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WO1994021964A1 - Wirbelbett - Google Patents

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Publication number
WO1994021964A1
WO1994021964A1 PCT/CH1994/000050 CH9400050W WO9421964A1 WO 1994021964 A1 WO1994021964 A1 WO 1994021964A1 CH 9400050 W CH9400050 W CH 9400050W WO 9421964 A1 WO9421964 A1 WO 9421964A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cyclone
fluidized bed
gas
outlet
solid particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH1994/000050
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arthur Ruf
Hans Geissbuehler
Edgar Muschelknautz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
Publication of WO1994021964A1 publication Critical patent/WO1994021964A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F23J15/027—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow using cyclone separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055—Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/04—Multiple arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C3/06—Construction of inlets or outlets to the vortex chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • F23C10/04—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone
    • F23C10/08—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
    • F23J2900/15026—Cyclone separators with horizontal axis

Definitions

  • the invention relates to a fluidized bed with a lying cyclone, which extends approximately over the length of the fluidized bed, according to the preamble of claim 1.
  • a fluidized bed is formed when a bed of solid particles flows through an upward gas stream, the solid particles being raised so that they float in the gas stream.
  • Such fluidized beds are advantageously used for a wide variety of applications due to their thermal properties. Only if the fill layer consists of approximately uniform grains, i.e. made of grains with almost the same sinking velocity, the fluidized bed has a defined surface, corresponding to a liquid surface, after the gas flow velocity assigned to the vortex point has been exceeded. With different grain sizes, however, segregation takes place, whereby smaller and smallest grains accumulate in the vicinity of the fluidized bed surface and are discharged at inflow velocities which exceed their sinking velocity.
  • the solids treated in fluidized beds generally have particle collectives of different distribution spectra, owing to the variety of possible forms in the course of different processes, such as grinding, pre-crystallizing or condensing - to name just a few.
  • Plastic granules for example, which are subjected to drying in a fluidized bed, can be of very different sizes, and the smallest particles, such as dust or abrasion, can also penetrate them.
  • a fluidized bed in itself shows a classifying behavior, which is useful for the treatment of particle collectives with a narrow particle diameter distribution.
  • tion which is only permeated with abrasion or dust, proves to be advantageous since - with a correspondingly selected flow velocity of the fluidizing gas - only the latter is discharged from the fluidized bed and drawn off in a known manner.
  • solid particles are discharged in an undesirable manner, which, if discharged and reclassified, are on the one hand of inferior quality due to uncontrollable dwell times, or on the other hand if discharged and deducted, the Reduce productivity.
  • Known systems such as that described in WO 86/03986, therefore provide cyclone separators arranged parallel to the fluidized bed, into which the fluidizing gas carrying the entrained solid particles is passed. Particles entrained are discharged in the usual way at the lower end of the conically tapering cyclone and introduced back into the fluidized bed via a return line.
  • a parallel suction line also allows the return of smaller solid particles that would otherwise be entrained by the gas emerging from the cyclone from an immersion tube.
  • a disadvantage of such an arrangement is the relatively large amount of space required for the two components, fluid bed and cyclone, which are arranged next to one another, and it is also difficult to check the actual dwell times; insufficient duration or intensity of treatment due to the relatively long distances through the fluidized bed, cyclone and return line may have to be accepted.
  • WO 88/06924 describes a cyclone separator which is arranged lying above a fluidized bed. Solid particles which are entrained with the fluidizing gas are to be separated from the gas due to the special arrangement and configuration of the gas outlet from the cyclone and - due to centrifugal force - are brought back in via a solid outlet provided over the entire cyclone length and tangentially leading away from the cyclone the fluidized bed is returned to the treatment.
  • a disadvantage of this arrangement it turns out, however, that - also due to the special design of the gas outlet with its guide tubes or guide slots which cause a reversal of the flow direction of the gas into the axial gas outlet pipe - there is no ideal formation of the rotational flow.
  • the present invention has the object of providing a device which eliminates the disadvantages listed above and which permits problem-free treatment of solid particles introduced into a fluidized bed, with a lying cyclone assigned to the fluidized bed ensuring the rapid and complete return of causes solid particles to be treated in the fluidized bed, and at the same time undesired small particles such as abrasion or dust are discharged through the gas outlet of the cyclone.
  • the fluidizing gas flowing through the fluidized bed carries with it solid particles whose rate of descent is lower than the flow rate of the gas and flows tangentially into the cyclone. Since - in contrast to the centrifuge, in which the particles rotate at the same angular velocity - the angular velocity increases sharply inwards in the cyclone, there is turbulence due to the wall friction and a wave-like distribution of the solid particles on the inner walls of the cyclone. However, if secondary gas is allowed to flow tangentially into the cyclone, this waveform "pulls out", the strand of solid particles formed on the inner wall of the cyclone is thrown up, the solid particles are returned to the fluidized bed via a solid outlet.
  • the thrown-up solid particles are preferably fed back to the fluidized bed through a solid outlet arranged close to the secondary inlet with respect to the axial extent of the cyclone or fluidized bed, preferably opposite, whereby this arrangement increases the effect of the secondary gas supply becomes.
  • the secondary gas inlet can be provided either in the area of the transition between the first and second cyclones or also on a side of the first cyclone opposite this transition, viewed in the axial direction, this depending in particular on the shape of the first cyclone becomes.
  • the secondary gas inlet will preferably be assigned to the side of the first cyclone opposite the transition between the two cyclones.
  • the diameter of the second cyclone is preferably also dimensioned such that it increases in the direction of the first cyclone, so that the regions of the largest diameters for both cyclones are adjacent to one another.
  • the secondary inlet will preferably be arranged next to the transition between the two cyclones.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fluidized bed with a first cyclone arranged horizontally above it and a second cyclone adjoining it;
  • Fig. 2 is a section along A-B of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a section along C-D of Fig. 1;
  • Fig. 4 is a longitudinal section E-F-G of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment to FIG. 1 of a fluidized bed with a first cyclone arranged horizontally above it and a second cyclone adjoining it, the two cyclones each having a conical design, and
  • FIG. 6 shows a section along A-B of FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fluidized bed 1, into which bulk material has been introduced, optionally via a screw conveyor, not shown.
  • This bulk material which contains solid particles of different sizes and also very fine particles, such as abrasion and dust, is flowed through from bottom to top by fluidizing gas which flows through an inflow base 10 provided with openings. From a certain flow velocity of the fluidizing gas, the so-called vortex point, a fluidized bed 3 is formed, the surface of which only looks like a liquid surface when the bulk material introduced is composed of approximately uniform solid particles. Solid particles, the sink rate of which is lower than the inflow speed of the gas, as well as that caused, among other things, by the strong turbulence dust is discharged with the gas flowing out of the fluidized bed 3.
  • a lying, first cyclone 2 is arranged above the fluidized bed 3 and extends over the entire length of the fluidized bed 3. This cyclone 2 has a cylindrical diameter which corresponds to the width of the fluidized bed 1.
  • the cylindrical jacket of the cyclone 2 has on one side a slot 12 lying against a side wall 11 of the fluidized bed 1, through which the gas emerging from the fluidized bed 3 flows into the cyclone 2 (arrows 13), whereby it carries with it the solid particles 14 discharged from the fluidized bed 3.
  • the slot 12 extends approximately over the entire length of the fluidized bed 1 and thus also approximately over the entire length of the cyclone 2.
  • the gas loaded with solid particles 14 enters the first cyclone 2 through the slot 12; a swirl flow arises due to the tangential inflow, the larger solid particles being thrown against the wall of the cyclone 2 by centrifugal force and moving in a streak-like fashion against the second cyclone 7 . Since the speeds of the solid particles increase towards the cyclone axis and the solid particles adjacent to the cyclone wall are braked due to the effects of friction, a wave-shaped profile of the strand of the solid particles is formed.
  • solid-free secondary gas is blown tangentially into the first cyclone via an inlet 6, which is provided between the first cyclone 2 and the second cyclone 7, then this detects the strand of solid particles 16 arriving there and throws it up so that the larger solid particles are fed back to the fluidized bed 3 via a first solid outlet 4.
  • the secondary inlet 6 and the first solids outlet 4 are arranged on mutually opposite sides of the first cyclone 2, the secondary gas being supplied tangentially via the secondary gas inlet 6, while the larger ones at the Particles of solid separated from the cyclone are tangentially discharged via the first solids outlet 4.
  • This solid outlet 4 which may have a square cross section, extends over approximately half the circumference of the inner wall of the cyclone 2, but this will depend on the inflow rate of the secondary gas and the maximum sink rate of the solid particles deposited in the cyclone 2.
  • tubular secondary gas inlet 6 which is arranged along the side wall 11 of the fluidized bed 1, will be connected to the pressure chamber for the fluidizing gas flowing through the inflow floor 10, or may be designed to stand directly on the inflow floor 10.
  • the first solids outlet 4 protrudes into the fluidized bed 3 and ends somewhat above the inflow floor 10, which is closed in this area 17 in order not to whirl up the solid particles to be reintroduced into the fluidized bed 3.
  • a suitable dimensioning of the cyclone 2, in particular by a suitable choice of the size of the inlet slot 12, has the effect, in a known manner, that dust and abrasion are not yet separated in the first cyclone 2 and thus not returned to the Fluidized bed.
  • This fine fraction is entrained with the gas into the second cyclone 7 and introduced there into a dust collecting space 19 through a slit-shaped, second solid outlet 8.
  • the cleaned gas leaves the cyclone arrangement through the immersion tube 15, cleaned of larger and finer solid particles, and can, if necessary, return to the pressure chamber for the fluidizing gas flowing through the inflow floor 10 are supplied.
  • the fine particles obtained in the dust collecting space 19 can be emptied via a discharge lock 20.
  • FIG. 5 An alternative embodiment can be seen in FIG. 5, in which the two cyclones 2a and 7a are each conical, the regions with the largest diameter being adjacent to one another.
  • a helical swirl flow runs along the inner wall of the two cyclones 2a and 7a to the areas with the smallest diameter, the solid particles being thrown outwards.
  • a strand of solid particles 16a is formed on the inner wall, which contains the larger solid particles, while the fine particles are entrained into the second cyclone 7a via the secondary vortex near the axis and are discharged there into the dust collecting space 19a via the second solid outlet 8a.
  • the secondary gas supporting the discharge of the larger solid particles into the fluidized bed 3a is advantageously allowed to flow in tangentially in the region of the smallest diameter of the first cyclone 2a.
  • Secondary gas inlet 6a and first solids outlet 4a are therefore arranged on the side of the first cyclone 7a opposite the transition region of the two cyclones 2a and 7a.
  • the gas loaded with larger, smaller and finest solid particles and rising from the fluidized bed 3 has to pass this pre-separator 9, the sluggish, larger solid particles being pushed against the zigzag-shaped deflection plates, braked and back in the fluidized bed 3 fall back.
  • This achieves a pre-classification of the solid particles, thus increasing the effectiveness of the separation in the subsequent two cyclones 2 and 7, in particular since this increases the risk of formation a "surf wave" is reduced.
  • Such a preliminary separator is advantageously arranged in the manner shown essentially over the entire, preferably undiminished, width of the fluidized bed and in particular has a plurality of separate classifier channels.

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Abstract

Oberhalb einem Wirbelbett (1) ist liegend ein erster Zyklon (2) mit axialem Gassauslass (15) angeordnet, der sich etwa über die Länge des Wirbelbettes (1) erstreckt. Das die Wirbelschicht (3) durchströmende Gas ist diesem Zyklon (2) im wesentlichen über die Länge des Wirbelbetts (1) tangential zuführbar. Wenigstens ein Teil der im ersten Zyklon (2) abgeschiedenen Feststoffe werden in die Wirbelschicht (3) über einen ersten Feststoffauslass (4) zurückgeführt. Über einen Sekundär-Einlass (6), der dem ersten Feststoffauslass (4) - in axialer Richtung gesehen gegenüberliegend angeordnet ist, wird Sekundärgas tangential in den ersten Zyklon (2) eingebracht. An den ersten Zyklon (2) ist ein zweiter, ebenfalls liegend angeordneter Zyklon (7) angeschlossen, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der erste Zyklon (2). Der zweite Zyklon (7) besitzt einen zweiten Feststoffauslass (8).

Description

Beschreibung
W I R B E L B E T T
Die Erfindung betrifft ein Wirbelbett mit einem liegenden Zyklon, der sich etwa über die Länge des Wirbelbettes er¬ streckt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Wirbelschicht entsteht, wenn eine Schüttung von Fest- stoffteilchen von einem aufwärts gerichteten Gasstrom durch¬ strömt wird, wobei die Feststoffteilchen angehoben werden, so dass diese im Gasstrom schweben. Derartige Wirbelschichten werden aufgrund der wärmetechnischen Eigenschaften in vor¬ teilhafter Weise für verschiedenste Anwendungen eingesetzt. Nur dann, wenn die Schüttschicht aus etwa gleichmässigen Kör¬ nern besteht, d.h. aus Körnern mit nahezu gleicher Sinkge¬ schwindigkeit, besitzt die Wirbelschicht nach Ueberschreiten einer dem Wirbelpunkt zuzuordnenden Anströmgeschwindigkeit des Gases eine definierte Oberfläche, entsprechend einer Flüssigkeitsoberfläche. Bei unterschiedlichen Korngrössen findet aber eine Entmischung statt, wobei sich kleinere und kleinste Körner in der Nähe der Wirbelschichtoberfläche an¬ sammeln und bei Anströmgeschwindigkeiten, die deren Sink¬ geschwindigkeit übersteigen, ausgetragen werden.
Die in Wirbelbetten behandelten Feststoffe weisen im allge¬ meinen aufgrund der Vielfalt der Entstehungsmöglichkeiten im Verlauf von unterschiedlichen Prozessen, wie Mahlen, Vorkri¬ stallisieren oder Kondensieren - um beispielhaft nur einige zu nennen - Teilchenkollektive unterschiedlicher Verteilungs¬ spektren auf. So können beispielsweise Kunststoffgranulate, die in einem Wirbelbett der Trocknung unterworfen werden, in sehr unterschiedlichen Grossen vorliegen, ausserdem noch von kleinsten Teilchen, wie Staub oder Abrieb durchsetzt sein.
Nach dem oben dargestellten zeigt nun zwar eine Wirbelschicht an sich ein klassierendes Verhalten, was sich für die Behand¬ lung von Teilchenkollektiven mit enger Korndurchmessvertei- lung, die nur mit Abrieb bzw. Staub durchsetzt sind, als vor¬ teilhaft erweist, da - bei entsprechend gewählter Anströmge¬ schwindigkeit des Fluidisierungsgases - nur letzterer aus der Wirbelschicht ausgetragen und in bekannter Weise abgezogen wird. Bei der Behandlung von Schüttgut mit breitem Korngrös- senspektrum werden allerdings in unerwünschter Weise Fest- stoffteilchen ausgetragen, die, wenn ausgetragen und nach¬ klassiert, einerseits aufgrund unkontrollierbarer Verweilzei¬ ten gegebenenfalls minderer Qualität sind, bzw. andererseits, wenn ausgetragen und abgezogen, die Produktivität mindern.
Bekannte Anlagen, wie beispielsweise die in der WO 86/03986 beschriebene, sehen daher zu dem Wirbelbett parallel angeord¬ nete Zyklonabscheider vor, in die das die mitgerissenen Fest¬ stoffteilchen tragende Fluidisierungsgas geleitet wird. Mit¬ gerissene Teilchen werden in üblicher Weise am unteren Ende des sich konisch verjüngenden Zyklons ausgetragen und über eine Rücklaufleitung wieder in die Wirbelschicht eingebracht. Eine dazu parallele Saugleitung erlaubt auch das Rückführen kleinerer Feststoffteilchen, die sonst durch das aus dem Zyklon aus einem Tauchrohr austretenden Gas mitgenommen wer¬ den. Als nachteilig an einer solchen Anordnung muss der rela¬ tiv grosse Platzaufwand für die beiden nebeneinander angeord¬ neten Bauteile Wirbelbett und Zyklon angesehen werden, auch ist eine Kontrolle der tatsächlichen Verweilzeiten erschwert; ungenügende Behandlungsdauer bzw. -intensität aufgrund der relativ langen Wege durch Wirbelbett, Zyklon und Rückführlei¬ tung sind gegebenenfalls in Kauf zu nehmen.
Die WO 88/06924 beschreibt einen Zyklonabscheider, der ober¬ halb eines Wirbelbettes liegend angeordnet ist. Feststoff- teilchen, die mit dem Fluidisierungsgas mitgerissen werden, sollen dabei aufgrund der speziellen Anordnung und Ausgestal¬ tung des Gasauslasses aus dem Zyklon von dem Gas getrennt werden und - fliehkraftbedingt - über einen über die gesamte Zyklonlänge vorgesehenen, tangential vom Zyklon wegführenden Feststoffauslass wieder in die Wirbelschicht zurück der Be¬ handlung zugeführt werden. Nachteilig bei dieser Anordnung zeigt sich allerdings, dass es - auch aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Gasauslasses mit seinen, eine Umkehr der Strömungsrichtung des Gases in das axiale Gasauslassrohr be¬ wirkenden Leitrohren bzw. Leitschlitzen - zu keiner idealen Ausbildung der Rotationsströmung kommt.
Die vorliegende Erfindung hat demgegenüber die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der die oben aufgeführten Nachteile behoben werden, und die eine einwandfreie Behand¬ lung von in ein Wirbelbett eingebrachten Feststoffteilchen ermöglicht, wobei ein dem Wirbelbett zugeordneter, liegender Zyklon die rasche und vollständige Rückführung von zu behan¬ delnden Feststoffteilchen in die Wirbelschicht bewirkt, und wobei gleichzeitig unerwünschte Kleinstteilchen, wie Abrieb oder Staub über den Gasauslass des Zyklons ausgetragen werden.
Dies gelingt durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Das die Wirbelschicht durchströmende Fluidisierungsgas trägt Feststoffteilchen mit sich, deren Sinkgeschwindigkeit kleiner ist als die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und strömt tangential in den Zyklon ein. Da - im Gegensatz zur Zentri¬ fuge, bei der die Teilchen mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren - im Zyklon die Winkelgeschwindigkeit nach innen stark zunimmt, kommt es zu Turbulenzen aufgrund der Wand¬ reibung und einer brandungs-wellenförmigen Verteilung der Feststoffteilchen an den Innenwänden des Zyklons. Wird jedoch Sekundärgas tangential in den Zyklon einströmen gelassen, so kommt es zu einem "Ausziehen" dieser Wellenform, die an der Innenwand des Zyklons gebildete Feststoffteilchen-Strähne wird hochgeworfen, die Feststoffteilchen werden über einen Feststoffauslass wieder in die Wirbelschicht zurückgeführt.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die kennzeichnenden Merkmale der abhängigen Ansprüche beschrieben. Die hochgeworfenen Feststoffteilchen werden vorzugsweise durch einen dem Sekundär-Einlass in Bezug auf die axiale Er¬ streckung des Zyklons bzw. des Wirbelbettes nahe, vorzugs¬ weise gegenüberliegend, angeordneten Feststoffauslass wieder der Wirbelschicht zugeführt, wobei durch diese Anordnung die Wirkung der Sekundärgas-Zufuhr verstärkt wird.
Wird, anschliessend an den ersten Zyklon, ein zweiter Zyklon vorgesehen, so wird es möglich, die in der radialen Durch¬ flussströmung mitgerissenen, feinen Teilchen über einen an diesem zweiten Zyklon vorgesehenen, zweiten Feststoffauslass abzuziehen. Das austretende Gas ist damit sowohl von grös- seren Feststoffteilchen als auch Feinstteilchen gereinigt.
Der Sekundärgas-Einlass kann dabei entweder im Bereich des Uebergangs zwischen erstem und zweiten Zyklon oder auch an einer diesem Uebergang - in axialer Richtung gesehen - gegen¬ überliegenden Seite des ersten Zyklon vorgesehen sein, wobei dies insbesondere von der Formgebung des ersten Zyklon abhän¬ gen wird. Ist der erste Zyklon so ausgebildet, dass ein Durchmesser in Richtung zum zweiten, anschliessenden Zyklon zunimmt, so wird der Sekundärgas-Einlass vorzugsweise der dem Uebergang zwischen den beiden Zyklonen gegenüberliegenden Seite des ersten Zyklons zuzuordnen sein. In einem solchen Fall wird vorzugsweise auch der Durchmesser des zweiten Zyklons so bemessen sein, dass er in Richtung zum ersten Zyklon zunimmt, so dass die Bereiche der grossten Durchmesser für beide Zyklone einander benachbart liegen. Sind die beiden Zyklone oder wenigstens der erste Zyklon zylinderförmig aus¬ gebildet, so wird der Sekundär-Einlass vorzugsweise nächst dem Uebergang zwischen den beiden Zyklonen angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Reduzierung der Menge des dem bzw. den Zyklon(en) zugeführten Feststoffs, wobei diese Reduzierung nur die grösseren Feststoffteilchen betrifft, ist dann gege¬ ben, wenn oberhalb des Wirbelbettes ein dem ersten Zyklon vorgeschalteter Vorabscheider vorgesehen wird. Dazu sind ins¬ besondere Zickzacksichter von Vorteil, die mit ihren umge- lenkten Feststoff-Gasführungen als Windsichter wirken, wobei die gröberen Feststoffteilchen abgebremst werden und in die Wirbelschicht zurückfallen, und kleinere Feststoffteilchen und feinste Teilchen mit dem Gas in den ersten Zyklon strömt, wo danach eine weitere Klassierung in oben beschriebener Weise stattfindet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen bei¬ spielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1. einen Längsschnitt durch ein Wirbelbett mit einem ersten, darüber horizontal angeordneten Zyklon und einem daran anschliessenden, zweiten Zyklon;
Fig. 2 einen Schnitt längs A-B der Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs C-D der Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt Längs E-F-G der Fig. 1;
Fig. 5 eine zu Fig. 1 alternative Ausbildung eines Wirbel¬ betts mit einem ersten, darüber horizontal angeord¬ neten Zyklon und einem daran anschliessenden, zwei¬ ten Zyklon, wobei die beiden Zyklone jeweils ko¬ nisch ausgebildet sind, und
Fig. 6 einen Schnitt längs A-B der Fig. 5.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Wirbelbett 1, in das - gegebenenfalls über einen nicht dargestellten Schneckenförderer - Schüttgut eingebracht wurde. Dieses Schüttgut, das Feststoff eilchen unterschiedlicher Grosse und auch Feinstteilchen, wie Abrieb und staub enthält, wird von Fluidisierungsgas, das durch einen mit Oeffnungen versehenen Anströmboden 10 strömt, von unten nach oben durchströmt. Ab einer bestimmten Anströmgeschwindigkeit des Fluidisierungs- gases, dem sogenannten Wirbelpunkt, bildet sich eine Wirbel¬ schicht 3, deren Oberfläche nur dann einer Flüssigkeitsober¬ fläche entsprechend aussieht, wenn das eingebrachte Schüttgut aus etwa gleichfälligen Feststoffteilchen zusammengesetzt ist. Feststoffteilchen, deren Sinkgeschwindigkeit kleiner als die Anströmgeschwindigkeit des Gases sind, werden ebenso wie der unter anderem infolge der starken Durchwirbelung entste- hende Staub mit dem aus der Wirbelschicht 3 ausströmenden Gas ausgetragen. Oberhalb der Wirbelschicht 3 ist ein liegender, erster Zyklon 2 angeordnet, der sich über die ganze Länge der Wirbelschicht 3 erstreckt. Dieser Zyklon 2 hat einen zylin¬ drischen Durchmesser, der der Breite des Wirbelbettes 1 ent¬ spricht.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist der zylindrische Mantel des Zyklons 2 einseitig einen einer Seitenwand 11 des Wirbel¬ bettes 1 anliegenden Schlitz 12 auf, durch den das aus der Wirbelschicht 3 austretende Gas in den Zyklon 2 einströmt (Pfeile 13), wobei es die aus der Wirbelschicht 3 ausgetrage¬ nen Feststoffteilchen 14 mit sich trägt. Der Schlitz 12 er¬ streckt sich in etwa über die ganze Länge des Wirbelbettes 1 und damit auch in etwa über die ganze Länge des Zyklons 2.
Ein zweiter, ebenfalls horizontal liegender Zyklon 7 mit ge¬ ringerem Durchmesser als der erste Zyklon 2 schliesst mit fluchtender Längsachse 18 an letzteren an. Ein zentrisch in den zweiten Zyklon 7 hineinragendes Tauchrohr 15, über das das Gas abgeführt wird, bewirkt eine axiale Senkströmung.
Das mit Feststoffteilchen 14 beladene Gas tritt durch den Schlitz 12 in den ersten Zyklon 2 ein, es entsteht aufgrund der tangentialen Einströmung eine Drallströmung, wobei die grösseren Feststoffteilchen fliehkraftbedingt an die Wand des Zyklon 2 geschleudert werden und sich strähnenförmig gegen den zweiten Zyklon 7 zu bewegen. Da die Geschwindigkeiten der Feststoffteilchen gegen die Zyklonachse hin zunehmen und die der Zyklonwandung angrenzenden Feststoffteilchen aufgrund von Reibungseinflüssen abgebremst werden, kommt es zur Ausbildung eines wellenkammförmigen Profils der Strähne der Feststoff¬ teilchen.
Wird nun über einen Einlass 6, der zwischen erstem Zyklon 2 und zweitem Zyklon 7 vorgesehen ist, feststofffreies Sekun¬ därgas tangential in den ersten Zyklon eingeblasen, so er- fasst dieses die dort ankommende Feststoffteilchen-Strähne 16 und wirft sie hoch, so dass die grösseren Feststoffteilchen über einen ersten Feststoffauslass 4 wieder der Wirbelschicht 3 zugeführt werden. Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind Sekundär-Einlass 6 und erster Feststoffauslass 4 an einander gegenüberliegenden Seiten des ersten Zyklons 2 ange¬ ordnet, wobei über den Sekundärgas-Einlass 6 das Sekundärgas tangential zugeführt wird, während die grösseren, an der Zykloninnenwand abgeschiedenen Feststoffteilchen über den er¬ sten Feststoffauslass 4 tangential abgeführt werden. Dieser - gegebenenfalls einen quadratischen Querschnitt aufweisende - Feststoffauslass 4 erstreckt sich über etwa die Hälfte des Umfangs der Innenwand des Zyklons 2, jedoch wird dies von der Einströmgeschwindigkeit des Sekundärgases und der maximalen Sinkgeschwindigkeit der im Zyklon 2 abgeschiedenen Feststoff¬ teilchen abhängen.
Im allgemeinen wird der rohrförmige, entlang der Seitenwand 11 des Wirbelbetts 1 angeordnete Sekundärgas-Einlass 6 mit dem Druckraum für das durch den Anströmboden 10 strömende Fluidisierungsgas in Verbindung stehen, oder aber direkt auf dem Anströmboden 10 stehend ausgebildet sein. Der erste Fest¬ stoffauslass 4 ragt bis in die Wirbelschicht 3 hinein und endet etwas oberhalb des Anströmbodens 10, der in diesem Be¬ reich 17 geschlossen ausgebildet ist, um die wieder in die Wirbelschicht 3 einzubringenden Feststoffteilchen nicht wie¬ der hochzuwirbeln.
Durch eine geeignete Dimensionierung des Zyklons 2, insbeson¬ dere durch die geeignete Wahl der Grosse des Eintrittsschlit¬ zes 12 wird in bekannter Weise bewirkt, dass im ersten Zyklon 2 Staub und Abrieb noch nicht mit abgeschieden werden und so¬ mit nicht wieder zurück in die Wirbelschicht gelangen. Dieser Feinanteil wird mit dem Gas in den zweiten Zyklon 7 mit¬ gerissen, und dort durch einen schlitzförmigen, zweiten Fest¬ stoffauslass 8 in einen Staubsammelraum 19 eingebracht. Das gereinigte Gas verlässt die Zyklon-Anordnung durch das Tauch¬ rohr 15, von grösseren und feineren Feststoffteilchen gerei¬ nigt, und kann gegebenenfalls wieder dem Druckraum für das durch den Anströmboden 10 strömende Fluidisierungsgas zuge¬ führt werden. Die im Staubsammelraum 19 angefallenen Feinst¬ teilchen können über eine Austragsschleuse 20 entleert wer¬ den.
Aus Fig. 5 ist eine alternative Ausbildung zu entnehmen, bei der die beiden Zyklone 2a und 7a jeweils konisch ausgebildet sind, wobei die Bereiche mit grösstem Durchmesser aneinander angrenzend liegen. Wie in jedem Zyklon läuft eine schrauben¬ förmige Drallströmung längs der Innenwand der beiden Zyklone 2a und 7a zu den Bereichen mit kleinstem Durchmesser, wobei die Feststoffteilchen nach aussen geschleudert werden. Es bildet sich im ersten Zyklon an der Innenwand eine Feststoff¬ teilchen-Strähne 16a, die die grösseren Feststoffteilchen enthält, während die Feinstteilchen über den achsennahen Sekundärwirbel in den zweiten Zyklon 7a mitgerissen und dort über den zweiten Feststoffauslass 8a in den Staubsammelraum 19a ausgetragen werden. Das den Austrag der grösseren Fest¬ stoffteilchen in die Wirbelschicht 3a unterstützende Sekun¬ därgas wird in diesem Fall vorteilhafterweise im Bereich des kleinsten Durchmessers des ersten Zyklons 2a tangential ein¬ strömen gelassen. Sekundärgas-Einlass 6a und erster Fest¬ stoffauslass 4a sind daher an der dem Uebergangsbereich der beiden Zyklone 2a und 7a gegenüberliegenden Seite des ersten Zyklons 7a angeordnet.
In Fig. 1 ist - strichliert - die Möglichkeit angedeutet, zwischen Wirbelschicht 3 und Zyklon 2 einen Vorabscheider 9 vorzusehen, der hier als Zick-Zack-Windsichter ausgebildet ist. Das mit grösseren, kleineren und feinsten Feststoff- teilchen beladene, aus der Wirbelschicht 3 aufsteigende Gas muss diesen Vorabscheider 9 passieren, dabei werden die trä¬ geren, grösseren Feststoffteilchen gegen die zick-zack-förmi- gen Umlenkbleche stossen, abgebremst werden und wieder in die Wirbelschicht 3 zurückfallen. Damit wird eine Vorklassierung der Feststoffteilchen erreicht, die Effektivität der Abschei¬ dung in den nachfolgenden beiden Zyklonen 2 und 7 somit er¬ höht, insbesondere da dadurch das Risiko einer Ausbildung einer "Brandungswelle" vermindert wird. Ein solcher Vorab¬ scheider ist vorteilhaft in der dargestellten Weise im wesentlichen über die gesamte, vorzugsweise unverminderte, Breite des Wirbelbettes angeordnet und weist insbesondere eine Mehrzahl von gesonderten Sichterkanälen auf.

Claims

PATEN ANSPRUECHE
1. Wirbelbett (1) mit einem liegenden, sich etwa über die Länge desselben erstreckenden ersten Zyklon (2), dem das die Wirbelschicht (3) durchströmende Gas im wesentlichen über die Länge des Wirbelbettes (1) tangential zuführbar ist, wobei wenigstens ein Teil der im ersten Zyklon (2) abgeschie¬ denen Feststoffe im wesentlichen tangential über einen ersten Feststoffauslass (4) in die Wirbelschicht (3) rückführbar sind, und wobei der erste Zyklon (2) einen axialen Gasauslass (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Zyklon (2) ein tangentialer Einlass (6) für Sekundärgas vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sekundärgas-Einlass (6) dem ersten Fest¬ stoffauslass (4) - in axialer Richtung gesehen - nahe, insbe¬ sondere gegenüberliegend, angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass am ersten, sich über die Länge des Wirbel¬ betts (1) erstreckenden Zyklon (2) ein zweiter, ebenfalls liegend angeordneter Zyklon (7) angeschlossen ist, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der erste Zyklon (2) und der einen zweiten Feststoffauslass (8) besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sekundärgas-Einlass (6) am Uebergang zwi¬ schen erstem (2) und zweitem Zyklon (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Sekundärgas-Einlass (6) an der - in axi-
_, aler Richtung gesehen - dem Uebergang zwischen erstem (2) und zweitem Zyklon (7) gegenüberliegenden Seite des ersten Zyklons (2) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Zyklon (2), ober der Wirbelschicht (3), ein Feststoff-Vorabscheider (9) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass als Vorabscheider (9) ein Umlenksichter, ins¬ besondere ein Zickzack-Sichter, vorgesehen ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039278A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-23 Abb Carbon Ab A method and a combustion plant for pressurized fluidised bed combustion with recirculation of solid material

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29501148U1 (de) * 1995-01-25 1995-07-20 Bielefeldt, Ernst-August, 24582 Bordesholm Einrichtung zur Stofftrennung mittels Fliehkraft
FR2871554A1 (fr) * 2004-06-11 2005-12-16 Alstom Technology Ltd Procede de conversion energetique de combustibles solides minimisant la consommation d'oxygene

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985004117A1 (en) * 1984-03-20 1985-09-26 Rauma-Repola Oy Two- or multi-component reactor
GB2159726A (en) * 1984-06-01 1985-12-11 Ahlstroem Oy Apparatus for separating solid material in a circulating fluidized bed reactor
EP0216677A1 (de) * 1985-09-09 1987-04-01 Framatome Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht
US4854249A (en) * 1987-08-03 1989-08-08 Institute Of Gas Technology Two stage combustion
EP0438169A2 (de) * 1990-01-19 1991-07-24 Nkk Corporation Verbrennungsgerät mit zirkulierender Wirbelschicht

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE605026C (de) * 1934-11-02 I G Farbenindustrie Akt Ges Vorrichtung zum Schwelen von Brennstoffen
DE686367C (de) * 1937-09-24 1940-01-08 Theodor Froehlich A G Kombinierte Saugzug- und Entstaubungsanlage
GB720465A (en) * 1949-12-07 1954-12-22 Svenska Maskinverken Ab Improvements in dust separators
DE958170C (de) * 1952-06-21 1957-02-14 Babcock & Wilcox Dampfkessel W Fliehkraftstaubabscheider
DE1096173B (de) * 1956-04-26 1960-12-29 Alpine Ag Maschinenfabrik Und Spiralwindsichter
DE2342091A1 (de) * 1973-08-21 1975-03-06 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von feuchten staubfoermigen bestandteilen in der rohwaschkohle
DE2538664C2 (de) * 1975-08-30 1983-11-17 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Einrichtung zum Abtrennen des spezifisch leichteren Anteils aus einem Strom eines mit suspendierten Stoffen beladenen Mediums
DE7606402U1 (de) * 1976-03-03 1977-06-08 Ventilatorenfabrik Oelde Gmbh, 4740 Oelde Vorrichtung zur trennung eines gemisches aus schrott und schutt
GB1580655A (en) * 1977-07-09 1980-12-03 Lappeenrannan Konepaja Oy Method and apparatus for pneumatic fine classification
US4672918A (en) * 1984-05-25 1987-06-16 A. Ahlstrom Corporation Circulating fluidized bed reactor temperature control
FI75505C (fi) * 1985-01-11 1988-07-11 Ahlstroem Oy Foerfarande och anordning foer avskiljning av fast material ur roekgaserna fraon en reaktor med cirkulerande baedd.
US4732113A (en) * 1987-03-09 1988-03-22 A. Ahlstrom Corporation Particle separator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1985004117A1 (en) * 1984-03-20 1985-09-26 Rauma-Repola Oy Two- or multi-component reactor
GB2159726A (en) * 1984-06-01 1985-12-11 Ahlstroem Oy Apparatus for separating solid material in a circulating fluidized bed reactor
EP0216677A1 (de) * 1985-09-09 1987-04-01 Framatome Kessel mit zirkulierender Wirbelschicht
US4854249A (en) * 1987-08-03 1989-08-08 Institute Of Gas Technology Two stage combustion
EP0438169A2 (de) * 1990-01-19 1991-07-24 Nkk Corporation Verbrennungsgerät mit zirkulierender Wirbelschicht

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039278A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-23 Abb Carbon Ab A method and a combustion plant for pressurized fluidised bed combustion with recirculation of solid material

Also Published As

Publication number Publication date
DE4308103A1 (de) 1994-09-22

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