DD268603A3 - Verfahren zur regenerierung von rekuperatorpaketen mit hochlegierten rohren - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Reinigung von Rekuperatorpaketen mit hochlegierten Rohren, die mit festhaftenden heterogenen Ansaetzen, bestehend aus Schlackenbildnern, Neutralisationsmitteln und angesinterten metallischen Strahlmitteln, behaftet sind, wobei die nichtmetallischen Ansaetze eine Zusammensetzung von 1,5-2% CaO, 10-15% MgO, 0,5-1% Na2O, 12-25% SiO2, 5-30% FeO, 0,2-7% sonstige Schlackenbildner und 9-12% SO3 aufweisen. Das Verfahren besteht in einer mechanischen Vorreinigung mittels Reinigungslanzen, einer ueber 600 Stunden ablaufenden Heisswasserlaugung mit nachfolgender elektrothermischer Entfernung der angesinterten metallischen Ansaetze.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verführen zur Reinigung von Rekuperatorpaketen mit hochlegieiten Rohren, welche mit festhaftenden, heterogenen Ansätzen behaftet sind. Das vorgeschlagene Verfahren ist einsetzbar in der Metallurgie, in der Gießereitechnik und Energieerzeugung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Nutzung \ on Sekundärenergie in metallurgischen, chemischen und energetischen Prozessen werden zunehmend Gase und Abgase mit hohen Temperaturen von 1000⁰C und größeren Staubgehalten von O,4g/Nm³ und SO₂-Gehalten von ύ 8-1Og/ Nm³ sowie anderen aggressiven Bestandteilen genutzt. Zur Gewinnung der fühlbaren Wärme aus solchen Gasen werden Rekuperatoren mit einem Rohrbesatz aus hochlegierten Stählen eingesetzt. Zur Vermeidung der Korrosion durch die aggressiven Bestandteile der Gase werden den Gasen Neutralisationsmittel in staubförmiger Form zugesetzt. Die Vermeidung von Ansätzen aus Reststäuben der Gase erfolgt, indem die Rekuperatoren mit Kugelregen aus Stahlkugeln gereinigt werden. Dadurch wird jedoch nur eine Teilreinigung erreicht. Die Stäube bilden nach längeren Betriebsperioden gemeinsam mit den Neutralisationsmitteln und Stahlkugeln äußerst festhaftende Ansätze. Hierdurch wird die Gasdurchlässigkeit und damit die Wärmeübsrtragungsleistung der Systeme herabgesetzt, so daß in bestimmten Zeitabständen die Rekuperatorpakete ausgebaut und durch neue ersetzt werden müssen. Dies bedingt einen hohen Materialaufwand.

Zum Lösen leicht haftender Ansätze sind schon verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden. Sie arbeiten mit hohen Wasserdrücken und setzen den Einsatz spezieller Haltevorrichtungen voraus. Zum Teil werden auch Chemikalien und Feststoffteilchen im Waschmedium eingesetzt.

So wird z. B. in der DD-PS 155350 eine Reinigungsvorrichtung für Rohrinnenoberflächen von Rohrbündelwärmetauschern vorgeschlagen.diezum Abkühlen staubbeladener Abgase aus industriellen Prozessen verwendet wird. Mit ihr soll das Anhaften von Staub an Rohrinnenoberflächen von Rohrbündelwärmetauschern und eine damit verbundene Verminderung des Wärmetauschers sowie Erhöhung des Druckabfalls vermieden werden. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen oberhalb des ."Ohrbündels beweglich angeordneten Rahmen mit einem Exzenterantrieb für jedes Wärmeaustauscherrohr sowie durch am Rahmen beweglich befestigte, über die gesamte Länge der Wärmetauscherrohre reichende strang- oder bandartige Abreinigungselemente, die in geeigneter Weise gestrafft und an den Rohrir.nenwandungen entlanggeführt werden. Hierbei handelt es sich um eine einstufig mechanisch arbeitende Reinigungsvorrichtung, die nicht geeignet ist, Rekuperatorpakete von festhaftenden, aus silikatischen, teils geschmolzenen Ansätzen sowie angesinterten Metallkugeln bestehenden Ablagerungoso zu reinigen, daß sie industriell wieder einsetzbar sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß diese Vorrichtung nur zur Reinigung von Staubanhaftungen an Rohrinnenwänden geeignet ist. Eine Reinigung von Ansätzen am Außenmantel von Rohren ist deshalb nicht möglich, weil die strang- oder bandartigen Abreinigungselemente nur in senkrechter Richtung eine Reinigungswirkung bewirken können.

Gemäß DD-PS 228625 ist weiterhin ein Verfahren zum Reinigen der inneren Flächen von Röhrenwärmetauschern bekannt. Mittels dieses vorgeschlagenen Verfahrens sollen harte Inkrustierungen in den Kühlrohren der Wärmetauscher aufgelockert und in eine wischbare Zustandsform überführt werden. Dies wird erreicht, indem die Inkrustierungen mit bekannten organischen komplexbildenden und dispergierenden Chemikalien so lange behandelt werden, bis eine aufgelockerte und wischbare Zustandsform entsteht. Diese aufgelockerten Inkrustierungen werden mittels umlaufender elastischer Reinigungskugeln entfernt. Festhaftende silikatische, teils geschmolzene Ansätze sowie angesinterte Metallkugeln lassen sich durch organisch komplexbildende und dispergierende Chemikalien in Form von Phosphonsäuren nicht auflockern und damit auch nicht in die wischbare Zustandsform überführen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges Verfahren zur Wiederherstellung des Gebrauchswertes von mit r ochlegierten Rohren besetzten Rekuperatorpaketen ohne Verwendung zusätzlicher Chemikalien und aufwendiger Anlageneinrichtungen, wobei das Verfahren unkompliziert und wirkungsvoll arbeiten und Werkstoffschäden vermeiden soll.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mittels welchem hochlegierte Rohre von im Langzeitbetrieb und Hochtemperaturbereich eingesetzten Rekuperatorpaketen von festhaftenden, heterogenen zusammengesetzten, aus Stäuben, Neutralisationsmitteln in Keramischer Form mit Schmelzbildung an den Korngrenzen und angesinterten Metallkugeln gebildeten Ansätzen so gereinigt werden können, daß der metallblanke Zustand wiederhergestellt wird, wobei die nichtmetallischen Ansätze eine chemische Zusammensetzung von 1,5-2% CaO, 10-15% MgO, 0,5-1 % Na₂O, 12-25% SiO₂,5-30% FeO, 0,2-7% sonstige Schlackenbildner und 9-12% SO₃ aufweisen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zunächst mittels Reinigungslanzen lockere, aus nichtgesinterten Stäuben und Neutralisationsmitteln bestehende Ansätze abgeschlagen werden. Das Lösen der nus Schlackebildnern und keramischen Stoffen bestehenden Ansätze erfolgt anschließend durch Laugung der Rekuperaturpakete mittels Wassers mit einer Härte von Si 5^e dH, einer Temperatur von 6O-70°C bei einer Fließgeschwindigkeit von 4m/min, wobei eine Laugezeit von 600 Stunden eingehalten werden muß. Nach der Heißwasserlaugung findet die Entfernung der vorwiegend aus metallischen Strahlmitteln in Form von Stahlkugeln bestehenden Ansätze statt, welche eine flächenmäßige Ausdehnung bis zu 1 m² und eine Tiefe bis 0,3m aufweisen können, so daß mehrere Rohrreihen vertikal und horizontal von diesen metallischen Ansätzen umschlossen sein können. Dabei muß die Beschädigung von solchen dünnwandigen Rekuperatorrohren unbedingt vermieden werden. Zur Realisierung dieses Verfahrensschrittes wird, beginnend am unteren Teil eines Rekuperaturpaketes, zwischen zwei Rohrreihen elektrothermisch nine Schmorkammer mit einer Schmorkammertiefe a = 0,5d und mit einem Schmorkammerdurchmesser b = 0,1 d ausgebrannt, wobei d die Spaltbreite zwischen zwei Rohrreihen darstellt. In der Ausbrennzone muß örtlich eine Temperatur von 1500⁰C erreicht werden.

Mittels eines konischen Domes, Dornlänge c = 2Od, größter Dorndurchmesser f = 3e, kleinster Dorndurchmesser e = b, wird nächfolgend der zwischen zwei Rohrreihen liegende metallische Kugolansatz schmorkammerweise ausgebrochen. Dies wird im Ausland u über die gesamte Rekuperatorpakethöhe wiederholt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Seitenansicht eines Rekuperatorpaketes; Fig. 2: Draufsicht auf ein Rekuperatorpaket.

In einem metallurgischen Schachtofenprozeß zur Verarbeitung von Kupfererz anfallendes vorgereinigtes staubhaltiges Gichtgas, O,4g/Nm³ mit SO₂-Gehalten von S 10g/Nm³, wird als Sekundärenergie in der Form genutzt, daß dieses Gas verbrannt und das Verbrennungsprodukt mit 1000⁰C zur Erhitzung des benötigten Prozeßwindes für den Schachtofenprozeß im Rekuperator eingesetzt wird.

Nach mehrjährigem Betrieb bilden sich in den im Hochtemperaturbereich eingesetzten Rekuperatorpaketen zwischen den Rohrreihen äußerst festheftend;? Ansätze, die heterogen zusammengesetzt sind. Diese bestehen aus Resten von Erzstäuben im Gas, aus angelagerten Neutralisationsmitteln, also keramischen Ansätzen, die an den Korngrenzen auf Grund der hohen Temperatur Schmelzbildung aufweisen, und aus eingelagerten metallischen Strahlmitteln in Form von Stahlkugeln, die an den Rekuperatorrohren 1 fest angesintert sind. Die Ansätze weisen folgende durchschnittliche Zusammensetzung auf.

FeO	5-30%
MgO	10-15%
SiO2	12-25%
Na2O	0,5-1 %
SO3	9-12%
sonstige Schlackenbildner	0,2-7%.

Die Stahlkugeln stammen von einer Kugelregenreinigungsanlage, die kontinuierlich aller vier Stunden jeweils 30 Minuten lang für die Reinigung der Rekuperatorpakete von nichtgesinterten Stäuben und Neutralisationsmitteln notwendigerweise eingesetzt werden muß.

Die flächenmäßige Ausdehnung der metallischen Ansätze bewegt sich in der Größenordnung von 0,1-1 m² bei Stärken bis zu 0,30m.

Das Verfahren besteht darin, daß zunächst vorhandene lockere Ansätze aus Schhckenbildnern durch eine mechanische Vorreinigung entfernt werden, indem diese Ansätze mittels Reinigungslanzon abgeschlagen werden. Die vollständige Lösung der aus Schlackenbildnern und keramischen Stoffen bestehenden Ansätze erfolgt, indom die Rekuperatorpakete in einem Behälter mit Heißwasser gelaugt werden. Hier ist wesentlich, daß das Wasser eine Temperatur zwischen 60 und 70°C und eine Härte von § 5° dH aufweisen muß. Die Laugung läuft bei einer Fließgeschwindigkeit des Mediums von 4m/Minute und einer Laugezeit von 600 Stunden ab. Vorteilhafterweise können Kühlwasserkreisläufe von zur Verfügung stehenden w^rmetechnischen Anlagen genutzt werden. Nachfolgend findet die Entfernung der mehrere Rohrreihen vertikal und horizontal umschließenden metallischen Ansätze 2 statt, wobei eine Beschädigung der dünnwandigen Rekuperatorrohre 1 unbedingt zu

vermeiden ist. Das Abschlagen, Abmeißeln oder der Einsatz von Schneidbrennern würde zur Rißbildung in den versprödeten Rohren 1 führen und eine Wiederverwendung ausschließen. Deshalb wird beginnend am unteren Teil des zu reinigenden Rekuperatorpaketes zwischen zwei Rohrreihen mittels einer Elektrode der Zusammensetzung Mn 0,3-1,8%, P 0,3%, S 0,03%, C 0,12% eine Schmorkammer 3 mit einer Schmorkammertiefe a = 20-25mm und einem Schmorkammerdurchmesser b = 45mm eingebracht, wobei die Spaltbreite d zwischen zwei Rohren 1 40-50mm beträgt. Beim Schmoren muß in der Zone der Schmorkammer 3 örtlich eine Temperatur von 1500⁰C erreicht werden. Bei der anschließenden Abkühlung auf unter 500°C bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 25°C/min wird dadurch eine Rißbildung und Auflockerung des metallischen Ansatzes 2 bewirkt.

Mittels eines konischen Domes 4, der in der Schmorkammer 3 angesetzt wird, können die zwischen den Rohrreihen befindlichen metallischen Ansätze 2 ausgebrochen werden. Dieser Vorgang wird so oft wiederholt, bis alle Ansätze 2 über die gesamte Rohrlänge ausgebrochen sind. Vorteilhafterweise beträgt die Dornlänge c = 800-1000mm, der kleinste "Jorndurchmesser e = 4-5mm und der größte Dorndurchmesser i = 12-15mm.

Das vorgeschlagene Verfahren ist einsetzbar in der Metallurgie, Gießereitechnik und der Energieerzeugung. Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik zeichnet es sich dadurch aus, daß im Langzeitbetrieb gebildete, äußerst festhaftende, aus Stäuben, Neutralisationsmitteln und angesinterten metallischen Strahlmitteln bestehende Ansätze von Rekuperatorpaketen entfernt werden können, dadurch der Gebrauchswert der eingesetzten hochlegierten Rohre wiederhergestellt wird und somit die Rekuperatorpakete wieder verwendungsfähig sind. Durch diese mögliche Reinigung werden gegenüber einer Neuanfertigung wesentliche Materialkosten durch Senkung des Materialaufwandes bezüglich des Einsatzes solcher hochlegierter Rohre eingespart.

Claims (2)

1. Verfahren zur Reinigung von Rekuperaturpaketen mit hochlegierten Rohren von festhaftenden heterogenen Ansätzen, in dem mittels Reinigungslanzen lockere, nichtgesinterte Ansätze abgeschlagen werden und nachfolgend eine Laugung mit einem spülenden Fluid erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lösung der aus Schlackebildnern und keramischen Stofien bestehenden Ansätze als spülendes Fluid enthärtetes Wasser mit ^ 5°C dH, einer Temperatur von 60-70^cC bei einer Fließgeschwindigkeit von 4m/min und einer Laugezeit von 600 Stunden eingesetzt wird, nachfolgend zur Beseitigung kompakter Ansätze (2) aus gesinterten metallischen Strahlmitteln eine thermische Behandlung durchgeführt wird, indem zwischen die Rohrreihen in diese metallischen Ansätze (2) Schmorkammern (3) mit einer Schmorkammertiefe a = 0,5d und einem Schmorkammerdurchmesser b = 0,1 d, wobei d die Spaltbreite zwischen den Rohren ist, eingebrannt werden, mit einer örtlich in der Schmorkammer (3) zu erreichenden Temperatur von 1500⁰C, die durch Abkühlung zur Rißbildung und Auflockerung führenden metallischen Ansätze (2) mittels eines Domes (4) segmentweise ausgebrochen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Ausbrechen verwendete Dorn (4) eine Dornlänge c = 2Od aufweist, dessen kleinster Dorndurchmesser e = 0,6d und dessen größter Dorndurchmesser f = 3e beträgt.