DE102009036119A1

DE102009036119A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases

Info

Publication number: DE102009036119A1
Application number: DE102009036119A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Hamel
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CA2769393A1; EP2462398A1; WO2011015339A1; CN102575904A; RU2012106201A; KR20120073224A; AU2010281034A1; BR112012002435A2; TW201111726A; UA105669C2; ZA201201637B; US20120196239A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Feststoffes aus einer Kohlevergasung, wobei diese Vorrichtung aus einem Behälter mit Zufuhrteil, Kühlungsteil und Abzugsteil besteht und sich im Inneren des Kühlungsteils quer zur Strömungsrichtung angeordnete Leitungen befinden, die in zwei Sorten gruppiert sind, wobei die eine Sorte aus flüssigkeitsführenden Leitungen besteht und die andere Sorte aus gasführenden Leitungen besteht und die flüssigkeitsführenden Leitungen in das Innere des Kühlungsteils geschlossen sind und zum Wärmeaustausch dienen und die andere Sorte aus gasführenden Leitungen besteht, die in das Innere des Kühlungsteils gasdurchlässig sind, so dass der Feststoff, der überwiegend aus gekühlter Schlacke, Asche und Flugstaub besteht, gekühlt und das in und zwischen den Feststoffpartikeln enthaltene restliche Gas ausgetauscht wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herunterkühlung des Feststoffes und zur Entfernung des restlichen Gases aus den Partikeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes aus einer Kohlevergasung bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases, wobei diese Vorrichtung prinzipiell auch zur Herunterkühlung von Feststoffen aus anderen Rohgaserzeugungsprozessen genutzt werden kann, insbesondere aber für die Herunterkühlung von Flugasche geeignet ist, die bei Kohlevergasungsprozessen anfällt, da die Flugasche noch Anteile an Kohlevergasungsgas oder Rohgas zwischen und in den Partikeln enthält, welches durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entfernt werden kann, wobei der zu kühlende Feststoff gleichzeitig von einem Gas durchströmt wird, welches eine fortgesetzte Rieselfähigkeit des zu kühlenden Feststoffes sicherstellt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herunterkühlung von heißen Feststoffen, wobei dieses Verfahren insbesondere für abgeschiedene Flugasche aus einem Kohlevergasungsprozess nutzbar ist.
Bei der Vergasung von Kohle oder kohlenstoffhaltigen Feststoffen wird der Feststoff durch ein sauerstoff- oder sauerstoff- und wasserdampfhaltiges Gas in Synthesegas umgesetzt, welches überwiegend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht und welches Feststoffe in Form von Flugstaub enthält, die überwiegend aus der in der Kohle enthaltenen Asche und/oder verfestigter Schlacke bestehen. Je nach eingesetztem Brennstoff schwankt der Gehalt an Feststoffen. Zur Erzeugung des Synthesegases ist es prinzipiell möglich, auch andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe als Kohle einzusetzen. Andere geeignete kohlenstoffhaltige Brennstoffe, die für eine Vergasung zur Herstellung von Synthesegas geeignet sind, sind beispielsweise Torf, Hydrierrückstände, Reststoffe, Abfälle, Biomassen oder Mischungen aus diesen Stoffen und Mischungen mit Kohle. Je nach eingesetztem Brennstoff erhält man in dem durch Vergasung hergestellten Synthesegas einen wechselnden Anteil an Feststoffen, der durch geeignete Vorrichtungen abgeschieden wird und heruntergekühlt werden muss.
Geeignete Vorrichtungen zur Abscheidung sind beispielsweise Zyklone, Filter oder Elektroabscheider. Der überwiegend aus Flugasche bestehende Feststoff fällt in heißer Form an und muss vor einer weiteren Verwendung oder Entsorgung heruntergekühlt werden. Zudem enthält der abgeschiedene Feststoff in den Zwischenräumen zwischen den Partikeln und in den Lücken der Partikel noch nennenswerte Mengen Synthesegas, welches vor einer Weiterverwendung oder Entsorgung des Feststoffes weitestgehend entfernt werden muss.
Für den Zweck der Feststoffkühlung gibt es im Stand der Technik Feststoffkühler, die typischerweise aus Behältern bestehen, die von dem zu kühlenden Feststoff durchrieselt werden, und die im Inneren quer zur Strömungsrichtung angeordnete Rohre enthalten, welche von einer wärmeübertragenden Flüssigkeit durchströmt werden, und welche das daran vorbeirieselnde Feststoffgut auf eine niedrigere Temperatur herunterkühlen. Geeignete Kühlvorrichtungen sind auch gekühlte Prallflächen oder von einer wärmeübertragenden Flüssigkeit durchströmte Leitungen, die einen rechteckigen Querschnitt besitzen. Diese sind beispielsweise in Form von flüssigkeitsführenden Hohlkörpern ausgeführt.
Die DE 10 2006 045 807 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Herunterkühlen von fluidisierten oder rieselfähigen Schüttgütern, wobei diese Vorrichtung als Wärmetauscher geartet ist, der die zu kühlenden Schüttgüter durch flüssigkeitsführende Rohre auf eine niedrigere Temperatur herunterkühlt. Die Rohre sind dabei in aufeinanderfolgenden Rohrreihen versetzt zueinander angeordnet. Die Rohre fluchten durch die Rohrreihen hindurch schräg zu den Rohrreihen, wobei diese von geeigneten Kühl- oder Heizmitteln durchströmt werden. An einem Ende sind an den Rohrreihen Vorrichtungen zur Zufuhr von Heiz- oder Kühlmittel vorhanden, und am äußeren Ende Vorrichtungen zu dessen Abfuhr. Das zu kühlende Schüttgut wird quer zu den Rohrreihen durch den Wärmetauscher geführt. Die Rohrreihen sind in Form von Modulen gruppiert, wobei diese Module beim Aufeinanderfügen durch die Queranordnung der Rohre in den Rohrreihen zahnförmig ineinandergreifen. Dies ermöglicht eine praktische horizontale oder vertikale Stapelung der Module zur Anpassung an verschiedene Leistungsanforderungen im Betrieb.
Die EP 934498 B1 beschreibt einen Schachtkühler für körnige oder rieselfähige Schüttgüter, der aus einer Zufuhreinheit, einer Kühleinheit und einer Abzugseinheit für den zu kühlenden Feststoff aufgebaut ist. Die Kühleinheit ist typischerweise aus einem quaderförmigen Behälter aufgebaut, in welchem quer zur Strömungsrichtung angeordnete Rohre verlaufen, welche sich im Inneren der Kühleinheit von zwischen zwei gegenüberliegenden Wänden erstrecken, und durch die ein Kühlmittel wie Luft oder Wasser geleitet wird. Die Rohre sind dabei in Form von Rohrbündeln gruppiert, die horizontal zwischen den gegenüberliegenden seitlichen Wänden verlaufen und welche in mehreren übereinanderliegenden Reihen angeordnet sind.
Die beschriebenen Vorrichtungen sind zur Feststoffkühlung effektiv, besitzen jedoch den Nachteil, dass das Lückenraumgas, welches in und zwischen den Partikeln enthalten ist, nicht ausgetauscht oder entfernt wird. Die beschriebenen Vorrichtungen sind außerdem anfällig gegenüber Pfropfenbildung, falls nicht frei rieselfähige Feststoffe zum Einsatz kommen.
Die im Stand der Technik aufgeführten Schachtkühler mit Rohrbündeln oder Hohlkörpern, setzten in allen Fällen einen rieselfähigen Feststoff voraus. Die für die vorliegende Erfindung im Fokus befindliche Flugasche weist jedoch deutlich unterschiedliche Eigenschaften auf, denen in besonderem Maße Rechnung getragen werden muß, um einen störungsfreien Betrieb einer Kühlvorrichtung gewährleisten zu können. Die Flugasche ist gekennzeichnet durch eine kleine mittlere Partikelgröße, z. B. im Bereich von 2 bis 6 Mikrometer, zusätzlich mit einer Partikelgrößenverteilung versehen, die erheblich kleinere Partikel enthalten kann. In der von Geldart (D. Geldart, Powder Techn. 7, 285–293, 1973) vorgenommenen Klassifizierung von Gas-Feststoffsystemen, die zur Beschreibung des Fluidisierverhaltens dient, würde die Flugasche typischerweise zur Geldart-Gruppe C oder im Übergang zur Geldart-Gruppe A liegen.
Zur Geldart-Gruppe C gehören Materialien, die merklich kohäsiv sind. Übliche Fluidisierung ist extrem schwierig. In kleinen Rohren wird die gesamte Schüttung durch das Gas angehoben. Das Gas bläst lediglich einzelne Kanäle frei. Bei größeren Behältern wird die Schüttung nicht angehoben und es kommt zum lokalen Durchbrechen von Kanälen, vorzugsweise in Wandnähe. Dies rührt daher, dass die Haftkräfte zwischen den Partikeln größer sind als die Kräfte, die das Gas ausüben kann. In der Geldart-Gruppe A sind Materialien mit kleiner Korngröße und/oder geringer Dichte (z. B. Crack-Katalysatoren) zusammengefasst. Wirbelschichten dieser Partikelgruppe expandieren merklich oberhalb der Minimalfluidisierung, bevor Blasen entstehen. Wird die Gaszufuhr abgeschaltet, kollabiert das Bett sehr langsam und ein deutliches Gashaltevermögen ist kennzeichnend. Die üblicherweise als rieselfähig bezeichneten Partikel sind durch die Geldart-Gruppe B und D repräsentiert. Geldart-Gruppe D sind Materialien mit groben und/oder schweren Partikeln. Der Geldart-Gruppe B entsprechen die meisten Materialien. Beide Klassen sind einfach zu fluidisieren und es liegt kein Gashaltevermögen vor.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen heißen Feststoff, der in den Zwischenräumen und in den Lücken der Partikel zu entfernendes Rohgas enthält, herunterkühlt und einen Austausch oder eine Entfernung des darin enthaltenen Rohgases ermöglicht. Die Vorrichtung soll an unterschiedliche Leistungsanforderungen eines Kohlevergasungsreaktors angepasst werden können und soll auch insbesondere dann verwendet werden können, wenn es sich bei dem zu kühlenden Feststoff um ein feinkörniges oder staubförmiges, mit schlechten Fließeigenschaften versehenes, Schüttgut handelt. Die Vorrichtung soll unempfindlich gegen hohe Temperaturen sein und keine Korrosionsneigung bei eventuell in dem zu kühlenden Feststoff enthaltenen aggressiven Schadstoffen aufweisen. Die Vorrichtung soll zudem universell einsetzbar sein, obwohl eine Kühlung für aus Kohlevergasungsprozessen stammende Feststoffe die bevorzugte Anwendung ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, bestehend aus einem Behälter, der in die Bereiche Zufuhrteil für den heißen Feststoff, Kühlungsteil und Abzugsteil für den gekühlten Feststoff unterteilt wird und der von dem zu kühlenden Feststoff durchströmt wird. Der Kühlungsteil wird quer zur Strömungsrichtung von Leitungen durchsetzt, die in zwei Sorten aufgeteilt sind, wobei die eine Sorte von Leitungen konventionell von einem wärmeübertragenden Medium oder Kühlmedium durchströmt werden, und die andere Sorte von Leitungen in das Behälterinnere gasdurchlässig sind, so dass ein Gas in das Behälterinnere und in das Feststoffbett strömen kann.
Das so in die Schüttung eingebrachte Gas bewirkt folgendes:

• An den gasdurchlässigen Flächen wird durch das zugeführte Gas die Wandreibung des Feststoffs herabgesetzt. Der Feststoff kann an den gasdurchlässigen Flächen abfließen oder diese einfach umfließen.
• Durch die Gaszufuhr findet eine lokale Auflockerung der Schüttung statt, die je nach Gasmenge bis hin zur lokalen Fluidisierung führen kann. Durch die Gaszufuhr und die damit verbundene Auflockerung und Verdünnung verbessern sich die Fließeigenschaften des Schüttguts, so daß auch die hier betrachtete sehr feine Flugasche die Apparatur durchströmen kann.
• Durch das zugeführte Gas wird das vorhandene Lückenraumgas und damit auch noch vorhandene Rohgaskomponenten zwischen den Partikeln verdünnt und ausgetauscht.

Das Abzugsteil umfasst Zuführstutzen für weiteres Gas, wobei dieses eine Riesel- oder Fließfähigkeit des ausfließenden Feststoffes sicherstellt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich weiterhin so ausgestalten, dass die wärmeübertragenden Leitungen oder die gasdurchlässigen Leitungen beispielsweise als Leitungen oder Leitungselemente geartet sind, die im Querschnitt rechteckig sind oder als hohle, medium- oder gasführende Hohlkörper geformt sind, so dass die Vorrichtung an veränderte Feststoffeigenschaften oder veränderte Leistungsanforderungen des Feststoffkühlers angepasst werden kann.
Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen Feststoffes aus der Kohlevergasung bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases, umfassend

• einen Behälter, der als Kühlungsteil dient, und der an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils zur Aufnahme und zum Abzug von durchströmendem Feststoff offen ist, und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
• der Behälter im Inneren eine erste Sorte von Leitungen enthält, die quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind und die in das Innere des Behälters geschlossen sind, und die von einem Medium durchströmt werden, so dass ein indirekter Wärmeaustausch des Feststoffes mit dem durchströmenden Medium ermöglicht wird, und
• der Behälter im Inneren eine zweite Sorte von Leitungen enthält, die ebenfalls quer zur Strömungsrichtung angeordnet sind und in das Innere des Behälters gasdurchlässig sind, und die von einem Gas durchströmt werden, welches durch Öffnungen in das Innere des Behälters hineinströmt.

Die mediumführenden Leitungen oder die gasführenden Leitungen sind bevorzugt Rohre, deren Querschnittsfläche rund ist. Es ist aber auch denkbar, dass die mediumführenden Leitungen oder die gasführenden Leitungen Rohre sind, deren Querschnitt rechteckig oder eckig ist. Der Querschnitt beider Leitungen kann schliesslich beliebig geformt sein. In einer besonderen Ausführung lassen sich die Leitungen mit rechteckigen Querschnitt auch als hohle, medium- oder gasführende Hohlkörper bezeichnen oder gestalten. Das Medium oder das Gas können auch durch verschiedene Leitungen geführt werden oder durch eine beliebige Kombination dieser Leitungen geleitet werden. Im Wesentlichen durch die Fließeigenschaften des Feststoffs und die zur Wärmeabfuhr benötigte Wärmeübertragerfläche bestimmt, kann eine vorteilhafte Ausführung aus einer Kombination von Leitungen mit rundem oder rechteckigem Querschnitt bestehen. Der Behälter besitzt in einer typischen Ausführungsform eine Wand, die als Doppelmantel ausgeführt ist und die ebenfalls mit einem Wärmeüberträgermedium beaufschlagt wird. Dadurch ist diese Wand mit einer Mantelkühlung versehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich der Behälter aus einem Zufuhrteil, einem Kühlungsteil und einem Abzugsteil für den zu kühlenden Feststoff zusammen. Bei dem Zufuhrteil und dem Abzugsteil oder bei beiden Teilen handelt es sich bevorzugt um konische Bauteile, die jeweils mit der größeren Öffnung mit dem Kühlungsteil zusammengesetzt sind. Denkbar sind aber auch andere Bauelemente, wie sie üblicherweise im Behälterbau eingesetzt werden. Denkbar sind beispielhaft Klöpperböden, Korbbogenböden, oder für das Zufuhrteil Flachdeckel. Im Zufuhrteil befindet sich stets mindestens ein Gasauslassstutzen, der bezweckt, dass das durch den Feststoff verdrängte Gas aus dem Zufuhrteil entweichen kann. Es ist möglich, dass sich in Feststoffflussrichtung vor oder hinter dem Behälter mindestens ein Gaszufuhrstutzen für zuzuführendes Gas befindet.
Die Anordnung der Leitungen in dem Kühlungsteil ist beliebig. Diese werden bevorzugt so angeordnet, dass eine optimale Kühlung, ein optimaler Gasaustausch zwischen den Partikeln und ein optimaler Feststofffluß ermöglicht wird. So können beispielsweise die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Strömungsrichtung angeordnet sein, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen in Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln. Die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Kühlungsteils in Feststoffströmungsrichtung können jedoch auch schräg reihenförmig angeordnet sein, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen schräg zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln. Schließlich können die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Strömungsrichtung schräg angeordnet sein, wobei sich nur in den Reihen die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen in einer beliebigen Reihenfolge abwechseln. Die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des hohlen Behälters können beispielhaft auch reihenförmig in Strömungsrichtung in Zickzackform angeordnet sein, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen parallel zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
Die mediumführenden Leitungen zum Wärmeaustausch und die gasführenden Leitungen zur Gaszufuhr sind vorteilhaft so angeordnet, dass ein optimaler Wärmeaustausch und eine optimale Gaszufuhr in den Feststoff möglich wird, wodurch zum Einen der Austausch des Lückenraumgases erfolgt und zum Anderen das Fließverhalten des Feststoffes günstig beeinflußt wird. Dies gilt auch für die Leitungen selbst, die in Formgebung und Durchmesser so ausgestattet sind, dass ein optimaler Wärmeaustausch und Gaszufuhr möglich ist.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist so gestaltet, dass mindestens eine gasführende Leitung im Inneren des Behälters, bezogen auf deren Querschnitt, parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet ist und einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Es ist auch möglich, die mediumführenden Leitungen als Leitungen zu gestalten, deren Querschnitt rechteckig ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dann so gestaltet, dass mindestens eine mediumführende Leitung im Inneren des Behälters einen rechteckigen Leitungsquerschnitt aufweist. Schließlich ist es auch möglich, sowohl mindestens eine mediumführende Leitung als auch eine gasführende Leitung als Leitung mit rechteckigem Querschnitt zu gestalten.
Generell kann es sich bei den im Querschnitt eckigen Leitungen um Rohre mit nicht-rundem Querschnitt handeln, oder um eine Ausführung in Form von Hohlkörpern, durch die das Wärmeüberträgermedium oder das Gas strömt. Im letzteren Fall sind die gasführenden Hohlkörper oder die gasführenden Rohre mit nicht rundem Querschnitt zumindest teilweise gasdurchlässig auszuführen, um eine Gaszufuhr in den Feststoff zu erreichen.
Die mit rechteckigem Querschnitt geformten Leitungen können im Inneren mäanderförmig gestaltet sein, um den Fluss des Mediums oder Gases zu verbessern. Dies trifft insbesondere für eine vorteilhafte Gestaltung von Leitungen mit rechteckigem Querschnitt zu, die als medium- oder gasführende Hohlkörper ausgeführt sind. Es ist möglich, dass mindestens eine medium- und mindestens eine gasführende Leitung im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete und von Medium durchströmte Leitung im Querschnitt rechteckig geformt ist. Es ist auch möglich, dass die medium- oder gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete und von Medium durchströmte Leitungen im Querschnitt rechteckig geformt sind, wobei sich medium- und gasführende Leitungen quer zur Strömungsrichtung abwechseln.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, einen Teil der Leitungen als im Querschnitt runde Leitungen zu gestalten und einen anderen Teil der Vorrichtung als im Querschnitt rechteckige Leitungen. Hierzu ist es beispielsweise möglich, dass zwei oder mehr medium- oder gasführende Leitungen im Inneren des Behälters im Durchmesser als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete, Leitungen geformt sind, deren Querschnitt rechteckig ist, wobei quer zur Feststoffströmungsrichtung zwischen den Leitungen parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtete Reihen von gas- und mediumsführenden Leitungen angeordnet sind, deren Querschnitt rund ist.
Auch die Reihenfolge und die Zahl der Leitungen kann beliebig sein. So ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung möglich, dass sich in den zwischen und neben den parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichteten Reihen von gas- und mediumführenden Leitungen, die im Querschnitt rechteckig sind, gas- und mediumführende Leitungen befinden, deren Querschnitt rund ist. Diese können sich in Feststoffströmungsrichtung abwechseln. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass mindestens zwei der medium- oder gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete Leitungen im Querschnitt rechteckig geformt sind, wobei diese in Feststoffströmungsrichtung parallel und hintereinander angeordnet sind. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es schließlich möglich, dass in Feststoffströmungsrichtung zwischen oder neben oder zwischen und neben den parallel und hintereinander zur Strömungsrichtung ausgerichteten gas- oder mediumführenden Leitungen, die im Querschnitt rechteckig geformt sind, mindestens eine gasführende oder mediumführende Leitung angeordnet ist, deren Querschnitt rund ist.
Die gasführenden Leitungen oder die gasführenden hohlen Leitungen sind aus einem Material gestaltet, welches es ermöglicht, einen Gaseintritt in den Feststoff zu erreichen. Dies ist bevorzugt ein poröses Material, welches eine Porengröße besitzt, die einen Gaseintritt in den zu kühlenden Feststoff ermöglicht, aber undurchlässig für den Feststoff in die gasführenden Leitungen ist. In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem porösen Material um Sinterkeramik, poröse Keramik, um einen porösen Kunststoff oder um gasdurchlässiges Sintermetall. Es ist ebenso möglich, die gasführenden Leitungen zur Einleitung des Gases in den Feststoff mit Löchern, Bohrungen, Aussparungen, Schlitzen oder dergleichen zu versehen. Die Leitungen werden aus herkömmlichem, gasundurchlässigem Material angefertigt und mit Bohrungen, Löchern, Schlitzen etc. für den Gasdurchtritt versehen. Außerdem ist es möglich, dass die gasführenden Leitungen nur stellen- oder abschnittsweise mit einem porösen Material versehen sind und der Rest der Leitung aus herkömmlichen gasundurchlässigem Material besteht.
Die mediumführenden Leitungen oder der Reaktor sind aus einem Material gestaltet, welches es ermöglicht, eine Kühlung durch einen guten Wärmeübergang durchzuführen, ohne zu korrodieren. Die Materialauswahl des Behälters und der mediumführenden Leitungen erfolgt in Abhängigkeit der Eintrittstemperatur des Feststoffs und der sich im Lückenvolumen befindlichen Rohgaskomponenten und kann beispielsweise aus einem hochtemperaturbeständigen Stahl gefertigt werden.
Das Verhältnis der äußeren Flächen der gasführenden Leitungen und der mediumsführenden Leitungen im Inneren des hohlen Behälters ist bevorzugt gleich. Es ist jedoch auch möglich, das Verhältnis der äußeren Flächen der gasführenden Leitungen und der mediumführenden Leitungen ungleich zu gestalten. So ist es möglich, dass das Verhältnis der äußeren Flächen der gasführenden Leitungen zu den mediumführenden Leitungen im Inneren des hohlen Behälters 20 bis 50 Prozent beträgt. Die optimale Auswahl hängt von der Kühlaufgabe und den Fließeigenschaften des Feststoffs ab. Handelt es sich um ein vergleichsweise gut fließendes Schüttgut bei hoher Temperatur, so wird der Anteil der Wärmeüberträgerfläche erhöht und der Anteil der Gaszufuhrflächen reduziert. Handelt es sich dagegen um einen nicht frei fließenden Feststoff, wird die Bestimmung der Flächen durch die benötigte Zufuhr von Gas vorgegeben, um jederzeit einen Feststofffluß gewährleisten zu können.
Beansprucht wird auch ein Verfahren, mit dem ein feinkörniger Feststoff gekühlt wird, wobei es gleichzeitig zu einem Austausch der Gase zwischen den Partikeln und in den Lücken der Partikel kommt.
Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases, wobei

• ein zu kühlender Feststoff, der in den Räumen zwischen den Partikeln und Lücken in den Partikeln noch Restgas enthält, in einen Behälter geführt wird, und
• sich der Feststoff durch den Behälter bewegt, und
• in den Behälter Leitungen eingebracht sind, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• ein Teil der Leitungen mit einem Wärmeüberträgermedium durchströmt wird, so dass ein indirekter Wärmetausch zwischen Feststoff und Wärmeträgermedium erfolgt, und
• ein Teil der Leitungen gasdurchlässig gestaltet ist, durch die ein zugeführtes Gas in den Behälter und in den Feststoff geführt wird.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Prozess der Gaserzeugung um eine Kohlevergasung, so dass der Feststoff im Wesentlichen aus Flugasche und verfestigter Schlacke besteht. Prinzipiell ist es jedoch möglich, den Feststoffkühler für jeden beliebigen Prozess zu verwenden, bei dem ein zu kühlender Feststoff anfällt, dessen Zwischenraum- oder Lückengas ausgetauscht oder entfernt werden muss.
Bei dem Medium zum Wärmeaustausch, welches durch die mediumführenden Leitungen strömt, handelt es sich bevorzugt um eine Flüssigkeit, obwohl auch ein Gas oder ein Fluid als wärmeübertragende Medien denkbar sind. Ein besonders bevorzugtes Medium zum Wärmeaustausch ist Wasser.
Auch die Förderung des Feststoffes durch den Kühler kann prinzipiell beliebig durchgeführt werden. So ist es möglich, den Feststoff durch Schwerkrafteinwirkung durch den Feststoffkühler fließen zu lassen. In einer Ausführung der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass der Feststoff durch Aufbringen eines Druckgradienten durch den Feststoffkühler bewegt wird. Hierzu kann beispielsweise ein Gas in den Kühler gebracht werden.
Der zu kühlende Feststoff kann prinzipiell eine beliebige Temperatur besitzen, wenn er in den Feststoffkühler gefördert wird. In einer Ausführung der Erfindung besitzt der Feststoff beim Einströmen in den Feststoffkühler eine Temperatur von 200 bis 400°C. Die Herunterkühlung erfolgt dann auf eine Temperatur, in der eine Entsorgung oder Weiterverwendung des Feststoffes problemlos möglich ist. In einer beispielhaften Ausführungsform besitzt der Feststoff beim Abzug aus dem Feststoffkühler eine Temperatur von 50 bis 150°C.
Bei dem zugeführten Gas, welches zum Austausch des Lückenraumgases dient, handelt es beispielhaft um Stickstoff, Kohlendioxid, Luft oder um eine Mischung aus diesen Gasen. Dieses wird dann im Gemisch mit dem Rohgas aus dem Kühler ausgeführt. In einer Ausführung der Erfindung wird das weitere Gas vor dem Austausch des Lückenraumgases vorgewärmt.
Die Durchflussmenge des durch die gasdurchlässigen Leitungen in den Behälter geführten Gases wird bevorzugt so geregelt, dass die Geschwindigkeit des zugeführten Gases an der Austrittsoberfläche der gasdurchlässigen Leitung größer oder gleich der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit des Feststoffs ist. Die gasführenden Leitungen können einzeln oder in Gruppen mit unterschiedlich in der Menge regelbarem Gas versorgt werden. Die zugeführte Gasmenge kann in einer anderen Weise so bemessen sein, dass sich in den freien Querschnitten zwischen den Leitungen eine Gasgeschwindigkeit des zugeführten Gases größer oder gleich der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit des Feststoffs einstellt.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die gasführenden Leitungen in Feststoffströmungsrichtung von unten nach oben und/oder in zeitlicher Abfolge mit Gasimpulsen durchströmt, so dass einer Festsetzung des Feststoffes im Feststoffkühler entgegengewirkt wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der aus dem Behälter ausströmende Feststoff durch mindestens einen Gaseinlassstutzen im Auslaufbereich mit weiterem Gas aufgelockert, so dass am Auslassstutzen ein von Restgas nahezu befreiter, gekühlter und aufgelockerter Feststoff erhalten wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, Gasimpulse einzusetzen, so dass die Poren oder gasdurchlässigen Stellen der gasführenden Leitungen von Propfen gereinigt oder befreit werden. Diese Impulse bestehen aus Wellen erhöhten Gasdrucks, durch die Propfen oder Feststoffbrocken oder gebildete Brücken durch den erhöhten Gasdruck von den gasführenden Leitungen entfernt werden können.
Dies sind Ausführungsformen der Erfindung, die sich aus der beschriebenen Vorrichtung mit Zufuhrteil, Kühlungsteil und Abfuhrteil mit wärmeaustauschenden mediumführenden Leitungen und gasaustauschenden, gasführenden Leitungen ergeben. Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass ein Feststoff, der aus einer Gaserzeugung und insbesondere aus einer Kohlevergasung abgeschieden wird, wirkungsvoll heruntergekühlt werden kann, wobei gleichzeitig das in dem Feststoff enthaltene Gas entfernt und der Feststoff einer Weiterverwendung oder Entsorgung zugeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Feststoffkühlers wird anhand von elf Zeichnungen genauer erläutert, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Feststoffkühler, der aus einem Zufuhrteil (6), einem Kühlungsteil (5) und einem Abzugsteil (16) besteht. Der Feststoff (1) strömt in Fließrichtung g durch den konischen Zufuhrteil (6) ein, und kommt mit zwei Sorten von Leitungen (2, 3) in Kontakt, wobei die eine Sorte von Leitungen (2) von mediumführenden Leitungen gebildet wird, die zum Wärmeaustausch und zur Kühlung des Feststoffes dienen, und die andere Sorte von Leitungen (3) gasdurchlässig sind und zur Gaszufuhr in den Feststoff (1) dienen. Diese düsen ein Gas in den Feststoff ein, so dass das in den Partikeln enthaltene Restgas gegen das Gas ausgetauscht wird und gleichzeitig eine Auflockerung der Partikel erreicht wird. Die Wand (13) des Kühlungsteils (5) ist wärmeleitfähig und ist mit einem Mantel versehen, durch den Kühlungsmedium (14) strömt. Das Zufuhrteil (6) enthält einen Gasentlastungsstutzen (7), über den das Gas aus dem Zufuhrteil (6) bei Einströmen des Feststoffes entweichen kann. Das Abzugsteil (16) ist mit weiteren Gaseinleitungsöffnungen (8, 10) versehen, über die weiteres Gas (9, 11) zur Auflockerung des Feststoffes strömen kann. Der gekühlte und gereinigte Feststoff (12) wird aus dem konischen Abzugsteil (16) entnommen. Die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3) im Inneren des Kühlungsteils (5) sind in Leitungsreihen reihenförmig in Feststoffströmungsrichtung schräg angeordnet, wobei sich die Leitungsreihen (4) der mediumführenden Leitungen (2) und der gasführenden Leitungen (3) schräg zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln. Durch die Integration der Gaszufuhrleitungen wird zwar die Wärmeüberträgerfläche bei vorgegebener Rohranordnung reduziert, gleichzeitig wird aber der Schüttgutfluß sichergestellt. Bei klassischen Schachtkühlern ist bekannt, daß sich der Feststoff mit sehr geringer Quervermischung durch die Rohrreihen bewegt und sich bereits gekühlte Strähnen ohne Quervermischung von oben nach unten bewegen, so daß ein nennenswerter Teil der noch heißen Partikel nicht oder erst sehr spät Kontakt zum Wärmeüberträger bekommt. Das führt dazu, daß die Wärmeübertragung nicht so hoch ist, wie sie theoretisch abgeschätzt werden kann. In der vorgeschlagenen Anordnung in 1 ist zwar weniger Wärmeüberträgerfläche vorhanden, da ein Teil der Rohre zur Gaszufuhr verwendet wird. Andererseits bewirkt die Gaszufuhr eine lokale Auflockerung und damit auch Quervermischung, so daß sich eine deutlich effektivere Abkühlung des Schüttguts an den als Leitung (2) gearteten Wärmeüberträgerflächen erreichen läßt.
2 zeigt denselben erfindungsgemäßen Feststoffkühler, der als Schnitt A-A der 1 gezeigt ist. Zu sehen sind das Zufuhrteil (6), das Kühlungsteil (5) und das Abzugsteil (16). Die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3) sind im Querschnitt durch den Behälter (5) verlaufend zu sehen.
3 zeigt nur das Innere des Kühlungsteiles (5) des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers. Zu sehen sind die mediumführenden Leitungen (2), die in das Innere des Kühlungsteils undurchlässig sind und die gasführenden Leitungen (3), die in das Innere des Kühlungsteils (5) gasdurchlässig sind und die sich in Leitungsreihen (4) quer zur Feststoffströmungsrichtung abwechseln. Diese werden von einem Gas (15) oder einem Kühlmedium (14) durchströmt.
4 zeigt nur das Innere des Kühlungsteiles (5) des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers. Zu sehen sind die Anordnung der mediumführenden Leitungen (2) und der gasführenden Leitungen (3), wobei die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3) im Inneren des Kühlungsteils reihenförmig in Feststoffströmungsrichtung schräg angeordnet sind, und sich die Leitungsreihen der mediumführenden Leitungen (2) und der gasführenden Leitungen (3) schräg zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
5 zeigt nur das Innere des Kühlungsteiles (5) des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers. Die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3) im Inneren des Kühlungsteils (5) sind in Strömungsrichtung reihenförmig in Zickzackform angeordnet, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen (2) und der gasführenden Leitungen (3) in Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
6 zeigt nur das Innere des Kühlungsteiles (5) des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers. Die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3) im Inneren des Kühlungsteils (5) sind in Feststoffströmungsrichtung reihenförmig in Zickzackform angeordnet, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen (2) und der gasführenden Leitungen (3) in Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln. Die gasführenden Leitungen (3), die in das Innere des Kühlungsteils (5) gasdurchlässig sind, sind im Durchmesser kleiner als die mediumführenden Leitungen (2). Dadurch entsteht bei vorgegebener Rohranordnung ein größerer Zwischenraum und eine größere freie Passage zwischen den Rohren für den Feststofffluß.
7 zeigt das Innere des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers mit Zufuhrteil (6), Kühlungsteil (5) und Abzugsteil (16). Die mediumführenden (2) und gasführenden (3) Leitungen sind als im Querschnitt rechteckige Leitungen geartet, hier beispielsweise als Hohlkörper, wobei die mediumführenden Leitungen (2) in das Innere des Kühlungsteils (5) undurchlässig sind und die gasführenden Leitungen (3) in das Innere des Kühlungsteils (5) gasdurchlässig sind.
8 zeigt denselben erfindungsgemäßen Feststoffkühler (5), der als Schnitt A-A der 7 gezeigt ist. Zu sehen sind das Zufuhrteil (6), das Kühlungsteil (5) und das Abzugsteil (16). Der Kühlungsteil (6) enthält eine Leitung (2), die im Querschnitt rechteckig, hier beispielsweise als Hohlkörper, und im Inneren mäanderförmig strukturiert ist. Diese Struktur zur gezielten Führung des Kühlmediums (14) kann innerhalb der Wärmeüberträgerflächen vorliegen.
9 zeigt das Innere des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers (5) mit Zufuhrteil (6), Kühlungsteil (5) und Abzugsteil (16). Ein Teil der mediumführenden Leitungen (2), deren Querschnitt rechteckig ist, ist hier als mediumführenden Hohlkörper ausgeführt. Zwischen und neben den mediumführenden Leitungen (2), die im Querschnitt rechteckig sind, sind parallel zur Strömung medium- (2) und gasführende (3) Leitungen angeordnet, deren Querschnitt rund ist, wobei sich die im Querschnitt runden gas- und mediumführenden Leitungen (2, 3) in Feststoffströmungsrichtung abwechseln.
10 zeigt das Innere des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers (5) mit Zufuhrteil (6), Kühlungsteil (5) und Abzugsteil (16). Die mediumführenden Leitungen (2) sind als Leitungen geartet, deren Querschnitt rechteckig ist, hier beispielsweise als Hohlkörper ausgeführt. Zwischen und neben den mediumführenden Leitungen (2) sind parallel zur Strömung ausgerichtete, gasführende Leitungen (3) angeordnet, deren Querschnitt rund ist. Die Gaszufuhrrohre (2) sind hier vor Eintritt des Feststoffs in die Wärmetauscherzone angeordnet, sowie nochmals zwischen der folgenden Anordnung von mediumführenden Hohlkörpern. Schüttungen aus sehr feinen Partikeln sind durch gewisses Gashaltevermögen gekennzeichnet, dass sich in der Regel auch in der hier betrachteten Flugasche feststellen läßt. Aufgrund des Gashaltevermögens des Feststoffs erfolgt eine Fluidisierung und Auflockerung vor Eintritt in die Spalte zwischen den mediumführenden Hohlkörpern. In Abhängigkeit des Gashaltevermögens, der Feststoffgeschwindigkeit und der Apparategröße kann es, wie in 10 beispielhaft dargestellt, erforderlich sein, eine oder mehrere weitere Zwischenfluidisierungen vorzunehmen.
11 zeigt das Innere des erfindungsgemäßen Feststoffkühlers mit Zufuhrteil (6), Kühlungsteil (5) und Abzugsteil (16). Die mediumführenden Leitungen (2) und die gasführenden Leitungen (3), deren Querschnitt rund ist, sind im Inneren des Behälters (5) reihenförmig in Strömungsrichtung schräg angeordnet, wobei beispielhaft jede vierte Leitung einer Leitungsreihe (4) eine gasführende Leitung (3) ist. Hier erfolgt analog zur 10 eine Auflockerung des Feststoffs vor Eintritt in die Wärmetauscherzone. In welchen Abständen eine weitere Gaszufuhrreihe (hier im Beispiel jede 4.) notwendig wird, hängt vom Gashaltevermögen des Feststoffs und der Feststoffgeschwindigkeit im Behälter ab und muß für den jeweiligen Fall bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

1: Einströmender zu kühlender Feststoff
2: Mediumführende Leitungen
3: Gaszuführende Leitungen
4: Leitungsreihe
5: Kühlungsteil oder Behälter
6: Zufuhrteil
7: Gasentlastungsstutzen
8: Gaszufuhrstutzen
9: Zugeführtes Gas
10: Gaszufuhrstutzen
11: Zugeführtes Gas
12: Gekühlter Feststoff
13: Wand als Wärmeüberträgerfläche
14: Medium oder Kühlmedium
15: Gas
16: Abzugsteil
g: Fließrichtung des Feststoffes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006045807 A1 [0005]
- EP 934498 B1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- D. Geldart, Powder Techn. 7, 285–293, 1973 [0008]

Claims

Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases, umfassend • einen Behälter, der als Kühlungsteil dient, und der an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils zur Aufnahme und zum Abzug von durchströmendem Feststoff offen ist, dadurch gekennzeichnet, dass • der Behälter im Inneren eine erste Sorte von Leitungen enthält, die quer zur Feststoffströmungsrichtung angeordnet sind und die in das Innere des Behälters geschlossen sind, und die von einem Medium durchströmt werden, so dass ein indirekter Wärmeaustausch mit dem durchströmenden Medium ermöglicht wird, und • der Behälter im Inneren eine zweite Sorte von Leitungen enthält, die ebenfalls quer zur Feststoffströmungsrichtung angeordnet sind und in das Innere des Behälters gasdurchlässig sind, und die von einem Gas durchströmt werden, welches durch Öffnungen in das Innere des Behälters hineinströmt.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen aus Rohren mit rundem Querschnitt, aus Rohren mit eckigem Querschnitt, aus Rohren mit rechteckigem Querschnitt, aus medium- oder gasführenden Hohlkörpern, oder einer beliebigen Kombination dieser Leitungen bestehen.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Behälterwand mit einer Mantelkühlung versehen ist.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter auf den offenen Seiten mit einem Zufuhrteil und einem Abzugsteil für den zu kühlenden Feststoff ausgestattet ist, und das Zufuhrteil einen Gasauslassstutzen umfasst.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Zufuhrteil oder bei dem Abzugsteil oder bei beiden Teilen um konische Bauteile handelt, die mit der größeren Öffnung mit dem Kühlungsteil zusammengesetzt sind
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Feststoffströmungsrichtung angeordnet sind, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen in Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Feststoffströmungsrichtung schräg angeordnet sind, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen schräg zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Strömungsrichtung schräg angeordnet sind, wobei sich nur in den Reihen die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen in einer beliebigen Reihenfolge abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mediumführenden Leitungen und die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters reihenförmig in Feststoffströmungsrichtung in Zickzackform angeordnet sind, wobei sich die Reihen der mediumführenden Leitungen und der gasführenden Leitungen parallel zur Strömungsrichtung des Feststoffes abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters im Durchmesser kleiner sind als die mediumführenden Leitungen.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine gasführende Leitung im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete, innen hohle und von Gas durchströmte und im Querschnitt rechteckige Leitung geformt ist.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine mediumführende Leitung im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete, innen hohle und von Medium durchströmte, im Querschnitt rechteckige Leitung geformt ist.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr medium- oder gasführende Leitungen im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete, und von Medium durchströmte Leitungen im Querschnitt rechteckig geformt sind.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die medium- oder gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete und von Medium durchströmte Leitungen im Querschnitt rechteckig geformt sind, wobei sich medium- und gasführende Leitungen quer zur Feststoffströmungsrichtung abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich quer zur Strömungsrichtung zwischen den parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichteten Reihen von gas- und mediumführenden Leitungen, deren Querschnitt rechteckig ist, weitere Leitungen befinden, deren Querschnitt rund ist, wobei sich die im Querschnitt runden gas- oder mediumführenden Leitungen in Feststoffströmungsrichtung abwechseln.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der medium- oder gasführenden Leitungen im Inneren des Behälters als parallel zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichtete und von Medium durchströmte Leitungen im Querschnitt rechteckig geformt sind, wobei diese in Feststoffströmungsrichtung parallel und hintereinander angeordnet sind.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen oder neben oder zwischen und neben den parallel und hintereinander zur Feststoffströmungsrichtung ausgerichteten gas- oder mediumführenden, im Querschnitt rechteckigen Leitungen in Strömungsrichtung mindestens eine gasführende oder mediumführende Leitung angeordnet ist, deren Querschnitt rund ist.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen zumindest teilweise aus einem porösen Material gefertigt sind.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem porösen Material um Sinterkeramik, poröse Keramik, porösen Kunststoff oder Sintermetall handelt.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen zur Einleitung des Gases in den Feststoff mit Löchern, Bohrungen, Aussparungen oder Schlitzen versehen sind.
Vorrichtung zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Feststoffflussrichtung vor oder hinter dem Behälter ein Gaszufuhrstutzen für zuzuführendes Gas befindet.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases, wobei • ein zu kühlender Feststoff, der in den Räumen zwischen den Partikeln und Lücken in den Partikeln noch Restgas enthält, in einen Behälter geführt wird, und • sich der Feststoff durch den Behälter bewegt, und • in den Behälter Leitungen eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass • ein Teil der Leitungen mit einem Wärmeüberträgermedium durchströmt wird, so dass ein indirekter Wärmetausch zwischen Feststoff und Wärmeträgermedium erfolgt, und • ein Teil der Leitungen gasdurchlässig gestaltet ist, durch die ein zugeführtes Gas in den Behälter und in den Feststoff geführt wird.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Prozess zur Erzeugung des Feststoffes um eine Kohlevergasung handelt, so dass der Feststoff im Wesentlichen aus Flugasche oder verfestigter Schlacke oder beidem besteht.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Medium zum Wärmeaustausch um eine Flüssigkeit handelt.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Medium zum Wärmeaustausch um Wasser handelt.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff durch Schwerkraft durch den Feststoffkühler bewegt wird.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff durch einen Druckgradienten durch den Feststoffkühler bewegt wird.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff beim Einströmen in den Feststoffkühler eine Temperatur von 200 bis 400°C besitzt.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff nach dem Ausströmen aus dem Feststoffkühler eine Temperatur von 150 bis 50°C besitzt.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem zugeführten Gas um Stickstoff, Kohlendioxid, Luft oder um eine Mischung aus diesen Gasen handelt.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das zugeführte Gas vorgewärmt ist.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge des durch die gasdurchlässigen Leitungen in den Behälter geführten Gases so geregelt wird, dass die Geschwindigkeit des zugeführten Gases bezogen auf die Gasaustrittfläche der gasdurchlässigen Leitungen größer oder gleich der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit des einströmenden Feststoffes ist.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen einzeln oder in Gruppen mit unterschiedlich in der Menge regelbarem Gas versorgt werden.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die gasführenden Leitungen in Feststoffströmungsrichtung von unten nach oben und/oder in zeitlicher Abfolge mit Gasimpulsen durchströmt werden, so dass einer Festsetzung des Feststoffes im Feststoffkühler entgegengewirkt wird.
Verfahren zur Kühlung eines feinkörnigen und heißen Feststoffes bei gleichzeitigem Austausch des darin enthaltenen Lückenraumgases nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Behälter ausströmende Feststoff durch mindestens einen Gaseinlassstutzen im Auslaufbereich mit zugeführtem Gas aufgelockert wird, so dass am Auslassstutzen ein von Restgas nahezu befreiter, gekühlter und aufgelockerter Feststoff erhalten wird.