DE68913857T2

DE68913857T2 - Schneller Wirbelschichtreaktor.

Info

Publication number: DE68913857T2
Application number: DE68913857T
Authority: DE
Inventors: Matti Hiltunen; Ragnar Lundqvist; Juha Sarkki
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: ES2051943T3; EP0355690A3; JPH07114954B2; FI92099B; KR900003592A; CN1022292C; EP0355690B1; KR950011466B1; FI893812A0; CA1332497C; FI92099C; EP0355690A2; US4940007A; FI893812A; DE355690T1; ATE103057T1; DE68913857D1; JPH02157034A; CN1040329A

Description

Diese Erfindung betrifft die Geometrie von Umfassungswänden im unteren Brennraumbereich von schnellen Wirbelschichtreaktoren. Die Wände sind im allgemeinen abwärts und einwärts geneigt und weisen typischerweise einen relativ dichten Film von Partikeln auf, der dicht an ihrer Oberfläche abwärts fließt. Beim Erreichen der Rostplatte im unteren Teil des Brennraums verursacht diese starke Partikelströmung Probleme, weil das Fluidisierungsgas aus den Düsen oder Öffnungen des Rostes die Partikeln nicht vollständig zufriedenstellend zu fluidisieren vermag. In der Nähe der Rostplatte entsteht eine Pulsation von Partikeln und Gas, die in Rostdurchfall hauptsächlich durch die ersten drei peripheralen Reihen von Rostdüsen resultiert.
Ein schneller Wirbelschichtreaktor gemäß den Oberbegrif fen von Ansprüchen 1 und 2 und ein Verfahren zum Betreiben eines schnellen Wirbelschichtreaktors zur Verbrennung von Partikelmaterial gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 22 sind aus EP-A-00 82 673 bekannt. Dieses Dokument stellt einen konventionellen Wirbelschichtreaktor mit einer aufrechten Reaktionskammer dar, deren unterer Bereich ein Bett aus körnigem Gut aufweist, einem zylindrischen oberen Bereich, und einem Eintritt zur Eintragung von Reaktionsmaterial in den unteren Bereich. Zusätzlich ist ein Partikelrückführsystem vorgesehen, in dem mit dem Gas aus der Reaktionskammer abgeführtes körniges Gut über einen Partikelabscheider zurückgeführt wird.
Das Dokument EP-A-00 42 095 stellt auch einen konventionellen Wirbelschichtreaktor und ein Verfahren zum Betreiben desselben dar, wobei die Partikelzirkulation in der Wirbelschicht teilweise durch Hindernisse beeinflußt wird, die diese Strömung die Seitenwände des Reaktors entlang nach unten ablenken.
Schnelle Wirbelschichtreaktoren werden typischerweise bei vielen unterschiedlichen Prozessen, wie Verbrennungs-, Vergasungs- und Wärmeübertragungsprozessen eingesetzt. Schnelle Wirbelschichtreaktoren werden auch bei der Wärmeerzeugung, wie ebenfalls bei chemischen und metallurgischen Prozessen eingesetzt. Je nach Prozeß werden im Reaktor partikelförmiger Brennstoff, wie etwa Kohle, Braunkohle, Holzabfall und Torf sowie andere partikelförinige Stoffe wie Sand, Kalk, Asche, Katalysatoren und Metalloxide fluidisiert. In schnellen Wirbelschichtreaktoren kann auch sehr feines Partikelgut mit 10 bis 300 um Durchmesser verwendet werden.
Die bei Verbrennungsprozessen eingesetzten schnellen Wirbelschichtreaktoren umfassen einen aufrechten Brennraum mit hauptsächlich vertikalen Umfassungswänden. Die Wände im unteren Brennraumbereich sind gewöhnlich einwärts geneigt und feuerfest ausgeführt, um der Wärme im unteren Brennraumbereich standzuhalten. Die oberen Wände des Reaktors sind als Rohrwände ausgeführt. Der Brennraum weist einen oder mehrere Eintritte für das zu verfeuernde Partikelmaterial auf. Am Reaktor sind auch Eintritte für anderes Partikelmaterial wie Kalk zur Bindung von Schwefel vorgesehen. Eintritte für Sekundärluft können auf unterschiedlichen Höhen in den Umfassungswänden vorgesehen werden. Primärluft wird dem Brennraum normalerweise durch einen Windkasten oder eine Luftkammer unter dem Brennraum zugeführt. Die Luft wird durch Düsen oder Öffnungen in einer Rostplatte eingegeben, die zwischen Brennraum und Windkasten angeordnet ist. Bei einer schnellen Wirbelschicht wird Luft durch die Düsen mit einer so hohen Geschwindigkeit eingeführt, daß die Partikeln im Brennraum in einen Zustand fluidisiert werden, wo ein wesentlicher Teil der Partikeln mit den Abgasen aus dem Brennraum hinausbefördert wird. Die Geschwindigkeit der Gasströmung im Bett liegt bei ca. 2 bis 10 m/s. Im Brennraum kann ein Bett nur durch die Rückführung von Partikeln aufrechterhalten werden, die von den Gasen mitgerissen und in einem Hochleistungs- Abscheider aus den Abgasen abgeschieden werden. Die Feststoffdichte in der Kammer nimmt nach oben hin stetig ab und zeigt keinen klaren Übergang zwischen einem dichten Bett und einem schütteren Bereich.
Trotz der hohen Gasgeschwindigkeit ist die Feststoffgeschwindigkeit im Brennraum relativ niedrig. Der Schnellbettzustand wird durch verhältnismäßig hohe Feststoffkonzentrationen und Ansammlungen von Partikeln in Klumpen und Strähnen gekennzeichnet. Die im Brennraum aufwärts fließenden feinen Partikeln bilden Partikelklumpen, die schwer sind und gegen den Gasstrom abwärts fallen. Die Klumpen gehen auseinander und und bilden sich in schneller Folge von neuem. Das Verhalten der Partikeln im Reaktor führt zu einer gleichmäßigen Temperatur durch den Reaktor hindurch. Durch den wirksameren Kontakt zwischen Gas und Feststoffen werden hohe Wärmeübergangszahlen sowie hohe Reaktionsgeschwindigkeiten bei den anderen Reaktionen in der Feuerung erreicht. Es werden eine nahezu vollständige Kohlenverbrennung sowie eine höhere Effektivität bei der Verwendung von Kalk bei der Schwefelbindung erreicht.
An bestimmten Stellen des Brennraums gibt es Massenströme sowohl nach unten als nach oben. Der absolute Massenstrom variiert im Brennrauin in radialer und axialer Richtung. Der absolute Massenstrom nach oben erreicht sein Maximum an der Mittellinie des Brennraums, während der Massenstrom nach unten in der Nähe der Umfassungswand am größten ist. Die Dichte der Partikelsuspension und folglich der Massenstrom nehmen zum unteren Brennraumbereich hin zu. Dies führt zu einem starken abwärts fließenden Partikelfilm in der Nähe der Umfassungswand im unteren Teil des Brennraums. Der abwärts fließende dichte Partikelfilm kann 10 bis 50 mm dick sein und zusätzliche Partikelschichten mit abnehmender Dichte und abnehmender Abwärtsgeschwindigkeit einwärts vom dichten Film aufweisen. Der dichte Film verursacht Pulsationen im Rostbereich, Verstopfung von Düsen und Rückfluß von Partikeln zum Windkasten. Der Rückfluß wird in den Grenzbereich zwischen Umfassungswand und Rostplatte lokalisiert, was man an Funken hat erkennen können, die von den feinen, im Windkasten eintreffenden kohlenstoffhaltigen Partikeln emittiert werden.
Bei zunehmender Größe der Wirbelschichtreaktoren wächst ebenfalls der die geneigten Wände hinabfließende dichte Partikelfilm sowie die hiermit verbundenen Probleme. Für den Verbrennungsprozeß und die anderen in der Feuerung ablaufenden Reaktionen ist es wesentlich, daß die in die unteren Bereiche eingegebenen Partikel- und Gasstrablen möglichst tief in die Reaktionskammer hineinreichen. Das dichte Bett im unteren Bereich verhindert, daß Partikeln und Gase sehr weit in das Bett hineindringen. Um dieses Problem zu bewältigen, wird die Querschnittsfläche des Brennraums in den unteren dichten Bereichen derart dimensioniert, daß Partikel- oder Gasstrahlen von den Seitenwänden fast die Brennraummitte erreichen können. Weil die Querschnittsfläche nach oben hin wegen der durch die Verbrennung zunehmenden Gasströinung wachsen soll, müssen die Seitenwände nach oben und außen geneigt se[n. Wenn die Rostfläche rund 50 % der oberen Querschnittsfläche beträgt, beträgt auch die Projektion der Seitenwände im unteren Teil auch 50 % der oberen Querschnittsfläche. Die Projektion der Seitenwände entspricht der Peripheriefläche der oberen Querschnittsfläche. Folglich nehmen die Seitenwände hauptsächlich alle Partikeln auf, die im Peripheriebereich des Brennraums abwärts fließen.
Der abwärts fließende Partikelfilm stört die Fluidisierung und Mischung von Partikeln im Brennraum. Optimale Prozeßbedingungen erfordern eine stete und gleichmäßige Zufuhr von Fluidisierungs- und Vebrennungsluft. Pulsationen in der Gasströmung wirken sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Verbrennung sowie auf andere in der Feuerung stattfindende Reaktionen aus.
Der Rückfluß von Partikeln durch die Düsen ist wegen des sehr feinen zu fluidisierenden Materials besonderes bei schnellen Wirbelschichtreaktoren ein Problem. Die feinen Partikeln können leicht in die Düsenöffnungen fliegen und die Luftzufuhr durch die Düsen beeinträchtigen sowie diese vollständig verstopfen. Der Rückfluß von Material zum Windkasten führt zu Verlusten an feinem kohlenstoffhaltigem Material.
Durch die Partikeln können sich die Düsen auch vorzeitig abnützen, falls die feinen Partikeln als Ergebnis der Pulsation iin Reaktor durch die Düsenöffnungen hin und her fließen.
Man hat vorgeschlagen, der Rückfluß könne vermieden werden, indem die Druckdifferenz über die Rostplatte ausreichend hoch gehalten wird oder der Fluidisierungsluftstrom vergrößert wird. Die Rückflußneigung in den Düsen nah an der Umfassungswand kann jedoch nicht leicht vermieden werden. In einigen Reaktoren soll die Geschwindigkeit in den Düsenöffnungen auf relativ hohe Niveaus, auf 60 m/s angehoben werden, um Rückfluß zu vermeiden. Dies erhöht den Stromverbrauch der Luftgebläse. Selbstverständlich kann die Geschwindigkeit nur in den betroffenen Düsen gesteigert werden, zur Versorgung der Düsen mit Luft aus verschiedenen Luftzufuhrvorrichtungen ist aber eine ziemlich komplizierte Anordnung erforderlich. Ebenfalls hat man den Einsatz von zur Verhinderung des Rückflusses konstruierten Spezialdüsen vorgeschlagen, was aber das Problem des in den Rostbereich abwärts fließenden schweren Partikelfilms nicht löst.
Obwohl das Problem von rückfließenden Partikeln bei Wirbelschichtreaktoren wohl bekannt ist und viele Lösungen vorgeschlagen worden sind, sind diese Lösungen nicht vollkommen erfolgreich gewesen. Vermutlich hat man die Ursache für Rückfluß und Pulsation im peripheren Rostbereich nicht ganz verstanden. Daher glaubt man, daß eine optimale Konstruktion des unteren Reaktorabschnittes, die gleichmäßige Verteilung des Fluidisierungsgases im Reaktor, gute Durchmischung des Bettes und optiinale Verhältnisse für im Reaktor ablaufende Reaktionen vorsieht, noch nicht erreicht worden ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstruktion für die unteren Uinfassungswände im Brennraum einer Wirbelschicht vorzusehen, die die obengenannten Probleme mit Rückfluß, Verstopfung von Düsen und Pulsationen minimiert oder eliminiert.
Diese Konstruktion der unteren Umfassungswände der Wirbelschicht im Brennraum stört den abwärts fließenden relativen dichten Partikelfilm in Wandnähe und begünstigt die Fluidisierung der Partikeln, die die Brennrauinwand als Film hinabfließen.
Diese Aufgabe wird der vorliegenden Erfindung zufolge durch einen schnellen Wirbelschichtreaktor mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 2 und durch ein im Anspruch 22 beschriebenes Verfahren gelöst.
Der vorliegenden Erfindung zufolge ist ein schneller Wirbelschichtreaktor vorgesehen, der auf einer Höhe von 200 bis 1100 mm über der Rostplatte Mittel zur Umlenkung von Partikeln umfaßt, die im unteren Brennraumbereich nah an der geneigten Wand abwärts fließen. Die Mittel zur Umlenkung der Partikeln sind auf einer Höhe von weniger als 1100 mm von der Rostplatte angeordnet. Solche Umlenkungsmittel leiten die Partikelströmung weg von der Wand.
Die unteren, gewöhnlich geneigten Brennraumwände sind vorzugsweise feuerfest ausgemauert und erstrecken sich vorzugsweise auf eine Höhe von 2 bis 4 Metern über der Rostplatte. Die Mittel, die die Partikelströmung die geneigte Wand entlang stören, sind auf relativ geringer Höhe an der feuerfesten Wand angeordnet. Wären die Mittel zum Aufbrechen des Partikelfilms auf größerer Höhe angeordnet, könnte an der Wand eine neue Partikelströmung entstehen.
Bei den meisten Reaktoren sind zwei entgegengesetzte Wände, die Vorder- und Rückwand, im unteren Bereich geneigt. Der Querschnitt einer Reaktionskammer ist meistens rechteckig, wobei die Vorder- und Rückwand die langen Wände bilden und die Seitenwände kürzer sind. Die Vorder- und Rückwand bilden einen Winkel von ungefähr 100 bis 120º zur Horizontalen, die Seitenwände vielleicht einen Winkel von nur 90 bis 100º zur Horizontalen. Bei einigen Ausführungsformen kann nur eine Wand geneigt sein. In Reaktoren mit rundem Querschnitt haben die Wände im unteren Bereich eine konische Form. Die Organe, die den abwärts fließenden Partikelfilm stören, erstrecken sich bevorzugt kontinuierlich über die gesamte horizontale Breite der geneigten Wände, können aber gewünschtenfalls diskontinuierlich ausgeführt werden.
Die Eintritte für Partikelmaterial, wie Frischbrennstoff, Kalk und rückgeführte Partikeln sowie Sekundärluft sind vorzugsweise auf einer Höhe über den Störmitteln für den Partikelfluß angeordnet.
Eine Stufe in der geneigten Wand kann den Partikelfilm effektiv von der Wand ablenken. Die Stufe kann sich 200 bis 1100 mm über der Rostplatte befinden. Die Stufe ändert die Richtung der abwärts fließenden Partikeln auf solche Weise, daß sie in eine Richtung einwärts umgelenkt werden und sich mit den Fluidisierungsgasstrahlen aus den Düsen oder Öffnungen der Rostplatte kreuzen. Das Gas fluidisiert dann mindestens einen Teil der Partikeln, die von der Gasströmung mitgerissen werden. Die zur Störung des Partikelfilms benutzte Stufe befindet sich vorzugsweise 300 bis 1000 mm über der Rostplatte. Die Höhe der Stufe kann leicht an den Massenstrom im Reaktor angepaßt werden. Die Stufe ist vorzugsweise 50 bis 300 mim oder bevorzugter 100 bis 150 mm tief. Außerdem kann die feuerfeste Ausmauerung im unteren Brennrauin relativ leicht so ausgebildet werden, daß sie eine erfindungsgemäße Stufe bildet.
Der Partikelfilm an der geneigten Wand entlang kann auch durch ein Gesims auf einer Höhe von 200 bis 1100 mm über der Rostplatte gestört und unterbrochen werden. Das Gesims kann so konstruiert werden, daß es der Partikelfilmströmung eine erwünschte Richtung verleiht. Das Gesims kann leicht auf passender Höhe an der feuerfesten Wand befestigt werden.
Der Partikelf ilm kann auch dadurch gestört werden, daß lediglich die Neigung der Wand derart geändert wird, daß sie einen Winkel < 100º gegenüber der Horizontalen bildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die untersten Teile der feuerfesten Wände hauptsächlich vertikal ausgeführt. Die Wand kann sogar so angeordnet sein, daß sie einen Winkel < 90º auf einer Höhe von 200 bis 1100 mm über der Rostplatte bildet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben eines schnellen Wirbelschichtreaktors durch Änderung der Richtung von Partikeln, die die unteren Teile der Umfassungswände im Brennraum hinabfließen, indem die Richtung der Partikeln auf einer Höhe von 200 bis 1100 mm über der Rostplatte geändert und die Partikeln in eine Richtung derart umgelenkt werden, daß sie in den Bereich von Gasstrahlen gelangen, die durch die Verteiler in der Rostplatte eingeführt werden.
Es ist eine primäre Aufgabe der vorliegende Erfindung, für gleichmäßige Verteilung von Fluidisierungsgas zu sorgen und die Verbrennungs- und Wärmeübertragungsprozesse im Reaktor zu verbessern, während gleichzeitig der Rückfluß von Feststoffen in die Gasdüsen verhindert und der dichte Partikelstrom an den geneigten Wände im unteren Brennraumbereich vermindert wird.
Auch andere zwischen Feststoffpartikeln und Gas ablaufende Reaktionen werden durch die gleichmäßigere Fluidisierung der Teilchen verbessert. Die Eliminierung der Verstopfungsneigung der Düsen ist selbstverständlich ebenfalls eine Verbesserung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein schneller Wirbelschichtreaktor vorgesehen, bestehend aus einem aufrechten Brennraum mit einem oberen Bereich mit hauptsächlich vertikalen Umfassungswänden und einem unteren Bereich mit mindestens einer hauptsächlich abwärts und einwärts geneigten Umfassungswand zur Leitung einer relativ dichten Partikelschicht abwärts nah an ihrer Oberfläche, einem Eintritt für Reaktionsmaterial in den Brennraum und einem im oberen Teil des Brennraums angeordneten Austritt für den Abzug von Gas. Ein Windkasten ist unter dem Brennraum angeordnet, um den Brennraum mit Fluidisierungsluft zu versorgen, wobei eine Rostplatte zwischen dem Windkasten und dem Brennraum angeordnet ist, welche Rostplatte Öffnungen aufweist zur Einleitung von Gas aus dem Windkasten in den Brennraum mit einer zur Fluidisierung von Partikelmaterial im Brennraum und zur Beförderung eines Teils des Partikelmaterials mit dem abgezogenen Abgas aus dem Brennraum hinaus ausreichenden Geschwindigkeit. Ein Partikelabscheider ist mit dem Abgasaustritt zur Abscheidung von mitgeführten Partikeln aus den Abgasen verbunden, welcher Abscheider einen Austritt für Reingas und einen mit dein unteren Teil des Brennraums verbundenen Austritt für Partikeln zur Rückführung der abgeschiedenen Partikeln in den Brennraum aufweist. Einwärts von der geneigten Wand und oberhalb der Rostplatte sind Mittel zur Richtungsänderung von nah an der geneigten Wand abwärts fließenden Partikeln vorgesehen, um Verstopfung und Rückfluß von Partikeln durch die Öffnungen in den Windkasten zu verhindern, welche Änderungsmittel nah an der geneigten Wand zur Umlenkung der Partikelströmung in eine Richtung weg von der Wand angeordnet sind.
Einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge ist ein Verfahren zum Betreiben eines schnellen Wirbelschichtreaktors zur Verbrennung von Partikelmaterial vorgesehen, bestehend aus Einführung von Fluidisierungsgas durch Verteiler in einer Rostplatte in einen Brennrauin mit einer zur Fluidisierung des Partikelmaterials und zur Beförderung eines wesentlichen Teils des Partikelmaterials mit den Abgasen aus dem Brennraum hinaus ausreichenden Geschwindigkeit, Abscheidung von Partikeln aus dem Abgas und Rückführung der abgeschiedenen Partikeln zum Brennraum, Richtungsänderung der den unteren Teil der Umfassungswände im Brennraum hinabfließenden Partikeln auf einer Höhe von 200 bis 1000 mm über der Rostplatte und Umlenkung der Partikeln auf solche Weise, daß die Partikeln in den Einflußbereich des die Verteiler in der Rostplatte durchfließenden Gases gelangen.
Bei der Beschreibung wird ein schneller Wirbelschichtreaktor mit Brennraum zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung benutzt, die Erfindung läßt sich aber ebensogut auf andere Prozesse in schnellen Wirbelschichtreaktoren anwenden.
Diese Aufgabe und die Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen in Einzelheiten aus der folgenden Spezifikation, den beigefügten Ansprüchen und Zeichnungen hervor.
Fig. 1 ist ein schematischer Schnitt durch einen schnellen Wirbelschichtreaktor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein vergrößerter schematischer Vertikalschnitt durch den unteren Teil eines in Fig. 1 dargestellten Brennraums; und
Fig. 3 bis 6 sind vergrößerte schematische Vertikalschnitte durch den unteren Teil eines Brennraums gemäß anderen Ausführungsformen dieser Erfindung.
Im folgenden wird auf die derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eingegangen, wofür ein Beispiel in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt einen schnellen Wirbelschichtreaktor 1 zur Verbrennung von partikelförmigem kohlenstoffhaltigem Material im Brennraum 2 des Reaktors. Der Brennstoff wird durch einen Eintritt 3 im unteren Teil des Brennraums eingegeben. Kalk wird durch einen anderen Eintritt 4 zur Bindung des aus dem Brennstoff freigesetzten Schwefels eingeführt. Das Partikelmaterial im Brennraum wird durch Luft fluidisiert und verbrannt, die aus einem Windkasten oder einer Luftkammer 5 unter dem Brennraum eingeführt wird. Die Luft wird durch Öffnungen oder Düsen 6 in eine Rostplatte 7 verteilt. Wenn zur Fluidisierung des Partikelmaterials anderes Gas als Luft verwendet wird, soll Luft zur Verbrennung durch spezielle Luftdüsen eingegeben werden.
Die Fluidisierungsluft hat eine Geschwindigkeit, die zur Beförderung eines wesentlichen Teils des Partikelmaterials mit den Abgasen aus dem Brennraum hinaus ausreicht. Die Abgase werden durch einen Austritt 8 in einen Zyklonabscheider 9 abgeleitet. Die vom Gas aus dem Brennraum mitgeführten Partikeln werden im Hochleistungs-Partikelabscheider 9 aus dem Gas abgeschieden. Die gereinigten Gase verlassen den Zyklon durch einen Austritt 10. Die abgeschiedenen Partikeln werden dem Brennraum über einen Partikelaustritt 11 des Zyklons, einen Rückführkanal 12 und eine Öffnung 13 in der Brennraumwand rückgeführt.
Die Wände 14 im oberen Brennraumbereich 15 sind vertikale Rohrwände. Die Wände 16 im unteren Bereich 17 sind vorzugsweise als geneigte feuerfeste Wände ausgeführt.
An der geneigten feuerfesten Wand ist am untersten Teil 19 der feuerfesten Ausmauerung eine Stufe 18 angeordnet. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Richtung der abwärts fließenden Partikelschicht 20 durch die Stufe l8 ain untersten Teil der feurfesten Wand geändert. Die Partikeln werden zur Brennraummitte hin geleitet und durch Luft fluidisiert, die durch die am nächsten zur feuerfesten Ausmauerung liegende Düse eingeführt wird
Fig 3 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die feuerfeste Ausmauerung 16 ist am untersten Teil 19 umgebaut. Der unterste Teil 19 der Wand ist im wesentlichen von einem Punkt 21 an vertikal, der in einem Abstand von 200 bis 1100 min von der Rostplatte liegt. Fig. 4 zeigt eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der unterste Teil 19 der feuerfesten Wand ist um einen Winkel > 90 o, im Vergleich zur Neigung des Hauptteils der feuerfesten Wand jedoch weniger von der Horizontalen geneigt. Fig. 5 zeigt eine noch weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wo der unterste Teil 19 derart geneigt ist, daß er einen Winkel < 90º zur Horizontalen bildet.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wo ein Gesims 22 an der feuerfesten Wand 16 an einer Stelle 200 bis 1100 mm über der Rostplatte 7 angeordnet ist. Das Gesims 22 ändert die Richtung der abwärts fließenden Partikeln und verhindert, daß die Öffnungen 6 der Rostplatte durch feine Partikeln verstopft werden.

Claims

1. Schneller Wirbelschichtreaktor (1) bestehend aus: einem aufrechten Brennraum (2) mit einem oberen Bereich mit hauptsächlich vertikalen Umfassungswänden (14) und einem unteren Bereich mit mindestens einer hauptsächlich abwärts und einwärts geneigten Umfassungswand (16), an deren Oberfläche entlang eine relativ dichte Partikelschicht abwärts fließt; einem Eintritt (3) für partikelförmiges Reaktionsmaterial in den Brennraum; einem im oberen Teil des Brennraums angeordnetem Austritt (8) für den Abzug von Gas; einem Windkasten (5) unter dem Brennraum zur Versorgung des Brennraums mit Fluidisierungsgas; einer Rostplatte (7) zwischem dem Windkasten (5) und dem Brennraum (2), welche Rostplatte Öffnungen (6) aufweist zur Einführung von Gas aus dem Windkasten in den Brennrauin mit einer zur Fluidisierung von Partikelmaterial im Brennraum und zur Beförderung eines Teils des Partikelmaterials mit dem abgezogenen Abgas aus dem Brennraum hinaus ausreichenden Geschwindigkeit; einem mit dem Abgasaustritt (8) verbundenen Partikelabscheider (9) zur Abscheidung von mitgeführten Partikeln aus dem Abgas, welcher Abscheider einen Reingas-Austritt (10) und einen mit dem unteren Teil (17) des Brennraums verbundenen Partikelaustritt (11) zur Rückführung der abgeschiedenen Partikeln in den Brennraum aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Rostplatte und auf der Innenseite der geneigten Umfassungswand (19) Mittel (18 oder 22) vorgesehen sind, welche Mittel einen Vorsprung, wie etwa eine Stufe (18) oder ein Gesims (22) an der geneigten Wand (16) umfassen zur Umlenkung von dicht an der Oberfläche der geneigten Wand abwärts fließenden Partikeln (20) in eine Richtung weg von der Umfassungswand.

2. Schneller Wirbelschichtreaktor (1) bestehend aus: einem aufrechten Brennraum (2) mit einem oberen Bereich mit hauptsächlich vertikalen Umfassungswänden (14) und einem unteren Bereich init mindestens einer hauptsächlich abwärts und einwärts geneigten Umfassungswand (17), an deren Oberfläche entlang eine relativ dichte Partikelschicht abwärts fließt; einem Eintritt (3) für partikelförmiges Reaktionsmaterial in den Brennraum; einem im oberen Teil des Brennraums angeordnetem Austritt (8) für den Abzug von Gas; einem Windkasten (5) unter dem Brennraum zur Versorgung des Brennraums mit Fluidisierungsgas; einer Rostplatte (7) zwischem dem Windkasten (5) und dem Brennraum (2), welche Rostplatte Öffnungen (6) aufweist zur Einführung von Gas aus dem Windkasten in den Brennraum mit einer zur Fluidisierung von Partikelmaterial im Brennraum und zur Beförderung eines Teils des Partikelmaterials mit dem abgezogenen Abgas aus dem Brennraum hinaus ausreichenden Geschwindigkeit; einem mit dem Abgasaustritt (8) verbundenen Partikelabscheider (9) zur Abscheidung von mitgeführten Partikeln aus dem Abgas, welcher Abscheider einen Reingas-Austritt (10) und einen mit dem unteren Teil (17) des Brennraums verbundenen Partikelaustritt (11) zur Rückführung der abgeschiedenen Partikeln in den Brennraum aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß

- oberhalb der Rostplatte in Verbindung mit der Innenfläche der geneigten Umfassungswand (16) Mittel (19 oder 2l) vorgesehen sind, welche Mittel eine Änderung in der Neigung der Wand (16) umfassen, durch welche Änderung der unterste Teil der Wand einen Winkel < 100º zur Horizontalen bildet, um die Richtung der dicht an der Wandoberfläche abwärts fließenden Partikeln (20) zu ändern und um die Partikeln in eine Richtung weg von der Wand umzulenken.

3. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 19, 21 oder 22) auf einer Höhe von 20 bis 1100 mm über der Rostplatte (7) und an der Wand auf einer Höhe von weniger als 1100 mm von der Rostplatte angeordnet sind.

4. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennraum (2) eine zweite hauptsächlich abwärts und einwärts geneigte Wand in dessem unteren Teil umfaßt, die gegenüber der erstgenannten Wand angeordnet ist.

5. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (16) an der gesamten Peripherie des unteren Brennraumbereiches hauptsächlich abwärts und einwärts geneigt ist.

6. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich (17) konisch geformte Wände aufweist.

7. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (16) im unteren Bereich eine feuerfeste Wand ist.

8. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Wand (16) einen Winkel von 100 bis 120º zur der Horizontalen bildet.

9. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 19, 21 oder 22) zur Änderung der Richtung der abwärts fließenden Partikeln auf einer Höhe unter dem Eintritt (3) für Partikelmaterial angeordnet sind.

10. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine Eintrittsöffnung (13) in den Brennraum (2) zur Einführung der abgeschiedenen Partikeln in den Brennraum aufweist, und wobei die Mittel (18, 19, 21 oder 22) auf einer Höhe unter der Eintrittsöffnung (13) angeordnet sind.

11. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 22) eine Oberfläche zur Leitung von Partikeln zu Stellen aufweisen, wo sie von Fluidisierungsgas mitgerissen werden.

12. Schneller Wirbelschichtreaktor (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterste Teil der Wand (16) einen Winkel von im wesentlichen 90º zur Horizontalen bildet.

13. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abwärts und einwärts geneigte Wand (16) an ihrem untersten Teil an einer Stelle weniger als rund 200 bis 1100 mm über der Rostplatte vertikal ist.

14. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der unterste Teil der Wand (16) einen Winkel von weniger als 90º zur Horizontalen bildet.

15. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (18) am untersten Teil der Wand (16) auf einer Höhe von rund 200 bis 1100 mm über der Rostplatte vorgesehen ist.

16. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe am untersten Teil der Wand (16) auf einer Höhe von rund 300 bis 700 min über der Rostplatte vorgesehen ist.

17. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (18) von 50 bis 300 mm Tiefe ist.

18. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (18) von 100 bis 150 mm Tiefe ist.

19. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesims (22) am untersten Teil der Wand (16) auf einer Höhe von rund 200 bis 1100 mm über der Rostplatte angeordnet ist.

20. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 19, 21 oder 22) auf einer Höhe über den Fluidisierungsluft einführenden Düsen angeordnet sind.

21. Schneller Wirbelschichtreaktor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (18, 19, 21 oder 22) sich im allgemeinen horizontal ununterbrochen über die gesamte Breite der geneigten Wand erstrecken.

22. Verfahren zum Betreiben eines schnellen Wirbelschichtreaktors zur Verbrennung von Partikelmaterial, bestehend aus folgenden Schritten:

- Zuführung von Fluidisierungsgas in einen Brennraum durch Verteiler in einer Rostplatte mit einer zur Fluidisierung des Partikelmaterials und Beförderung eines wesentlichen Teils des Partikelmaterial mit den Abgasen aus dem Brennraum hinaus ausreichenden Geschwindigkeit;

- Abscheldung von Partikeln aus dem Abgas und Rückführung der abgeschiedenen Partikeln zum Brennraum; gekennzeichnet durch

- Änderung der Richtung der die unteren Teile der Umfassungswände hinabfließenden Partikeln im Brennraum auf einer Höhe von 200 bis 1000 mm über dem Rost durch Umlenkung der Partikeln auf der Innenseite des unteren Teils der Umfassungswände in solch eine Richtung, daß die Partikeln in den Einflußbereich des durch die Verteiler der Rostplatte fließenden Gases gelangen.