DE2249454A1 - Wirbelschichtvorrichtung - Google Patents

Description

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Mpi~>r,._:. . . ·. .-glicht 08-19.506p(19.5O7H) 9.10.1972

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AWT Systems. Inc.. Wilmington (Delaware)

V. St. A.

Wirbelschi entvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Wirbelschicht vorrichtung, deren Verbesserung in einer verbesserten Verteilerplattenanordnung besteht, die eine Entfernung von unreagierten Feststoffen aus der Vorrichtung ohne Unterbrechung ihres Betriebs gestattet·

Die Verwendung von Wirbelschichtreaktoren zum Verbrennen oder zur Reaktion von Feststoffen, Flüssigkeiten, Trüben und Schlämmen ist gut bekannt. Bisher ergab jedoch die Benutzung eines Wirbelschichtreaktors zur Verarbeitung von gemeindlichem Müll zwei Hauptschwierigkeiten. Erstens wurde das zu verarbeitende Material der Reaktorwirbelschicht durch eine Seitenwand zugeführt oder von oben auf die Wirbelschicht gegeben. Beide Verfahren erbrachten keine wirksame Vertei-

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lung der Beschickung über die Wirbelschicht. Insbesondere bleibt bei seitlicher Beschickung das Material normalerweise an der Reaktorwand, von wo es dazu neigt, sich ringsum längs der Wand des Reaktors zu bewegen, wobei der mittlere Bereich der Wirbelschicht fast ohne zu reagierendes Material bleibt. Wo ein Versuch gemacht wurde, diesen Nachteil durch Verwendung mehrerer um den Umfang verteilter Zuführungsstellen zu beseitigen, verläuft die Verteilung immer noch an der Außenseite der Wirbelschicht, jedoch über mehrere Punkte verteilt. Wenn das zu verarbeitende Material von der Oberseite des Reaktors aufgegeben wird, erfolgt die Verteilung immer noch unbefriedigend, da die reaktionsfähigen Bestandteile normalerweise weniger dicht sind und oben auf der Wirbelschicht "schwimmen". Zweitens sammeln eich nicht reagierende Stoffe in der Beschickung, wie z. B. Metall oder Glas im Müll, am Boden des Reaktors an und zwingen gegebenenfalls zu Unterbrechungen und Reinigungen des Reaktors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirbelschichtvorrichtung zum Behandeln einer Beschickung aus einer Mischung von brennbaren und nicht brennbaren Feststoffen so auszubilden, daß die Beschickung möglichst gleichmäßig über die Wirbelschicht verteilt wird und die Entfernung von nicht reagierenden Stoffen möglich ist, ohne den Betrieb der Vorrichtung zu unterbrechen.

Die Erfindung sieht eine entsprechend verbessert· Wirbel schichtvorrichtung vor, bei der die feste Müllbeschickung dem Boden des Reaktors durch Druckeinspeisung, und zwar auf eine Verteilerplatte nahe dem Boden des Reaktors zugeführt wird, deren Seitenwände vom Umfang des Reaktors zu dessen

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Mitte geneigt sind, wodurch die Beschickung über einen verhältnismäßig großen Bereich der Verteilerplatte verteilt wird. Die Müllbeschickung wird in der Wirbelschicht durch den zum Fluidisieren verwendeten Gasdruck nach oben bewegt, während sie reagiert oder verbrannt wird. Die schwereren festen Bestandteile der Beschickung, wie z. B₀ Metall und Glas, bewegen sich unter der Schwerkraft nach unten, welche Bewegung durch die Neigung der Verteilerplattenseitenwände unterstützt wird. Diese Feststoffe werden, durch eine Anordnung nach Art einer Schleuse entfernt, die so aufgebaut ist, daß die Entfernung dieser schwereren festen Bestandteile ohne Unterbrechung des Reaktorbetriebs, erfolgen kann..

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Wirbelschichtvorrichtung zum Behandeln einer Beschickung aus einer Mischung von brennbaren und nicht brennbaren Feststoffen, gekennzeichnet durch

(a) eine Reaktor-Verteilerplatte zum Tragen einer Wirbelschicht mit Fluidisierungsgasbohrungen und.vom Reaktorumfang zu dessen Mitte geneigten Seitenwänden;

(b) eine Öffnung in der geneigten Seitenwand der Verteilerplatte zum Einführen der Beschickung;

(c) ein mit dem Boden der Verteilerplatte verbundenes und von dort nach unten gerichtetes Rohr; und

(d) eine Schleuse in diesem Rohr mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite zur Aufnahme von unreagierten Stoffen und Wirbelschichtteilchen bei geöffneter Eintritts-

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sei^e und geschlossener Austrittsseite und A,b|ptbe_ t|e,s/ Schleuseninhalts hei geschlossener Eintritti®e,i"fc©. untj geöffneter Austrittsseite,

Die Erfindung wird anhand des in' der geichn.un^| anschaulichten Ausführungsbeispiels n.$h.ar eriiut^Fi· in zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht ef-Bf? sätzlichen Anordnung der tung gemäß der Erfindung^

Fig. 2 eine schematische TeilSchnittansicht des Reaktors und der zugehörigen Tei|^ Ίηνφ lescfiicken der Wirbelschicht und Entfernen der schwereren, nicht brennbaren Beatandteile, aus dem Reaktor; und

Fig. 3 eine perspektivische §chnitt«w§:}.cht »ur Erläuterung der geneigten Seit©nif^.ni|# $fr Vfrt«iXerplatte.

Nach Fig. 1 ist eine Zerkleinerungseinrichtung 10 irgendeines handelsüblichen Typs zur Aufnahme von Rohmüll und zum Zerkleinern der darin enthaltenen größeren Stücke in kleinere Teilchen von etwa 5»1 cm Durchschnittsabmessungen vorgesehen. Solche Teilchen eignen sich zum Fördern mittels eines Schneckenförderers in den Reaktorbehälter und auch zum Durchlaufen der im folgenden noch zu beschreibenden Schleuse, wenn sie aus dem Reaktorbehälter abgeführt werden. Nach dem Zerkleinern werden die Teilchen und anderer Müll über ein Förderband 11 einem Trichter 12 und anschlie-

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ßend einem Druckförderer 13, in diesem Fall einem Schneckenförderer, zugeführt. Offenbar können der Trichter 12 und das Förderband 11 auch ausgelassen und die Beschickung direkt von der Zerkleinerungseinrichtung 10 dem Schneckenförderer 13 zugeführt werden. Außerdem läßt sich jede andere Einrichtung zum Zerkleinern der nicht brennbaren Stücke verwenden.

Die Beschickung wird einem Reaktor 14 durch eine Öffnung 16 in den Seitenwänden zugeführt, die die Verteilerplatte 18 begrenzen, die hier den Boden des Reaktors 14 bildet. Die Verteilerplattenseitenwände 18 sind vom Umfang des Reaktors i4 zu seiner Mitte geneigt, um die Schweretrennung der Metall-, Glas- und anderen nichtbrennbaren Teilehen zwecks Abgabe in ein Ausläßrohr 20 zu erleichtern. Die Verteilerplatte 18 weist eine Vielzahl von Fluidisierungsgasbohrungen 22 auf. Die Neigung der Seitenwände der Verteilerplatte 18 ist ebenfalls in Fig. 2 und 3 dargestellt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die eigentliche Wirbel-, schicht 30 ein feuerfestes, teilchenförmiges Material, z, B. Sand entsprechend einer Siebmaschenweite von 0,84 mm umfaßt. Eine Heizeinrichtung 32 kann den Reaktor 14 umgeben, um das Gas vorzuheizen, das der Wirbelschicht zugeführt wird, die Heizeinrichtung kann aber auch innerhalb des Reaktors angeordnet sein. Das Fluldisierungsgas wird einem Krümmer mit mehreren Abzweigungen 34, 36 und 38 zugeführt. Die Krümmerabzweigung 38 ist mit einem Ventil kO versehen. Die Krümmerabzweigung Jk mündet in einer (plenum) Vollkammer 39 unter der Verteilerplatte 18. Die Kammer 39 verteilt das Gas gleichmäßig über die freien Querschnittsfmehe der

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unteren Schichtzone. Der Schneckenförderer 13 tritt durch die Kammer 39 unter dem oberen Rand der Verteilerplatte 18 und mündet in der Wirbelschicht durch die Öffnung 16 nahe dem Mittelpunkt der Seitenwände der Verteilerplatte 18. Im Fall von Reaktoren großen Durchmessers können auch mehrere Beschickungseinführungsstellen vorhanden sein, wobei diese solche Abmessungen haben und in solchem Abstand angeordnet sind, daß sich eine optimale Verteilung der Beschickung ergibt. Die Verteilerplatte 18 geht im Zentrum in ein Auslaßrohr 20 über, das durch zwei Sperrventil© k1 und k2 unterbrochen ist, von denen jedes eine Antriebseinrichtung k3 bzw. kk zu seiner Betätigung aufweist. So können das Auslaßrohr 20 und das Ventil hl derart betrachtet werden, daß sie einen unteren Teil der unteren Wirbelschichtzone, nämlich eine Auffangschichtzone Uj definieren. Das Rohr 20 und die Ventile h\ und hZ bilden eine Schleuse. Das Innere k9 der Schleuse zwischen den Ventilen ^I und 42 wird auch als Auslaßzone des Reaktors definiert. Andere Arten von Ventilen, womit ein Einlaß und ein Auslaß für die Schleuse gebildet werden, können an die Stelle der dargestellten Ventile treten.

Um Material reagieren zu lassen, das im Hauptteil der Wirbelschicht nicht erfaßt und reagiert ist, wird fluidisierendes Gas durch die Abzweigungen 36 und 38 in kreisförmige Kammern 51 und 52 geleitet, die das Auslaßrohr 20 umgeben. Dies ist klar in Fig. 2 gezeigt. Diese Kammern sind bei 62 bzw. 63 geschlitzt, um eine Verbindung mit den Zonen 47 und k9 herzustellen. Die Kammer 59 am oberen Ende des Reaktors 14 nimmt die Verbrennungs- oder Reaktionsprodukte auf, die durch eine Leitung 60 zur weiteren Verarbeitung, wie z. B. Reinigung oder Wiedergewinnung und Wieder-

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verwendung, abgeführt werden, .

Betriebsweise

leim praktisphen Betrieb, wird eine zerkleinerte, heschickung durph den Sphneeken^fpirderer 13 .zur· k^nJ-spl?. ge-, formten Verteilerplatte "j 8 ge,f örd.ert. Ql9ichzeitif wird fluidisierendes ©as i^ dip Ple^unikammer 39 eingeleitet, tritt durph die. Gfasbohrungen ^2 in der Ve.rte4-i-e.3Fplatte 13;: und fluidisiert die, Wirbels phi ph. t. Reaktionsprpdu^tej, ψ±β ζ. B. Dampf und Grase ι werden ajn oberen Ende <ies

14 abgeleitet, lind die nipht regigi^e:rt^e? ^

ζ, B. Metall pder GrIas, bewegen siph zur und in die Auffangsohaohtzone ^7 nach unten* Dieses ^erhalten wi.rd die KegelstuBjpffprm der Verteilerplatte, 18 und dig aufgrund des aus dieser austretenden Gjasesf erzeugte Ttirbu-^ lenz erleiphtert. Naphd.em siph e^ne merkliphe Menge "von nipht reagierenden oder nicht reagiprten^ Matgfialign in der Αμίίβη|;8Ρΐιχρϊιΐζοηβ ^7 gesammelt hat, Öffnet; W^n <ias. Ventil ^i und m&t durph Öffnen des Ventils k$ Fluidisierungsgas in die Auslaßzone 49 ein. So wird die Reaktion in diesen Zonen fortgesetzt. Durch Öffnen des Ventils; ^I fällt der Inhalt der AuffangSQhiphtzone ky in die. Auslaßzone k9, worsLuf die yentile ho und 41 geschlossen werden. Dann öffnet man das Ventil kZ_f und das nicht reagierte Ma terial zusammen mit Restteilph^n der Wirbelschipht fallen in einen Trichterlaßtwagen 71 zum Abtransport. Der Entleerungszyklus wird dann so häufig wie nötig wiederholt. Eine zeitgesteuerte Betätigung der Venti-J-e ^fQ, #1 und kZ in durch Beobachtung des Verhaltens des, Reaktors iibjer genügende Zeitdauer bestimmten Abständen ist möglich.

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Die Wirbelschichtvorrichtung gemäß der Erfindung läßt eich unter Zuführung von Luft zürn Reaktor als Verascher betreiben, sie kann auch bei wesentlicher Abwesenheit von Luft als Pyrolysevorrichtung oder mit gesteuerten Luftzusatzmengen zur Durchführung der gewünschten Reaktion der festen Beschickung betrieben werden.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Wirbelschichtvorrichtung zum Behandeln einer Be- . Schickung aus einer Mischung von brennbaren und nicht brennbaren Feststoffen, gekennzeichne t durch

(a) eine Reaktor-Verteilerplatte (18) zum Tragen einer Wirbel schiclrt mit Fluidisierungsgasbohrungen (22) und vom Reaktorumfang zu dessen Mitte geneigten Seitenwänden;

(b) eine Öffnung (i6) in der geneigten Seitenwand der Verteilerplatte (18) zum Einführen der Beschickung;

(c) ein mit dem Boden der Verteilerplatte (18) verbundenes und von dort nach unten gerichtetes Rohr (20); und

(d) eine Schleuse (41, 49, 42) in diesem Rohr mit einer Eintrittsseite (4i) und einer Austrittsseite (42) zur Aufnahme von unreagierten Stoffen und Wirbelschichtteilchen bei geöffneter Eintrittsseite und geschlossener Austrittsseite und Abgabe des Schleuseninhalts bei geschlossener Eintrittsseite und geöffneter Austrittsseite.

2. Wirbelschichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuse in Kombination ein erstes Ventil (4i) und ein zweites Ventil (42) unter Abstand längs des Rohres (.20) aufweist und jedes Ventil zur Verstellung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung zum Zulassen oder Unterbrechen eines Durchstroms durch das Rohr eingerichtet ist, wobei die Ventile und die Zone (49) des Rohres zwischen ihnen die Schleuse bilden, die dazu dient, eine Menge unreagierter Materialien und einige Wirbelschichtteilchen, die sich über dem ersten Ventil (4i) an-

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gesammelt haben, durch Öffnen des ersten Ventile bei geschlossenem zweiten Ventil (42) in der Schleusenzone (49) aufzunehmen und nach Schließen des ersten Ventils und Öffnen des zweiten Ventils (42) aus der Schleuse abzulassen.

3. Wirbelschichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuführungsorgane (36, 511 02) zum Zuführen von Fluidisierungsgas in die Zone (47) des Rohres
(20) über der Schleuse (41, 49, 42) vorgesehen sind.

4. Wirbelschichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuführungsorgane (38, 40, 52, 63) zum Zuführen von Fluidisierungsgas in das Innere (49) der
Schleuse (41, 49, 42) vorgesehen sind.

5· Wirbelschichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerplatte (i8) eine Kegelstumpf formge st alt aufweist.

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