DE1667049A1

DE1667049A1 - Rost fuer Hochtemperatur-Wirbelschichtreaktoren

Info

Publication number: DE1667049A1
Application number: DE19671667049
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl-Ing Maiwald
Original assignee: Forschungsinstitut fur Ne-Metalle
Current assignee: Forschungsinstitut fur Ne-Metalle
Priority date: 1967-07-26
Filing date: 1967-07-26
Publication date: 1971-06-03

Description

Rost fffr Hochtemperatur- Wirbelschichtreaktionen Die Erfindung betrifft einen Rost für Hochtemperatur-Wirbelschichtreaktionen für maximal 1600 °C, wobei 2 oder mehrere Gase, die aus sicherhetistechnischen und thermischen Gründen erst oberhalb des Rostes miteinander vermischt und verbrannt werden (z. B. Luft und Leuchtgas), voneinander getrennt der Wirbelschicht zugeführt werden.
Bisher bekannte Rostkontruktionen ermöglichen die Zuführung nur eines Gases oder Gasgemlsohes in die Wirbelschicht. Bestand die Notwendigkeit zur getrennten Zuführunfg mehrerer Gase, so konnte bei den bisherigen Konstruktionen nur eines dieser Gase oder Gasgemische durch den Rost der Wirbelschicht zugeführt werden, während die restlichen Gase mittels geeigneter Hilfsvorrichtungen durch die Reaktorwand hindurch Uber Rost in den Reaktionsraum geleitet wurden. Rostkonstruktionen dieser Art sind hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, die besonders stark bei großen Dimensionen des Reaktors und bei hohen Temperaturen (liber 500 °C3 der Wirbelachicht deutlich werden. Dadurch ist die Labonsdauer derartiger Roste relativ kurz. Außerdem ist eine befriedigende Durchmischung und vollkommene Verbrennung der Gase nicht gewährleistet oder nur mit hohem technischen Aufwand erreichbar.
Bei Zuführung zündfähiger Gasgemische durch den Rost besteht die Gefahr des Flammenfückschlages.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunkde, die getrennte zuführung mehrerer Gase (z. B. Luft und Heizgas) in die wirbelschicht zu ermöglichen, wobei deren Durchmisehuag *rat oberhalb des Rostes stattfindet. Sie soll den Druchmischungseffekt der Gase vorvollkommen und bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensadauer des Rostes den Anwendungsbereich der Wirbelschichttechnik auf Hochtemperaturvertahren bis zu ca. 1600 °C erweitern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß druch einem Rost für hochtemperatur-Wirbelschichtreaktioren zur getrennten Zuführunfg zweier oder mehrerer Gase dadurch gelöst, daß die Ga*e in voneinander getrennte Verteilerkammern und von dort aus durch geeignete, an sich bekannte Zuführungseinrichtungen, z. B. Rohre mit aufgesetzten haubenförmigen Verteilerköpfen, in die Wirbelschicht geleitet werden.
Der Rost besteht zu diesem Zweck aus zwei oder mehreren übereinander angeordneten, gasdichten Gasverteilerkammern, in welche die einzelnen Gase voneinander getrennt, z. B. seitlich, eingebracht werden, so daß deren Durchmischung vor dem Eintritt in die Wirbelschicht ausgeschlossen ist.
Von den einzelnen Gasverteilerkammern gelangen die Gase durch mit diesen Kammern gasdicht verbundene Rohre in gasdicht aufgesetzte, z. B. aufgeschraubte haubenformige Verteilerkopfe und von dort liber geeignete Austrittsöffnungen, z. B. seitlich angebrachte Bohrungen, in die Wirbelschicht.
Zur Erzielung eines optimalen Durchmischungseffektes sind die fUr die einzelnen Gase vorgesehenen Zuführungseinrichtungen im Wechsel angeordnet. Die Beherrschung hoher Wirbelschichttemperaturen (bis ca. 1600 °C) wird dadurch erreicht, dans dite kalt zugefUhtten Gase erst Uber Rost gezündet und verbrannt werden und daß sie gleichzeitig die den hohen Temperaturen ausgesetzten Verteilerkopfe beim Durchströmen kilhlen. Einen zusätzlichen thermischen Sehutz erhalten die Metallteile des Rostes durch eine, die oberste Gasverteilungskammer bedeckende Wärmeisolationsaohicht aus feuerfestem Material, z. B. Feuerbeton, die zweckmäßig bis dicht hunter die Gasaustrittsoffnungen der Gasverteilerkopfe reicht.
Art, Zahl und Dimensionen der einzelnen Zuführungseinrichtungen sind von den Einsatzbedingungen abhangi. g-und von Fall zu Fall neu festzulegen.
Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin, -daß durch die getrennte Zuführung der Verbrennungsgase die gesamte Verbrennung über Rost in der Wirbelschicht erfolgt, ohne daß die Gefahr des Flammenrückschlages besteht.
Da die temperaturempfindlichen Teile des Rostes teils durch die hindurchströmenden Kaltgase gekühlt und teils durch eine Wärmeisolationsschicht geschStzt sind, können in der Wirbelschicht auch Hochtemperaturreaktionen bis zu ca. 1600 °C bei gleichzeitiger Erhöhung der Lebensdauer des Rostes durchgeführt werden.
Damit wird das Anwendungsgebiet der Wirbelschichttechnik wesentlich erweitert, da nunmehr auch besonders endotherme Prozesse in Wirbelschichtöfen durchführbar sind. Auf Grund der einwandfreien Durchmischung der Verbrennungsgase und durch den einfachen Rostaufbau ist der erfindungsfgemäße Rost fUr alle in der Wirbelschichttechnik vorkommenden Dimensionen von Reaktoren einsetzbar. Auch läßt sich die Zahl der Verteilerkammern entsprechend der Anzahl der notwendigen Gasarten erweitern.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden.
Die fUr einen Hochtemperatur-Wirbelschichtprozeß benotigten Gase, z.-B. Luft und Heizgas, we-rden mit Hilfe, geeigneter Verdichter getrennt in eine Gasverteilerkammer für Luft 1 und Gasverteilerkammer f2r Heizgas 2 gefördert, die übereinander gasdicht angeordnet sind, so daß eine Vermischung der Gase unterhalb des Rostes nicht stattfinden kann. Aus jeder Gasverteilerkammer gelangen die Gase durch mit diesen Kammern gasdicht verbundene Zuführungsrohre 3, und von dort in gasdicht aufgeschraubte Verteilerkopfe 4 bekannter Bauart sowie über seitlich angebraohte Schrägbohrungen in die Wirbelschicht 6, in der die Veibrennung erfolgt. Zur Erzielung eines optimalen Durchmischuiigseffektes sind die fiir die einzelnen Gase (Luft und Heizgas) vorgesehenen Gaszuführungseinrichtungen 3 ; 4 im Weahsel angeordnet. Die den hohen Temperaturen (bis 1600 °o) ausgesetzten Gasverteilerkopfe 4 werden durch die kalt zugeführten Gase (Luft bzw. Heizgas) beim Durchströmen gekühlt. Einen zusätzlichen thermischen Schutz erhalten die Metallteile des Rostes durch eine, die oberste Gasverteilerkammer 1 bedeckende Wärmeisolationsschicht 5 aus feuerfestem Material (z. B. Feuerbeton), die zweckmäßig bis dicht an die Gasaustrittsöffnungen reicht.

Claims

Pat ent ansp ruche 1. Rost fUr Hochtemperatur-Wirbelschichtreaktoren für maximal 1600 °C zur getrennten Zuführung zweier oder mehrerer Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Gase in voneinander getrennten Gasverteilerkammern (1 ; 2) und von dort aus durch geeignete, an sich bekannte ZufUhrungseinrichtungen, z. B. Rohre (3) mit aufgesetzten haubenformigen Verteilerkopfen (4) in die Wirbelschicht (6) erfolgt, wobei der Rost aus zwei oder mehreren übereinander angeordneten Gasverteilerkammern (1 ; 2) besteht, in welche die einzelnen Gase voneinander getrennt eingebracht werden, so daß eine Durchmischung der Gase vor dem Eintritt in die Wirbelschicht (6) ausgeschlossen ist und die Gase von den einzelnen Gasverteilerkammern (1 ; 2) durch mit diesen Kammern gasdicht verbundene Rohre (3) in ebenfalls gasdicht aufgesetzte haubenförmige Verteilerkopfe (4) und von dort aus liber geeignete Austrittsoffnungen, z. B. seitlich angebrachte Bohrungen, in die Wirbelschicht (6) gelangen, wo sie gezüdet und verbrannt werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines optimalen Durchmischungseffektos die fUr die einzelnen Gase vorgesehenen Zuführungseinrichtungon (3), z. B. Rohre, im. Wechsel angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke eines zusatzlichen thermischen Schutzes der Metallteile des Rostes eine, die oberste Gasverteilungskammer (1) bedeckende Wärmeisolationsschicht (5) aus feuerfestem Material, z. B. Feuerbeton, vorgesehen ist, die zweckmäßig bis dicht unter die Gasaustrittsöffnungen der Gasverteilerkbpfe (4) reicht.