DE2604178C2 - Einrichtung zur Verhinderung von Bypaßströmungen durch die Wärmeisolierung von Hochtemperaturreaktoren - Google Patents

Abstract

Es ist bekannt, zur Verhinderung von Bypassstroemungen starr mit dem Druckmantel des Reaktors verbundene Blechscheiben in geeigneten Abstaenden voneinander senkrecht zur Durchstroemungsrichtung des Reaktors in der Waermeisolierung anzuordnen. Starr angeordnete Trennscheiben haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der unterschiedlichen Waermeausdehnungen des Isoliermaterials und der Trennscheiben sowie der Starrheit der gassperrenden Trennscheiben entweder die Scheiben selbst oder die Ausmauerung reissen, so dass trotz vorhandener Trennscheiben eine Bypassstroemung wieder zustande kommt. Um die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und Bypassstroemungen mit Sicherheit zu vermeiden wird erfindungsgemaess vorgeschlagen, dass die Trennscheiben aus Metallfolien bestehen sollen, die in einem hochtemperaturfesten Moertel beidseits eingebettet sind. Die Metallfolie sollte unter den Betriebsbedingungen bestaendig sein gegen hohe Temperaturen und gegen Korrosion. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der formschluessigen Verbindung zwischen der grobkoernigen Oberflaeche der Waermeisolierung und der glatten Oberflaeche der Metallfolie jegliche Randgaengigkeit fuer Gase unterbunden wird. Da die erfindungsgemaessen Gassperren ausreichend flexibel sind, wird auch trotz der unterschiedlichen Waermeausdehnung von Ausmauerungsmaterial und Reaktormantel eine Spaltvergroesserung mit Sicherheit verhindert. ...U.S.W

Description

25 Zwischenwand in Abteile unterteilt ist. Außerdem können Mittel zur Zuführung von Gasen in den Zwischenraum vorgesehen sein, die zur Erzeugung eines durch alle Abtüile in den Reaktionsraum fließenden Gasstromes dienen. Bypaßströme aus dem Reaktionsraum durch die Wärmeisolierung werden durch den Einsatz verhindert (CH-PS4 15 563).

Es ist weiter bekannt, zur Verhinderung von solchen Bypaßströmungen starr mit dem Druckmantel des Reaktors verbundene Blechscheiben in geeigneten Abständen voneinander senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Reaktors in der Wärmeisolierung anzuordnen. Durch diese Trennscheiben wird der vom Gas in der Wärmeisolierung zurückzulegende Weg, um den Druckmantel zu erreichen und diesen zu erhitzen, so lang, daß aufgrund des Druckverlustes auf diesem Weg eine Bypaßströmung unwahrscheinlich wird. Starr angeordnete Trennscheiben haben jedoch den Nachteil, daß aufgrund der unterschiedlichen Wärmeau«dehnungen des Insolicrmaterials und der Trennscheiben sowie der Starrheit der gassperrenden Trennscheiben entweder die Scheiben selbst oder die Ausmauerung reißen, so daß trotz vorhandener Trennscheiben eine Bypaßströmung wieder zustande kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, senkrechte Bypaßslrömungen in der Wärmeisolierung von Hochtemperaturreaktoren mit Sicherheit zu beseitigen und zu verhindfn, daß die Trennscheiben selbst oder die Ausmauerung reißen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trennscheiben aus Metallfolien bestehen, die in einem hochtemperaturfesten Mörtel beidseits eingebettet sind und die Trennscheiben mittels ein oder zwei Kompensationsbändern an der Trennscheibe einerseits und an dem Reaktormantel andererseits durch den hochtemperaturfesten Mörtel verklebt sind. Auf diese Weise kann sich kein Spalt zwischen dem Reaktormantel und der Reaktorauskleidung bilden.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verhinderung von Bypaßströmungen durch die innere Wärmeisolierung von gasdurchströmten Reaktoren für Hochtemperaturprozesse, in denen ein Wirbel- oder Festbett ga^durchströmt wird, mittels senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Reaktors in der Wärmeisolierung in Abständen voneinander angeordneten Trennscheiben, die mit dein Druckmantcl des Reaktors gasdicht verbunden sind.

Für Hochtemperaturprozesse, beispielsweise in Reformeranlagen. Konvertern, Verbrennungskammern oder Kohlevergasungsanlagen, wird der Druckmantel

der Reaktoren häufig mit einer Wärmeisolierung aus 40 jedes Kompensationsband in Richtung der Relativbeeinem wärmedämmenden keramischen Material verse- wcgung der Wärmeisolierung gegenüber dem Reakhen. Die Wärmeisolierung kann aus einem Mauerwerk oder einer Stampfmasse aus feuerfestem Material bestehen, dessen Wärmeleitung um so schlechter und damit dessen Isolierung um so besser ist. je poröser das 45 Material ist.

Bei Hochtemperaturprozessen handelt es sich also um gasdurchströmte Systeme, bei denen der Gaswiderstand im zu durchströmenden Querschnitt, beispielsweise einer Wirbelschicht oder einem Festbett, größer sein kann als der Gaswiderstand in der Wärmeisolierung. Da weiterhin die Porosität der Wärmeisolierung Rißbildung aufgrund mechanischer oder thermischer Beanspruchung begünstigt, ist die Gefahr der Bypaßströtormantel abgewinkelt, die erfindungsgemäße Einrichtung wird zweckmäßigerweise mehrfach in verschiedenen Höhen der Reakiorauskleidung wiederholt.

Die Metallfolie muß natürlich unter den Betriebsbedingungen gegen hohe Temperaturen und gegen Korrosion beständig sein. Sie kann beispielsweise aus Aluminium, austenitischcm Metall, Edelmetall usw. bestehen. Bei der Auf mauerung der Reaktorauskleidung werden die Metallfolien in einen Hochtcmperaturmörtel eingebettet, in dem die Beschichtung von beiden Seiten nur so stark vorgenommen wird, daß das Trennsystem einerseits eine ausreichende Elastizität behält und andererseits eine formschlüssige Verbindung mit dem grob-

niungen von heißen Gasen durch die Wärmeisolierung 55 körnigen Isoliermaterial eingeht, bi d Rkl k Di D lih f

in die Nähe oder bis an den Reaktormantcl akut. Die dadurch bewirkte Temperaturerhöhung kann zu überhitzten Stellen (hot spots) am Reaktormantel und damit zu dessen Bruch führen.

Es ist bereits eine Einrichtung von Konvcktionsströ- bo men durch das wärmeisolierende Material von Reaktoren für Hochiemperaturpro/esse bekannt, bei der ein /wischen dem äußeren Mantel und dem den Reaktionsraum umschließenden Einsatz liegender, mit wanneisolierendem Material gefüllter Zwischenraum, der mit ei- t>^r> nem dem Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Zwischenraum dienenden Verbindung verschen ist, durch mindestens eine gasdurchlässige zylindrische Der gleiche temperaturfeste Mörtel, der in der Lage ist, eine ausreichende Oberflächenhaftung mit der Metallfolie einzugehen, ist auch geeignet, die Metallfolie mit dem Druckmantcl des Reaktors zu verkleben. Als temperaturfester Mörtel sind beispielsv, eise hydraulisch abbindende Hochtemperatur-Zcmentc für die Einbettung und Verklebung der Metallfolie geeignet. I5;i auf beiden Seilen iler Metallfolie der gleiche Druck herrscht, ist die Klehung keiner Druckbelastung ausgesetzt. Aus diesem (»rund können auch mehrteilige Mctallfolien.die untereinander verklebt werden, jedem Re nktorqucrschniit angepaßt werden.

Das Einbringen der Gussperren erfolgt dabei in der

Weise, daß die Stampfmasse oder Ausmauerung der Wärmeisolierung in einem Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung des Reaktors zunächst eingeebnet wird. Dann wird die eingeebnete Oberfläche, zum Ausgleich auch der geringfügigen Unebenheiten, mit einem hochtemperaturfesten Mörtel beschichtet. Solange dieser Mörtel noch plastisch ist, wild die Metallfolie oder mehrteilige Metallfoiien auf den Mörtel aufgelegt und mit dem Mantel, gegebenenfalls mittels ein oder zwei Kompensationsbä.idern, abgewinkelt verklebt. Auch die Schnittstellen mehrteiliger Folien werden mit dem gleichen Mörtel abgedichtet. Schließlich wird auch die andere Seite der Metallfolie gleichermaßen mit dem hochtemperaturfesten Mörtel beschichtet. Solange diese Schicht noch plastisch ist, wird die Ausstampfung oder Ausmauerung fortgesetzt. Bei allen Verklebungen mit dem Mörtel wird eine formschuissige Verbindung zwischen den Teilen geschaffen. Im Bedarfsfall kann über die Reaktorauskleidung verteilt die erfindungsgemäße Trennwand beliebig häufig in die Wärmeisolierung eingelegt werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen der grobkörnigen Oberfläche der Wärmeisolierung ur.d der glatten Oberfläche der Metallfolie jegliche Randgängigkeit für Gase unterbunden wird. Da die erfindungsgemäßen Gassperren ausreichend flexibel sind, wird auch trotz der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Ausmauerungsmaterial und Reaktormantel eine Spaltvergrößerung mit Sicherheit verhindert.

Anhand der Zeichnung sei der Aufbau der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen ausgemauerten Reaktor;

Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung einer J5 Trennscheibe im Längsschnitt.

Nach Fig. 1 ist der Reaktormantel 1 mit einer Wärmeisolierung 2, bestehend aus einer Ausmauerung oder Stampfmasse, zugestellt. Ist das Material sehr porös und der Gaswiderr'and im Wirbel- oder Festbett 3 groß so begünstigt eine aufgrund von mechanischen oder thermischen Beanspruchungen eintretende Rißbildung die Bypaßströmung von heißen Gasen in die Nähe oder bis an den Reaktormantel 1 entsprechend der gestrichelten Linie A. Werden dagegen Trennscheiben 4 in die Wärmeisolierung 2 bis der Ausmauerung eingelegt, so sind Bypaßströmungen unwahrscheinlich, vielmehr kehren die heißen Gase entsprechend der gestrichelten Linie B wieder in das Wirbel- oder Festblatt 3 zurück. Da die Trennscheiben 4 beispielsv/^ise aus einer Aluminiumfolie bestehen, sind sie flexibel genug, um Bewegungen der Wärmeisolie-ung mitzumachjn.

In F i g. 2 wird deutlicher gezeigt, daß die Trennscheibe 4 beidseits in einen hochtemperaturfesten Mörtel 5 eingebettet ist. Die gassperrende Trennscheibe 4 aus einer Metallfolie ist mit einem oder zwei Kompensationsbändern 6 aus dem gleichen Material mit der Trennscheibe 4 einerseits und dem Reaktormantel 1 andererseits nach einer rechtwinkligen Abbiegung verklebt.

Da sich die Wärmeisolierung 2 von einem gewählten Festpunkt relativ gegenüber dem Reaktormantel 1 aufgrund ihrer verschiedenen Wärmekoeffizienten verschiebt, ist zumindest ein Kompensationsband 6 so am Reaktormantel 1 befestigt, daß es durch die Relativbewegung nur gestaucht werden kann. Wenn über die Richtung der Relativbewegung Unklarheit herrscht, sollten an der Trennscheibe 4 zwei KomDensaiionsbänder 6 von oben und von unten angeklebt werden, so daß das auf Zug beanspruchte Kompensationsband gegebenenfalls ohne eine Bypaßströmung auszulösen reißen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Verhinderung von Bypaßströmur.gen durch die innere Wärmeisolierung von Reaktoren für Hochtemperaturprozesse, in denen ein Wirbel- oder Festbett gasdurchströmt wird, mittels senkrecht zur Durchströmungsrichtung des Reaktors in der Wärmeisolierung in Abständen voneinander angeordneten Trennscheiben, die mit dem Dmckmantel des Reaktors gasdicht verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheiben (4) aus Metallfolien bestehen, die in einen hochtemperaturfesten Mörtel (5) beidseits eingebettet sind und die Trennscheiben (4) mittels ein oder zwei Kompensationsbändern (6) an der Trennscheibe (4) einerseits und an dem Reaktormantel (1) andererseits durch den hochtemperaturfesten Mörtel (5) verklebt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß jedes Kompensationsband (6) in Richtung der Relativbewegung der Wärmeisolierung (2) gegenüber dem Reaktormantel (t) abgewinkelt ist.