DE1955063B1 - Wind heater with an outer sheet metal jacket and an inner lining - Google Patents
Wind heater with an outer sheet metal jacket and an inner liningInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Winderhitzer mit einem äußeren Blechmantel und einer inneren Auskleidung aus Isolier- und Feuerfestmaterial.The invention relates to boiler with an outer sheet metal jacket and an inner lining made of insulating and refractory material.
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.The refractory lining of blast furnaces is aimed in terms of their training and strength according to the maximum heating temperature inside the heater and according to the highest temperature that you want to allow for the outer sheet metal jacket, where mainly the heat shielding to the outside is taken into account. Using accordingly thick layers of high-quality insulating materials, sheet metal jacket temperatures that are only slightly above the ambient temperature.
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.The lining is not gas-tight, so that gases up again and again from the interior of the heater penetrate to the inner surface of the sheet metal jacket, condense there and cause corrosion.
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.It is conceivable that not only the highly pretensioned wind through the masonry to the Metal jacket penetrates, but that with every change from "heating" to "blowing" a part of the The amount of smoke gas remaining in the Cowper from the wind through the masonry to the sheet metal jacket is pressed.
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.The so-called "wind" - that is what is sucked in and compressed in the vicinity of the blast furnace system and air fed into the furnace after being warmed up in the blast heater - naturally carries the moisture with which prevails in the surrounding air at the time of suction. As the moisture content the air is subject to great fluctuations, the blast furnace wirid is often caused by the addition of steam brought a constant moisture content, creating the conditions for a cheap blast furnace operation be improved.
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.Moisture is also caused by the heating gas, especially if it has been cleaned with the help of water. and brought into the cowper through the combustion air. Moisture or water is also created in the boiler during the combustion of the hydrogen contained in the heating gas.
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.In addition, experience has shown that only part of the work is done with the materials of the lining, in particular with the mortar, water brought into the heater during the so-called drying and Heat-up period removed. The remaining part of the moisture migrates through the masonry in the direction Sheet metal jacket and settles there as water.
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.It is well known that water alone has an intensive corrosive effect on various metals and Metal alloys, especially steels, because of their good workability and weldability and sufficient strength are normally used in container construction. That is strengthened The corrosive effect of the water, however, is still caused by chemical agents that interact with the gaseous media some of them are introduced into the heater as so-called impurities or are created there or converted, whereby in many cases the most converted form is also the most aggressive.
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 bisAs an example it should be mentioned that with the gas and with the dust that is contained in the gas, but also with the air that is sucked in, alkalis, chlorine and sulfur compounds enter the Cowper. at of combustion, which for important reasons in most cases with an excess of air or runs off in oxygen, oxides of the agents are formed, e.g. B. sulfur dioxide and sulfur trioxide. In connection with condensed water, this results in aqueous solutions of sulphurous Acid or sulfuric acid. According to recent observations, it also occurs during the so-called "Blowing time" of the heater, that is, when air is blown through the heater, for oxidation of nitrogen. It has been found that this nitrogen oxidation above about 1150 ° C to
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. ίο 1200 ° C sets in and increases as the temperature rises. The corresponding acids are formed from the nitrogen oxides in combination with water. Further it was found that compounds with chemical substances, such as. B. Calcium, the components the lining or internal insulation are created.
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.All of these substances are aggressive corrosive agents, which in the area of wetting become even Lead dissolution of the metallic material of the heater jacket. As the resulting corrosion products usually have an effect that slows down further corrosion, it often takes a relatively long time long until the thickness of the metallic material has been removed to the extent that the jacket either no longer the static tasks or no longer the stress caused by the internal pressure has grown. This type of corrosion is very widespread, as it begins or occurs everywhere can, where the temperature of the sheet metal jacket is below the dew point of the water or the aqueous solutions The above-mentioned corrosion agent is located and the sheet metal jacket is reached by the gas flow. That is practically true for all areas of the sheet metal jacket.
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.In addition to this widespread corrosion, as has been observed, there is a much more localized corrosion Stress corrosion, namely at points of the jacket where stress accumulations or stress peaks are present, which certainly largely depend on the geometric shape of the container, whereby on the one hand internal states of tension after the shaping, on the other hand the introduction and discharge of Outside and inside the heater, effective forces play a role.
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.With the simultaneous action of the corrosive media and the tension forces, which are still If a load change is added by changing the internal pressure, a so-called process occurs intergranular stress corrosion, which is the cause of cracks that form relatively quickly and breaks in the sheet metal jacket.
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.Preventive measures against corrosion damage have already become known. One of these Measures consist in applying a corrosion-resistant coating, for example in the form of a coat of paint or a plastic or metallic layer on the inner surface of the finished one Sheet metal jacket. However, such coatings often suffer damage, e.g. B. when installing the refractory lining or when scratching along the lining working under thermal influences on the sheet metal jacket or also for subsequent welding work. Form the damaged areas in the coating then preferred points of attack for corrosive media.
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 KorrosionsspannungsrissenFurthermore, one has as a material for the heater jacket Caustic and acid-resistant steels have already been used, at least for the parts of the jacket that are used with the appearance of corrosion stress cracks
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.could count. However, more corrosion-resistant steels can usually only be deformed when they are warmed up. In any case, they require an annealing treatment after deformation or welding work. very Often, the final assembly welds must also be heat treated. These treatments require an additional cost in addition to the already high costs for high-quality steels not inconsiderable effort, whereby one is not even sure whether the treatment is sufficient was.
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.Furthermore, it has been practiced to keep the temperature of the sheet metal jacket at least at the corrosion-endangering Place by an external insulation and reduction of the lining thickness over the Maintain the dew point of the gases or corrosive media and thus suppress corrosion. A The main disadvantage of this method, apart from the additional expense, is the external insulation in the necessary increase in the jacket temperature, the dangers for stability and durability of the sheet metal jacket. The container shell has a number of stresses record, such as B. the wind forces from outside, the pressure of the compressed blast furnace wind from the inside with constant change and also the loads in the form of valves, pipelines and lifting tools attack from the outside and invariably unilateral loads equal. The stresses from different thermal expansion must not be forgotten of the sheet metal jacket and residual stresses from deformation and welding work. Because those concerned Strength properties of metallic materials for container construction such as tensile, bending, alternating and creep rupture strength with increasing temperature, appropriate precautions must be taken, z. B. the sheet metal jacket can be chosen thicker. The deposition of the corrosive media through Preventing an increase in the jacket temperature therefore not only leads to a significantly higher one Material costs, but also to a greater durability risk.
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.The object to be achieved with the present invention is seen with relatively simple Agents the deposition of corrosive media on the inner surface of the sheet metal jacket from stove heaters to prevent.
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.This is achieved according to the invention in that in the lining one of the shape of the sheet metal jacket simulated second inner, gas-tight jacket made of metal or heat-resistant plastic film is arranged. In this way, gases coming from the inside of the boiler will pass through the liner migrate to the outside, blocking the way to the sheet metal jacket, which therefore remains free of precipitation corrosive media, with which the resulting corrosive damage, especially the dangerous intergranular stress corrosion that has no basis. The shelf life of the The sheet metal jacket is fully preserved over a long period of time. The inner foil jacket is with reference on the temperature drop in the lining thickness in front of the precipitation area of gas condensates provided so that the film jacket is also spared from corrosive attacks.
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.For the arrangement of the film jacket it is proposed according to the invention that the inner Surface of the sheet metal jacket is followed by an insulating layer on which the foil jacket is placed then further customary insulating and refractory layers of the lining follow. This construction leaves a simple one and secure attachment of the foil jacket.
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.Expediently, the same connections will be provided on the foil jacket as on the sheet metal jacket in order to achieve a to achieve all-round shut-off of the gases penetrating through the lining. It is of course too It is conceivable that one dispenses with an entire foil jacket in the case of blast heaters with a corresponding shape and only provides film cutouts at areas of the sheet metal jacket that are at risk of corrosion.
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.According to the invention, the film jacket consists of individual pieces that are laid overlapping with one another, which are appropriately glued together at the points of overlap so that there are no joints to the Gases slip through. The foil pieces have dimensions that allow easy handling allow during transport and assembly. The thickness dimension of the foils is mainly based according to the maximum pressure inside the heater, but should also be during transport and be able to withstand the stresses given during assembly to a sufficient extent. In constructions, in those with different efforts to stretch between the lining and the foil jacket is to be expected, it is advisable to use expansion joints in the form of folds in the foil jacket or the like. To be arranged.
Als Folienmantel können sowohl Metalle, beispielsweise Aluminium, als auch entsprechende wärmebeständige Kunststoffe Anwendung finden.Both metals, for example aluminum, as well as corresponding heat-resistant plastics are used.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Winderhitzers im Längsschnitt,Fig. 1 shows the schematic representation of a Longitudinal section of the stove,
Fig. 2 das Detail »A« der Fig. 1 in größerem Maßstab.FIG. 2 shows the detail "A" of FIG. 1 on a larger scale.
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. The heater according to Fig. 1, which consists of a sheet metal jacket 1 and a lining 2 made of insulating and refractory material consists, has a burning shaft 3 and a latticework shaft 4, in which the latticework 5 is arranged. Both shafts, 3 and 4, are connected to one another by a dome 6.
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.Like F i g. 2 shows, the lining 2 has an adjacent to the inner surface of the sheet metal jacket Insulating layer 7 on which a foil jacket 8 made of metal is placed. This is followed by a further insulating layer 9 and finally refractory material in one or more layers.
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.The latticework 5 of the heater is alternately initially generated by in the combustion shaft 3 Hot gases are supplied with heat, which is then returned when the wind required for the blast furnace is blown through is removed. In both phases gases penetrate through the lining 2 to the foil jacket 8, through appropriate training of the insulating layer? in a temperature range from 180 to 200 ° C comes to rest, d. H. the foil jacket is not colder than 180 ° C, so that the on the foil jacket incoming gases do not fall below their dew point. The foil jacket prevents another The gases penetrate through the lining into colder zones up to the sheet metal jacket, which means that the jacket will definitely be wetted with corrosive media is avoided.
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BHV | Refusal |