DE3634325C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter bestehend aus einem mit Hilfe von Spannelementen vorgespannten und ggf. aus Behälterelementen aufgebauten Behältergrundkörper, einem gasdichten Liner und einer im Behälterinneren angeordneten Wärmedämmung.
Derartige Druckbehälter kommen für verschiedene Zwecke zum Einsatz, z. B. als Speichertanks, als Reaktoren für chemische Reaktionen, insbesondere Kohlevergasung, oder als Druckbehälter für Kernreaktoren, insbesondere Hochtemperaturreaktoren.
Aus der DE-PS 26 43 011 ist ein Druckbehälter der vorstehend genannten Art bekannt, bei dem der gasdichte Innenliner über eine wärmedämmende Hinterfüllmasse direkt oder unter Zwischenschaltung eines weiteren nicht gasdichten Liners an der Innenwandung des tragenden, vorgespannten Behältergrundkörpers aus Gußeisen anliegt. Im Behälterinneren ist ein Gerüst vorgesehen, das über Distanzstücke an der dem Behälterinneren zugewandten Innenfläche des gasdichten Liners angreift und mittels den Innenliner und die Wärmedämmung durchsetzenden Verankerungselementen mit dem Behältergrundkörper verbunden ist, z. B. über eine Schraubverbindung. Die in gleichmäßiger Verteilung vorzusehenden Verbindungselemente stellen Wärmebrücken zwischen dem Behälterinneren und dem Behältergrundkörper dar. Die Verbindungselemente sind mit dem Innenliner gasdicht verschweißt. Hinterfüllmasse und der ggf. zwischen Hinterfüllmasse und Grundkörper liegende Liner stehen unter Normaldruck.
Weiterhin ist ein vorgespannter Druckbehälter aus der DE-PS 26 36 743 bekannt, bei dem der Grundkörper aus mit Hilfe von Spannstählen zusammengespannten Gußelementen besteht.
Schließlich ist aus der US-PS 40 44 522 ein aus vorgespannten Betonelementen aufgebauter Druckbehälter mit Innenliner aus Metall bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von der DE-PS 26 43 011 einen Druckbehälter zu schaffen, bei dem die Wärmedämmanordnung ohne unnötige Durchdringungen des der Sicherheit dienenden Innenliners aufgebaut werden kann und mögliche Druckwechselstörfälle ohne Schaden für den Behälter aufgenommen werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
  • a) die Wärmedämmung selbsttragend und gasdicht ausgebildet ist,
  • b) die Wärmedämmung über durch den Behältergrundkörper und den Liner geführte und für den Betrieb des Druckbehälters erforderliche Anschlüsse zum Behälterinneren hin im Behälter fixiert ist,
  • c) der Liner von seiner Rückseite her mit dem Behältergrundkörper verbunden ist und
  • d) zwischen der Wärmedämmung und dem gasdichten Liner ein Vakuum gehalten ist.
Durch die selbsttragende und gasdichte Ausbildung der Wärmedämmung ist eine Verbindung zwischen Wärmedämmung und Liner bzw. Behältergrundkörper in gleichmäßiger Verteilung über die Außenfläche der Wärmedämmung nicht mehr erforderlich, so daß Wärmebrücken nicht vorhanden sind. Die Fixierung der selbsttragenden Wärmedämmung über die für den Betrieb des Druckbehälters erforderlichen Anschlüsse zum Behälterinneren ist ausreichend. Gegebenenfalls treten aus Gewichtsgründen noch Abstützungen im Bodenbereich der selbsttragenden Wärmedämmung hinzu. Durch die Verbindung des Liners von seiner Rückseite her mit dem Behältergrundkörper wird die Zahl der Durchdringungen des Innenliners auf das erforderliche Maß beschränkt.
Bei einer schnellen Druckabsenkung im Behälterinnenraum als Betriebsstörfall kann sich wegen des Vakuums zwischen der Außenfläche der gasdichten Wärmedämmung und dem Liner kein unzulässig hoher Druck aufbauen, der zu einem Einbeulen oder Implodieren der Wärmedämmung führen könnte. Auch wenn eine Absenkung des Drucks auf Werte unter 1 bar erfolgt, ist wegen des außen anliegenden Vakuums eine Verformung der selbsttragenden Wärmedämmung nicht möglich. Die Gasdichtheit, insbesondere die Druckwasserstoffbeständigkeit, sorgt weiterhin dafür, daß an der Innenfläche des gasdichten Liners selbst bei hohen Betriebsdrücken keine Taupunktunterschreitung für korrosive Gase erfolgen kann. Das Vakuum verbessert gleichzeitig die Wärmedämmung und erlaubt zugleich eine Leckageüberwachung von Wärmedämmung und Liner.
Aus der DE-PS 9 01 371 ist zwar bei einer Vorrichtung zum Kochen von Zellstoff in einem Kocher, der mit einer Korrosionsschutzauskleidung versehen ist, die Aufbringung eines Vakuums zwischen Korrosionsschutzauskleidung und Behälter- bzw. Kocherwandung bekannt, die an den Anschlüssen gehalten ist, jedoch sind daraus keine Hinweise ersichtlich, den Liner direkt an der Innenwand des Behälters zu befestigen und zum Behälterinneren hin einen Zwischenraum mit einem Vakuum anzuordnen, bevor die selbsttragende gasdichte Isolierung sich anschließt.
Wie der Behältergrundkörper selbst aus Behälterelementen aufgebaut sein kann, ist es auch möglich, die selbsttragende Wärmedämmung aus Einzelelementen aufzubauten. Die Einzelelemente können selbst gasdichte und mit einem Wärmedämmstoff gefüllte evakuierte Einzelelemente sein, deren Hülle aus schlecht wärmeleitenden Folien oder Blechen hergestellt ist. Derartige Wärmedämmelemente sind an sich bekannt (vgl. DE-OS 26 15 299), wobei als Wärmedämmwerkstoff in den Einzelelementen Kieselgur verwendet werden kann. Die bekannten Wärmeisolationselemente halten hohen Drücken, bis hinauf zu einigen hundert bar und hohen Temperaturen bis über 1000°C langzeitig sicher stand und eignen sich insbesondere zum Einsatz für die Kohlevergasung, Kohleverflüssigung oder Wirbelschichtbefeuerung von Kohlekraftwerken (EP-PS 17 095). Beim Zusammenbau der Elemente bietet sich ein Verschweißen und ggf. Auffüllen der Schweißfugen an.
Zur Befestigung des Liners am Behältergrundkörper sind auf der Außenseite des Liners Bolzen aufgeschweißt und mit dem Behältergrundkörper verbunden. Dies kann bei Gußelementen aus Metall durch Verschrauben geschehen, während bei Behälterelementen oder Behältergrundkörpern aus Beton eine Verankerung durch Umgießen erfolgen kann.
Zur Aufrechterhaltung und überwachung des Vakuums ist es zweckmäßig, daß vorzugsweise mit dem Raum zwischen Außenfläche der gasdichten Wärmedämmung und Innenfläche des gasdichten Liners mindestens ein Vakuummeßgerät und mindestens eine durch dieses angesteuerte Vakuumpumpe verbunden ist.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert werden.
Zu dem vorgespannten Druckbehälter (1) gehört ein Behältergrundkörper (2) aus mehreren Gußelementen, der durch schematisch dargestellte Spannstähle (3) axial und durch Spannstähle (4) radial vorgespannt ist. An der Innenwandung des Behältergrundkörpers (2) liegt ein gasdichter Liner (5) an. Auf der Außenseite des Liners (5) sind Befestigungsbolzen (6) mit Gewindeende verschweißt. Auf dem Gewindeende sitzen Muttern (7) auf, die den Liner (5) in Anlage an den Behältergrundkörper halten.
Im Inneren des Behälters erstreckt sich eine gasdichte selbsttragende Wärmedämmung (8), die aus einzelnen plattenförmigen Behältern (9) aufgebaut ist. Der plattenförmige Behälter (9) ist aus Blechen (10) aufgebaut, und in den evakuierbaren Behältern ist ein Isolationswerkstoff (11), wie z. B. pulverförmige Kieselgur, eingebracht. Die einzelnen Behälter (9) sind durch Schweißung (12) miteinander verbunden.
Der Raum zwischen der Wärmedämmung (8) und dem gasdichten Liner (5) steht über eine Leitung (13) mit einer Vakuumpumpe (14) in Verbindung, die ihrerseits von einem Vakuummeßgerät (15) angesteuert wird, um einen vorgegebenen Vakuumwert konstant zu halten.
Durch das Vakuum in dem Zwischenraum (Z) zwischen Wärmedämmung (8) und Liner (5), das von geringer Qualität sein kann, können schnelle Druckabsenkungen problemlos beherrscht werden, da in jedem Fall innen Überdruck auf der Wärmedämmung (8) steht. Der Evakuierungslastfall kann ebenfalls durch das Vakuum sicher beherrscht werden, welches gleichzeitig als Kontrollmechanismus für die Dichtigkeit der Wärmedämmung (8) bzw. des Liners (5) herangezogen werden kann. Weiterhin entsteht in dem Zwischenraum (Z) keine Kondensatbildung infolge Taupunktunterschreitung.
Die selbsttragende Wärmedämmung (8) ist im wesentlichen durch zum Behälterinneren führende Zu- und Ableitungen, Manipulationseinrichtungen oder dgl. gehalten, von denen in der Figur als Beispiel schematisch eine Zuleitung (16) dargestellt ist. Selbstverständlich wird die Zuleitung so isoliert aus dem Behälter (1) herausgeführt, daß sie selbst keine Wärmebrücke zum Liner (5) hin aufbauen kann. Dabei ist es zweckmäßig, den Liner (5) oder ein mit ihm verbundenes selbsttragendes Rohr nach außen zu führen und die Isolierung innerhalb des Rohres ebenfalls nach außen zu führen.
Es ist auch möglich, daß die Wärmedämmung zusätzlich durch einige Pratzen oder dgl. im Behälter abgestützt ist, die für Lastabtragungen von Inneneinbauten im Behälter erforderlich sind.

Claims (3)

1. Druckbehälter bestehend aus einem mit Hilfe von Spannelementen (3, 4) vorgespannten und ggf. aus Behälterelementen aufgebauten Behältergrundkörper (2), einer im Behälterinneren angeordneten Wärmedämmung (8) und einem zwischen Behältergrundkörper (2) und der Wärmedämmung (8) angeordneten gasdichten Liner (5), dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) die Wärmedämmung (8) selbsttragend und gasdicht ausgebildet ist,
  • b) die Wärmedämmung (8) über durch den Behältergrundkörper (2) und den Liner (5) geführte und für den Betrieb des Druckbehälters (1) erforderliche Anschlüsse (16) zum Behälterinneren hin im Behälter fixiert ist,
  • c) der Liner (5) von seiner Rückseite her mit dem Behältergrundkörper (2) verbunden (6, 7) ist und
  • d) zwischen der Wärmedämmung (8) und dem gasdichten Liner (5) ein Vakuum (13, 14) gehalten ist.
2. Druckbehälter Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Liners (5) am Behältergrundkörper (2) auf der Außenseite des Liners (5) Bolzen (6) aufgeschweißt und mit dem Behältergrundkörper (2) verbunden sind.
3. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zwischenraum (Z) zwischen der Außenfläche der gasdichten Wärmedämmung (8) und der Innenfläche des gasdichten Liners (5) mindestens ein Vakuummeßgerät (15) und mindestens eine durch dieses angesteuerte Vakuumpumpe (14) verbunden ist.
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