DD252981A1 - Verschleissgeminderter zyklonabscheider, vorzugsweise trockenzyklonabscheider - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf verschleissgefaehrdete Trockenzyklonabscheider, die der Abtrennung von Feststoffen, insbesondere Staub, aus Gasen dienen. Ziel der Erfindung ist die Verlaengerung der Einsatzdauer der Abscheider, damit Verringerung des Instandhaltungsaufwandes und Einsparung metallischer Werkstoffe. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Moeglichkeiten der Verschleissminderung anzugeben. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die verschleissgefaehrdeten Zonen mit einer flamm- oder lichtbogengespritzten Schutzschicht versehen werden und dass der Grundkoerper aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einem korrosionstraegen Stahl, besteht.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist überall dort anzuwenden, wo Trockenzyklonabscheider im Einsatz sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß dem Verschleiß dadurch begegnet wird, daß einzelne, besonders verschleißgefährdete Zonen (beispielsweise die Einlaufspirale) in verstärkter Ausführung gefertigt werden, d. h. sie besitzen eine größere Materialdicke als der Grundkörper. Dadurch wird der Verschleiß nicht gemindert, er wird nur zeitlich hinausgezögert, wobei der Material- und Herstellungsaufwand vergrößert werden.

Weiterhin bekannt sind nachfolgende Lösungen:

Zyklone mit auswechselbaren Wandteilen werden in der DE-AS 1049671 beschrieben. Diese Zyklone sind sehr kompliziert in der Herstellung und Montage, sie erfordern außerdem einen hohen Aufwand in der Fertigung. Das Einsatzstück (als auswechselbares Verschleißteil) befindet sich nur im konischen Auslauf, während in anderen Hauptverschleißzonen (Einlauf, Übergangsbereich vom zylindrischen Oberteil zum konischen Unterteil) ungeschützt sind. Nach Verschleiß des Einsatzstückes ist die Regenerierung nur durch eine Zeit-und kostenintensive Technologie zu realisieren und somit unökonomisch.

In dem in der DD-PS 118236 beschriebenen Verfahren besteht die dem Feststoffstrom zugekehrte Innenfläche zumindest teilweise aus porösem Material, welches von außen zum Innenraum hin von Gas durchströmt wird, so daß sich auf der Innenfläche ein Gasfilm ausbildet. Der abgeschiedene Feststoff besitzt Pigmenteigenschaften und besteht aus T1O2.

Er entsteht bei Gasphasenreaktionen zwischen Metall- oder Metalloid-Halogeniden und sauerstoffhaltigen Gasen. Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß es nur für die Abscheidung von TiO₂ einsetzbar ist.

Die in der DD-PS 226489 beschriebenen Verfahrenszyklone aus feuerfesten Massen, vorzugsweise Feuerbeton, sind als Entstaubungseinrichtungen ungeeignet.

Hydrozyklone mit ihren unterschiedlichen Ausführungen (z.B. DD-PS 205343,DE-OS 1642787,DE-OS 2946157,DE-OS 2903036) werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Sie dienen der Trennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten wie beispielsweise der Trennung von aggressiven Stoffen aus Schlämmen, Reinigen von Papierbrei, Auftrennung von Materialmischungen, welche Schleifmittelteilchen enthalten oder zum Reinigen von Zellulosefasersuspensionen. Diese Zyklone eignen sich aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung und ihrem daraus resultierenden Einsatzgebiet nicht als Trockenabscheider.

Zyklone mit einer Innenbeschichtung (US-PS 3988239 und 4053393) erfordern einen hohen Aufwand zur Fertigung. Nach Verschleiß der Plasteschicht ist der Zyklon unbrauchbar. Die Schichtdicke der Plasteauskleidung ist nicht sehr groß, außerdem erfolgt die Auskleidung nicht an allen Stellen des Zyklons,wie z. B. am Einlauf, welcher eine verschleißintensive Zone darstellt.

Zyklone aus Glas eignen sich nur für Laborzwecke.

Zyklone mit Gummikörpereinlagen sind durch hohe Fertigungskosten sehr kostenintensiv. Sie sind nicht in jedem Fall verschleißfest und bei Temperaturen größer 100⁰C als Trockenzyklon nicht mehr einsetzbar.

Zyklone mit einer Innenauskleidung aus Keramik (z. B. DE-OS 1407957) sind bekannt. So bieten beispielsweise Firmen aus der BRD und der UVR derartige Werkstoffe an. Diese Werkstoffe werden in Platten geliefert, die innerhalb des Zyklons entweder eingeklebt, eingeschweißt oder angeschraubt werden. Hierbei ergeben sich folgende Nachteile:

— Die Verschleißplatten sind nur in Zyklonen größerer Abmessungen einsetzbar, d. h. diese müssen begehbar sein.

— Bei Zyklonen kleinerer Abmessungen sind teuere Spezialanfertigungen notwendig.

— Bei der Befestigung der Verschleißplatten durch Schweißen oder Kleben ist ein Auswechseln schwer möglich, so daß nach hohen Verschleißerscheinungen das gesamte Gehäuse unbrauchbar ist.

Das Aufbringen eines wärmebeständigen Belages mit glatter Oberfläche wird in dem DE-GM 1930660 beschrieben. Dieser Belag besteht aus einer Schicht aus Email oder einem anderen Schmelzfluß und wird im Aufschmelzverfahren hergestellt. Er ist ausschließlich dadurch gekennzeichnet, daß er gegenüber Temperaturen von mindestens 400⁰C wärmebeständig und insbesondere auch gegenüber chemischen Angriffen widerstandsfähig ist. Der Nachteil liegt darin, daß derartige Beläge zu spröde und unelastisch sind und keine große Haltbarkeitsdauer aufweisen. Darüber hinaus sind Emailleüberzüge bereits in der Herstellung für derartige Flächen, wie sie ein Zyklonabscheider aufweist, unökonomisch und sehr schwer zu realisieren. Hinzu kommt, daß es bei jeder schlagartigen Beanspruchung zu Abplatzungen kommt, deren Ausbesserung problematisch ist.

Aus einer Vielzahl von Standardwerken und anderer Publikationsorgane ist bekannt, daß seit der Jahrhundertwende das Metallspritzverfahren zur Herstellung metallischer Schutzschichten bekannt ist. Dieses Verfahren wurde dann um das Keramik- und Plastspritzen erweitert.

Trotz Kenntnis dieser Tatsache wurde das thermische Spritzen von Verschleißschutzschichten bei Zyklonabscheidern, insbesondere bei Trockenzyklonabscheidern, nicht angewandt. Es handelt sich hierbei um großflächige Innenspritzungen, bei denen nach Meinung der Fachkollegen die Gefahr besteht, daß bei zu dicken Spritzschichten die Sch rumpf kräfte die Haftfestigkeitsgrenze der Spritzschicht überschreiten und es zum Abreißen der Spritzschicht kommt (KRETSCHMAR: Metall-, Keramik- und Plastspritzen, Verlag Technik 1970, S.78). BABIAK und BLUME (Schweißtechnik 29 [1979] 9, S.409 bis 412) stellen fest, daß die Schichtdicke einen bedeutenden Einfluß hat. Mit wachsender Schichtdicke sinkt die Haftfestigkeit. Erklärt wird dieser Nachteil durch in der Schicht infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten von Schicht- und Basismaterial auftretende Spannungen. Dabei wachsen die Spannungen proportional zur Schichtdicke und führen bis zur Ablösung der Schicht vom Schichtträger. DRAZKIEWICZ (Schweißtechnik 13 [1963] 9, S.397) legt dar, daß die Innenspritzung wegen der starken Schrumpfung einen ungünstigen Fall darstellt. Er weist weiterhin darauf hin, daß diese spritztechnisch ungünstig ist.

In der DD-PS 72199 wird dargelegt, daß sich thermisch gespritzte Schichten aus Wolframcarbid, Aluminium-oder Zirkonoxid für Bauteile, die dem Strahlverschleiß ausgesetzt sind (wie die Zyklonabscheider), nicht eignen, weil sich keine mit dem Haftgrund homogen verbundene Schichten erzeugen lassen. Bei eintretendem Strahlverschleiß werden aus diesen Schichten die harten Karbide und Oxide herausgerissen, so daß die Festigkeit der Verschleißfläche herabgesetzt wird. Es wird vorgeschlagen, die genannten Werkstoffe durch Kombination mit Zusatzstoffen im Plasmaspritzverfahren auf die Bauteile aufzutragen.

Dieses Verfahren ist für Bauteile, wie sie die Zyklonabscheider darstellen, aufgrund der geringen Aufspritzleistung und der hohen Materialkosten zu aufwendig und damit unökonomisch.

Es sind weiterhin eine Reihe von Spritzwerkstoffen bekannt, die für thermische Überzüge eingesetzt werden. Diese Spritzwerkstoffe liegen entweder als Legierungspulver oder als Pulvergemische vor.

In der DE-OS 2456238 wird ein Spritzpulver beschrieben, welches für die Herstellung einer Schicht für vorwiegend reibend beanspruchte Maschinenteile verwendet wird. Dieses Pulvergemisch besteht aus 30 bis 60 Gew.-% Eisen, 0 bis60Gew.-% Molybdän und 4 bis 50Gew.-% Bor.

Die DE-AS 1300412 beschreibt ein selbsthaftendes Flamm-Spritz-Pulver aus ejner Nickel- und/oder Kobaltlegierung, die als selbsthaftendes Element Bor enthält, um eine verschleißfeste und dichte Schicht zu erhalten. Dieses Material wird im Pulver-Flamm-Spritzverfahren verarbeitet.

In der DE-OS 2433814 wird ein weiteres Pulvergemisch bzw. eine Pulverlegierung beschrieben. Hierbei werden dem Molybdänpulver die Elemente Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und die Metalle Nickel, Eisen, Kobalt, Vanadin, Chrom, Titan, Aluminium, Tantal, Rhenium und/oder Zirkonium durch vorlegieren und/oder zu Mischungen in einer Höhe von 0,5 bis 45 Gew.-% zugegeben.

Ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen bzw. Schichtwerkstoffen und durch thermisches Spritzen gebildeter Oberflächenschicht hoher Korrosions- und Verschleißfestigkeit beschreibt die DE-OS 3017100. Hier wird in die Matrix der durch thermisches Spritzen aufgebrachten Metallteilchen ein poren- bzw. hohlraumfüllendes Siliciumoxid, ein bevorzugt aus aufbereitetem Altgas bestehender Zusatzwerkstoff, in einer Menge zwischen 0,5 und 50Vol-%, bevorzugt zwischen 3 und 25Vol.-%, eingelagert.

Dieser Zusatzwerkstoff kann dem Metallspritzpulver oder Drähten und Stäben zum Spritzen zugegeben werden.

Ein Flamm-Spritz-Werkstoff in Form eines Verbundmaterials mit den Komponenten Aluminium, Molybdän und wenigstens eines der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen beschreibt die DE-OS 2432125. Aluminium und Molybdän werden mit einem Bindemittel, welches einen Lack enthält, auf einen Kern aus Nickel, Kupfer oder Eisen fest haftend aufgebracht.

Entsprechend der DE-OS 2360547 wird ein Verfahren beschrieben, welches der verbesserten Bindung zwischen Schicht und Grundmaterial speziell bei Lager- und Werkzeugteilen dient. Die aufgetragen Schicht wird durch eine Wärmequelle in einer Vakuumkammer umgeschmolzen. Hierdurch soll sowohl die Porosität als auch der Oxidgehalt der Schicht herabgesetzt werden.

Dieses Verfahren ist nur für begrenzte Einsatzfälle anwendbar und für Zyklonabscheider absolut ungeeignet.

Allen bisher bekannten pulverförmigen Werkstoffen, die zur Herstellung thermischer Überzüge verwendet werden, ist gemeinsam, daß die verwendeten Pulversorten nur bedingt einsetzbar sind, da die ungenügende Fließfähigkeit und die geringe

Spritzleistung der zu verwendenden Geräte einen mehrfachen Beschichtungsvorgang erfordern, um die gewünschte Schichtdicke zu erhalten. Für großflächige Bauteile, wie sie die Trockenzyklonabscheider darstellen, sind die genannten Verfahren und Werkstoffe nicht einsetzbar, da der Herstellungsaufwand hoch und zu unökonomisch ist und damit in keinem Verhältnis zum zu erwartenden Nutzen steht. Das Auftragen von Schichten im Auftrags-Schweißverfahren (DD-PS 45246 und DEG-PS 44289) ist sehr material- und gewichtsintensiv und für dünnwandige, verzugsgefährdete Bauteile nicht geeignet. Außerdem lassen sich ohne aufwendige Nachbehandlungen keine glatten Oberflächen erzielen. Dieses Verfahren eignet sich für Trockenzyklonabscheider nicht.

Sei der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und einen Trockenzyklonabscheider zu schaffen, bei dem die verschleißgefährdaten Zonen oder der gesamte Trockenzyklonabscheider innen mit einer Verschleißschutzschicht versehen sind, die sich problemlos aufbringen läßt, den Wartungsaufwand senkt, reparaturfreundlich ist und eine hohe Lebensdauer besitzt.

Gleichzeitig soll der Korrosionsschutz des Abscheiders verbessert werden, um dem Umweltverschleißeinfluß begegnen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Verschleißschutzschicht an den besonders verschleißgefährdeten Stellen des Trockenzyklonabscheiders oder am gesamten Innenraum des Abscheiders durch Flamm-oder Lichtbogenspritzen aufzubringen und den gesamten Abscheider oder Teile davon aus einem entsprechend korrosionsträgen Material herzustellen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der gesamte Innenraum oder zumindest die Innenseiten der besonders gefährdeten Verschleißzonen,beispielsweise der Einlauf, der Übergangsbereich vom zylindrischen Oberteil zum konischen Unterteil und der untere Bereich des Konus mit einer durch Flamm- oder Lichtbogenspritzen hergestellten metallischen Schicht aus 50 MnCrTi 4,110MnCrTi 8,105 Cr4oder ähnlichem Material versehen sind und der gesamte Abscheider oder zumindest Teile davon aus einem korrosionsträgen Stahl bestehen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht:

Die Hauptverschleißzonen eines Zyklonabscheiders befinden sich im Einlauf 1, im Übergangsbereich vom zylindrischen Oberteil zum konischen Unterteil 2 und im unteren Bereich des Konus 3. Korrosive Einflüsse wirken auf die gesamte Außenfläche des Abscheiders.

Im Innenraum des Zyklonabscheiders werden die Hauptverschleißzonen 1,2 und 3 mit einer oder mehrerer Verschleißschutzschichten versehen, die vorzugsweise im Lichtbogen-Spritzverfahren unter Verwendung handelsüblicher Metallspritzdrähte hergestellt werden. So entsteht ein verschleißfester Belag, der die Zyklonwandungen vor abrasiven Angriffen schützt. Der Schutzbelag ist daher mit Vorteil auch auf die Apparateteile auszudehnen, die unmittelbar an den Zyklonabscheider anschließen.

Korrosive Auswirkungen auf den Grundkörper können beispielsweise durch die Verwendung eines korrosionsträgen Stahles gemindert werden.

Claims (7)

1. Verschleißgeminderter Zyklonabscheider, vorzugsweise Trockenzyklonabscheider, gekennzeichnet dadurch, daß der gesamte Innenraum des Abscheiders, vorzugsweise die Hauptverschleißzonen (1), (2) und (3) mit einer durch Flamm- oder Lichtbogenspritzen aufzubringenden metallischen Schicht aus 50MnCrTi4,110MnCrTi8,105O4 oder ähnlichem Material versehen sind und der gesamte Abscheider oder zumindest Teile davon aus einem korrosionsbeständigen Stahl bestehen.

2. Zyklonabscheider nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verschleißschicht aus mehreren Teilschichten besteht, die gleichmäßig nacheinander aufgetragen sind.

3. Zyklonenabscheider nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Zwischenschicht aus vorzugsweise zu verwendenden, niedriggekohlten Stahldrähten wie vorzugsweise 12MnSiTi8, 10MnSi6 oder MuK8 auf den Haftgrund aufgespritzt wird.

4. Zyklonabscheider nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Auftragen der Verschleißschutzschicht sowohl zur Erstbeschichtung von neuen Zyklonabscheidern als auch zur Regenerierung verschlissener Zyklonabscheider verwendet wird.

5. Zyklonabscheider nach den Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Verschleißschutzschicht auf Bauteile aufgebracht wird, die unmittelbar an den Zyklonabscheider anschließen.

6. Zyklonabscheider nach den Punkten 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Auftragen der Schicht manuell oder maschinell erfolgt.

7. Zyklonabscheider nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß für das Auftragen der Verschleißschutzschicht vorzugsweise eine Lichtbogen-Spritzpistole verwendet wird.