DE69926217T2 - Wirbelschichtbettvergasungsofen - Google Patents

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DE69926217T2
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Norihisa Ohta-ku Miyoshi
Seiichiro Ohta-ku TOYODA
Daisaku Ohta-ku FUKUOKA
Takashi Ohta-ku IMAIZUMI
Shinichirou Ohta-ku CHIBA
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18Details; Accessories
    • F23C10/24Devices for removal of material from the bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
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    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vergasungsofen mit fluidisiertem Bett und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen, ein fluidisiertes Bett aufweisenden Vergasungsofen, der gekennzeichnet ist durch die Abgabe eines fluidisierten Mediums. Ein, mit einem fluidisierten Bett ausgestatteter Ofen, ist aus dem Dokument Patent Abstracts of Japan, Vol. 012, Nr. 292 (M-729), 10. August 1988, bekannt.
  • Ein fluidisiertes Bett wird dadurch gebildet, dass man ein Gas nach oben in ein teilchen-gefülltes Bett, angefüllt mit Teilchen eines fluidisierten Mediums liefert, wie beispielsweise Siliziumsand oder Eisenoxyd, und zwar mit einer Größe von ungefähr mehreren Zehnteln Mikrometern bis ungefähr mehrere Millimeter, um dadurch das fluidisierte Medium zu fluidisieren. In einem Reaktor mit fluidisiertem Bett werden die dem fluidisierten Bett eigenen Eigenschaften, wie beispielsweise die Fluidität, die Gleichförmigkeit, die Wärmekapazität und die große Oberfläche dazu verwendet, um eine chemische Reaktion schnell, stabil und homogen durchzuführen. Der ein fluidisiertes Bett aufweisende Reaktor wurde in einem katalytischen Crackofen in der Petroleumraffinerie verwendet und in einem Verbrennungsofen sowie einem Brennofen für feste Brennstoffe wie beispielsweise Kohle, wobei in diesen Gebieten eine extensive Verwendung stattfand.
  • Hintergrund
  • Ein fluidisiertes Bett aufweisende Vergasungsöfen besitzen ausgezeichnete Mischeigenschaften und ausgezeichnete Wärmeleit- oder Übertragungseffizienz, und zwar wegen des fluidisierten Mediums und diese Öfen sind daher von Vorteil insofern als die Größe und die Eigenschaften der einzuführenden Brennstoffe weniger eingeschränkt sind als bei regulären Bettreaktoren. Die ein fluidisiertes Bett aufweisenden Vergasungsöfen haben jedoch einen Nachteil insofern, als die Betriebstemperatur niedriger sein sollte als die bei den üblichen Bettreaktoren, um zu verhindern, dass das fluidisierte Medium und der Aschegehalt in den Brennstoffen zum Schmelzen kommen und aneinander bei hohen Temperaturen anhaften und so die Fluidisierung des fluidisier ten Mediums blockieren. Es ist daher notwendig, dass die Betriebstemperatur ungefähr 900°C oder niedriger dann liegt, wenn Kohle als Brennstoff verwendet wird, und dass die Betriebstemperatur bei ungefähr 600°C bis ungefähr 800°C dann liegt, wenn Abfälle als Brennstoff verwendet werden, obwohl dies durch die Eigenschaften der Abfälle beeinflusst wird. Wenn die Abfälle Alkalimetalle enthalten, sollte die Betriebstemperatur noch tiefer liegen.
  • Das Entstehen von Teer (tar) ist ein Problem im Falle der Pyrolyse und der Vergasung von Abfällen oder Kohle bei relativ niedriger Temperatur. Im Allagemeinen liegt Teer in einer Dampfform bei einer Temperatur von rund 600°C vor und dann, wenn die Temperatur auf 200°C oder darunter abgesenkt wird, so wird der Teer (tar) verflüssigt und wird klebrig, auf welche Weise verschiedene Probleme assoziiert mit der Verarbeitung oder Handhabung der Teilchen auftreten können.
  • Die Vergasung im fluidisierten Bett eines Vergasungsofens hat ferner ein Merkmal oder eine Kennzeichnung wie folgt: da eine große Menge des Teers innerhalb des Ofens verbleibt, wenn die nicht brennbaren Materialien und dergleichen aus dem Bett herausgezogen oder entnommen werden, wird der eine hohe Temperatur besitzende Teer in Berührung mit Luft gebracht und dann verbrannt, um die Temperatur davon zu erhöhen, was die Tendenz zur Klinkerbildung hervorruft.
  • Wie oben beschrieben, hat ein Vergasungsreaktor mit fluidisiertem Bett ein Merkmal insofern, als weniger Einschränkung hinsichtlich der Größe und Eigenschaften der einführbaren Brennstoffe besteht. In einem Fall jedoch, wo ein Brennstoff nicht brennbare Materialien enthält, wie beispielsweise bei Kohle oder Abfällen, dann werden, wenn solcher Brennstoff der eine große Größe besitzt, so wie er ist eingeführt wird, die nicht verbrennbaren Materialien innerhalb des Reaktors groß werden, und es wird somit erforderlich, dass derartige nicht brennbare Materialien aus dem Reaktor durch irgendwelche Verfahren entfernt werden. Das Abziehen des fluidisierten Mediums bei einer hohen Temperatur von 500°C bis 600°C aus dem fluidisierten Bett ist jedoch sehr schwierig und zwar wegen der hohen Temperatur, selbst bei einem mit atmosphärischen Druck arbeitenden Reaktor und es ist somit kaum möglich, den Vergasungsofen unter Druck zu betreiben. Selbst wenn das fluidisierte Medium erfolgreich aus dem fluidisierten Bett herausgezogen werden kann, so bewirkt das Herausziehen des eine hohe Temperatur besitzenden fluidisierten Mediums einen großen Wärmeverlust, der die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad der Wärmeausnutzung reduziert. Ferner wird beim Herausziehen des fluidisierten Mediums eine große Menge an Teer im fluidisierten Medium bei Kontakt mit Luft verbrannt werden, was zu unerwarteten Problemen führt.
  • Das Kühlen des fluidisierten Mediums zum Vermeiden des obigen Problems bewirkt die Verflüssigung des Teerdampfes, was oftmals zu verschiedenen Problemen führt. Der Brennstoff sollte daher auf eine kleine Größe verkleinert werden und sodann in den fluidisierten Bettvergasungsofen eingeführt werden, um das Herausziehen der nicht brennbaren Materialien unnötig zu machen. Dies verfehlt die Ausnutzung des Merkmals des ein fluidisierten Bett besitzenden Reaktors.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf obige Nachteile gemacht. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Vergasungsofen mit fluidisiertem Bett mit einer ausgezeichneten Praktikabilität vorzusehen, wobei dieser sicher nicht nur bei atmosphärischem Druck betrieben werden kann, sondern auch bei Hochdruck, wobei ein solches Merkmal ausgenutzt wird, dass der ein fluidisiertes Bett besitzende Reaktor weniger Einschränkung hinsichtlich der Größe und der Eigenschaften der einführbaren Brennstoffe oder Kraftstoffe besitzt.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Ofen mit fluidisierter Bettvergasung vorgesehen, und zwar unter Verwendung eines fluidisierten Bettreaktors, wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Abgabeanschluss, vorgesehen in der Nähe eines Bodens in einem fluidisierten Bett zur Abgabe eines fluidisierten Mediums, wobei der Abgabeanschluss verbunden ist mit einer Abgabebahn oder einem Abgabetrichter für fluidisiertes Medium und zwar sich nach unten erstreckend; und wobei ferner eine Gasblasvorrichtung unterhalb des Trichters oder der Bahn vorgesehen ist.
  • In dem ein fluidisiertes Bett aufweisenden Vergasungsofen ist eine Vorrichtung zum mechanischen Herausziehen des fluidisierten Mediums vorgesehen, und zwar in der Nähe des untersten Teils des Abgabetrichters für fluidisiertes Medium. Diese Vorrichtung weist vorzugsweise eine Schneckentransportvorrichtung auf.
  • Am untersten Teil des Abgabetrichters für das fluidisierte Medium ist eine Gasblasvorrichtung vorgesehen. In dieser Gasblasvorrichtung kann sauerstofffreies Gas als ein zu blasendes Gas verwendet werden.
  • Ferner wird der fluidisierte Bettreaktor gemäß der Erfindung vorzugsweise in Einheiten unterteilt, die entsprechende Funktionen ausführen, so dass der fluidisierte Bettreaktor leicht mit Brennstoffen arbeiten kann, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen, und zwar durch Änderung der Kombination jeder der Einheiten.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die 1A, 1B und 1C sind Querschnittsansichten, welche die Struktur eines zylindrischen fluidisierten Bettvergasungsofens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen und die 1A ist ein Vertikalschnitt, der den fluidisierten Bettvergasungsofen zeigt, während 1B ein Querschnitt Längslinie A-A der 1A ist, und während 1C ein Querschnitt Längslinie B-B der 1A ist;
  • 2A, 2B und 2C sind Querschnittsansichten, welche die Struktur eines rechteckigen fluidisierten Bettvergasungsofens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen und die 2A ist ein Vertikalschnitt der den fluidisierten Bettvergasungsofen veranschaulicht, 2B ist ein Querschnitt Längslinie A-A der 2A und 2C ist ein Querschnitt Längslinie B-B der 2A;
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die die gesamte Konstruktion der Komponenten um einen Vergasungsofen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung herum zeigen;
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die die gesamte Konstruktion der Komponenten um einen Vergasungsofen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung herum zeigen;
  • 5 ist eine schematische Ansicht, die die gesamte Konstruktion der Komponenten zeigt, und zwar um einen Vergasungsofen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 6 ist ein Vertikalschnitt, der einen modifizierten fluidisierten Bettvergasungsofen zeigt, und zwar gemäß der Erfindung; und
  • 7 ist ein Vertikalschnitt, der einen weiteren modifizierten fluidisierten Bettvergasungsofen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Bestes Verfahren zur Ausführung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1A, 1B und 1C sind Querschnitte, die die Struktur eines zylindrischen fluidisierten Bettvergasungsofens (Vergasungsofen mit fluidisiertem Bett) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. 1A ist ein Vertikalschnitt, der den fluidisierten Bettvergasungsofen zeigt, 1B ist ein Querschnitt Längslinie A-A der 1A und 1C ist ein Querschnitt Längslinie B-B der 1A.
  • Der in den 1A bis 1C gezeigte fluidisierte Bettvergasungsofen unter Verwendung eines zylindrischen fluidisierten Bettreaktors weist eine fiuidisierte Betteinheit 1, eine Unterofen-Trichtereinheit 2, eine Mediumabgabevorrichtungseinheit 3, eine Free-Boad-Einheit 4 und eine Ablenkeinheit 5 auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der fluidisierte Bettreaktor die fluidisierte Betteinheit (Einheit mit fluidisiertem Bett) 1 auf, ferner die Unterofen-Trichtereinheit 2 und schließlich die Mediumabgabevorrichtungseinheit 3. Benachbarte Einheiten sind miteinander durch Flansche verbunden. Eine Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 mit einer konischen oberen Oberfläche (konische Oberseite) ist innerhalb der fluidisierten Betteinheit 1 vorgesehen, und besitzt eine Vielzahl von Fluidisierungsgasverteilungsdüsen 7 auf der Oberfläche davon.
  • Das Innere oder die Innenräume der fluidisierten Betteinheit 1 und der Einheiten unterhalb der fluidisierten Betteinheit 1 sind mit einem fluidisierten Medium 11 gefüllt. Das fluidisierte Medium oberhalb der fluidisierten Gasverteilungsvorrichtung 6 wird durch ein Fluidisierungsgas fluidisiert, welches von den Fluidisierungsgasverteilungsdüsen 7 geblasen wird, um ein fluidisiertes Bett 8 zu bilden. Ein Fluidisierungsgaskopfteil 9 weist mindestens zwei unterteilte Segmente auf, und zwar untergebracht in der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6, und die Geschwindigkeit des Fluidisierungsgases welches von den Fluidisierungsgasverteilungsdüsen 7 abgeblasen wird, wird derart reguliert, dass die Geschwindigkeit des in den Umfangsteil geblasenen Gases größer ist als die Geschwindigkeit des Fluidisierungsgases, das in den Mittelteil geblasen wird, wodurch interne revolvierende oder umlaufende Strömungen 12 aus fluidisiertem Medium im fluidisierten Bett entwickelt werden. Die Temperatur des fluidisierten Mediums über der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 wird auf 400°C bis 1000°C gehalten, und zwar vorzugsweise von 500°C bis 800°C.
  • Eine sich radial vom fluidisierten Medium nach außen erstreckender Abgabeanschluss 16 ist innerhalb der fluidisierten Betteinheit 1 und oberhalb des Umfangs der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 vorgesehen. Unterhalb des Abgabeanschlusses oder der Abgabeöffnung 16 ist ein Spalt 20 vorgesehen, und zwar definiert zwischen der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 und der Innenwand der fluidisierten Betteinheit 1. Dieser Spalt 20 dient als ein Abgabetrichter oder eine Abgabebahn für das fluidisierte Medium und ist in vier Trichterteile oder Teile 20a bis 20d unterteilt, und zwar durch Träger 10, um die Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 an der Innenwand der fluidisierten Betteinheit 1 zu befestigen.
  • Rohre zum Liefern von Fluidisierungsgasen von außerhalb der fluidisierten Betteinheit 1 in den Fluidisierungsgaskopfteil 9 können innerhalb der Träger 10 vorgesehen sein.
  • Die Trichterbahnen oder Führungsbahnen 20a bis 20d sind vorzugsweise derart vorgesehen, dass sie zur gesamten Seitenoberfläche der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 hinweisen, um zu verhindern, dass sich nicht brennbare Materialien in dem fluidisierten Bett 8 ansammeln. In diesem Falle hat der Träger 10 notwendigerweise einen abgewinkelten oberen Teil, wobei das obere Ende davon spitzwinklig ist. Wenn die Rohre innerhalb des Trägers 10 vorgesehen sind, so sollte der Träger 10 eine bestimmte Breite besitzen. Der Träger 10 sollte daher eine Gestalt oder Form besitzen, die nach unten verbreitet ist; wobei das Ergebnis darin besteht, dass die Breite der Führungsbahnen 20a bis 20d in Umfangsrichtung reduziert wird. In den Führungsbahnen 20a bis 20d ist es jedoch zur Vermeidung einer Verstopfung mit nicht brennbaren Materialien oder dergleichen darinnen notwendig, eine Verminderung der horizontalen Querschnittsfläche der Führungsbahnen 20a bis 20d allmählich nach unten zu vermeiden. Daher ist bei dem Vergasungsofen gemäß diesem Ausführungsbeispiel die untere Seite 6a der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 nach unten zur Mittellinie hin geneigt. Infolgedessen gilt Folgendes: die Dimension in Radialrichtung der Führungsbahnen 20a bis 20d wird nach unten hin vergrößert, um zu verhindern, dass die horizontale Schnittfläche derselben nach unten hin sich verringert.
  • Jede der Gasblasdüsen 13 ist unterhalb jeder der Trichter bzw. Führungsbahnen 20a bis 20d vorgesehen, und in Vertikalrichtung jeder der Führungsbahnen 20a bis 20d. Das Innere der Führungsbahnen kann mit Dampf oder inertem Gas gespült werden, und zwar eingeführt von den Gasblasdüsen 13 um zu verhindern, dass Teer und Sauerstoff hindurch diffundiert oder um das Verstopfen der Führungsbahnen zu eliminieren, und zwar durch kräftiges Fluidisieren des fluidisierten Mediums.
  • Die Mediumabgabevorrichtungseinheit 3 ist mit dem unteren Ende der Unterofentrichtereinheit 2 verbunden. Die Innenseite der Unterofentrichtereinheit 2 im Vergasungsofen gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist geneigt, um so der Größe des Einlasses der Mediumabgabevorrichtungseinheit 3 zu entsprechen, und ist somit insgesamt gedrosselt. Wenn die nicht brennbaren Materialien, die die Möglichkeit der Bildung einer Brücke infolge der Drossel besitzen, beispielsweise nicht brennbare Materialien wie Drähte, abgegeben werden sollen, so kann natürlich eine gerade, vertikale Wand genommen werden oder alternativ kann die Innenseite exzentrisch sein, um so sowohl einen vertikalen und einen geneigten Abschnitt zu besitzen.
  • Eine Mediumabgabevorrichtung 15 ist am unteren Teil der Mediumabgabevorrichtungseinheit 3 vorgesehen. In dem Vergasungsofen gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schrauben- oder Schneckenförderer als die Mediumabgabevorrichtung 15 verwendet. Die Abgabevorrichtung, die nicht brennbare Materialien in der Querrichtung abgeben kann, wie beispielsweise eine Kettenransportvorrichtung, kann verwendet werden und zwar abhängig von den Eigenschaften der nicht brennbaren Materialien. In dem Vergasungsofen gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Mediumabgabevorrichtung 15 transversal oder in Querrichtung vorgesehen und zwar in Horizontalrichtung. Alternativ kann die Mediumabgabevorrichtung 15 vertikal geneigt sein.
  • Ferner ist eine Gasblasdüse 14 am untersten Teil der Mediumabgabevorrichtungseinheit 3 vorgesehen, und zwar unterhalb der Mediumsabgabevorrichtung 15. Im Fall des Vergasungsofens gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der Düsen nach Bedarf erhöht werden, obwohl nur eine Gasblasdüse 14 vorgesehen ist, da der Zweck dieser Düse darin besteht, ein Gas über die gesamte Fläche des Durchlasses in eine Verbindung zwischen der Mediumabgabevorrichtung 3 und dem Unterofen und der Unterofentrichtereinheit 2 zu verteilen. Die Konzentration der nicht brennbaren Materialien kann durch den Klassifizierungseffekt sich ergeben, und zwar hervorgerufen durch ein Gas, welches durch die Gasblasdüse 14 geblasen wird, auf welche Weise die Menge an abgegebenem fluidisierten Medium reduziert wird und gleichzeitig damit der Übertragswärmeverlust.
  • Dampf, CO2 oder sauerstofffreies Gas 30 wird von der Gasblasdüse 14 weggeblasen.
  • Der in den 1A bis 1C gezeigte Vergasungsofen ist in Einheiten unterteilt zum Durchführen der entsprechenden Funktionen. Der gesamte Vergasungsofen kann natürlich als eine integrale Struktur oder ein integraler Körper ausgebildet sein. Insbesondere im Falle eines großen Ofens ist es, da jeder Abschnitt groß ist und einen hinreichenden Raum zur Wartung benötigt nicht notwendig, eine Inspektion in einem derartigen Zustand auszuführen, dass die Einheiten voneinander getrennt sind. Daher kann der gesamte Vergasungsofen als eine integrale Struktur ausgebildet sein. Wenn jedoch der Vergasungsofen unter Druck verwendet wird, so ist das Volumen des Vergasungsofens klein und somit ist es schwierig, eine Inneninspektion und dergleichen durchzuführen. Demgemäß kann in diesem Falle der trennbare Vergasungsofen der Einheitsbauart, wie in den 1A bis 1C gezeigt, effektiv sein.
  • Die trennbare Struktur der Einheitsbauart hat einen weiteren Vorteil insofern, als die Struktur leicht abhängig von den Eigenschaften der Brennstoffe geändert werden kann. Beispielsweise ist es im Falle eines Brennstoffs der schwer zu vergasen ist und der daher eine lange Verweilzeit innerhalb des fluidisierten Betts erfordert, wie in 6 gezeigt, möglich, einen geradlinigen Rohrabschnitt 1a zusätzlich zwischen der Ablenkeinheit 5 und der fluidisierten Betteinheit 1 vorzusehen, um so die Betthöhe zu erhöhen. Andererseits, kann in dem Fall, wo ein Brennstoff verwendet wird, der eine lange Verweilzeit innerhalb des "free boards" benötigt und zwar infolge des geringen spezifischen Gewichtes und des geringen Verweil- oder Rückhalteverhältnisses innerhalb des fluidisierten Betts, wie in 7 gezeigt, eine "free board"-Einheit 4 verwendet werden, die nach außen gewölbt ist und zwar in ihrem Teil etwas o berhalb des Flansches, wobei dadurch das Innenvolumen des free boards vergrößert wird. Auf diese Weise kann der Vergasungsofen leicht mit verschiedenen Brennstoffen arbeiten, und zwar durch Modifizieren von nur einem notwendigen Teil, wie in den 6 und 7 gezeigt, ohne den Vergasungsofen insgesamt zu modifizieren.
  • Die 2A, 2B und 2C sind Querschnittsansichten, welche die Struktur eines rechteckigen fluidisierten Bettvergasungsofens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. 2A ist ein Vertikalschnitt, der den fluidisierten Bettvergasungsofen zeigt, während 2B ein Querschnitt ist Längslinie A-A der 2A und 2C ist ein Querschnitt Längslinie B-B der 2A.
  • Die gleichen Komponenten gemäß den 2A bis 2C sind mit den gleichen Bezugszeichen wie diejenigen gemäß den 1A bis 1C bezeichnet, soweit sie die gleiche Funktion, Struktur und Betriebsweise wie bei den 1A bis 1C besitzen.
  • In dem fluidisierten Bettvergasungsofen gemäß den 2A bis 2C ist die Außenwand der fluidisierten Betteinheit 1 in der Form eines Rechtecks ausgebildet. Eine rechteckige Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 ist in der fluidisierten Betteinheit 1 vorgesehen, und besitzt einen abgewinkelten oberen Teil. In diesem Ausführungsbeispiel werden zwei bezüglich einer Mittelebene symmetrische, interne, umlaufende oder revolvierende Strömungen 12 ausgebildet, und zwar jeweils zwischen dem Mittelteil und dem linken Umfangsteil und zwischen dem Mittelteil und dem rechten Umfangsteil. Ein sich nach außen erstreckender fluidisierter Mediumabgabeanschluss 16 ist in der fluidisierten Betteinheit 1 vorgesehen, und zwar oberhalb des Umfangs der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6. Unterhalb des Abgabeanschlusses 16 ist ein Spalt 20 vorgesehen, und zwar definiert zwischen der Fluidisierungsgasverteilungsvorrichtung 6 und der Innenwand der fluidisierten Betteinheit 1. Dieser Spalt 20 dient als eine Ausgabebahn für fluidisiertes Medium. Wie in 2B gezeigt, weist der Spalt 20 zwei Bahnen 20a und 20b auf. Drei Gas blasdüsen 13 sind unterhalb jeder der Bahnen 20a, 20b vorgesehen, und zwar in vertikaler Richtung zu den Bahnen 20a, 20b.
  • Der andere Aufbau oder die andere Konstruktion dieses Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den 1A bis 1C. Die Funktion und die Wirkung dieses Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie die bei dem in den 1A bis 1C gezeigten Ausführungsbeispiele.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion der Komponenten um den Vergasungsofen herum zeigt und zwar verwendet unter Druck gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Verriegelungstrichter 102 vorgesehen, und zwar zur Druckdichtung, verbunden mit der stromabwärts gelegenen Seite der Mediumabgabevorrichtungseinheit, vorgesehen am unteren Teil des Vergasungsofens 101 mit der Struktur gemäß den 1A bis 1C oder gemäß den 2A bis 2C. Ein Vibrations- oder Schwingungssieb 103 ist stromabwärts von dem Verriegelungstrichter 102 vorgesehen. Nicht brennbare Materialien 61 werden von einem fluidisierten Medium 60 durch den Vibrationssieb 103 getrennt. Die nicht brennbaren Materialien 61 werden zur Außenseite des Systems hin abgegeben, wohingegen das fluidisierte Medium 60 zum Ofen zurückgeführt wird. Das fluidisierte Medium 60 getrennt von den nicht brennbaren Materialien 61 durch den Schwingungssieb 103 wird durch eine Transportvorrichtung 104 für fluidisiertes Medium durch den Verriegelungstrichter 105 für ein fluidisiertes Medium transportiert und zu dem Vergasungsofen 101 zurückgebracht und zwar durch Speisetransportvorrichtung 106 für fluidisiertes Medium. Da bei dieser Konstruktion der Teil bis zu dem Verriegelungstrichter 102 unter Druck steht, besteht die Tendenz des Auftretens von Taukondensation. Daher werden vorzugsweise Maßnahmen, wie beispielsweise Wärmeisolation oder Dampfwärmeverfolgung durchgeführt, um die Taukondensation zu verhindern.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die die Gesamtkonstruktion der Komponenten um den Vergasungsofen herum zeigt, und zwar verwendet unter Druck gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das durch die Transportvorrichtung oder den Förderer für fluidisiertes Medium 104 in der gleichen Weise wie in 3 mitgeführte fluidisierte Medium wird schließlich in einem Trichter 107 für fluidisiertes Medium aufgenommen. Die Strömungsrate des fluidisierten Mediums kann eingestellt werden, und zwar durch eine mit konstanter Rate arbeitende Mediumliefervorrichtung 108. Ferner ist eine Überwechselförderbahn 109 vorgesehen, die gestattet, dass fluidisieres Medium durch den Verriegelungstrichter 105 in den Ofen eingespeist wird, oder der umgekehrt gestattet, dass fluidisiertes Medium zusammen mit einem Brennstoff 50 durch einen Verriegelungstrichter 110 in den Ofen durch einen Einspeisförderer 111 eingegeben wird.
  • 5 ist eine schematische Ansicht, die die Gesamtkonstruktion der Komponenten um den Vergasungsofen herum zeigt, und zwar verwendet bei atmosphärischem Druck gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Mischung aus nicht brennbaren Materialien und einem fluidisierten Medium wird von dem Vergasungsofen 101 abgegeben und wird durch eine Transportvorrichtung 104 mitgeführt, und aufgetrennt in nicht brennbare Materialien 61 und ein fluidisiertes Medium 60 und zwar geschieht dies durch einen Schwingungs- oder Vibrationssieb 103. Sodann wird das fluidisierte Medium 60 in den Vergasungsofen 101 eingespeist. und zwar durch eine Transportvorrichtung 106 für fluidisiertes Medium. Wenn der Brennstoff eine große Menge an nicht brennbaren Materialien enthält, und zwar mit einer kleinen Teilchengröße, die ein fluidisiertes Medium bilden, so wird der Durchgang oder die Passage durch die Wechselförderbahn 103 umgeschaltet, um überschüssiges fluidisiertes Medium in einem Fluidisierungsmedium-Trichter 107 zu speichern, und wenn benötigt, wird fluidisiertes Medium zu der Transportvorrichtung 106 für fluidisiertes Medium mit der Konstantratenversorgungs- oder Liefervorrichtung 108 geliefert und sodann in den Ofen eingeführt.
  • Im Falle eines Systems mit keinem Dichtmechanismus in dem Abschnitt zum Herausziehen des fluidisierten Mediums, wie dies in 5 gezeigt ist, sollte besondere Beachtung der Möglichkeiten gewidmet werden, dass Dampf vom untersten Teil des Vergasungsofens 101 eintritt, und nicht in den fluidisierten Bettabschnitt fließt, sondern in die Transportvorrichtung 104. Eine derartige Strömung bewirkt, dass der Dampf in der Transportvorrichtung kondensiert und befeuchtet somit das fluidisierte Medium. Dies ist oftmals der Grund für eine Verschlechterung bei der Handhabung und der Adhäsion von feinen Teilchen aus Sand oder Gips, die in dem fluidisierten Medium enthalten sind. Zudem gilt Folgendes: das der Dampf nicht zu dem fluidisierten Bettabschnitt fließt, wird die vom Dampf erwartete Spülfunktion nicht ausgeübt und somit ergeben sich Probleme mit dem Teer (tar) oder der Holzkohle (char) in der Transportbahn zum Entziehen des fluidisierten Mediums.
  • Es ist demgemäß notwendig zu gestatten, dass der vom untersten Teil des Vergasungsofens 101 eingeführt Dampf sicher zu dem fluidisierten Bett fließt. Ein Verfahren besteht darin, eine Transportvorrichtung 104 einer Bauart zu verwenden, wo das Innere der Transportvorrichtung mit dem fluidisierten Medium gefüllt ist. Diese Bauart der Transportvorrichtung besitzt ein Problem, insofern, als die erforderliche Leistung groß ist und zwar wegen des Vorhandenseins des fluidisierten Mediums im Inneren der Transportvorrichtung, was stets agitiert oder gerührt werden sollte. Ein anderes Verfahren besteht darin eine Dichtungsdämpfungsvorrichtung oder einen Dichtungsdämpfer vorzusehen und zwar zwischen dem Auslass der Abgabetransportvorrichtung für fluidisiertes Medium, vorgesehen am Boden des Vergasungsofens 101 und der Transportvorrichtung 104. Da bei diesem Verfahren die Funktion der Aufrechterhaltung des abgedichteten Zustands während der Abgabe des fluidisierten Mediums notwendig ist, wird ein Doppeldämpfersystem vorzugsweise verwendet. Es kann jedoch erwartet werden, dass ein einziger Dämpfer zusammenarbeitend mit dem Betrieb und dem Stopp der Abgabevorrichtung für fluidisiertes Medium ein gewisses Ausmaß eines solchen Effektes vorsieht.
  • Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Effekte:
    • (1) Die nicht brennbaren Materialien werden in einer radial nach außen gerichteten Richtung oder in einer Auswärtsrichtung, gesehen vom fluidisierten Bettofen aus, herausgezogen. Daher verhängen sich die nicht brennbaren Materialien nicht und sie bilden auch keine Brücke und können somit leicht abgegeben werden.
    • (2) Das Blasen von sauerstofffreiem Gas durch Düsen, vorgesehen am unteren Teil jeder der Bahnen zum Zwecke der kräftigen Fluidisierung des fluidisierten Mediums gestattet, dass die nicht brennbaren Materialien aktiv bewegt werden. Dies kann Verstopfungsprobleme in dem Förderbahnabschnitt eliminieren.
    • (3) Das Blasen von sauerstofffreiem Gas durch die Düsen, vorgesehen am Boden der Führungsbahnen und am untersten Teil der Mediumabgabevorrichtungseinheit, gestattet die Wärmewiedergewinnung aus den nicht brennbaren Materialien und dem fluidisierten Medium durch direkte Wärmeaustauschung mit Dampf und Zurückführung in den Ofen.
    • (4) Die gleichzeitige Förderbahnspülfunktion des sauerstofffreien Gases kann verhindern, dass verdampfter Teer in den Förderbahnabschnitt eintritt, und es werden somit verschiedene Probleme verhindert, die durch Teer nach dem Kühlen des fluidisierten Mediums auftreten.
    • (5) Selbst wenn die Eigenschaften des Brennstoffs so sind, dass die Tendenz der Akkumulation von Holzkohle besteht, und eine große Menge an Holzkohle innerhalb des Bettes zurückbleibt, kann der Effekt des sauerstofffreien Gases verhindern, dass Sauerstoff in den Transportabschnitt eintritt. Daher können Probleme mit Klinker, hervorgerufen durch die Verbrennung von Holzkohle, in den Förderbahnen verhindert werden.
    • (6) Ferner wird gleichzeitig verhindert, dass ein erzeugtes Gas in einen Teil stromabwärts der Förderbahnen eintritt. Daher ergibt sich keine Befürchtung eines Auftritts von Korrosion selbst dann, wenn ein Brennstoff verwendet wird, der ein Gas erzeugt, welches stark korrodierend wird bei der Taukondensation, wie beispielsweise Wasserstoffchlorid, wobei Vergasung auftritt.
    • (7) Da ferner nicht brennbare Materialien und das fluidisierte Medium, die zur Außenseite des Ofens abgegeben werden sollen, gekühlt werden können durch das sauerstofffreie Gas, ist es nicht notwendig, hochgradige Materialien zu verwenden mit Wärmewiderstand und Korrosionswiderstand, und zwar in der Mediumabgabevorrichtung und somit können die Kosten für diese Vorrichtung abgesenkt werden.
    • (8) Selbst wenn der Vergasungsofen unter Druck verwendet wird, so kann die Temperatur eines Druckabdichtungsabschnitts stromabwärts von der Mediumabgabevorrichtung abgesenkt werden. Daher kann die Druckabdichtung durch einfache Ausrüstung, wie beispielsweise einen Verriegelungstrichter erreicht werden.
    • (9) Sollten Agglomerate mit großer Teilchengröße durch Klinkerprobleme oder dergleichen erzeugt werden, so könne die Agglomerate mit einer großen Teilchengröße in eine geeignete Größe aufgebrochen werden, und zwar durch die zwangsweise Abgabefunktion der Mediumabgabevorrichtung. Dies kann Verstopfungsprobleme in dem Abgabesystem für das fluidisierte Medium verhindern.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Erfindung ist vorzugsweise anwendbar bei einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases aus Brennstoffen – wie beispielsweise Abfällen oder Kohle mittels eines fluidisierten Betts.

Claims (5)

  1. Wirbelschichtbettvergasungsofen (1) unter Verwendung eines Reaktors mit fluidisiertem Bett, wobei Folgendes vorgesehen ist: ein Auslaßanschluß (16) vorgesehen in der Nähe eines Bodens in einem fluidisiertem Bett zur Abgabe eines fluidisierten Mediums, wobei der Auslaßanschluß (16) mit einer Abgabeleitung oder einem Abgabetrichter (20) für fluidisiertes Medium verbunden ist, die sich nach unten erstreckt; und eine Gasblasvorrichtung (13, 14) vorgesehen unterhalb der erwähnten Leitung (20), wobei die Gasblasvorrichtung (13, 14) sauerstofffreies Gas als ein zu blasendes Gas verwendet.
  2. Wirbelschichtbettvergasungsofen nach Anspruch 1, wobei eine Vorrichtung zum mechanischen Herausziehen des fluidisierten Mediums in der Nähe des untersten Teils der erwähnten Abgabeleitung für fluidisiertes Medium vorgesehen ist.
  3. Wirbelschichtbettvergasungsofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erwähnte Gasblasvorrichtung am untersten Teil der erwähnten Auslaßleitung für das fluidisierte Medium angeordnet ist.
  4. Wirbelschichtbettvergasungsofen nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erwähnte Vorrichtung zum Herausziehen des fluidisierten Mediums eine Schrauben- oder Schneckentransportvorrichtung aufweist.
  5. Wirbelschichtbettvergasungsofen nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Reaktor mit fluidisiertem Bett in Einheiten unterteilt ist, die entsprechende Funktionen derart ausführen, dass der fluidisierte Bettreaktor leicht mit Brennstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften arbeiten kann, und zwar durch Ändern der Kombination von jeder der Einheiten.
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