DE19505807A1 - Abgasführung und zugehöriges Bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgasführung für solche Vor­ richtungen in Kraftwerks- und Müllverbrennungsanlagen o. dgl., in denen die Verbrennungsabgase eine Temperatur haben oder erreichen, die unter dem Taupunkt auskondensierbarer Bestand­ teile der Verbrennungsabgase liegt, mit mindestens einem Bau­ teil, das auf mindestens einer seiner Seiten von den Verbren­ nungsabgasen überstrichenen wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil für eine derartige Abgasführung, das auf mindestens einer seiner Seiten von den Verbrennungsabgasen überstrichen wird.

Bekanntlich unterliegen Abgasführungen von großen Verbren­ nungsanlagen einer raschen Verschmutzung, die häufige Reini­ gungsprozesse erforderlich macht. Diese sind äußerst zeit- und kostenintensiv, insbesondere wenn die gesamte Anlage hierzu stillgelegt werden muß. Ferner sind derartige Abgasführungen starken korrosiven Angriffen ausgesetzt. Es wurde versucht, diesen Problemen durch den Einsatz von keramischen Materialien und/oder Emaille zu begegnen, jedoch konnten lediglich Teiler­ folge erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasführung und ein Bauteil hierfür zu schaffen, bei denen der Reinigungs­ bedarf und die Korrosionsanfälligkeit vermindert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die von den Verbrennungsabgasen überstrichene Seite des Bauteils eine Beschichtung aus einem organischen Siliziumpoly­ mer trägt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Schicht eine vergleichsweise sehr geringe Anfälligkeit gegen Verschmutzung und Korrosion besitzt. Die Häufigkeit der erforderlichen Reini­ gungs- und Austauschvorgänge wird dadurch erheblich reduziert. Der wesentliche Grund liegt darin, daß die Benetzungsfähigkeit dieser Schicht gegenüber z. B. Keramik und Emaille geringer ist. Die Auswirkungen der Erfindung sind von unterschiedlicher Art.

Beispielsweise kann die Erfindung in einem Luftvorwärmer (LUVO) Anwendung finden. Hier heizen die Verbrennungsabgase die Verbrennungsluft auf, wobei erstere sich auf ca. 130°C abküh­ len. Die Temperatur an der wärmetauscherwand liegt noch um ca. 50°C niedriger. Hier kommt es also zur Kondensation von Schwe­ felsäure. Dieser Effekt tritt verstärkt auf, wenn, wie üblich, zwischen dem LUVO und dem Kessel eine Entstickungsanlage (DENOX) angeordnet ist, die mit selektiver katalytischer Reduk­ tion arbeitet. Unter der Wirkung der Katalysatoren tritt eine verstärkte Schwefeldioxid-Konversion auf, d. h., eine verstärkte Umwandlung von SO₂ in SO₃. Es entstehen also größere Mengen an Schwefelsäure. Die auskondensierte Schwefelsäure benetzt die Wärmetauscherflächen und wirkt korrosiv auf diese ein. Außerdem bindet sie Aschepartikel, die an den Wandflächen haften und, da sie den Wärmeübergang verschlechtern, regelmäßig abgereinigt werden müssen.

Zur Verschmutzung der Wärmetauscherflächen trägt außerdem die Bildung von Ammoniumhydrogensulfat bei. Dieses entsteht dadurch, daß den Verbrennungsabgasen für die vorgeschaltete Entstickung Ammoniak zugesetzt wird. Ammoniumhydrogensulfat haftet stark an den Wärmetauscherflächen.

Vor der Rauchgasentschwefelung werden die Verbrennungsabga­ se in der Regel durch einen regenerativen Gasvorwärmer (GAVO) geführt. Der GAVO enthält Wärmespeicherbleche, die abwechselnd vom Rohgas und vom Reingas umströmt werden. Sie nehmen Wärme aus dem Rohgas auf und geben sie an das entschwefelte Reingas ab, um letzteres vor Eintritt in den Kamin aufzuheizen.

Im GAVO kühlt sich das Rohgas weiter ab auf eine Temperatur von ca. 80°C. Im heißeren Teil des GAVO kommt es zur Anlagerung kondensierter Schwefelsäure an den Blechen. Diese unterliegen also einem entsprechenden korrosiven Angriff. Außerdem nimmt die konzentrierte Schwefelsäure Wasserdampf aus den Verbren­ nungsabgasen auf und bildet zusammen mit dem ständig nachgelie­ ferten Fluorwasserstoff Fluorsulfonsäure, die äußerst aggressiv ist und zu besonders schweren Schäden von emaillierten Blechen führt.

Im kälteren Bereich des GAVO werden die Bleche von verdünn­ ter Schwefelsäure benetzt. Diese ist dissoziiert und dement­ sprechend ebenfalls äußerst aggressiv.

Ein Teil der im GAVO auskondensierten Schwefelsäure gelangt unvermeidbarerweise von der Rohgasseite auf die Reingasseite. Das Reingas, dessen Temperatur hier wieder ansteigt, kann daher Schwefelsäure aufnehmen und in die Atmosphäre transportieren. Außerdem bilden sich Schwefelsäure-Aerosole im Reingas, die zu einem Auswurf saurer Partikel führen.

Die erfindungsgemäße Schicht aus organischem Siliziumpoly­ mer ist in der Lage, sowohl die Benetzung mit auskondensierter Schwefelsäure als auch das Anbacken von Feststoffen zumindest stark zu reduzieren. In vielen Fällen reicht bereits die Strö­ mung der Verbrennungsabgase aus, einen Selbstreinigungseffekt zu bewirken. Reinigungsvorgänge sind also, wenn überhaupt, nur in großen Zeitabständen erforderlich. Auch erhöht sich die Standzeit der Bauteile ganz erheblich, da die korrosive Bela­ stung sehr gering ist. Schließlich bietet die extrem glatte Oberfläche der Beschichtung einen äußerst niedrigen Strömungs­ widerstand.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit dem LUVO und dem GAVO näher erläutert. Ihre positiven Auswirkungen entfaltet sie jedoch auch an sämtlichen anderen Anlageteilen, an denen Taupunktunterschreitungen auftreten.

Die Beschichtung wird in Form eines organischen Silizium­ vorpolymers aufgetragen und polymerisiert sodann aus, und zwar unter Aufnahme von Wasser, das vor allem aus der Luftfeuchtig­ keit stammen kann. Dabei bildet sich die sehr glatte, hydro­ phobe und korrosionsbeständige Oberfläche. Auch entsteht eine sehr enge Bindung an das Grundmaterial, wobei gleichzeitig dessen Poren geschlossen werden. Zur weiteren Verstärkung dieser Bindung kann es vorteilhaft sein, zwischen dem Bauteil und der Beschichtung einen Haftvermittler vorzusehen, wobei dieser vorzugsweise eine organische Siliziumverbindung ist.

Die Beschichtung kann auf beliebige Grundmaterialien aufge­ bracht werden, wobei sehr gute Ergebnisse bisher mit silizium­ haltigen Grundmaterialien erzielt wurden. Sie kann auch einen zusätzlichen Schutz für bereits beschichtete Bauteile, wie beispielsweise emaillierte Bleche, bilden. Bereits benutzte Bauteile können nachträglich versiegelt werden. Auch kann die Versiegelung, sofern erforderlich, im Zuge der Nachrüstung wiederholt werden.

Claims (6)

1. Abgasführung für solche Vorrichtungen in Kraftwerks- und Müllverbrennungsanlagen o. dgl., in denen die Verbrennungsabgase eine Temperatur haben oder erreichen, die unter dem Taupunkt auskondensierbarer Bestandteile der Verbrennungsabgase liegt, mit mindestens einem Bauteil, das auf mindestens einer seiner Seiten von den Verbrennungsabgasen überstrichenen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Verbrennungsabgasen überstrichene Seite des Bauteils eine Beschichtung aus einem organischen Siliziumpoly­ mer trägt.

2. Abgasführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bauteil und der Beschichtung ein Haftvermittler vorgesehen ist.

3. Abgasführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler eine organische Siliziumverbindung ist.

4. Bauteil für eine Abgasführung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das auf mindestens einer seiner Seiten von den Verbren­ nungsabgasen überstrichenen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Verbrennungsabgasen überstrichene Seite des Bauteils eine Beschichtung aus einem organischen Siliziumpoly­ mer trägt.

5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bauteil und der Beschichtung ein Haftvermittler vorgesehen ist.

6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler eine organische Siliziumverbindung ist.