[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EP3957909B1 - Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren - Google Patents

Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren Download PDF

Info

Publication number
EP3957909B1
EP3957909B1 EP20191986.7A EP20191986A EP3957909B1 EP 3957909 B1 EP3957909 B1 EP 3957909B1 EP 20191986 A EP20191986 A EP 20191986A EP 3957909 B1 EP3957909 B1 EP 3957909B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluidized
bed
zone
fluidized bed
fluidizing gas
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.)
Active
Application number
EP20191986.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3957909A1 (de
Inventor
Stefan Hamel
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.)
Steinmueller Engineering GmbH
Original Assignee
Steinmueller Engineering GmbH
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 Steinmueller Engineering GmbH filed Critical Steinmueller Engineering GmbH
Priority to EP20191986.7A priority Critical patent/EP3957909B1/de
Publication of EP3957909A1 publication Critical patent/EP3957909A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3957909B1 publication Critical patent/EP3957909B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0084—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed
    • F22B31/0092—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed with recirculation of separated solids or with cooling of the bed particles outside the combustion bed with a fluidized heat exchange bed and a fluidized combustion bed separated by a partition, the bed particles circulating around or through that partition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/24—Devices for removal of material from the bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/24—Devices for removal of material from the bed
    • F23C10/26—Devices for removal of material from the bed combined with devices for partial reintroduction of material into the bed, e.g. after separation of agglomerated parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/06041—Staged supply of oxidant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F23G2202/101—Combustion in two or more stages with controlled oxidant supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/50—Fluidised bed furnace
    • F23G2203/502—Fluidised bed furnace with recirculation of bed material inside combustion chamber

Definitions

  • the invention relates to a fluidized bed furnace of stationary design and a method for operating the fluidized bed furnace for combustion of substances, in particular materials with high calorific values, problematic composition and/or a high proportion of volatile components, comprising a fluidized bed reactor of stationary design and a free space above the fluidized bed reactor for afterburning.
  • Fluidized bed technology has been used successfully for decades to burn coal and sewage sludge. Over the last twenty years or so, the range of fuels has been steadily expanded to include biomass, biogenic residues, waste, production waste, substitute fuels and other feedstocks processed from waste such as paper sludge, RDF ( refuse derived fuel ), SRF ( solid recovered fuel ) . At the same time, the requirements for the operation and design of fluidized bed plants have changed and expanded.
  • the fluidized bed itself basically consists mainly of bed material consisting of sand and fuel ash, with a small proportion of the fuel in the bed.
  • the fluidized bed is fluidized using so-called primary air, which is introduced as evenly as possible across the reactor cross-section through a gas distributor in order to achieve safe and even fluidization. This moves the solids three-dimensionally and mixes them horizontally and vertically. This results in an even distribution of fuel and therefore temperature within the bed.
  • the even temperature distribution and the comparatively low fluidized bed temperature are considered to be the main advantages of fluidized bed combustion compared to grate and dust firing.
  • the fluidized bed mass acts as a mobile heat storage medium and compensates for fluctuations in fuel quality in terms of calorific value, pollutant content and water content.
  • EP 0 431 163 A1 refers to a fluidized bed for the combustion of various types of waste, characterized by the formation of an internal circulation of the bed material.
  • the internal circulation is caused by different fluidization velocities in different zones of the fluidized bed.
  • EP 2 933 557 A1 discloses a fluidized bed furnace which consists of a furnace body, a movable bed plate, a first fluidized bed plate, a second fluidized bed plate, a blower and a turbo blower.
  • the bottom of the fluidized bed furnace has openings which are only permeable to the fluidizing gas.
  • the bed material is transported to the specially designed discharge openings and removed there.
  • An internal bed circulation is set up which ensures the removal of the bed material.
  • the fluidizing medium is fed into the fluidized bed via diffuser plates inclined towards the outlet.
  • the fluidizing medium exits with the help of two diffuser plates at two different exit speeds, which creates a circulating vortex flow.
  • EP 0 740 109 A2 describes a stationary fluidized bed for the combustion of various materials, e.g. waste and coal.
  • the design of the fluidized bed furnace described takes into account in particular the removal of non-combustible components of the feedstock, e.g. ash, impurities or agglomerates.
  • EP 3 124 862 B2 describes in Figure 1 a fluidized bed furnace with outlet openings for non-combustible components arranged in the bottom of a fluidized bed furnace.
  • the fluidized bed furnace also comprises various fluidized bed areas which have different fluidization speeds. Immersion heating surfaces are arranged in the fluidized bed area with a lower fluidization speed.
  • EP 0 722 067 A2 on which the two-part form of the independent claims is based, describes an apparatus of small construction which provides a first distributor plate and a second distributor plate on a furnace bottom.
  • a non-combustible outlet portion is provided between the two distributor plates and, and a fluidized bed is located above the distributor plates.
  • a heat recovery heat transfer tube and a baffle are provided above the second distributor plate, and a plurality of tube grid distributors with a number of fluidizing gas nozzles are arranged side by side above the heat transfer tubes.
  • WO 2019 107 421 A1 describes a fluidized bed furnace which is equipped with a fluid medium layer; a fluidizing gas supply device which supplies fluidizing gas from the lower part of the fluid medium layer; and a plurality of parallel partition walls which divide the fluid medium layer into three cells.
  • the fluidizing gas supply device has a plurality of air distribution pipes provided at the respective cell bottom portions of the first to third cells and below the lower ends of the partition walls parallel to the partition walls so as not to overlap the partition walls in a plan view.
  • KR 10 137 5873 B1 describes a fluidized bed reactor containing a tilted dispersion plate, as well as several dispersion plate nozzles and air boxes.
  • US 2007 014 704 A1 describes a fluidized bed gasification furnace having a gasification chamber, and a combustion chamber with a combustion part and a settling part arranged adjacent to the combustion part and the gasification chamber.
  • the fluidized bed gasification furnace includes a first passage from the gasification chamber into the combustion chamber, a second passage and a first diffusion device.
  • the fluidized bed gasification furnace also includes a circulation controller.
  • the principle of the stationary or bubble-forming fluidized bed is available as a process variant.
  • special attention must be paid to the fluidized bed temperature in order to achieve the desired result in conjunction with other difficult fuel properties such as the composition of the ash and its softening behavior under temperature, as well as the Presence of accompanying and interfering substances to prevent agglomerations in the fluidized bed.
  • a calorific value of around 18 MJ/kg is often given as the upper limit for the fuel in a stationary fluidized bed.
  • the main reason for this is the setting of the bed temperature, which should typically be around 850°C depending on the ash softening behavior, but not higher than around 900°C. If the fuel properties cannot be changed, other measures must be taken to ensure safe plant operation.
  • the aim of the present invention was to expand the application area of stationary or bubble-forming fluidized bed reactors with regard to the calorific value of the fuels.
  • Particular attention is paid to fuels that have high calorific values, whose ash has a complex composition and/or shows variable softening behavior that is strongly dependent on the temperature (tendency to agglomerate), and have a non-negligible proportion of accompanying substances, impurities and volatile components.
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.
  • the object is achieved by a fluidized bed furnace of stationary design using asymmetrical operation.
  • the temperature within the fluidized bed furnace is controlled so that, in particular, high calorific value materials that have a high volatile content can be burned with the apparatus according to the invention.
  • the oxygen supply is controlled by separately setting different fluidization speeds, as well as by separately controlling the oxygen concentration in the fluidizing gas depending on the zone of the fluidized bed.
  • the locally increased fluidization speed advantageously leads to the accumulation of agglomerates in the fluidized bed being reduced or completely prevented and at least slowed down.
  • a partially higher fluidization speed in the fluidized bed zone, in which no immersion heating surfaces are installed, also ensures internal circulation of the fluidized bed material.
  • the apparatus according to the invention simultaneously makes it possible to ensure the removal of agglomerates and impurities and to ensure the afterburning of the volatile components that pass from the fluidized bed into the free space.
  • the structure also realizes a staged combustion of the volatiles within the fluidized bed furnace in order to avoid local temperature peaks in the free space.
  • the present invention relates to a fluidized bed furnace of stationary design comprising a fluidized bed reactor (A) which is designed to form a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed region with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), a second Zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized bed region without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'); wherein the fluidization of the fluidized bed region of the second zone (B2) has a higher velocity than that of the first zone (B1), so that an internal fluidized bed material circulation (F) is established between the first and second zones.
  • A fluidized bed reactor
  • A which is designed to form a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed region with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), a second Zone for primary combustion
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed comprises from 0.4 to 0.75, preferably from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.
  • the fluidized bed furnace further comprises a bed material discharge funnel (D) which is located in the region below the fluidizing gas distributors (C1, C2) and a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.
  • a bed material discharge funnel (D) which is located in the region below the fluidizing gas distributors (C1, C2) and a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air levels.
  • the fluidized bed reactor is a bubbling fluidized bed reactor.
  • “Fuels” in the sense of this invention basically means substances that contain a certain proportion of combustible material, which in turn converts the stored energy into usable energy through oxidation, usually in the form of combustion.
  • combustible materials can include various coals, processing sludge, oil coal or oil coke as well as waste of all kinds and the like.
  • a major advantage of the fluidized bed furnace according to the invention for the combustion of fuels is the thermal utilization or disposal of problematic substances. For example, petroleum coke (high sulfur), chicken manure (low density), landfill gas (low calorific value) and much more can be converted.
  • waste wood old paint/varnish
  • used oil hazardous waste
  • production or industry-specific waste and other types of waste.
  • residues with a high calorific value that can be used for energy production can be used for this purpose, such as animal meal, shredder light fraction, etc.
  • the different fuels can be used individually (mono-combustion) or in combination with different fuels.
  • the cross-sectional area of the first zone (B1) comprises from 0.4 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section, preferably from 0.55 to 0.75, and more preferably from 0.60 to 0.75.
  • the division of the zones of the fluidized bed reactor is carried out accordingly in such a way that it enables the person skilled in the art to carry out the invention described and to bring about the technical effect according to the invention.
  • the entire cross-section of the fluidized bed is represented by the horizontal cross-section at the upper end of the fluidized bed and is divided into two zones (B1, B2) by an imaginary line.
  • the imaginary line runs centrally between the fluidizing gas distributor of the first zone (C1) and the fluidizing gas distributor of the second zone (C2), so that the imaginary line is equally spaced from the fluidizing gas nozzles of both fluidizing gas distributors (C1, C2).
  • the basic ratio of the surface area of the first zone of the fluidized bed (B1) to the total cross-sectional area is 40% or higher.
  • a fluidized bed furnace should preferably be selected in which the proportion of the first zone (B1) is higher, so that the proportion of the second zone (B2) is correspondingly smaller in comparison to the total cross-sectional area.
  • the proportion of the first zone (B1) is more than 50% based on the reactor cross-section
  • the imaginary line separating the two zones from one another is shifted in the direction of the second zone (B2), so that an asymmetrical arrangement of the surfaces (B1, B2) is created along the axis formed by the imaginary line.
  • the surface area of the first zone (B1) is preferably 55% or higher, particularly preferably 60% or higher, of the total reactor cross-section.
  • the zones of the fluidized bed have different fluidization speeds.
  • a first zone has a fluidization speed that is lower than the fluidization speed of the second zone.
  • F material circulation
  • the entire bed material and thus also the fuel particles distributed throughout the bed material are captured.
  • the internal circulation allows the burning particles in all areas of the fluidized bed. Therefore, the combustion of the fuel takes place preferentially, locally more or less intensively, in the entire fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace according to the invention is able to at least partially prevent the formation of agglomerates, alternatively destroy them, or otherwise remove them via the discharge funnel.
  • the higher fluidization speed within the second zone causes higher impulses, e.g. between bed material and agglomerates, so that a more intensive bed material movement occurs and the dissolution of agglomerates is thereby promoted.
  • the bed material i.e. the solid that is fluidized to form a fluidized bed in the fluidized bed reactor, is a substance or a mixture of substances that does not itself take part in the combustion.
  • the bed material is usually made from ash, the solid residue from the combustion of organic material, and, for example, gravel (sand), with approximately one to three percent by weight of the fuel used being added.
  • the bed material leads to erosion, i.e. the mechanical wear and tear of refractory building materials, e.g. the immersion heating surfaces arranged within the fluidized bed.
  • erosion is rather negative and leads to high material wear. This effect increases in proportion to the fluidization speed.
  • the slower fluidization is provided in the cooled first zone of the fluidized bed (B1) to minimize erosion on the immersion heating surfaces arranged there.
  • fluidization is faster in order to drive the solids circulation and to dissolve any agglomerates that may have formed.
  • the stationary type fluidized bed furnace according to the invention is operated asymmetrically at least with respect to the fluidizing gas quantity distribution within the fluidized bed material.
  • the specific fluidizing gas quantity supplied in the first zone of the fluidized bed (B1) is correspondingly smaller than the specific fluidizing gas quantity in the second zone of the fluidized bed (B2), the specific fluidizing gas quantity corresponding to the quantity of fluidizing gas in kg per m 2 of the fluidized bed surface.
  • the fluidized bed furnace is arranged such that the specific fluidizing gas quantity relative to the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 150% of the specific fluidizing gas quantity relative to the fluidized bed area of the first zone (B1).
  • An even more preferred embodiment comprises a fluidized bed furnace which is designed such that the specific fluidizing gas quantity relative to the fluidized bed area of the second zone (B2) is at least 200% of the specific fluidizing gas quantity relative to the fluidized bed area of the first zone (B1).
  • Absolute values of the specific fluidizing gas quantities must be selected depending on various parameters such as the bed particle size distribution, bed temperature, composition of the fluidizing gas.
  • the zones of the fluidized bed are individually supplied with primary air via fluidizing gas distributors (C1, C2).
  • the primary air corresponds to the fluidizing gas, which consists either of air alone or of a mixture of air and recirculated flue gas.
  • the recirculated flue gas generally corresponds to only a portion of the gas mixture that is created during the combustion process of materials in the fluidized bed furnace, is collected and fed back to the fluidized bed furnace to burn other materials.
  • the recirculated flue gas can be taken from various points so that it is collected uncooled, cooled (e.g. after a steam generator and/or after an air preheater), after gas cleaning, or at another point after firing and fed back to the fluidized bed furnace to burn other materials.
  • the fluidized bed furnace is designed in such a way that the fluidizing gas, which is supplied via the fluidizing gas distributors to the first zone (B1) and the second zone (B2) of the fluidized bed, is independently composed of air and/or recirculated flue gas.
  • the faster fluidized second zone (B2) of the fluidized bed is preferably designed without any internals. This has the advantage that higher gas velocities, i.e. a higher proportion of solids flows upwards due to stronger fluidization. Since the fluidically connected first zone (B1) of the fluidized bed has a slower fluidization of the bed material compared to the second zone (B2), a suction direction of the bed material is created into the faster second zone (B2), so that internal material circulation and thus good mixing take place. The cooling of the bed material in the first zone (B1) using immersion heating surfaces (E) also ensures that the temperature of the second zone (B2) is also lowered by the internal material circulation.
  • the proportion of recirculated flue gas in the primary air is advantageously adjusted as required and used to regulate the temperature.
  • the proportion of recirculated flue gas should preferably be selected so that a temperature of 950°C is not exceeded in the faster second zone of the fluidized bed (B2).
  • the primary air is selected so that the oxygen content is stepped.
  • the total oxygen ⁇ Total supplied to the fluidized bed furnace according to the invention is made up of the oxygen that is introduced into both zones of the fluidized bed B1 and B2 ⁇ B and the oxygen that is added to the free space. Unless otherwise stated, the oxygen contents are each based on the stoichiometric oxygen requirement for the combustion of the total fuel introduced O min .
  • ⁇ Total has a value of 1.05 to 1.4 and ⁇ B has a value of 0.35 to 0.9, preferably 0.4 to 0.8.
  • the remaining amount of oxygen required ⁇ ABL is added via the air in the free space of the fluidized bed furnace, i.e. the burnout air from all levels.
  • the fluidized bed furnace according to the invention is arranged in such a way that the oxygen content ⁇ B , which is added directly to the fluidized bed, is composed of the oxygen ⁇ B1 introduced into the fluidized bed area of the first zone (B1) and the oxygen ⁇ B2 introduced into the fluidized bed area of the second zone (B2), each based on the stoichiometric oxygen requirement O min for the combustion of the total fuel introduced, wherein ⁇ B1 is greater than ⁇ B2 .
  • ⁇ B1 is 10% to 30% greater than ⁇ B2 .
  • the operation of the fluidized bed furnace can be asymmetrical with respect to the oxygen conditions within the fluidized bed furnace.
  • the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are arranged within a plane below the fluidized bed, with a distance between the individual fluidizing elements so that all fluidizing gas distributors are permeable to agglomerates, bed material and/or impurities that have formed.
  • the fluidizing gas distributor is designed so that only agglomerates that are no larger than the distance between the fluidizing elements can pass through.
  • This advantageous arrangement hereinafter also referred to as an open fluidizing gas distributor or open nozzle base) allows impurities and/or agglomerates to be continuously removed, as they would otherwise cause a fluidization disturbance. There is therefore a distance between the individual fluidizing elements through which agglomerates, bed material and/or impurities are drawn downwards between the nozzle elements with the bed and thus transported out of the system.
  • the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C1) of the first zone (B1) form a plane that slopes downwards at an angle of 1° to 75° in the direction of the zone (B2), wherein the plane of the fluidizing elements of the fluidizing gas distributor (C2) of the second zone (B2) is preferably aligned horizontally.
  • the fluidizing elements are preferably individual nozzles, each of which is supplied with a fluidizing gas. It is particularly preferred that the fluidizing elements are nozzles that sit on a nozzle bar that is supplied with fluidizing gas for the number of nozzles sitting on the bar.
  • the nozzle bar is preferably straight, curved or ring-shaped. It is advantageous that the fluidized bed furnace is designed in such a way that, starting from the slowly fluidized zone of the fluidized bed (B1), the fluidizing elements are arranged downwards in the direction of the rapidly fluidized zone of the fluidized bed (B2) (see also Figure 6 This additionally supports the internal fluidized bed circulation.
  • a closed nozzle base which is formed from diffuser plates, for example, is often used.
  • a closed nozzle base e.g. the sum of the diffuser plates, has no passage between the fluidizing elements, e.g. nozzles, so that the bed material in this case is transported away along the closed nozzle base by means of a central or lateral opening.
  • This has the disadvantage that fuels that contain large amounts of impurities, such as non-combustible materials or agglomerates, cannot be converted.
  • Advantageous embodiments of the fluidized bed furnace according to the invention also contain at least one side wall of the fluidized bed reactor (A), preferably in the region of the fluidized bed of the first zone (B1), which is arranged to expand upwards by an opening angle ⁇ relative to the vertical.
  • the opening angle ⁇ is 0° or more, preferably 5° or more, more preferably 15° or more.
  • the asymmetrical arrangement of the side walls of the fluidized bed reactor basically promotes the flow of solids through the fluidized bed, but in particular the downward flowing movement of the coarse particles at the edge of the first zone of the fluidized bed.
  • the height of the fluidized bed is preferably selected so that the immersion heating surfaces (E) in the fluidized bed of the first zone (B1) are either completely surrounded by the bed material or partially protrude into the free space of the fluidized bed furnace. If all of the immersion heating surfaces are surrounded by the bed material, the highest amount of heat can be absorbed. As the proportion of uncovered immersion heating surface increases, the proportion of heat absorbed also decreases, so that the cooling effect of the immersion heating surfaces on the temperature of the fluidized bed decreases accordingly. In this way, the temperature in the fluidized bed can be regulated depending on the combustion properties of the materials to be burned.
  • At least one essentially vertically arranged guide body (I) is immersed in the fluidized bed between the fluidized bed of the first zone (B1) and the fluidized bed of the second zone (B2), so that there is a distance from the nozzle bottom and the fluidized bed surface, wherein the geometric base area of the guide body (I) is flat or three-dimensionally shaped.
  • the guide body (I) preferably serves as an additional heat transfer surface.
  • the guide body (I) is also preferably shaped with tapered inflow sides at the bottom and rounded outflow sides at the top. If the fluidized bed furnace has a guide body (I), this leads to an increase in circulation in the entire fluidized bed.
  • the technical effect of the guide body (I) only comes into effect if the immersion heating surfaces are arranged perpendicular to the side surface of the guide body, as shown in Figure 8 As the immersion heating surfaces are designed as shown in Figure 3 and Figure 4 As the right-hand figure reveals, the immersion heating surfaces themselves preferably fulfil the function of the guide body (I).
  • the fluidized bed furnace has a discharge funnel for the discharge of bed material, ash and impurities.
  • the opening of the bed material discharge funnel (D) can be arranged below the first zone (B1), below the second zone (B2) or centrally below the fluidized bed reactor (A).
  • the walls of the bed material discharge funnel (D) are preferably designed as additional heat transfer surfaces.
  • the walls of the fluidized bed reactor (A) are designed entirely or partially as heat transfer surfaces, preferably as evaporators.
  • the bed material discharge funnel (D) comprises additional gas supply nozzles. This achieves local loosening and/or fluidization of the bed material, so that the removal of the solids, e.g. the impurities, the ash and/or the bed material, is ensured.
  • the additional gas supply into the discharge funnel (D) also leads to further cooling of the solids to be discharged. This further promotes the discharge of the solids without affecting the amount of heat within the reactor, because the gas flowing in through the funnel (D) cools the solids to be discharged and then rises, warmed up, into the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace has a free space above the fluidized bed reactor (A) in which burnout air nozzles (3) are arranged within burnout air planes. These burnout air nozzles (3) are preferably aligned tangentially within a burnout air plane to an imaginary tangential circle (G) located in the free space of the reactor cross-section.
  • the free space of the fluidized bed reactor (A) can contain at least one second burnout air plane, the burnout air nozzles (3') of which are aligned tangentially to an imaginary tangential circle (H) lying in the free space of the reactor cross-section, the tangential circle (G) of the first burnout air plane having a different diameter than the tangential circle (H) of the second burnout air plane.
  • the burnout air nozzles (3') of the second burnout air plane are in particularly preferred Embodiments arranged at the same height or above the burnout air nozzles (3) of the first burnout air level.
  • the free space comprising the burnout air levels or the burnout air level forms a so-called burnout zone in the free space of the fluidized bed furnace above the fluidized bed.
  • the gas for post-combustion is also referred to as burnout air and can consist either of air, air mixed with recirculated flue gas, or air mixed with other gases, such as vapors and exhaust air.
  • the burnout air is flowed into the burnout zone using high momentum and tangentially aligned in order to obtain a twisted flow, i.e. gas flows twisted into each other, and thus a good mixing of the gases in the free space.
  • the number of burnout air levels is selected according to requirements. The requirement arises from the content of volatile components of the fuels used. The higher the volatile content and thus also the proportion of burnout air required above the fluidized bed, the more levels with burnout air should preferably be provided.
  • the design of several burnout air levels has the advantage that the afterburning of the volatile components is staged in such a way that the temperatures within the fluidized bed furnace do not exceed a certain upper limit, which depends on the fuel itself.
  • Safe plant operation with fuels with problematic fuel properties can also be ensured by various other measures to reduce the tendency to agglomeration.
  • a suitable fluidized bed material In addition to using lower bed temperatures, a suitable fluidized bed material must be selected according to the fuel used so that the tendency to agglomeration is prevented or at least reduced.
  • Additives e.g. mineral substances, can also be added to the fluidized bed to reduce or prevent the formation of liquid or sticky phases within the fluidized bed reactor.
  • An increased fluidization rate can also help to prevent or at least slow down the accumulation of agglomerates, since the stronger bed movement and the larger impulses cause agglomerates that have already formed can be dissolved again. At the same time, the stronger fluidization can help to even out the temperature.
  • the invention also relates to a method for operating the fluidized bed furnace described.
  • the invention is directed to a method for burning materials in a fluidized bed furnace of stationary design, wherein the materials are placed in a fluidized bed reactor (A) and burned, wherein the fluidized bed reactor (A) forms a fluidized fluidized bed, comprising a first zone for heat recovery (B1) comprising a fluidized fluidized bed region with immersion heating surfaces (E) and a fluidizing gas distributor (C1) with fluidizing elements (6), and a second zone for primary combustion (B2) comprising a fluidized fluidized bed region without immersion heating surfaces and a fluidizing gas distributor (C2) with fluidizing elements (6'), wherein the fluidization of the fluidized bed region of the second zone (B2) has a higher speed than that of the first zone (B1), so that a fluidized bed-internal material circulation (F) is established between the first and second zones along the immersion heating surfaces, and wherein the cross-sectional area of the first zone (B1) is from 0.4 to 0.75
  • a fluidized bed temperature and a free space temperature are established, which differ significantly from each other.
  • the fluidized bed can be operated at temperatures below 800°C, above 850°C or between 800°C and 950°C.
  • temperatures can be freely chosen.
  • the volatiles are mainly burned outdoors.
  • fluidized bed furnaces are used, wherein the cross-sectional area of the first zone (B1) of the fluidized bed is preferably from 0.55 to 0.75 and more preferably from 0.60 to 0.75 of the total fluidized bed reactor cross-section.
  • the process has an oxygen content ⁇ B which is added directly via the fluidized bed. This is made up of the oxygen ⁇ B1 introduced into the fluidized bed area of the first zone (B1) and the oxygen ⁇ B2 introduced into the fluidized bed area of the second zone (B2), each based on the stoichiometric oxygen requirement O min for combustion of the total fuel introduced, where ⁇ B1 is greater than ⁇ B2 . In preferred embodiments of the process, ⁇ B1 is 10% to 30% greater than ⁇ B1 .
  • At least 150% of the specific fluidizing gas quantity of the first zone (B1) flows into the second zone (B2). In particularly preferred embodiments, at least 200% of the specific fluidizing gas quantity of the first zone (B1) flows into the second zone (B2).
  • the fluidizing elements of a fluidizing gas distributor are preferably arranged within a plane below the fluidized bed. A distance between the individual fluidizing elements is advantageous so that agglomerates, bed material and/or impurities formed are carried between the individual fluidizing elements of the fluidizing gas distributor.
  • impurities, agglomerates and/or the bed material are continuously removed via the bed material removal funnel (D).
  • the method comprises the tangential inflow of a gas for afterburning onto a free space in the reactor cross-section lying imaginary circle (G).
  • the fuel should preferably be added in such a way that it is distributed as evenly as possible in or on the fluidized bed.
  • the entire volume of the fluidized bed is preferably used for fuel conversion.
  • the internal circulation is preferably designed to be uniform and the fuel is distributed homogeneously.
  • the different types of fuel are added to the combustion either individually or one after the other (mono-combustion) or simultaneously in combination.
  • the fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning materials in this fluidized bed furnace can basically be used for all combustible materials. Normally, the combustion of fuels with such high calorific values in classic stationary fluidized bed furnaces leads to problems such as uncontrollable local temperature peaks and increased agglomeration.
  • the fluidized bed furnace is advantageously used for fuels with an average calorific value of more than 15 MJ/kg in the state when introduced into the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace can preferably be used to burn fuels with a calorific value of more than 20 MJ/kg in the state when introduced into the fluidized bed.
  • the fluidized bed furnace according to the invention and the method for burning materials in this fluidized bed furnace can also be used advantageously when fuels are used with a content of volatile components of more than 50% by weight based on the water- and ash-free fuel substance in the state when introduced into the fluidized bed.
  • the invention is even more advantageous for fuels with a content of volatile components of more than 70% by weight based on the water- and ash-free fuel substance in the state when introduced into the fluidized bed.
  • Figure 1 shows a preferred variant of the fluidized bed reactor (A) according to the invention for the conversion of high calorific value feedstocks.
  • Different amounts of fluidizing gas (6 and 6') consisting of combustion air (1, 1') or a mixture of combustion air and recirculated flue gas (2, 2'), can be used, so that a fluidized bed area with slow fluidization (B1) and a fluidized bed area with fast fluidization (B2) are formed.
  • immersion heating surfaces (E) are also used to remove reaction heat from the bed and thus adjust the bed temperature to the desired value.
  • the outflow velocity of the fluidization gas (6') is set higher, preferably much higher, than the outflow velocity of the fluidization gas (6) in the slower area (B1).
  • much higher impulses are exerted on the particles in this area (B2), so that the cross-mixing between the slow bed (B1) and the fast bed (B2) is intensified.
  • the arrows (F) represent the main circulation in the fluidized bed. While the upward movement of the bed material is forced in the area of rapid fluidization (B2), the bed material preferably sinks again in the slowly fluidized part (B1).
  • Coarse particles, agglomerates or even impurities can enter the bed material discharge funnel (D) through the open gas distributor (C1, C2) and from there be continuously or discontinuously discharged together with the bed material below (4).
  • combustion air is added in the free space above the fluidized bed as so-called burnout air (3).
  • FIG 2 The influence on the bed temperature by varying the fluidized bed height is shown.
  • the method of lowering the fluidized bed is also available.
  • the fluidized bed height is lowered, which means that there is less immersion heating surface in the bed where the high heat transfer coefficients prevail, and thus the heat absorption is reduced.
  • Figure 1 a completely immersed heating surface, which can thus absorb the maximum possible amount of heat. The basic operation corresponds to the description of Figure 1 .
  • Figure 3 and 4 show the geometric design of the fluidized bed cross-sectional area. This can be round, square or rectangular. In Figure 3 various inventive variants of the arrangement of the immersion heating surfaces (E) in a round reactor cross-section are shown.
  • the bed material discharge (4) is arranged geometrically below the rapidly fluidized bed (B2). This embodiment is to be preferred if, for example, coarser impurities are expected in the feed material.
  • the increased fluidization speed can also ensure that coarse impurities are discharged through the open nozzle base in the direction of the bed material discharge.
  • the discharge i.e. the outflow of the bed material through local loosening due to the addition of gas
  • the bed material to be discharged is cooled by the addition of gas (7, 7').
  • the additional gas also called hopper gas (7, 7')
  • the amount of funnel gas added can also vary locally in the funnel (4).
  • the decisive factor here is the extent to which cooling is required and the extent to which addition is necessary to ensure mechanical transport along the funnel slope.
  • the addition of the hopper gas (7') can be dispensed with for transport reasons, as the hopper slope is very steep here, which ensures that the material is transported away and "slides".
  • the addition of the hopper gas is advantageous in order to support the transport of the material towards the discharge (4) by means of local loosening.
  • the addition of hopper air (7, 7') can still be desirable in order to cool the material before it is discharged.
  • Figure 7 shows a modified embodiment of the fluidized bed according to Figure 6 . While the simplest form according to the present invention is a vertical design of the side walls in the bed area with either a round cross-section, a rectangular cross-section or a square cross-section, it is advantageous if the side walls are designed differently.
  • An advantageous possibility for an alternative design is shown in the structure in Figure 7 , in which in particular the wall of the fluidized bed reactor (A) associated with the first zone of the fluidized bed area (B1) widens slightly upwards (here represented by the opening angle ⁇ with respect to the vertical). This widening promotes the flow of solids through the fluidized bed and in particular the downward-flowing coarse particles in the edge zones, ie on the wall of the fluidized bed reactor.
  • FIG 8 shows an alternative embodiment of the fluidized bed reactor (A) with a built-in guide body (I).
  • a guide body (I) can advantageously be used. This is placed vertically between the slowly fluidized bed (B1) and the rapidly fluidized bed (B2) so that it is immersed within the bed. There is a distance to the nozzle bottom at the bottom and to the fluidized bed surface at the top so that the bed material can follow the preferred circulation (F), but is supported in the circulation direction by the guide body (I).
  • the guide body (I) can also be designed as a heat exchanger surface, like the immersion heating surfaces (E), but can also be designed simply as a body without heat absorption function.
  • the guide body can, as in Figure 8 schematically indicated be shaped in a flow-technically advantageous manner. For example, with tapered inflow sides at the bottom and rounded outflow side at the solids overflow at the top.
  • Figure 9 shows the exemplary arrangement of the burnout air nozzles in the case of a circular reactor cross-section.
  • the outflow direction of some of the nozzles (3) is aligned tangentially to a larger virtual tangential circle (G) located centrally in the cross-section.
  • Another part of the nozzles (3') is aligned tangentially to a smaller virtual tangential circle (H) located centrally in the cross-section.
  • the burnout air (3, 3') can consist of air or a mixture of air and recirculated flue gas (recital gas). Recital gas can be added to the burnout air in a targeted manner in order to increase the exit pulses of the nozzles, thereby improving the mixing into the flue gas flow (5) and/or to reduce the temperature in the post-combustion zone through the presence of recital gas.
  • a further improvement in the post-combustion zone which can be achieved, for example, by improving the mixing and/or by grading the addition of burnout air, thereby enlarging the reaction zone and in turn helping to avoid temperature peaks, can be achieved by choosing different heights for the addition of burnout air (3) and (3').
  • This means that the injection of burnout air is carried out by the injection directed at the "small" tangential circle (H) being above or below the injection directed at the "larger" tangential circle (G).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wirbelbettofen der stationären Bauart und ein Verfahren zum Betreiben des Wirbelbettofens zur Verbrennung von Stoffen, insbesondere von Materialien mit hohen Heizwerten, problematischer Zusammensetzung und/oder einem hohen Anteil an flüchtigen Bestandteilen, umfassend einen Wirbelschichtreaktor der stationären Bauart und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors zur Nachverbrennung.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Seit Dekaden wird die Wirbelschichttechnik zur Verbrennung von Kohle und Klärschlamm erfolgreich eingesetzt. In den letzten ca. zwanzig Jahren wurde das Brennstoffspektrum stetig erweitert mit beispielsweise Biomassen, biogenen Reststoffen, Abfällen, Produktionsabfällen bis hin zu Ersatzbrennstoffen und anderen aus Abfall aufbereiteten Einsatzstoffen wie Papierschlamm, RDF (Refuse Derived Fuel), SRF (Solid Recovered Fuel). Damit haben sich gleichzeitig die Anforderungen an den Betrieb und das Design von Wirbelschichtanlagen verändert und erweitert.
  • Die Wirbelschicht selbst besteht grundsätzlich überwiegend aus Bettmaterial, bestehend aus Sand und Brennstoffasche, wobei sich zu einem geringen Masseanteil auch der Brennstoff im Bett befindet. Die Wirbelschicht wird mithilfe der sogenannten Primärluft fluidisiert, die durch einen Gasverteiler möglichst gleichmäßig über den Reaktorquerschnitt eingebracht wird, um eine sichere und gleichmäßige Fluidisierung zu erhalten. Dadurch werden die Feststoffe dreidimensional bewegt und damit in horizontaler und vertikaler Richtung gemischt. Dies bewirkt eine gleichmäßige Brennstoff- und damit auch Temperaturverteilung innerhalb des Bettes. Die gleichmäßige Temperaturverteilung und die im Vergleich niedrige Wirbelbetttemperatur gelten als hauptsächlicher Vorteil der Wirbelschichtverbrennung gegenüber der Rost- und Staubfeuerung. Die Wirbelbettmasse wirkt als beweglicher Wärmespeicher und gleicht Schwankungen der Brennstoffqualitäten hinsichtlich Heizwertes, Schadstoffgehalten und Wassergehalten aus.
  • EP 0 431 163 A1 bezieht sich auf ein Wirbelbett zur Verbrennung von Abfällen verschiedener Art, die durch die Ausbildung einer internen Zirkulation des Bettmaterials gekennzeichnet ist. Die interne Zirkulation wird durch unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten in verschiedenen Zonen des Wirbelbettes hervorgerufen.
  • EP 2 933 557 A1 offenbart einen Wirbelschichtofen, der sich aus einem Ofenkörper, einer beweglichen Bettplatte, einer ersten Wirbelschichtplatte, einer zweiten Wirbelschichtplatte, einem Gebläse und einem Turbogebläse zusammensetzt. Der Boden des Wirbelschichtofens besitzt Öffnungen, die nur für das Fluidisierungsgas durchlässig sind. Das Bettmaterial wird zu den speziell dafür eingerichteten Abzugsöffnungen transportiert und dort abgezogen. Es wird eine interne Bettzirkulation eingestellt, die den Abtransport des Bettmaterials sicherstellt. Dazu wird das Fluidisiermedium über in Richtung Auslass geneigte Diffusorplatten in das Wirbelbett gegeben. In einer der Ausführungsformen tritt das Fluidisiermedium mithilfe von zwei Diffusorplatten mit zwei unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten aus, wodurch ein zirkulierender Wirbelstrom entsteht.
  • EP 0 740 109 A2 beschreibt eine stationäre Wirbelschicht zur Verbrennung von verschiedenen Stoffen, z.B. Abfälle und Kohle. Die Bauart des beschriebenen Wirbelschichtofens berücksichtigt insbesondere den Abzug von nicht-brennbaren Bestandteilen der Einsatzstoffe, z.B. Asche, Störstoffe oder Agglomerate.
  • EP 3 124 862 B2 beschreibt in Figur 1 einen Wirbelbettofen mit Auslassöffnungen für nicht brennbare Bestandteile, die im Boden eines Wirbelbettofens angeordnet sind. Der Wirbelbettofen umfasst weiterhin verschiedene Wirbelbettbereiche, die unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten aufweisen. In dem Wirbelbettbereich mit geringerer Fluidisierungsgeschwindigkeit sind Tauchheizflächen angeordnet.
  • EP 0 722 067 A2 , auf der die zweiteilige Form der unabhängigen Ansprüche basiert, beschreibt eine Vorrichtung mit einer kleinen Konstruktion, die eine erste Verteilerplatte und eine zweite Verteilerplatte auf einem Ofenboden vorsieht. Zusätzlich ist ein nicht brennbarer Auslassabschnitt zwischen den beiden Verteilerplatten und vorgesehen, und ein Wirbelbett befindet sich oberhalb der Verteilerplatten. Ein Wärmerückgewinnungs-Wärmeübertragungsrohr und ein Ablenkblech sind über der zweiten Verteilerplatte vorgesehen, und eine Vielzahl von Rohrgitterverteilern mit einer Anzahl von Wirbelgasdüsen sind über den Wärmeübertragungsrohren nebeneinander angeordnet.
  • WO 2019 107 421 A1 beschreibt einen Wirbelschichtofen, welcher mit einer Fluidmediumschicht; einer Wirbelgaszufuhrvorrichtung, die Wirbelgas aus dem unteren Teil der Fluidmediumschicht zuführt; und einer Vielzahl von parallelen Trennwänden, die die Fluidmediumschicht in drei Zellen unterteilen, ausgestattet ist. Die Wirbelgaszufuhrvorrichtung weist eine Vielzahl von Luftverteilungsrohren auf, die an den jeweiligen Zellenbodenabschnitten der ersten bis dritten Zelle und unterhalb der unteren Enden der Trennwände parallel zu den Trennwänden vorgesehen sind, so dass sie die Trennwände in einer Draufsicht nicht überlappen.
  • JP 2001 132 925 beschreibt eine Wärmerückgewinnungskammer mit einem Wärmeübertragungsrohr und eine Verbrennungskammer ohne das Wärmeübertragungsrohr, welche durch eine Trennwand in einer Wirbelschichtverbrennungsanlage verbunden sind Zusätzlich ist ein Streurohr unmittelbar unter der Trennwand installiert, und Streurohre und Streuplatten sind am unteren Teil jeder Kammer installiert.
  • KR 10 137 5873 B1 beschreibt einen Wirbelschichtreaktor, der eine gekippte Dispersionsplatte enthält, sowie mehrere Dispersionsplattendüsen und Luftkästen.
  • US 2007 014 704 A1 beschreibt einen Wirbelschichtvergasungsofen, der eine Vergasungskammer hat, sowie eine Verbrennungskammer mit einem Verbrennungsteil und einen Absetzteil, der neben dem Verbrennungsteil und der Vergasungskammer angeordnet ist. Der Wirbelschichtvergasungsofen umfasst einen ersten Durchgang aus der Vergasungskammer in die Verbrennungskammer, einen zweiten Durchgang und eine erste Diffusionsvorrichtung. Der Wirbelschichtvergasungsofen umfasst auch einen Zirkulationsregler.
  • Wie bereits erwähnt hat sich das Brennstoffspektrum in den letzten Jahren stark erweitert. Es gibt unterschiedlichste Brennstoffe und Abfallfraktionen, die teilweise hohe Heizwerte, eine problematische Aschezusammensetzung, gewisse Anteile von Störstoffen sowie einen hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen aufweisen. Für die Umsetzung in kleinen bis mittelgroßen thermischen Anlagen werden oftmals, trotz der Vorteile des Wirbelschichtreaktors, klassische Rostfeuerungen eingesetzt, da Wirbelschichtreaktoren der zirkulierenden Bauart zwar verfahrenstechnische Vorteile bieten, aber nur für große Anlagen wirtschaftlich zu betreiben sind.
  • Als Verfahrensvariante steht das Prinzip der stationären oder auch blasenbildenden Wirbelschicht zur Verfügung. Insbesondere bei sehr heizwertreichen Brennstoffen muss besonderes Augenmerk auf die Wirbelbetttemperatur gelegt werden, um in Verbindung mit weiteren schwierigen Brennstoffeigenschaften wie der Zusammensetzung der Asche und dessen Erweichungsverhalten unter Temperatur, sowie der Gegenwart von Begleit- und Störstoffen, Agglomerationen im Wirbelbett zu verhindern.
  • Oftmals wird für die stationäre Wirbelschicht als obere Grenze für den Brennstoff ein Heizwert von rund 18 MJ/kg genannt. Hauptgrund ist die Einstellung der Betttemperatur, die je nach Ascheerweichungsverhalten typischerweise um etwa 850°C, jedoch nicht höher als üblicherweise etwa 900°C liegen sollte. Sind die Brennstoffeigenschaften nicht zu verändern, muss mittels anderer Maßnahmen ein sicherer Anlagenbetrieb gewährleistet werden.
  • Bei zu hoher Energiefreisetzung im Wirbelbett durch die Verbrennung von heizwertreichen Stoffen, wie beispielsweise Kohle, die durch einen hohen Heizwert, aber geringen Flüchtigengehalt gekennzeichnet ist, ist es erforderlich Wärme aus dem Wirbelbett abzuziehen. Dies kann einerseits über die Wärmeübertragung an die Reaktorwände des Wirbelbettofens erfolgen, wobei diese z.B. zur Verdampfung im Wasser-/dampf-Kreislauf gestaltet sind. Andererseits ist die Wärmeabfuhr auch über zusätzlich innerhalb des Wirbelbetts angeordnete Tauchheizflächen möglich.
  • Zur Temperatureinstellung des Wirbelbettes sind außerdem weitere Parameter wie der Flüchtigengehalt zu beachten. Während im Falle von Kohle (geringer Flüchtigengehalt) die überwiegende Umsetzung des Brennstoffs im Bett selbst stattfindet, verlagert sich bei Brennstoffen mit höheren Flüchtigengehalt die Umsetzung in den Freiraum oberhalb des Wirbelbetts selbst. Flüchtige Bestandteile, die vom Brennstoff zum einen Teil direkt im Wirbelbett, zum anderen Teil erst an der Wirbelbettoberfläche freigesetzt werden, werden in zunehmenden Maße auch oberhalb des Wirbelbettes im Freiraum in der Ausbrandzone umgesetzt. Damit reduzieren sich der Brennstoffumsatz innerhalb des Bettes und dadurch auch die Betttemperatur.
  • Aufgrund der Notwendigkeit unterschiedlichste Brennstoffe und Abfallfraktionen thermisch verwerten zu können war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Einsatzbereich von stationären oder auch blasenbildenden Wirbelschichtreaktoren bezüglich des Heizwertes der Brennstoffe zu erweitern. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf Brennstoffe gelegt, die teilweise hohe Heizwerte besitzen, deren Asche eine komplexe Zusammensetzung aufweisen und/oder ein von der Temperatur stark abhängiges variables Erweichungsverhalten zeigen (Agglomerationsneigung), und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an Begleitstoffen, Störstoffen sowie flüchtigen Bestandteilen verfügen.
  • Diese technische Aufgabe wird gelöst durch einen Wirbelbettofen der stationären Bauart gemäß der Ansprüche. Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen der stationären Bauart umfasst
    einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend:
    • eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und
    • eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6');
    • einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt; und
    • einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind;
    • wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, und
    • wobei der Wirbelschichtreaktor eingerichtet ist eine Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) mit einer höheren Geschwindigkeit als die der ersten Zone (B1) auszubilden, sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und
    • die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst;.
    • wobei der Wirbelbettofen eingerichtet ist, so dass sich der dem Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes aus dem Sauerstoff ΛB, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammensetzt, und wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt in das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1 und aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 zusammensetzt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist.
  • Ferner umfasst ein Wirbelbettofen der stationären Bauart gemäß der Offenbarung einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend:
    • eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und
    • eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6`);
    • wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, und wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und
    • wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst; einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt;
    • und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.
  • In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Wirbelbettoffen der stationären Bauart mittels eines asymmetrischen Betriebs gelöst. Durch Kombination von verschiedenen Merkmalen wird eine Kontrolle der Temperatur innerhalb des Wirbelbettofens erreicht, sodass insbesondere heizwertreiche Stoffe, die einen hohen Flüchtigengehalt aufweisen, mit der erfindungsgemäßen Apparatur verbrannt werden können.
  • Dies erfolgt durch die lokale Einbringung von Tauchheizflächen, unterschiedlichen Fluidisierungsgeschwindigkeiten in verschiedenen Zonen des Wirbelbetts und Steuerung des Sauerstoffangebots in zwei verschiedenen Zonen des Wirbelbetts, sodass ein asymmetrischer Betrieb und damit eine Zirkulation des Bettmaterials entlang der Tauchheizflächen erreicht werden. Die Steuerung des Sauerstoffangebots erfolgt durch die getrennte Einstellung unterschiedlicher Fluidisierungsgeschwindigkeiten, sowie durch die getrennte Steuerung der Sauerstoffkonzentration im Fluidisiergas je nach Zone des Wirbelbetts. Die lokal erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit führt vorteilhafterweise dazu, dass die Anreicherung von Agglomeraten im Wirbelbett reduziert oder ganz verhindert und zumindest verlangsamt wird. Eine partiell höhere Fluidisierungsgeschwindigkeit in der Wirbelbettzone, in der keine Tauchheizflächen angebracht sind, sorgt zudem für eine bettinterne Zirkulation des Wirbelbettmaterials.
  • Die erfindungsgemäße Apparatur ermöglicht es gleichzeitig die Entfernung von Agglomeraten und Störstoffen zu sichern und die Nachverbrennung der aus dem Wirbelbett in den Freiraum gelangenden flüchtigen Bestandteile sicher zu stellen. Der Aufbau realisiert außerdem eine gestufte Verbrennung der Flüchtigen innerhalb des Wirbelbettofens, um lokale Temperaturspitzen im Freiraum zu vermeiden.
    • Kurze Figurenbeschreibung
    • Figur 1 zeigt eine bevorzugte Variante des Wirbelschichtreaktors (A) zur Umsetzung von heizwertreichen Einsatzstoffen.
    • Figur 2 zeigt die Einflussnahme auf die Betttemperatur durch Variation der Wirbelbetthöhe in einer Variante des Wirbelschichtreaktors (A).
    • Figuren 3 und 4 zeigen verschiedene Möglichkeiten zur geometrischen Gestaltung der Querschnittfläche des Wirbelbettreaktors (A) und der Anordnung der Tauchheizflächen innerhalb der Querschnittfläche des Wirbelbettreaktors (A).
    • Figur 5 , 6 und 7 zeigen verschiedene Gestaltungsformen des unteren Bereichs des Wirbelschichtreaktors (A).
    • Figur 8 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors (A), in der ein Leitkörper (I) als zusätzliche Wärmeüberträgerfläche eingesetzt wird.
    • Figur 9 zeigt eine mögliche Anordnung der Ausbrandluft-Düsen (3, 3') im Falle eines kreisförmigen Querschnitts des Wirbelschichtreaktors (A).
    • Figur 10 zeigt eine mögliche Anordnung der Ausbrandluft-Düsen (3, 3') im Falle eines rechteckigen Querschnitts des Wirbelschichtreaktors (A).
    Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Wie oben erläutert betrifft die vorliegende Erfindung einen Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6');
    wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone einstellt.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) des Wirbelbetts von 0,4 bis 0,75, bevorzugt von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts.
  • Der Wirbelbettofen weist weiterhin einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D) auf, der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, und einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist der Wirbelschichtreaktor ein blasenbildender Wirbelschichtreaktor.
  • "Brennstoffe" im Sinne dieser Erfindung sind grundsätzlich Stoffe gemeint, die einen gewissen Anteil an brennbarem Material enthalten, das wiederrum die gespeicherte Energie durch Oxidation, meist in Form einer Verbrennung, in nutzbare Energie umwandelt. Dabei ist der Einsatz von festen, flüssigen, schlammartigen, pastösen oder gasförmigen Materialien grundsätzlich möglich. Solche brennbaren Materialien können verschiedene Kohlen, Aufbereitungsschlamm, Ölkohlen oder Ölkoks sowie Abfälle aller Art und ähnliches umfassen. Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Wirbelschichtofens zur Verbrennung von Brennstoffen ist die thermische Verwertung oder Beseitigung von Problemstoffen. Beispielsweise können Petrolkoks (viel Schwefel), Hühnermist (geringe Dichte), Deponiegas (heizwertarm) und vieles mehr umgesetzt werden. Als weitere Beispiele sind gemischte Haushaltsabfälle, Sperrmüll, Bau- und Abbruchabfälle, Altholz, Altfarben/-lacke, Altöl, gefährliche Abfälle, Produktions- bzw. branchenspezifische Abfälle, und andere Abfallarten zu nennen. Dazu können insbesondere auch heizwertreiche energetisch nutzbare Reststoffe eingesetzt werden, wie z.B. Tiermehl, Schredderleichtfraktion usw. Der Einsatz der unterschiedlichen Brennstoffe kann sowohl einzeln (Mono-Verbrennung) als auch in Kombination unterschiedlicher Brennstoffe erfolgen.
  • Wie oben bereits erläutert, umfasst die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) gemäß der Erfindung von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts, bevorzugt von 0,55 bis 0,75, und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75. Die Unterteilung der Zonen des Wirbelschichtreaktors erfolgt entsprechend so, wie es dem Fachmann ermöglicht, die beschriebene Erfindung auszuführen und den erfindungsgemäßen technischen Effekt herbeizuführen. Eine Möglichkeit der Abgrenzung der beiden Zonen (B1) und (B2) zueinander und Definition dieser Zonen für die Zwecke der Flächenberechnung, d.h. zur Unterteilung des Reaktorraumes bzw. des Wirbelbetts erfolgt, wie im Folgenden beschrieben: der gesamte Querschnitt des Wirbelbettes wird dargestellt durch den horizontalen Querschnitt am oberen Ende des Wirbelbetts und wird durch eine imaginäre Linie in zwei Zonen (B1, B2) unterteilt. Die imaginäre Linie verläuft dabei mittig zwischen dem Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (C1) und dem Fluidisiergas-Verteiler der zweiten Zone (C2), sodass die imaginäre Linie zu den Fluidisiergas-Düsen beider Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) jeweils gleich beabstandet ist.
  • Das Basisverhältnis des Flächenanteils der ersten Zone des Wirbelbetts (B1) zur gesamten Querschnittsfläche liegt bei 40% oder höher. Vorzugsweise ist bei Brennstoffen mit höheren Heizwerten ein Wirbelbettofen zu wählen, bei dem der Anteil der ersten Zone (B1) höher ist, sodass der Anteil der zweiten Zone (B2) im Vergleich zur gesamten Querschnittsfläche entsprechend kleiner ist. In solchen Ausführungsformen, in denen der Anteil der ersten Zone (B1) mehr als 50% bezogen auf den Reaktorquerschnitt beträgt, ist die imaginäre Linie, die die beide Zonen voneinander trennt, in Richtung der zweiten Zone (B2) verschoben, sodass eine asymmetrische Anordnung der Flächen (B1, B2) entlang der Achse, die durch die imaginäre Linie gebildet wird, entsteht. Der Flächenanteil der ersten Zone (B1) beträgt vorzugsweise 55 % oder höher, besonders bevorzugt 60% oder höher, vom gesamten Reaktorquerschnitt.
  • Die Zonen des Wirbelbetts weisen erfindungsgemäß unterschiedliche Fluidisierungsgeschwindigkeiten auf. Eine erste Zone besitzt eine Fluidisierungsgeschwindigkeit, die kleiner der Fluidisierungsgeschwindigkeit der zweiten Zone ist. Dadurch bildet sich eine bettinterne Materialzirkulation (F) aus. Infolge der höheren Materialzirkulation werden das gesamte Bettmaterial und damit auch die im gesamten Bettmaterial verteilten Brennstoffpartikel erfasst. Durch die höhere Fluidisierung in der zweiten Zone (B2) erhöht sich in dieser Zone auch das Sauerstoffangebot. Dadurch kann sich dort die Verbrennung intensivieren. Durch die interne Zirkulation gelangen die brennenden Partikel in alle Bereiche des Wirbelbetts. Daher erfolgt die Verbrennung des Brennstoffs vorzugsweise, lokal mehr oder weniger intensiv, im gesamten Wirbelbett.
  • Im Allgemeinen findet die Bildung von Agglomeraten während des Wirbelbett-Betriebs statt. Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen ist in der Lage, die Bildung der Agglomerate zumindest teilweise zu verhindern, diese alternativ zu zerstören, oder sie ansonsten über den Abzugstrichter zu entfernen. Die höhere Fluidisierungsgeschwindigkeit innerhalb der zweiten Zone ruft höhere Impulse z.B. zwischen Bettmaterial und Agglomeraten hervor, sodass eine intensivere Bettmaterialbewegung entsteht und dadurch die Auflösung von Agglomeraten begünstigt wird.
  • Das Bettmaterial, also der Feststoff, der fluidisiert wird, um ein Wirbelbett im Wirbelschichtreaktor auszubilden, ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch, der selbst nicht an der Verbrennung teilnimmt. Das Bettmaterial wird meistens aus Asche, dem festen Rückstand aus der Verbrennung organischen Materials, und beispielsweise Kiesen (Sand) gebildet, wobei ungefähr ein bis drei Gewichtsprozent des eingesetzten Brennstoffs zugefügt werden. Das Bettmaterial führt mit der Zeit zur Erosion, also der mechanischen Abzehrung feuerfester Baustoffe, z.B. der innerhalb des Wirbelbetts angeordneten Tauchheizflächen. Neben positiven Nebeneffekten, z.B. der Reinigung des Feuerraums, ist die Erosion eher negativ zu bewerten und führt zu hohem Materialverschleiß. Dieser Effekt nimmt proportional zur Fluidisierungsgeschwindigkeit zu.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in der gekühlten ersten Zone des Wirbelbetts (B1) die langsamere Fluidisierung zur Minimierung der Erosion an den dort angeordneten Tauchheizflächen vorgesehen. In der benachbarten zweiten Zone des Wirbelbetts (B2) wird dagegen schneller fluidisiert, um die Feststoffzirkulation anzutreiben und um gegebenenfalls gebildete Agglomerate wieder aufzulösen.
  • Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen stationärer Art wird mindestens in Bezug auf die Fluidisiergasmengen-Verteilung innerhalb des Wirbelbettmaterials asymmetrisch betrieben. Die zugeführte spezifischen Fluidisiergasmenge in der ersten Zone des Wirbelbettes (B1) ist entsprechend kleiner als die spezifische Fluidisiergasmenge der zweiten Zone des Wirbelbetts (B2), wobei die spezifische Fluidisiergasmenge der Menge des Fluidisiergases in kg pro m2 der Wirbelbettfläche entspricht. Vorzugsweise ist der Wirbelbettofen so angeordnet, dass die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 150% der spezifischen Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.
  • Eine noch mehr bevorzugte Ausführungsform umfasst einen Wirbelbettofen, der so konstruiert ist, dass die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 200% der spezifischen Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.
  • Absolute Werte der spezifischen Fluidisiergasmengen sind abhängig von verschiedenen Parametern wie z.B. der Bettpartikelgrößenverteilung, Betttemperatur, Zusammensetzung des Fluidisiergases, auszuwählen.
  • Um die unterschiedlichen Fluidisierungsgeschwindigkeiten zu erreichen werden die Zonen des Wirbelbetts individuell über Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) mit Primärluft versorgt. Die Primärluft entspricht dem Fluidisierungsgas, das sich entweder nur aus Luft oder aus einer Mischung von Luft und rezirkuliertem Rauchgas zusammensetzt. Das rezirkulierte Rauchgas entspricht dabei in der Regel lediglich einem Teil des Gasgemischs, welches während des Verbrennungsprozesses von Stoffen im Wirbelschichtofen entsteht, aufgefangen und dem Wirbelbettofen zur Verbrennung weiterer Stoffe wieder zugeführt wird. Das rezirkulierte Rauchgas kann dabei an verschiedenen Stellen entnommen werden, sodass es ungekühlt, gekühlt (z.B. nach einem Dampferzeuger und/oder nach einem Luftvorwärmer), nach der Gasreinigung, oder an einer anderen Stelle nach der Feuerung aufgefangen und dem Wirbelbettofen zur Verbrennung weiterer Stoffe wieder zugeführt wird. In bevorzugten Ausführungen wird in jede Zone eine individuelle Menge des rezirkulierten Rauchgases in die Primärluft (= Fluidisierungsluft) eingemischt. Dadurch ist die Einstellung unterschiedlicher, bezogen auf den Querschnitt des Wirbelschichtreaktors (A) asymmetrischer, Sauerstoffkonzentrationen bei gleichzeitig schnellerer Fluidisierung möglich.
  • Der Wirbelbettofen ist so konstruiert, dass das Fluidisiergas, welches über die Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (B1) und der zweiten Zone (B2) des Wirbelbetts zugeführt wird, unabhängig voneinander aus Luft und/oder rezirkuliertem Rauchgas zusammengesetzt ist.
  • Die schneller fluidisierte zweite Zone (B2) des Wirbelbetts ist vorzugsweise ohne Einbauten gestaltet. Das bringt den Vorteil mit sich, dass höhere Gasgeschwindigkeiten, also durch eine stärkere Fluidisierung, ein höherer Feststoffanteil aufwärts strömt. Da die fluidtechnisch verbundene erste Zone (B1) des Wirbelbetts eine verglichen zur zweiten Zone (B2) langsamere Fluidisierung des Bettmaterials aufweist, entsteht eine Sogrichtung des Bettmaterials in die schnellere zweite Zone (B2), sodass eine interne Materialzirkulation und damit eine gute Durchmischung stattfinden. Die Kühlung des Bettmaterials der ersten Zone (B1) mithilfe von Tauchheizflächen (E), sorgt außerdem dafür, dass durch die interne Materialzirkulation die Temperatur der zweiten Zone (B2) auch gesenkt wird.
  • Der Anteil an rezirkuliertem Rauchgas in der Primärluft wird vorteilhafterweise je nach Bedarf angepasst und zur Temperaturregulierung genutzt. Vorzugweise ist der Anteil des rezirkulierten Rauchgases so zu wählen, dass in der schnelleren zweiten Zone des Wirbelbetts (B2) eine Temperatur von 950°C nicht überschritten wird.
  • Die Primärluft wird in bevorzugten Ausführungen so gewählt, dass der Sauerstoffanteil gestuft vorliegt. Der dem erfindungsgemäßen Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes setzt sich aus dem Sauerstoff, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht ΛB wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammen. Die Sauerstoffanteile sind, wenn nicht anders vermerkt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs Omin. In besonders bevorzugten Ausführungsformen besitzt ΛGes einen Wert von 1,05 bis 1,4 und ΛB einen Wert von 0,35 bis 0,9, vorzugsweise von 0,4 bis 0,8. Über die Luft im Freiraum des Wirbelbettofens, also die Ausbrandluft aller Ebenen, wird die verbleibende Menge des benötigten Sauerstoffs ΛABL hinzugegeben. Das ΛABL setzt sich zusammen aus der Differenz zwischen ΛGes und ΛB, sodass gilt ΛABL = ΛGes - ΛB.
  • Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen ist so angeordnet, dass der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt in das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1 und dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, zusammengesetzt ist, wobei ΛB1 größer als das ΛB2 ist. Vorzugsweise ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB2. Auf diese Art kann der Betrieb des Wirbelbettofens in Bezug auf die Sauerstoffverhältnisse innerhalb des Wirbelbettofens asymmetrisch erfolgen.
  • In vorteilhaften Ausführungen sind die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass alle Fluidisiergas-Verteiler für gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe durchlässig sind. In dieser Ausführungsform ist der Fluidisiergas-Verteiler so konstruiert, dass nur Agglomerate passieren können, die nicht größer als der Abstand zwischen den Fluidisierelementen sind. Durch diese vorteilhafte Anordnung (im Folgenden auch offener Fluidisiergas-Verteiler oder offener Düsenboden bezeichnet) können Störstoffe und/oder Agglomerate kontinuierlich entfernt werden, da diese ansonsten eine Fluidisierungsstörung hervorrufen. Zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ist folglich ein Abstand, durch den Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den Düsenelementen mit der Schüttung nach unten abgezogen und somit aus dem System abtransportiert werden.
  • Bevorzugt bilden die Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C1) der ersten Zone (B1) eine um einen Winkel von 1° bis 75° in Richtung der Zone (B2) abfallend geneigte Ebene aus, wobei die Ebene der Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C2) der zweiten Zone (B2) bevorzugt horizontal ausgerichtet ist.
  • Die Fluidisierelemente sind vorzugsweise einzelne Düsen, die jeweils mit einem Fluidisiergas versorgt werden. Besonders bevorzugt ist, dass die Fluidisierelemente Düsen sind, die auf einem Düsenbalken sitzen, der mit Fluidisiergas für die Anzahl der auf dem Balken sitzenden Düsen versorgt wird. Der Düsenbalken ist vorzugsweise gerade, gebogen oder ringförmig ausgeführt. Es ist vorteilhaft, dass der Wirbelbettofen so konstruiert ist, dass ausgehend von der langsam fluidisierten Zone des Wirbelbetts (B1) die Fluidisier-Elemente abwärts in Richtung der schnell fluidisierten Zone des Wirbelbetts (B2) angeordnet sind (siehe auch Figur 6). So wird die interne Wirbelbettzirkulation zusätzlich unterstützt.
  • Im Stand der Technik wird häufig ein geschlossener Düsenboden, der z.B. aus Diffusorplatten gebildet wird, eingesetzt. Ein geschlossener Düsenboden, z.B. die Summe der Diffusorplatten, hat zwischen den Fluidisierelementen, z.B. Düsen, keinen Durchgang, sodass das Bettmaterial in diesem Fall entlang des geschlossenen Düsenbodens mittels einer zentral oder seitlich gelegenen Öffnung abtransportiert wird. Das hat den Nachteil, dass insbesondere Brennstoffe, die höhere Mengen an Störstoffen, z.B. nicht brennbare Materialien oder Agglomerate, enthalten, nicht mit umgesetzt werden können.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wirbelschichtofens enthalten außerdem mindestens eine Seitenwand des Wirbelschichtreaktors (A), vorzugsweise im Bereich des Wirbelbetts der ersten Zone (B1), die um einen Öffnungswinkel α gegenüber der Senkrechten nach oben hin ausgeweitet angeordnet ist. Der Öffnungswinkel α liegt bei 0° oder mehr, vorzugsweise bei 5° oder mehr, weiter bevorzugt bei 15° oder mehr. Die asymmetrische Anordnung der Seitenwände des Wirbelschichtreaktors begünstigt grundsätzlich die Feststoffströmung durch das Wirbelbett, insbesondere aber die abwärtsströmende Bewegung der groben Partikel am Rand der ersten Zone des Wirbelbetts.
  • Bevorzugt ist es außerdem, die Eintauchtiefe der Tauchheizflächen (E) und damit deren mögliche Wärmeaufnahme variabel zu gestalten. Die Höhe des Wirbelbetts anzupassen wird vorzugsweise so gewählt, dass die Tauchheizflächen (E) im Wirbelbett der ersten Zone (B1) entweder vollständig vom Bettmaterial umgeben sind oder zu einem Teil in den freien Raum des Wirbelschichtofens ragen. Wenn die gesamten Tauchheizflächen vom Bettmaterial umgeben sind, kann die höchste Wärmemenge absorbiert werden. Mit steigendem Anteil der unbedeckten Tauchheizfläche nimmt auch der Anteil der absorbierten Wärmemenge ab, sodass der Kühleffekt der Tauchheizflächen auf die Temperatur des Wirbelbetts entsprechend abnimmt. So kann die Temperatur im Wirbelbett abhängig von den Brenneigenschaften der zu verbrennenden Stoffe reguliert werden.
  • In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist im Wirbelbett zwischen dem Wirbelbett der ersten Zone (B1) und dem Wirbelbett der zweiten Zone (B2) mindestens ein im Wesentlichen vertikal angeordneter Leitkörper (I) eingetaucht, so dass zum Düsenboden und zur Wirbelbettoberfläche ein Abstand vorhanden ist, wobei die geometrische Grundfläche des Leitkörpers (I) flächenförmig oder dreidimensional geformt vorliegt. Vorzugsweise dient der Leitkörper (I) als zusätzliche Wärmeüberträgerfläche. Weiterhin bevorzugt ist der Leitkörper (I) mit verjüngt zulaufenden Anströmseiten unten und abgerundeter Abströmseite oben, geformt. Wenn der Wirbelbettofen einen Leitkörper (I) aufweist, führt dieser zu einer Verstärkung der Umwälzung im gesamten Wirbelbett.
  • Der technische Effekt des Leitkörpers (I) kommt nur zur Geltung, wenn die Tauchheizflächen senkrecht zur Seitenfläche des Leitkörpers angeordnet sind, wie es in Figur 8 dargestellt ist. Indem die Tauchheizflächen so gestaltet sind wie in Figur 3 und Figur 4 jeweils die rechte Abbildung offenbart, erfüllen die Tauchheizflächen vorzugsweise selbst die Funktion des Leitkörpers (I).
  • Der Wirbelbettofen weist einen Abzugstrichter für den Abzug von Bettmaterial, Asche und Störstoffen auf. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Öffnung des Bettmaterial-Abzugstrichters (D) unterhalb der ersten Zone (B1), unterhalb der zweiten Zone (B2) oder zentriert unterhalb des Wirbelschichtreaktors (A) angeordnet sein. Die Wände des Bettmaterialabzugstrichters (D) werden vorzugsweise als zusätzliche Wärmeüberträgerflächen ausgeführt. Ebenso sind in bevorzugten Ausführungen die Wände des Wirbelschichtreaktors (A) ganz oder teilweise als Wärmeüberträgerflächen, vorzugsweise als Verdampfer, gestaltet.
  • Der Bettmaterial-Abzugstrichter (D) umfasst in besonders bevorzugten Ausführungen zusätzliche Gaszufuhr-Düsen. Dadurch wird einerseits eine lokale Auflockerung und/oder Fluidisierung des Bettmaterials erreicht, damit der Abtransport des Feststoffs, z.B. des Störstoffs, der Asche und/oder des Bettmaterials, sicher gestellt ist. Die zusätzliche Gas-Zufuhr in den Abzugstrichter (D) führt außerdem zu einer weiteren Abkühlung des abzuziehenden Feststoffs. Das begünstigt die Ausschleusung des Feststoffs zusätzlich ohne die Wärmemenge innerhalb des Reaktors zu beeinflussen, denn das durch den Trichter (D) eingeströmte Gas kühlt den abzuziehenden Feststoff und steigt anschließend aufgewärmt in die Wirbelschicht auf.
  • Der Wirbelschichtofen weist erfindungsgemäß einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A) auf, in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind. Diese Ausbrandluftdüsen (3) sind vorzugsweise innerhalb einer Ausbrandluftebene tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (G) ausgerichtet.
  • Der Freiraum des Wirbelschichtreaktors (A) kann mindestens eine zweite Ausbrandluftebene enthalten, deren Ausbrandluftdüsen (3') tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Tangentialkreis (H) ausgerichtet sind, wobei der Tangentialkreis (G) der ersten Ausbrandluftebene einen anderen Durchmesser aufweist als der Tangentialkreis (H) der zweiten Ausbrandluftebene. Die Ausbrandluftdüsen (3') der zweiten Ausbrandluftebene sind in besonders bevorzugten Ausführungsformen auf gleicher Höhe oder oberhalb der Ausbrandluftdüsen (3) der ersten Ausbrandluftebene angeordnet.
  • Die Freiraum umfassend die Ausbrandluftebenen oder die Ausbrandluftebene bildet eine sogenannte Ausbrandzone im Freiraum des Wirbelbettofens oberhalb des Wirbelbettes. Das Gas zur Nachverbrennung wird auch als Ausbrandluft bezeichnet und kann entweder aus Luft, Luft gemischt mit rezirkuliertem Rauchgas, oder Luft gemischt mit anderen Gasen, wie z.B. Brüden und Ablüfte, bestehen. Die Ausbrandluft wird mittels hohem Impuls und tangential ausgerichtet in die Ausbrandzone eingeströmt, um eine verdrillte Strömung, d.h. ineinander verdrehte Gasströme, und damit eine gute Durchmischung der Gase im Freiraum zu erhalten.
  • Die Anzahl der Ausbrandluftebenen wird je nach Erfordernis gewählt. Das Erfordernis ergibt sich aus dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen der eingesetzten Brennstoffe. Je höher der Flüchtigengehalt und damit auch der Anteil der benötigten Ausbrandluft oberhalb des Wirbelbettes, desto mehr Ebenen mit Ausbrandluft sind vorzugsweise vorzusehen. Die Gestaltung von mehreren Ausbrandluftebenen hat den Vorteil, dass die Nachverbrennung der flüchtigen Bestandteile so gestuft wird, dass die Temperaturen innerhalb des Wirbelbettofens eine gewisse Obergrenze, die vom Brennstoff selbst abhängt, nicht übersteigen.
  • Der sichere Anlagenbetrieb bei Brennstoffen mit problematischen Brennstoffeigenschaften kann außerdem durch verschiedene weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Agglomerationsneigung gewährleistet werden. Neben der Verwendung von niedrigeren Betttemperaturen, ist ein geeignetes Wirbelbettmaterial entsprechend zum eingesetzten Brennstoff auszuwählen, damit die Agglomerationsneigung verhindert oder zumindest reduziert wird.
  • Auch ein regelmäßiger oder zumindest in Teilen kontinuierlicher Austausch des Wirbelbettmaterials durch frisches Material ist denkbar. Dem Wirbelbett können zusätzlich Additive, z.B. mineralische Stoffe, zugesetzt werden, um die Bildung von flüssigen oder klebrigen Phasen innerhalb des Wirbelschichtreaktors zu reduzieren oder verhindern.
  • Eine erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit kann auch zur Verhinderung oder zumindest zur Verlangsamung der Anreicherung von Agglomeraten beitragen, da durch die stärkere Bettbewegung und die größeren Impulse bereits gebildete Agglomerate wieder aufgelöst werden können. Gleichzeitig kann die stärkere Fluidisierung die Vergleichmäßigung der Temperatur unterstützen.
  • Die Erfindung richtet sich außerdem auf ein Verfahren zum Betreiben des beschriebenen Wirbelbettofens. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in einem Wirbelbettofen der stationären Bauart, wobei die Stoffe in einen Wirbelschichtreaktor (A) gegeben werden und verbrannt werden, wobei der Wirbelschichtreaktor (A) ein fluidisiertes Wirbelbett ausbildet, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6') umfasst, wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75, des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst; und wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial über einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, abgezogen werden; und wobei in einem Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind, eine Nachverbrennung durchgeführt wird und wobei sich der dem Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes aus dem Sauerstoff ΛB, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammensetzt, und wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt über das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, und aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff zusammensetzt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist.
  • Während der Verbrennung stellen sich eine Wirbelbetttemperatur und eine Freiraumtemperatur ein, die sich deutlich voneinander unterscheiden. Abhängig von dem jeweiligen Brennstoff und seinen Brennstoffeigenschaften sowie der Art und Menge der flüchtigen Substanzen, kann das Wirbelbett z.B. bei Temperaturen von unterhalb 800°C, oberhalb von 850°C oder zwischen 800°C und 950°C betrieben werden. Bei der Wahl der Temperaturen sind außerdem gesetzliche Vorgabe und Bestimmung zu berücksichtigen. Darüber hinaus können die Temperaturen frei gewählt werden. Dabei werden die Flüchtigen überwiegend im Freiraum verbrannt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Wirbelbettöfen verwendet wobei die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) des Wirbelbetts bevorzugt von 0,55 bis 0,75 und weiter bevorzugt von 0,60 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts beträgt.
  • Das Verfahren weist einen Sauerstoffanteil ΛB, der direkt über das Wirbelbett hinzugegeben wird, auf. Dieser setzt sich zusammen aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1 und dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist. In bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens ist ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB1.
  • In einigen Ausführungsformen wird in die zweite Zone (B2) mindestens 150% der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt. In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird in die zweite Zone (B2) mindestens 200% der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt.
  • Die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers sind vorzugsweise innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet. Zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ist ein Abstand vorteilhaft, sodass gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den einzelnen Fluidisierelementen des Fluidisiergas-Verteilers durchgeführt werden.
  • Vorzugsweise werden Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial kontinuierlich über den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) abgezogen.
  • Das Verfahren umfasst in bevorzugten Ausführungen das tangentiale Einströmen eines Gases zur Nachverbrennung auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden imaginären Kreises (G).
  • Erfindungsgemäß soll die Brennstoffaufgabe vorzugsweise so erfolgen, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung in oder auf das Wirbelbett erfolgt. Dabei wird bevorzugt das ganze Volumen des Wirbelbettes für die Brennstoffumsetzung verwendet. Die interne Zirkulation wird vorzugsweise gleichmäßig gestaltet und der Brennstoff homogen verteilt. Die Brennstoff verschiedener Art werden entweder einzeln oder nacheinander zur Verbrennung hinzugegeben (Mono-Verbrennung) oder gleichzeitig in Kombination.
  • Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen und das Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in diesem Wirbelbettofen sind grundsätzlich anwendbar für alle brennbaren Stoffe. Normalerweise führt die Verbrennung von Brennstoffen mit derart hohen Heizwerten in klassischen Wirbelbettöfen der stationären Bauart zu Problemen, wie z.B. unkontrollierbaren lokalen Temperaturspitzen und erhöhter Agglomerationsbildung. Vorteilhafte Anwendung des Wirbelbettofens findet bei Brennstoffen mit einem mittleren Heizwert von mehr als 15 MJ/kg im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht. Vorzugsweise kann der Wirbelbettofen zur Verbrennung von Brennstoffen mit einem Heizwert von mehr als 20 MJ/kg im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht verwendet werden.
  • Der erfindungsgemäße Wirbelbettofen und das Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in diesem Wirbelbettofen sind außerdem vorteilhaft anwendbar, wenn Brennstoffe eingesetzt werden, mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von mehr als 50 Gew.-% bezogen auf die wasser- und aschefreie Brennstoffsubstanz im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht. Noch vorteilhafter ist die Erfindung für Brennstoffe mit einem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen von mehr als 70 Gew.-% bezogen auf die wasser- und aschefreie Brennstoffsubstanz im Zustand bei Einbringung in die Wirbelschicht.
  • In den folgenden Figuren werden bevorzugte Aspekte des Wirbelschichtofens gemäß der vorliegenden Erfindung näher beschrieben:
    Figur 1 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Variante des Wirbelschichtreaktors (A) zur Umsetzung von heizwertreichen Einsatzstoffen. Dabei können unterschiedliche Mengen von Fluidisiergas (6 und 6'), bestehend aus Verbrennungsluft (1, 1') oder aus einer Mischung aus Verbrennungsluft und rezirkuliertem Rauchgas (2, 2') eingesetzt werden, sodass sich ein Wirbelbettbereich mit langsamer Fluidisierung (B1) und sich ein Wirbelbettbereich mit schneller Fluidisierung (B2) ausbildet. Im Bereich langsamer Fluidisierung (B1) werden zudem Tauchheizflächen (E) eingesetzt, um Reaktionswärme aus dem Bett abzuführen und damit die Betttemperatur auf den gewünschten Wert einzustellen.
  • Im Bereich der schnellen Fluidisierung (B2) wird die Ausströmgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases (6') höher, vorzugsweise sehr viel höher, als die Ausströmungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsgases (6) des langsameren Bereichs (B1) angesetzt. Dadurch werden in diesem Bereich (B2) wesentlich höhere Impulse auf die Partikel ausgeübt, sodass die Quervermischung zwischen langsamem Bett (B1) und schnellem Bett (B2) intensiviert wird. Die Pfeile (F) stellen die Hauptzirkulation im Wirbelbett dar. Während im Bereich der schnellen Fluidisierung (B2) die Aufwärtsbewegung des Bettmaterials forciert wird, sinkt im langsam fluidisierten Teil (B1) das Bettmaterial vorzugsweise wieder ab.
  • Durch den offenen Gasverteiler (C1, C2) können grobe Partikel, Agglomerate oder auch Störstoffe in den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) gelangen und von dort zusammen mit Bettmaterial unten kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen werden (4). Um die Verbrennung zu vervollständigen und um die aus dem Bett ausgetragenen flüchtigen Bestandteile und optional Kokspartikel noch umsetzen zu können, wird im Freiraum oberhalb des Wirbelbettes noch Verbrennungsluft als sogenannte Ausbrandluft (3) zugegeben.
  • In Figur 2 ist die Einflussnahme auf die Betttemperatur durch Variation der Wirbelbetthöhe dargestellt. Um die mittels der Tauchheizflächen (E) ausgekoppelte Wärme zu beeinflussen, steht neben der Beeinflussung der Brennstoffumsetzung im Bett durch Anpassung des zur Verfügung stehenden Sauerstoffgehalts auch die Methode der Absenkung des Wirbelbettes zur Verfügung. Im dargestellten Fall wird die Wirbelbetthöhe abgesenkt, wodurch sich weniger Tauchheizfläche im Bett befindet, wo die hohen Wärmeübergangskoeffizienten herrschen, und dadurch die Wärmeaufnahme reduziert wird. Analog dazu zeigt Figur 1 eine komplett eingetauchte Heizfläche, die somit die maximal mögliche Wärmemenge aufnehmen kann. Der prinzipielle Betrieb entspricht der Beschreibung zu Figur 1.
  • Figur 3 und 4 zeigen die geometrische Gestaltung der Wirbelbett-Querschnittsfläche. Diese kann rund, quadratisch oder rechteckig konstruiert werden. In Figur 3 sind verschiedenen erfindungsgemäße Varianten der Anordnung der Tauchheizflächen (E) in einem runden Reaktorquerschnitt dargestellt.
  • In Figur 4 sind verschiedene erfindungsgemäße Varianten der Anordnung der Tauchheizflächen (E) in einem rechteckig ausgeführten Reaktorquerschnitt dargestellt.
  • In Figur 5 ist lediglich der untere Bereich des Wirbelbettes dargestellt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Bettmaterialabzug (4) geometrisch unterhalb des schnell fluidisierten Bettes (B2) angeordnet. Diese Ausführungsform ist dann zu favorisieren, wenn z.B. gröberer Störstoffe im Einsatzmaterial erwartet werden. Durch die erhöhte Fluidisierungsgeschwindigkeit kann auch der Austrag grober Störstoffe durch den offenen Düsenboden in Richtung Bettmaterialabzug sichergestellt werden.
  • Durch die Zugabe von zusätzlichem Gas (7, 7') in den Bettmaterial-Abzugstrichter (4) kann einerseits der Abzug, also das Ausfließen des Bettmaterials durch lokale Auflockerung aufgrund der Gaszugabe, erreicht werden. Gleichzeitig findet eine Kühlung des abzuziehenden Bettmaterials durch die Gaszugabe (7, 7') statt. Das zusätzliche Gas, auch Trichtergas genannt (7, 7'), kann aus Luft (1, 1'), aus rezirkuliertem Rauchgas (2, 2') oder aus einer beliebigen Mischung daraus bestehen.
  • Ebenso kann die zugegeben Menge Trichtergas lokal in den Trichter (4) unterschiedlich sein. Ausschlaggebend hierfür ist inwieweit eine Abkühlung erforderlich ist und inwieweit eine Zugabe zur Sicherstellung des mechanischen Transports entlang der Trichterschräge erforderlich ist. So könnte beispielsweise in der Darstellung der Figur 5 auf die Zugabe des Trichtergases (7') aus Transportgründen verzichtet werden, da hier die Trichterschräge sehr steil ist, wodurch ein Abtransport und "Rutschen" des Materials sichergestellt ist. Auf Seite der Zugabe (7) ist jedoch eine Zugabe des Trichtergases vorteilhaft, um durch lokale Auflockerung den Materialtransport in Richtung Abzug (4) zu unterstützen. Auf beiden Seiten kann aber trotzdem die Zugabe von Trichterluft (7, 7') erwünscht sein, um eine Abkühlung des Materials vor der Ausschleusung zu bewirken.
  • In Figur 6 ist lediglich der untere Bereich des Wirbelbettes dargestellt. In der dargestellten Variante ist die Anordnung des Gasverteilers (C) so gewählt, dass ausgehend vom langsam fluidisierten Bett (B1) die Gasverteiler-Elemente abfallend in Richtung des schnell fluidisierten Teils des Bettes (B2) angeordnet sind. Dadurch kann die Zirkulation des Wirbelbettmaterials, dargestellt durch die Pfeile (F), maßgeblich unterstützt werden.
  • Figur 7 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Wirbelbetts gemäß Figur 6. Während die einfachste Form gemäß der vorliegenden Erfindung eine senkrechte Gestaltung der Seitenwände im Bettbereich entweder mit rundem Querschnitt, oder mit einem rechteckigen, oder mit einem quadratischen Querschnitt darstellt, so ist es vorteilhaft, wenn die Seitenwände anders gestaltet werden. Eine vorteilhafte Möglichkeit zur alternativen Gestaltung zeigt der Aufbau in Figur 7, in dem insbesondere die der ersten Zone des Wirbelbettbereichs (B1) zugeordnete Wand des Wirbelschichtreaktors (A) sich nach oben leicht aufweitet (hier dargestellt durch den Öffnungswinkel α gegenüber der Senkrechten). Diese Aufweitung begünstigt die Feststoffströmung durch das Wirbelbett und dabei insbesondere die abwärtsströmenden groben Partikel in den Randzonen, d.h. an der Wand des Wirbelschichtreaktors.
  • Figur 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors (A) mit eingebautem Leitkörper (I). Zur Unterstützung der sich innerhalb des Wirbelbettes einstellenden Feststoffumwälzung kann vorteilhafterweise ein Leitkörper (I) eingesetzt werden. Dieser wird vertikal zwischen das langsam fluidisierte Bett (B1) und das schnell fluidisierte Bett (B2) eingesetzt, so dass es innerhalb des Bettes eingetaucht ist. Zum Düsenboden unten und zur Wirbelbettoberfläche oben ist ein Abstand, sodass das Bettmaterial der bevorzugten Umwälzung (F) folgen kann, aber durch den Leitkörper (I) in der Umwälzrichtung unterstützt wird.
  • Der Leitkörper (I) kann ebenfalls als Wärmeübertragerfläche gestaltet sein, wie die Tauchheizflächen (E), kann aber auch lediglich als Körper ohne Wärmeaufnahmefunktion ausgeführt sein.
  • Der Leitköper kann, wie in Figur 8 schematisch angedeutet strömungstechnisch vorteilhaft geformt sein. Zum Beispiel mit verjüngt zulaufenden Anströmseiten unten und abgerundeter Abströmseite am Feststoffüberlauf oben.
  • In den Figuren 9 und 10 sind beispielhafte Anordnungen der Ausbrandluft-Düsen in einem Reaktorquerschnitt dargestellt. Die einzusetzenden Brennstoffe sind durch einen hohen Heizwert gekennzeichnet bei gleichzeitig oftmals schwierigen Ascheeigenschaften, die zur Agglomeration neigen, die zudem Störstoffe enthalten können. Oftmals geht mit diesen Eigenschaften, wie sie beispielsweise bei unterschiedlichsten Abfällen, Reststoffen oder aufbereiteten Müllfraktionen auftreten, auch ein hoher Gehalt an flüchtigen Bestandteilen einher.
  • Das bedeutet, dass auch die Umsetzung der Flüchtigen, die während des Verbrennungsprozesses freigesetzt werden und nur teilweise im Wirbelbett oxidieren, beachtet werden muss. Aus diesem Grund sieht die Gestaltung der Verbrennungsluftzugabe im Freiraum des erfindungsgemäßen Wirbelbettofens oberhalb des Wirbelbettes eine Eindüsungsmethode zur Erzeugung einer ausreichend großen Vermischung vor.
  • Figur 9 zeigt die beispielhafte Anordnung der Ausbrandluft-Düsen im Falle eines kreisförmigen Reaktorquerschnitts. Die Ausströmrichtung eines Teils der Düsen (3) ist dabei tangential auf einen größeren virtuellen, zentrisch im Querschnitt liegenden Tangentialkreis (G) ausgerichtet. Ein weiterer Teil der Düsen (3') ist dabei tangential auf einen kleineren virtuellen, zentrisch im Querschnitt liegenden Tangentialkreis (H) ausgerichtet.
  • Wie beim kreisförmigen Freiraumquerschnitt kann die gleiche Methode der Ausbrandluftzugabe auch im Falle von quadratischen oder rechteckigen Querschnitten angewendet werden, wie in Figur 10 bespielhaft dargestellt.
  • Die Ausbrandluft (3, 3') kann dabei aus Luft oder einem Gemisch aus Luft und rezirkuliertem Rauchgas (Rezigas) bestehen. Rezigas kann gezielt der Ausbrandluft zugegeben werden, um einerseits die Austrittsimpulse der Düsen zu erhöhen womit sich die Einmischung in den Rauchgasstrom (5) verbessert und/oder um durch die Gegenwart von Rezigas die Temperatur in der Nachverbrennungszone abzusenken.
  • Eine weitere Verbesserung der Nachverbrennungszone, die durch zum Beispiel Verbesserung der Vermischung und/oder durch Stufung der Ausbrandluftzugabe erreicht werden kann, womit die Reaktionszone vergrößert wird, was wiederum zur Vermeidung von Temperaturspitzen beiträgt, kann erzielt werden, indem die Höhenebene der Ausbrandluft-Zugabe (3) und (3') unterschiedlich gewählt wird. Das bedeutet, dass die Eindüsung der Ausbrandluft durchgeführt wird, indem die auf den "kleinen" Tangentialkreis (H) gerichtete Eindüsung oberhalb oder unterhalb der auf den "größeren" Tangentialkreis (G) gerichteten Eindüsung erfolgt.
    • Bezugszeichenliste
    • A
    = Wirbelschichtreaktor
    B1
    = erste Zone des Wirbelbetts (langsam fluidisiert)
    B2
    = zweite Zone des Wirbelbett (schnell fluidisiert)
    C1
    = Fluidisier-Gasverteiler der ersten Zone B1
    C2
    = Fluidisier-Gasverteiler der zweiten Zone B2
    D
    = Bettmaterial-Abzugstrichter
    E
    = Tauchheizfläche
    F
    = Dominierende Richtung der Haupt-Wirbelbettmaterial-Bewegung
    G
    = größerer Tangentialkreis
    H
    = kleinerer Tangentialkreis
    I
    = Leitkörper
    S
    = Schnittlinie
    1
    = Verbrennungsluft
    1'
    = Verbrennungsluft
    2
    = rezirkuliertes Rauchgas
    2'
    = rezirkuliertes Rauchgas
    3
    = Verbrennungsluft, Ausbrandluft
    3'
    = Verbrennungsluft, Ausbrandluft
    4
    = Bettmaterial
    5
    = Rauchgas
    6
    = Fluidisiergas
    6'
    = Fluidisiergas
    7
    = Trichtergas
    7'
    = Trichtergas
    α
    = Winkel

Claims (17)

  1. Wirbelbettofen der stationären Bauart umfassend:
    einen Wirbelschichtreaktor (A), der eingerichtet ist ein fluidisiertes Wirbelbett auszubilden, umfassend:
    eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und
    eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6');
    einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt; und
    einen Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind;
    wobei die erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) und die zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) ein gemeinsames fluidisiertes Wirbelbett ausbilden, und wobei der Wirbelschichtreaktor eingerichtet ist eine Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) mit einer höheren Geschwindigkeit als die der ersten Zone (B1) auszubilden, sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Wirbelbettofen eingerichtet ist, so dass sich der dem Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes aus dem Sauerstoff ΛB, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammensetzt, und wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt in das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1 und aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff ΛB2 zusammensetzt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist.
  2. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 1, wobei ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB2 ist.
  3. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet sind und wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass alle Fluidisiergas-Verteiler für gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe durchlässig sind.
  4. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 3, wobei die Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C1) der ersten Zone (B1) eine um einen Winkel von 1° bis 75° in Richtung der zweiten Zone (B2) abfallend geneigte Ebene ausbilden und wobei die Ebene der Fluidisierelemente des Fluidisiergas-Verteilers (C2) der zweiten Zone (B2) bevorzugt horizontal ausgerichtet ist.
  5. Der Wirbelbettofen einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wirbelbettofen eingerichtet ist, so dass das Fluidisiergas, welches über die Fluidisiergas-Verteiler der ersten Zone (B1) und der zweiten Zone (B2) des Wirbelbetts zugeführt wird, unabhängig voneinander aus Luft und/oder rezirkuliertem Rauchgas zusammengesetzt ist.
  6. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wirbelbettofen eingerichtet ist, so dass die Verbrennung im gesamten Wirbelbett stattfindet.
  7. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wirbelbettofen eingerichtet ist, so dass die spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der zweiten Zone (B2) mindestens 150%, vorzugsweise 200% der spezifische Fluidisiergasmenge bezogen auf die Wirbelbettfläche der ersten Zone (B1) beträgt.
  8. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in das Wirbelbett zwischen dem Wirbelbett der ersten Zone (B1) und dem Wirbelbett der zweiten Zone (B2) mindestens ein im Wesentlichen vertikal angeordneter Leitkörper (I) eingetaucht ist, so dass zum Düsenboden und zur Wirbelbettoberfläche ein Abstand vorhanden ist, wobei die geometrische Grundfläche des Leitkörpers (I) flächenförmig oder dreidimensional geformt vorliegt.
  9. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Bettmaterial-Abzugstrichter (D) zusätzliche Gaszufuhr-Düsen aufweist.
  10. Der Wirbelbettofen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb einer Ausbrandluftebene tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden ersten imaginären Tangentialkreis (G) ausgerichtet sind.
  11. Der Wirbelbettofen nach Anspruch 10, wobei der Freiraum des Wirbelschichtreaktors (A) mindestens eine zweite Ausbrandluftebene enthält, deren Ausbrandluftdüsen (3') tangential auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden zweiten imaginären Tangentialkreis (H) ausgerichtet sind, wobei der erste Tangentialkreis (G) der ersten Ausbrandluftebene einen anderen Durchmesser aufweist als der zweite Tangentialkreis (H) der zweiten Ausbrandluftebene.
  12. Verfahren zum Verbrennen von Stoffen in einem Wirbelbettofen der stationären Bauart, wobei die Stoffe in einen Wirbelschichtreaktor (A) gegeben werden und verbrannt werden,
    wobei der Wirbelschichtreaktor (A) ein fluidisiertes Wirbelbett ausbildet, umfassend eine erste Zone zur Wärmerückgewinnung (B1) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich mit Tauchheizflächen (E) und einen Fluidisiergas-Verteiler (C1) mit Fluidisierelementen (6), und eine zweite Zone zur Primärverbrennung (B2) umfassend einen fluidisierten Wirbelbettbereich ohne Tauchheizflächen und einen Fluidisiergas-Verteiler (C2) mit Fluidisierelementen (6') umfasst,
    wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial über einen Bettmaterial-Abzugstrichter (D), der sich im Bereich unterhalb der Fluidisiergas-Verteiler (C1, C2) anschließt, abgezogen werden; und
    wobei in einem Freiraum oberhalb des Wirbelschichtreaktors (A), in dem Ausbrandluftdüsen (3) innerhalb von Ausbrandluft-Ebenen angeordnet sind, eine Nachverbrennung durchgeführt wird;
    wobei die Fluidisierung des Wirbelbettbereiches der zweiten Zone (B2) eine höhere Geschwindigkeit aufweist als die der ersten Zone (B1), sodass sich eine Wirbelbett-interne Materialzirkulation (F) zwischen der ersten und zweiten Zone entlang der Tauchheizflächen einstellt, und
    die Querschnittfläche der ersten Zone (B1) von 0,4 bis 0,75 des gesamten Wirbelschichtreaktor-Querschnitts umfasst;
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der dem Wirbelbettofen gesamte zugeführte Sauerstoff ΛGes aus dem Sauerstoff ΛB, der in beide Zonen des Wirbelbetts B1 und B2 eingebracht wird, und aus dem Sauerstoff, der in den Freiraum gegeben wird, zusammensetzt, und wobei sich der Sauerstoffanteil ΛB, der direkt über das Wirbelbett hinzugegeben wird, aus dem in den Wirbelbettbereich der ersten Zone (B1) eingebrachten Sauerstoff ΛB1, und aus dem in den Wirbelbettbereich der zweiten Zone (B2) eingebrachten Sauerstoff zusammensetzt, jeweils bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffbedarf Omin zur Verbrennung des gesamt eingebrachten Brennstoffs, wobei ΛB1 größer ΛB2 ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei Störstoffe, Agglomerate und/oder das Bettmaterial kontinuierlich über den Bettmaterial-Abzugstrichter (D) abgezogen werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei zur Nachverbrennung ein Gas auf einen im Freiraum des Reaktorquerschnitts liegenden ersten imaginären Tangentialkreis (G) ausgerichtet tangential eingeströmt wird.
  15. Verfahren nach einem der der Ansprüche 12 bis 14, wobei ΛB1 um 10% bis 30% größer als ΛB2 ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei in die zweite Zone (B2) mindestens 150%, vorzugsweise mindestens 200%, der spezifischen Fluidisiergasmenge der ersten Zone (B1) eingeströmt wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Fluidisierelemente eines Fluidisiergas-Verteilers innerhalb einer Ebene unterhalb des Wirbelbetts angeordnet sind und wobei zwischen den einzelnen Fluidisierelementen ein Abstand ist, sodass gebildete Agglomerate, Bettmaterial und/oder Störstoffe zwischen den einzelnen Fluidisierelementen des Fluidisiergas-Verteilers durchgeführt werden.
EP20191986.7A 2020-08-20 2020-08-20 Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren Active EP3957909B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20191986.7A EP3957909B1 (de) 2020-08-20 2020-08-20 Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20191986.7A EP3957909B1 (de) 2020-08-20 2020-08-20 Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3957909A1 EP3957909A1 (de) 2022-02-23
EP3957909B1 true EP3957909B1 (de) 2024-06-26

Family

ID=72178457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20191986.7A Active EP3957909B1 (de) 2020-08-20 2020-08-20 Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP3957909B1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20225416A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-13 Valmet Technologies Oy GRATE ARRANGEMENT AND METHOD

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4199889A (en) 1988-08-31 1990-03-23 Ebara Corporation Composite circulation fluidized bed boiler
EP0722067A3 (de) * 1995-01-12 1998-02-04 KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. Wärmerückgewinnungseinrichtung für Wirbelbett
TW270970B (en) 1995-04-26 1996-02-21 Ehara Seisakusho Kk Fluidized bed combustion device
JP2001132925A (ja) * 1999-11-09 2001-05-18 Babcock Hitachi Kk 流動床焼却炉
JP2007024492A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Ebara Corp 流動床ガス化炉および熱分解ガス化方法
KR101375873B1 (ko) * 2012-12-18 2014-03-18 한국생산기술연구원 경사진 분산판을 포함하는 유동층 반응기
JP6338430B2 (ja) 2014-04-16 2018-06-06 荏原環境プラント株式会社 旋回流型流動床炉
EP3124862B1 (de) 2015-07-28 2019-01-02 Ebara Environmental Plant Co., Ltd. Wärmeübertragungsrohr für wirbelbettkessel
JP7010676B2 (ja) * 2017-11-29 2022-01-26 川崎重工業株式会社 流動床炉

Also Published As

Publication number Publication date
EP3957909A1 (de) 2022-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2624302C2 (de) Verfahren zur Durchführung exothermer Prozesse
DE69420048T2 (de) Verbrennungssystem mit innerer, zirkulierender wirbelschicht
DE69618516T2 (de) Thermischer wirbelschichtreaktor
DE68913857T2 (de) Schneller Wirbelschichtreaktor.
DE2929056C2 (de)
DE3787535T2 (de) Kessel mit fluidisiertem Bett und Verfahren zu dessen Regelung.
EP0302849B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung oder Vergasung von Brennstoffen in einer Wirbelschicht
DE69732394T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von überhitztem dampf mittels wärme von abfallverbrennung
DE2646860A1 (de) Verfahren zum betrieb eines fliessbettsystems
DE69617839T2 (de) Kessel und Ofen zur Rückgewinnung im Kraftverfahren
DE2533010A1 (de) Reaktor mit einem spoutbett oder spoutbett-fluidatbett
DE2824542A1 (de) Wirbelschicht-brennanlage
EP2358847A2 (de) Vorrichtung in form eines bewegt-bett-vergasers und verfahren zum betreiben eines solchen in einer anordnung zur thermischen zersetzung von abprodukten und abfallstoffen
DE3347056A1 (de) Verfahren zur aufbereitung von haus- und/oder hausmuellaehnlichem gewerbemuell zur herstellung eines brennstoffs, sowie verbrennungsofen
DE3310415A1 (de) Oelschieferbehandlung unter verwendung von indirekter waermeuebertragung
EP3957909B1 (de) Asymmetrischer wirbelbettofen zur verbrennung von stoffen und verfahren
DE3784174T2 (de) Wirbelbettofen mit innerer umwaelzung und verfahren zur steuerung desselben.
DE112007003339T5 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Vergasungsbrennstoff
DD202176A5 (de) Verfahren und einrichtung zur kontinuierlichen erzeugung von brenngas aus organischen abfallstoffen
DE2819996C2 (de)
DE2804073C2 (de) Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung
CH283414A (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Prozessen, bei welchen fein verteilte feste Stoffe mit Gasen in Berührung gebracht werden.
EP3775688B1 (de) Festbettvergaser zum erzeugen eines produktgases aus schüttbaren biomasseteilchen
DE3623177A1 (de) Brennkammer fuer atmosphaerische stationaere wirbelschichtfeuerung
EP0431077B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von vergasungsgut

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220819

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230515

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20240111

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502020008352

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20240712

Year of fee payment: 5

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240927

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20240626

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240926

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240927

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240626

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240926