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Überzugsmasse zum Schutze von Wärmeaustauschflächen Es ist von jeher
das Bestreben der Technik gewesen, die Leistung von Maschinen und Apparaten zu steigern.
Bei Wärmeaustauschgeräten, insbesondere Dampfkesseln, suchte man dies in neuerer
Zeit zunächst durch Erhöhung der Brenngeschwindigkeit zu erreichen. Hierbei stieg
die Feuerraumtemperatur, so daß die feuerfesten Wände besonders bei gleichzeitigem
Angriff flüssiger Schlacke rasch zerstört wurden. Man hat dann folgerichtig die
Feuerraumwände durch wasser- - oder dampfdurchströmte Kühlflächen geschützt, bis
schließlich der vollständig gekühlte Feuerraum entstand.
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Als man hierauf die Leistung weiter zu steigern versuchte, stieß man
auf große Schwierigkeiten durch Asche und Schlacke. Die Feuerraumkühlung reichte
nicht mehr aus, um die Flugschlacke vor der Berührung mit Heizflächen zur Erstarrung
zu bringen: Verschmutzung, Ansinterungen, Verschlackung der Flächen und Verstopfung
von Querschnitten waren die Folge. Man versuchte nun, die Schlacke flüssig abzuziehen,
in dem richtigen Gedanken, daß dadurch starke und sperrige Ansatzbildungen vermieden
werden könnten. Da hierzu eine weitere Temperatursteigerung erforderlich war, hielten
die bisher üblichen Kühlflächen nicht mehr stand; Verformung und Risse infolge zu
hoher Wärmebeanspruchung waren die Folge.
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Diese Zerstörungen bestanden nicht etwa in einer Verzunderung oder
Anfressung der heizgasseitigen Rohroberfläche; denn solange eine einwandfreie Kühlung
vom Rohrinnern her erfolgte, war die Heizfläche nicht gefährdet. Da das kühlende
Mittel jedoch niemals völlig rein war, bildeten sich an der Innenseite der Rohre
dünne Ansätze, die infolge ihrer gegenüber Metall sehr geringen M'ärmeleitfähigkeit
zu einem Wärmestau und damit zu einer Überbitzung der metallischen `Wand führten.
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Auch 'bildete sich kein gleichmäßiger Schlakkenfilm, sondern unregelmäßig
abschmelzende Ansätze, die vielerlei Betriebsstörungen veranlaßten und keinen ruhigen
Betrieb zuließen. Außerdem hatten solche Ansätze eine stark wechselnde Wärmebelastung
der Fläche zur Folge und führten zu sehr unerwünschten Spannungen der Baustoffe.
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Man versuchte, sich dadurch zu helfen, daß man die Rohre selbst wieder
durch aufgeschraubte Bußeiserne Platten oder feuerfesten Baustoff vor der unmittelbaren
Einwirkung der Flammen zu schützen suchte. Das gelang zwar, aber es entstanden dabei
sehr teure und schwere Bauarten, die zudem infolge des schlechten Wärmedurchgangs
höhere Leistungen kaum zuließen. Auch verursachten sie hohe Unterhaltungskosten,
da die notwendige innige Berührung zwischen Rohr und Platte nicht immer gewährleistet
war, so daß An- oder Abschmelzen die Folge war.
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Die vorliegende Erfindung beschreitet zur Überwindung dieser Schwierigkeiten
einen neuen Weg. Sie schlägt vor, die im Feuerraum liegende
Heizfläche
feuerseitig ganz oder teilweise mit einer verhältnismäßig dünnen, aber fest haftenden
Schutzschicht eines schlechter wärmeleitenden Stoffes zu überziehen. Diese Schutzschicht
hat eine doppelte Aufgabe: i. den Wärmestrom so weit zu hemmen, daß eine gefährliche
Beanspruchung der metallischen Heizfläche nicht eintritt, und zwar auch dann noch
nicht, wenn sich an der Wasserseite der Rohre dünne Kesselsteinansätze bilden; 2.
eine Schicht zu schaffen, auf der die Schlacke glatt und gleichmäßig ohne Gefahr
für die Heizfläche ablaufen kann, ohne daß die Überzugsmasse selbst durch die Schlacke
zerstört wird.
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Hierzu dient nach dem Vorschlag der vorliegenden Erfindung eine Überzugsmasse,
die in bekannter Weise emailartig auf die Heizfläche aufgeschmolzen wird, so daß
sich kein noch so schwacher Luftspalt zwischen ihr und der Heizfläche befindet.
Ihre Zusammensetzung soll so sein, daß ihre Löslichkeit in der flüssigen Schlacke
möglichst gering ist, so daß sie nicht durch Korrosion zerstört wird. Andererseits
soll bei der gewählten Schichtstärke die Oberfläche so weit erweichen, daß die angewehte
Flugasche oder -schlacke durch Klebwirkung festgehalten wird, so daß ein gleichmäßiger
und glatt ablaufender Schlackenfilm hierdurch entsteht.
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Man kann diese Schutzschicht vor dem Zusammenbau der Heizflächenelemente
herstellen oder nach der Aufstellung im fertigen Apparat aufbringen und durch die
Einwirkung der Flamme während des Anheizens aufsintern. Je nach der Art der Heizflächen
und der an die Schutzschicht gestellten Ansprüche kann das eine oder das andere
Verfahren empfehlenswert sein.
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Es wurde gefunden, daß die Wahl feuerfesten Baustoffes für die Schutzschicht
keineswegs notwendig ist. Denn diese wird so wirksam gekühlt, daß sie auch bei niedrigem
Eigenschmelzpunkt nicht in Gefahr gerät, heruntergeschmolzen zu werden. Deshalb
kann man in besonderen Fällen sogar dazu übergehen, die Zusammensetzung des Schutzstoffes
derjenigen der Schlacke anzunähern, da hierdurch ihre Löslichkeit in der Schlacke
gering wird.
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Die durch oberflächliche Erweichung erzielte Klebwirkung ermöglicht
nicht nur die Bildung eines gleichmäßigen Schlackenfilms, sondern fördert auch in
sehr erwünschter Weise die Abscheidung von Asche und Schlacke aus den Rauchgasen
und mindert daher die Belästigung durch Flugaschenauswurf aus den Schornsteinen.
Es ist bekannt, daß die verschiedenen Teile der Heizflächen eines Wärmeaustauschers
oder Kessels einen oft stark voneinander abweichen-
| den ::@ durchgang aufweisen. Ganz beson- |
| ders i s z. B. der Fall bei Kühlrohren, die |
| an F , umwänden angebracht und daher |
nur einseitig von der Flamme angestrahlt werden. Hier hat man es in der Hand, durch
absichtliche Stufung der Schichtstärke der Schutzschicht den Wärmedurchgang gleichmäßiger
zu gestalten und dadurch Betriebssicherheit und Lebensdauer zu erhöhen.
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Um auch in diesem Fall das Ziel der Erfindung voll zu erreichen, kann
man z. B. die Überzugsmasse so herstellen, daß ihr Hauptanteil hinreichend.feuerfest
ist, um auch an den stärksten Stellen der Schicht nicht zu schmelzen, während ein
kleiner Anteil leicht schmelzender Stoffe trotzdem dafür sorgt, daß die gewünschte
Klebwirkung entsteht.
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Der durch diese Erfindung erzielte Fortschritt liegt in der Möglichkeit,
die Feuerraumbelastung auf ein Vielfaches der heute zulässigen Werte zu steigern.
Dadurch wird neben der Leistungssteigerung an vorhandenen Anlagen vor allem eine
erhebliche Senkung der Kosten neuer Anlagen erreicht.