DE202004020448U1

DE202004020448U1 - Rohrwandschutz für eine Kesselrohrwand

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Publication number: DE202004020448U1
Application number: DE202004020448U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain IndustrieKeramik Roedental GmbH; Saint Gobain IndustrieKeramik Duesseldorf GmbH
Current assignee: Saint Gobain IndustrieKeramik Roedental GmbH
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2014-01-28
Also published as: WO2004068050A1; DE10303173A1; DE10303173B4

Abstract

Rohrwandschutz für eine Kesselrohrwand (1) aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden Rohren (2), die durch im Wesentlichen parallel zu den Rohren (2) verlaufende Stege (3) miteinander verbunden sind, mit wenigstens einem Wandelement (4) aus feuerfestem Material, wobei das Wandelement (4) einseitig an der Kesselrohrwand (3) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wandelement (4) und den Rohren (2) der Kesselrohrwand (1) eine Schicht (7) aus Kleber zum Halten des Wandelements (4) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohrwandschutz für eine Kesselrohrwand aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden Rohren, die durch parallel zu den Rohren verlaufende Stege miteinander verbunden sind, mit wenigstens einem Wandelement aus feuerfestem Material, wobei das Wandelement einseitig an der Kesselrohrwand angebracht ist.
Aus der DE 40 07 662 C1 ist bereits ein Rohrwandschutz für eine Kesselrohrwand bekannt. An den Stege zwischen den einzelnen Rohren der Kesselrohrwand sind Halter vorgesehen, die senkrecht von der Kesselrohrwand abstehen. Auf diesen Haltern werden die Wandelemente angeordnet, so dass die Wandelemente durch eine zusätzliche Einrichtung mechanisch gehalten werden. Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung ist, dass die Halter an sich für die Befestigung der Wandelemente notwendig sind. Außerdem müssen die Halter in Form und Position an die Wandelemente angepasst sein.
Aus der US 4 482 568 ist ein Rohrwandschutz für ein einzelnes Rohr bekannt. Dieser weist zwei Halbschalen auf, die über Laschen ineinandergreifen und das Rohr vollständig umgeben. Zwischen den Halbschalen und dem Rohr wird Mörtel eingebracht, der auch dazu dient, die beiden Wandelemente zu halten. Allerdings ist auch hier ein mechanisches Hilfsmittel (Laschen) notwendig, um die Wandelemente gegen ein Loslösen von dem Rohr zu sichern.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rohrwandschutz der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der ohne mechanische Hilfsmittel an der Kesselrohrwand auskommt und an einer Seite der Rohrwand befestigt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Wandelement und den Rohren der Kesselrohrwand eine Schicht aus einem Kleber zum alleinigen Halten des Wandelements vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass durch die Verwendung eines geeigneten Klebers ein Wegfall der mechanischen Befestigungsvorrichtungen erreicht werden kann. Der Kleber kann entweder eine hohe oder eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit ergibt sich dann, wenn der Kleber Siliziumcarbid enthält, während sich eine geringe Wärmeleitfähigkeit bei Verwendung von Aluminiumoxid als Bestandteil des Klebers ergibt. Der Kleber ist ferner temperaturbeständig sowie gasdicht gegenüber korrosiven Gasen, die die Rohrwand selber beschädigen können. Außerdem weist der Kleber eine hinreichend hohe Adhäsion auch bei hohen Temperaturen auf, so dass auch beim Betrieb des Kessels die Wandelemente sicher an der Kesselrohrwand haften.
Durch den Wegfall der Halter, die an der Kesselrohrwand vorsehen sein müssten und selber vor hohen Temperaturen geschützt werden müssten, ist es nunmehr möglich, die Wandelemente dünner auszubilden. Dies führt zu einer Materialeinsparung und damit auch zu einer Gewichtseinsparung. Außerdem lässt sich der erfindungsgemäße Rohrwandschutz leicht montieren und gegebenenfalls reparieren.
Geeignete Kleber sind insbesondere hitzebeständige Kleber. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Kleber um einen anorganischen Kleber, insbesondere um einen keramisch-monolithischen Werkstoff. Dieser weist die für diese spezielle Anwendung notwendigen Eigenschaften auf. Geeignete keramischmonolithische Werkstoff sind insbesondere chemisch abbindende Kitte bzw. Kitte mit chemischer und hydraulischer Bindung. Diese sind gegenüber rein hydraulisch abbindenden Kitten bevorzugt. Geeignete Kitte sind ferner Kitte auf Basis von Al₂O₃, SiO₂ und/oder Fe₂O₃.
Weitere geeignete hitzebeständige Kleber sind anorganische Klebstoffe, beispielsweise Klebstoffe auf Wasserglasbasis. Dabei handelt es sich um bei hoher Temperatur und hohem Druck in Wasser gelöste Silikate. Aufgrund ihrer Feuerfesteigenschaften weisen diese hervorragende Klebeigenschaften auch im Hochtemperaturbereich auf. Weitere geeignete hitzebeständige Kleber sind Klebstoffe auf Silikonkautschukbasis, insbesondere kaltvulkanisierende Einkomponenten-Silikonkautschuke.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Schicht senkrecht zur Kesselrohrwand gemessen eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, was dazu führt, dass über die gesamte Schicht gesehen ein gleichmäßiger Wärmefluss erfolgt. Weist das Wandelement ebenfalls eine konstante Dicke auf, so gilt dies für den Rohrwandschutz als Ganzes. Insgesamt ergibt sich dann eine gleichmäßige thermische Belastung des Rohrwandschutzes.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Wandelement Distanzhalter auf, die die Montage des Wandelements auf einen vorbestimmten Abstand zur Kesselrohrwand erleichtern. Sind an einem Wandelement wenigstens zwei Distanzhalter vorgesehen, so ist die relative Position zur Kesselrohrwand festgelegt.
Bevorzugterweise sind die Distanzhalter mit einem halbkreisförmigen Querschnitt versehen, was eine einfache Herstellung ermöglicht.
Vorzugsweise sind an den Wandelementen Halbschalen ausgebildet, die an die Form der Rohre der Kesselrohrwand angepasst sind. Somit lässt sich in einfacher Weise realisieren, dass die Schichten aus Kleber und feuerfestem Material über die gesamte Rohrwand gesehen gleichmäßig stark sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Wandelemente mehrere Halbschalen auf, so dass ein Wandelement mehrere Rohre abdeckt.
Die Wandelemente können nebeneinander sowie in Erstreckungsrichtung der Rohre übereinander an der Kesselrohrwand angeordnet werden. So kann auf einfache Weise die gesamte Fläche der Kesselrohrwand zusammenhängend geschützt werden.
Eine Fuge zwischen zwei nebeneinander angeordneten Wandelementen stellt sicher, dass auch bei einer thermischen Ausdehnung in Folge von Erwärmung keine Spannungen zwischen Rohrwandschutz und Kesselrohrwand hervorgerufen werden können.
Durch einen Vorsprung am ersten Ende des Wandelements und einer Aussparung am zweiten Ende kann sichergestellt werden, dass die Wandelemente in Erstreckungsrichtung der Rohre bündig zueinander angeordnet sind.
In Abhängigkeit von ihrer Breite decken die Wandelemente ein oder mehrere Rohre ab. Besonders bevorzugt werden Wandelemente, welche jeweils lediglich ein Rohr abdecken, so dass die Zahl der nebeneinander angeordneten Wandelemente der Anzahl der Rohre entspricht. Der besondere Vorteil schmaler, jeweils nur ein Rohr abdeckender Wandelemente liegt darin, dass diese besonders sicher an der Rohrwand befestigt werden können, was u.a. darauf zurückzuführen ist, dass aufgrund der entsprechend großen Anzahl der zwischen den Wandelementen gebildeten Fugen die Wandelemente eine besonders große, für das Verkleben nutzbare Oberfläche aufweisen.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausbildungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
1 einen erfindungsgemäßen Rohrwandschutz im Querschnitt,
2 eine Fuge zwischen zwei Wandelementen eines erfindungsgemäßen Rohrwandschutzes und
3 den Stoß in Erstreckungsrichtung der Rohre der Kesselrohrwand zwischen zwei Wandelementen eines erfindungsgemäßen Rohrwandschutzes.
1 zeigt eine Kesselrohrwand 1, die eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Rohren 2 aufweist, wobei die Rohre 2 über parallel zu den Rohren 2 verlaufende Stege 3 miteinander verbunden sind. Sowohl die Rohre 2 als auch die Stege 3 sind aus Stahl. An einer Seite der Kesselrohrwand 1 sind Wandelemente 4 in der Weise angebracht, dass ein Wandelement 4 keines der Rohre 2 umgibt. Zur vollständigen Abschirmung der Kesselrohrwand 1 können auf beiden Seiten der Kesselrohrwand 1 Wandelemente 4 angebracht werden. Die Wandelemente 4 sind aus einem feuerfesten Material wie beispielsweise einer feuerfesten Keramik.
Jedes Wandelement 4 weist jeweils senkrecht zur Kesselrohrwand 1 gemessen eine in etwa konstante Dicke auf. Des Weiteren weisen die Wandelemente 4 drei halbschalenförmige Bereiche 5 auf, die an die Form der Rohre 2 angepasst sind und den gleichen Abstand zueinander aufweisen wie die Rohre 2. Außerdem sind die Wandelemente 4 innerhalb der halbschalenförmigen Bereiche 5 mit Distanzhaltern 6 versehen. Die Distanzhalter 6 sind als Rippen ausgebildet, die sich parallel zu den Rohren 2 entlang der halbschalenförmigen Bereiche 5 erstrecken. Die Distanzhalter 6 haben vorzugsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt und jeweils zwei Distanzhalter 6 liegen an einem Rohr 2 an. Die Distanzhalter 6 sorgen für einen vorgegebenen Abstand zwischen Wandelementen 4 und Rohren 2.
Zwischen der Kesselrohrwand 1 und den Wandelementen 4 ist eine Schicht 7 aus einem Kleber vorgesehen, die dazu dient, die Wandelemente 4 an der Kesselrohrwand 1 zu halten. Bei dem Kleber kann es sich um einen anorganischen Kleber, insbesondere um einen keramischmonolithischen Werkstoff handeln. Dabei weist die Schicht 7 eine senkrecht zur Kesselrohrwand 1 gemessene im Wesentlichen konstante Dicke auf. Dadurch, dass die Wandelemente 4 und die Schicht 7 eine im Wesentlichen konstante Dicke aufweisen, wird ein gleichmäßiger Wärmefluss über die gesamte Oberfläche der Kesselrohrwand 1 bzw. den Rohrwandschutz erreicht.
Außerdem weist die Schicht 7 aus dem Kleber eine Adhäsionskraft auf, die auch bei hohen Temperaturen noch hoch genug ist, die Wandelemente 4 an der Kesselrohrwand 1 zu halten. Der Kleber ist außerdem ähnlich temperaturbeständig wie das feuerfeste Material der Wandelemente 4. Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Schicht 7 aus dem Kleber in der Lage, die Wandelemente 4 permanent an der Kesselrohrwand 1 zu befestigen, wodurch auf zusätzliche mechanische Befestigungsvorrichtungen verzichtet werden kann. Daneben ist die Schicht 7 aus dem Kleber hinreichend gasdicht, so dass keine korrosiven Gase aus der Kesselatmosphäre an die Rohre 2 und Stege 3 gelangen können.
Wie aus 1 hervorgeht, sind mehrere Wandelemente 4 in Erstreckungsrichtung der Rohre 2 gesehen nebeneinander angeordnet. Zwischen zwei nebeneinander angeordneten Wandelementen 4 ist eine Fuge 8 ausgebildet. Durch die Fuge 8 wird verhindert, dass zwei nebeneinander angeordnete Wandelemente 4 direkt miteinander in Kontakt stehen. Somit können sich zwischen dem Rohrwandschutz und der Kesselrohrwand 1 infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen von Kesselrohrwand 1 und Wandelementen 4 keine Spannungen ausbilden. Die Fuge 8 ist dabei mit dem Kleber gefüllt, der aufgrund seiner Eigenschaften auch direkt der Kesselatmosphäre ausgesetzt sein kann.
Wie 3 zu entnehmen ist, weisen die Wandelemente 4 in Erstreckungsrichtung der Rohre 2 gesehen ein erstes Ende 9 und ein zweites Ende 10 auf. Das erste Ende 9 weist einen Vorsprung 11 auf, während das zweite Ende 10 eine Aussparung 12 umfasst. Sind die Wandelemente 4 in Erstreckungsrichtung der Rohre 2 hintereinander angeordnet, liegt der Vorsprung 11 in der Aussparung 12, was zur Folge hat, dass benachbarte Wandelemente 4 bündig zueinander angeordnet sind. In Erstreckungsrichtung der Rohre 2 können die Wandelemente 4 in direktem Kontakt miteinander stehen, ohne dass die Gefahr von Spannungen zwischen den Wandelementen 4 und der Kesselrohrwand 1 besteht. Denn in dieser Richtung sind keine Strukturen vorhanden, die ein „Verschieben" eines Wandelements 4 gegen die Kesselrohrwand 1 behindern.
In der Zeichnung nicht dargestellt sind Wandelemente, welche jeweils lediglich ein Rohr abdecken, so dass die Zahl der nebeneinander angeordneten Wandelemente der Anzahl der Rohre der Rohrwand entspricht. Diese erweisen sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer dauerhaft sicheren Befestigung an der Rohrwand, da sie aufgrund der entsprechend großen Anzahl der zwischen den Wandelementen gebildeten Fugen eine besonders große, für das Verkleben nutzbare Oberfläche aufweisen.

Claims

Rohrwandschutz für eine Kesselrohrwand (1) aus einer Vielzahl von im Wesentlichen parallel verlaufenden Rohren (2), die durch im Wesentlichen parallel zu den Rohren (2) verlaufende Stege (3) miteinander verbunden sind, mit wenigstens einem Wandelement (4) aus feuerfestem Material, wobei das Wandelement (4) einseitig an der Kesselrohrwand (3) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wandelement (4) und den Rohren (2) der Kesselrohrwand (1) eine Schicht (7) aus Kleber zum Halten des Wandelements (4) vorgesehen ist.
Rohrwandschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber ein anorganischer Kleber ist.
Rohrwandschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber ein keramischmonolithischer Werkstoff ist.
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (7) senkrecht zur Kesselrohrwand (1) gemessen im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist.
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (4) senkrecht zur Kesselrohrwand (1) gemessen im Wesentlichen eine konstante Dicke aufweist.
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der zur Kesselrohrwand (1) gewandten Seite des Wandelements (4) Distanzhalter (6) vorgesehen sind.
Rohrwandschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Distanzhalter (6) an einem Rohr (2) der Kesselrohrwand (1) anliegen.
Rohrwandschutz nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhalter (6) als Rippen mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind, die sich parallel zu den Rohren (2) der Kesselrohrwand (1) erstrecken.
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (4) auf der zur Kesselrohrwand (1) weisenden Seite wenigstens einen an den Querschnitt der Rohre (2) angepassten und parallel zu diesem verlaufenden halbschalenförmigen Bereich (5) aufweist.
Rohrwandschutz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandelement (4) mehrere nebeneinander angeordnete parallel verlaufende halbschalenförmige Bereiche (5) aufweist, die den gleichen Abstand zueinander aufweisen wie die Rohre (2).
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wandelemente (4) in Erstreckungsrichtung der Rohre (2) nebeneinander angeordnet sind.
Rohrwandschutz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen nebeneinander angeordneten Wandelementen (4) eine Fuge (8) ausgebildet ist.
Rohrwandschutz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge (8) mit dem Kleber gefüllt ist.
Rohrwandschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandelemente (4) in Erstreckungsrichtung der Rohre (2) hintereinander angeordnet sind und in Erstreckungsrichtung der Rohre (2) ein erstes Ende (9) und ein zweites Ende (10) aufweisen.
Rohrwandschutz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Ende (9) der Wandelemente (4) ein Vorsprung (11) vorgesehen ist und am zweiten Ende (10) eine an den Vorsprung (11) angepasste Aussparung (12).