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EP0500874A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergasen von vergasungsstoffen und/oder zum reformieren eines gases - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergasen von vergasungsstoffen und/oder zum reformieren eines gases

Info

Publication number
EP0500874A1
EP0500874A1 EP91915925A EP91915925A EP0500874A1 EP 0500874 A1 EP0500874 A1 EP 0500874A1 EP 91915925 A EP91915925 A EP 91915925A EP 91915925 A EP91915925 A EP 91915925A EP 0500874 A1 EP0500874 A1 EP 0500874A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reactor
particles
gas
combustion chamber
heater
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.)
Withdrawn
Application number
EP91915925A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mircea Tudor Manolescu
Jean-Paul Vandenhoeck
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.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Kortec AG
Mannesmann 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 Kortec AG, Mannesmann AG filed Critical Kortec AG
Publication of EP0500874A1 publication Critical patent/EP0500874A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06—Continuous processes
    • C10J3/12—Continuous processes using solid heat-carriers
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    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a method for gasifying liquid and / or fine-grained solid gasifying substances and / or for reforming a gas with the addition of a gasifying agent according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method according to the preamble of claim 18 and a high-temperature heat exchanger, in particular for this device, according to the preamble of claim 28 and 36.
  • a known method for gasifying a fine-grained gasifying agent and / or for reforming a gas containing carbon dioxide into a gas containing carbon monoxide
  • the reactor is heated to the heat required for the chemical reaction to take place in one closed circuit guided, and heated outside the reactor, fine-grained heat transfer particles fed.
  • a good distribution of the particles in the reactor and thus a good heat transfer between the particles and the gasifying agent is aimed at in the case of particles conveyed in countercurrent by arranging the reactor horizontally and rotating it about its longitudinal axis. Particles reaching the bottom of the reactor are lifted by the rotation and then due to their weight to the reactor bottom.
  • the particles consist of metals or metal oxides and have a grain size of approximately 1 to 5 mm. Ash that is discharged via the particles is separated before the particles are returned to the heater, for example by sieving or a magnetic separation of ash constituents.
  • the heater provided for heating the particles likewise has a heater cylinder rotating about its longitudinal axis; the supply of heat to the heater has not been discussed.
  • the particles heated in the heater are returned to the heater within the closed circuit after they exit the reactor via a coking device or an air preheater. In the gasification of dusty gasification substances, they can, in a manner not further described, assume a floating state within the reactor.
  • heatable particles that can be fluidized are heat-resistant particles, for example made of aluminum oxide with a particle size in the range from 50 to 50C ⁇ m. Gasification of liquid or solid gasifying substances is not provided.
  • the particles circulating in a closed circuit initially absorb heat from combustion gas generated in the combustion chamber in the heater and in the combustion chamber. There are the particles in both the heater and the burner. • always, above a grate, in a fluidized bed formed with the combustion gas.
  • the invention has for its object to develop a generic method so that heat absorption by the particles and heat release to gasifying substances and / or gases and gasifying agents to be reformed in the reactor is possible in an effective, simple and reliable manner.
  • the invention is further based on the object of making available a generic device for carrying out the method with a high-temperature heat exchanger, which has a relatively simple, wear-resistant and reliable construction, and enables heat exchange with high efficiency.
  • the object is achieved by the method according to claim 1, by the device according to claim 18 and by the heat exchanger according to claim 28.
  • the particles and the combustion gas form a fluidized bed above at least one grate arranged in the heater, an intimate mixture between the particles and the combustion gas results in a good heat exchange within the heater.
  • the heat exchange or the heating of the particles to the required temperature of 1250 ° C. takes place in a fluidized bed of the heater, the lower part of which is designed as a combustion chamber in which the combustion gases have a temperature of 1350 ° C. to 1500 ° C. exhibit.
  • the particles heated in the heater and in the combustion chamber get out of the combustion chamber into an overflow pipe upper part of the reactor.
  • the throughput through the overflow pipe forms a seal which prevents product gas arising in the reactor from passing through.
  • the particles entering the reactor form there with the gasification substance and / or the gas to be reformed a number of fluidized beds corresponding to the number of grids; this ensures a good heat exchange which increases the effectiveness of the process in the reactor.
  • the throughput of the particles through the overflow tube is advantageously adjustable, so that the process sequence can be influenced in a simple manner by changing the particles supplied to the reactor and thus also the amount of heat.
  • agglomerated and / or ash-laden particles can be removed from the combustion chamber via a closable drain pipe.
  • an inert control gas can be supplied to a section adjacent to an outlet opening of the overflow pipe via control nozzles in order to increase the throughput speed through the overflow pipe via an injection effect.
  • the heat supply to the reactor and thus the process sequence can be influenced in a simple manner by changing the throughput speed through the overflow tube.
  • Fine-grained hard coal, lignite, peat, charcoal or biomass can be used as solid gasification substances and / or light or heavy hydrocarbons and alcohols can be used as liquid gasification substances.
  • H 2 O and CO 2 -containing substances such as, for example, can be used as gasifying agents
  • Gaseous hydrocarbons such as natural gas, can be used as the gas to be reformed.
  • the combustion gases in the combustion chamber reach a temperature of approximately 1350 ° C. to 1500 ° C.
  • an overpressure is formed in the reactor compared to the heater or the air preheater.
  • the overpressure ensures in a simple manner that no oxygen-containing hot combustion gases can get into the reactor from the combustion chamber, which could lead to combustion which jeopardizes operational safety. In a corresponding manner, preheated combustion air is prevented from flowing into the reactor.
  • particles with an essentially spherical shape with a diameter in a range from approximately 0.5 mm to 3 mm are used.
  • the particles preferably consist of an oxide, for example aluminum oxide.
  • the heater, combustion chamber and reactor are in the each arranged in the vertical direction. This ensures in a simple manner that particles can be conveyed within the individual containers, supported by their gravity; it is therefore not necessary that, for example, a heater or reactor for conveying the particles is rotated. By arranging the individual containers accordingly, it is also possible to enable the particles to be conveyed by gravity between individual containers.
  • the heater according to the invention is arranged directly adjacent to the combustion chamber above it and has at least one grate and a distributor for the particles in its upper region ensures in a simple manner that particles are uniformly distributed in the heater get into the combustion chamber due to their gravity.
  • the grids can be made of stainless steel in an area further away from the combustion chamber;
  • grates arranged adjacent to the combustion chamber are constructed from ceramic elements. For an advantageous design of thin-layer fluidized beds with a height of about 100 mm above a grate, it is advantageous that the grates have an essentially flat surface which is essentially retained even after thermal expansion has occurred.
  • the ceramic elements can be designed to interlock and be supported against one another and / or against an outer wall of the heater by means of springs.
  • the formation of the grate from ceramic elements or stainless steel also means that despite the formation of fluidized beds within which the particles are moved at high speed, the wear of the grate is low.
  • the fact that fuel nozzles distributed over the circumference in a lower region of the combustion chamber and combustion air nozzles distributed underneath over the circumference ensure distribution and flow of the resulting combustion gas such that the part in the combustion chamber with the combustion gas creates a vortex form a layer.
  • the inlet opening of the overflow pipe is arranged in the area of the fuel nozzles. This arrangement ensures that sufficient particles continuously enter the overflow tube from the fluidized bed formed in the combustion chamber, form a seal there against the product gas generated in the reactor and supply heat to the reactor to a sufficient extent.
  • the inlet opening can be widened in funnel shape at least in some areas.
  • the outlet opening of the overflow pipe protruding into the upper region of the reactor is associated with a spacing device for distributing the particles.
  • the distribution device formed, for example, from a baffle plate leads to a uniform distribution of the hot particles entering the reactor.
  • the reactor is assigned an entry chamber which is connected to it via at least one entry line and which has a lower chamber with a connection line for a conveying gas and an above the lower chamber which is separated from the latter by a porous intermediate wall has an upper chamber with a connecting line for gasification material.
  • a diaphragm is assigned to the overflow tube as a distribution device and / or a distributor plate which can be acted upon via the outlet opening or the diaphragm.
  • the arrangement of the aperture ensures that the particles flowing out of the outlet opening are branched into a main portion passing through the aperture and a deflected smaller portion. This results in a good distribution of the particles in the upper region of the reactor.
  • the distribution can be further improved by arranging a distributor plate so that it is acted upon by the main part of the particles flowing through the diaphragm.
  • At least one control nozzle connected to a control gas line is assigned in a region of the overflow tube adjacent to the outlet opening.
  • the throughput of the particles through the overflow tube can be changed in a simple manner to influence the process sequence.
  • the heater and reactor are thus high-temperature heat exchangers which, through the formation of their grids with a simple, wear-resistant and reliable construction, enable heat exchange with high efficiency.
  • This high Temperature heat exchanger can be used not only as part of the device according to the invention, but also universally.
  • FIG. 3 shows a plan view of a region of the grate according to FIG. 2,
  • FIGS. 2 and 3 shows a support element for a grate according to FIGS. 2 and 3,
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of an arrangement in front of cover elements for a grate along the line V-V according to FIG. 3,
  • FIG. 7 shows a longitudinal section of a cover element according to line VII-VII according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a diagram for a particle flow through a grate as a function of a gas velocity
  • Fig. 9 shows a section through the lower region of a
  • Combustion chamber and the upper region of a reactor of a device according to FIG. 1, and 10 shows a section through the lower region of the reactor and an associated entry chamber for the device shown in FIGS. 1 and 2.
  • the device shown in FIG. 1 for carrying out the method according to the invention for gasifying liquid and / or fine-grained solid gasifying substances and / or for reforming a gas with the addition of a gasifying agent has a reactor 1 arranged essentially vertically in the middle of the device.
  • a container-shaped heater 5 is arranged above the reactor 1, the lower area of which is designed as a combustion chamber 3. So that, in the manner described below, heated heat transfer medium particles can get into the reactor 1 in the heater 5 and the combustion chamber 3, an overflow pipe 7 runs from the lower region of the combustion chamber 3 into the upper region of the reactor 1 (FIG. 9).
  • a storage container (not shown) is provided for the storage and charging of gasification substances, from which, for example, solid, fine-grained gasification substances are metered into an entry chamber 11 arranged below the reactor, which is connected to the lower area of the reactor 1 via a large number of entry pipes 9. that is.
  • gasification substances for example, solid, fine-grained gasification substances are metered into an entry chamber 11 arranged below the reactor, which is connected to the lower area of the reactor 1 via a large number of entry pipes 9. that is.
  • seven inlet tubes 9 are provided, of which a row with three inlet tubes 9 can be seen in FIG. 10.
  • An air preheater 13 is arranged below the reactor 1 and is connected to the reactor 1 via a return line 15. In a manner corresponding to that of the combustion chamber 3 and the heater 5, the reactor 1 and the air preheater 13 are each designed as containers and fastened to a support frame, designated overall by 17.
  • REPLACEMENT LEAF This is designed as a steel structure and has, for example, four longitudinal columns, of which the two front 19, 21 are visible in FIG. 1. At different heights, the longitudinal columns 19, 21 are connected to one another via cross struts 23.
  • the support frame 17 is firmly anchored in a manner not shown via a foundation to a floor area 18.
  • fuel nozzles 25 for supplying fuel are arranged in the lower region of the combustion chamber 3 in two adjacent, horizontal planes over the circumference of the combustion chamber 3. Fuel nozzles 25 arranged in one plane are offset in the circumferential direction in relation to the fuel nozzles 25 arranged in the adjacent plane. Combustion air nozzles 26 are also arranged below and adjacent to the fuel nozzles 25 in a plane distributed over the circumference. The distribution of the fuel nozzles 25 and the combustion air nozzles 26 on the circumference is such that, in the present case, each combustion nozzle 25 is assigned a combustion air nozzle 26.
  • the fuel nozzles 25 and the combustion air nozzles 26 are each arranged in the same way running in the radial direction and protrude beyond the wall of the combustion chamber 3 into the interior thereof.
  • the nozzles 25, 26 each have an obliquely downward, radially inward end face 25 'or 26'.
  • Fuel of the most varied type can be fed continuously to the combustion chamber 3 via the fuel nozzles 25.
  • top gas can be burned, for example.
  • liquid fuels, fine-grained coal, charcoal or biomass can also be burned.
  • the combustion air is preheated in the air preheater 13 and from there to the combustion chamber 3 via a combustion Air supply line 31 supplied. This opens into an annular chamber 31 ', which is formed between an outer wall 3' of the combustion chamber 3 and an inner wall 32 opposite this at a distance. Both walls 3 1 , 32 have a funnel-shaped taper towards the bottom of the combustion chamber 3.
  • combustion air nozzles 26 In order for the combustion air nozzles 26 to be acted upon uniformly, they are each opened in relation to the annular chamber 31 ′.
  • hot combustion gases with a temperature of approximately 1350 ° C. to 1500 ° C. can be generated in the combustion chamber 3.
  • These combustion gases flow from the combustion chamber 3 into the heater 5 at a suitably predeterminable speed, which they leave as exhaust gas via a gas outlet 33 at its upper end at a temperature of approximately 350 ° C. in the present exemplary embodiment.
  • These exhaust gases can optionally be supplied in a further preheater (not shown), for example for generating steam as a gasifying agent or for drying solid fuels, and subsequently to an exhaust gas cleaning system which is also not shown.
  • the heater 5 is divided by five grids 34a to 34e which run essentially horizontally and evenly; the distance between adjacent grids is essentially the same.
  • the heater 5 and the combustion chamber 3 are lined with refractory material in a manner not shown; water-cooled wall elements can also be used.
  • heat transfer particles are supplied via a distributor 41, which is arranged below the gas outlet 33 and above the grate 34e.
  • the particles consisting of a hard, essentially abrasion-resistant material, for example aluminum oxide, are supplied to the distributor 41 via a conveyor line 43 which extends from the bottom region of the support frame 17 essentially in the vertical direction.
  • the particles are fed to the conveying line 43 by a pneumatic conveying device 40; the latter can be supplied with compressed air via a compressed air connection 54 by a blower (not shown). It is also possible to convey the particles to the distributor, for example, by means of conveyor belts provided with conveyor blades or by means of a screw conveyor.
  • the heater 5 is charged with particles substantially uniformly via the distributor 41 with a plurality of distributor plates or tubes which extend in a star shape. These have a diameter in the range from about 0.5 mm to 3 mm and an essentially spherical shape, it being possible, if appropriate, to classify them by means of a suitable classification so that the proportion of non-spherically shaped, flat particles is small. In order to achieve a high degree of efficiency for the heat supply from the combustion gas to the particles, these are fluidized by the combustion gas above one or more of the grates 34a to 34e in such a way that thin fluidized beds with a height of approximately 100 mm above the Form grids. Spherical particles are particularly well suited for the formation of such thin fluidized beds.
  • the intimate mixing between the particles and the combustion gas in the thin fluidized beds above the grates 34a to 34e enables good absorption of heat by the particles, so that they have a short residence time of about 1 to 2 minutes per fluidized bed and one short throughput time through the heater 5, starting from a temperature of approximately 200 ° C., at which the particles are fed in via the distributor 41, are heated to a temperature of approximately 1250 ° C.
  • the particles can pass from one of the grids 34e, 34d, 34c, 34b to an adjacent area of the heater 5, which is delimited by an underlying grate, or from the grate 34a to the combustion chamber 3 via a plurality of grates 34a to 34e assigned overflow tubes 37 (FIG. 5). This is described below in connection with the construction of the grids.
  • the particles can be further heated directly in the combustion chamber 3 by the combustion gas generated there, which has a temperature of approximately 1350 ° C. to 1500 ° C.
  • the arrangement of the fuel nozzles 25 and the combustion air 26 leads to a flow of the resulting combustion gas in such a way that a fluidized bed is formed within the combustion chamber 3, in which the particles located in the combustion chamber 3 are essentially completely absorbed.
  • the fluidized bed formed in the combustion chamber 3 corresponds to a boiling or bubbling fluidized bed in which the density of the fluidized bed is relatively low and in which the particles are set in rapid motion.
  • the fluidized bed formed in the combustion chamber 3 also leads to the particles, by contact with the fuel nozzles 25, the combustion air nozzles 26 and the wall 3 of the combustion chamber 3, settling in an otherwise possible manner or prevent ash from sticking.
  • a grate 34e made of stainless steel can be used, which has a sufficiently high heat resistance and wear resistance. has.
  • the grids 34a, 34b for example, from a heat-resistant ceramic material.
  • the use of hexagonal ceramic elements which are supported against one another and which are biased against one another and overall against the outer wall of the heater 5 via springs has proven to be advantageous, so that thermal expansion can be compensated for. This can ensure that the grids maintain their flat shape or their horizontal position even in the heated state.
  • Each of the elements has at least one through opening through which the combustion gas can flow.
  • each of the ceramic elements is designed in two parts, each with a support element 35, 35 ', 35' 'and 35' '' (FIG. 2 and FIG. 4) made of a ceramic material and one each assigned to a support element Cover element 36 ', 36' • (Fig. 3 and Fig. 5)
  • the support elements 35 to 35 ′′ ′′ have a prism-shaped shape with a hexagonal base area and a central through opening 351.
  • each has alternately adjacent side walls each with the same spacing from each other, essentially horizontally running holding lugs 352 and holding receptacles 353.
  • Support elements of different heights are, as can be seen from FIG. 2, arranged such that support elements 35 of the lowest height are arranged in a central region. This is followed in the radially outward direction by essentially concentric areas with support elements 35 ', 35 "and 35"'', each with stepped heights, with all support elements 35 to 35'"being arranged such that their upper end faces are in one common level.
  • the supporting part of the gratings has an arch-like structure, which leads to good load-bearing behavior and a reduction in weight.
  • the radially outward-lying supporting elements 35 1 ' 1 protrude into a receptacle lined with refractory material 355 in the wall 354.
  • the radially outward support elements 35 1 ' 1 are adjoined by intermediate elements 356 which cooperate with them and which in their entirety result in a substantially cylindrical outer surface.
  • the springs 358 can each be formed by a plurality of plate springs assigned to one another or by correspondingly designed coil springs. By springs 358 the carrying elements 35, 35 ', 35''and 35 *''are subjected to radial forces directed radially inwards essentially uniformly. Thus, for a good interlocking of holding lugs 352 and holding receptacles 353, mutually adjacent holding elements 35, 35 ', 35''and35' • 'are pressed against each other.
  • the individual support elements 35 to 35 1 ′′ differ only in terms of their height, it is possible in a simple manner to produce support elements from a ceramic material using the same basic structure.
  • the hexagon-shaped design of the support elements 35 to as 1 ′′ furthermore makes it possible for through-openings 351 of relatively large diameter to be formed, which leads to a relatively small wall thickness of the support elements and thus a reduction in weight. It is thus possible for a portion of the grate constructed in this way to be formed over 50% as an opening area consisting of the totality of the through openings 351.
  • a rigid Ordering grates can therefore save weight in the range of 70% to 90%.
  • a prestressing force of approximately 2 kP / cm 2 is applied to the outer circumference via the springs 358.
  • a uniformly distributed increase in the pretensioning force to approximately 5 kP / cm 2 has proven to be particularly advantageous for carrying out the method with temperature increases and the resulting thermal expansions relating to the support elements 35 to 35 '' *.
  • This prestressing force is safely below the pressure limit given for the refractory material. Since the refractory material is constantly kept under a substantially uniform pressure, cracking during cooling is largely avoided.
  • the side edges 361 form an incline accessible from above, while side edges 362 form an incline from above
  • REPLACEMENT LEAF bevel that is not accessible and forms an undercut.
  • the surface formed by the cover elements 36 ', 36'' is flat to the extent necessary for the formation of a fluidized bed. Da ⁇ by that the cover elements 36 ', 36''with respect to a transmission of load capacities or. If thermal expansions or thermal stresses are decoupled from the support elements 35 to 35 ′′, the surface of a grate constructed in this way remains flat even when such loads occur.
  • the cover elements 36 ' which, like the cover elements 36 ′′ and the support elements 35 to 35 ′′ ′′, are made from a ceramic material, have a central through opening 363 in the present case and, at a radial distance therefrom, six further through openings 364 with essentially the same - chem diameter on.
  • cover elements 36 ′′ are in each case firmly connected to an overflow pipe 37 guided through a central through opening 363.
  • Such cover elements 36 ′′ which, like the cover elements 36 ′ may have through openings 364, are alternately arranged with cover elements 36 ′ such that, for example, every fifth to tenth cover element 36 has a cover element 36 connected to an overflow pipe 37 '' is.
  • the weight of the overflow pipes 37 results in an adequate anchoring of the cover elements 36 ′′ and, over the mutually overlapping side edges 361, 362, overall there is sufficient anchoring of the arranged cover elements 36 ′, 36 ′′.
  • combustion gas flows from the combustion chamber 3 via the through openings 351 and 363 and 364 into the area above the grate.
  • the speed of the combustion gases V ⁇ has a value which is sufficient to keep the particles supplied via the distributor 41 in a fluidized bed of high turbulence; a fluidized bed is formed by such a movement of these particles above the grates 34a to 34d.
  • Particles are transported from an area above a grate to an area below the grate via the overflow pipes 37 assigned to the cover elements 36 '*.
  • each overflow pipe 37 has one above the cover element 36'. 'and thus the inlet area 371 of larger diameter located on the grate.
  • the end of the overflow pipe 37 opposite the inlet region 371 has an end wall 372 with a central outlet opening 373.
  • the outlet opening 373 thus has a diameter d A which is smaller than the inlet region 371 and also the diameter d ⁇ of the overflow pipe 37.
  • the particles have a density within a fluidized bed which generally exceeds that of the gas flowing through the grate in countercurrent to the particles by 1000 times.
  • particles move through the openings 363 and 364 of the cover elements 36 'as well as the openings 364 and the respective overflow pipe 37 of the cover elements 36''with a flow rate in the range from approximately 200 to 600 kg. cm 2 / h, the diameter of the openings 263, 264 being in the range from approximately 20 mm to 80 mm.
  • the flow rate of the fluidizing gas is considerably lower and is in the range from 3 to 50 kg / m 2 / h and depends on the pressure, the temperature and the type of gasification carried out in each case.
  • the gas flow passing through the openings 363, 364 of the grates can result in essentially no particles in the counterflow being able to reach the gas through the grate.
  • the diagram shown in FIG. 8 shows the relationship between the gas velocity and the particle flow for diameters of the openings 363, 364 of approximately 60 mm, a total passage area of the grate of approximately 25% for particles with a diameter of approximately 1 mm .
  • the gas velocity V ⁇ within these openings 363, 364 is substantially above the flow velocity V f of the particles.
  • the gas velocity V t above a roast has a value close to the particle velocity V ⁇ .
  • the ratio of the cross-sectional area of the outlet opening 373 to that of the overflow pipe 37 essentially corresponds to the ratio of the total opening area of the grate to its total area. It follows from this that the gas velocity within an overflow pipe 37 essentially corresponds to the gas velocity V t in a region located above the grate.
  • the particle density in the entry area 371 is slightly larger than in the other areas of the fluidized bed, a larger amount of particles reaches the entry areas 371 and thus the overflow pipes 37 than is the case for the other openings 363, 364 of the grate.
  • the gas flow through the outlet opening 373 is sufficient in each case to displace particles from an overflow pipe 37, the energy required for this, which can be detected as a pressure difference, is increased. This means that part of the gas is bypassed from the inlet opening 373 is deflected to adjacent openings 363, 364 of a grate. This process is irreversible and continues until the gas flow within an overflow pipe 37 falls below a value which is necessary to fluidize the particles.
  • the fluidized bed formed within an overflow pipe 37 collapses, which leads to an interruption of the gas flow into the overflow pipe 37.
  • the particles then pass through the outlet opening 373 at a conveying rate which is proportional to the opening area of the outlet opening 373. Since particles can get out of the overflow pipe 37 via the outlet opening 373 faster than particles on the other hand can get into the overflow pipe 37 via the inlet opening 371, the particles which have accumulated within the overflow pipe 37 reach the outside.
  • gas can then flow into the overflow pipe 37, which leads to fluidization of the particles remaining there and the new particles entering the overflow pipe 37, until this process is reversed again.
  • the length h of the overflow pipe 37 is equal to or greater than the quotient between the maximum pressure drop of the gas in millimeters. meters of water, which is allowed for the rust, and the surface density of the particles in g / cm 2 .
  • the diameter of the outlet opening 373 is advantageously larger than 60 times the diameter of the particles. This prevents a mechanical bridge from forming.
  • the total cross-sectional area of all outlet openings 373 should for an advantageous formation of fluidized beds, exceed 4 times the area that would be required solely due to the particle flow.
  • the overflow tube 7 as shown in FIG. 2, is preferably arranged in a central region of the combustion chamber 3. Instead of this arrangement or, if necessary, in addition to this, an overflow tube 7 'can also be arranged in an edge region of the combustion chamber 3, as is also shown in FIG. 2 with dashed lines.
  • the structure and the mode of operation of the overflow pipe 7 ' essentially correspond to that of the overflow pipe 7, the description for the overflow pipe 7 thus correspondingly applies to the overflow pipe 7'.
  • the centrally arranged overflow pipe 7 has a funnel-shaped inlet opening 42, which is arranged in the area of the fuel nozzles 25 and at a short distance above them. In the case of a laterally arranged overflow pipe 7 ′, an area 42 ′ of the inlet opening is widened in a funnel shape.
  • recessed regions 44, 44 ' are formed, some of which extend upwards in a funnel shape, in which agglomerated particles can accumulate in addition to the ash accumulating in the combustion chamber, which particles adhere to one another, for example by sintering, or those which coexist Ashes are affected.
  • Drainage pipes 45, 45 'adjoin the recessed areas 44, 44', which are only incompletely are constantly shown, and which can be closed in a manner not shown. Particles accumulated in the recessed areas 44, 44 'can be removed from the particle circuit via the discharge tube 45, 45'. This ensures that the circulation of the particles and the formation of fluidized beds within this circulation are not impaired by agglomerated or ash-laden particles. Otherwise such particles could, for example, lead to at least partial clogging of the grids or the overflow pipe 7.
  • the overflow pipe 7 extends essentially in the vertical direction and projects with its end having an outlet opening 46 into the upper region of the reactor 1.
  • the outlet opening 46 is assigned a diaphragm 47 with a single diaphragm opening 47 ', the diameter of which is smaller than that of the outlet opening 46.
  • the side of the diaphragm 47 facing away from the outlet opening 46 is also a assigned as a baffle plate distributor plate 48.
  • a control nozzle 49 which is formed by openings distributed over the circumference of the overflow pipe, is assigned to an area of the overflow pipe 7 adjacent to the outlet opening 46.
  • the openings are connected to a control gas line 51 via an annular channel 50.
  • the orifice 47 ′′, a distributor plate 48 ′, a control nozzle 49 ′ and an annular channel 50 ′ can be assigned to the overflow pipe 7 ′.
  • Control gas supplied as needed via the control gas line 51 flows via the control nozzle 49 into the end region of the overflow pipe 7 adjacent to the inlet opening 46 and leads there to an injector effect, on the basis of which the Throughput speed of particles in the overflow pipe 7 is increased.
  • An inert gas such as nitrogen can be used as the control gas.
  • Particles passing through the overflow pipe 7 from the combustion chamber 3 into the reactor 1 are initially deflected partially through the orifice 47 after exiting via the outlet opening 46. A major portion reaches the distributor plate 48 through the aperture opening 47 ′. The remaining portion is already deflected in the area between the outlet opening 46 and the aperture 47. As a result of this deflection of a small proportion of the supplied particles and the impact of the main proportion on the distributor plate 48, the particles are distributed substantially uniformly in the upper region of the reactor 1. This creates a prerequisite for an effective heat exchange within the reactor 1.
  • the throughput of particles through the overflow pipe 7 is also such that the particles present in the overflow pipe 7 form an effective seal against the product gas generated in the reactor 1. A passage of product gas into the combustion chamber 3 is thus effectively prevented without the arrangement and control of shut-off elements, for example a double valve, being required.
  • the sealing effect caused by the throughput of particles through the overflow pipe 7 is also present when there is an overpressure in the reactor 1 with respect to the combustion chamber 3. Such an overpressure is advantageous for safety reasons, because it can ensure that neither from the air preheater 13, which is connected to the reactor 1 via a return line 15 for particles, nor Air or combustion gas can get into the reactor 1 from the combustion chamber 3.
  • the entry chamber 11 arranged below the side of the reactor 1 facing away from the overflow pipe 7 is, as can be seen from FIG. 3, divided into a lower chamber 53 and an upper chamber 55 by a porous intermediate wall 52.
  • the porous intermediate wall 52 can be formed by a steel plate 57 provided with a plurality of through openings and a wire mesh layer 59 lying thereon.
  • the lower chamber 53 has a connection 61 for supplying a gas as the conveying or fluidizing gas.
  • This gas can be an inert gas, for example;
  • a gasifying agent used for the gasification can also advantageously be fed to the lower chamber 53 as the conveying gas, with the exception of blast furnace gas.
  • the upper chamber 55 is supplied with gasification material, optionally together with a conveying gas, via a connection 63, in a manner not shown in detail.
  • the gasification substance is taken up in the upper chamber 55 by the gas flowing from the lower chamber 53 via the porous intermediate plate 51 in the manner of a fluidized bed.
  • liquid gasification substances and / or gases to be reformed can be fed directly to the reactor 1 via a suitable device.
  • Gasification substances received in the manner of a fluidized bed in the upper chamber 55 are fed to the lower region of the reactor 1 via a plurality of entry pipes 9. So that gasification substances which are uniformly distributed in the conveying gas are fed to the reactor 1 via the inlet pipes 9, the ends of the inlet pipes 9 which protrude into the upper chamber 55 are each closed by an end closure 65, while one each lateral inlet opening 67 at a transverse to the longitudinal direction of the Entry pipe 9 extending pipe socket is formed.
  • the reactor-side outlet openings 69 of the inlet pipes 9 are assigned covers 71 arranged at a distance therefrom, which prevent particles from entering the inlet pipes 9 and thus into the inlet chamber 11 via the outlet opening 69.
  • one or more of the entry pipes 9 are assigned outer tubes 73 enveloping them, each of which is sealed at the bottom end with respect to the associated entry pipe 9, and each have an inlet connection 75 extending transversely to the longitudinal direction of the outer tube 73 and also of the inlet tube 9.
  • Gasification agents such as water, water vapor or CO 2 -containing gases or gases to be reformed, can be fed via these inlet connections 75 to the reactor 1 via the intermediate space formed between the inlet pipe 9 and the associated outer pipe 73.
  • Gasifying agents and gasifying substances or gases to be reformed which are fed to the lower region of the reactor 1 flow within the reactor 1 in the direction of the upper region thereof. There, as described, about the
  • Overflow pipe 7 in the heater 5 and the combustion chamber 3 heated particles supplied. These particles, which are distributed through the orifice plate 47 and the distributor plate 48 in the upper region of the reactor 1, pass countercurrent to the gases fed to the reactor 1 into the lower region of the reactor 1, which has an inclined wall 77, and forms its deepest point a collecting area 79 for the particles. The cooled particles collecting at the bottom of the reactor 1 reach the collecting area 79, if necessary after slipping along the inclined wall 77, to which the return line 15 connects, via which the particles are fed to the air preheater 13.
  • the particles guided in countercurrent to the gas fed to the reactor 1, and also to the product gas generated within the reactor 1, are taken up in the gas in the manner of a fluidized bed.
  • the resulting intimate mixing of the particles with the gas means that the heat exchange between the particles and the gas takes place with high efficiency.
  • the product gas, which, as described, is prevented from passing into the combustion chamber 3 by the particles located in the overflow pipe 7, leaves the upper region of the reactor through a product gas line 81 which emerges from the upper region of the reactor 1. occurs.
  • the good heat exchange within the reactor 1 ensures that the fine-grained solid or liquid gasification substances supplied and / or the gas to be reformed can react together with the gasification agent in order to generate product gas after one of the following reactions:
  • fine-grained lime can also be introduced into the reactor 1 in a manner not shown, which forms slag while binding the sulfur content.
  • the slag can, for example, be discharged through and with the particles from the reactor 1 and, before the particles are returned to the conveying line 43, the slag components, such as any ash components that have been discharged, can be separated out, for example by sieving.
  • an ash portion accumulating in the combustion chamber possibly together with ash-laden particles, to be discharged from the combustion chamber 3 via the drain pipes 44, 44 '.
  • the main part of the Particles as described above via the overflow pipe 7 into the reactor 1.
  • To discharge the ash a small proportion of the particles reach the recessed areas 44, 44 'outside the particle cycle. This portion can be removed via the drain pipe 44, 44 '. After these particles have been separated from the ash or agglomerated or damaged particles have been separated out, they can be returned to the particle cycle in a manner not shown.
  • the process according to the invention has only been carried out with the gasification of fine-grained solid gasification substances with the following parameters.
  • the weights and volumes are based on a volume of the product gas of 1 Nm 3 .
  • the weight of the particles carried within the circuit is then 7.5 kg.
  • the particles are fed to the heater 5 via the distributor 41 at a temperature of approximately 200 ° C.
  • the combustion chamber 3 is fuel via the fuel nozzles 25 with a pressure of 0.65 mWs, a temperature of 25 °; a quantity of heat including the air preheating of 3.0 Mcal is supplied.
  • the air supplied via the combustion air nozzles 26 has been preheated to a temperature of 700 ° C. in the air preheater 13 and is supplied at a pressure of 0.65 mWs.
  • the particles heated in the heater 5 and the combustion chamber 3 leave the combustion chamber 3 via the overflow pipe 7 at a temperature of approximately 1250 ° C.
  • a gasification substance with a related weight of 0.31 kg, a temperature of 30 ° C. and a pressure of 8.5 mWs is fed to the reactor 1 via the entry chamber 11.
  • Gasifying agent with a related weight of 0.34 kg and a temperature of 140 ° C. is supplied at the same pressure.
  • the product gas produced in the reactor with a reference volume of 1.0 Nm 3 leaves the reactor 1 with a Temperature of 1200 ° C and a pressure of 7.5 mWs.
  • the particles conveyed from the reactor 1 into the air preheater 13 via the return line 15 have a temperature of approximately 800 ° C.
  • Air supplied to the air preheater 13 has a related volume of 6.5 Nm, a temperature of approximately 50 ° C.
  • the air preheated in the air preheater 13 leaves it at a temperature of approximately 700 ° C. and a pressure of 0.75 mWs in order to be fed to the combustion air nozzles 26 via the combustion air line 31.
  • the particles are cooled in the air preheater 13 to a temperature of approximately 200 ° C. and from there they are conveyed back into the heater 5 via the delivery line 43 and the distributor 41.
  • saturated steam is used as the gasifying agent.
  • fuel consumption only the amount of heat is given, since, as described above, different fuels can be used.
  • a CO and H 2 content of about 95% by volume can be achieved for the product gas produced under these conditions.

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Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM VERGASEN VON
VERGASUNGSSTOFFEN UND/ODER ZUM REFORMIEREN EINES
GASES SOWIE HOCHTEMPERATURWÄRMETAUSCHER FÜR
DIE DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergasen flüssiger und/oder feinkörniger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Reformieren eines Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 18 und einen Hochtemperaturwärmeaustauscher, insbe¬ sondere für diese Vorrichtung, nach dem Oberbegriff des An- Spruches 28 bzw. 36.
Bei einem bekannten Verfahren (GB-PS 744 742) zum Vergasen eines feinkörnigen Vergasungsmittels und/oder zum reformie¬ ren eines kohlendioxidhaltigen Gases in ein kohlenmonoxid- hal iges Gas wird dem Reaktor die für den Ablauf der chemi¬ schen Reaktion erforderliche Wärme über in einem geschlos¬ senen Kreislauf geführte, und außerhalb des Reaktors er¬ wärmte, feinkörnige Wärmeträger-Partikel zugeführt. Eine gute Verteilung der Partikel in dem Reaktor und damit eine gute Wärmeübertragung zwischen den Partikeln und dem Ver¬ gasungsstoff wird bei im Gegenstrom geförderten Partikeln dadurch angestrebt, daß der Reaktor horizontal angeordnet ist und um seine Längsachse gedreht wird. Zum Boden des Re¬ aktors gelangende Partikel werden durch die Drehung angeho- ben um anschließend aufgrund ihres Gewichts zum Reaktorbo- den zurückzufallen; damit soll eine einem Berieseln ähnli¬ che Beaufschlagung des Reaktorinneren mit den Partikeln und damit ein guter Wärmeaustausch erreicht werden. Für im Gleichstrom geführte Partikel wird vorgeschlagen, daß diese von einem oberen Bereich eines vertikal angeordneten Reak¬ tors durch eine Schicht feinkörniger fester Vergasungsstof¬ fe zum Boden des Reaktors gefördert werden, von wo aus sie zusammen mit anfallender Asche ausgetragen werden.
Die Partikel bestehen aus Metallen oder Metalloxiden und haben eine Korngröße von etwa 1 bis 5 mm. Über die Partikel ausgetragene Asche wird vor einer Rückführung der Partikel in den Erhitzer, beispielsweise durch Sieben oder eine ma¬ gnetische Trennung von Aschebestandteilen, ausgeschieden. Der für das Erwärmen der Partikel vorgesehene Erhitzer weist gleichfalls einen um seine Längsachse drehenden Er¬ hitzerzylinder auf; auf die Wärmezufuhr zu dem Erhitzer ist nicht eingegangen. Die in dem Erhitzer erwärmten Partikel werden innerhalb des geschlossenen Kreislaufs nach ihrem Austritt aus dem Reaktor über eine Verkokungseinrichtung oder einen Luftvorwärmer dem Erhitzer wieder zugeführt. Bei der Vergasung staubförmiger Vergasungsstoffe können diese, in nicht weiter beschriebener Weise, innerhalb des Reaktors einen Schwebezustand einnehmen.
Der Einsatz eines rotierenden Reaktors sowie eines rotie¬ renden Erhitzers führt zu einem relativ hohen Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens. Ein entsprechender Aufwand ist zum Aufbau und für die Wartung einer zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung notwendig. Ferner ist weder beim Berieseln des Vergasungsstoffes durch Parti¬ kel bei einem drehenden Reaktor, noch bei einem Beaufschla¬ gen einer Schicht des Vergasungsstoffes innerhalb eines ru¬ henden Reaktors durch herabfallende Partikel, ein inniges Vermischen mit dem Vergasungsstoff sichergestellt, so daß der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches relativ gering ist.
Bei einem bekannten Verfahren zum Reformieren von C02 und H20 enthaltenden Gasen, sowie von kohlenwasserstoffhaltigen Gasen zu Reduktionsgas mit hohem H2~ und CO-Anteil (DE-PS 29 47 128) , werden als Wärmeübertragungsmedium fluidisier- bare wärmebeständige Partikel, beispielsweise aus Alumi¬ niumoxid mit einer Partikelgröße im Bereich von 50 bis 50C μm eingesetzt. Eine Vergasung flüssiger oder fester Ver¬ gasungsstoffe ist dabei nicht vorgesehen. Zur Reformation von Gasen nehmen die in einem geschlossenen Kreislauf um¬ laufenden Partikel zunächst im Erhitzer und in der Brenn¬ kammer Wärme von in der Brennkammer erzeugtem Verbrennungs- gas auf. Dazu sind die Partikel, sowohl in dem Erhitzer als auch in der Brer. • ammer, jeweils oberhalb eines Rostes in einer mit dem Verbrennungsgas gebildeten Wirbelschicht ge¬ halten. Sie gelangen dabei über ein Fallrohr von dem Er¬ hitzer in die Brennkammer, von wo aus sie über ein weiteres Fallrohr in eine unterhalb der Brennkammer liegende Boden¬ kammer gelangen. Diese ist über ein Förderrohr mit dem obe¬ ren Bereich des Reaktors verbunden, in dem die Partikel oberhalb von Rosten in mit dem zu reformierenden Gas gebil¬ deten Wirbelschichten aufgenommen werden. Die in dem Reak- tor ausgebildeten Wirbelschichten sind gleichfalls über ein Fallrohr verbunden. Um einen Übertritt von in dem Reaktor erzeugten Reduktionsgas in die Bodenkammer bzw. die Brenn¬ kammer zu verhindern, ist in dem Förderrohr ein im Wechsel zu öffnendes bzw. zu schließendes Doppelventil angeordnet. Das Doppelventil führt zum einem dazu, daß dem Reaktor Par¬ tikel diskontinuierlich zugeführt werden und zum anderen, daß der Aufbau und der Betrieb der Vorrichtung zur Durch¬ führung des Verfahrens relativ aufwendig ist und einen er¬ höhten Verschleiß und dadurch auch eine erhöhte Störanfäl- ligkeit aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gattungsgemä¬ ßes Verfahren so weiterzubilden, das in wirksamer, einfa¬ cher und betriebsicherer Weise eine Wärmeaufnahme durch die Partikel sowie eine Wärmeabgabe an Vergasungsstoffe und/ oder zu reformierende Gase und Vergasungsmittel in dem Re¬ aktor ermöglicht ist. Der Erfindung liegt weiter die Auf¬ gabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durch¬ führung des Verfahrens verfügbar zu machen mit einem Hoch- temperaturwärmetauscher, der einen relativ einfachen, ver¬ schleißfesten und betriebssicheren Aufbau aufweist, und einen Wärmeaustausch mit hohem Wirkungsgrad ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1, durch die Vorrichtung nach Anspruch 18 und durch den Wärmetau¬ scher nach Anspruch 28 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die Verfahrensansprüche 2 bis 17, vor- teilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung die Vorrichtungs¬ ansprüche 18 bis 27 und vorteilhafte Ausgestaltungen des Wärmetauschers die Ansprüche 29 bis 37.
Dadurch, daß die Partikel und das Verbrennungsgas oberhalb mindestens eines in dem Erhitzer angeordneten Rostes eine Wirbelschicht bilden, ergibt sich innerhalb des Erhitzers eine zu einem guten Wärmeaustausch führende, innige Vermi¬ schung zwischen den Partikeln und dem Verbrennungsgas. Der Wärmeaustausch bzw. die Erwärmung der Partikel auf die not- wendige Temperatur von 1250°C erfolgt in einer Wirbel¬ schicht des Erhitzers, dessen Unterteil als Brennkammer ausgebildet ist, in der die Verbrennungsgase eine Tempera¬ tur von 1350°C bis 1500°C aufweisen. Erfindungsgemäß gelan¬ gen die in dem Erhitzer und in der Brennkammer erwärmten Partikel über ein Überlaufröhr aus der Brennkammer in einen oberen Bereich des Reaktors. Der Durchsatz durch das Über¬ laufrohr bildet eine Dichtung, die einen Durchtritt von in dem Reaktor entstehendem Produktgas verhindert. Mit gerin¬ gem Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens und in ver- schleißarmer und somit betriebssicherer Weise ist somit er¬ findungsgemäß ein Durchtritt von Produktgas verhindert, ohne daß es beispielsweise erforderlich ist, als Abdichtor¬ gan ein im Wechsel zu öffnendes bzw. zu schließendes Dop¬ pelventil anzuordnen und während des Verfahrensablaufs zu betätigen.
Die in den Reaktor gelangenden Partikel bilden dort mit dem Vergasungsstoff und/oder dem zu reformierenden Gas eine der Anzahl der Roste entsprechende Anzahl von Wirbelschichten; damit ist in dem Reaktor ein die Wirksamkeit des Verfahrens erhöhender guter Wärmeaustausch sichergestellt.
In vorteilhafter Weise ist der Durchsatz der Partikel durch das Überlaufröhr einstellbar, so daß der Verfahrensablauf durch Verändern der dem Reaktor zugeführten Partikel und damit auch der Wärmemenge auf einfache Weise beeinflußbar ist.
Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, daß fes- te Vergasungsstoffe in eine Eintragskammer gefördert wer¬ den, in der sie von einem Fördergas aufgenommen und zusam¬ men mit diesem über mindestens ein Eintragsrohr dem Reaktor zugeführt werden. Es ist damit in einfacher und wirksamer Weise sichergestellt, daß die Vergasungsstoffe in einer in dem Reaktor aufgebauten und zu einem guten Wärmeaustausch führenden Wirbelschicht im wesentlichen gleichmäßig ver¬ teilt werden.
Es ist dabei von Vorteil, daß in dem Reaktor oberhalb von dem der Eintragskammer benachbarten Reaktorboden und eines oder mehrerer Roste hintereinander liegende Wirbelschichten gebildet werden. Damit sind gute Voraussetzungen für einen schnellen und vollständigen Ablauf der zu einer Vergasung bzw. Reformierung führenden chemischen Reaktionen und eine hierfür vorteilhafte gleichmäßige Erwärmung durch die Par¬ tikel gegeben.. Damit kann die für eine Vergasung bzw. Re¬ formierung erforderliche Vermischung der Partikel mit dem Vergasungsmittel und -stoff und/oder Reformierungsgas zum Wärme- und Stoffstransport schneller bzw. vollkommener ab- laufen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können agglomerierte und/oder mit Asche behaftete Partikel über ein verschlie߬ bares Ablaufröhr aus der Brennkammer abgeführt werden. Auf einfache Weise wird damit ermöglicht, daß für eine Wirbel¬ schichtbildung nicht mehr funktionsfähige Partikel bedarfs¬ weise aus dem Partikelkreislauf entfernt werden. Damit kann in einfacher Weise die Wirksamkeit des Verfahrens, wie auch dessen Betriebssicherheit weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann einem einer Auslaßöffnung des Überlaufrohres benachbarten Ab¬ schnitt über Steuerdüsen ein beispielsweise inertes Steuer¬ gas zugeführt werden, um über eine Injektionswirkung die Durchsatzgeschwindigkeit durch das Überlaufröhr zu erhöhen. In einfacher Weise kann damit, über eine Veränderung der Durchsatzgeschwindigkeit durch das Überlaufröhr, die Wärme¬ zufuhr zu dem Reaktor und damit der Verfahrensablauf beein¬ flußt werden.
Als feste Vergasungsstoffe sind feinkörnige Steinkohle, Braunkohle, Torf, Holzkohle oder Biomasse und/oder als flüssige Vergasungsstoffe sind leichte oder schwere Kohlen¬ wasserstoffe sowie Alkohole einsetzbar. Als Vergasungsmit- tel können H20- und C02-haltigen Stoffe, wie beispielsweise wasserdampfhaltige Gase, C02-haltige Abgase, wie Hochofen¬ gas oder dergleichen, eingesetzt werden.
Als zu reformierendes Gas sind gasförmige Kohlenwasserstof- fe, wie beispielsweise Erdgas, einsetzbar.
Für einen wirksamen Vefahrensablauf hat es sich als vor¬ teilhaft herausgestellt, daß die Verbrennungsgase in der Brennkammer eine Temperatur etwa 1350°C bis 1500°C errei- chen.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, daß Wasser¬ dampf als Vergasungsmittel dem Reaktor unmittelbar zuge¬ führt wird. Innerhalb des Reaktors ergibt sich damit, als Voraussetzung für eine wirksame Vergasung, eine gute Ver¬ teilung des Vergasungsmittels.
Es ist von Vorteil, daß in dem Reaktor ein Überdruck gegen¬ über dem Erhitzer oder dem Luftvorwärmer gebildet wird. Durch den Überdruck ist in einfacher Weise sichergestellt, daß aus der Brennkammer keine sauerstoffhaltigen heißen Verbrennungsgase in den Reaktor gelangen können, die dort zu einer die Betriebssicherheit gefährdenden Verbrennung führen könnten. In entsprechender Weise ist verhindert, daß vorgewärmte Verbrennungsluft in den Reaktor strömen kann.
Für die Durchführung des Verfahrens hat es sich als vor¬ teilhaft erwiesen, daß Partikel mit einer im wesentlichen sphärischen Form mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm eingesetzt werden. Die Partikel beste¬ hen dabei vorzugsweise aus einem Oxid, beispielsweise Alu¬ miniumoxid.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Erhitzer, Brennkammer und Reaktor im we- sentlichen jeweils in vertikaler Richtung angeordnet. Damit ist in einfacher Weise sichergestellt, daß Partikel unter¬ stützt durch ihre Schwerkraft innerhalb der einzelner Be¬ hälter gefördert werden können; es ist somit nicht erfor¬ derlich, daß beispielsweise ein Erhitzer bzw. Reaktor zum Fördern der Partikeln in Drehung versetzt wird. Durch ent¬ sprechende Anordnung der einzelnen Behälter kann weiterhin eine Schwerkraftförderung der Partikel zwischen einzelnen Behälter ermöglicht werden.
Dadurch, daß der Erhitzer erfindungsgemäß oberhalb der Brennkammer sich unmittelbar an diese anschließend angeord¬ net ist und mindestens einen Rost, sowie in seinem oberen Bereich einen Verteiler für die Partikel aufweist, ist in einfacher Weise sichergestellt, daß in dem Erhitzer gleich¬ mäßig verteilte Partikel aufgrund ihrer Schwerkraft in die Brennkammer gelangen. Die Roste können dabei in einem der Brennkammer weiter entfernt gelegenen Bereich aus Edelstahl gebildet sein; der Brennkammer benachbart angeordnete Roste sind, um den hohen Temperaturen der Verbrennungsgase stand¬ halten zu können, aus Keramikelementen aufgebaut. Für eine vorteilhafte Ausbildung dünnschichtiger Fließbetten mit ei¬ ner Höhe von etwa 100 mm oberhalb eines Rostes ist es vor¬ teilhaft, daß die Roste eine im wesentlichen ebene Oberflä- ehe aufweisen, die auch nach dem Auftreten einer Wärmeaus¬ dehnung im wesentlichen beibehalten wird. Dazu können die Keramikelemente ineinandergreifend ausgebildet und gegen¬ einander und/oder gegenüber einer Außenwandung des Erhit¬ zers über Federn abgestützt sein. Die Ausbildung der Roste aus Keramikelementen bzw. Edelstahl führt ferner dazu, daß trotz der Ausbildung von Wirbelschichten innerhalb der die Partikel mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, der Ver¬ schleiß der Roste gering ist. Dadurch, daß in einem unteren Bereich der Brennkammer über den Umfang verteilt Brennstoffdüsen und darunterliegend über den Umfang verteilt Verbrennungsluftdüsen angeordnet sind, ist eine Verteilung und Strömung der entstehenden Verbrennungsgases derart sichergestellt, daß die Part _:el in der Brennkammer mit dem Verbrennungsgas eine Wirbel¬ schicht bilden.
Erfindungsgemäß ist die Einlaßöffnung des Überlaufrohres im Bereich der Brennstoffdüsen angeordnet. Durch diese Anord¬ nung ist sichergestellt, daß genügend Partikel kontinuier¬ lich aus der in der Brennkammer gebildeten Wirbelschicht in das Überlaufröhr eintreten, dort eine Dichtung gegenüber dem in dem Reaktor erzeugten Produktgas bilden und in aus- reichendem Maße Wärme zu dem Reaktor führen. Um den Ein¬ tritt der Partikel in das Überlaufröhr weiter zu fördern, kann die Einlaßöffnung zumindest bereichsweise trichterför¬ mig erweitert sein.
Erfindungsgemäß ist der in den oberen Bereich des Reaktors ragenden Auslaßöffnung des Überlaufrohres im Abstand be¬ nachbart eine Verteileinrichtung zum Verteilen der Partikel zugeordnet. Die beispielsweise aus einer Prallplatte gebil¬ dete Verteileinrichtung führt zu einer gleichmäßigen Ver- teilung der in den Reaktor gelangenden heißen Partikel.
Dem Reaktor ist erfindungsgemäß eine, mit diesem über min¬ destens eine Eintragsleitung verbundene, Eintragskammer zu¬ geordnet, die eine untere Kammer mit einer Anschlußleitung für ein Fördergas und eine oberhalb der unteren Kammer an¬ geordnete, von dieser durch eine poröse Zwischenwand ge¬ trennte obere Kammer mit -siner Anschlußleitung für Verga¬ sungsstoff aufweist. Damit ist in einfacher Weise die Vor¬ aussetzung dafür geschaffen, daß die in den Reaktor e:..- getragenen festen Vergasungsstoffe nach ihrem Eintritt in den Reaktor in der dort ausgebildeten und die Partikel ent¬ haltenden Wirbelschicht schnell und im wesentlichen gleich¬ mäßig verteilt aufgenommen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Verteilein¬ richtung dem Überlaufröhr eine Blende zugeordnet und/oder eine über die Auslaßöffnung bzw. die Blende beaufschlagbare Verteilerplatte. Durch die Anordnung der Blende wird er¬ reicht, daß die aus der Auslaßöffnung strömenden Partikel in einen durch die Blende tretenden Hauptanteil und einen ausgelenkten kleineren Anteil verzweigt werden. Damit er¬ gibt sich eine gute Verteilung der Partikel im oberen Be¬ reich des Reaktors. Die Verteilung kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß eine Verteilerplatte so angeordnet wird, daß sie von dem durch die Blende strömenden Hauptan¬ teil der Partikel beaufschlagt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist in einem der Auslaßöffnung benachbarten Bereich des Überlaufröhres mindestens eine an eine Steuergasleitung angeschlossene Steuerdüse zugeordnet. Durch entsprechende Zufuhr eines beispielsweise inerten Gases als Steuergas, kann, über die
_ dadurch in dem Überlaufröhr hervorgerufene Injektionswir¬ kung, der Durchsatz der Partikel durch das Überlaufröhr in einfacher Weise zum Beeinflussen des Verfahrensablaufes verändert werden.
Sowohl im Erhitzer als auch im Reaktor findet ein Wärmeaus¬ tausch zwischen den Feststoffpartikeln und einem Gas in ei- ner Wirbelschicht (Fließbett) bei hohen Temperaturen statt. Erhitzer und Reaktor sind somit Hochtemperaturwärmetau¬ scher, die durch die Ausbildung ihrer Roste bei einfachem, verschleißfestem und betriebssicherem Aufbau einen Wärme¬ austausch mit hohem Wirkungsgrad ermöglichen. Dieser Hoch- temperaturwärmeaustauscher ist nicht nur als Teil der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung, sondern univeral einsetzbar.
Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung ist mit einem Beispiel für den erfindungsgemäßen Ver¬ fahrensablauf anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen je¬ weils in vereinfachter schematischer Darstellung
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rost,
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Bereich des Rostes nach Fig. 2,
Fig. 4 ein Tragelement für einen Rost nach den Fig. 2 und 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt einer Anordnung vor Deckelemen- ten für einen Rost nach der Linie V-V gemäß Fig. 3,
Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Deckelement,
Fig. 7 einen Längsschnitt eines Deckelementes nach der Li- nie VII-VII gemäß Fig. 6,
Fig. 8 ein Diagramm für einen Partikeldurchfluß durch einen Rost abhängig von einer Gasgeschwindigkeit,
Fig. 9 einen Schnitt durch den unteren Bereich einer
Brennkammer und den oberen Bereich eines Reaktors einer Vorrichtung nach Fig. 1, und Fig. 10 einen Schnitt durch den unteren Bereich des Reak¬ tors und eine zugehörige Eintragskammer für die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vergasen flüssiger und/ oder feinkörniger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Re¬ formieren eines Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels weist einen im wesentlichen in der Mitte der Vorrichtung vertikal angeordneten Reaktor 1 auf. Oberhalb des Reaktors 1 ist ein behälterförmig ausgebildeter Erhitzer 5 angeord¬ net, dessen unterer Bereich als Brennkammer 3 ausgebildet ist. Damit, in der nachfolgend beschriebenen Weise, in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 erwärmte Wärmeträger-Par- tikel in den Reaktor 1 gelangen können, verläuft von dem unteren Bereich der Brennkammer 3 ein Überlaufrohr 7 in den oberen Bereich des Reaktors 1 (Fig. 9) .
Zur Bevorratung und zur Beschickung von Vergasungsstoffen ist ein nicht dargestellter Speicherbehälter vorgesehen, aus dem beispielsweise feste, feinkörnige Vergasungsstoffe dosiert einer unterhalb des Reaktors angeordneten Eintrags- kammer 11 zugeführt werden, die mit dem unteren Bereich des Reaktors 1 über eine Vielzahl von Eintragsrohren 9 verbun- den ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie¬ ben Eintragsrohre 9 vorgesehen, von denen in Fig. 10 eine Reihe mit drei Eintragsrohren 9 erkennbar ist.
Unterhalb des Reaktors 1 ist ein Luftvorwärmer 13 angeord- net, der mit dem Reaktor 1 über eine Rücklaufleitung 15 verbunden ist. In entsprechender Weise wie die Brennkammer 3 und der Erhitzer 5 sind jeweils auch der Reaktor 1 und der Luftvorwärmer 13 als Behälter ausgebildet und an einem insgesamt mit 17 bezeichneten Tragrahmen befestigt.
ERSATZBLATT Dieser ist als Stahlbaukonstruktion ausgebildet und weist beispielsweise vier Längssäulen auf, von denen in Fig. 1 die beiden vorderen 19, 21 sichtbar sind. In verschiedenen Höhenlagen sind die Längssäulen 19, 21 über Querstreben 23 miteinander verbunden. Der Tragrahmen 17 ist in nicht wei¬ ter dargestellter Weise über ein Fundament an einem Boden¬ bereich 18 fest verankert.
Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind in dem unteren Bereich der Brennkammer 3 in zwei benachbarten, horizontalen Ebenen über den Umfang der Brennkammer 3 verteilt Brennstoffdüsen 25 für die Zufuhr von Brennstoff angeordnet. In einer Ebene angeordnete Brennstoffdüsen 25 sind dabei gegenüber den in der benachbarten Ebene angeordneten Brennstoffdüsen 25 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Unterhalb der Brenn¬ stoffdüsen 25 und diesen benachbart sind gleichfalls in ei¬ ner Ebene über den Umfang verteilt Verbrennungsluftdüsen 26 angeordnet. Die Verteilung der Brennstoffdüsen 25 und der Verbrennungsluftdüsen 26 am Umfang ist so, daß vorliegend jeder Brennstoffdüse 25 eine Verbrennungsluftdüse 26 zuge¬ ordnet ist. Die Brennstoffdüsen 25 und die Verbrennungs- luftdüsen 26 sind in gleicher Weise jeweils in radialer Richtung verlaufend angeordnet und ragen über die Wandung der Brennkammer 3 hinaus in deren Innenraum. Die Düsen 25, 26 weisen dabei jeweils eine schräg nach unten, radial ein¬ wärts verlaufende Stirnseite 25' bzw. 26' auf.
Über die Brennstoffdüsen 25 kann der Brennkammer 3 kontinu¬ ierlich Brennstoff verschiedenster Art zugeführt werden. Beim Einsatz der Vorrichtung in einer Hochofen oder Direkt- reduktionsanlage kann beispielsweise anfallendes Gichtgas verbrannt werden. Es können aber auch flüssige Brennstoffe, feinkörnige Kohle, Holzkohle oder Biomasse verbrannt wer¬ den. Die Verbrennungsluft :/ird in dem Luftvorwärmer 13 vor- gewärmt und von dort der Brennkammer 3 über eine Verbren- nungsluftleitung 31 zugeführt. Diese mündet in eine Ring¬ kammer 31', die zwischen einer Außenwand 3'der Brennkammer 3 und einer dieser mit Abstand gegenüberliegenden Innenwand 32 gebildet ist. Beide Wände 31, 32 sind zum Boden der Brennkammer 3 hin sich trichterförmig verjüngend ausgebil¬ det. Für eine gleichmäßige Beaufschlagung der Verbrennungs- luftdüsen 26 sind diese jeweils gegenüber der Ringkammer 31'geöffnet. Durch die Zufuhr bereits vorgewärmter Ver¬ brennungsluft können in der Brennkammer 3 heiße Verbren- nungsgase mit einer Temperatur von etwa 1350°C bis 1500°C erzeugt werden. Diese Verbrennungsgase strömen mit einer in geeigneter Weise vorgebbaren Geschwindigkeit aus der Brenn¬ kammer 3 in den Erhitzer 5, den sie als Abgas über einen Gasauslaß 33 an seinem oberen Ende mit einer Temperatur von im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 350°C verlassen. Diese Abgase können gegebenenfalls in einem nicht darge¬ stellten weiteren Vorwärmer, beispielsweise zum Erzeugen von Dampf als Vergasungsmittel oder zum Trocknen von festen Brennstoffen, und im Anschluß daran einer gleichfalls nicht dargestellten Abgasreinigungsanlage zugeführt werden.
Der Erhitzer 5 ist im vorliegenden Fall durch fünf im we¬ sentlichen horizontal und eben verlaufende Roste 34a bis 34e unterteilt; der Abstand zwischen benachbarten Rosten ist dabei im wesentlichen gleich. Der Erhitzer 5 und die Brennkammer 3 sind in nicht näher dargestellter Weise mit feuerfestem Material ausgekleidet; es können auch wasserge¬ kühlte Wandelemente eingesetzt werden.
Im Gegenstrom zu den aus der Brennkammer 3 in den Erhitzer 5 aufsteigenden Verbrennungsgasen werden über einen Vertei¬ ler 41, der unterhalb des Gasauslasses 33 und oberhalb des Rostes 34e angeordnet ist, Wärmeträgerpartikel zugeführt. Die aus einem harten, im wesentlichen abriebfesten Materi- al, beispielsweise Aluminiumoxid, bestehenden Partikel wer- den dem Verteiler 41 über eine sich von dem Bodenbereich des Tragrahmens 17 im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckende Förderleitung 43 zugeführt. Die Partikel wer¬ den der Förderleitung 43 durch eine pneumatische Förderein- richtung 40 zugeführt; dieser ist dabei über einen Druck¬ luftanschluß 54 durch ein nicht dargestelltes Gebläse Druckluft zuführbar. Es ist auch möglich, die Partikel bei¬ spielsweise über mit Förderschaufeln versehene Tragbänder oder über einen Schneckenförderer zu dem Verteiler zu för- dem.
Über den Verteiler 41 mit einer Vielzahl von sich sternför¬ mig erstreckenden Verteilerplatten oder -röhren wird der Erhitzer 5 im wesentlichen gleichmäßig mit Partikeln beauf- schlagt. Diese haben einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm und eine im wesentlichen sphärische Form, wobei gegebenenfalls durch eine geeignete Klassierung si¬ chergestellt werden kann, daß der Anteil nicht sphärisch geformter, flacher Partikel gering ist. Um einen hohen Wir- kungsgrad für die Wärmezufuhr von dem Verbrennungsgas zu den Partikeln zu erreichen, werden diese durch das Verbren¬ nungsgas oberhalb eines oder mehrerer der Roste 34a bis 34e so fluidisiert, daß sich dünne Wirbelschichten mit einer Höhe von etwa 100 mm oberhalb der Roste ausbilden. Für die Ausbildung derartiger dünner Wirbelschichten sind kugelför¬ mige Partikel besonders gut geeignet. Die in den dünnen Wirbelschichten oberhalb der Roste 34a bis 34e erfolgende innige Vermischung zwischen den Partikeln und dem Verbren¬ nungsgas ermöglicht eine gute Wärmeaufnahme durch die Par- tikel, so daß diese bei einer geringen Verweilzeit von etwa 1 bis 2 Minuten pro Wirbelschicht und bei einer kurzen Durchlaufzeit durch den Erhitzer 5 ausgehend von einer Tem¬ peratur von ca. 200°C, mit der die Partikel über den Ver¬ teiler 41 zugeführt werden, auf eine Temperatur von etwa 1250°C erwärmt werden. Die Partikel können dabei von einem der Roste 34e, 34d, 34c, 34b zu jeweils einem benachbarten, durch einen darun¬ terliegenden Rost begrenzten Bereich des Erhitzers 5 bzw. von dem Rost 34a zu der Brennkammer 3 über eine Vielzahl von jeweils einem Rost 34a bis 34e zugeordneten Überström¬ rohren 37 (Fig. 5) gelangen. Dies wird im folgenden in Ver¬ bindung mit dem Aufbau der Roste beschrieben.
Eine weitere Erwärmung der Partikel kann unmittelbar in der Brennkammer 3 durch das dort erzeugte Verbrennungsgas, das eine Temperatur von etwa 1350°C bis 1500°C aufweist, erfol¬ gen. Durch die beschriebene Anordnung der Brennstoffdüsen 25 und der Verbrennungsluft 26 ergibt sich eine Strömung des entstehenden Verbrennungsgases derart, daß innerhalb der Brennkammer 3 eine Wirbelschicht gebildet wird, in der die in der Brennkammer 3 befindlichen Partikel im wesentli¬ chen vollständig aufgenommen werden. Die in der Brennkammer 3 gebildete Wirbelschicht entspricht einer kochenden bzw. brodelnden Wirbelschicht, in der die Dichte der Wirbel¬ schicht verhältnismäßig gering ist und in der die Partikel in schnelle Bewegung versetzt werden. Neben einer guten Wärmeübertragung zwischen den Verbrennungsgasen und den Partikeln führt die in der Brennkammer 3 ausgebildete Wir- belschicht auch dazu, daß die Partikel durch Kontakt mit den Brennstoffdüsen 25, den Verbrennungsluftdüsen 26 und der Wand 3 • der Brennkammer 3 ein andernfalls mögliches Ab¬ setzen bzw. Anhaften von Asche verhindern.
Für die Ausbildung der dünnen Wirbelschichten oberhalb der Roste 34a bis 34e in dem Erhitzer 5 ist es erforderlich, daß diese eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweisen. In dem oberen und damit kälteren Bereich des Erhitzers 5 kann ein Rost 34e aus Edelstahl eingesetzt werden, der eine ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und Verschleißfestig- keit hat. Im unteren Bereich des Erhitzers 5 mit Temperatu¬ ren bis zu etwa 1250°C ist es vorteilhaft, beispielsweise die Roste 34a, 34b aus einem hitzebeständigen keramischen Material zu bilden. Als vorteilhaft hat sich dabei der Ein- satz hexagonaler keramischer Elemente erwiesen, die sich gegeneinander abstützen und die gegeneinander und insgesamt gegenüber der Außenwand des Erhitzers 5 über Federn vorge¬ spannt sind, so daß Wärmeausdehnungen ausgeglichen werden können. Damit kann sichergestellt werden, daß die Roste auch im erwärmten Zustand ihre ebene Form bzw. ihre hori¬ zontale Lageanordnung beibehalten. Jedes der Elemente weist mindestens eine Durchgangsöffnung auf, durch die das Ver¬ brennungsgas strömen kann.
Erfindungsgemäß ist jedes der keramischen Elemente zweitei¬ lig ausgebildet, mit jeweils einem aus einem keramischen Material hergestellten Tragelement 35, 35', 35''und 35''' (Fig. 2 und Fig. 4) und einem jeweils einem Tragelement zu¬ geordnetem Deckelelement 36', 36' • (Fig. 3 und Fig. 5)
Die Tragelemente 35 bis 35''' haben, wie aus Fig. 4 er¬ sichtlich, eine prismenförmige Gestalt mit einer hexagona- len Grundfläche und einer zentralen Durchgangsöffnung 351. Zum Verbinden benachbarter Tragelemente 35 bis 35' " weisen jeweils im Wechsel einander benachbarte Seitenwände jeweils mit gleichem Abstand von einander, im wesentlichen horizon¬ tal verlaufenden Halteansätze 352 und Halteaufnahmen 353 auf. An den Halteansätzen 352 und den Halteaufnahmen 353 sind jeweils in entsprechender Weise geeignet verlaufende Seitenflächen ausgebildet, so daß für ein gegenseitiges Ab¬ stützen in Halteaufnahmen 353 eines Tragelements 35- bis 35' " Haltenansätze 352 benachbarter Tragelemente in ein¬ facher Weise eingeführt werden können, während die Haltean¬ sätze 352 dieses Tragelements wiederum in Halteaufnahmen 353 benachbarter Tragelemen..s eingreifen. Auf diese Weise ergibt sich durch Anordnen einer Vielzahl von Tragelemente 35' bis 3511' der in Fig. 2 dargestellte tragende Teil ei¬ nes der Roste 34a bis 34d. Sofern der Rost 34e nicht aus Edelstahl gebildet wird kann er, wie im übrigen ggf. auch Roste in übrigen Teilen der Vorrichtung wie bspw. dem Reak¬ tor 1, entsprechend den hier beschriebenen Rosten 34a bis 34d ausgebildet sein.
Tragelemente unterschiedlicher Höhe sind dabei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so angeordnet, daß in einem mittigen Bereich Tragelemente 35 der geringsten Höhe angeordnet sind. Daran schließen sich in radial auswärtiger Richtung im wesentlichen konzentrischer Bereiche mit Tragelementen 35', 35" und 35' ' ' mit jeweils stufenförmig vergrößerten Höhen an, wobei alle Tragelemente 35 bis 35' " so angeord¬ net sind, daß ihre oberen Stirnflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Aufgrund dieser Anordnung von Tragelementen 35 bis 351'' unterschiedlicher Höhe ergibt sich ein gewöl¬ beartiger Aufbau des tragenden Teils der Roste, der zu ei- nem guten Tragverhalten und einer Gewichtsreduktion führt. Für eine Auflage des tragenden Teils der Roste an einer Wandung 354 eines Behälters, wie vorliegend beispielsweise des Erhitzers 5, ragen, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die ra¬ dial auswärts gelegenen Tragelemente 351'1 in eine durch feuerfestes Material 355 ausgekleidete Aufnahme in der Wand 354. An die radial auswärtigen Tragelemente 351'1 schließen sich, mit diesem zusammenwirkende Zwischenelemente 356 an, die in ihrer Gesamtheit eine im wesentlichen zylindrische Außenmantelfläche ergeben. An diese schließen sich entspre- chend schalenförmig ausgebildete Stahlplatten 357 an, die über in vorgebbarem Abstand über den Umfang verteilte Fe¬ dern 358 in radial einwärtiger Richtung vorgespannt sind. Die Federn 358 können jeweils durch eine Vielzahl einander zugeordneter Tellerfedern oder durch entsprechend ausge- führte Schraubenfedern gebildet sein. Durch die Federn 358 werden die Trageiemente 35, 35', 35' ' und 35*'' im wesent¬ lichen gleichmäßig mit radial einwärts gerichteten Radial¬ kräften beaufschlagt. Damit werden, für ein gutes Ineinan¬ dergreifen von Halteansätzen 352 und Halteaufnahmen 353, einander benachbarte Halteelemente 35, 35', 35' ' und 35' •' gegeneinander gedrückt. Dadurch, daß die einzelnen Tragele¬ mente 35, 35', 35' • und 35''' gegeneinander im wesentlichen gleichmäßig über die VorSpannkräfte der Federn 358 gedrückt werden, können durch Temperaturunterschiede bedingte Dimen- sionsänderungen der Behälterwandung 354, wie auch der ein¬ zelnen Tragelemente 35, 35', 35' ' und 35' ' ' in einfacher und sicherer Weise ausgeglichen werden. Es wird somit ver¬ mieden, daß aufgrund von TemperaturSchwankungen Rißbildun¬ gen auftreten, die anderenfalls aufgrund örtlicher Span- nungskonzentrationen auftreten könnten, und es wird gleich¬ zeitig vermieden, daß beispielsweise bei einem Abkühlen je¬ weils eines Rostes der Zusammenhalt einander benachbarter Tragelemente 35, 35', 35' ' und 35' *' verringert wird. Damit ist auch eine ausreichende Formbeständigkeit der Roste ge- währleistet.
Dadurch, daß sich die einzelnen Tragelemente 35 bis 351'' nur hinsichtlich ihrer Höhe unterscheiden, ist es in einfa¬ cher Weise unter Verwendung von in ihrem grundsätzlichen Aufbau gleichen Formen möglich, Tragelemente aus einem ke¬ ramischen Material herzustellen. Die hexagonförmige Ausbil¬ dung der Tragelemente 35 bis as1'' ermöglicht es ferner, daß Durchgangsöffnungen 351 relativ großen Durchmessers ausgebildet werden, was zu einer relativ geringen Wanddicke der Tragelemente und damit einer Herabsetzung des Gewichtes führt. Damit ist es möglich, daß von der Gesamtfläche eines derart aufgebauten Rostes ein Anteil von über 50% als Öff¬ nungsbereich, bestehend aus der Gesamtheit der Durchgangs¬ öffnungen 351 ausgebildet ist. Gegenüber einer starren An- Ordnung von Rosten kann demzufolge eine Gewichtsersparnis im Bereich von 70% bis 90% erzielt werden.
Für einen erfindungsgemäß aus Tragelementen 35 bis 35''' ausgebildeten Rost, der Tragelemente 35 geringster Höhe von etwa 15 cm und Tragelemente 35' '• größter Höhe von etwa 40 cm aufweist, hat es sich als ausreichend für eine den An¬ forderungen genügende Starrheit erwiesen, daß über die Fe¬ dern 358 eine VorSpannkraft von etwa 2 kP/cm2 am Außenum- fang aufgebracht wird. Für die Durchführung des Verfahrens mit dabei auftretenden Temperaturerhöhungen und daraus re¬ sultierenden Wärmeausdehnungen betreffend die Tragelemente 35 bis 35' '* hat sich eine gleichmäßig verteilte Erhöhung der Vorspannkraft auf etwa 5 kP/cm2 als besonders vorteil- haft erwiesen. Diese Vorspannkraft liegt in sicherer Weise unterhalb der für das feuerfeste Material gegebenen Druck¬ grenze. Da das feuerfeste Material ständig unter einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck gehalten wird, wird eine Rißbildung während eines Abkühlens weitestgehend vermieden.
Zum Aufbau der für die Ausbildung einer Wirbelschicht je¬ weils erforderlichen ebenen Oberfläche eines Rostes werden auf der Oberseite des durch die beschriebene Anordnung von Tragelementen 35 bis 35''' gebildeten tragenden Teils Deck- elemente 36*, 36" ' angeordnet. Es ist dabei jedem der Trag¬ elemente 35 bis 35* '• jeweils ein Deckelement 36' bzw. 36*' gleicher hexagonaler Grundform und Größe zugeordnet, wobei jedes der im wesentlichen plattenförmig eben ausgebildeten Deckelemente 36', 36'' auf in Eckbereichen der Tragelemente 35 bis 35''' ausgebildeten AuflagevorSprüngen 359 aufliegt. Wie aus den Fig. 5, 6 und 7 ersichtlich, weisen die Deck¬ elemente 36', 36'" im Wechsel mit unterschiedlichem Nei¬ gungswinkel schräg verlaufende Seitenkanten 361 und 362 auf. Die Seitenkanten 361 bilden dabei eine von oben zu- gängliche Schräge während Seitenkanten 362 eine von oben
ERSATZBLATT nicht zugängliche, eine Hinterschneidung bildende Schräge ergeben. Durch Ineinandergreifen von Seitenkanten 361 und Seitenkanten 362 einander benachbarter Deckelemente 36', 36' ' ergibt sich eine gegenseitige Abstützung und eine Ver- bindung zwischen den auf die Tragelemente 35 bis 35''' der¬ art aufgelegten Deckelementen 36' und 36*'. Die dabei durch die Deckelemente 36', 36'' gebildete Oberfläche ist in dem für eine Wirbelschichtbildung erforderlichem Maße eben. Da¬ durch, daß die Deckelemente 36', 36'' in bezug auf eine Übertragung von Tragkräften bz . Wärmedehnungen oder Wärme¬ spannungen von den Tragelementen 35 bis 35'' entkoppelt sind, bleibt die Oberfläche eines derart aufgebauten Rostes auch dann eben, wenn derartige Belastungen auftreten.
Die Deckelemente 36', die ebenso wie Deckelemente 36'' und die Tragelemente 35 bis 35''' aus einem keramischen Mate¬ rial hergestellt sind, weisen vorliegend eine zentrale Durchgangsöffnung 363 und im radialen Abstand davon, sechs weitere Durchgangsöffnungen 364 mit im wesentlichen glei- chem Durchmesser auf.
Wie in Fig. 5 dargestellt, sj.nd Deckelemente 36'' jeweils mit einem durch eine zentrale Durchgangsöffnung 363 geführ¬ ten Überströmrohr 37 fest verbunden. Derartige Deckelemente 36'', die im übrigen wie die Deckelemente 36' Durchgangs¬ öffnungen 364 aufweisen können, werden im Wechsel mit Deck¬ elementen 36' so angeordnet, daß beispielsweiε jedes fünf¬ te bis zehnte Deckelement ein mit einem Überströmrohr 37 verbundenes Deckelement 36'' ist. Durch das Gewicht der Überströmrohre 37 ergibt sich eine ausreichende Verankerung der Deckelemente 36'' und über die sich gegenseitig über¬ lappenden Seitenkanten 361, 362 ergibt insgesamt eine aus¬ reichende Verankerung der angeordneten Deckelemente 36', 36''. Eine Anpassung von Überströmrohren 37 an einen ge- wünschten Partikeldurchsatz ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß Deckelemente 36', 36" durch solche ersetzt werden, deren Überlaufröhre 37 jeweils den erforderlichen Durchmesser und die erforderliche Höhe aufweisen.
Durch die Durchgangsöffnung 351 der Tragelemente 35 bis
35* '' und die diesen Durchgangsöffnungen zugeordneten Öff¬ nungen 363 und 364 der Deckelemente 36* sowie die Öffnungen 364 der Deckelemente 36'' gelangt, zum Aufbau einer Wirbel¬ schicht mit Partikeln, erforderliches Gas in den, oberhalb eines derart ausgebildeten Rostes gelegenen Bereich. Im
Fall der Roste 34a bis 34d des Erhitzers 5 strömt Verbren¬ nungsgas aus der Brennkammer 3 somit über die Durchgangs¬ öffnungen 351 und 363 sowie 364 in den jeweils oberhalb des Rostes gelegenen Bereich. Die Geschwindigkeit der Verbren- nungsgase Vψ hat dabei einen Wert der ausreicht, um die über den Verteiler 41 zugeführten Partikel in einer Wirbel¬ schicht hoher Turbulenz zu halten; dabei wird durch eine derartige Bewegung dieser Partikel oberhalb der Roste 34a bis 34d jeweils eine Wirbelschicht ausgebildet. Ein Parti- keltransport von einem oberhalb eines Rostes in einen un¬ terhalb des Rostes gelegenen Bereich erfolgt über die, den Deckelementen 36' * zugeordneten, Überströmrohre 37. Jedes Überströmrohr 37 hat, wie aus Fig. 5 ersichtlich, einen oberhalb des Deckelementes 36'' und damit des Rostes gele- genen Eintrittsbereich 371 größeren Durchmessers. Das dem Eintrittsbereich 371 gegenüberliegende Ende des Überström¬ rohres 37 weist eine Endwand 372 mit einer zentralen Aus¬ trittsöffnung 373 auf. Die Austrittsöffnung 373 weist somit einen gegenüber dem Eintrittsbereich 371 wie auch dem Durchmesser d^ des Überströmrohres 37 verkleinerten Durch¬ messer dA auf.
Durch die Überstromrohre 37 bzw. die Austrittsöffnungen 373 können, wie im folgenden für einen Rost beschriebenen, Par- tikel durch den Rost bzw. aus einem oberhalb in einen un-
E terhalb des Rostes gelegenen Bereich gelangen. Dies gilt entsprechend für sämtliche in entsprechender Weise aus Tragelementen 35 bis 35' '• und Deckelementen 36', 36' ' auf¬ gebauten Roste.
Die Partikel weisen innerhalb eines Wirbelbettes eine Dich¬ te auf, die im allgemeinen diejenige des durch den Rost im Gegenstrom zu den Partikeln strömenden Gases um das 1000- fache überschreitet. Bei dem vorliegenden Verfahren bewegen sich Partikel durch die Öffnungen 363 und 364 der Deckele¬ mente 36' sowie die Öffnungen 364 und das jeweils angeord¬ nete Überströmrohr 37 der Deckelemente 36'' mit einer Strö¬ mungsrate im Bereich von etwa 200 bis 600 kg/cm2/h, wobei der Durchmesser der Öffnungen 263, 264 im Bereich von etwa 20 mm bis 80 mm liegt. Die Strömungsrate des Fluidisie- rungsgases ist wesentlich geringer und liegt im Bereich von 3 bis 50 kg/m2/h und hängt ab vom Druck, der Temperatur und der jeweils durchgeführten Art der Vergasung. Die durch die Öffnungen 363, 364 der Roste tretende Gasströmung kann dazu führen, daß im wesentlichen keine Partikel im Gegenstror.. zu dem Gas durch den Rost gelangen können.
Dem in Fig. 8 dargestellten Diagramm ist der Zusammenhang zwischen der Gasgeschwindigkeit und der Partikelströmung für Durchmesser der Öffnungen 363, 364 von etwa 60 mm, ei¬ nem Gesamtdurchlaßbereich des Rostes von etwa 25% für Par¬ tikel mit einem Durchmesser von etwa 1mm zu entnehmen. Bei einer hohen Geschwindigkeit V^ des Gases von mehr als 5 m/s, die der Strömungsgeschwindigkeit der Partikel Vf ent- spricht, ergibt sich nur eine geringe Partikelströmung durch den Rost. Wenn somit die Gasgeschwindigkeit die Strö¬ mungsgeschwindigkeit der Partikel überschreitet, gelangt nur ein geringer Partikelanteil durch den Rost, was auf durch die Partikelströmung verursachte Turbulenzen der Gas- Strömung zurückzuführen ist. Für eine Selbstreinigung der Öffnungen 363, 364 des Rostes von anfallender Asche und dergleichen, ist es erstrebenswert, daß die Gasgeschwindig¬ keit V^ innerhalb dieser Öffnungen 363, 364 wesentlich oberhalb der Strömungsgeschwindigkeit Vf der Partikel liegt. Für einen wirksamen Wärmeaustausch zu den Partikeln und die Ausbildung eines Wirbelbettes ist es ferner erstre¬ benswert, daß die Gasgeschwindigkeit Vt oberhalb eines Ro¬ stes einen Wert nahe der Partikelgeschwindigkeit V^ hat. Bei hohen Geschwindigkeiten Vh des Gases in den Öffnungen 363, 364 ergibt sich, wie erwähnt, nur eine geringe Parti¬ kelströmung durch diese Öffnungen. Abschnitte eines Rostes die Eintrittsbereiche 371 von Überströmrohren 37 umgeben bilden Bereiche mit verhältnismäßig ruhiger Strömung inner¬ halb des Wirbelbettes, in denen die Gasgeschwindigkeit ge- ringer ist als die Gasgeschwindigkeit Vt außerhalb dieser
Bereiche. Dies führt dazu, daß in diesen Bereichen die Par¬ tikeldichte ansteigen kann. Das Verhältnis der Quer¬ schnittsfläche der Austrittsöffnung 373 zu derjenigen des Überströmrohres 37 entspricht im wesentlichen dem Verhält- nis zwischen der gesamten Öffnungsfläche des Rostes zu des¬ sen Gesamtfläche. Daraus ergibt sich, daß die Gasgeschwin¬ digkeit innerhalb eines Überströmrohres 37 im wesentlichen der Gasgeschwindigkeit Vt in einem oberhalb des Rostes ge¬ legenen Bereich entspricht.
Da die Partikeldichte, wie ausgeführt, im Eintrittsbereich 371 geringfügig größer ist als in den übrigen Bereichen des Wirbelbettes, gelangt eine größere Partikelmenge in die Eintrittsbereiche 371 und damit die Überströmrohre 37, als dies für die übrigen Öffnungen 363, 364 des Rostes der Fall ist. Obwohl die Gasströmung durch die Austrittsöffnung 373 jeweils ausreicht, um Partikel aus einem Überströmrohr 37 zu verdrängen, wird die hierfür benötigte, als Druckdiffe¬ renz erfaßbare Energie, vergrößert. Dies führt dazu, daß ein Teil des Gases nach Art eines Bypasses von der Ein- trittsöffnung 373 zu benachbarten Öffnungen 363, 364 eines Rostes umgelenkt wird. Dieser Vorgang ist irreversibel und hält solange an, bis die Gasströmung innerhalb eines Über¬ strömrohres 37 unterhalb eines Wertes abfällt, der notwen- dig ist um die Partikel zu fluidisieren. In diesem Fall fällt das innerhalb eines Überströmrohres 37 ausgebildete Wirbelbett zusammen, was zu einer Unterbrechung der Gas¬ strömung in das Überströmrohr 37 führt. Die Partikel ge¬ langen dann durch die Austrittsöffnung 373 mit einer För- derrate, die der Öffnungsfläche der Austrittsöffnung 373 proportional ist. Da über die Austrittsöffnung 373 Partikel schneller aus dem Überströmrohr 37 gelangen können, als an¬ dererseits Partikel über die Eintrittsöffnung 371 in das Überströmrohr 37 gelangen können, gelangen die Partikel, die sich innerhalb des Überströmrohres 37 angesammelt ha¬ ben, nach Außen. Es kann dann wiederum Gas in das Über¬ strömrohr 37 strömen, was zu einem Fluidisieren der dort verbliebenen und der neu in das Überströmrohr 37 gelangen¬ den Partikel führt, und zwar so lange, bis dieser Vorgang erneut reversiert wird. Für einen effizienten Betrieb ist es vorteilhaft, daß in Millimetern die Länge h des Über¬ strömrohres 37, ur die das Überströmungsrohr 37 aus dem Rost nach unten ragt, gleich oder größer ist als der Quoti¬ ent zwischen dem maximalen Druckabfall des Gases in Milli- metern Wassersäule, der für den Rost zulässig ist, und der Flächendichte der Partikel in g/cm2. Der Durchmesser der Austrittsöffnung 373 ist in vorteilhafter Weise größer als der 60-fache Durchmesser der Partikel. Damit wird verhin¬ dert, daß sich eine mechanische Brücke bilden kann. Um auch bei der Verwendung von Rosten großen Durchmessers die Aus¬ bildung eines gleichförmigen Wirbelbettes und eine gleich¬ mäßige Beaufschlagung der Überströmrohre 37 zu erreichen, ist es vorteilhaft, eine Vielzahl von Überströmrohren 37 mit im wesentlichen gleichen Abstand anzuordnen. Die Ge- samtquerschnittsfläche aller Austrittsöffnungen 373 sollte für eine vorteilhafte Ausbildung von Wirbelschichten das 4- fache der Fläche überschreiten, die allein aufgrund der Partikelströmung erforderlich wäre.
Aus der in der Brennkammer 3 gebildeten Wirbelschicht kön¬ nen sich Partikel durch das Überlaufrohr 7 in den oberen Bereich des Reaktors 1 bewegen. Die vertikale Anordnung des Überlaufrohres 7 und der Brennkammer 3 oberhalb des Reak¬ tors 1 führt dabei dazu, daß die Bewegung der Partikel durch das Überlaufrohr 7 durch deren Gewicht unterstützt wird. Entsprechend gilt dies für den Durchlauf der Partikel durch den Erhitzer 5 und den Vorwärmer 13. Das Überlaufröhr 7 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Brennkammer 3 angeordnet. Anstelle dieser Anordnung oder bedarfsweise zusätzlich dazu kann aber auch, wie gleichfalls in Fig. 2 mit strichlierten Li¬ nien dargestellt, ein Überlaufröhr 7' in einem Randbereich der Brennkammer 3 angeordnet werden. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Überlaufrohres 7' stimmen im wesentlichen mit derjenigen des Überlaufröhres 7 überein, die Beschrei¬ bung für das Überlaufrohr 7 gilt somit entsprechend für das Überlaufröhr 7' . Das mittig angeordnete Überlaufröhr 7 hat eine trichterförmig ausgebildete Einlaßöffnung 42, die im Bereich der Brennstoffdüsen 25 und zwar mit geringem Ab- stand oberhalb dieser, angeordnet ist. Bei einem seitlich angeordneten Überlaufröhr 7'ist ein Bereich 42'der Einla߬ öffnung trichterförmig erweitert.
In dem Brennkammerboden sind sich teilweise nach oben trichterförmig erweiternde vertiefte Bereiche 44, 44' aus¬ gebildet, in denen sich neben in der Brennkammer anfallen¬ der Asche agglomerierte Partikel ansammeln können, die bei¬ spielsweise durch Sintern aneinander haften bzw. solche, die mit Asche behaftet sind. An die vertieften Bereiche 44, 44' schließen sich Ablaufrohre 45, 45' an, die nur unvoll- ständig dargestellt sind, und die in nicht dargestellter Weise verschließbar sind. Über die Ablaufröhre 45, 45' kön¬ nen in den vertieften Bereichen 44, 44' angesammelte Parti¬ kel aus dem Partikelkreislauf entfernt werden. Damit ist sichergestellt, daß der Kreislauf der Partikel und die Aus¬ bildung von Wirbelschichten innerhalb dieses Kreislaufs nicht durch agglomerierte bzw. mit Asche behaftete Partikel beeinträchtigt wird. Anderenfalls könnten derartige Parti¬ kel beispielsweise zu einem zumindest teilweisen Verstopfen der Roste oder des Überlaufrohres 7 führen.
Das Überlaufrohr 7 verläuft im wesentlichen in vertikaler Richtung und ragt mit seinem eine Auslaßöffnung 46 aufwei¬ senden Ende in den oberen Bereich des Reaktors l. Der Aus- laßöffnung 46 ist als Verteilereinrichtung für die Partikel im Abstand benachbart eine Blende 47 mit ein-pr Blendenöff¬ nung 47' zugeordnet, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Auslaßöffnung 46. Der der Auslaßöffnung 46 abgewandten Seite der Blende 47 ist weiter eine als Prall- platte wirkende Verteilerplatte 48 zugeordnet.
Einem der Auslaßöffnung 46 benachbarten Bereich des Über¬ laufrohres 7 ist eine Steuerdüse 49 zugeordnet, die durch über den Umfang des Überlaufrohres verteilte Öffnungen ge- bildet ist. Die Öffnungen stehen über einen Ringkanal 50 mit einer Steuergasleitung 51 in Verbindung.
In entsprechender Weise können dem Überlaufröhr 7' eine Blende 47", eine Verteilerplatte 48', eine Steuerdüse 49' und ein Ringkanal 50' zugeordnet werden.
Über die Steuergasleitung 51 bedarfsweise zugeführtes Steu¬ ergas strömt über die Steuerdüse 49 in den der Einlaßöff¬ nung 46 benachbarten Endbereich des Überlaufrohres 7 und führt dort zu einer Injektorwirkung, aufgrund der die Durchsatzgeschwindigkeit von Partikeln in dem Überlaufrohr 7 erhöht wird. Durch ein Verändern der Durchsatzgeschwin¬ digkeit der durch das Überlaufrohr 7 in den Reaktor 1 ge¬ langenden Partikel kann in einfacher Weise die Wärmezufuhr zu dem Reaktor 1 und damit der Verfahrensablauf beeinflußt werden. Als Steuergas kann ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff eingesetzt werden.
Durch das Überlaufrohr 7 aus der Brennkammer 3 in den Reak- tor 1 gelangende Partikel werden nach dem Austritt über die Auslaßöffnung 46 zunächst durch die Blende 47 teilweise um¬ gelenkt. Ein Hauptanteil gelangt durch die Blendenöffnung 47'zu der Verteilerplatte 48. Der verbleibende Anteil wird bereits im Bereich zwischen der Auslaßöffnung 46 und der Blende 47 umgelenkt. Durch diese Umlenkung eines kleinen Anteils der zugeführten Partikel und das Auftreffen des Hauptanteils auf der Verteilerplatte 48 werden die Partikel im oberen Bereich des Reaktors 1 im wesentlichen gleichmä¬ ßig verteilt. Damit ist eine Voraussetzung für einen wirk- samen Wärmeaustausch innerhalb des Reaktors 1 geschaffen.
Der Durchsatz von Partikeln durch das Überlaufrohr 7 er¬ folgt ferner so, daß die jeweils in dem Überlaufröhr 7 vor¬ handenen Partikel eine wirksame Dichtung gegenüber dem im Reaktor 1 erzeugten Produktgas bilden. Damit ist ein Durch¬ tritt von Produktgas in die Brennkammer 3 wirksam verhin¬ dert, ohne daß es der Anordnung und der Steuerung von Ab¬ sperrorganen, beispielsweise eines Doppelventiles bedarf. Die durch den Durchsatz von Partikeln durch das Überlauf- röhr 7 bedingte Dichtwirkung ist auch dann vorhanden, wenn in dem Reaktor 1 gegenüber der Brennkammer 3 ein Überdruck herrscht. Ein derartiger Überdruck ist aus Sicherheitsgrün¬ den vorteilhaft, denn damit kann sichergestellt werden, daß weder aus dem Luftvorwärmer 13, der mit dem Reaktor 1 über eine Rückführleitung 15 für Partikel verbunden ist, noch aus der Brennkammer 3 Luft- bzw. Verbrennungsgas in den Re¬ aktor 1 gelangen kann.
Die unterhalb der, dem Überlaufröhr 7 abgewandten Seite des Reaktors 1 angeordnete Eintragskammer 11 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, durch eine poröse Zwischenwand 52 in eine untere Kammer 53 und eine obere Kammer 55 unterteilt. Die poröse Zwischenwand 52 kann durch eine mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen versehene Stahlplatte 57 und eine auf dieser aufliegenden Drahtgewebeschicht 59 gebildet sein. Die untere Kammer 53 weist einen Anschluß 61 zur Zu¬ fuhr eines Gases als Förder- bzw. Fluidisierungsgas auf. Dieses Gas kann beispielsweise ein Inertgas sein; es kann aber auch in vorteilhafter Weise als Fördergas, mit Aus- nähme von Gichtgas, ein für die Vergasung eingesetztes Ver¬ gasungsmittel der unteren Kammer 53 zugeführt werden. Der oberen Kammer 55 wird über einen Anschluß 63, in nicht nä¬ her dargestellten Weise, Vergasungsstoff, gegebenenfalls zusammen mit einem Fördergas zugeführt. Der Vergasungsstoff wird in der oberen Kammer 55 durch das aus der unteren Kam¬ mer 53 über die poröse Zwischenplatte 51 strömende Gas nach Art einer Wirbelschicht aufgenommen. In vergleichbarer Wei¬ se können über eine geeignete Vorrichtung flüssige Verga¬ sungsstoffe und/oder zu reformierende Gase unmittelbar dem Reaktor 1 zugeführt werden.
Nach Art einer Wirbelschicht in der oberen Kammer 55 aufge¬ nommene Vergasungsstoffe werden über eine Vielzahl von Ein¬ tragsrohren 9 dem unteren Bereich des Reaktors 1 zugeführt. Damit dem Reaktor 1 über die Eintragsrohre 9 im wesentli¬ chen in dem Fördergas gleichmäßig verteilte Vergasungsstof¬ fe zugeführt werden, sind die in die obere Kammer 55 ragen¬ den Enden der Eintragsrohre 9 jeweils durch einen stirnsei¬ tigen Verschluß 65 verschlossen, während jeweils eine seit- liehe Einlaßöffnung 67 an einem quer zur Längsrichtung des Eintragsrohres 9 verlaufenden Rohrstutzen ausgebildet ist. Den reaktorseitigen Auslaßöffnungen 69 der Eintragsrohre 9 sind im Abstand davon angeordnete Abdeckungen 71 zugeord¬ net, die verhindern, daß Partikel über die Auslaßöffnung 69 in die Eintragsrohre 9 und damit in die Eintragskammer 11 gelangen können.
Ausgehend von einem außerhalb der Eintragskammer 11 gelege¬ nen bis zu einem den Auslaßöffnungen 69 benachbarten Be- reich sind einem oder mehreren der Eintragsrohre 9 diese umhüllende äußere Rohre 73 zugeordnet, die unten stirnsei¬ tig jeweils gegenüber dem zugeordneten Eintragsrohr 9 abge¬ schlossen sind, und die jeweils einen quer zur Längsrich¬ tung des äußeren Rohres 73 wie auch des Eintragsrohres 9 verlaufenden Einlaßstutzen 75 aufweisen. Über diese Einla߬ stutzen 75 sind Vergasungsmittel, wie beispielsweise Was¬ ser, Wasserdampf oder C02-haltige Gase oder zu reformie¬ rende Gase, über den zwischen dem Eintragsrohr 9 und dem zugeordneten äußeren Rohr 73 gebildeten Zwischenraum dem Reaktor 1 zuführbar.
Dem unteren Bereich des Reaktors 1 derart zugeführte Ver¬ gasungsmittel sowie Vergasungsstoffe bzw. zu reformierende Gase strömen innerhalb des Reaktors 1 in Richtung zu dessen oberen Bereich. Dort werden, wie beschrieben, über das
Überlaufrohr 7 in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 er¬ wärmte Partikel zugeführt. Diese Partikel, die durch die Blende 47 und die Verteilerplatte 48 im oberen Bereich des Reaktors 1 verteilt werden, gelangen im Gegenstrom zu den dem Reaktor 1 zugeführten Gasen in den, eine schräge Wand 77 aufweisenden, unteren Bereich des Reaktors 1. Dessen tiefste Stelle bildet einen Sammelbereich 79 für die Parti¬ kel. Die sich am Boden des Reaktors 1 ansammelnden, abge¬ kühlten Partikel gelangen, gegebenenfalls nach einem Abrut- sehen entlang der schrägen Wand 77 in den Sammelbereich 79, an den sich die Rückführleitung 15 anschließt, über die die Partikel dem Luftvorwärmer 13 zugeführt werden.
Die im Gegenstrom zu dem dem Reaktor 1 zugeführten Gas, wie auch dem innerhalb des Reaktors 1 erzeugten Produktgas, ge¬ führten Partikel, werden in dem Gas nach Art einer Wirbel¬ schicht aufgenommen. Die sich daraus ergebende innige Ver¬ mischung der Partikel mit dem Gas führt dazu, daß der Wär¬ meaustausch zwischen den Partikeln und dem Gas mit hohem Wirkungsgrad erfolgt. Das Produktgas, das wie beschrieben, durch die in dem Überlaufrohr 7 befindlichen Partikel an einem Durchtritt in die Brennkammer 3 gehindert wird, ver¬ läßt den oberen Bereich des Reaktors durch eine Produktgas¬ leitung 81, die aus dem oberen Bereich des Reaktors 1 aus- tritt.
Durch den guten Wärmeaustausch innerhalb des Reaktors 1 ist sichergestellt, daß die zugeführten feinkörnigen festen oder flüssigen Vergasungsstoffe und/oder das zu reformie- rende Gas zusammen mit dem Vergasungsmittel reagieren kön¬ nen um nach einer der folgenden Reaktionen Produktgas zu erzeugen:
C + C02 = 2 CO C + H20 = CO + H2
CH4 + H20 = CO + 3H2 CH4+ C02 = 2CO + 2H2 CO + H20 = C02 + H2
C + 2H2 = CH4
Dadurch, daß feste Vergasungsstoffe mit einem Fördergas, das gegebenenfalls dem Vergasungsmittel entspricht, bereits in der Eintragskammer 11 gut vermischt werden und derart über die Eintragsrohre 9 in den Reaktor 1 gelangen, ist ein guter Kontakt mit den Partikeln und damit ein wirksamer Wä- remaustausch ermöglicht. Damit ergeben sich geringe Reak¬ tionszeiten für die innerhalb des Reaktors 1 ablaufenden chemischen Reaktionen. Die Reaktionszeiten sind abhängig von der Korngröße des Vergasungsstoffes und betragen bei- spielsweise für die Vergasung von Kohle mit einer Korngröße von etwa 200 Mesh (entsprechend 74 μm) etwa 0,1 bis 0,2 Sek. Der Ablauf chemischer Reaktionen hört bei einer unte¬ ren Temperatur von etwa 800°C bis 900°C auf; die bei diesen Temperaturen in den sich in dem Sammelbereich 79 ansammeln- den Partikeln enthaltene überschüssige Wärme wird über die Rücklaufleitung 15 dem Luftvorwärmer 13 zugeführt. Sie kann aber auch in einem geänderten geschlossenen Kreislauf für die Partikel, beispielsweise zum Erzeugen von Dampf, zum Vorwärmen von Luft für einen Hochofen oder zum Trocknen von beispielsweise in der Brennkammer 3 zu verbrennender Bio¬ masse eingesetzt werden.
Um bei Verwendung eines einem hohen Schwefelgehalt enthal¬ tenden Vergasungsstoffes den Schwefelanteil auszufällen, kann in den Reaktor 1, in nicht dargestellter Weise, zu¬ sätzlich feinkörniger Kalk eingebracht werden, der unter Bindung des Schwefelanteils Schlacke bildet. Die Schlacke kann beispielsweise durch und mit den Partikeln aus dem Re¬ aktor 1 ausgetragen werden und vor einer Rückführung der Partikel in die Förderleitung 43 können die Schlackeantei¬ le, wie etwaig ausgetragene Ascheanteile, beispielsweise durch Sieben, ausgeschieden werden.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß ein in der Brenn- kammer anfallender Ascheanteil, gegebenenfalls zusammen mit Asche behafteten Partikeln, über die Ablaufrohre 44, 44' aus der Brennkammer 3 ausgetragen wird. Damit ist auch bei der Verwendung von Brennstoffen mit stärkerem Ascheanteil ein störungsfreier Verfahrensablauf sichergestellt. Inner- halb des Partikelkreislaufs wird dabei der Hauptanteil der Partikel wie zuvor beschrieben, über das Überlaufröhr 7 in den Reaktor 1 geführt. Zum Austragen der Asche gelangt mit dieser ein kleiner Anteil der Partikel außerhalb des Parti¬ kelkreislaufs in die vertieften Bereiche 44, 44'. Dieser Anteil kann über die Ablaufröhre 44, 44' entfernt werden. Nachdem diese Partikel von der Asche getrennt bzw. agglome¬ rierte oder beschädigte Partikel ausgeschieden worden sind können sie, in nicht dargestellter Weise, in den Partikel¬ kreislauf zurückgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nur Vergasung feinkörni¬ ger fester Vergasungsstoffe mit folgenden Parametern durch¬ geführt worden. Die Gewichtsangaben und die Volumenangaben sind dabei auf ein Volumen des erzeugten Produktgases von 1 Nm3 bezogen. Das Gewicht der innerhalb des Kreislaufs ge¬ führten Partikel beträgt danach 7,5 kg. Die Partikel werden dem Erhitzer 5 über den Verteiler 41 mit einer Temperatur von etwa 200°C zugeführt. Der Brennkammer 3 wird über die Brennstoffdüsen 25 Brennstoff mit einem Druck von 0,65 mWs, einer Temperatur von 25°; dabei wird eine Wärmemenge ein¬ schließlich der Luftvorwärmung von 3,0 Mcal zugeführt. Die über die Verbrennungsluftdüsen 26 zugeführte Luft ist in dem Luftvorwärmer 13 auf eine Temperatur von 700°C vorge¬ wärmt worden und wird mit einem Druck von 0,65 mWs zuge- führt. Die in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 erwärm¬ ten Partikel verlassen die Brennkammer 3 über das Überlauf¬ rohr 7 mit einer Temperatur von etwa 1250°C.
Dem Reaktor 1 wird über die Eintragskammer 11 ein Verga- sungsstoff mit bezogenem Gewicht von 0,31 kg, einer Tempe¬ ratur von 30°C und einem Druck von 8,5 mWs zugeführt. Mit gleichem Druck wird Vergasungsmittel mit einem bezogenen Gewicht von 0,34 kg und einer Temperatur von 140°C zuge¬ führt. Das in dem Reaktor entstehende Produktgas mit dem Bezugsvolumen von 1,0 Nm3 verläßt den Reak .or 1 mit einer Temperatur von 1200°C und einem Druck von 7,5 mWs. Die über die Rücklaufleitung 15 aus dem Reaktor 1 in den Luftvorwär¬ mer 13 geförderten Partikel weisen eine Temperatur von etwa 800°C auf. Dem Luftvorwärmer 13 zugeführte Luft hat ein be- zogenes Volumen von 6,5 Nm , eine Temperatur von etwa 50°C und einen Druck von 0,95 mWs. Die in dem Luftvorwärmer 13 vorgewärmte Luft verläßt diesen mit einer Temperatur von etwa 700°C und einem Druck von 0,75 mWs, um den Verbren- nungsluftdüsen 26 über die Verbrennungsluftleitung 31 zuge- führt zu werden. Die Partikel werden dabei in dem Luftvor¬ wärmer 13 auf eine Temperatur von etwa 200°C abgekühlt und sie werden von dort aus über die Förderleitung 43 und den Verteiler 41 in den Erhitzer 5 zurückgefördert.
Bei dem beschriebenen Verfahrensablauf wird als Vergasungs¬ mittel Sattdampf verwendet. Bezüglich des Brennstoffver¬ brauches ist lediglich die Wärmemenge angegeben, da wie zu¬ vor beschrieben, verschiedene Brennstoffe eingesetzt werden können. Für das unter diesen Bedingungen erzeugte Produkt- gas ist ein CO und H2 Anteil von etwa 95 Volumen-% erreich¬ bar.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Vergasen flüssiger und/oder feinkör¬ niger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Reformieren ei- nes Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels in einem Re¬ aktor (1) ,
- dem die Prozeßwärme durch Wärmeträger-Partikel zu¬ geführt wird,
- die innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Kreislaufs in einem Erhitzer (5) durch in einer Brennkammer
(3) entstehende Verbrennungsgase erwärmt und
- im Gegenstrom zu dem Vergasungsstoff bzw. dem zu reformierenden Gas und dem Vergasungsmittel durch den Reak¬ tor (1) geführt werden, und - die anschließend für eine erneute Erwärmung in den
Erhitzer (5) zurückgeführt werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß
- die Partikel und das Verbrennungsgas oberhalb min¬ destens eines in dem Erhitzer (5) angeordneten Rostes (34, 34a, 34b, 34c, 34d, 34e) eine Wirbelschicht bilden,
- die Partikel aus dem Erhitzer (5) in die sich daran anschließende Brennkammer (3) strömen, in der sie mit dem Verbrennungsgas eine Wirbelschicht bilden,
- die Partikel über ein Überlaufröhr (7, 7') aus der Brennkammer (3) in einen oberen Bereich des Reaktors (1) gelangen, wobei der Durchsatz durch das Überlaufröhr (7, 7') eine Dichtung bildet, die einen Durchtritt von in dem Reaktor (1) entstehendem Produktgas verhindert und
- die Partikel in dem Reaktor (1) mit dem Vergasungs- stoff und/oder dem zu reformierenden Gas eine oder mehrere
Wirbelschichten bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n¬ z e i c h n e t , daß der Durchsatz der Partikel durch eine Einstellung der Fördermenge eines pneumatischen Förderers (40) geändert werden kann und über das Überlaufröhr (7, 7') im Reaktor (1) und durch das Überlaufröhr (53) im Luftvor¬ wärmer (13) einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e- k e n n z e i c h n e t , daß feste Vergasungsstoffe in eine Eintragskammer (11) gefördert werden, in der sie von einem Fördergas aufgenommen und zusammen mit diesem über mindestens ein Eintragsrohr (9) dem Reaktor (1) zugeführt werden.
. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Reaktor (1) oberhalb von dem der Eintragskammer (11) benachbarten Reaktorboden und/oder eines oder mehrerer Roste hinterein¬ ander liegende Wirbelschichten gebildet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Partikel vor ihrem Rücktransport in den Erhitzer (5) durch einen Luft¬ vorwärmer (13) gefördert werden, um Verbrennungsluft für die Brennkammer (3) vorzuwärmen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- durch g e k e n n z e i c h n e t , daß agglomerierte und/oder mit Asche behaftete Partikel bzw. Asche über ein verschließbares Ablaufröhr (45, 45') aus der Brennkammer (3) abgeführt werden können.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß einem einer Aus¬ laßöffnung (46) des Überlaufröhres (7, 7') benachbarten Ab¬ schnitt über Steuerdüsen (49) ein Steuergas zugeführt wer¬ den kann, um über eine Injektionswirkung die Durchsatzge- schwindigkeit durch das Überlaufröhr (7, 7') zu erhöhen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß als fester Ver¬ gasungsstoff feinkörnige Steinkohle, Braunkohle, Torf, Holzkohle oder Biomasse und/oder als flüssiger Vergasungs¬ stoff leichte oder schwere Kohlenwasserstoffe sowie Alko¬ hole und als Vergasungsmittel alle H20 und alle C02-halti- gen Stoffe, wie beispielsweise Wasserdampf, C02-haltige Ab¬ gase, wie Hochofengichtgas oder dergleichen einsetzbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß als zu reformie¬ rendes Gas gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie beispielswei- se Erdgas einsetzbar sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbrennungs- gase in der Brennkammer (3) eine Temperatur von etwa 1350°C bis 1500°C erreichen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß Wasserdampf als Vergasungsmittel dem Reaktor (1) unmittelbar zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Reaktor (1) ein Überdruck gegenüber dem Erhitzer (5) oder dem Luft- Vorwärmer (13) gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß Partikel mit ei¬ ner im wesentlichen sphärischen Form mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm eingesetzt wer¬ den.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , da- durch g e k e n n z e i c h n e t , daß Partikel aus ei¬ nem Oxid, beispielsweise Aluminiumoxid eingesetzt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß Wasser als Ver- gasungsmittel dem Reaktor (1) unmittelbar zuführbar ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß durch Einstel¬ lung einer geeigneten Fluidisierungsgeschwindigkeit im Re- aktor (1) und/oder Erhitzer (5) und/oder Luftvorwärmer (13) eine selbstreinigende Wirkung der sich heftig bewegenden Partikel auf die Partikel selbst, sowie auf Oberfläche von Rosten und Innenflächen der jeweiligen Behälter ausgeübt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Partikel¬ transport von einem der Roste (34a, 34b, 34c, 34d, 34e) zu einem jeweils benachbarten, tiefer gelegenen Rost über min- destens ein Überströmrohr (37) vorgebbaren Durchmessers und vorgebbarer Höhe erfolgt.
18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit einem Erhitzer (5) , einer Brennkammer (3) , einem Reaktor (1) und einer zu dem Erhit¬ zer führenden RückfOrderleitung (43) für die Partikel, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß
- Erhitzer (5) , Brennkammer (3) und Reaktor (1) im wesentlichen jeweils in vertikaler Richtung angeordnet sind, - der Erhitzer (5) oberhalb der Brennkammer (3) sich unmittelbar an diese anschließend angeordnet ist und minde¬ stens einen Rost (34a, 34b, 34c, 34d, 34e) , sowie in seinem oberen Bereich einen Verteiler (41) für die Partikel auf- weist,
- in einem unteren Bereich der Brennkammer (3) über den Umfang verteilt Brennstoffdüsen (25) und darunter über den Umfang verteilte Verbrennungsluftdüsen (26) angeordnet sind, - die Einlaßöffnung (42) des Überlaufrohres im Be¬ reich der Brennstoffdüsen (26) ' angeordnet ist,
- der im oberen Bereich des Reaktors (1) angeordneten Auslaßöffnung (46) des Überlaufrohres (7, 7') im Abstand benachbart eine Verteilereinrichtung zum Verteilen der Par- tikel zugeordnet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadrrch g e- k e n n z e i c h n e t , daß die Verteiler, nrichtung eine Blende (47) aufweist, die der Auslaßöffnung (46) des Über- laufrohres (7, 7') benachbart angeordnet ist und/oder eine über die Auslaßöffnung (46) bzw. die Blende (47) beauf¬ schlagbare Verteilerplatte (48) .
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß einem der Auslaßöffnung
(46) benachbarten Bereich des Überlaufröhres (7, 7') min¬ destens eine an eine Steuergasleitung (51) angeschlossene Steuerdüse (49) zugeordnet ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch ■, e k e n n z e i c h n e t , daß dem Reaktor (1) eine mit diesem über mindestens eine 5. ntragsleitung (9) verbundene Eintragskammer (11) zugeorαaet ist, die eine untere Kammer (53) mit einer Anschlußleitung (61) für ein Fördergas und eine oberhalb der unteren Kammer (53) ange- ordnete, von dieser durch eine poröse Zwischenwand (51) ge¬ trennte obere Kammer (55) mit einer Anschlußleitung (63) für Vergasungsstoff aufweist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, g e k e n n¬ z e i c h n e t durch ein Eintragsrohr (9) mit einem stirnseitigen Verschluß (65) des in die obere Kammer (55) der Eintragskammer (11) reichenden Endes und einer seitli¬ chen Einlaßöffnung (67) und/oder einer im Abstand von der reaktorseitigen Auslaßöffnung (69) angeordneten Abdeckung (71).
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine Zuführ- leitung für Vergasungsmittel durch ein ein Eintragsrohr (9) umhüllendes äußeres Rohr (73) gebildet wird.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, g e k e n n z e i c h n e t durch einen, im wesentlichen vertikal angeordneten Luftvorwärmer (13) zum Vorwärmen von Verbrennungsluft für die Brennkammer (3) , dessen oberer Be¬ reich über eine RückfOrderleitung (15) mit dem unteren Be¬ reich des Reaktors (l) verbunden ist, und dessen unterer Bereich mit der Förderleitung (43) verbunden ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Brennkam¬ merboden mindestens einen vertieften Bereich (44, 44') auf¬ weist, in den ein verschließbares Ablaufrohr (45, 45') mün- det.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Reaktor (1) einen oder mehrere Roste aufweist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß einer oder meh¬ rere Roste (34a, 34b, 34c, 34d) des Erhitzers (5) und/oder des Reaktors (1) aus im wesentlichen hexagonalen Keramike- lementen gebildet ist, von denen jedes aus einem Tragele¬ ment (35, 35', 35'', 35''') und einem darauf aufliegenden plattenförmigen Deckelement (36', 36'') besteht.
28. Hochtemperaturwärmetauscher für den Wärmeaus- tausch zwischen Feststoffpartikeln und einem fluidisieren- den Gas in einer Wirbelschicht, mit einem Behälter, der ei¬ nen Rost (34a) oder mehrere mit Abstand übereinander lie¬ gende Roste (34a, 34b, 34c, 34d) enthält, die Durchtritts¬ öffnungen für die Zufuhr des Gases aufweisen, dadurch g e- k e n n z e i c h n e t , daß der Rost aus im wesentlichen hexagonalen Keramikelementen gebildet ist, von denen jedes aus einem Tragelement (35, 35', 35'', 35''') und einem da¬ rauf aufliegenden plattenförmigen Deckelement (36', 36'') besteht.
29. Wärmetauscher nach Anspruch 28, dadurch g e- k e n n z e i c h n e t , daß die Tragelemente (35 bis 35''') abwechselnd an benachbarten Seiten im wesentlichen horizontal verlaufende Halteansätze (352) und Halteaufnah- men (353) für ein Zusammenwirken mit Halteaufnahmen (353) bzw. Halteansätzen (352) benachbarter Tragelemente (35 bis 35' ' •) aufweisen.
30. Wärmetauscher nach Anspruch 28 oder 29, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Aufbau eines an sei¬ ner Unterseite gewölbeartig geformten Rostes (34^ bis 34d) ausgehend von mittig angeordneten Tragelementen (35) gerin¬ ger Höhe in radial auswärtiger Richtung Tragelemente (35', 35' ', 35''') mit stufenweise vergrößerter Höhe angeordnet sind.
31. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tragele¬ mente (35, 35', 35*', 351'') über behälterseitig festgeleg- te Federn (358) vorgespannt sind.
32. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Tragelemen¬ te (35, 35', 35"', 35'*') eine Durchgangsbohrung (351) auf- weisen.
33. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Deckele¬ mente (36', 36'') für eine gegenseitige Abstützung im Wech- sei mit unterschiedlichen Neigungswinkel schräg verlaufende Seitenkanten (361, 362) aufweisen.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 33, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Deckelemen- te (36') eine Anzahl gleichmäßig verteilter Durchgangsöff¬ nungen (361, 364) aufweisen.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Deckelemente (36'') ein durch eine zentrale Durchgangsöffnung (361') ge¬ führtes Überströmrohr (37) mit vorgebbarem Durchmesser und vorgebbarer Höhe für den Partikeltransport aufweisen.
36. Hochtemperaturwärmetauscher für den Wärmeaus- tausch zwischen Feststoffpartikeln und einem fluidisieren- den Gas in einer Wirbelschicht, mit einem Behälter, der ei¬ nen Rost (34a) oder mehrere mit Abstand übereinander lie¬ gende Roste (34a, 34b, 34c, 34d) enthält, die Durchtritts¬ öffnungen für die Zufuhr des Gases aufweisen, dadurch g e- k e n n z e i c h n e t , daß der Rost wenigstens ein durch eine zentrale Durchgangsöffnung (363) geführtes Überström¬ rohr (37) mit vorgebbarem Durchmesser und vorgebbarer Höhe für den Partikeltransport enthält.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Überströmrohr (37) einen oberhalb eines Deckelementes (361') des Rostes gele¬ genen Eintrittsbereich (371) größeren Durchmessers aufweist und/oder, daß das dem Eintrittsbereich (371) gegenüberlie- gende Ende des Überströmrohres (37) eine Endwand (372) mit einer zentralen Austrittsöffnung (373) aufweist.
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