DE1955063B1 - Winderhitzer mit einem aeusseren Blechmantel und einer inneren Auskleidung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Winderhitzer mit einem äußeren Blechmantel und einer inneren Auskleidung aus Isolier- und Feuerfestmaterial.

Die feuerfeste Auskleidung von Winderhitzern richtet sich hinsichtlich ihrer Ausbildung und Stärke nach der maximalen Aufheiztemperatur im Winderhitzerinneren und nach der höchsten Temperatur, die man für den äußeren Blechmantel zulassen will, wobei vorwiegend der Wärmeabschirmung nach außen Rechnung getragen wird. Unter Verwendung entsprechend dicker Schichten aus hochwertigen Isolierstoffen werden Blechmanteltemperaturen erreicht, die nur wenig über der Umgebungstemperatur liegen.

Die Auskleidung ist nicht gasdicht, so daß vom Innenraum des Winderhitzers immer wieder Gase bis zur inneren Oberfläche des Blechmantels vordringen, dort kondensieren und Korrosionen hervorrufen.

Es ist vorstellbar, daß nicht nur der hoch vorgespannte Wind durch das Mauerwerk bis an den Blechmantel vordringt, sondern daß bei jeder Umstellung von »Beheizen« auf »Blasen« ein Teil der im Cowper verbleibenden Rauchgasmenge von dem Wind durch das Mauerwerk bis an den Blechmantel gedrückt wird.

Der sogenannte »Wind« — das ist die in der Umgebung der Hochofenanlage angesaugte, verdichtete und nach Aufwärmen im Winderhitzer dem Hochofen zugeleitete Luft — führt naturgemäß die Feuchtigkeit mit, die zur Zeit des Ansaugens in der umgebenden Luft herrscht. Da der Feuchtigkeitsgehalt der Luft großen Schwankungen unterliegt, wird häufig der Hochofenwirid durch Zugabe von Dampf auf einen konstanten Feuchtigkeitsgehalt gebracht, wodurch die Voraussetzungen für einen günstigen Hochofenbetrieb verbessert werden.

Feuchtigkeit wird auch durch das Heizgas, vor allem wenn es mit Hilfe von Wasser gereinigt wurde, und durch die Brennluft in den Cowper eingebracht. Ebenfalls entsteht Feuchtigkeit bzw. Wasser im Winderhitzer bei der Verbrennung des im Heizgas enthaltenen Wasserstoffes.

Darüber hinaus wird erfahrungsgemäß nur ein Teil des mit den Werkstoffen der Auskleidung, vor allem mit dem Mörtel, in den Winderhitzer eingebrachten Wassers während der sogenannten Trocknungs- und Aufheizperiode abgeführt. Der verbleibende Teil der Feuchtigkeit wandert durch das Mauerwerk in Richtung Blechmantel und setzt sich dort als Wasser ab.

Bekanntlich besitzt Wasser allein schon eine intensive Korrosionswirkung auf verschiedene Metalle und Metall-Legierungen, insbesondere auf die Stähle, die wegen ihrer guten Verarbeitbarkeit und Schweißbarkeit sowie ausreichender Festigkeit im Behälterbau normalerweise Verwendung finden. Verstärkt wird die korrosive Wirkung des Wassers jedoch noch von chemischen Agenzien, die mit den gasförmigen Medien teils als sogenannte Verunreinigungen in den Winderhitzer eingebracht werden bzw. dort entstehen oder umgewandelt werden, wobei vielfach die am meisten umgewandelte Form auch die aggressivste ist.

Als Beispiel sei angeführt, daß mit dem Gas und mit dem Staub, der im Gas enthalten ist, aber auch mit der Luft, die angesaugt wird, Alkalien, Chlor und Schwefelverbindungen in den Cowper gelangen. Bei der Verbrennung, die aus gewichtigen Gründen in den meisten Fällen mit einem Überschuß an Luft bzw. an Sauerstoff abläuft, bilden sich Oxide der Agenzien, z. B. Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. In Verbindung mit kondensiertem Wasser ergeben sich daraus wässerige Lösungen von schwefliger Säure bzw. Schwefelsäure. Neueren Beobachtungen zufolge kommt es darüber hinaus während der sogenannten »Blaszeit« des Winderhitzers, also wenn Luft durch den Erhitzer geblasen wird, zur Oxydation von Stickstoff. So hat man festgestellt, daß diese Stickstoff Oxydation oberhalb von etwa 1150° C bis

ίο 1200° C einsetzt und mit steigender Temperatur zunimmt. Aus den Stickstoffoxiden in Verbindung mit Wasser entstehen die entsprechenden Säuren. Ferner wurde ermittelt, daß auch Verbindungen mit chemischen Substanzen, wie z. B. Calzium, die Bestandteile der Ausmauerung oder Innenisolierung sind, entstehen.

Alle diese Stoffe sind aggressive Korrosionsmittel, die im Bereich der Benetzung zu einer gleichmäßigen Auflösung des metallischen Werkstoffes des Winderhitzermantels führen. Da die entstehenden Korrosionsprodukte meistens eine die weitere Korrosion bremsende Wirkung haben, dauert es oft noch verhältnismäßig lange, bis die Dicke des metallischen Werkstoffes soweit abgetragen ist, daß der Mantel entweder nicht mehr den statischen Aufgaben oder nicht mehr der Beanspruchung durch den Innendruck gewachsen ist. Diese Art von Korrosion ist sehr weitflächig, da sie überall dort einsetzen oder ablaufen kann, wo die Temperatur des Blechmantels unter dem Taupunkt des Wassers bzw. der wäßrigen Lösungen obenerwähnter Korrosionsmittel liegt und der Blechmantel vom Gasstrom erreicht wird. Das gilt praktisch für alle Bereiche des Blechmantels.

Neben dieser weitflächigen Korrosion tritt, wie beobachtet wurde, eine örtlich wesentlich begrenztere Spannungskorrosion auf, und zwar an Mantelstellen, an denen Spannungsanhäufungen bzw. Spannungsspitzen vorhanden sind, die sicherlich weitgehend von der geometrischen Form des Behälters abhängen, wobei einmal innere Spannungszustände nach der Formgebung, zum anderen die Ein- und Ableitung von außen und vom Winderhitzerinneren wirksamer Kräfte eine Rolle spielen.

Bei der gleichzeitigen Einwirkung der korrosiven Medien und der Spannungskräfte, zu denen sich noch durch Veränderung des Innendruckes ein Lastwechsel addiert, kommt es zum Ablauf einer sogenannten interkristallinen Spannungskorrosion, die die Ursache von sich verhältnismäßig schnell bildenden Rissen und Aufbrüchen im Blechmantel bildet.

Vorbeugende Maßnahmen gegen Korrosionsschäden sind bereits bekanntgeworden. Eine dieser Maßnahmen besteht im Aufbringen eines korrosionsfesten Überzuges, beispielsweise in Form eines An-Strichs oder einer Kunststoff- oder metallischen Schicht auf die innere Oberfläche des fertiggestellten Blechmantels. Solche Überzüge erleiden jedoch oftmals Schäden, z. B. beim Einbau der feuerfesten Auskleidung oder beim Entlangkratzen der unter thermisehen Einflüssen arbeitenden Auskleidung am Blechmantel oder aber auch bei nachträglichen Schweißarbeiten. Die schadhaften Stellen im Überzug bilden dann bevorzugte Angriffsstellen für korrosive Medien.

Ferner hat man als Werkstoff für den Winderhitzermantel schon laugen- und säurebeständige Stähle verwendet, zumindest für die Mantelteile, an denen man mit dem Auftreten von Korrosionsspannungsrissen

rechnen konnte. Korrosionsfestere Stähle lassen sich jedoch meist nur im angewärmten Zustand verformen. Auf jeden Fall erfordern sie eine Glühbehandlung nach Verformungs- bzw. Schweißarbeiten. Sehr oft ist auch eine Wärmebehandlung der Fertigmontage — Schweißnähte vorzunehmen. Diese Behandlungen erfordern neben den an sich schon hohen Kosten für hochwertige Stähle einen zusätzlichen nicht unbeträchtlichen Aufwand, wobei man noch nicht einmal sicher ist, ob die Behandlung ausreichend war.

Des weiteren ist praktiziert worden, die Temperatur des Blechmantels wenigstens an den korrosionsgefährdenden Stellen durch eine äußere Isolierung und Verminderung der Auskleidungsdicke über dem Taupunkt der Gase bzw. der korrosiven Medien zu halten und damit die Korrosion zu unterdrücken. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode liegt, abgesehen von einem zusätzlichen Aufwand, für die äußere Isolierung in der dazu notwendigen Erhöhung der Manteltemperatur, die Gefahren für die Standfestigkeit und Haltbarkeit des Blechmantels in sich birgt. So hat der Behältermantel eine Reihe von Belastungen aufzunehmen, wie z. B. die Windkräfte von außen, den Druck des verdichteten Hochofenwindes von innen bei ständigem Wechsel und außerdem die Lasten, die in Form von Schiebern, Rohrleitungen und Hebewerkzeugen von außen angreifen und ausnahmslos einseitig wirkenden Beanspruchungen gleichkommen. Nicht vergessen werden dürfen die Spannungen aus unterschiedlicher thermischer Ausdehnung des Blechmantels und Restspannungen aus Verformungs- und Schweißarbeiten. Da die damit betroffenen Festigkeitseigenschaften metallischer Werkstoffe für den Behälterbau wie Zug-, Biege-, Wechsel- und Zeitstandfestigkeit mit steigender Temperatur nachgeben, müssen entsprechende Vorkehrungen getroffen, z. B. der Blechmantel dicker gewählt werden. Die Abscheidung der korrodierenden Medien durch Erhöhung der Manteltemperatur zu unterbinden, führt demnach nicht nur zu wesentlich größerem Materialaufwand, sondern auch zu einem größeren Haltbarkeitsrisiko.

Die mit vorliegender Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, mit verhältnismäßig einfachen Mitteln das Niederschlagen von korrosiven Medien an der inneren Oberfläche des Blechmantels von Winderhitzern zu verhindern.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in der Auskleidung ein der Form des Blechmantels nachgebildeter zweiter innerer, gasdichter Mantel aus Metall oder wärmebeständiger Kunststoff-Folie angeordnet ist. Auf diese Weise wird Gasen, die vom Winderhitzerinneren durch die Auskleidung nach außen wandern, der Weg zum Blechmantel versperrt, der demnach frei bleibt von Niederschlägen korrosiver Medien, womit auch den daraus resultierenden Korrosivschäden, insbesondere den geiährlichen interkristallinen Spannungskorrosionen, die Grundlage entzogen ist. Die Haltbarkeit des Blechmantels bleibt dadurch über lange Zeit voll erhalten. Der innere Folienmantel ist dabei mit Bezug auf den Temperaturabfall in der Auskleidungsdicke vor dem Niederschlagsbereich von Gaskondensaten vorgesehen, so daß der Folienmantel ebenfalls von korrosiven Angriffen verschont bleibt.

Für die Anordnung des Folienmantels wird gemäß ■der Erfindung vorgeschlagen, daß sich der inneren Oberfläche des Blechmantels eine Isolierschicht anschließt, auf die der Folienmantel gelegt wird, dem dann weitere übliche Isolier- und Feuerfestschichten der Auskleidung folgen. Dieser Aufbau läßt ein einfaches und sicheres Anbringen des Folienmantels zu.

Zweckmäßig wird man am Folienmantel dieselben Anschlüsse wie am Blechmantel vorsehen, um eine allseitige Absperrung der durch die Auskleidung vordringenden Gase zu erreichen. Es ist natürlich auch denkbar, daß man bei Winderhitzern mit entsprechender Formgebung auf einen ganzen Folienmantel verzichtet und lediglich Folienausschnitte an korrosionsgefährdeten Stellen des Blechmantels vorsieht.

Der Folienmantel besteht gemäß der Erfindung aus einzelnen überlappt miteinander verlegten Stücken, die an den Uberlappungsstellen sachdienlich miteinander verklebt werden, so daß keine Fugen zum Durchschlüpfen von Gasen entstehen. Die Folienstücke haben Abmessungen, die eine gute Handhabung bei Transport und Montage zulassen. Die Dickenabmessung der Folien richtet sich vor allem nach dem maximalen Druck im Inneren des Winderhitzers, sollte aber auch den beim Transport und bei der Montage gegebenen Beanspruchungen in ausreichendem Maße gewachsen sein. Bei Konstruktionen, bei denen mit unterschiedlichen Dehnungsbestrebungen zwischen Auskleidung- und Folienmantel zu rechnen ist, ist es empfehlenswert, im Folienmantel Kompensatoren in Form von Falten od. dgl. anzuordnen.

Als Folienmantel können sowohl Metalle, beispielsweise Aluminium, als auch entsprechende wärmebeständige Kunststoffe Anwendung finden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Winderhitzers im Längsschnitt,

Fig. 2 das Detail »A« der Fig. 1 in größerem Maßstab.

Der Winderhitzer nach Fig. 1, der aus einem Blechmantel 1 und einer Auskleidung 2 aus Isolier- und Feuerfestmaterial besteht, weist einen Brennschacht 3 und einen Gitterwerkschacht 4 auf, in dem das Gitterwerk 5 angeordnet ist. Beide Schächte, 3 und 4, sind durch eine Kuppel 6 miteinander verbunden.

Wie F i g. 2 zeigt, hat die Auskleidung 2 eine an die Innenfläche des Blechmantels anschließende Isolierschicht 7, auf die ein Folienmantel 8 aus Metall aufgelegt ist. Danach folgt eine weitere Isolierschicht 9 und schließlich feuerfestes Material in einer oder mehreren Schichten.

Dem Gitterwerk 5 des Winderhitzers wird wechselweise zunächst durch im Brennschacht 3 erzeugte Heißgase Wärme zugeführt, die dann beim Durchblasen des für den Hochofen benötigten Windes wieder entnommen wird. In beiden Phasen dringen Gase durch die Auskleidung 2 bis zum Folienmantel 8 vor, der durch entsprechende Ausbildung der Isolierschicht? in einem Temperaturbereich von 180 bis 200° C zu liegen kommt, d. h. der Folienmantel wird nicht kalter als 180° C, so daß die am Folienmantel ankommenden Gase ihren Taupunkt nicht unterschreiten. Der Folienmantel verhindert ein weiteres Vordringen der Gase durch die Auskleidung in kältere Zonen bis zum Blechmantel, wodurch mit Sicherheit ein Benetzen des Mantels mit korrosiven Medien vermieden wird.

Claims (7)

I 955 Patentansprüche:

1. Winderhitzer mit einem äußeren Blechmantel und einer inneren Auskleidung aus Isolier- und Feuerfestmaterial, dadurch gekennzeich<· net, daß in der Auskleidung(2) ein der Form des Blechmantels (1) nachgebildeter zweiter innerer gasdichter Mantel (8) aus Metall oder wärmebeständiger Kunststoff-Folie angeordnet ist.

2. Winderhitzer nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Folienmantel (8) mit Bezug auf den Temperaturabfall in der Auskleidungsdicke vor dem Niederschlagsbereich von Gaskondensaten vorgesehen ist.

3. Winderhitzer nach Anspruch 1 und 2., dadurch gekennzeichnet, daß der Folienmantel (8) auf eine Isolierschicht (7) aufgelegt ist, die sich der inneren Oberfläche des Blechmantels (1) anschließt.

4. Winderhitzer nach den Ansprüchen 1 bis 3_r dadurch gekennzeichnet, daß Folienmantelausschnitte an korrosionsgefährdeten Stellen des-Blechmantels (1) vorgesehen sind.

5. Winderhitzer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienmantel (8) aus einzelnen überlappt miteinander verlegten Folienstücken besteht.

6. Winderhitzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien an den Überlappungsstellen miteinander verklebt sind.

7. Winderhitzer nach den vorhergehenden Ansprüche^ dadurch gekennzeichnet, daß der Folienmantel (8) Dehnungsausgleiche in Form von Falten, Überlappungen od. dgl. aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen