DE19533902C2 - Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers - Google Patents

Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers mit einer zwischen einer Kühlrohrschlange und der Gefäßwand befestigten thermischen Abdichtung.
Das durch den inneren Gasraum eines Wärmetauschers strömende Rauchgas/Synthesegas hat am untersten Ende des Kesselrohrwandkäfigs einen freien Zugang zu dem sich zwischen der Gefäßwand bzw. der Druckmantelwand und dem Rohrkäfig gebildeten Ringraum, so daß im Gas- und Ringraum annähernd der gleiche Druck herrscht. Die in dem Synthesegaskühler angeordneten Kühlflächen des Wärmetauschers entziehen dem Rauch-/Synthesegas einen Teil der fühlbaren Wärme, gleichzeitig werden auch die festen Bestandteile abgekühlt und in einem Wasserbad separiert.
Die Abdichtungen des Ringraumes gegenüber den heißen Gasen und damit Schutz der inneren Wand des Wärmetauschers erfolgt bei einem von der Anmelderin kürzlich gelieferten Wärmetauscher für eine Kohlevergasungsanlage in den USA durch ein am unteren Rohrkäfig angebrachtes Gasdichtungssystem, bei dem zwischen Gefäßwand und den unteren Kühlschlangen und dem Rohrkäfig eine zweifache, innere und äußere Abdichtung mit Kompressionsschrauben angebracht ist. Für die Befestigung des Gasdichtsystems am inneren Rohrkäfig ist eine starke Bandagierung des unteren Teiles des Rohrkäfigs erforderlich. Zum Druckausgleich und zum Schutz der inneren Gefäßwand gegen Korrosion wird in dem Ringraum oberhalb der Abdichtung ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, eingedüst, eine sogenannte freie Beatmung der Gefäßwand erfolgt nicht.
Aus DE 39 13 495 A1 ist ein Wärmetauscher mit einem Mantelabschnitt bekannt, der eine chemische Korrosionsschutzschicht aufweist. In DE 35 34 724 C2 wird eine Korrosionsschutzschicht für rauchgasführende Kanäle beschrieben, die aus einer elektrisch leitfähigen keramischen Grundschicht mit aufgebrachter Fluor-Kunststoffschicht besteht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärme- und Korrosionsschutz an der inneren Gefäßwand vorzusehen, der bei erheblich reduziertem Gewicht und verminderter Schichtdicke ähnlichen Schutz gewährt und der darüber hinaus leicht einzubringen ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale von Anspruch 1, eine Alternative ist Gegenstand des Anspruchs 6.
Das durch den Gasraum des Wärmetauschers strömende Gas hat einen freien Zugang zum Ringraum, der vom Rohrkäfig und dem äußeren Druckmantel des Synthesegaskühlers gebildet wird, so daß annäherend derselbe Druck in den beiden Räumen herrscht.
Im unteren Bereich des Wärmetauschers ist eine wandseitige Kühlschlange mit einem in ein Wasserbad hineinragendes Stegblech angeordnet. Am oberen Ende der Kühlschlange ist eine Abdichtung angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des erfindungsgemäßen Innenwandschutzes durch keramische Faser­ füllstoff-Platten darstellt. Das oberhalb des obersten Kühlrohres angebrachte keilförmige Plattenteil ist als sogenannte Staubrutschschräge gestaltet, um einen evtl. Staubaufbau in diesem Bereich zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung ist die Wärme-/Korrosionsschutz­ schicht aus einer Vielzahl von einzelnen keramischen Faserfüllstoffplatten zusammengefügt. Die Faserfüll­ stoffplatten, die aus einem stark wärmedämmenden Material bestehen, sind auf umlaufende Ringe aufgesetzt. Diese Ringe nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Platten und evtl. Staubbelägen an der Stirnseite der Platten zustande kommen. In radialer Richtung sind die Faserfüllstoff­ platten an der inneren Gefäßwand des Druckmantels angeklebt.
Um eine gute Klebverankerung zwischen Faserfüllstoff­ platte und innerer Gefäßwand zu erzielen, ist auf der Gefäßwand eine geeignete Unterkonstruktion, z. B. Streckmetall, Hexrost, Lochblech u. a. aufgebracht, um dem Kleber eine entsprechende Verankerung zu geben. Die Stützringe werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz versehen, um die Korrosion an den Ringen zu verhindern.
Anstelle von Segmenten von keramischen Faserfüllstoff­ platten mit umlaufenden Stützringen kann auf die Unter­ konstruktion ein hitzebeständiges, keramisches Schäummaterial aufgebracht werden, das als durchgehender Korrosions- und Wärmeschutz entlang der Innenwand aufgeschäumt wird. Auf die Stützringe kann gänzlich verzichtet bzw. die Anzahl der umlaufenden Stützringe kann erheblich reduziert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den unteren Bereich des Synthesegaskühlers,
Fig. 2 einen Schnitt durch die mit einer Schutzschicht geschützte Innenwand.
Fig. 1 zeigt den unteren Bereich des Synthesegas­ kühlers, bei dem das zu kühlende Gas durch den von einem Rohrkäfig (11) gebildeten inneren Gasraum (14) nach unten strömt. Zwischen der Gefäßwand (1) und dem Rohrkäfig (11) bildet sich ein Ringraum (12), so daß annähernd derselbe Druck im Gas- (14) und Ringraum (12) herrscht.
Am unteren Bereich des Rohrkäfigs (11) des Wärmetau­ schers ist eine wandseitige Kühlschlange (9) mit einem in ein Wasserbad (13) hineinragendes Stegblech (10) angeordnet. Die innere Gefäßwand (1) ist hier durch eine Korrosionsschutzschicht (16) geschützt. Am oberen Ende der Kühlschlange (9) ist eine Abdichtung (7) angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des Wandschutzes durch keramische Fasserfüllstoffplatten (2) darstellt.
Somit ist ein Wärme- und Korrosionsschutz der Innenwand (1) des Druckmantels durchgängig gegeben; im unteren Bereich des Wärmetauschers, in Höhe der Kühlschlangen (9) mit Stegblechen (10), wird eine metallische Korrosionsschicht (16), oberhalb der Kühlschlangen (9), wird eine Abkleidung mit keramischem Fasermaterial (2) eingebracht.
Die Abdichtung (7) besteht in bekannter Weise aus übereinander angeordneten Faserplatten, die auf einem an einem Kühlrohr (9) angeschweißten Stegblech gelagert sind. Durch Bohrungen im Stegblech werden sogenannte Kompressionsschrauben (8) mit Unterlegscheiben eingeführt, die die Faserplatten zusammendrücken.
Ein keilförmig geschnittenes Plattenteil (15) hat die Aufgabe, als Staubrutschschräge zu wirken, um einem evtl. Staubaufbau vorzubeugen.
Jedes Segment des Wärme- und Korrosionsschutzes ist aus einer Vielzahl von einzelnen Faserfüllstoffplatten (2) zusammengefügt und auf umlaufende Stützringe (3) aufge­ setzt. Diese Stützringe (3) nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Faserfüll­ stoffplatten und durch evtl. Staubbeläge an der Stirn­ seite der Faserfüllstoffplatten (2) zustande kommen.
In radialer Richtung sind die Faserfüllstoffplatten (2) an der Innenwand (1) des Druckmantels angeklebt. Um eine gute Klebeverankerung von Faserfüllstoffplatten (2) und Innenwand (1) zu erzielen, ist auf der Innenwand (1) eine geeignete Unterstruktur (4) aufgebracht, um dem Kleber (5) eine entsprechende Verankerung zu geben.
Die Stützringe (3) werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz (6) versehen, um eine Korrosion an den Stützringen (3) zu verhindern.
Fig. 2 zeigt in einem Schnitt den Aufbau der Wärme- und Korrosionsschutzschicht an der Innenseite der Gefäßwand (1). Oberhalb der nicht dargestellten Kühlrohrschlange und der Abdichtung werden Faserfüllstoffplatten (2) in Segmenten angeordnet und durch Stützringe (3) mit Korrosionsschutz (6) gehalten. Zusätzlich werden die Faserfüllstoffplatten (2) mittels einer Unterkonstruk­ tion (4) und einem Kleber (5) an der Innenseite der Gefäßwand (1) befestigt.
Bezugszeichenliste
1
Gefäßwand
2
Wärme- und Korrosionsschutzplatte
3
Umlaufende Stützringe
4
Unterkonstruktion
5
Kleber
6
Wärmeisolationsschutz
7
Abdichtung
8
Kompressionsschraube
9
Kühlrohre
10
Stegblech
11
Rohrkäfig
12
Ringraum
13
Wasserbad
14
Gasraum
15
Keilförmiges Plattenteil
16
Korrosionsschutzschicht

Claims (6)

1. Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers mit einer zwischen einer Kühlrohrschlange und der Gefäßwand befestigten thermischen Abdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) an der Gefäßwand (1) Segmente von Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) mit dazwischen angeordneten umlaufenden Stützringen (3) eingebracht sind, daß die Segmente (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Gefäßwand (1) befestigt sind und daß ein keilförmiges Plattenteil (15) an der Innenseite des untersten Segmentes der Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) über dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) angebracht ist.
2. Wärme- und Korrosionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Stützringe (3) ein Wärmeisolationsschutz (6) befestigt ist.
3. Wärme- und Korrosionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterkonstruktion (4) ein Streckmetall, Hexrost oder Lochblech verwendet wird.
4. Wärme- und Korrosionsschutz nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) aus einem keramischen, wärmedämmenden Faserfüllstoff bestehen.
5. Wärme- und Korrosionsschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Unterkonstruktion (4) aufgeschäumte Wärme- und Korrosionsschutzschicht aus einem keramischen, wärmedämmenden Fasermaterial besteht.
6. Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers mit einer zwischen einer Kühlrohrschlange und der Gefäßwand befestigten thermischen Abdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrosions- und Wärmeschutz über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) durch ein auf eine Unterkonstruktion (4) aufgebrachtes hitzebeständiges Schäummaterial erzielt wird, wobei als Unterkonstruktion ein Streckmetall, Hexrost oder Lochblech verwendet wird.
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