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Die
Erfindung betrifft eine feuerfeste Abkleidung für den Rohrboden eines Druckbehälters, insbesondere
eines Prozessgaskühlers
(Wärmetauscher),
wobei in den Rohrboden Einlassrohre eingeschweißt sind.
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Es
sind Prozessgaskühler
bekannt, die üblicherweise „waste
heat boiler" genannt
werden. Ein derartiger Prozessgaskühler wird nach einem Vergasungsreaktor
oder Autohermalreformer oder eines Steamreformers installiert, wobei
das Produktgas, in der Regel Synthesegas, aus dem vorgeschalteten Aggregat
in den Druckbehälter
eingeleitet wird. Das Gas wird im Druckbehälter anschließend zur
Weiterverarbeitung und zur Wärmerückgewinnung
entsprechend heruntergekühlt.
In dem Druckbehälter
wird das Gas zum Rohrboden gelenkt und entweicht über Einlassrohre,
die in den Rohrboden des Druckbehälters eingeschweißt sind.
Evtl. vorhandene Prozessaschen und Schlacken sowie Stäube setzen
sich am Boden der Druckbehältereinlasskammer
ab. Dieser Druckbehälter
kann einen Überdruck
von 10 bis 100 bar aufweisen und das in den Druckbehälter eindringende
Gas hat eine Temperatur von 700 bis max. 1400° Celsius.
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Die
Rohrbodenfläche
zwischen den Einlassrohren sowie Schweißnähte der Einlassrohre selbst sind üblicherweise
mit Beton ausgegossen oder mit keramischen Einlasshülsen geschützt. Da
die Gase durch die Rohrbodeneinlassrohre aus der Einlasskammer austreten,
tritt das Problem auf, dass die sehr heißen Gase auch auf die zwischen
den Auslassrohren befindlichen Bereiche auftreffen und in diesen
Bereichen die derzeit verwendete Feuerfestauskleidung abplatzt oder
erodiert und die in dem Beton befindlichen Stahlanker sowie der
Stahl des Rohrbodens selber aufgrund der Gaszusammensetzung stark
korrodieren. Die Wände
des Druckbehälters
sind bekanntermaßen
mit feuerfesten Auskleidungen zugestellt.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin,
die zwischen den Auslassrohren am Rohrboden vorhandene Fläche (die so
genannten Zwickel) und die Schweißnaht der Einlassrohre im Rohrboden
gegen die korrosiven und heißen
Gase zu schützen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die zwischen den Einlassrohren angeordneten Bereiche (Zwickel)
des Rohrbodens jeweils mit zwei Arten von geformten Steinen aus
feuerfestem Material abgekleidet werden, deren Querschnitte gleich
sind und der Form des zwischen drei benachbarten Einlassrohren angeordneten
Bereichs entsprechen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß werden
zwei Arten von geformten Steinen aus gebranntem feuerfestem Material
auf folgende Art an dem Rohrboden des Druckbehälters befestigt:
Zuerst
wird ein geformter gebrannter Stein oder ein geformtes gebranntes
Bauteil aus feuerfester Masse der ersten Art mit einer Gewindestange,
die durch die mittig in dem Stein angeordnete Längsbohrung geführt wird,
an dem Rohrboden befestigt, wobei eine entsprechende Mutter oder
Gewindebuchse am Rohrboden angeschweißt ist. Die Form eines derartigen
Steins der ersten Art wird passgenau derart hergestellt, dass er
in den Bereich zwischen drei benachbarten Einlassrohren passt und
sein Querschnitt diesen Bereich ausfüllt. Üblicherweise dient der Stein der
ersten Art zur Isolierung des Rohrbodens.
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In
das Ende der Gewindestange, das über das
untere Ende des befestigten Steines hinausragt, wird ein Flacheisen
geschraubt, das an einem Ende eine Mutter oder Gewindebuchse aufweist,
mit der es an der Gewindestange befestigt wird. Unterhalb der Mutter
ist ein Bolzen quer zur Längsachse
des Flacheisens angeschweißt.
Ferner weist das Flacheisen am anderen Ende eine Bohrung auf.
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Nachdem
das Flacheisen auf die beschriebene Art an der Gewindestange befestigt
wurde, wird ein geformter Stein oder geformtes gebranntes Bauteil
aus feuerfester Masse der zweiten Art über das Flacheisen gestülpt, bis
der an diesen Stein angeformte Hals an den Bolzen des Flacheisens
anschlägt.
In dieser Lage kann ein Stahlstift durch eine Bohrung im Hals dieses
Steines und durch die Bohrung im Flacheisen geführt werden, so dass dieser Stein
der zweiten Art an dem Flacheisen gehalten wird. Der Hals ist mittig
an dem Stein der zweiten Art angeformt und weist eine mittige Längsbohrung
und an seinem Fußbereich
die Querbohrung auf.
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Der
Querschnitt dieses Steins der zweiten Art ist genauso groß wie der
des Steins der ersten Art, wobei jedoch die Länge dieses Steins der zweiten
Art mindestens 50 mm beträgt.
Die Länge
des an diesen Stein der zweiten Art angeformten Halses ist variabel
und von der Gesamtlänge
des Steins der zweiten Art abhängig
und sein kreisförmiger
Querschnitt bedeckt den Innenkreis des Querschnitts des Steins der
zweiten Art. Die beschriebene Längsbohrung
dieses Halses reicht nicht durch den Stein der zweiten Art hindurch,
sondern ist eine Sacklochbohrung. Die Oberfläche der Unterseite dieses Steins
der zweiten Art ist eine glatte Fläche. Dieser Stein der zweiten
Art bildet bei der beschriebenen Halterung die Fläche auf
die die Gase auftreffen, wenn beide Arten von Steinen an dem Rohrboden
des Druckbehälters
befestigt wurden. Der Bereich zwischen den beiden Steinen (Bereich
des Halses) wird mit Beton ausgegossen, nachdem in den Bereich zwischen
den Einlassrohren und dem Stein der zweiten Art eine feuerfeste
Faser zu Dehnungszwecken eingebracht wurde. Üblicherweise wird als feuerfeste
Faser eine Fasermatte verwendet und diese an den Stein geklebt.
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Der
eingebrachte Beton dient zur zusätzlichen
Verankerung der Steine der zweiten Art an der beschriebenen Halterung.
Ferner wird der Hals des Steines hierdurch befestigt. Die beschriebene
Einbringung von feuerfesten Fasern dient sowohl zur Abdichtung als
auch zur Ausgleichung von Toleranzen zwischen den Rohren und den
Steinen.
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Der
beschriebene Aufbau zur Abkleidung des Rohrbodens des Druckbehälters ist
wesentlich langlebiger als der Aufbau mit Beton gemäß dem Stand
der Technik. Da die heißen
Gase, die auf die Zwickel zwischen den Einlassrohren strömen, auf das
feuerfeste Material der Steine treffen, ist gewährleistet, dass dieses Material
nicht platzt, was bei Beton bekanntermaßen der Fall ist. Durch die
beschriebene Halterung und Befestigung der Steine wird eine Korrosion
der Metallteile im Wesentlichen verhindert. Der Hals des Steines
der zweiten Art umgibt das Flacheisen und der verwendete Beton ist
den Gasen nicht mehr ausgesetzt. Die Halterung ist wesentlich weiter
von der Auftrefffläche
der Gase entfernt als es bei der bekannten Betonabkleidung der Fall
ist, wodurch die Korrosion dieser Halterung verhindert wird.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Teilbereich der Unterseite des abzukleidenden
Rohrbodens,
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2 die
isometrische Darstellung eines Steins der zweiten Art,
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3 einen
Querschnitt durch eine Abkleidung,
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4 den
Schnitt A-A gemäß 3 und
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5 den
Schnitt B-B gemäß 3.
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Die
Draufsicht auf einen Teilbereich der Unterseite des zu verkleidenden
Rohrbodens 4 ist in 1 dargestellt.
Die Einlassrohre 11 durchdringen den Rohrboden 4.
Zur Verdeutlichung sind nur einige der Einlassrohre 11 in
Draufsicht dargestellt, zumeist ist jedoch die gesamte Fläche des
Rohrbodens 4 des Druckbehälters mit Einlassrohren 11 versehen.
In den zwischen den Einlassrohren 11 angeordneten Bereichen
(Zwickel) des Rohrbodens sind die Steine 1 der ersten Art
erkennbar. Der Querschnitt dieser Steine 1 ist gleich und
entspricht der Form des zwischen drei benachbarten Einlassrohren 11 angeordneten
Bereichs. Man erkennt ferner das Flacheisen 7, das über den
Stein 1 hinausragt und an das der Bolzen 8 angeschweißt ist.
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Über dieses
Flacheisen 7 kann nunmehr auf die im Folgenden beschriebene
Art ein Stein 2 der zweiten Art gestülpt werden, bis der Hals 3 an
den Querbolzen 8 anschlägt.
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2 zeigt
eine isometrische Darstellung eines derartigen Steines 2 der
zweiten Art. Man erkennt, dass der Querschnitt dieses in 2 dargestellten
Steines 2 der Form des zwischen drei benachbarten Einlassrohren 11 angeordneten
Bereichs entspricht. An diesem Stein 2 ist mittig der Hals 3 angeformt,
der mittig die Längsbohrung 12 und
an seinem Fußbereich
die Querbohrung 13 aufweist.
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3 zeigt
den Querschnitt durch einen Stein 2 mit dem Hals 3 in
Höhe der
durch den Stahlstift 15 fixierten Halterung. Die Abkleidung
eines Rohrbodens 4 eines Druckbehälters wird nunmehr anhand von 3, 4 und 5 beschrieben. 4 zeigt
den Schnitt A-A gemäß 3, 5 den Schnitt
B-B gemäß 3.
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Der
Stein 1 weist denselben Querschnitt auf wie der Stein 2 und
ist ebenfalls aus feuerfestem Material hergestellt. Dieser Querschnitt
entspricht der Form des zwischen drei benachbarten Einlassrohren 11 angeordneten
Bereichs. Jeder Stein 1 der ersten Art weist mittig die
Längsbohrung 14 auf.
Der Stein 1 ist mit der Gewindestange 5 an dem
Rohrboden 4 befestigt. Hierzu wurde die Mutter 16 an
den Rohrboden 4 geschweißt, in die die Gewindestange 5 geschraubt wurde,
nachdem sie durch die Längsbohrung 14 des Steines 1 geführt wurde.
Der Stein 1 wird nunmehr an dem Rohrboden 4 gehalten,
wobei das andere Ende der Gewindestange 5 unter dem Stein 1 hinausragt. In
dieses Ende der Gewindestange 5 wird das Flacheisen 7 mit
der am oberen Ende angeordneten Mutter 6 geschraubt. Unterhalb
der Mutter 6 ist an dem Flacheisen 7 der Bolzen 8 quer
zur Längsrichtung des
Flacheisens 7 angeschweißt. Am anderen Ende weist das
Flacheisen 7 die Bohrung 9 auf. Über dieses
Flacheisen 7, das wie beschrieben an der Gewindestange 5 befestigt
wurde, wird nunmehr ein Stein 2 der zweiten Art gestülpt, indem
das Flacheisen 7 in die Längsbohrung 12 des
Halses 3 dieses Steines 2 eingeführt wird.
Der Stein 2 wird soweit über das Flacheisen 7 gestülpt, bis
der Hals 3 an dem Querbolzen 8 anschlägt. In dieser
Stellung wird der Stahlstift 15 durch die Querbohrung 13 des
Halses 3 und durch die Bohrung 9 des Flacheisens 7 geführt. Der Stein 2 ist
auf diese Weise sicher an dem beschriebenen Aufbau und somit an
dem Rohrboden 4 gehalten.
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Anschließend wird
in den Bereich zwischen den Einlassrohren 11 und den Steinen 2 der
zweiten Art eine feuerfeste Faser eingebracht und der Bereich zwischen
den beiden Steinen 1 und 2 wird mit Beton 10 ausgegossen.
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Die
beschriebene Abkleidung des Rohrbodens ist nunmehr fest an dem Rohrboden
fixiert. Wenn die Gase auf die Oberfläche des Steines 2 auftreffen,
treffen sie auf gebranntes feuerfestes Material, das diesen Gasen
standhält.
Die durch das Flacheisen gegebene Halterung ist gegen Korrosion
geschützt,
da der Stein 2 den Abstand zu den auftreffenden Gasen definiert
und das Flacheisen im Inneren des Halses dieses Steines geschützt wird.
Der eingebrachte Beton ist ebenfalls weit genug von den auftreffenden
Gasen entfernt.