DE3231736A1

DE3231736A1 - Isolier-formteile fuer die ummantelung von gekuehlten rohren in feuerungsanlagen

Info

Publication number: DE3231736A1
Application number: DE19823231736
Authority: DE
Inventors: Hans 4100 Duisburg Steinborn; Werner 4200 Oberhausen Thomas
Original assignee: Didier Werke AG
Current assignee: Didier Werke AG
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1984-03-01
Also published as: GB2125926A; JPS5958298A; FR2532399B1; GB8321447D0; IT8348876A0; SE8304587D0; DE3231736C2; GB2125926B; FR2532399A1; BE897590A; IT1170448B; SE8304587L

Description

- 4 - 24.08.1982

KXR/Ga/Sc - PA 3206

DIDIER-WERKE AG Lessingstraße 16 - 18 6200 Wiesbaden

Isolier-Formteile für die Ummantelung von gekühlten Rohren in Feuerungsanlagen

Die Erfindung betrifft Isolier-Formteile für die Ummantelung von gekühlten Gleit-, Trag- oder Querrohren in Feuerungsanlagen, wobei die Isolier-Formteile aus an den Rohren befestigten, radial geteilten Formkörper aus unterschiedlichen feuerfesten Werkstoffen besteht.

Die Anordnung von notwendigen Trag- und Transportkonstruktionen in Feuerräumen, Brennkammern, . Ileizzonen und Rauchgaszügen von Feuerungsanlagen verschiedenster Art erfordert in den meisten Fällen eine Zwangskühlung der Konstruktionsteile durch Luft, Wasser oder Dampf. So werden z.B. die Herde von ober- und unterbeheizten Wärmöfen der Stahlindustrie (Hubbalkenofen, Stoßofen etc.) aus Rund- oder Rechteckrohren gebildet, die waagerecht als Gleit-., Trag- pder Querrohre, senkrecht als Steherrohre bezeichnet werden.Bei der Kühlung dieser Rohre unterscheidet man nach Kalt- oder Heißkühlung; dabei wird entweder Wasser oder Heißdampf durch das gesamte Rohrsystem geleitet.

Um die daraus resultierenden hohen Wärmeverluste des Ofens zu reduzieren und damit den Ofenwirkungsgrad zu erhöhen, aber auch, um die negativen Einflüsse der Rohrkühlung auf das zu erwärmende Einsatzgut (Brammen, Blöcke, Platinen, Knüppel u.a.) weitestmöglich zu verhindern, müssen die Rohre im allgemeinen ummantelt, d.h. isoliert werden. Dabei ist zu berücksichtigen,

daß neben den thermischen auch mehr oder weniger starke mechanische Beanspruchungen auftreten, die in Zunder- bzw. Schlakkenangriffen bestehen oder durch Dehnungen, Durchbiegungen und Vibrationen des Rohrsystems verursacht werden können. Andererseits besteht die Forderung nach einer möglichst geringen Dicke der Rohrisolierschale, insbesondere bei Trag- und Gleitrohren, damit die Schattenfläche der beheizten Unterseite des Einsatzgutes auf ein Minimum beschränkt wird.

In der US-PS 2 693 352 und in der US-PS 3 781 167, der DE-PS 2 125 885 und in der österreichischen Patentanmeldung OE 552/1979 sind derartige Isolier-Formteile beschrieben. Die Formkörper bestehen aus dichten, feuerfesten Massen, in die Stahlarmierungen eingebettet sind. Diese Formteile weisen wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von dichten Feuerfest-Massen niedrige Wärmedämmwerte auf. Außerdem führen vom Rohrsystem ausgehende Erschütterungen, welche sich auf die Stahlarmierung übertragen, häufig zum Bruch der starrgefügten, unelastischen Formkörper.

Zur Verbesserung der Wärmedämmwerte wurde versucht, Isolier-Formteile aus keramischen Fasermatten zu verwenden. Dünne Matten als Zwischenschicht zwischen dem Rohr und dem starren Formkörper stellen jedoch einerseits eine Schwächung des festen Formkörpers dar und führen andererseits zu einer Vergrößerung der Schattenfläche an dem Wärmgut. Matten aus keramischen Fasern allein führen nicht zu einer hinreichenden Festigkeit und Vibrationsstabilität.

Aufgabe der Erfindung ist es, Isolier-Formteile der eingangs genannten Art so aufzubauen, daß sie in den einzelnen Umfangszonen des Rohres den dortigen Beanspruchungen entsprechend ausgelegt sind und sich einfach montieren bzw. demontieren lassen.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei Isolier-Formteilen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß rohrunterseitige Formkörper aus einem keramischen Fasermaterial und rohroberseitige Formkörper aus einem hochfesten Keramikmaterial vorgefertigt sind und daß die rohroberseitigen Formkörper die rohrunterseitigen Formkörper oben abdecken. Die rohrunterseitigen Formkörper weisen eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, ein geringes Wärmespeichervermögen, hohe Temperaturwechselbeständigkeit und ein geringes Gewicht auf. Die unterseitigen Formkörper führen deshalb zu einer hohen Wärmedämmung. Außerdem ist ihr Gefüge nicht starr, sondern weist eine gewisse Flexibilität auf. Sie sind daher gegen Rohrvibrationen weitgehend unempfindlich. Die oberseitigen Formkörper sind gegen Zunder- und Schlackenangriffe resistent und schützen die unterseitigen Formkörper gegen solche Angriffe. Die oberseitigen Formkörper bestehen vorzugsweise aus Feuerfestmaterialien auf der Basis Tonerdesilikat, Siliciumcarbid, Magnesit, u.a. .

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die rohrunterseitigen Formkörper über mehr als 180 , jedoch weniger als 270 °, vorzugsweise etwa 240 ° über den Umfang des Rohres und die oberseitigen Formkörper reichen bis zur vertikalen Tangente der unterseitigen Formkörper. Damit ist erreicht, daß die rohrunterseitigen, besonders wärraeisolierenden Formkörper sich weit um das Rohr erstrecken und die rohroberseitigen Formkörper dennoch die rohrunterseitigen Formkörper voll überdecken, so daß die unterseitigen Formkörper praktisch gegen Zunderschlacken-Angriffe geschützt sind. Um die Wärmedämmung im Bereich der oberseitigen Formkörper zu verbessern, sind an diesen dem Rohr zugewandte Rippen ausgebildet, zwischen denen keramische Faserstreifen oder ähnliches eingelegt sind.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind an den Rohren Konsolbleche als Auflager für die oberseitigen Formkörper angeschweißt. Damit belasten die oberseitigen Formkörper die unterseitigen Formkörper nicht und beide Formkörper können unabhängig voneinander ausgewechselt werden.

Die unterseitigen Formkörper lassen sich mit kalthärtendem Feuerkitt oder Klebern an den Rohren ankleben, da sie nur ihr - geringes - Eigengewicht tragen müssen. Sie können auch mittels an den Rohren befestigten Halteklammern gehalten werden.

In Ausgestaltung der Erfindung sind in die unterseitigen Formkörper Armierungen eingebettet. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Armierung Haken aufweist, die zur Halterung der Formkörper am Rohr in am Rohr befestigte Laschen eingreifen.

Die unterseitigen Formkörper sind vorzugsweise vor der Montage getempert, damit sie bei der Temperaturbeanspruchung nicht oder wenig schwinden. Dadurch werden Fugenöffner und Wärmebrücken ausgeschaltet.

Die oberseitigen Formkörper sind vorzugsweise giebeldachförmig ausgebildet, um Beschädigungen durch das Einsatzgut bzw. Schlackenanbackungen weitgehend zu verhindern.

In Ausgestaltung der Erfindung sind über den Rahrumfang gesehen zwei symmetrische rohroberseitige und zwei symmetrische rohrunterseitige Formkörper vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den weiteren Unteransprüchen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Rohr mit Isolier-Forrateilen im Teilschnitt,

Fig. 2 rohroberseitige Formkörper in Ansicht von unten in j Richtung des Pfeiles A nach Fig. 3

Fig. 3 einen Schnitt der rohroberseitigen Formkörper, Fig. 4 einen vakuumgeformten rohrunterseitigen Formkörper, Fig. 5 einen Formkörper nach Fig. 4 mit Armierungseinlage,

Fig. 6 einen rohrunterseitigen Formkörper, zusammengesetzt aus Streifen keramischen Fasermaterials,

Fig. 7 einen rohrunterseitigen Formkörper ähnlich Fig. 6 mit anderer Streifenschichtung und Armierungseinlagen,

Fig. 8 eine Befestigungsmöglichkeit für einen rohrunterseitigen Formkörper am Rohr,

Fig. 9 eine Befestigungsmöglichkeit für einen rohrunterseitigen Formkörper mit Arraierungseinlage,

Fig.10 eine gegenüber Fig. 9 vergrößerte Ansicht der Befestigungseinrichtung nach Fig. 9,

Fig.11 eine Befestigungsraöglichkeit für rohrunterseitige Formkörper, insbesondere solche nach Fig. 7.

Ein waagerecht in einem Feuerungsraum verlaufendes Rohr 1 weist zur Auflage von Wärmgut Reiter 2 auf. Das Rohr 1 ist von einem Kühlmittel durchflossen.

An dem Rohr 1 sind außen radiale Konsolen 3 befestigt, welche jeweils in einem Winkel W von etwa 30 ° (vgl. Fig. 1) über der Horizontalachse am Rohr 1 liegen. Auf den Konsolen 3 liegen rohroberseitige Formkörper 4 und 5 auf. Die Formkörper 4 und 5 bilden gemeinsam eine dachgiebelförmige Abdekkung (vgl. Fig. 3). Im Bereich der Reiter 2 sind die Formkörper 4, 5 mit entsprechenden Ausnehmungen 6 bzw. 7 (vgl. Fig. 2) versehen. Die rohroberseitigen Formkörper 4 und 5 weisen an ihrer Unterseite Rippen 8 und 9 bzw. 10 und 11 auf. Zwischen den Rippen 8, 10 und 9, 11 ist eine Isolierlage aus keramischen Faserstreifen angeordnet (vgl. Fig. 1).

Die Formkörper 4 und 5 bestehen aus dichten, abriebfesten Feuerfestmaterialien auf der Basis Tonerdesilikat, Siliciumcarbid, Magnesit oder ähnlichem.

Die Isolier-Formteile weisen weiter rohrunterseitige Formkörper 13 und 14 auf. Diese sind aus einem keramischen Fasermaterial hergestellt. Sie weisen deshalb im Vergleich zu den Formkörpern 4 und 5 insbesondere niedrige Wärmeleitfähigkeit und ein geringes Wärmespeichervermögen auf.

Die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 sind je einstückig in einem Vakuum-Formverfahren hergestellt und anschließend getempert, sowie an ihrer äußeren Beanspruchungsfläche mit einem Schutzanstrich versehen (vgl. Fig. 4 und 5). Der Schutzanstrich kann auf Siliciumcarbid- oder auf Tonerde- oder auf anderen Füllstoffen aufgebaut sein. In jedem Fall ist er kalthärtend.

Die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 können auch aus einzelnen Streifen 15 (vgl. Fig. 6 und 7) vorgefertigt sein. In diesem Falle entfällt eine Temperung. Die äußeren Beanspruchungsflächen werden mit einer Schutzschicht der beschriebenen Art versehen.

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Die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 stoßen an einer Trennfuge 16 aneinander. Der rohrunterseitige Formkörper 13 stößt an einer Trennfuge 17 an den rohroberseitigen Formkörper 4. Der rohrunterseitige Formkörper 14 stößt an einer Trennfuge 18 an den rohroberseitigen Formkörper 5. Um die Trennfugen 17 und 18 möglichst schmal zu halten, weisen die Formkörper 13 und 14 Abstufungen 19 bzw. 20 zur Aufnahme der Konsolen 3 auf.

Um die Formkörper 13 und 14 von oben vollständig abzudecken, sind die Ränder 4' und 5' der rohroberseitigen Formkörper 4 und 5 bis zu den vertikalen Tangenten T der Formkörper 13 und 14 vorgezogen.

Die Trennfugen 16 und die Firstfuge 21 zwischen den beiden Formkörpern 4 und 5 sowie die zwischen den Ausnehmungen 6 und7 und den Reitern 2 gebildeten Fugen und die Stoßfugen der Formkörper in Rohrlängsrichtung gesehen, sind mit einem feuerfesten Kitt vermörtelt.

Die Länge der einzelnen Formkörper 4, 5, .13, 14 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß je laufenden Rohrmeter je drei Formkörper eingesetzt sind.

Zur Erhöhung der Stabilität der rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14.sind in diese bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1, 5, 7 Metallarmierungen 22 eingelegt.

Die Formkörper 13 und 14 können mittels eines kalthärtenden Klebers unmittelbar auf das Rohr 1 aufgeklebt werden. Sie können jedoch auch mittels mechanischer Befestigungen am Rohr 1 gehalten sein. Solche Befestigungen sind in den Fig. bis 11 dargestellt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 8 bis 3 0 sind an das Rohr 1 Haltelaschen 23 angeschweißt, in die sich Winkelbleche 24 einstecken lassen.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 weist das Winkelblech 24 Krampen 25, 26 auf, die sich in Rohrlängsrichtung erstrecken. Die Krampen 25 und 26 sind in das Material der Formkörper 13 und 14 gestoßen. Damit hält ein Winkelblech 24 jeweils zwei Formkörper 13 bzw. 14 an deren beiden einander zugewandten Rändern. Die Verschiebbarkeit der Winkelbleche 24 in den Haltelaschen 23 gewährleistet die Überbrückung von Längentoleranzen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 und 10 ist am Winkelblech 24 eine dieses in Rohrlängsrichtung beidseitig überragende Rohrmuffe 27 befestigt. Die Rohrmuffe 27 ist so ausgelegt, daß in sie Armierungsstäbe 22 aneinander angrenzender Formkörper 13 und 14 von beiden Seiten eingreifen. Diese Verankerung empfielt sich vor allem dann, wenn die Isolier-Formteile besonders starken Erschütterungen ausgesetzt sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 sind am Rohr 1 außen Haken 28 angeordnet. An diese lassen sich Formkörper 13 und 14 anhängen, die an ihrer Innenseite einen Metallrücken aus biegesteifem Streckmetall 29, Lochblech oder ähnlichem aufweisen.

Die rohroberseitigen Formkörper 4 und 5 und die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 lassen sich bei Verschleiß unabhängig voneinander austauschen. Die rohroberseitigen Formkörper 4 und 5 belasten die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 nicht, sondern sind von den Konsolen 3 gehalten. Sie lassen sich damit von den Konsolen 3 abheben und austauschen, ohne daß die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 abgenommen werden. Entsprechend lassen sich auch die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 separat austauschen.

Die rohroberseitigen Formkörper 4 und 5 sind äußerst widerstandsfähig gegen Schlackenangriffe. Sie schützen die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 vor einem Schlackenangriff. Die rohrunterseitigen Formkörper 13 und 14 übernehmen überwiegend die Wärmeisolation des Rohres 1.

Claims

24.08.1982 KXR/Ga/Sc -PA 3206 DIDIER-WERKE AG Lessingstraße 16-18 6200 Wiesbaden Isolier-Forrateile für die Ummantelung von gekühlten Rohren in Feuerungsanlagen Patentansprüche :

1.)Isolier-Formteile für die Ummantelung eines gekühlten Gleit-, Trag- oder Querrohres in einer Feuerungsanlage, wobei die Isolier-Formteile aus am Rohr befestigten , radial geteilten Formkörpern aus feuerfestem Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß rohrunterseitige Formkörper (13, 14) aus einem keramischen Fasermaterial und rohroberseitige Formkörper (4, 5) aus einem hochfesten Keramikmaterial vorgeformt sind und die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14} oben abdecken.

2. Isolier-Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) über mehr als 180 , jedoch weniger als 270 , vorzugsweise etwa 240 ° , über den Umfang des Rohres (1) erstrecken und die rohroberseitigen Formkörper (4, 5) bis zu den vertika-

- len Tangenten (T) der rohrunterseitigen Formkörper (13,14) reichen.

3. Isolier-Formteile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohroberseitigen Formköroer (4,5) ohne Stahlarraierung sind.

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4. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den rohroberseitigen Formkörpern (4,5) dem Rohr (1) zugewandte Rippen (8 bis 11)
ausgebildet sind, zwischen welche keramische Faserstreifen (12) eingelegt sind.

5. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohroberseitigen Formkörper (4, 5) giebeldachförmig ausgebildet sind.

6. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Rohrumfang gesehen
zwei symmetrische rohroberseitige Formkörper (4,5) vorgesehen sind.

7. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rohr (1) Konsolen (3)
als Auflager für die rohroberseitigen Formkörper (4, 5)
ausgebildet sind.·

8. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) aus Fasermaterial vakuumgeformte Formteile sind.

9. Isolier-Formteile nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper (13, 14) getempert sind.

10. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) aus Fasermaterial-Streifen (15) zusammengesetzt sind.

11. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Rohrumfang gesehen
zwei symmetrische rohrunterseitige Formkörper (13, 14) vorgesehen sind.

12. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) eine Metallarmierung (22, 29) aufweisen.

13. Isolier-Formteile nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Rohr (1) Befestigungsmittel (23, 24, 27, 28) angeordnet sind, die an der Metallarmierung (22, 29) angreifen.

14. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Ansprüche

1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) an das Rohr (1) angeklebt sind.

15. Isolier-Formteile nach einem der vorhergehenden Anspräche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrunterseitigen Formkörper (13, 14) mittels am Rohr (1) befestigter Krampen (25, 26) an diesem gehalten sind.