DE69316991T2

DE69316991T2 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines systems mit zirkulierender wirbelschicht

Info

Publication number: DE69316991T2
Application number: DE69316991T
Authority: DE
Inventors: Timo Fin-48710 Karhula Hyppaenen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-11-10
Also published as: CA2148920C; CN1089188A; EP0667944A1; KR100306026B1; FI952153L; ATE163219T1; KR950704646A; CN1035360C; FI952153A0; FI104213B1; DE69316991D1; CA2148920A1; JPH08503540A; EP0667944B1; DK0667944T3; US5425412A; US5341766A; PL176988B1; FI104213B; ES2115083T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Betreiben eines zirkulierenden Wirbelschichtsystems.
Zirkulierende Wirbelschicht-(CFB-)Systeme wie z.B. CFB-Feuerungen umfassen eine Brenrikammer, die eine schnelle Wirbeischicht aus Feststoffpartikeln darin aufweist. Ein Partikelabscheider ist mit einer Austrittsöffnung im oberen Teil der Brennkammer zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus der Suspension von Rauchgasen und mitgeführtem Feststoff verbunden, die aus der Brennkammer abgezogen wird. Ein Rückführkanal ist zwischen dem Partikelabscheider und dem unteren Teil der Brennkammer zur Rückführung von abgeschiedenen Feststoffpartikeln aus dem Partikelabscheider in die Brennkammer verbunden. Ein Gasauslaß ist im Partikelabscheider für den Abzug von Rauchgasen angeordnet.
Zyklonabscheider werden allgemein als Partikelabscheider eingesetzt. Ein Tauchrohr führt die abgeschiedenen Partikel vom Zyklon in den unteren Teil der Brennkammer zurück. Eine Gassperre, wie z.B. ein Gasverschluß, muß im Tauchrohr arrangiert sein, um zu verhindern, daß Gase dadurch aus der Brennkammer zurück in den Zyklon fließen. Die Gasverschlußkonstruktionen sind sehr groß und kompliziert. Es ist auch vorgeschlagen worden, L-Schleusen als Gasverschluß zu benutzen. Die L-Schleuse ist aber auch platzraubend, weil ein ziemlich langer, mit Bettmaterial gefüllter Verbindungskanal zwischen Rückführkanal und Brennkammer erforderlich ist, um eine Gassperre zu bilden.
Zirkulierende Wirbelschichtreaktoren werden in einer Vielzahl verschiedener Verbrennungs-, Wärmeübertragungs-, chemischer oder metallurgischer Prozesse eingesetzt. Je nach dem Prozeß werden im System verschiedene Bettmaterialien fluidisiert oder zirkuliert. Bei Verbrennungsprozessen können partikelförmiger Brennstoff wie Kohle, Koks, Braunkohle, Holz, Abfall oder Torf, wie auch anderes Partikelmaterial wie Sand, Asche, Schwefelabsorbens, Katalysator oder Metalloxide die Bestandteile der Wirbelschicht sein. Die Geschwindigkeit in der Brennkammer liegt in der Regel in einem Bereich von 3,5 bis 10 m/s, kann aber wesentlich höher sein.
Typisch wird Wärme aus Wirbelschicht-Verbrennungsprozessen durch Wärmeübertragungsflächen in Brennkammer und Konvektionsabschnitt zurückgewonnen, der im Gaskanal nach dem Partikelabscheider angeordnet ist. Bei zirkulierenden Wirbelschicht-(CFB-)Feuerungen oder -Kesseln sind die Umfassungswände der Brennkammer in der Regel als Membranwände ausgeführt, wo vertikale Rohre durch flaches Plattenmaterial oder Flossen miteinander verbunden sind, um Verdampferflächen zu bilden. Zusätzliche Wärmeübertragungsflächen, wie etwa Überhitzer, können innerhalb des oberen Teils der Brennkammer zur Überhitzung des Dampfes angeordnet sein.
Zusätzliche Überhitzer, wie auch Zwischenüberhitzer, Vorwärmer und Luftvorwärmer, sind im Konvektionsabschnitt arrangiert. Man hat auch vorgeschlagen, den Rückführkanal aus Wärmeübertragungsflächen auszubilden.
Die Wärmeübertragungsflächen müssen normalerweise derart konstruiert sein, daß sie überhitzten Dampf auch im niedrigen Belastungsbereich optimal liefern. Bei höheren Belastungen wird die Dampfproduktion dann durch Einspritzung von Wasser im Konvektionsabschnitt geregelt.
Bei niedriger Belastung bildet die Überhitzung oft ein Problem. Die Temperatur der Brennkammerabgase geht mit abnehmender Belastung zurück, und die Überhitzer im Konvektionsabschnitt haben nicht genug Kapazität, die gewünschten Ergebnisse zu liefern. Zusätzliche, in der Brennkammer angeordnete Uberhitzer würden die Kosten und Regelungsprobleme im Kessel ungebührlich steigern. Zusätzliche Wärmeübertragungsflächen innerhalb der Brennkammer würden weiter die Temperatur der noch immer nichtverbrannten Brennstoff enthaltenden Rauchgase auf zum Beispiel 700 bis 750 ºC, senken, was sich negativ auf die NOx- und N&sub2;O-Reduktion auswirken würde.
Zusätzliche getrennte Wärmeübertragungsflächen innerhalb einer Wirbelschicht wären zum anderen auch der hohen Strömungsgeschwindigkeit (3 - 10 m/s oder sogar mehr) des Gases samt den darin enthaltenen Partikeln ausgesetzt. Korrosion und Erosion würden ernsthafte Probleme verursachen. Jede innerhalb der Brennkammer angeordnete Wärmeübertragungsfläche müßte aus wärmefestem Material gefertigt, höchstwahrscheinlich auch durch ein erosionfestes Material geschützt sein. Solche Wärmeübertragungsflächen würden sehr schwer und teuer werden. Die Korrosion stellt ein ernsthaftes Problem in der Gasatmosphäre der Brennkammer dar, wenn gastörmige Chlor- und Alkali-komponenten enthaltende Brennstoffe verfeuert werden.
Besonders bei druckbeaufschlagten Anwendungen ist es sogar weniger wünschenswert, Wärmeübertragungsflächen hinzufügen und die Größe der Feuerung steigern zu müssen, woraus sich die Notwendigkeit ergibt, die Größe auch des Druckgefäßes heraufzusetzen. Bei druckbeaufschlagten Anwendungen mit kleineren Brennkammern befinden sich die Wärmeübertragungsflächen bereits sehr dicht aneinander. Es wäre daher sehr schwierig, zusätzliche Wärmeübertragungsflächen in der Brennkammer hinzuzufügen. Eine sehr kompakte Anordnung von Wärmeübertragungsflächen hindert auch die horizontale Durchmischung von Bettmaterial innerhalb der Brennkammer und ergibt einen reduzierten Verbrennungswirkungsgrad. Außer den Raumproblemen kann auch die Verstopfüng ein Problem werden, falls Wärmeübertragungsflächen sehr nah aneinander angeordnet werden.
Man hat vorgeschlagen, externe Wärmetauscher (EHE) zur Steigerung der Überhitzungskapazität zu nutzen. Bei solchen Überhitzern wird in einer getrennten Wirbelschicht heißen zirkulierenden Feststoffs der Feststoff vom Partikelabscheider in den EHE eingeführt. Die vorgeschlagenen externen Wärmetauscher würden groß und teuer sein, und es wäre auch schwierig, sie unabhängig vom Hauptverbrennungsprozeß zu regulieren. Erosion wurde auch ein Problem darstellen, wenn Wärmeübertragungsflächen einer Wirbeischicht aus großen heißen Partikeln ausgesetzt werden. Des weiteren würde bei sehr niedrigen Belastungen die Menge des Feststoffs, der mit den Rauchgasen aus der Brennkainmer abgezogen und in den EHE eingeführt werden, auf solch ein Niveau absinken, daß keine Überhitzung erfolgen würde. Man bedarf einer einfacheren und weniger teuren Lösung.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 17 sind aus US-A-48 31 479 bekannt. Die bekannte Vorrichtung umfaßt einen Partikelkühler zur Regulierung des Kühleffekts in einem zirkulierenden Wirbelschichtreaktor. Die Wärmeleistung des Partikelkuhlers wird durch Änderung des Partikelniveaus im Kühler geregelt. Der Kühler ist in einem Wirbelschichtreaktor montiert, der einen Partikelströmungsbegrenzer mit Fluidisierungsmitteln zwischen Strömungsbegrenzer und Reaktionskammer der Hauptbrennkammer hat und einen Partikelströmungskanal zwischen Begrenzer und Reaktionskammer bildet. Zusätzlich ist der Kühler mit einem zur Reaktionskammer führenden Überlauf-Ablauf versehen, der als Sicherheitsventil gegen Überfüllung des Kühlers dient.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von zirkulierenden Wirbelschichtsystemen vorzusehen, wo die oben erwähnten Nachteile minimiert sind.
Im besonderen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gassperrenanordnung für zirkulierende Wirbelschichtsysteme vorzusehen.
Es ist weiter eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Wärmerückgewinnung in zirkulierenden Wirbelschichtsystemen vorzusehen.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Regulierung der Wärmerückgewinnung in einem zirkulierenden Wirbelschichtsystem vorzusehen.
Dabei ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Überhitzung von Dampf in einem zirkulierenden Wirbelschichtkesselsystem unter verschiedenen Belastungszuständen zu schaffen.
Diese Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren mit den Merktnalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 17 gelöst. Ausführliche Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung zufolge ist ein Verfahren zum Betreiben eines CFB- Systems vorgesehen, das folgende Schritte umfaßt:
- Bildung einer schnellen Wirbeischicht aus Feststoffpartikeln in der Brennkammer, so daß eine Rauchgase und von ihnen mitgeführte Feststoflpartikel enthaltende Suspension veranlaßt wird, in der Brennkammer aufwärts zu fließen,
- Auffangen von aus der Suspension abgeschiedenen Feststoffpartikeln,
- Leitung der aufgefangenen Feststöffpartikel in einen Rückführkanal, der in seinem oberen Teil einen Einlaß für Feststoffpartikel hat und über Einlaßmittel mit dem unteren Teil der Brennkammer verbunden ist,
- Bildung eines Betts aus Feststoffpartikeln im Rückfühkanal, um zu verhindern, daß Gase aus der Brennkammer durch die Einlaßmittel in den Rückführkanal fließen,
- Einführung von Trägergas in den Rückführkanal zur Rückführung von Partikeln durch die Einlaßmittel vom Bett in die Brennkammer, wobei Partikel aus dem Rückführkanal durch zwei oder mehrere übereinandergelagerte Öffnungen zurückgeführt werden.
Der vorliegenden Erfindung zufolge werden Partikel in einem Partikelabscheider angesammelt und über einen Rückführkanal in die Brennkammer zurückgeleitet, der den Recyclingkanal der Erfindung bildet. Ein langsames Brodelbett aus Partikeln wird im unteren Ende des Rückführkanals gebildet, von wo Partikel kontinuierlich durch Einlaßstutzen in die Brennkammer eingeführt werden. Das Bett im Rückführkanal bildet eine Gassperre, die verhindern soll, daß Verbrennungsgase aus der Brennkammer durch die Einlaßstutzen rückwärts in den Rückführkanal fließen.
Das Bett im Rückführkanal wird durch im CFB-System zirkulierende Partikel gebildet. Die im System zirkulierenden Partikel haben eine kleinere Partikel-Größenverteilung als die mittlere Größenverteilung der gesamten Partikelmasse im System. Das Bett bewegt sich langsam abwärts, wenn Feststoff daraus in die Brennkammer wiedereingeführt wird und neuer Feststoff kontinuierlich auf das Bett zugegeben wird. Die Betthöhe kann durch Regulierung der Wiedereinführung von Feststoff daraus in die Brennkammer geregelt werden.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird Feststoff mit Hilfe von Trägergas durch zwei oder mehrere Einlaßöffnungen oder Einlaßstutzen in die Brennkammer eingeführt, die die unteren Teile des Rückführkanals vorzugsweise direkt mit der Brennkammer verbinden. Dabei bilden zwei oder vorzugsweise mehrere horizontale oder geneigte schlitzartige, übereinander angeordnete Öffnungen oder Stutzen eine Verbindung zwischen Rückführkanal und Brennkammer. Darüber hinaus bilden die schlitzartigen Öffnungen eine Feststoffdurchflußschleuse und Gassperre.
Das Trägergas wird dem Bett im Rückführkanal an Stellen zugeführt, von wo es hauptsächlich den Einlaßstutzen, aber nicht dem oberen Teil des Rückführkanals, zufließen kann. Dabei befördert die Gasströmung Partikel durch die Einlaßstutzen vom Bett in die Brennkammer. Die Einlaßstutzen sind im Rückführkanal vorzugsweise auf einem Niveau wesentlich unterhalb der Bettoberfläche angeordnet, so daß der Bettabschnitt über den Einlaßstutzen dazu ausreicht, das Aufwärtsfließen von Gasen in den Rückführkanal zu verhindern. Je höher das Bett, desto höher die Druckdifferenz, die die Gassperre bildet, die einen Gasrückfluß durch den Rückführkanal in den Partikelabscheider verhindert.
Trägergas kann durch Düsen im Boden des Rückführkanals oder durch Düsen auf verschiedenen Ebenen in den Seitenwänden des Rückführkanals eingeführt werden. Die Rückführung von Partikeln in die Brennkammer kann durch Regelung der Gasmenge reguliert werden, die an verschiedenen Stellen eingeführt wird. Das durch Düsen im Boden des Rückführkanals eingeführte Trägergas befördert Partikel hauptsächlich durch die untersten Einlaßstutzen, während das durch höher gelegene Düsen eingeführte Gas Partikel durch höher im Rückführkanal gelegene Einlaßstutzen transportiert. Es ist auch möglich, Partikel horizontal in gewünschten Richtungen zu transportieren.
Luft vom Windkasten oder Luft von einem getrennten Gebläse mit einem geringfügig höheren Druck, oder anderes billiges Gas, z.B. rückgeführtes Rauchgas, kann als Trägergas verwendet werden. Inertgase könnten auch verwendet werden, besonders falls inerte, nichtoxidierende Verhältnisse erfordert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Einlaßöffnungen mehrere schlitzartige Stutzen oder Öffnungen, die übereinander in einer rahmenähnlichen Konstruktion ausgebildet sind, die in einer gemeinsamen Wand zwischen Rückführkanal und Brennkammer angeordnet ist. Die erfindungsgemäßen Stutzen, die in zwei oder mehrere schmale schlitzartige Stutzen übereinander unterteilt sind, können mit sehr geringer Länge zwischen Rückführkanal und Brennkammer ausgeführt werden im Vergleich zu Stutzen, die bei den bekannten L- Schleusengassperren notwendig sind, und können somit leicht in eine konventionelle Membranwand-Konstruktion einverleibt werden. Die bekannten L-Schleusengas sperren mit einem einzigen konventionellen Stutzen, der einen großen Querschnitt besonders bei großer vertikaler Erstreckung hat, müssen sehr lang sein, um im Stutzen genug Partikel anzusammeln, um eine Feststoffdurchflußschleuse zu bilden und um zu verhindern, daß Gase aus der Brennkammer in den Rückführkanal fließen.
Der Feststoffdurchflußschleuseneffekt eines Einlaßstutzens in der Art einer L-Schleuse ist vom Verhältnis (h/l) vertikale Erstreckung (h) des Stutzens zur Länge (l) des Stutzens abhängig. Dieses Verhältnis sollte h/l < 0,5 sein, um zu verhindern, daß Feststoffe unkontrolliert durch den Einlaßstutzen fließen, um ein ausreichend hohes Feststoffhiveau im Stutzen aufrechtzuerhalten, der das Rückwärtsfließen von Gas durch den Stutzen verhindern soll. Je größer der Stutzenquerschnitt, desto größer die vertikale Erstreckung (h) der Öffnung, d.h. desto längerer der Stutzen, der benötigt wird. Bei geneigten Stutzen, deren Austrittsende auf einem höheren Niveau als das Eintrittsende ist, kann die Länge (l) des Stutzens weiter reduziert werden. Durch die besondere Konstruktion des Einlaßstutzens ist es möglich, das Bettniveau im Rückführkanal und dadurch den durch das Bett erreichten Gasverschlußeffekt zu regeln.
Die Einlaßöffnungen oder Stutzen sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in mehrere übereinander angeordnete schlitzartige Öffnungen oder Stutzen mit kleiner Vertikalerstreckung unterteilt. Dabei kann die erforderliche vertikale Gesamterstreckung htot in h&sub1;, h&sub2;, h&sub3;..., aufgeteilt werden, wobei jede vertikale Teilerstreckung lediglich eine Fraktion der erforderlichen gesamten htot ist. Die Länge (l) eines jedes Stutzens kann in der gleichen Proportion wie die vertikale Erstreckung (h) verringert werden, ohne daß der Feststoffdurchflußschleuseneffekt des Einlaßstutzens verringert wird. Dabei können kurze Einlaßstutzen benutzt werden, die sich gerade durch eine gemeinsame Membranwand hindurchreichen. Hierdurch werden zweifellos die Konstruktion des Rückführkanals und seine Verbindung mit der Brennkammer wie auch das ganze zirkulierende Wirbelschichtsystem vereinfacht.
Der Rückführkanal kann gemäß der vorliegenden Erfindung als sehr einfacher Kanal konstruiert sein, der eine mit der Brennkammer gemeinsame Wand hat. Die Verbindung zwischen Rückführkanal und Brennkammer, die bei den früheren Konstruktionen sehr groß und kompliziert gewesen ist, kann jetzt eine einfache rahmenähnliche Konstruktion mit einem Satz kiemenartiger Einlaßöffnungen oder Stutzen in der konventionellen, bei Kesseln eingesetzten Rohrpaneelwand sein, zur Wiedereinführung von Material in die Brennkammer.
Einer weiteren wichtigen Ausführungsform der Erfindung zufolge können Wärmeübertragungsflächen in einer Wärmeübertragungsszone im Recycling- oder Rückführkanal angeordnet sein, um Wärme aus der zirkulierenden Partikelmasse im CFB-System zurückzugewinnen, wodurch sie im Rückführkanal einen integralen Wärmetauscher (IHEX, Integral Heat EXchanger) bilden.
Die Wärmeübertragungsflächen sind vorzugsweise im Bett arrangiert, können sich aber aufwärts über das Bett hinaus erstrecken. Wärme kann auch durch Wärmeübertragungsflächen zurückgewonnen werden, die in den Wänden des Rückführkanals angeordnet sind. Die mittlere Größenverteilung der Partikel, die von der Brennkammer in den Partikelabscheider und von dort in den Rückführkanal fließen, ist kleiner als die mittlere Größenverteilung der Partikel in der Brennkammer, weil von den Rauchgasen ein größerer Teil von kleinen Partikeln als von groben Partikeln mitgeführt wird. Feine Partikel mit einer mittleren Größenordnung unter 500 u, typisch 150 bis 250 u, im Rückführkanal ergeben ein dichtes Bett im Rückführkanal mit einem sehr hohen Wärmeübergangskoeffizienten für Partikelkonvektion, k = 100 bis 500 W/m²k.
Werden Wärmeübertragungsflächen benutzt, dann ist der Rückführkanal an seinem unteren Teil vorzugsweise erweitert und weist in seinem erweiterten Teil einen größeren horizontalen Querschnitt als in seinem oberen Teil auf, wodurch mehr Platz für Wärmeübertragungsflächen und das Bett aus Feststoflpartikeln geschaffen wird.
Die Überhitzung von Dampf kann vorteilhafterweise im Rückführkanal stattfinden. Bei CFB-Systemen steht Wärme für Überhitzung in der zirkulierenden Masse heißer Partikel leicht zur Verfügung. Als weiterer Vorteil, der durch das Anordnen von Überhitzem im Rückführkanal erreicht wird, gibt es keinen Bedarf, die Rauchgase in der Brennkammer unnötig abzukühlen und Temperaturen ungünstig zu senken, bevor nichtverbrannter Brennstoff und Asche daraus abgeschieden worden sind. Dadurch ist, dank der Erfindung, gute Reduktion von NOx und N&sub2;O in der Brennkammer gegeben.
Die Gasatmosphäre in der Wärmeübertragungszone im Bett, die sehr begrenzt ist und hauptsächlich reines Gas ohne alkalische, chlorhaltige oder andere korrosive gasförmige Bestandteile enthält, ergibt sehr vorteilhafte Zustände für Überhitzung. Die Überhitzer können auf viel höhere Temperaturen erhitzt werden, als was normalerweise unter korrosiven Verhältnissen der Fall ist, die in der Brennkammer herrschen. Dampf mit bis zu 500 bis 550 ºC kann auch dann produziert werden, wenn korrosive gasförmige Bestandteile enthaltende Brennstoffe verbrannt werden.
Besonders bei Abfall/RDF (Refuse Derived Fuel, Abfallbrennstoff) verfeuernden Kesseln ist die Nutzung von Wärme zur Überhitzung wegen der verunreinigten Gase problematisch gewesen, die verschiedenartige korrosionverursachende Bestandteile enthalten. Die vorliegende Erfindung sieht ein System vor, wo Überhitzerflächen heißes Zirkulationsmaterial in einer sicheren Gasatmosphäre kontaktieren.
Auch Erosion wird im langsamen Brodelbett minimiert, das Gasgeschwindigkeiten von < 0,5 m/s, zum Beispiel 10 cm/s, aufweist, wobei mit den Wärmeübertragungsflächen kollidierende Partikel eine sehr niedrige Aufprallgeschwindigkeit haben. In Brennkammern von konventionellen oder zirkulierenden Wirbelschichten liegen die Geschwindigkeiten im Bereich von 0,5 bis 50 m/s, wobei die Partikelströmung auf darin angeordneten zusätzlichen Flächen starke Erosion hervorruft. Zusätzlich ist die Erosion im vorliegenden Bett verhältnismäßig gering dank der kleinen Partikelgröße des Bettmaterials.
Der Wärmeübergang von Partikeln auf Überhitzerflächen in der Wärmeübertragungszone des Brodelbetts kann vorteilhafterweise durch Einführung einer fluidisierenden Gasströmung in zumindest einen Teil der Wärmeübertragungszone geregelt werden, die für Bewegung von Partikeln nah an den Überhitzerflächen sorgt. Die Erhöhte Gasströmung um die Flächen herum steigert den Wärmeübergang auf die Flächen. Gas, wie z.B. Luft oder Inertgas, kann zur Regulierung des Wärmeübergangs durch mehrere getrennte Düsen eingeführt werden. Das Trägergas kann auch zur Regulierung des Wärmeübergangs benutzt werden.
Der Wärmeübergang kann gemäß der Erfindung durch die Stelle und/oder Strömungsgeschwindigkeit von Gas reguliert werden, das in verschiedene Teile der Wärmeübertragungszonen eingeführt wird.
Fürs Erreichen eines geeigneten Wärmeübergangs werden sehr kleine Gasströme gebraucht. Das erforderliche Gas kann hauptsächlich aus dem Rückführkanal durch die Einlaßstutzen zusammen mit dem Trägergas abgezogen sein, man kann es aber, weil die für die Wärmeübertragung notwendigen Gasströme sehr klein sind, auch aufwärts in den Rückführkanal fließen lassen. Besonders wenn Wärmeübertragungsflächen hoch oben im Bett angeordnet sind, kann es vorteilhafter sein, zumindest etwas Gas im Rückführkanal aufwärts fließen zu lassen. Normalerweise wird durch die Höhe des Betts verhindert, daß das aus Wärmeübertragungsgründen eingeführte Gas aufwärts in den Partikelabscheider fließt.
Es kann in gewissem Grade möglich sein, den Wärmeübergang auch durch Regelung der gesamten Betthöhe zu regulieren, besonders falls sich ein Teil der Wärmeübertragungsflächen bis über das Bett erstreckt.
Wärmeübertragungszonen und Einlaßstutzen können in denselben Teilen des Rückführkanals angeordnet sein, oder sie können in benachbarten Teilen des Rückführkanals angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Wärmeübertragungszonen und Einlaßstutzenzonen nebeneinander angeordnet. Gasströme werden in die Wärmeübertragungszonen eingeführt zur Regelung der Wärmerückgewinnung und zur Beförderung der rückgeführten Partikel durch den Einlaßstutzen in die Brennkammer. Trägergas wird vorzugsweise auch in die Wärmeübertragungszonen eingeführt zur Beförderung von Partikel von dort horizontal auf die benachbarten Einlaßstutzenzonen zu und weiter in die Einlaßstutzen.
Das Niveau des Brodelbettes kann durch Messung der Druckdifferenz im Rückführkanal zwischen einem ersten voreingestellten Niveau unter der Bettoberfläche des Betts und einem anderen zweiten voreingestellten Niveau oberhalb der Bettoberfläche geregelt werden, welche zwei eingestellten Niveaus derart ausgewählt sind, daß sie dazwischen sowohl die aktuellen als auch optimalen Oberfiächenniveaus umfassen. Die Strömung des Partikel durch die Einlaßstutzen abführenden Trägergases kann nach der gemessenen Druckdifferenz geregelt werden, um die Bettoberfläche auf optimalem Niveau zu halten.
Die vorliegende Erfindung sieht eine sehr einfache CFB-Kesselkonstruktion vor. Der Rückführkanal ist vorzugsweise als schmaler vertikaler Kanal konstruiert, der eine mit der Brennkammer gemeinsame Wand hat, welche Wand zum Beispiel eine typische, in CFB-Kesseln eingesetzte Membranwand ist. Die gegenüberliegende Wand kann eine ähnliche Membranwand sein. Der Einlaßstutzen, der den Rückführkanal mit der Brennkammer verbindet, kann als rahmenartige Konstruktion vorgefertigt sein, die mehrere Einlaßstutzen übereinander aufweist. Solch eine Rahmenkonstruktion kann auf der Baustelle leicht in eine Membranwand eingebaut werden. Auf komplizierte, große konventionelle Gasverschlußkonstruktionen kann verzichtet werden.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Kesselsystem mit einem sehr breiten Belastungsbereich vor. Doch auch im vorliegenden neuen System kann bei äußerst niedrigen Belastungen, bei einer Geschwindigkeit von ungefähr 2 m/s in der Brennkammer, zu wenig Partikel von den Rauchgasen mitgeführt werden, um für die im Rückführkanal erforderliche Wärmeübertragungskapazität zu sorgen. In solchen Fällen, und falls zusätzliche Überhitzung notwendig ist, kann die Nutzung von Partikeln möglich sein, die die Umfassungswände der Brennkammer entlang abwärts fließen.
Die Abwärtsströmung von Partikeln kann in einen vertikalen schmalen Rückführkanal oder eine Tasche geleitet werden, die an einer Seitenwand innerhalb der Brennkammer angeordnet ist. Die Tasche ist an ihrem oberen Ende offen, um Partikel aufzufangen, die die Wand entlang fließen. Die Tasche kann dadurch ausgebildet sein, daß eine Trennwand nah an der Seitenwand angeordnet ist, welche Trennwand den Rückführkanal oder die Tasche vom Hauptteil der Brennkammer trennt. Die Tasche kann als schmaler vertikaler schlitzartiger Rückführkanal innerhalb der Brennkammer ausgebildet sein. Die von der Tasche aufgefangenen Partikel können im unteren Teil der Tasche ein Bett bilden, das dem Bett im Rückführkanal ähnlich ist. Das Bett wird derart reguliert, das es in der Tasche langsam abwärts fließt und dem Hauptteil der Brennkammer Partikel durch zum Beispiel kiemenartige Einlaßstutzen zurückführt, die in einem rahmenartigen Konstruktion in der Trennwand angeordnet sind. In der Tasche können Wärmeübertragungsflächen, vorzugsweise Überhitzerflächen, angeordnet sein. Gasdüsen können im Boden der Tasche wie auch an den Seiten der Tasche angeordnet sein zur Regulierung der Rückführung von Partikeln und der Wärmeübertragung.
Solch eine Taschenkonstruktion sollte in der Bremikammer auf einem nicht allzu hohen Niveau angeordnet sein, so daß noch immer genug Feststoffpartikel aus der Partikelströmung an den Wänden oberhalb der Tasche bei den betreffenden Belastungen für Wärmeübetragungszwecke aufgefangen werden können. Die Überhitzerflächen sind im Bett in der Tasche insofern gut abgeschirmt, als die Gasatmospbäre darin dem im Rückführkanal ähnlich ist und sehr wenig korrosive gastörmige Bestandteile enthält.
Darüber hinaus ist es möglich, die Wärmeübertragung durch geregelte, in die Tasche eingeführte Gasströme zu regulieren. Eine Einlaßstutzenkonstruktion, wie sie beim Rückführkanal beschrieben wurde, bildet eine Feststoffdurchflußschleuse und Gassperre für die Tasche, die verhindert, daß Gase durch Einlaßstutzen rückwärts in die Tasche fließen.
Der Wärmeübergang kann bei diesem neuen System sehr leicht geregelt werden. Die Wärmeübertragungsflächen in der Brennkammer selbst können für kleinere Belastungen konstruiert sein, als was bislang der Fall war. Die zusätzliche Wärme, zum Beispiel für Überhitzung, kann durch Wärmeübertragungsflächen in Tasche und Rückführkanal bereitgestellt werden. Diese notwendige zusätzliche Wärme kann durch die Gasstrome in den entsprechenden Wärmeübertragungszonen geregelt werden.
Bei hohen Belastungen steigert eine angewachsene zirkulierende Partikelmasse die Wärmerückgewinnung im Rückführkanal, während bei niedrigen Belastungen, wenn die zirkulierende Partikelmasse zurückgeht und zu einem verminderten Wärmeübergang im Rückführkanal führt, die Wärmerückgewinnung in der Tasche gesteigert werden kann.
Bei den bisher bekannten Systemen sollen Wärmeübertragungsflächen in der Brennkammer so konstruiert werden, daß sie eine zufriedenstellende Überhitzung von Dampf auch bei niedrigen Belastungen gewährleisten. Um Überhitzung bei hohen Belastungen in solchen Systemen zu verhindern und zur Regelung der Temperatur, hat man im Konvektionsabschnitt Spraydüsen einbauen müssen. Beim vorliegenden neuen System werden Spraydüsen nur zur Regelung der Dampftemperatur während des Betriebs, nicht aber zur Regelung der Dampfproduktion bei verschiedenen Belastungen benötigt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird weiter beispielhaft mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, wo
FIG. 1 ein schematischer Vertikalschnitt durch eine zirkulierende Wirbelschichtvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
FIG. 2 eine partielle Schnittansicht des unteren Teils des Rückführkanals in FIG. 1 entlang Linie A-A derselben ist; und
FIGUREN 3 - 5 Teilansichten wie die von FIG. 1 für drei andere beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

FIG. 1 zeigt eine zirkulierende Wirbelschichtfeuerung 10 mit einer Brennkammer 12, die eine expandierte Wirbelschicht aus Partikeln darin aufweist. Ein Partikelabscheider 14 ist mit dem oberen Teil der Brennkammer 12 verbunden zur Abtrennung von Partikeln, die von dem Gemisch aus Rauchgasen und Feststoff mitgeführt wird, das aus der Brennkammer abgeleitet wird. Ein Rückführkanal 16 ist zur Rückführung von abgeschiedenem Feststoff aus dem Abscheider in den unteren Teil der Brennkammer vorgesehen. Ein Konvektionsabschnltt 18 ist mit einem Gasauslaß 20 verbunden, der im oberen Teil des Abscheiders 14 angeordnet ist.
Die Wände der Brennkammer 12, von denen nur die Wände 22 und 24 in Fig. 1 dargestellt sind, wie auch die Wände 26, 28 des Partikelabscheiders 14 und die Wände 30, 32 des vertikalen kanalförmigen Rückführkanals 16 sind vorzugsweise aus Wasserwandpaneelen oder Membranpaneelen gefertigt. In der Membranwand wird Wasser verdampft. Die Paneele im unteren Teil der Brennkammer 12 sind durch eine feuerfeste Auskleidung 33 geschützt. Auch die Paneele im Rückführkanal 16 können teilweise oder vollständig durch feuerfeste Auskleidung (nicht dargestellt) geschützt sein. Bei der in FIG. 1 gezeigten Ausführungsform bilden die Wand 28 des Abscheiders und Wand 32 des Rückführkanals die Wand 24 der Brennkammer.
Der untere Teil 34 des Rückführkanals 16 hat einen größeren horizontalen Querschnitt als der obere Teil 35 des Rückführkanals. Ein Brodelbett 36 aus Recyclingpartikeln wird im unteren Teil 34 gebildet.
Ein Überhitzer 38, vorzugsweise die letzte Überhitzerfläche im Dampfsystem, ist im Brodelbett zur Überhitzung von in den Paneelwänden 22, 24, 26 und 30 in Brennkammer 12 und Rückführkanal 16 erzeugtem Dampf angeordnet. Dampf kann ebenfalls in einem Überhitzer 40 im Konvektionsabschnltt 18 nach dem Abscheider überhitzt werden. Im Konvektionsabschnltt sind auch weitere Wärmeübertragungsflächen 42, 44, 46, 48 für Zwischenüberhitzung, Vorwärmung und Luftvorwärmung angeordnet.
Kiemenähnliche Einlaßstutzen oder Öffnungen 50 in einer rahmenartigen Konstruktion 60, die in FIG. 1 und FIG. 2 dargestellt sind, verbinden den unteren Teil des Rückführkanals 16 mit dem unteren Teil der Brennkammer 12. Die Höhe des Betts 36 (über Öffnungen 50) und die kiemenähnliche Einlaßstutzenkonstruktion 50, 60 bilden eine Gassperre, die verhindert, daß Brennkammergase mit einem hohen Druck p1 in der Brennkammer 12 durch die Einlaßstutzen 50 in den Rückführkanal 16 und weiter aufwärts in den Gasraum über dem Brodelbett 36 fließen, der einen niedrigeren Druck p2 aufweist. Die Höhe des Betts 36 über dem Einlaßstutzen 50 sollte vorzugsweise ausreichend sein, um einen Druck (eine Druckhöhe) größer als die Druckdifferenz p1 - p2 zu ergeben.
Trägergas (zum Beispiel Luft, Inertgas, zurückgeführtes Rauchgas oder dergleichen) wird in den Rückführkanal 16 durch Bodendüsen 52 eingeführt, wobei es sich um konventionelle Düsen handeln kann, wie sie in Wirbelschichten zum Einsatz kommen. Zusätzliches Trägergas wird durch Einlässe 54, 56, 58 und 59 eingeführt. Das durch die Bodendüsen 52 eingeführte Trägergas befördert Partikel vom untersten Teil des Betts zu den Einlaßöffnungen 50 hin. Das durch die Einlässe 54 und 56 eingeführte Trägergas befördert Partikel hauptsächlich von den mittleren Teilen des Betts zu den Einlaßstutzen 50 hin. Das durch die Düsen 58 und 59 eingeführte Trägergas befördert Partikel vom oberen Teil des Betts zu den oberen Öffiiungen der Einlaßstutzen 50 hin.
Durch Regelung der Trägergasströmung durch die verschiedenen Düsen 52, 54, 56, 58, 35 59 an im Boden und an den Seitenwänden gelegenen Stellen kann die Partikelmenge der vom Bett 36 in die Brennkammer 12 wiedereingeführten Partikel und somit der Gassperreffekt geregelt werden. Durch Steigerung der Gasströmung durch die Bodendüsen 52 und entsprechende Reduzierung der Gasströmung durch die Seitenwanddüsen 54, 56, 58, 59 werden eine größere Partikelströmung und ein Rückgang der Höhe des Betts 36 erreicht. Durch Steigerung der Gasströmung durch die obersten Düsen 58, 59 und Reduzierung der Strömung durch die Bodendüsen 52, 54 werden eine verringerte Partikelrückführung und eine Zunahme der Höhe des Betts 36 erreicht.
Die Einlaßöffnungen 50 können in einem rahmenartigen Konstruktion 60 gruppiert sein, die in einer Einlaßstutzenzone 62 im Rückführkanal plaziert ist. Überhitzer 38 sind in benachbarten Wärmeübertragungszonen 64 angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen können sich die beiden Zonen 62 und 64 überlappen.
Die Rahmenkonstruktion 60 kann leicht in eine konventionelle Paneelwand 32 eingebaut werden, und die schlitzartigen Einlaßstutzen 50 können in die Wand vorfabriziert werden, wenn die Wand mit feuerfester Auskleidung bedeckt wird. Die Rohre der Paneelwand 32 werden normalerweise während der Konstruktion gebogen (in den Figuren nicht dargestellt), um jede Öffnung vorzusehen, die für die Einlaßstutzen-Rahmenkonstruktion 60 benötigt wird. Eine für die schlitzartigen Öfihungen 50 zum Beispiel aus Styrox oder anderem brennbarem Material gefertigte Form wird in die Öffnung zwischen den Rohren eingesetzt, bevor die Paneelwand 32 mit feuerfester Auskleidung bedeckt wird. Beim Aufheizen der feuerfesten Auskleidung wird die Form weggebrannt, wodurch lediglich schlitzartige Einlaßstutzen oder Öffnungen 50 in der Wand zurückbleiben.
Die Einlaßstutzen 50 bilden horizontale oder aufwärts geneigte kiemenartige Kanäle. Die Strömungsdüsen 52 für Trägergas sind vorzugsweise mit Abstand zu den Einlaßstutzen angeordnet, um zu verhindern, daß das Gas direkt in die Stutzen fließt, ohne dabei Partikel mitzuführen. Der Abstand entspricht zumindest dem zweifachen Abstand zwischen zwei Einlaßöffnungen.
Gasdiisen 66 (siehe Fig. 2) sich auch im Boden der Wärmeübertragungszonen 64 vorgesehen, um für eine Gasströmung um die Wärmeübertragungsflächen 38 herum zu sorgen und um Partikel in der Wärmeübertragungszone 64 zur Einlaßstutzenzone hin zu transportieren. Zusätzliche Gasdüsen 68, 70 können in der Wärmeübertragungszone, wie in FIG. 1 dargestellt ist, auf verschiedenen Höhen in der Wand des Rückführkanals angeordnet sein zur Regelung des Wärmeübergangs an verschiedenen Stellen in den Wärmeübertragungszonen 64.
Der Wärmeübergang kann durch Anderung der Proportion zwischen dem durch Düsen 68 und 70 eingeführten Gas geregelt werden, wobei die gesamte Gasströmung konstant bleibt. Der Wärmeübergang wird durch Erhöhung der Gasströmung durch die unterhalb der Wärmeübertragungsflächen 38 angeordneten Düsen 68 gesteigert, und durch Erhöhung der Gasströmung durch die auf höherem Niveau über den untersten Wärmeübertragungsflächen 38 angeordneten Düsen 70 reduziert.
Bei einigen Ausführungsformen kann es notwendig sein, Wärmeübertragungszonen und Stutzenzonen im selben Teil des Rückführkanals 16 anzuordnen, wobei die Wärmeübertragungsflächen 38 direkt vor den Einlaßstutzen 50 angeordnet sind. Trägergasströme durch Düsen 52, 54, 56, 68 und 70 würden sich dann sowohl auf den Wärmeübergang als auch den Transport von Partikeln auswirken.
Die Beförderung von Partikeln kann jedoch getrennt vom Wärmeübergang durch Anordnung einer hauptsächlich vertikalen Trennwand 31 vor den Einlaßstutzen 50 geregelt werden, um das Bett 36 in einen Wärmeübertragungsabschnltt 61 und einen Transportabschnitt 71 zu trennen, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Die Trennwand 31 reicht von der Rückführkanalwand 32 abwärts bis unter die Einlaßstutzen 50 und ist zwischen den Wärmeübertragungsflächen 38 und Einlaßstutzen 50 angeordnet. Trägergas wird dabei durch Düsen 53 direkt unterhalb der Transportzone oder durch in der Trennwand 31 angeordnete (nicht dargestellte) Düsen eingeführt. Das durch Düsen 54, 56, 68 und 70 eingeführte Gas bewirkt den Wärmeübergang, hat aber hat wenig oder gar keinen Einfluß auf den Transport von Partikeln. Das durch die Düsen 56, 58, 68 und 70 eingeführte Gas fließt aufwärts in den Rückführkanal, falls im Kanal keine Gassperre angeordnet ist.
FIG. 4 stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, der zufolge Wärmerückgewinnung aus die Seitenwände 22 der Brennkammer 12 entlang abwärts fließenden Partikeln erreicht wird. In Fig. 4 sind, soweit zutreffend, die gleichen Bezugszeichen wie in FIG. 1 und FIG. 3 benutzt worden.
In FIG. 4 kann der Rückführkanal 16 darin angeordnete Wärmeübertragungsflächen aufweisen oder auch nicht, oder Wärme kann allein durch die Membranwände 30 und 32 des Rückführkanals 16 zurückgewonnen werden. Eine Trennwand 124 ist innerhalb der Brennkammer 12 nah der Wand 22 angeordnet, wodurch eine Taschen- 135 (oder Rückführkanal-)Konstruktion nahe der Wand 22 gebildet wird, in welchem Fall es sich bei dem Rückführkanal 35 um einen zweiten Rückführkanal handelt. Partikel, die den oberen Teil der Wand 22 entlang abwärts fließen, fallen in die Tasche 135 und bilden darin ein Bett 136 aus Partikeln. Partikel werden aus der Tasche 12 durch Einlaßstutzen 150, die den Einlaßstutzen 50 ähnlich sind, in die Brennkammer zurückgeführt. Trägergas wird durch Düsen 152, 156 und 158 eingeführt.
Eine Wärmeübertragungsfläche 133, zum Beispiel ein Überhitzer, ist in der Tasche 135 angeordnet. Die Wärmeübertragungsflächen 138 können in Wärmeübertragungszonen nahe der Transportzonen, der Konstruktion in Fig. 2 ähnlich, angeordnet sein. Die Seitenwand 22 kann, wie in FIG. 4 dargestellt, nach außen gebogen sein, wodurch der Querschnitt des unteren Teils von Tasche 135 vergrößert wird. Düsen 152, 168 und 170 zur Regelung des Wärmeübergangs können im Boden der Tasche 135 oder in der Seitenwand 22 angeordnet sein.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wo in einem Rückführkanal 16 und zusätzlich in einem Recycling-(zweiten Rückführ-)Kanal 135' aufgefangene Partikel in einem gemeinsamen Bett 34' angesammelt werden. Bei hohen Belastungen kann die Rückführung von Partikeln durch Kanal 135' zum Bett 34' verhindert sein, und es werden hauptsächlich durch den Rückführkanal zurückgeführte Partikel zur Bildung des Betts 34' benutzt. Der Partikelstrom durch den internen Recyclingkanal 135' kann durch ein Ventil geregelt werden, das das Fließen von Partikeln vom Kanal zum Bett verhindert, oder durch Regelung der Fluidisierung in der Brennkammer 12 nahe der Trennwand 124. Bei niedriger Belastung können Partikel hauptsächlich durch den Recyclingkanal 135' fließen, wodurch die Wärmeüber tragungszonen im Bett 34' mit einer genügenden Partikelmenge versorgt werden.
Während die Erfindung im Zusammenliang mit dem beschrieben worden ist, was man derzeit für die praktischesten und bevorzugtesten Ausführungsformen der Erfindung hält, soll es verstanden werden, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen begrenzt werden soll, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und entsprechende Anordnungen decken soll, die vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erfaßt werden.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines zirkulierenden Wirbelschichtreaktorsystems, mit einer Brennkammer mit einer Wirbelschicht aus Partikeln darin, einem Partikelabscheider, der mit einer Ablaßöffnung im oberen Teil der Brennkammer verbunden ist, einem Rückführkanal, der an seinem oberen Teil mit dem Partikelabscheider und an seinem unteren Teil mit der Brennkammer verbunden ist, und einem Gasaustritt im Partikelabscheider,

welches Verfahren folgende Schritte umfaßt

(a) Zustandebringen einer schnellen Wirbelschicht aus Feststoffpartikeln in der Brennkammer, so daß eine aus Rauchgasen und von ihnen mitgeführten Feststoff partikeln bestehende Partikelsuspension veranlaßt wird, in der Brennkammer aufwärts zu fließen,

(b) Auffangen von Feststoffpartikeln, die aus der Gas- und der Partikelsuspension abgeschieden sind,

(c) Leitung der aufgefangenen Feststoffpartikel in den Rückführkanal, und

(d) Zustandebringen eines Betts aus Feststoffpartikeln im Rückführkanal, gekennzeichnet durch

(e) Einführung von Trägergas in den Rückführkanal und Rückführung von Partikeln aus dem darin befindlichen Bett durch zwei oder mehrere übereinandergelagerte Einlaßöffnungen in die Brennkammer, und

(f) Erhaltung der Oberfläche des Betts aus Feststoffpartikeln im Rückführkanal oberhalb der Einlaßöffnungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zwei oder mehreren übereinandergelagerten Einlaßöffnungen direkt in die Brennkammer vom Rückführkanal öffnen, und daß Schritt (e) durchgeführt wird, um Partikel direkt aus dem Bett in die Brennkammer einzuführen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett aus Partikeln in Transport- und Wärmeübertragungsabschnitte aufgeteilt ist, und daß Schritt (e) durchgeführt wird, um Partikel vom Transportabschnitt in den Wärmeübertragungsabschnitt, und von da durch die Einlaßöffnungen in die Brennkammer zu transportieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (e) durchgeführt wird, indem Trägergas mit einer Geschwindigkeit von < 0,5 m/s in den Rückführkanal eingeführt wird, um eine langsam brodelnde Wirbelschicht zumindest in einem Teil des Rückführkanals zu schaffen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (e) durch Einführung von zumindest einem Teil des Trägergases in das Bett in horizontaler Richtung durchgeführt wird, um die Bettpartikel dabei auf die Einlaßöffnungen zuzubewegen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt die Regelung des Niveaus der Oberfläche des Betts aus Feststoffpartikeln im Rückführkanal durch Regulierung der Trägergasmenge umfaßt, die in den Rückführkanal auf Schritt (e) eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt die Regelung des Niveaus der Oberfläche des Betts aus Feststoffpartikeln durch Messung der Druckdifferenz im Rückführkanal zwischen einem ersten voreingestellten Niveau unter der Bettoberfläche und einem anderen zweiten voreingestellten Niveau über der Bettoberfläche umfaßt, welche zwei Niveaus so ausgewählt sind, daß sie dazwischen sowohl die tatsächlichen als auch optimalen Niveaus der Oberfläche umfassen, und durch Regelung der Einführung von Trägergas auf Schritt (e) als Antwort auf die Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Niveau.

8. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt die Rückgewinnung von Wärme aus dem System durch Zirkulierung von Wärmeübertragungsfluid in Wärmeübertragungskontakt mit dem Bett aus Feststoffpartikeln in einer Wärmeübertragungszone im Rückführkanal umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das als weiteren Schritt Verdampfung oder Überhitzung von Dampf mit im Rückführkanal angeordneten Verdampfern oder Überhitzern umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, das als weiteren Schritt die Regelung der Wärmerückgewinnung in der Wärmeübertragungszone durch Einführung einer Fluidisierungsgasströmung durch zumindest einen Teil der Wärmeübertragungszone umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend als weiteren Schritt die Regelung der Wärmerückgewinnung durch Regulierung der Stelle der in die Wärmeübertragungszone eingeführten Fluidisierungsgasströmung, oder durch Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des in die Wärmeübertragungszone eingeführten Fluidisierungsgases, oder durch Regelung sowohl von Stelle als auch Strömungsgeschwindigkeit von Fluidisierungsgas.

12. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend als weiteren Schritt die Einführung zumindest eines Teils der Fluidisierungsgasströmung auf zumindest zwei verschiedenen Niveaus in die Wärmeübertragungszone und Regulierung der Wärmerückgewinnung in der Wärmeübertragungszone durch Verstellung der auf verschiedenen Niveaus eingeführten Gasproportionen.

13. Verfahren nach Anspruch 10, umfassend als weiteren Schritt die Einführung zumindest eines Teils der Fluidisierungsgasströmung in die Wärmeübertragungszone und eines anderen Teils in die Nähe der Einlaßöffnungen und Regelung der Wärmerückgewinnung in der Wärmeübertragungszone durch Verstellung der Proportion des in die Wärmeübertragungszone eingeführten Gases.

14. Verfahren nach Anspruch 10, das als weiteren Schritt die Regelung der Höhe des Betts aus Feststoffpartikeln umfaßt, um zu verhindern, daß der Hauptteil des in den Rückführkanal eingeführten Fluidisierungsgases in den oberen Teil des Rückführkanals über der Bettoberfläche fließt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt die Rückführung von im Partikelabscheider abgeschiedenen Feststoffpartikeln durch einen zweiten Rückführkanal in die Brennkammer umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, das als weiteren Schritt das Auffangen von Feststoffpartikeln umfaßt, die sich als Partikel-Abwärtsstromung an den Wänden der Brennkammer ansammeln, Einführung der aufgefangenen Partikel in den Rückführkanal und Rückführung der Partikel vom Rückführkanal in die Brennkammer.

17. Zirkulierendes Wirbelschichtreaktorsystem, umfassend

- eine Brennkammer (12) mit einer schnellen Wirbelschicht aus Partikeln darin und einer Ablaßöffnung in ihrem oberen Teil,

- einen Partikelabscheider (14), der mit der Ablaßöffnung im oberen Teil der Bremikammer (12) verbunden ist,

- einen Rückführkanal (16, 135, 135'), dessen oberer Teil (35) mit dem Partikelabscheider (14) und unterer Teil (34, 34') mit der Brennkammer (12) verbunden ist,

- einen Gasaustritt (20) im Partikelabscheider (14),

- welcher Rückführkanal (16, 135, 135') Mittel umfaßt fürs Auffangen von aus einer, in der Brennkammer aufwärts (12) fließenden Partikelsuspension abgeschiedenen Feststoffpartikeln, um ein Bett (36, 136) aus Feststoflpartikeln im Rückführkanal (16, 135, 135') zu schaffen, gekennzeichnet durch

- zwei oder mehr übereinandergelagerte Einlaßöffnungen (50, 150) in einer Wand (32, 124, 124'), die den unteren Teil (34, 34') des Rückführkanals (16, 135, 135') mit der Brennkammer (12) auf solche Weise verbinden, daß sie unter der Oberfläche des gebildeten Betts (36, 136) aus Feststoffpartikeln im Rückführkanal (16, 135, 135') angeordnet sind, und

- Gasdüsen (52, 53, 54, 56, 58, 59, 66, 68, 70, 152, 156, 158, 168, 170) im unteren Teil des Rückführkanals zur Beförderung von Feststoffpartikeln durch die Einlaßöffnungen (50, 150) aus dem Bett (36, 136) in die Brennkammer (12).

18. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder mehreren übereinandergelagerten Einlaßöffnungen (50, 150) in einer gemeinsamen Wand (32, 124, 124') zwischen Rückführkanal (16, 135, 135') und Brennkammer (12) angeordnet sind.

19. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei oder mehreren übereinandergelagerten Einlaßöffnungen (50, 150) zwei oder mehrere übereinandergelagerte horizontale oder geneigte schlitzähnliche Einlaßstutzen umfassen, die in einer gemeinsamen Wand (32, 124, 124') zwischen Brennkammer (12) und Rückführkanal (16, 135, 135') angeordnet sind.

20. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen oder geneigten schlitzähnlichen Stutzen (50, 150) einer klemenartigen Konstruktion sind.

21. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßstutzen aus feuerfestem Material gefertigt sind.

22. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßstutzen (50, 150) in eine Öffnung eingesetzt worden sind, die durch Auseinanderbiegen von Wasserrohren in einer gemeinsamen Membranwand (32, 124, 124') zwischen Brennkammer (12) und Rückführkanal (16, 135, 135') gebildet worden ist.

23. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 17, des weiteren umfassend Wärmeübertragungsflächen (38, 40, 42, 44, 46, 48, 138), die in dem im Rückführkanal (16, 135, 135') gebildeten Bett (36, 136) angeordnet sind.

24. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 23, des weiteren umfassend einen Überhitzer (38, 40, 138) und/oder einen Verdampfer, die/der in dem im Rückführkanal (16, 135, 135') gebildeten Bett (36, 136) angeordnet sind/ist.

25. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 23, des weiteren umfassend im Rückführkanal (16, 135, 135') angeordnete Gasdüsen zur Fluidisierung das Betts (36, 136) aus Feststoffpartikeln.

26. Wirbelschichtsystern nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägergasdüsen (52, 53, 54, 56, 58, 59, 66, 68, 70, 152, 156, 158, 168, 170) auf zwei oder mehreren Niveaus im Rückführkanal (16, 135, 135') zur Regelung des Wärmeübergangs angeordnet sind.

27. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 25 mit

- einem oder mehreren Einlaßstutzen (50, 150) als Einlaßöffnungen, die in der gemeinsamen Wand (32, 124, 124') zwischen Brennkammer (12) und Rückführkanal (16, 135, 135') in Einlaßstutzenzonen (62) im Rückführkanal (16, 135, 135') angeordnet sind,

- Wärmeübertragungsflächen (38), die in Wärmeübertragungszonen (64) mit Abstand zu den Einlaßstutzenzonen (62) angeordnet sind; und

- Gaseinführungsdüsen (52, 66), die sowohl in Einlaßstutzenzonen (62) als auch Wärmeübertragungszonen (64) zur Regelung des Wärmeübergangs angeordnet sind.

28. Wirbelschichtsystem nach Anspruch 17, des weiteren umfassend einen zweiten Rückführkanal (135), der benachbart zu einer Wand (22) innerhalb der Brennkammer (12) angeordnet ist fürs Auffangen von Partikeln, die aus der aufwärts fließenden Gasund der Partikelsuspension abgeschieden sind und die Wand (22) entlang abwärts fließen.