (B1) und der zweiten Zone (B2) des Wirbelbetts zugeführt wird, unabhängig voneinander aus Luft und/oder rezirkuliertem Rauchgas zusammengesetzt ist.In preferred embodiments, the fluidized bed furnace is constructed such that the fluidizing gas fed via the fluidizing gas distributors to the first zone (B1) and the second zone (B2) of the fluidized bed is independently composed of air and/or recirculated flue gas.

Die schneller fluidisierte Zone (B2) des Wirbelbetts ist vorzugsweise ohne Einbauten gestaltet. Das bringt den Vorteil mit sich, dass höhere Gasgeschwindigkeiten, also durch eine stärkere Fluidisierung, ein höherer Feststoffanteil aufwärts strömt. Da die fluidtechnisch verbundene erste Zone (B1) des Wirbelbetts eine verglichen zur zweiten Zone (B2) langsamere Fluidisierung des Bettmaterials aufweist, entsteht eine Sogrichtung des Bettmaterials in die schnellere Zone (B2), sodass eine interne Materialzirkulation und damit eine gute Durchmischung stattfinden. Die Kühlung des Bettmaterials der ersten Zone (B1) mithilfe von Tauchheizflächen (E), sorgt außerdem dafür, dass durch die interne Materialzirkulation die Temperatur der zweiten Zone (B2) auch gesenkt wird.The faster fluidized zone (B2) of the fluidized bed is preferably designed without internals. This has the advantage that higher gas velocities, i.e. due to greater fluidization, mean that a higher proportion of solids flows upwards. Since the fluidically connected first zone (B1) of the fluidized bed has a slower fluidization of the bed material compared to the second zone (B2), the bed material is sucked into the faster zone (B2), so that internal material circulation and thus good mixing take place. The cooling of the bed material in the first zone (B1) using immersion heating surfaces (E) also ensures that the temperature in the second zone (B2) is also lowered by the internal material circulation.

Der Anteil an rezirkuliertem Rauchgas in der Primärluft wird vorteilhafterweise je nach Bedarf angepasst und zur Temperaturregulierung genutzt. Vorzugweise ist der Anteil des rezirkulierten Rauchgases so zu wählen, dass in der schnelleren Zone des Wirbelbetts (B2) eine Temperatur von 950°C nicht überschritten wird.The proportion of recirculated flue gas in the primary air is advantageously adjusted as required and used to regulate the temperature. The proportion of recirculated flue gas should preferably be selected in such a way that a temperature of 950° C. is not exceeded in the faster zone of the fluidized bed (B2).

Die Primärluft wird in bevorzugten Ausführungen zu gewählt, dass der Sauerstoffanteil gestuft vorliegt. Dabei setzt sich der dem Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes aus dem Sauerstoff, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht ΛB wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammen. Die Sauerstoffanteile sind, wenn nicht anders vermerkt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs Omin. In besonders bevorzugten Ausführungsformen besitzt ΛGes einen Wert von 1,05 bis 1,4 und ΛB einen Wert von 0,35 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,8. Über die Luft im Freiraum des Wirbelbettofens, also die Ausbrandluft aller Ebenen, wird die verbleibende Menge des benötigten Sauerstoffs ΛABL hinzugegeben. Das ΛABL setzt sich zusammen aus der Differenz zwischen ΛGes und ΛB, sodass gilt ΛABL = ΛGes - ΛB.In preferred embodiments, the primary air is selected so that the proportion of oxygen is present in stages. The total oxygen Λ Ges supplied to the fluidized bed furnace is made up of the oxygen Λ B that is introduced into both zones of the fluidized bed B1 and B2 and of the oxygen that is introduced into the free space. Unless otherwise noted, the oxygen proportions are in each case based on the stoichiometric oxygen requirement for combustion of the total fuel O min introduced. In particularly preferred embodiments, Λ Ges has a value from 1.05 to 1.4 and Λ B has a value from 0.35 to 0.9, preferably from 0.4 to 0.8. Via the air in the free space of the fluidized bed furnace, i.e. the burnout air of all levels, the remaining amount of required oxygen Λ ABL is added. The Λ ABL consists of the difference between Λ Ges and Λ B , so that Λ ABL = Λ Ges - Λ B .

Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Wirbelbettofen so angeordnet ist, dass der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt in das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 und dem in den Freiraum eingebrachten Sauerstoff, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, zusammengesetzt ist, wobei ΛB1 größer als das ΛB2 ist. Vorzugsweise ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB2. Auf diese Art kann der Betrieb des Wirbelbettofens in Bezug auf die Sauerstoffverhältnisse innerhalb des Wirbelbettofens asymmetrisch erfolgen.It is further preferred that the fluidized bed furnace is arranged in such a way that the oxygen content Λ B , which is added directly to the fluidized bed, from the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed region of the first zone (B1), from the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed region of the second zone (B2) oxygen Λ B2 introduced and the oxygen introduced into the free space, in each case based on the stoichiometric oxygen demand O min for combustion of the total fuel introduced, with Λ B1 being greater than Λ B2 . Preferably, Λ B1 is 10% to 30% greater than Λ B2 . In this way, the operation of the fluidized bed furnace can be asymmetrical with respect to the oxygen conditions within the fluidized bed furnace.

In vorteilhaften Ausführungen sind die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass alle Fluidisiergas-Verteiler für gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe durchlässig sind. In dieser Ausführungsform ist der Fluidisiergas-Verteiler so konstruiert, dass nur Agglomerate passieren können, die nicht größer als der Abstand zwischen den Fluidisierelementen sind. Durch diese vorteilhafte Anordnung (im Folgenden auch offener Fluidisiergas-Verteiler oder offener Düsenboden bezeichnet) können Störstoffe und/oder Agglomerate kontinuierlich entfernt werden, da diese ansonsten eine Fluidisierungsstörung hervorrufen. Zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ist folglich ein Abstand, durch den Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den Düsenelementen mit der Schüttung nach unten abgezogen und somit aus dem System abtransportiert werden.In advantageous embodiments, the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are arranged within a plane below the fluidized bed, with a distance between the individual fluidizing elements so that all fluidizing gas distributors are permeable to agglomerates, bed material and/or impurities that have formed. In this embodiment, the fluidizing gas distributor is designed in such a way that only agglomerates that are no larger than the distance between the fluidizing elements can pass. This advantageous arrangement (hereinafter also referred to as an open fluidizing gas distributor or an open nozzle base) allows impurities and/or agglomerates to be continuously removed, since they would otherwise cause a fluidization disruption. Consequently, there is a distance between the individual fluidizing elements, through which agglomerates, bed material and/or impurities between the nozzle elements are drawn down with the bed and thus transported away from the system.

Bevorzugt bilden die Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C1) der ersten Zone (B1) eine um einen Winkel von 1° bis 75° in Richtung der Zone (B2) abfallend geneigte Ebene aus, wobei die Ebene der Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C2) der zweiten Zone (B2) bevorzugt horizontal ausgerichtet ist.The fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C1) of the first zone (B1) preferably form a plane that slopes down at an angle of 1° to 75° in the direction of the zone (B2), the plane of the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C2 ) of the second zone (B2) is preferably aligned horizontally.

Die Fluidisierelemente sind vorzugsweise einzelne Düsen, die jeweils mit einem Fluidisiergas versorgt werden. Besonders bevorzugt ist, dass die Fluidisierelemente Düsen sind, die auf einem Düsenbalken sitzen, der mit Fluidisiergas für die Anzahl der auf dem Balken sitzenden Düsen versorgt wird. Der Düsenbalken ist vorzugsweise gerade, gebogen oder ringförmig ausgeführt. Es ist vorteilhaft, dass der Wirbelbettofen so konstruiert ist, dass ausgehend von der langsam fluidisierten Zone des Wirbelbetts (B1) die Fluidisier-Elemente abwärts in Richtung der schnell fluidisierten Zone des Wirbelbetts (B2) angeordnet sind (siehe auch Figur 6). So wird die interne Wirbelbettzirkulation zusätzlich unterstützt.The fluidizing elements are preferably individual nozzles that are each supplied with a fluidizing gas. It is particularly preferred that the fluidizing elements are nozzles that sit on a nozzle bar that is filled with fluidizing gas for the number supplied by the nozzles located on the beam. The nozzle bar is preferably straight, curved or ring-shaped. It is advantageous that the fluidized bed furnace is constructed in such a way that, starting from the slowly fluidized zone of the fluidized bed (B1), the fluidizing elements are arranged downwards towards the fast fluidized zone of the fluidized bed (B2) (see also figure 6 ). In this way, the internal fluidized bed circulation is additionally supported.

Im Stand der Technik wird häufig ein geschlossener Düsenboden, der z.B. aus Diffusorplatten gebildet wird, eingesetzt. Ein geschlossener Düsenboden, z.B. die Summe der Diffusorplatten, hat zwischen den Fluidisierelementen, z.B. Düsen, keinen Durchgang, sodass das Bettmaterial in diesem Fall entlang des geschlossenen Düsenbodens mittels einer zentral oder seitlich gelegenen Öffnung abtransportiert wird. Das hat den Nachteil, dass insbesondere Brennstoffe, die höhere Mengen an Störstoffen, z.B. nicht brennbare Materialien oder Agglomerate, enthalten, nicht mit umgesetzt werden können.In the prior art, a closed nozzle base, which is formed from diffuser plates, for example, is often used. A closed nozzle bottom, e.g. the sum of the diffuser plates, has no passage between the fluidizing elements, e.g. nozzles, so that in this case the bed material is transported away along the closed nozzle bottom by means of a central or lateral opening. This has the disadvantage that, in particular, fuels that contain higher amounts of impurities, e.g. non-combustible materials or agglomerates, cannot be converted.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wirbelschichtofens enthalten außerdem mindestens eine Seitenwand des Wirbelschichtreaktors (A), vorzugsweise im Bereich des Wirbelbetts der ersten Zone (B1), die um einen Öffnungswinkel α gegenüber der Senkrechten nach oben hin ausgeweitet angeordnet ist. Der Öffnungswinkel α liegt bei 0° oder mehr, vorzugsweise bei 5° oder mehr, weiter bevorzugt bei 15° oder mehr. Die asymmetrische Anordnung der Seitenwände des Wirbelschichtreaktors begünstigt grundsätzlich die Feststoffströmung durch das Wirbelbett, insbesondere aber die abwärtsströmende Bewegung der groben Partikel am Rand der ersten Zone des Wirbelbetts.Advantageous embodiments of the fluidized bed furnace according to the invention also contain at least one side wall of the fluidized bed reactor (A), preferably in the region of the fluidized bed of the first zone (B1), which is arranged widened upwards by an opening angle α with respect to the vertical. The opening angle α is 0° or more, preferably 5° or more, more preferably 15° or more. The asymmetrical arrangement of the side walls of the fluidized bed reactor generally favors the flow of solids through the fluidized bed, but in particular the downward-flowing movement of the coarse particles at the edge of the first zone of the fluidized bed.

Bevorzugt ist es außerdem, die Eintauchtiefe der Tauchheizflächen (E) und damit deren mögliche Wärmeaufnahme variabel zu gestalten. Die Höhe des Wirbelbetts anzupassen wird vorzugsweise so gewählt, dass die Tauchheizflächen (E) im Wirbelbett der ersten Zone (B1) entweder vollständig vom Bettmaterial umgeben sind oder zu einem Teil in den freien Raum des Wirbelschichtofens ragen. Wenn die gesamten Tauchheizflächen vom Bettmaterial umgeben sind, kann die höchste Wärmemenge absorbiert werden. Mit steigendem Anteil der unbedeckten Tauchheizfläche nimmt auch der Anteil der absorbierten Wärmemenge ab, sodass der Kühleffekt der Tauchheizflächen auf die Temperatur des Wirbelbetts entsprechend abnimmt. So kann die Temperatur im Wirbelbett abhängig von den Brenneigenschaften der zu verbrennenden Stoffe reguliert werden.It is also preferred to make the immersion depth of the immersion heating surfaces (E) and thus their possible heat absorption variable. The height of the fluidized bed is preferably chosen so that the immersion heating surfaces (E) in the fluidized bed of the first zone (B1) are either completely surrounded by the bed material or partially protrude into the free space of the fluidized bed furnace. When the entire immersion heating surfaces are surrounded by the bed material, the highest amount of heat can be absorbed. As the proportion of the uncovered immersion heating surface increases, the proportion of the absorbed heat quantity also decreases, so that the cooling effect of the immersion heating surfaces on the temperature of the fluidized bed decreases accordingly. In this way, the temperature in the fluidized bed can be regulated depending on the combustion properties of the substances to be burned.

In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist im Wirbelbett zwischen dem Wirbelbett der ersten Zone (B1) und dem Wirbelbett der zweiten Zone (B2) mindestens ein im Wesentlichen vertikal angeordneter Leitkörper (I) eingetaucht, so dass zum Düsenboden und zur Wirbelbettoberfläche ein Abstand vorhanden ist, wobei die geometrische Grundfläche des Leitkörpers (I) flächenförmig oder dreidimensional geformt vorliegt. Vorzugsweise dient der Leitkörper (I) als zusätzliche Wärmeüberträgerfläche. Weiterhin bevorzugt ist der Leitkörper (I) mit verjüngt zulaufenden Anströmseiten unten und abgerundeter Abströmseite oben, geformt. Wenn der Wirbelbettofen einen Leitkörper (I) aufweist, führt dieser zu einer Verstärkung der Umwälzung im gesamten Wirbelbett.In some preferred embodiments, at least one substantially vertically arranged guide body (I) is immersed in the fluidized bed between the fluidized bed of the first zone (B1) and the fluidized bed of the second zone (B2), so that there is a distance to the nozzle bottom and to the fluidized bed surface, wherein the geometric base area of the guide body (I) is flat or three-dimensional. The guide body (I) preferably serves as an additional heat transfer surface. Furthermore, the guide body (I) is preferably shaped with tapering inflow sides at the bottom and rounded outflow side at the top. If the fluidized-bed furnace has a guide body (I), this leads to an increase in circulation throughout the fluidized bed.

Der technische Effekt des Leitkörpers (I) kommt nur zur Geltung, wenn die Tauchheizflächen senkrecht zur Seitenfläche des Leitkörpers angeordnet sind, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Indem die Tauchheizflächen so gestaltet sind wie in Figur 3 und Figur 4 jeweils die rechte Abbildung offenbart, erfüllen die Tauchheizflächen vorzugsweise selbst die Funktion des Leitkörpers (I).The technical effect of the guide body (I) only comes into its own if the immersion heating surfaces are arranged perpendicularly to the side surface of the guide body, as is shown in figure 8 is shown. By designing the immersion heating surfaces as in Figure 3 and Figure 4 as the right figure reveals, the immersion heating surfaces themselves preferably fulfill the function of the guide body (I).

Der Wirbelbettofen weist einen Abzugstrichter für den Abzug von Bettmaterial, Asche und Störstoffen auf. In bevorzugten Ausführungsformen, kann die Öffnung des Bettmaterial-Abzugstrichters (D) unterhalb der ersten Zone (B1), unterhalb der zweiten Zone (B2) oder zentriert unterhalb des Wirbelschichtreaktors (A) angeordnet sein. Die Wände des Bettmaterialabzugstrichters (D) werden vorzugsweise als zusätzliche Wärmeüberträgerflächen ausgeführt. Ebenso sind in bevorzugten Ausführungen die Wände des Wirbelschichtreaktors (A) ganz oder teilweise als Wärmeüberträgerflächen, vorzugsweise als Verdampfer, gestaltet.The fluidized bed furnace has a discharge hopper for the discharge of bed material, ash and impurities. In preferred embodiments, the opening of the bed material discharge hopper (D) may be located below the first zone (B1), below the second zone (B2) or centered below the fluidized bed reactor (A). The walls of the bed material discharge hopper (D) are preferably designed as additional heat transfer surfaces. Likewise, in preferred embodiments, the walls of the fluidized bed reactor (A) are configured entirely or partially as heat transfer surfaces, preferably as evaporators.

Der Bettmaterial-Abzugstrichter (D) umfasst in besonders bevorzugten Ausführungen zusätzliche Gaszufuhr-Düsen. Dadurch wird einerseits eine lokale Auflockerung und/oder Fluidisierung des Bettmaterials erreicht, damit der Abtransport des Feststoffs, z.B. des Störstoffs, der Asche und/oder des Bettmaterials, sicher gestellt ist. Die zusätzliche Gas-Zufuhr in den Abzugstrichter (D) führt außerdem zu einer weiteren Abkühlung des abzuziehenden Feststoffs. Das begünstigt die Ausschleusung des Feststoffs zusätzlich ohne die Wärmemenge innerhalb des Reaktors zu beeinflussen, denn das durch den Trichter (D) eingeströmte Gas kühlt den abzuziehenden Feststoff und steigt anschließend aufgewärmt in die Wirbelschicht auf.In particularly preferred embodiments, the bed material discharge funnel (D) comprises additional gas supply nozzles. As a result, local loosening and/or fluidization of the bed material is achieved on the one hand, so that the removal of the solids, for example the disruptive matter, the ash and/or the bed material, is ensured. The additional gas feed into the discharge funnel (D) also leads to further cooling of the solid to be discharged. This also promotes the ejection of the solids without influencing the amount of heat inside the reactor, because the gas flowing in through the hopper (D) cools the solids to be removed and then rises warmed up in the fluidized bed.

Der Wirbelschichtofen weist erfindungsgemäß einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A) auf, in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von AusbrandluftEbenen angeordnet sind. Diese Ausbrandluftdüsen (3) sind vorzugsweise innerhalb einer Ausbrandluftebene tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (G) ausgerichtet.According to the invention, the fluidized bed furnace has a free space above the fluidized bed reactor (A), in which combustion air nozzles (3) are arranged within combustion air levels. These burnout air nozzles (3) are preferably aligned within a burnout air plane tangentially to an imaginary tangential circle (G) lying in the free space of the reactor cross section.

Der Freiraum des Wirbelschichtreaktors (A) umfasst mindestens eine zweite Ausbrandluftebene, deren Ausbrandluftdüsen (3') tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (H) ausgerichtet sind, wobei der Tangentialkreis (G) der ersten Ausbrandluftebene einen anderen Durchmesser aufweist als der Tangentialkreis (H) der zweiten Ausbrandluftebene. Die Ausbrandluftdüsen (3') der zweiten Ausbrandluftebene sind in besonders bevorzugten Ausführungsformen auf gleicher Höhe oder oberhalb der Ausbrandluftdüsen (3) der ersten Ausbrandluftebene angeordnet.The free space of the fluidized bed reactor (A) comprises at least a second burnout air level, the burnout air nozzles (3') of which are tangentially aligned to an imaginary tangential circle (H) lying in the free space of the reactor cross section, the tangential circle (G) of the first burnout air level having a different diameter than the Tangential circle (H) of the second burnout air level. In particularly preferred embodiments, the combustion air nozzles (3') of the second combustion air level are arranged at the same level as or above the combustion air nozzles (3) of the first combustion air level.

Die Freiraum umfassend die Ausbrandluftebenen oder die Ausbrandluftebene bildet eine sogenannte Ausbrandzone im Freiraum des Wirbelbettofens oberhalb des Wirbelbettes. Das Gas zur Nachverbrennung wird auch als Ausbrandluft bezeichnet und kann entweder aus Luft, Luft gemischt mit rezirkuliertem Rauchgas, oder Luft gemischt mit anderen Gasen, wie z.B. Brüden und Ablüfte, bestehen. Die Ausbrandluft wird mittels hohem Impuls und tangential ausgerichtet in die Ausbrandzone eingeströmt, um eine verdrillte Strömung, d.h. ineinander verdrehte Gasströme, und damit eine gute Durchmischung der Gase im Freiraum zu erhalten.The free space comprising the burnout air levels or the burnout air level forms a so-called burnout zone in the free space of the fluidized bed furnace above the fluidized bed. The post-combustion gas is also referred to as burnout air and can consist of either air, air mixed with recirculated flue gas, or air mixed with other gases such as vapors and exhaust air. The burnout air is flown into the burnout zone with a high impulse and tangentially aligned in order to obtain a twisted flow, i.e. gas flows twisted into one another, and thus a good mixing of the gases in the free space.

Die Anzahl der Ausbrandluftebenen wird je nach Erfordernis gewählt. Das Erfordernis ergibt sich aus dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen der eingesetzten Brennstoffe. Je höher der Flüchtigengehalt und damit auch der Anteil der benötigten Ausbrandluft oberhalb des Wirbelbettes, desto mehr Ebenen mit Ausbrandluft sind vorzugsweise vorzusehen. Die Gestaltung von mehreren Ausbrandluftebenen hat den Vorteil, dass die Nachverbrennung der flüchtigen Bestandteile so gestuft wird, dass die Temperaturen innerhalb des Wirbelbettofens eine gewisse Obergrenze, die vom Brennstoff selbst abhängt, nicht übersteigen.The number of burnout air levels is selected as required. The requirement results from the content of volatile components in the fuel used. The higher the volatile content and thus also the proportion of the required burnout air above the fluidized bed, the more levels with burnout air should preferably be provided. The design of several burnout air levels has the advantage that the afterburning of the volatile components is staged in such a way that the temperatures within the fluidized bed furnace do not exceed a certain upper limit, which depends on the fuel itself.

Der sichere Anlagenbetrieb bei Brennstoffen mit problematischen Brennstoffeigenschaften kann außerdem durch verschiedene weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Agglomerationsneigung gewährleistet werden. Neben der Verwendung von niedrigeren Betttemperaturen, ist ein geeignetes Wirbelbettmaterial entsprechend zum eingesetzten Brennstoff auszuwählen, damit die Agglomerationsneigung verhindert oder zumindest reduziert wird.Safe plant operation with fuels with problematic fuel properties can also be guaranteed by various other measures to reduce the tendency to agglomerate. Aside from the use of lower bed temperatures, appropriate fluidized bed material is appropriate selected for the fuel used, so that the tendency to agglomerate is prevented or at least reduced.

Auch ein regelmäßiger oder zumindest in Teilen kontinuierlicher Austausch des Wirbelbettmaterials durch frisches Material ist denkbar. Dem Wirbelbett können zusätzlich Additive, z.B. mineralische Stoffe, zugesetzt werden, um die Bildung von flüssigen oder klebrigen Phasen innerhalb des Wirbelschichtreaktors zu reduzieren oder verhindern.A regular or at least partially continuous replacement of the fluidized bed material with fresh material is also conceivable. Additional additives, e.g. mineral substances, can be added to the fluidized bed in order to reduce or prevent the formation of liquid or sticky phases within the fluidized bed reactor.

Eine erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit kann auch zur Verhinderung oder zumindest zur Verlangsamung der Anreicherung von Agglomeraten beitragen, da durch die stärkere Bettbewegung und die größeren Impulse bereits gebildete Agglomerate wieder aufgelöst werden können. Gleichzeitig kann die stärkere Fluidisierung die Vergleichmäßigung der Temperatur unterstützen.An increased fluidization speed can also contribute to preventing or at least slowing down the accumulation of agglomerates, since agglomerates that have already formed can be broken up again by the stronger bed movement and the larger impulses. At the same time, the stronger fluidization can support the equalization of the temperature.

Die Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zum Betreiben des beschriebenen Wirbelbettofens. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in einem Wirbelbettofen der stationären Bauart, wobei die Stoffe in einen Wirbelschichtreaktor (A) gegeben werden und verbrannt werden, wobei der Wirbelschichtreaktor (A) ein fluidisiertes Wirbelbett ausbildet, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6') umfasst, wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75, des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst; und wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial über einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, abgezogen werden; und wobei in einem Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind, eine Nachverbrennung durchgeführt wird.The invention also relates to a method for operating the fluidized bed furnace described. In particular, the invention relates to a method for incinerating substances in a stationary-type fluidized-bed furnace, the substances being introduced into a fluidized-bed reactor (A) and being combusted, the fluidized-bed reactor (A) forming a fluidized fluidized bed comprising a first zone for Heat recovery (B1) comprising a fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and a second primary combustion zone (B2) comprising a fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'), wherein the fluidizing of the fluidized bed area of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a fluidized bed-internal material circulation (F) between the first and second zone along the Immersion heating surfaces sets, and wherein the cross-sectional area of the first en zone (B1) from 0.4 to 0.75, of the total cross section of the fluidized bed reactor; and wherein impurities, agglomerates and/or the bed material are drawn off via a bed material discharge hopper (D) which is connected in the area below the fluidizing gas distributor (C1, C2); and post-combustion being carried out in a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.

Während der Verbrennung stellen sich eine Wirbelbetttemperatur und eine Freiraumtemperatur ein, die sich deutlich voneinander unterscheiden. Abhängig von dem jeweiligen Brennstoff und seinen Brennstoffeigenschaften sowie der Art und Menge der flüchtigen Substanzen, kann das Wirbelbett z.B. bei Temperaturen von unterhalb 800°C, oberhalb von 850°C oder zwischen 800°C und 950°C betrieben werden. Bei der Wahl der Temperaturen außerdem gesetzliche Vorgabe und Bestimmung zu berücksichtigen. Darüber hinaus können die Temperaturen frei gewählt werden. Dabei werden die Flüchtigen überwiegend im Freiraum verbrannt.During combustion, a fluidized bed temperature and a free space temperature are set that differ significantly from one another. Depending on the fuel in question and its fuel properties as well as the type and amount of volatile substances, the fluidized bed can be operated, for example, at temperatures below 800°C, above 850°C or between 800°C and 950°C. When selecting the temperatures, legal requirements and regulations must also be taken into account. In addition, the temperatures can be freely selected. The fugitives are mostly burned in the open air.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt Wirbelbettöfen verwendet, wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) des Wirbelbetts von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts beträgt.Fluidized bed furnaces are preferably used in the process according to the invention, the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed being from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross section.

Das Verfahren weist vorzugsweise einen Sauerstoffanteil ΛB, der direkt über das Wirbelbett hinzugegeben wird, auf. Dieser setzt sich zusammen aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 und dem in den Freiraum eingebrachten Sauerstoff, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist. In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB1.The process preferably has an oxygen content Λ B which is added directly via the fluidized bed. This is made up of the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed area of the first zone (B1), the oxygen Λ B2 introduced into the fluidized bed area of the second zone (B2) and the oxygen introduced into the free space, each based on the stoichiometric oxygen demand O min for burning all the fuel introduced, where Λ B1 is greater than Λ B2 . In preferred embodiments of the method, Λ B1 is 10% to 30% greater than Λ B1 .

In einigen Ausführungsformen wird in die zweite Zone (B2) mindestens 150% der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt. In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird in die zweite Zone (B2) mindestens 200% der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt.In some embodiments, at least 150% of the specific amount of fluidizing gas in the first zone (B1) flows into the second zone (B2). In particularly preferred embodiments, at least 200% of the specific amount of fluidizing gas in the first zone (B1) flows into the second zone (B2).

Die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers sind vorzugsweise innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet. Zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ist ein Abstand vorteilhaft, sodass gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den einzelnen Fluidisierelementen des Fluidisiergas-Verteilers durchgeführt werden.The fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are preferably arranged within a plane below the fluidized bed. A distance between the individual fluidizing elements is advantageous, so that formed agglomerates, bed material and/or impurities are passed through between the individual fluidizing elements of the fluidizing gas distributor.

Vorzugsweise werden Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial kontinuierlich über den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) abgezogen.Contaminants, agglomerates and/or the bed material are preferably drawn off continuously via the bed material discharge funnel (D).

Das Verfahren umfasst in bevorzugten Ausführungen das tangentiale Einströmen eines Gases zur Nachverbrennung auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Kreises (G).In preferred embodiments, the method comprises the tangential inflow of a gas for post-combustion onto an imaginary circle (G) lying in the free space of the reactor cross section.

Erfindungsgemäß soll die Brennstoffaufgabe vorzugsweise so erfolgen, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung in oder auf das Wirbelbett erfolgt. Dabei wird bevorzugt das ganze Volumen des Wirbelbettes für die Brennstoffumsetzung verwendet. Die interne Zirkulation wird vorzugsweise gleichmäßig gestaltet und der Brennstoff homogen verteilt. Die Brennstoff verschiedener Art werden entweder einzeln oder nacheinander zur Verbrennung hinzugegeben (Mono-Verbrennung) oder gleichzeitig in Kombination.According to the invention, the fuel should preferably be fed in in such a way that distribution in or on the fluidized bed is as uniform as possible. In this case, the entire volume of the fluidized bed is preferably used for the fuel conversion. The internal circulation is preferably designed to be even and the fuel distributed homogeneously. Different types of fuel are added to the combustion either individually or one after the other (mono-combustion) or simultaneously in combination.

Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen und das Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in diesem Wirbelbettofen sind grundsätzlich anwendbar für alle brennbaren Stoffe. Normalerweise führt die Verbrennung von Brennstoffen mit derart hohen Heizwerten in klassischen Wirbelbettöfen der stationären Bauart zu Problemen, wie z.B. unkontrollierbaren lokalen Temperaturspitzen und erhöhter Agglomerationsbildung. Vorteilhafte Anwendung des Wirbelbettofens findet bei Brennstoffen mit einem mittleren Heizwert von mehr als 15 MJ/kg im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht. Vorzugsweise kann der Wirbelbettofen zur Verbrennung von Brennstoffen mit einem Heizwert von mehr als 20 MJ/kg im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht verwendet werden.The fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning substances in this fluidized bed furnace can in principle be used for all combustible substances. Normally, the combustion of fuels with such high calorific values in classic stationary type fluidized bed furnaces leads to problems such as uncontrollable local temperature peaks and increased agglomeration formation. The fluidized bed furnace is advantageously used for fuels with an average calorific value of more than 15 MJ/kg in the state when they are introduced into the fluidized bed. Advantageously, the fluidized bed furnace can be used for the combustion of fuels with a calorific value of more than 20 MJ/kg as they are placed in the fluidized bed.

Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen und das Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in diesem Wirbelbettofen sind außerdem vorteilhaft anwendbar, wenn Brennstoffe eingesetzt werden, mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von mehr als 50 Gew.-% bezogen auf die wasser- und aschefreie Brennstoffsubstanz im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht. Noch vorteilhafter ist die Erfindung für Brennstoffe mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von mehr als 70 Gew.-% bezogen auf die wasser- und aschefreie Brennstoffsubstanz im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht.The fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning substances in this fluidized bed furnace can also be used advantageously when fuels are used with a content of volatile components of more than 50% by weight, based on the water- and ash-free fuel substance in the state when it is introduced the fluidized bed. The invention is even more advantageous for fuels with a volatile content of more than 70% by weight, based on the water- and ash-free fuel substance in the state when it is introduced into the fluidized bed.

In den folgenden Figuren werden bevorzugte Aspekte des Wirbelschichtofens gemäß der vorliegenden Erfindung näher beschrieben:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Variante des Wirbelschichtreaktors (A) zur Umsetzung von heizwertreichen Einsatzstoffen. Dabei können unterschiedliche Mengen von Fluidisiergas (6 und 6'), bestehend aus Verbrennungsluft (1, 1') oder aus einer Mischung aus Verbrennungsluft und rezirkuliertem Rauchgas (2, 2') eingesetzt werden, sodass sich ein Wirbelbettbereich mit langsamer Fluidisierung (B1) und sich ein Wirbelbettbereich mit schneller Fluidisierung (B2) ausbildet. Im Bereich langsamer Fluidisierung (B1) werden zudem Tauchheizflächen (E) eingesetzt, um Reaktionswärme aus dem Bett abzuführen und damit die Betttemperatur auf den gewünschten Wert einzustellen.
Preferred aspects of the fluidized bed furnace according to the present invention are described in more detail in the following figures:
figure 1 shows a preferred variant of the fluidized bed reactor (A) according to the invention for the conversion of feedstocks with a high calorific value. Different Quantities of fluidizing gas (6 and 6') consisting of combustion air (1, 1') or a mixture of combustion air and recirculated flue gas (2, 2') are used, so that a fluidized bed area with slow fluidization (B1) and a Forms fluidized bed area with rapid fluidization (B2). In the area of slow fluidization (B1), immersion heating surfaces (E) are also used to remove reaction heat from the bed and thus adjust the bed temperature to the desired value.

Im Bereich der schnellen Fluidisierung (B2) wird die Ausströmgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases (6') höher, vorzugsweise sehr viel höher, als die Ausströmungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases (6) des langsameren Bereichs (B1) angesetzt. Dadurch werden in diesem Bereich (B2) wesentlich höhere Impulse auf die Partikel ausgeübt, sodass die Quervermischung zwischen langsamem Bett (B1) und schnellem Bett (B2) intensiviert wird. Die Pfeile (F) stellen die Hauptzirkulation im Wirbelbett dar. Während im Bereich der schnellen Fluidisierung (B2) die Aufwärtsbewegung des Bettmaterials forciert wird, sinkt im langsam fluidisierten Teil (B1) das Bettmaterial vorzugsweise wieder ab.In the area of fast fluidization (B2), the outflow speed of the fluidizing gas (6') is set higher, preferably much higher, than the outflow speed of the fluidizing gas (6) of the slower area (B1). As a result, significantly higher impulses are exerted on the particles in this area (B2), so that the cross-mixing between the slow bed (B1) and the fast bed (B2) is intensified. The arrows (F) represent the main circulation in the fluidized bed. While the upward movement of the bed material is forced in the area of fast fluidization (B2), the bed material preferably sinks again in the slowly fluidized part (B1).

Durch den offenen Gasverteiler (C1, C2) können grobe Partikel, Agglomerate oder auch Störstoffe in den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) gelangen und von dort zusammen mit Bettmaterial unten kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen werden (4). Um die Verbrennung zu vervollständigen und um die aus dem Bett ausgetragenen flüchtigen Bestandteile und optional Kokspartikel noch umsetzen zu können, wird im Freiraum oberhalb des Wirbelbettes noch Verbrennungsluft als sogenannte Ausbrandluft (3) zugegeben.Through the open gas distributor (C1, C2), coarse particles, agglomerates or even impurities can get into the bed material discharge hopper (D) and be continuously or discontinuously discharged from there together with the bed material (4). In order to complete the combustion and to be able to convert the volatile components discharged from the bed and optionally coke particles, combustion air is added as so-called burnout air (3) in the free space above the fluidized bed.

In Figur 2 ist die Einflussnahme auf die Betttemperatur durch Variation der Wirbelbetthöhe dargestellt. Um die mittels der Tauchheizflächen (E) ausgekoppelte Wärme zu beeinflussen, steht neben der Beeinflussung der Brennstoffumsetzung im Bett durch Anpassung des zur Verfügung stehenden Sauerstoffgehalts auch die Methode der Absenkung des Wirbelbettes zur Verfügung. Im dargestellten Fall wird die Wirbelbetthöhe abgesenkt, wodurch sich weniger Tauchheizfläche im Bett befindet, wo die hohen Wärmeübergangskoeffizienten herrschen, und dadurch die Wärmeaufnahme reduziert wird. Analog dazu zeigt Figur 1 eine komplett eingetauchte Heizfläche, die somit die maximal mögliche Wärmemenge aufnehmen kann. Der prinzipielle Betrieb entspricht der Beschreibung zu Figur 1.In figure 2 shows the influence on the bed temperature by varying the fluidized bed height. In order to influence the heat extracted by means of the immersion heating surfaces (E), in addition to influencing the fuel conversion in the bed by adjusting the available oxygen content, the method of lowering the fluidized bed is also available. In the case shown, the fluidized bed height is lowered, resulting in less immersion heating surface in the bed, where the high heat transfer coefficients prevail, and thus the heat absorption is reduced. Analogously shows figure 1 a completely immersed heating surface, which can thus absorb the maximum possible amount of heat. The basic operation corresponds to the description figure 1 .

Figur 3 und 4 zeigen die geometrische Gestaltung der Wirbelbett-Querschnittsfläche. Diese kann rund, quadratisch oder rechteckig konstruiert werden. In Figur 3 sind verschiedenen erfindungsgemäße Varianten der Anordnung der Tauchheizflächen (E) in einem runden Reaktorquerschnitt dargestellt. Figure 3 and 4 show the geometric design of the fluidized bed cross-sectional area. This can be round, square or rectangular. In figure 3 different variants according to the invention of the arrangement of the immersion heating surfaces (E) are shown in a round reactor cross section.

In Figur 4 sind verschiedene erfindungsgemäße Varianten der Anordnung der Tauchheizflächen (E) in einem rechteckig ausgeführten Reaktorquerschnitt dargestellt. In figure 4 different variants according to the invention of the arrangement of the immersion heating surfaces (E) are shown in a rectangular reactor cross section.

In Figur 5 ist lediglich der untere Bereich des Wirbelbettes dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Bettmaterialabzug (4) geometrisch unterhalb des schnell fluidisierten Bettes (B2) angeordnet. Diese Ausführungsform ist dann zu favorisieren, wenn z.B. gröberer Störstoffe im Einsatzmaterial erwartet werden. Durch die erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit kann auch der Austrag grober Störstoffe durch den offenen Düsenboden in Richtung Bettmaterialabzug sichergestellt werden.In figure 5 only the lower part of the fluidized bed is shown. In the embodiment shown, the bed material outlet (4) is located geometrically below the fast fluidized bed (B2). This embodiment is to be favored if, for example, coarse impurities are expected in the input material. Due to the increased fluidization speed, it is also possible to ensure that coarse impurities are discharged through the open nozzle floor in the direction of bed material discharge.

Durch die Zugabe von zusätzlichem Gas (7, 7') in den Bettmaterial-Abzugstrichter (4) kann einerseits der Abzug, also das Ausfließen des Bettmaterials durch lokale Auflockerung aufgrund der Gaszugabe, erreicht werden. Gleichzeitig findet eine Kühlung des abzuziehenden Bettmaterials durch die Gaszugabe (7, 7') statt. Das zusätzliche Gas, auch Trichtergas genannt (7, 7'), kann aus Luft (1, 1'), aus rezirkuliertem Rauchgas (2, 2') oder aus einer beliebigen Mischung daraus bestehen.By adding additional gas (7, 7') to the bed material discharge funnel (4), the discharge, i.e. the outflow of the bed material through local loosening due to the gas addition, can be achieved. At the same time, the bed material to be drawn off is cooled by the addition of gas (7, 7'). The additional gas, also called hopper gas (7, 7'), can consist of air (1, 1'), of recirculated flue gas (2, 2') or of any mixture thereof.

Ebenso kann die zugegeben Menge Trichtergas lokal in den Trichter (4) unterschiedlich sein. Ausschlaggebend hierfür ist inwieweit eine Abkühlung erforderlich ist und inwieweit eine Zugabe zur Sicherstellung des mechanischen Transport entlang der Trichterschräge erforderlich ist. So könnte beispielsweise in der Darstellung der Figur 5 auf die Zugabe des Trichtergases (7') aus Transportgründen verzichtet werden, da hier die Trichterschräge sehr steil ist, wodurch ein Abtransport und "Rutschen" des Materials sichergestellt ist. Auf Seite der Zugabe (7) ist jedoch eine Zugabe des Trichtergases vorteilhaft, um durch lokale Auflockerung den Materialtransport in Richtung Abzug (4) zu unterstützen. Auf beiden Seiten kann aber trotzdem die Zugabe von Trichterluft (7, 7') erwünscht sein, um eine Abkühlung des Materials vor der Ausschleusung zu bewirken.The amount of hopper gas added can also vary locally in the hopper (4). The decisive factor here is the extent to which cooling is necessary and the extent to which an addition is necessary to ensure mechanical transport along the sloping funnel. For example, in the representation of figure 5 the addition of the hopper gas (7') can be dispensed with for transport reasons, since the hopper slope is very steep here, which ensures that the material is transported away and "slips". On the side of the addition (7), however, it is advantageous to add the funnel gas in order to support the material transport in the direction of the outlet (4) through local loosening. On both sides, however, the addition of hopper air (7, 7') may still be desirable in order to cool the material before it is discharged.

In Figur 6 ist lediglich der untere Bereich des Wirbelbettes dargestellt. In der dargestellten Variante ist die Anordnung des Gasverteilers (C) so gewählt, dass ausgehend vom langsam fluidisierten Bett (B1) die Gasverteiler-Elemente abfallend in Richtung des schnell fluidisierten Teils des Bettes (B2) angeordnet sind. Dadurch kann die Zirkulation des Wirbelbettmaterials, dargestellt durch die Pfeile (F), maßgeblich unterstützt werden.In figure 6 only the lower part of the fluidized bed is shown. In the variant shown, the arrangement of the gas distributor (C) is selected such that, starting from the slowly fluidized bed (B1), the gas distributor elements are arranged sloping in the direction of the rapidly fluidized part of the bed (B2). As a result, the circulation of the fluidized bed material, represented by the arrows (F), can be significantly supported.

Figur 7 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Wirbelbetts gemäß Figur 6. Während die einfachste Form gemäß der vorliegenden Erfindung eine senkrechte Gestaltung der Seitenwände im Bettbereich entweder mit rundem Querschnitt, oder mit einem rechteckigen, oder mit einem quadratischen Querschnitt darstellt, so ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände anders gestaltet werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur alternativen Gestaltung zeigt der Aufbau in Figur 7, in dem insbesondere die der ersten Zone des Wirbelbettbereichs (B1) zugeordnete Wand des Wirbelschichtreaktors (A) sich nach oben leicht aufweitet (hier dargestellt durch den Öffnungswinkel α gegenüber der Senkrechten). Diese Aufweitung begünstigt die Feststoffströmung durch das Wirbelbett und dabei insbesondere die abwärtsströmenden groben Partikel in den Randzonen, d.h. an der Wand des Wirbelschichtreaktors. figure 7 shows a modified embodiment of the fluidized bed according to FIG figure 6 . While the simplest form according to the present invention is a vertical configuration of the side walls in the bed area with either a round cross-section, or with a rectangular, or with a square cross-section, it is advantageous if the side walls are configured differently. The structure in shows an advantageous option for an alternative design figure 7 , in which in particular the wall of the fluidized bed reactor (A) associated with the first zone of the fluidized bed area (B1) widens slightly upwards (shown here by the opening angle α with respect to the vertical). This widening favors the flow of solids through the fluidized bed and in particular the coarse particles flowing downwards in the edge zones, ie on the wall of the fluidized bed reactor.

Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors (A) mit eingebautem Leitkörper (I). Zur Unterstützung der sich innerhalb des Wirbelbettes einstellenden Feststoffumwälzung kann vorteilhafterweise ein Leitkörper (I) eingesetzt werden. Dieser wird vertikal zwischen das langsam fluidisierte Bett (B1) und das schnell fluidisierte Bett (B2) eingesetzt, so dass es innerhalb des Bettes eingetaucht ist. Zum Düsenboden unten und zur Wirbelbettoberfläche oben ist ein Abstand, sodass das Bettmaterial der bevorzugten Umwälzung (F) folgen kann, aber durch den Leitkörper (I) in der Umwälzrichtung unterstützt wird. figure 8 shows an alternative embodiment of the fluidized bed reactor (A) with built-in guide body (I). A guide body (I) can advantageously be used to support the solids circulation that occurs within the fluidized bed. This is inserted vertically between the slow fluidized bed (B1) and the fast fluidized bed (B2) so that it is immersed inside the bed. There is a distance to the nozzle floor at the bottom and to the fluidized bed surface at the top, so that the bed material can follow the preferential circulation (F), but is supported in the direction of circulation by the guide body (I).

Der Leitkörper (I) kann ebenfalls als Wärmeübertragerfläche gestaltet sein, wie die Tauchheizflächen (E), kann aber auch lediglich als Körper ohne Wärmeaufnahmefunktion ausgeführt sein.The guide body (I) can also be designed as a heat transfer surface, like the immersion heating surfaces (E), but can also be designed simply as a body without a heat absorption function.

Der Leitköper kann, wie in Figur 8 schematisch angedeutet strömungstechnisch vorteilhaft geformt sein. Zum Beispiel mit verjüngt zulaufenden Anströmseiten unten und abgerundeter Abströmseite am Feststoffüberlauf oben.The guide body can, as in figure 8 be schematically indicated fluidically advantageous shaped. For example, with tapered inflow sides at the bottom and rounded outflow side at the solids overflow at the top.

In den Figuren 9 und 10 sind beispielhafte Anordnungen der Ausbrandluft-Düsen in einem Reaktorquerschnitt dargestellt. Die einzusetzenden Brennstoffe sind durch einen hohen Heizwert gekennzeichnet bei gleichzeitig oftmals schwierigen Ascheeigenschaften, die zur Agglomeration neigen, die zudem Störstoffe enthalten können. Oftmals geht mit diesen Eigenschaften, wie sie beispielsweise bei unterschiedlichsten Abfällen, Reststoffen oder aufbereiteten Müllfraktionen auftreten, auch ein hoher Gehalt an flüchtigen Bestandteilen einher.In the Figures 9 and 10 exemplary arrangements of the burnout air nozzles are shown in a reactor cross section. The fuels to be used are characterized by a high calorific value with often difficult ash properties at the same time, which tend to agglomerate and which can also contain impurities. These properties, such as those that occur in a wide variety of waste, residues or processed waste fractions, are often accompanied by a high content of volatile components.

Das bedeutet, dass auch die Umsetzung der Flüchtigen, die während des Verbrennungsprozesses freigesetzt werden und nur teilweise im Wirbelbett oxidieren, beachtet werden muss. Aus diesem Grund sieht die Gestaltung der Verbrennungsluftzugabe im Freiraum des erfindungsgemäßen Wirbelbettofens oberhalb des Wirbelbettes eine Eindüsungsmethode zur Erzeugung einer ausreichend großen Vermischung vor.This means that the conversion of the volatiles that are released during the combustion process and only partially oxidize in the fluidized bed must also be taken into account. For this reason, the design of the combustion air addition in the free space of the fluidized bed furnace according to the invention provides for an injection method above the fluidized bed to produce a sufficiently large amount of mixing.

Figur 9 zeigt die beispielhafte Anordnung der Ausbrandluft-Düsen im Falle eines kreisförmigen Reaktorquerschnitts. Die Ausströmrichtung eines Teils der Düsen (3) ist dabei tangential auf einen größeren virtuellen, zentrisch im Querschnitt liegenden Tangentialkreis (G) ausgerichtet. Ein weiterer Teil der Düsen (3') ist dabei tangential auf einen kleineren virtuellen, zentrisch im Querschnitt liegenden Tangentialkreis (H) ausgerichtet. figure 9 shows the exemplary arrangement of the burnout air nozzles in the case of a circular reactor cross section. The outflow direction of a part of the nozzles (3) is aligned tangentially to a larger virtual tangential circle (G) lying centrally in the cross section. Another part of the nozzles (3') is aligned tangentially to a smaller virtual tangential circle (H) lying centrally in the cross section.

Wie beim kreisförmigen Freiraumquerschnitt kann die gleiche Methode der Ausbrandluftzugabe auch im Falle von quadratischen oder rechteckigen Querschnitten angewendet werden, wie in Figur 10 bespielhaft dargestellt.As with the circular free space cross-section, the same method of adding burnout air can also be used in the case of square or rectangular cross-sections, as in figure 10 shown as an example.

Die Ausbrandluft (3, 3') kann dabei aus Luft oder einem Gemisch aus Luft und rezirkuliertem Rauchgas (Rezigas) bestehen. Rezigas kann gezielt der Ausbrandluft zugegeben werden, um einerseits die Austrittsimpulse der Düsen zu erhöhen womit sich die Einmischung in den Rauchgasstrom (5) verbessert und/oder um durch die Gegenwart von Rezigas die Temperatur in der Nachverbrennungszone abzusenken.The combustion air (3, 3') can consist of air or a mixture of air and recirculated flue gas (recigarette gas). Recigas can be added to the burnout air in a targeted manner, on the one hand to increase the discharge impulses of the nozzles, which improves the mixing in the flue gas flow (5) and/or to lower the temperature in the post-combustion zone due to the presence of Recigas.

Eine weitere Verbesserung der Nachverbrennungszone, die durch zum Beispiel Verbesserung der Vermischung und/oder durch Stufung der Ausbrandluftzugabe erreicht werden kann, womit die Reaktionszone vergrößert wird, was wiederum zur Vermeidung von Temperaturspitzen beiträgt, kann erzielt werden, indem die Höhenebene der Ausbrandluft-Zugabe (3) und (3') unterschiedlich gewählt wird. Das bedeutet, dass die Eindüsung der Ausbrandluft durchgeführt wird, indem die auf den "kleinen" Tangentialkreis (H) gerichtete Eindüsung oberhalb oder unterhalb der auf den "größeren" Tangentialkreis (G) gerichteten Eindüsung erfolgt.A further improvement in the post-combustion zone, which can be achieved, for example, by improving the mixing and/or by grading the addition of burnout air, thus enlarging the reaction zone, which in turn helps to avoid temperature peaks, can be achieved by increasing the level of the burnout air addition ( 3) and (3') is chosen differently. The means that the injection of the combustion air is carried out in that the injection directed at the "small" tangential circle (H) takes place above or below the injection directed at the "larger" tangential circle (G).

Bezugszeichenlistereference list

AA
= Wirbelschichtreaktor= fluidized bed reactor
B1B1
= erste Zone des Wirbelbetts (langsam fluidisiert)= first zone of the fluidized bed (slowly fluidized)
B2B2
= zweite Zone des Wirbelbett (schnell fluidisiert)= second zone of the fluidized bed (rapidly fluidized)
C1C1
= Fluidisier-Gasverteiler der ersten Zone B1= fluidizing gas distributor of the first zone B1
C2C2
= Fluidisier-Gasverteiler der zweiten Zone B2= fluidizing gas distributor of the second zone B2
DD
= Bettmaterial-Abzugstrichter= bed material discharge funnel
EE
= Tauchheizfläche= immersion heating surface
Ff
= Dominierende Richtung der Haupt-Wirbelbettmaterial-Bewegung= dominant direction of main fluidized bed material movement
GG
= größerer Tangentialkreis= larger tangent circle
HH
= kleinerer Tangentialkreis= smaller tangent circle
II
= Leitkörper= guide body
SS
= Schnittlinie= cutting line
11
= Verbrennungsluft= combustion air
1'1'
= Verbrennungsluft= combustion air
22
= rezirkuliertes Rauchgas= recirculated flue gas
2'2'
= rezirkuliertes Rauchgas= recirculated flue gas
33
= Verbrennungsluft, Ausbrandluft= combustion air, burnout air
3'3'
= Verbrennungsluft, Ausbrandluft= combustion air, burnout air
44
= Bettmaterial= bed material
55
= Rauchgas= flue gas
66
= Fluidisiergas= fluidizing gas
6'6'
= Fluidisiergas= fluidizing gas
77
= Trichtergas= funnel gas
7'7'
= Trichtergas= funnel gas
αa
= Winkel= angle

Claims (17)

Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend: einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend: eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidiserelementen (6), und eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidiserelementen (6'); wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, und wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und
wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst;
einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt; und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.
Stationary type fluidized bed furnace comprising: a fluidized bed reactor (A), which is set up to form a fluidized bed, comprising: a first heat recovery zone (B1) comprising a fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and a second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'); wherein the first zone for heat recovery (B1) and the second zone for primary combustion (B2) form a common fluidized bed, and wherein the fluidization of the fluidized bed region of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a material circulation (F) within the fluidized bed between the first and second zone along the immersion heating surfaces occurs, and
wherein the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section;
a bed material discharge funnel (D) which follows in the area below the fluidizing gas distributors (C1, C2); and a free space above the fluidized bed reactor (A), in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.
Der Wirbelbettofen nach Anspruch 1, wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt in das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 und dem in den Freiraum eingebrachten Sauerstoff, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, zusammensetzt, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist, vorzugsweise ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB2.The fluidized bed furnace according to claim 1, wherein the proportion of oxygen Λ B that is added directly to the fluidized bed is derived from the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed area of the first zone (B1), from the oxygen introduced into the fluidized bed area of the second zone (B2). Λ B2 and the oxygen introduced into the free space, in each case based on the stoichiometric oxygen requirement O min for combustion of the total fuel introduced, where Λ B1 is greater than Λ B2 , preferably Λ B1 is 10% to 30% greater than Λ B2 . Der Wirbelbettofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet sind und wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass alle Fluidisiergas-Verteiler für gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe durchlässig sind.The fluidized bed furnace according to claim 1 or 2, wherein the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are arranged within a plane below the fluidized bed and wherein there is a distance between the individual fluidizing elements, so that all fluidizing gas distributors are permeable to agglomerates, bed material and/or impurities formed. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 3, wobei die Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C1) der ersten Zone (B1) eine um einen Winkel von 1° bis 75° in Richtung der Zone (B2) abfallend geneigte Ebene ausbilden und wobei die Ebene der Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C2) der zweiten Zone (B2) bevorzugt horizontal ausgerichtet ist.The fluidized-bed furnace according to claim 3, wherein the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C1) of the first zone (B1) form a plane inclined at an angle of 1° to 75° in the direction of the zone (B2) and wherein the plane of the fluidizing elements of the Fluidizing gas distributor (C2) of the second zone (B2) is preferably aligned horizontally. Der Wirbelbettofen einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Fluidisiergas, welches über die Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (B1) und der zweiten Zone (B2) des Wirbelbetts zugeführt wird, unabhängig voneinander aus Luft und/oder rezirkuliertem Rauchgas zusammengesetzt ist.The fluidized bed furnace of any one of claims 1 to 4, wherein the fluidizing gas fed via the fluidizing gas distributors to the first zone (B1) and the second zone (B2) of the fluidized bed is independently composed of air and/or recirculated flue gas. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbrennung im gesamten Wirbelbett stattfindet.The fluidized bed furnace according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion takes place throughout the fluidized bed. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 150%, vorzugsweise 200% der spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.The fluidized bed furnace according to one of claims 1 to 6, wherein the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 150%, preferably 200% of the specific amount of fluidizing gas based on the fluidized bed area of the first zone (B1). Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in das Wirbelbett zwischen dem Wirbelbett der ersten Zone (B1) und dem Wirbelbett der zweiten Zone (B2) mindestens ein im Wesentlichen vertikal angeordneter Leitkörper (I) eingetaucht ist, so dass zum Düsenboden und zur Wirbelbettoberfläche ein Abstand vorhanden ist, wobei die geometrische Grundfläche des Leitkörpers (I) flächenförmig oder dreidimensional geformt vorliegt.The fluidized bed furnace according to one of Claims 1 to 7, wherein at least one essentially vertically arranged guide body (I) is immersed in the fluidized bed between the fluidized bed of the first zone (B1) and the fluidized bed of the second zone (B2), so that the nozzle bottom and there is a distance to the surface of the fluidized bed, the geometric base area of the guide body (I) being present in a planar or three-dimensional form. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Bettmaterial-Abzugstrichter (D) zusätzliche Gaszufuhr-Düsen aufweist.The fluidized bed furnace according to any one of claims 1 to 8, wherein the bed material discharge hopper (D) has additional gas supply nozzles. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb einer Ausbrandluftebene tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (G) ausgerichtet sind.The fluidized bed furnace according to one of claims 1 to 9, wherein the burnout air nozzles (3) within a burnout air plane tangentially to an open space are aligned with the imaginary tangential circle (G) lying in the reactor cross-section. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 10, wobei der Freiraum des Wirbelschichtreaktors (A) mindestens eine zweite Ausbrandluftebene enthält, deren Ausbrandluftdüsen (3') tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (H) ausgerichtet sind, wobei der Tangentialkreis (G) der ersten Ausbrandluftebene einen anderen Durchmesser aufweist als der Tangentialkreis (H) der zweiten Ausbrandluftebene.The fluidized bed furnace according to claim 10, wherein the free space of the fluidized bed reactor (A) contains at least a second level of burnout air, the burnout air nozzles (3') of which are aligned tangentially to an imaginary tangential circle (H) lying in the free space of the reactor cross section, the tangential circle (G) of the first Burnout air level has a different diameter than the tangential circle (H) of the second burnout air level. Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in einem Wirbelbettofen der stationären Bauart, wobei die Stoffe in einen Wirbelschichtreaktor (A) gegeben werden und verbrannt werden,
wobei der Wirbelschichtreaktor (A) ein fluidisiertes Wirbelbett ausbildet, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6') umfasst, wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst; und
wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial über einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, abgezogen werden; und
wobei in einem Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind, eine Nachverbrennung durchgeführt wird.
A method of burning materials in a stationary type fluidized bed furnace, wherein the materials are placed in a fluidized bed reactor (A) and burned,
wherein the fluidized bed reactor (A) forms a fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed area with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and a second zone for primary combustion ( B2) comprising a fluidized fluidized bed area without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'), the fluidization of the fluidized bed area of the second zone (B2) having a higher speed than that of the first zone (B1), so that establishing a fluidized-bed internal material circulation (F) between the first and second zones along the immersion heating surfaces, and wherein the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized-bed reactor cross-section; and
whereby impurities, agglomerates and/or the bed material are drawn off via a bed material discharge hopper (D), which is connected in the area below the fluidizing gas distributor (C1, C2); and
post-combustion being carried out in a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial kontinuierlich über den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) abgezogen werden.Process according to Claim 12, in which impurities, agglomerates and/or the bed material are continuously drawn off via the bed material discharge hopper (D). Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei zur Nachverbrennung ein Gas auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Kreis (G) ausgerichtet tangential eingeströmt wird.Process according to Claim 12 or 13, in which, for afterburning, a gas is flowed in tangentially in an orientation towards an imaginary circle (G) lying in the free space of the reactor cross section. Verfahren nach einem der der Ansprüche 12 bis 14, wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt über das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 und dem in den Freiraum eingebrachten Sauerstoff, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, zusammensetzt, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist, vorzugsweise ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB1.Process according to one of Claims 12 to 14, in which the proportion of oxygen Λ B , which is added directly via the fluidized bed, is derived from the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed region of the first zone (B1), from the oxygen Λ B1 introduced into the fluidized bed region of the second zone ( B2) introduced oxygen Λ B2 and the oxygen introduced into the free space, in each case based on the stoichiometric oxygen demand O min for combustion of the total fuel introduced, where Λ B1 is greater than Λ B2 , preferably Λ B1 is 10% to 30% greater as Λ B1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei in die zweite Zone (B2) mindestens 150%, vorzugsweise mindestens 200%, der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt wird.Method according to one of claims 12 to 15, wherein at least 150%, preferably at least 200%, of the specific amount of fluidizing gas in the first zone (B1) flows into the second zone (B2). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet sind und wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den einzelnen Fluidisierelementen des Fluidisiergas-Verteilers durchgeführt werden.The method according to any one of claims 12 to 16, wherein the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are arranged within a plane below the fluidized bed and wherein there is a distance between the individual fluidizing elements so that agglomerates, bed material and/or impurities formed between the individual fluidizing elements of the fluidizing gas distributor are carried out.
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