DD294703A5 - Schutzanstrich fuer die feuerfeste siliciumcarbid-zustellung von festbettdruckvergasern - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schutzanstrich fuer die Siliciumcarbid-Zustellung von Festbettdruckvergasern. Erfindungsgemaesz wird eine herkoemmliche Siliciumcarbid-Zustellung nach dem Einbringen in den Festbettdruckvergaser durch mehrmaliges Einstreichen oder Einspruehen mit einer Suspension aus 40 bis 65% Kieselsol mit 30% SiO2 und 35 bis 60% feingemahlener Tonerde (Halbwertskorngroesze 2,5 m) mit einem a-Al2O3-Anteil zwischen 85 und 95% behandelt, wobei die Behandlung bei Verwendung von Formsteinen auch vor dem Einbau erfolgen kann. Das Kieselsol dringt in die Siliciumcarbid-Ausmauerung ein und verringert die Porositaet der Zustellung. An der Oberflaeche bildet sich eine tonerdereiche, dichte, fest haftende Schutzschicht. Dadurch wird eine gute Waermeleitfaehigkeit der Feuerfestzustellung ueber einen langen Zeitraum gewaehrleistet.{Schutzanstrich; Siliciumcarbid; Festbettdruckvergaser; Suspension; Kieselsol; Tonerde; a-Al2O3; amorphes SiO2; Mullitmatrix; Waermeleitfaehigkeit}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die feuerfeste keramische Innenauskleidung von Festbettdruckvergasern, in denen unter einem Druck < 3,5MPa und Temperaturen < 1300⁰C oder feste Brennstoff Braunkohle durch ein Vergasungsmittel vergast wird. Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz des Fouerfestmaterials von Festbettdruckvergasern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß bei der Vergasung fester Brennstoffe in Festbettdruckvergasern die Maximaltemperatur in der Oxidationszone durch die Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur der anorganischen Komponenten im Brennstoff begrenzt wird. Die Maximaltemperatur wird durch das Dampf/Sauerstoff-Verhältnis eingestellt. Je niedriger die Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur ist, desto 'löher muß derzeit das Dampf/Sauerstoff-Verhältnio sein. Dieses beeinflußt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens negativ. Eine möglichst heiße Fahrweise der Festbettdruckvergaser dicht an der Grenze der Verschlackung ist deshalb vorteilhaft. Schlackeansätze können um so si r vermieden werden, je niedriger die Oberflächentemperatur der Innenwand von Festbettdruckvergasern ist. Es ist ferner bekannt, daß bei einem niedrigen Erweichungspunkt der anorganischen Komponenten im Brennstoff bei gleichzeitigem niedrigen Dampf/Sauerstoff-Verhältnis ein heftiger Angriff auf die Ausmauerung des Festbettdruckvergasers mit gleichzeitiger Ausbildung von störenden Ansätzen aus Schlacke erfolgt. Weiterhin ist bekannt, daß es nur wenige Feuerfestmaterialien gibt, die diesen Beanspruchungen über einen längeren Zeitraum widerstt\ jp Zu ihnen gehören höherwertige SiC-Steinen. Durch die sehr gute Wärmeleitfähigkeit dieser SiC-Steine in Verbindung mit der Kühlung des Innenmantels der Festbettdruckvergaser soll durch gute Wärmeableitung der Schmelzprozeß der anorganischen Komponenten im Brennstoff und die Reaktion mit dem Auskleidungsmaterial verhindert werden. Die Haltbarkeit der eingesetzten tongebundenen Siliciumcarbid-Steine mit einem SiC-Gehalt von 65% ist derzeit nicht zufriedenstellend, da es zwischen dem Auskleidungswerkstoff und der Kohlenasche u.a. durch Infiltration zu Schlackewandbildungen kommt, die ebenfalls mit den bekannten Korrosionserscheinungen hinter der Ausmauerung verbunden sind.

Nachteilig bei der Zustellung der Festbettdruckvergaser ist die relativ hohe Porosität der SiC-Steine, wodurch der Kohlenasche eine gute Reaktionsmöglichkeit mit den Flußmitteln der Steine gegeben wird. Mit der Umwandlung des SiC in SiO₂ ist eine Verringerung der Festigkeit durch Gefügeauflockerungen und eine Herabsetzung der Wärmeleitfähigkeit verbunden. Die damit zu verzeichnende Temperaturerhöhung an der Innenwand des Festbettdruckvergasers wirkt sich begünstigend auf den chemischen Angriff durch die Kohlenasche aus. Dies führt zu Schlackeansätzen an der Innenwand, die zu Verengungen des Querschnittes der Festbettdruckvergaser führen, so daß der Festbettdruckvergaser vorzeitig außer Betrieb genommen werden muß. Es ist bekannt, daß in verschiedenen Wirtschaftspatenten bereits Lösungen für die Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Festbettdruckvergaser durch Verbesserung der Wärmeabführung dargelegt wurden, die jedoch zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis führten. So wurde im DD WP 227975 vorgeschlagen, Wärmeleitkitt mit bekannter Zusammensetzung als Bindemittel für die Ausmauerung von Festbettdruckvergasern einzusetzen. Aufgrund der hohen Porosität (ca. 45%) des Wärmeleitkitts drangen korrosive Medien in die Hohlräume ein. Infolge des Kontaktes dieser Medien mit der Auskleidung des Generators trat am Innenmantel eine verstärkte Korrosion auf.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist das Finden eines Schutzes für die Siliciumcarbid-Zustellung von Festbettdruckvergasern, um Schlackeansätze auch bei niedrigem Dampf/Sauerstoff-Verhältnis durch Verbesserung der Wärmeübertragung von der Innenwand an den wassergekühlten Innenmantel des Festbettdruckvergasers zu verhindern. Die Ökonomie der Festbettdruckvergaser soll durch

- Erhöhung der Verfügbarkeit der Festbettdruckvergaser

- Verringerung des Bedarfs an Vergasungsdampf

- Senkung des Instandhaltungsaufwandes und

- Einsparung hochwertiger Feuorfestmaterialien verbessert werden.

-2- 294 703 Darlegung des Wes9ns der Erfindung

Aufgebe der Erfindung ist es, einen Schutzanstrich für die keramische Zustellung von Festbettdruckvergasern zu entwickeln, der die Nachteile der eingesetzten SiC-Steine verringert und dadurch die Ökonomie der Festbettdruckvergaser durch Absenken des Dampf/Sauerstoff-Verhältnisses verbessert.

Erfindungsgemäß wird eine herkömmliche Siliciumcarbid-Zustellung nach dem Einbringen in den Festbettdruckvergasern durch ein- oder mehrmaliges Einstreichen oder Einsprühen mit einer Suspension aus 40 bis 65% Kieselsol mit 30% SiO₂ und 35 bis 60% feingemahlener Tonerde (< 0,04 mm) mit einem a-AI₂O₃-Anteil zwischen 85 und 95% behandelt, wobei die Behandlung bei Verwendung von Formsteinen auch vor Einbau der Steine erfolgen kann. Das Kieselsol dringt in die Siliciumcarbid-Zustellung ein und verringert die Porosität der Auskleidung. An der Oberfläche bildet sich eine tonerdereiche, dichte, fest haftende Schicht. Dioses wird dadurch bewirkt, daß die Tonerde durch den relativ hohen Calcinierungsgrad einerseits garantiert, daß der Schutzanstrich bei hoher thermischer Belastung nicht durch Schwindungsvorgänge der Tonerde durchlässig wird, andererseits aber durch den noch verbleibenden Anteil an Übergangstonerden und die hohe Feinheit so reaktionsfähig ist, daß schon ab 780°C mit dem amorphen SiO₂ des Kieselsols eine stabile Mullitmatrix ausgebildet wird, in der die überschüssige Tonerde fest verbunden ist. Diese Spezialtonerde ist, bedingt durch den definierten a-AI₂O₃-An;eil und einem günstigen Kristallzustand, der in der zum Erlangen dieses a-AI₂O₃-Gehaltes notwendigen Calcinationsführung begründet ist, mit in der Keramikindustrie üblichen Aggregate wie Trommel- oder Rohrmühlen sehr fein aufmahlbar (Halbwertskorngröße 2,5 μιη). Der Schutzanstrich, der so dünnwandig ist, daß er die Wärmeableitung vom Vergasungsraum zum wassergekühlten Innenmantel nicht behindert, bildet einen Oxidationsschutz für das Siliciumcarbid, so daß die gute Wärmeleitfähigkeit der Feuerfestauskleidung über einen langen Zeitraum erhalten bleibt. Durch die damit verbundene geringe Temperatur an der Innenwand des Festbettdruckvergasers wird die Reaktion der Asche mit der Feuerfestauskleidung behindert. Außerdem reagiert die dichte a-AI₂O₃-reiche Schicht selbst kaum mit der Kohlenasche und verhindert zusätzlich den direkten Kontakt zwischen Asche und SiC-Material. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet, daß die Reaktionstemperatur des Prozesses erhöht werden kann, indem das Dampf/Sauerstoff-Verhältnis mit bekannten Vorteilen abgesenkt wird, ohne daß der Vergasungsprozeß durch Ansätze von Schlacken an der Innenwand des Festbettdruckvergasers behindert bzw. gestört wird.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispieles dargelegt. Ein Festbettdruckvergaser wird mit mullitgebundenen Siliciumcarbid-Steinen zugestellt. Vor Inbetriebnahme des Festbettdruckvergasers wird die Feuerfestzustellung mit einer Suspension aus 65% Kieselsol mit 30% SiO₂ und 35% feingemahlener Tonerde (Halbwertskorngröße 2,5μπι) mit einem a-AI₂O₃-Gehalt zwischen 85 und 95% mehrmals eingestrichen. Beim Aufheizen des Festbettdruckvergasers bildet sich eine feste, mullitgebundene Tonerdeschicht, die das Siliciumcarbid des Feuerfestmaterials vor Oxidation schützt und den direkten Kontakt zwischen Kohlenasche und der SiC-Zustellung verhindert. Dadurch kann die Reaktionstemperatur des Prozesses erhöht werden, indem das Dampf/Sauerstoff-Verhältnis mit bekannten Vorteilen auf < 6,5 kg/m³ i. N. abgesenkt wird, ohne daß Schlackeansätze an der Torkretierschicht des Festbettdruckvergasers entstehen.

Claims (1)

1. Schutzanstrich für die Siliciumcarbid-Zustellung von Festbettdruckvergasern, hergestellt durch mehrmaliges Einstreichen oder Einsprühon oder Tränken von mullit- oder tongebundenen Siliciumcarbid-Steinen vor oder nach dem Einbau in den Festbettdruckvergaser, gekennzeichnet dadurch, daß die Suspension aus

   35 bis 65% Kieselsolmit30%SiO₂und

   35 bis 65% feingemahlener Tonerde mit einem a-AI₂O₃-Anteil zwischen 85 und 95%, die durch in der Keramikindustrie übliche Aggregate auf hohe Feinheiten (Halbwertskorngröße um

   2,5Mm) aufgemahlen ist,
   besteht.