DE2303452A1 - Verteilerplatte fuer wirbelschichtoefen - Google Patents

Verteilerplatte fuer wirbelschichtoefen

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DE2303452A1
DE2303452A1 DE2303452A DE2303452A DE2303452A1 DE 2303452 A1 DE2303452 A1 DE 2303452A1 DE 2303452 A DE2303452 A DE 2303452A DE 2303452 A DE2303452 A DE 2303452A DE 2303452 A1 DE2303452 A1 DE 2303452A1
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    • 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
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/44—Fluidisation grids

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Description

PATENTANWÄLTE
DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYüR DR. FUES DIPL.-CHEM. ALCK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPiCH DIPL-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den 24. Jan. 197?
Ke/Ax '
The British Petroleum Company Limited, Britannic House, Moor Lane, London, EC2Y 9BU (England).
Verteilerplatte für Wirbelschichtofen
Ein Wirbelschichtofen wird betrieben, indem ein brennbares Gemisch von Luft und Brennstoff durch ein Bett eines feuerfesten feinteiligen Materials geblasen wird, um das Bett im Schwebezustand zu halten. Der Brennstoff, der fest, flüssig oder gasförmig oder ein Gemisch sein kann, verbrennt innerhalb der Wirbelschicht, die hierdurch bei hoher Temperatur, z.B. im Bereich von 700 bis 1800 G, gehalten wird.
Wirbelschichtofen sind schwierig zu zünden, wenn nur flüssige und/oder feste Brennstoffe verwendet werdeno Aus diesem Grunde wird für das Anfahren gewöhnlieh ein Gas zugeführt. Ein geeignetes Verfahren zum Anzünden eines Wirbelschichtofens wird in der britischen Patentschrift 1 159 310 der Anmelderin beschrieben.
In Wirbelschichtofen sind sehr hohe Wärmeleistungen und gute Wärmeübergangseigenschaften erreichbar. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch zuweilen beim Eintragen flüssiger Brennstoffe, ζβΒ. Heizöl, in Wirbelschichtöfen, da die Zuführungsdüsen zum Verstopfen neigen. Ferner können die Verbrennungscharakteristiken sehr empfindlich auf die
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Brennstoffverueilung reagieren»
Gegenstand der Erfindung ist eine der Zuführung von flüssigem Brennstoff in Wirbelschichten dienende neue "Kletterfilm"-Verteilerplatte, die weniger zum Verstopf er! neigt al3 die bekannten Aufgabevorrichtungen und eine gleichmäßigere Verteilung des Brennstoffs über den gesaraten Bereich der Wirbelschicht ergibt»
i)ie für Wirbelschichtofen geeignete Verteilerplatte gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Kammer mit Heizgas- und Öleintritten und eine Vielzahl von durch qj -.-Kammer geführten Luftrohren, deren Inne'-.n mit der Kammdurch Löcher in Verbindung steht und c.:··" mit einem Ende in Köpfe auslaufen, .die mit Austrittsöi...-ungen für die Zuführung eines brennbaren G miso·es in einen Wirbelschichtofen versehen sind»
Im Betrieb veranlasst ein Sauerstoff enthaltendes Trägergas, das längs der Luftrohre strömt, daß das aus der Kammer in das Innere der Luftrohre zugeführte öl längs der Innenwand der Luftrohre klettert und durch die Köpfe der Luftrohre in den Wirbelschichtofen fließt. Die Kammer ist vorzugsweise in eine Heizgaskammer und eine Ölkammer unterteilt. Die beiden Teilkammern stehen durch Löcher mit den Luftrohren in Verbindung»
Längerer Betrieb des Wirbelschichtofens zeigt, daß das Material des ruhenden Betts unmittelbar unter den Luft- und Ölaustritten mit dem Heizöl getränkt wird und eine gesinterte Anhäufung sich nach oben in die Wirbelzone ausbreitet.
Vorzugsweise ragen einige Luftrohre der Verteilerplatte um eine kürzere Strecke über die Kammer hinaus als andere Luftröhre» Der Innenraum dieser kürzeren Luftröhre steht nur mit der Heizgaskammer in Verbindung. Vorzugsweise stehen 10 bis j50$ der Gesamtzahl der Luftrohre nur mit der
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Helzgaskamroer in Verbindung.
Gegebenenfalls kann eine dritte Kammer über den Gas- und Ölkammern vorgesehen und für Kühlzwecke verwendet v/erden.
Im Betrieb wird durch die Luftrohre ein Luftstrom geführt, der Gas oder Gas und öl durch die Löcher mitreißt und sie in die Wirbelschicht oder Verbrennungszone treibt»
Die Strömung des Gases aus der Gaskammer in die Luftrohre
ist so begrenzt, daß die Gasverteilung geregelt wird, da
die Gasströmung zu allen Rohren ungefähr gleich sein sollte»
Es ist ferner wichtig, daß der Ölfluß aus der Ölkammer in die Rohre, denen das Öl zugeführt wird, bei jedem Rohr ungefähr gleich ist. Als Vorrichtungen zur Mengenregelung eignen sich Wehre, Meßblenden und Rohre mit porösen Wänden. Die Durchflußmenge wird so eingestellt, daß ein kletternder Film längs der Innenwand der Luftrohre ausge-, bildet wird,,
Die Ölkammer ist vorzugsweise in mehrere Abschnitte unterteilt, wobei jeder Abschnitt einen Öleintritt und wenigstens einen Ölaustritt aufweist, wobei der Austritt über ein Loch oder über Löcher mit einem Luftrohr in Verbindung steht.
Der Kopf der Luftrohre kann jede geeignete Form haben. Die Fläche dieser Köpfe sollte so bemessen und ausgebildet werden, daß eine gute Verteilung von Brennstoff und Luft erzielt wird. Die jeweilige Ausbildung hängt von den jeweiligen Eigenschaften des zu verwirbelnden Feststoffs ab*
Das Wirbelbettmaterial selbst besteht aus Mineralteilchen, deren Größenbereich und Schüttgewicht der Geschwindigkeit des Trägergases angepasst sind. Als Wirbelbettmaterialien eignen sich beispielsweise Sand, Dolomit und Kalkstein.
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Der Abstand der Rohre kann in Anpassung an die jeweilig'1-ο Betriebsbedingungen und Erfordernisse des Verfahrens geändert werden« Im allgemeinen erweist sich eine Rohrdichte
2
von 108 bis 323 Rohren pro m als geeignet.
Die gesamte Querschnittsfläche der Austritte der Rohrköpfe beträgt vorzugsweise 1,5 bis 3$ der G-esamtflache der Platte.
Die Austritte der Rohrköpfe bilden Durchgänge durch die Seiten der Luftrohre. Die Durchgänge verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Wand der Luftrohre„
Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zur Verbrennung von Öl in einer Wirbelschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Sauerstoff enthaltendes Trägergas in eine Wirbelschicht in einem Reaktor durch wenigstens ein Luftrohr einführt, das mit Ölzuführungsmitteln unterhalb der Wirbelschicht versehen ist, wobei das Trägergas einen Film des durch den Öleintritt..zugeführten Öls veranlaßt, an der Innenwand der Luftrohre nach oben zu klettern und durch Austrittslöcher in den Luftrohren in die Wirbelschicht zu fließen, in der es verbrannt wird.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen weiter erläutert.
Figoi zeigt schematisch einen Wirbelschichtofen mit einer Verteilerplatte gemäß der Erfindung.
Fig.2 ist ein Schnitt' durch eine Verteilerplatte und veranschaulicht die Unterteilungsplatten der Ölkammer.
Fig.3 ist eine Draufsicht auf eine Verteilerplatte und veranschaulicht als Beispiel die Unterteilung der Ölkammer in einer solchen V/eise, daß die Ölverteilung verbessert wird.
Der Wirbelschichtofen besteht aus einer Einströmkammer 1 309831/0515
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für das Trägergas, einer Verteilerplatte 2 und einer
Wirbelschicht 3 aus Sand mit einer Korngröße von 0,5/1,68 mm .und einem Schüttgewieht von 1,28 "bis 1,-6 kg/dm . Die Wirbelschicht 3 ist in einem mit einem Wassermantel umgebenen Gehäuse aus Flußstahl mit einem Durchmesser von 1,22 m angeordnet.
Die Platte 2 besteht aus einer Gaskammer 4, einer Ölkammer 5 und einer Anzahl von Luftrohren 6 und 7. Die Rohre 6 sind langer als die Rohre 7 und haben öffnungen 8 und 9, die mit der Gaskammer 4 bzw. mit der Ölkammer 5 in Verbindung stehen» Die Rohre 7 haben Öffnungen 10, die sie mit der Gaskammer 4 verbinden. Die Rohre 6 und 7 enden in Austritten 11 innerhalb der Wirbelschicht 3 mit weiteren Öffnungen 12« Ein (nicht dargestelltes) Gebläse ist vor der Platte 2 und der Einströmkammer 1 angeordnet.
Daten der Verteilerplatte (Fig.3)
Durchmesser der Platte 1,22 m
Breite der Gas- und Ölkammern 63,5 mm
Zahl· der Luftrohre 200
Länge der Luftrohre · 12,7 cm
Länge der Luftrohre, durch die auch
Öl fließt 21,6 cm
Durchmesser der Luftrohre
Außendurchmesser 15,9 mm
Innendurchmesser 12,7 mm
Durchmesser der Öleintrittsöffnungen 2,4 mm
Durchmesser der Gaseintrittsöffnungen 2,4 mm
Zahl der Gas- und Öleintrittsöffnungen
pro Luftrohr 4
Zahl der Austrittsöffnungen
pro Luftrohr 4
Typische Strömungsgeschwindigkeit der Luft 15,24 m/Sekunde Viskosität des Öls an der Eintrittsstelle
zum Luftrohr 30-75 cS
In Pig.2 und 3 ist die Konstruktion einer modifizierten Ölkammer dargestellt.- Die Kammer ist über 13 in drei ungefähr
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gleiche Abschnitte 15> 16, 17 unterteilt, die mit je ei.ier gesonderten Ölzuführung zur Kammer versahen sind» Der mittlere Abschnitt 17 umschließt 49 Luftrohre» Im Abschniti, 16 befinden sich 77 Luftrohre, und der um den Umfang verlaufende Abschnitt 15 enthält die restlichen 74 Luftrohre. Insgesamt führen 6 Ölzuführungeanschlüsse von der Hauptzuführungsleitung (nicht dargestellt) zu den drei Abschnitten, doh. zu jedem Abschnitt je zwei Anschlüsse, von denen einer bei 14 in Pig.2 dargestellt isto
Zum Anzünden des Ofens wird Luft mit einem (nicht dargestellten) Gebläse in die Einströmkammer 1 und dann durch die Rohre 6 und 7 in einer von den Verbrennungsbedindungen abhängigen Menge geführt» Heizgas, z»B. Propan wird der Gaskammer 4 zugeführt und anschließend mit der durch die Rohre 6 und 7 strömenden Luft gemischt. Das Propan und die Luft werden somit vorgemischt dem Wirbelbett 3 im Ofen zugeführt» Die Zündung des brennbaren Gemisches erfolgt entweder elektrisch oder mit Hilfe einer Flamme.
Im allgemeinen sind nur etwa 15 Minuten nach der Zündung erforderlich, um die normalen Betriebsbedingungen der Wirbelschicht und eine Temperatur von etwa 8000C zu erreichen. Wenn diese Bedingungen erreicht sind, wird die zugeführte Heizgasmenge allmählich verringert und die Ölzufuhr eingeschaltet. Das öl wird der Ölkammer 5 in einer Menge pro Zeiteinheit, die auf die zu^eführte Luftm'enge abgestimmt ist, zugeführt. Das öl rieselt dann durch das Zuführungsloch 9 in das Innere des Luftrohres 6. Die in den Rohren 6 nach oben strömende Luft bewirkt, daß das Öl einen kletternden PiIm. längs der Innenwand der Rohre 6 bildet» Das Öl erreicht hierbei schließlich die Austrittsöffnungen 12 der Luftrohre und wird in der Wirbelschicht verbrannt.
Die Viskosität des Öls in der Ölkammer 5 kann mit einer (nicht dargestellten) Heizvorrichtung geregelt werden.
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Claims (10)

Patentansprüche
1) Verteilerplatte für Wirbelschichtofen,'gekennzeichnet <-"'durch eine mit Heizgas- und Heizölzuführungen versehene Kammer und eine Vielzahl von durch die Kammer geführten Luftrohren (6,7), deren Inneres über Öffnungen (8,9,10) mit der Kammer in Verbindung stehen und mit einem Ende in Köpfe (11) auslaufen, die mit Austrittsöffnungen (12) versehen sind, die ein brennbares Gemisch einem V/irbelschichtofen zuführen«
2) Verteilerplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in eine Heizgaskammer (4) und eine Ölkammer (5) unterteilt ist und beide Kammern über Öffnungen (8,9,10) mit den Luftröhren (6,7) in Verbindung stehen.
3) Verteilerplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Rohre (7) sich um eine kürzere Strecke von der Kammer hinweg erstrecken als die anderen Luftrohre (6), wobei das Innere der kürzeren Luftrohre nur mit der Heizgaskammer (4) in Verbindung steht.
4) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 30$ der Gesamtzahl der Luftrohre (6,7) kürzere Luftrohre (7) sind, die nur mit der Heiz-'gaskammer (4) in Verbindung stehen.
5) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölkammer (5) in mehrere Abschnitte (15,16,17) unterteilt ist, die sämtlich mit wenigstens einem Öleintritt und wenigstens einem Ölaustritt versehen sind, wobei der Ölaustritt über eine oder mehrere Öffnungen mit einem Luftrohr (6,7) in Verbindung steht.
6) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (8,9,10) Durchgänge
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in den Seiten der Luftrohre (6,7) bilden, wobei die Durchgänge im wesentlichen senkrecht zur Wand der Luftrohre (6,7) verlaufen»
7) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Austrittsöffnungen (12) der Rohrköpfe (11) 1,5 bis J><fo der Fläche der Verteilerplatte (2) ausmacht,
8) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftrohre (6,7) in einer Dichte von
108 bis 323 Rohren/m angeordnet sind.
9) Verteilerplatte nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine weitere , Kühlzwecken dienende Kammer.
10) Verfahren zur Verbrennung von Öl in einer Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sauerstoff enthaltendes Trägergas in eine Wirbelschicht in einem Reaktor durch wenigstens ein Luftrohr einführt, das mit 01-zuführuhgsmitteln unterhalb der Wirbelschicht versehen ist, wobei das Trägergas einen Film des durch den Öleintritt zugeführten Öls veranlasst, an der Innenwand der Luftrohre nach oben zu klettern und durch Austrittsöffnungen in den Luftrohren in die Wirbelschicht zu fließen, in der es verbrannt wird»
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