DE69504512T2

DE69504512T2 - Block für rohrwand

Info

Publication number: DE69504512T2
Application number: DE69504512T
Authority: DE
Inventors: Stephen M. Shrewsbury Ma 01545 Kubiak; Tatsuo Chiba 284 Nishida
Original assignee: Saint Gobain Norton Industrial Ceramics Corp; Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2015-06-01
Also published as: HUT76078A; WO1995033956A1; EP0767886B1; CN1117946C; US5542378A; JP2986917B2; CZ9603524A3; KR970703516A; NO965092D0; HU218518B; HU9603282D0; CA2190623C; KR100224520B1; DK0767886T3; CZ292109B6; BR9507825A; MX9605998A; NO965092L; CN1149913A; EP0767886A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft feuerfeste Rohrblöcke, die metallische Wasserbehälterwand-Rohre vor heißen, hochgradig korrosiven Feuerungsgasen schützen und gleichzeitig eine gute Wärmeleitfähigkeit aufrecht erhalten.
Städtische Feststoffabfallwerke (MSW) verbrennen Müll und Abfälle in Feuerungsanlagen bei Temperaturen von bis zu ca. 1644 K (2500ºF). Um die in diesen MSW-Werken erzeugte wertvolle Energie zurückzugewinnen, wird Wasser durch metallische Wasserbehälterwand-Rohre, die angrenzend zur Feuerungsanlage angeordnet sind, geleitet und durch die hohen Temperaturen in Wasserdampf umgewandelt. Ein herkömmlicher Aufbau eines Wasserbehälterwand-Kesselrohrs, der metallische, miteinander durch eine Membrane M verbundene Rohre T umfaßt, ist in Fig. 1 dargestellt. Der in dem Rohraufbau produzierte Dampf wird dann verwendet, um einen Turbinen-getriebenen Elektrogenerator anzutreiben. Das MSW-Werk erzeugt jedoch auch gasartige Produkte, die, wenn sie mit den metallischen Rohren in Kontakt kommen, diese Rohre chemisch angreifen würden. Um einen direkten Angriff auf die Rohre durch die gasartigen Produkte zu verhindern und gleichzeitig eine ausreichende Erwärmung der Rohre zu ermöglichen, ist eine feuerfeste Schutzschicht zwischen den Wasserbehälterwand-Rohren und der Feuerseite der Feuerungsanlage angeordnet.
Wenngleich diese feuerfesten Schutzschichten dazu beitragen, den Angriff auf die metallischen Rohre zu minimieren, hemmt ihre Verwendung den Wärmestrom von der Feuerseite der Feuerungsanlage zu den Wasserbehälterwand-Rohren. Der höchste Wärmestrom ist entscheidend, um den Kesselwirkungsgrad zu erreichen. Wenn die Wärmeübertragung durch die feuerfeste Schutzschicht nicht ausreichend ist, wird die feuerseitige Oberfläche des feuerfesten Materials heißer als vorgesehen. Mit zunehmender Temperatur wird die aus dem verbrannten Brennstoff stammende Asche an der Oberfläche haften und dabei eine Isolierschicht bilden. Sobald dieses Phänomen auftritt, vergrößert sich diese Schicht zunehmend, bis die Wärmeübertragung extrem schwach wird. Die Geschwindigkeit und die Temperatur des "Rauchgases", das sich oberhalb der Verbrennungszone befindet, nehmen oft bis oberhalb der Grenzwerte zu, so daß es zu Korrosions-/Erosionsproblemen stromabwärts in der Feuerungsanlage kommt. Zusätzlich könnte die Schicht des Asche/Schlackenaufbaus mit zunehmendem Wachstum schließlich losbrechen und großen Schaden im Stoker-Gitterstabbereich der Verbrennungszone verursachen. Es ist bekannt, daß der Wärmeübertragungswirkungsgrad einer feuerfesten Schicht im umgekehrten Verhältnis zu ihrer Dicke steht. Beispielsweise hat ein feuerfestes Material mit einer Dicke von 0,05 m (2 Inch) nur 50% des Wärmeübertragungswirkungsgrads der gleichen Schicht mit einer Dicke von 0,025 m (1 Inch). Folglich wird es von der Industrie erwünscht, feuerfeste Schutzmaterialien zu verwenden, bei denen die Dicke minimiert werden kann und die feuerfesten Schutzschichten so dünn wie möglich hergestellt werden können.
Die metallischen Wasserbehälterwand-Rohre und die feuerfesten Schutzschichten sind oft so installiert, daß sie von der Decke des Gebäudes hängen, in dem sich die Feuerungsanlage befindet. Da diese Wasserbehälterwand-Rohre und feuerfeste Schutzschichten oftmals ca. 30 m (100 Fuß) lang sein können, stellt das Gewicht dieser hängenden Wasserbehälterwand-Rohre und feuerfesten Schutzschichten ein Sicherheitsproblem dar. Folglich sind Sicherheitserwägungen eine weitere Motivation dafür, die feuerfesten Schutzschichten so dünn wie möglich herzustellen.
Wenngleich die Industrie die Notwendigkeit dünner, feuerfester Schutzschichten erkannt hat, hat sie auch erkannt, daß die Dicke dieser Schichten üblicherweise nicht ohne Leistungsverlust vermindert werden kann. Insbesondere wurde festgestellt, daß eine zu große Verminderung der Dicke (d. h. bis herab auf ca. 0,012 m (1/2 Inch)) die Festigkeit der Schutzschicht so weit schwächt, daß sie den durch die Rohre bei hohen Temperaturen erzeugten Belastungen nicht standhalten kann. Folglich werden in der Industrie routinemäßig Schutzschichten verwendet, deren Dicke mindestens ca. 0,022 m bis 0,025 m (0,75 bis 1,00 Inch) in minimalem Querschnitt beträgt.
Die MSW-Industrie hat in einem Versuch, die metallischen Wasserbehälterwand-Rohre bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hervorragenden Wärmeübertragung zu schützen, verschiedene Arten von feuerfesten Strukturen entwickelt. Eine derartige feuerfeste Schutzschicht ist als eine "monolitische" feuerfeste Schutzschicht bekannt. Eine monolitische feuerfeste Schutzschicht wird erzeugt, indem ein keramisches Material direkt auf mit Stollen versehene Wasserbehälterwand-Rohre gunitiert wird. Einige monolitische feuerfeste Schutzschichten sind jedoch dafür bekannt, die Nachteile einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit, einer niedrigen Festigkeit und von Bindungsschwierigkeiten aufzuweisen, die zu einer übermäßigen Schlackenansammlung führen können, die eine gute Wärmeleitfähigkeit verhindern und zu einer niedrigen Leistungsfähigkeit führen.
Eine andere Art einer handelsüblichen feuerfesten Schutzschicht ist die "Rohrfliesen oder - Block"-Bauart. In Fig. 2 ist eine herkömmliche Rohrblick-Anordnung dargestellt.
Typischerweise ist der Rohrblock eine quadratische oder rechteckige feuerfeste Fliese (normalerweise mit einer Höhe L von nicht mehr als 0,2 bis 0,3 m (8-12 Inch), einer Breite W von 0,2 bis 0,3 m (8-12 Inch) und einer Tiefe D von 0,025 m (1 Inch)), die zum genauen Anpassen an die Wasserbehälter-Wand-Anordnung auf ihrer Rückseite mit Kanälen C und Rücken R versehen ist. Wenn diese Rohrblöcke in ähnlicher Weise wie das Mauern von Ziegelsteinen zusammengefügt werden, d. h. ein Rohrblock in Position gebracht wird, sein Umfang mit Mörtel bedeckt und ein weiterer Block entweder auf oder neben den ersten Block gesetzt wird, wird eine feuerfeste Wand gebildet. Dieser Aufbau wird fortgesetzt, bis die erwünschte Mauer aufgebaut ist. Der Rohrblock und die Rohranordnung werden typischerweise befestigt, indem ein Bolzen S an der Membrane M oder direkt an dem Wasserbehälterwand-Rohr angebracht, der Bolzen durch ein Loch H in einem Rücken R des Rohrblocks geführt und der Bolzen S mittels einer Schraube A befestigt wird; siehe Fig. 3. Normalerweise stehen die Kanäle eines Rohrblocks nicht in direktem Kontakt mit den metallischen Rohren, die sie aufnehmen. Vielmehr sind der Kanal und das Rohr mittels einer Mörtelzwischenschicht (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Wenngleich der Mörtel eine gute Verbindung zwischen den Rohren und dem Rohrblock darstellt, ist seine eigene Wärmeleitfähigkeit schlecht und damit hindert er den Wärmestrom vom Ofen zu den Rohren. Im allgemeinen bieten Rohrblöcke die Vorteile hoher Festigkeit, besserer Bindung und einer höheren Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem monolitischen Anordnungen.
Gemäß einer herkömmlichen Anordnung eines Wasserbehälterwand-Rohrblocks werden die Rohrblöcke hängend vom oberen Ende der Rohranordnung angeordnet. Beispielsweise wird in EP-A-281863 eine Wasserbehälterwand-Rohrblock-Anordnung offenbart, bei der die Rohranordnung kurze Grate aufweist, die sich von den Rohren erstrecken und die Rohrblöcke sich auf das obere Ende dieser kurzen Grate stützen. Folglich sind die kurzen Grate Mittel zum Aufhängen der Rohrblöcke. Da der aufgehängte Rohrblock im wesentlichen neben den Rohren hängend angeordnet ist, wird der untere Teil des Rohrblocks nicht in engen Kontakt mit der Rohranordnung gebracht. Wenn der dazwischen angeordnete Mörtel versagt, wird sich folglich eine Luftlücke bilden, die eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und Korrosionen hervorruft.
Wenn der herkömmliche Rohraufbau metallische Rohre mit einem Durchmesser von 0,076 m (3 Inch), deren Mittelpunkte in 0,1 m (4 Inch) Intervallen beabstandet sind, umfaßt, hat der einzelne Rohrblock typischerweise eine Höhe von ca. 0,2 m (7-7/8 Inch), eine Breite von ca. 0,2 m (7 7/8 Inch) und eine Tiefe von 0,025 m (1 Inch). Diese Beabstandung ermöglicht ein enges Zusammenpassen zwischen den Rohrblöcken (d. h. ca. 0,003 m (1/8 Inch)), wodurch die Möglichkeit der Bildung einer Luftlücke, die den Wärmefluß zwischen den Rohren und den Rohrblockanordnungen hindert, vermindert wird.
In Fig. 4 wird eine handelsübliche feuerfeste Rohrblockanordnung dargestellt. Diese Anordnung ist der oben gezeigten, vorbekannten herkömmlichen Anordnung ähnlich, mit der Ausnahme einer umfänglich am Block vorgesehenen Rille. Wenngleich diese Bauart gegenüber monolitischen Schutzschichten die diskutierten Vorteile aufweist, hat sie dennoch eine Tiefe von mindestens ca. 0,025 m (1 Inch) und führt somit zu einem schlechten Wärmestrom und ist schwer.
Eine andere handelsübliche Rohrblock-Anordnung ist die "ship-lap"-Anordnung. Die in Fig. 5 dargestellte, ursprünglich bei umlaufenden Fliesbettkesseln verwendete "ship-lap"- Anordnung weist eine verriegelungsartige Anordnung auf, die verhindert, daß kleine Teilchen (wie beispielsweise Sand) in die Lücken zwischen nebeneinanderliegenden Rohrblöcken einsickern. Die verriegelungsartige Anordnung macht die Herstellung der "ship-lap"-Anordnung jedoch sehr teuer. Außerdem beträgt die Tiefe eines typischen "ship- lap"-Blocks mindestens ca. 0,022 m (0,875 Inch). Wenngleich Risse in dem Rohrblock durch diese großzügig bemessene Tiefe verhindert werden, wird durch sie auch der Wärmefluß durch das feuerfeste Material verhindert und sie macht den Block sehr schwer.
In einem Versuch, die Wärmeleitfähigkeit von Rohrblock-Anordnungen zu verbessern, offenbart das US-Patent Nr. 5 154 139 ("das Johnson-Patent"), eingetragen auf die Norton Company, einen Rohrblock mit einer Tiefe von 0,012 m (1/2 Inch), der Rippen in seinen Kanälen aufweist. Wie in Fig. 6 gezeigt, stehen die Rippen in Kontakt mit den Rohrwänden, wenn der mit Rippen versehene Rohrblock gegen die Rohranordnung gelegt wird. Dieser direkte Kontakt ermöglicht es, daß die Wärme an dem Mörtel niedriger Wärmeleitfähigkeit vorbeiströmt und ermöglicht so eine höhere Wärmeleitfähigkeit als bei den anderen herkömmlichen Rohrblockanordnungen. Durch die geringe (d. h. 0,012 m(1/2 Inch)) Tiefe dieser Anordnung wird die Wärmeleitfähigkeit ebenfalls gesteigert. Handelsübliche Ausführungsformen des Johnson-Patents haben in der Praxis jedoch versagt. Insbesondere begannen sich an dem in Fig. 6 mit "x" gekennzeichneten Punkt Risse zu bilden.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem feuerfesten Rohrblock, der leicht und zuverlässig ist und eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Bezug nehmend auf Fig. 7, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem angegeben, umfassend einen Rohrblock und einen Aufbau, wobei der Aufbau eine Vielzahl paralleler, miteinander durch eine. Membrane 92 verbundene Rohre 91 umfaßt und wobei der Rohrblock umfaßt:
a) einen Basisabschnitt 1 und
b) eine Vielzahl paralleler beabstandeter Rücken 2, die sich aus dem Basisabschnitt 1 hinaus erstrecken, wobei die Oberfläche mindestens eines der beabstandeten Rücken 2 eine im wesentlichen horizontale Fläche 3 definiert, die Rücken beabstandet sind, um dazwischenliegende Kanäle 4 zu definieren, die Höhe mindestens eines der beabstandeten Rücken 2 derart ist, daß die Membrane 92 des Aufbaus darauf ruht, wobei der Rohrblock eine Vorrichtung zur Befestigung des Rohrblocks an dem Aufbau aufweist.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Rohranordnung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer üblichen, vorbekannten Rohrblock- Anordnung.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer an einem herkömmlichen Rohrblock befestigten Rohranordnung.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der vorbekannten "ship-lap"-Anordnung.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer vorbekannten Anordnung gemäß dem Johnson- Patent.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer an einer Rohranordnung befestigten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 9 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Kragen um den Bolzen gewickelt ist und eine Kappe auf dem Loch des Rohrblocks vorgesehen ist, in dem sich der Bolzen befindet.
Fig. 10 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich der mittlere Rücken nicht über die Länge des Rohrblocks erstreckt.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß das Versagen der handelsüblichen Ausführungsformen gemäß dem Johnson-Patent auf die hohen Belastungen an den Kontaktpunkten zwischen dem Rohrblock und den metallischen Rohren zurückzuführen ist. Unerwartet ist gefunden worden, daß das oben angesprochene Versagen nicht auftritt, wenn der mittlere Rücken des Rohrblocks erhöht wird, so daß die Membrane des Rohraufbaus auf dem mittleren Rücken ruht (und somit den direkten Kontakt zwischen dem Rohrblock und den metallischen Rohren verhindert), selbst wenn der Rohrblock eine so geringe Tiefe wie 0,019 m (0,750 Inch) hat.
Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 8 der Rohrblock 50 gegen den Rohraufbau 60 gelegt wird, wird die horizontale Ebene 3 des mittleren Rückens 2 an der Membrane 62 des Rohraufbaus 60 befestigt, indem der mit einem Gewinde versehene Bolzen 63 der Anordnung durch das Loch 5 geführt wird, das hierfür in dem mittleren Rücken 2 vorgesehen ist. Da die Höhe des mittleren Rückens 2 (definiert als der Abstand von der horizontalen Ebene 3 zur Vorderseite des Rohrblocks) die Summe der Tiefe des Rohrblocks 50 und des Radius des Rohrs 61 übersteigt, können die Rohre 61 nicht in engen Kontakt mit den Kanälen 4 kommen. Vorzugsweise beträgt die Lücke zwischen den Rohren 61 und den Kanälen 4 zwischen 0,003 m (1/8 Inch) und 0,01 m (3/8 Inch). Wenn der mit einem Gewinde versehene Bolzen 63 festgezogen wird, werden die mit Mörtel gefüllten (nicht gezeigt) Kanäle 4 des Rohrblocks 50 gegen den Rohraufbau 60 gedrückt, wodurch die Bildung von Luftlücken ausgeschlossen wird. Der Mörtel hält den Rohrblock 50 in Kontakt mit dem Rohraufbau 60, wenn die Befestigungsvorrichtung, d. h. Gewindebolzen 63 und Mutter, während langer Benutzung korrodieren.
Wenngleich die Größe des Rohrblocks in Abhängigkeit von der Endanwendung und der Rohrgröße des Ofens, bei dem er verwendet wird, variiert, haben einzelne Rohrblöcke im allgemeinen Abmessungen von ca. 0,15 m (6 Inch) bis 0,3 m (12 Inch) Breite, 0,15 m (6 Inch) bis 0,3 m (12 Inch) Höhe und 0,016 m (0,625 Inch) bis 0,019 m (0,750 Inch) Tiefe. Bei einigen Ausführungsformen, die Rohranordnungen dienen, welche Rohre mit einem Durchmesser von 0,076 m (3 Inch), deren Mittelpunkte in 0,1 m (4 Inch) Intervallen beabstandet sind, aufweisen, beträgt die Frontfläche des Rohrblocks jedoch nur ca. 0,196 m (7-3/4 Inch) mal 0,196 m (7-3/4 Inch). Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, daß die herkömmliche 0,2 m (7-7/8 Inch) mal 0,2 m (7-7/8 Inch)- Anordnung eine Lücke von 0,003 m (1/8 Inch) zwischen den Rohrblöcken erzeugt, die für die thermische Ausdehnung der Blöcke nicht genügend Raum läßt und somit einem vorzeitigen Brechen unterliegen kann. Es wird angenommen, daß die verminderten Abmessungen dieser Ausführungsform (d. h. Blöcke, die für eine Zwischenlücke von 0,006 m (1/4 Inch) sorgen) der vorliegenden Erfindung die Belastung der Rohrblöcke weiter verringern. Die Tiefe 65 des Rohrblocks 50 liegt typischerweise zwischen ca. 0,013 m (0,5 Inch) und 0,025 m (1,0 Inch), vorzugsweise zwischen ca. 0,013 m (0,5 Inch) und 0,019 m (0,750 Inch). Es wird angenommen, daß durch diese verminderte Tiefe eine ca. 33%-ige Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit gegenüber herkömmlichen 0,025 m (1 Inch) Rohrblöcken erreicht wird. Die verringerten Abmessungen vermindern auch das Gewicht des Rohrblocks. Gemäß einer Ausführungsform, bei der ein 0,196 m (7-3/4 Inch) mal 0,196 m (7-3/4 Inch) mal 0,019 m (0,750 Inch)-Rohrblock im wesentlichen aus Oxynitrid oder Nitrid-gebundenem Siliciumcarbid besteht, beträgt das Gewicht des Rohrblocks nur ca. 28,86 N (6,5 pounds).
Gemäß einigen Ausführungsformen mit drei beabstandeten Rücken erstreckt sich der mittlere Rücken weiter als die seitlichen Rücken. Typischerweise erstrecken sich die mittleren Rücken zwischen 0,013 m (0,5 Inch) und 0,25 m (1,0 Inch) weiter als die seitlichen Rücken.
Wegen der in der Primärbrennkammer (oder erstem Durchgang), in der die Rohrblöcke verwendet werden, erzeugten extrem hohen Temperaturen, umfaßt der Rohrblock typischerweise Siliciumcarbid, vorzugsweise ein Oxynitrid, Nitrid- oder Oxid-gebundenes Siliciumcarbid. Es können jedoch andere geeignete feuerfeste Materialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Zirkonoxid und Kohlenstoff verwendet werden. Zusätzlich zum feuerfesten Material per se, enthalten die Rohrblöcke ein Verbindungssystem mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Eine bevorzugte Rohrblockzusammensetzung enthält ca. 80 bis ca. 95 Teile Siliciumcarbid und ca. 5 bis ca. 20 Teile Bindemittel wie beispielsweise ein Nitrid- oder Oxid-basierendes Material. Bevorzugter besteht der Block aus entweder CN- 163, CN-183, CN-127 oder CN-101, das jeweils von der Norton Company of Worcester, Massachusetts, bezogen werden kann, oder aus vergleichbaren Feuerfestmaterialien.
Jedes herkömmliche, üblicherweise bei der Herstellung von Rohrblöcken angewendete Verfahren kann zur Ausführung der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird eine Siliciumcarbidkörner und Bindemittel umfassende Mischung in eine Trockenpresse eingebracht und zur Bildung eines grünen Körpers gepreßt, wonach der grüne Körper getrocknet und in einem Tunnelofen mit Sauerstoff oder Stickstoffatmosphäre gebrannt wird, um ein gebranntes Feuerfestmaterial zu erzeugen.
Der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete feuerfeste Mörtel kann jede geeignete Zusammensetzung und bevorzugt eine Zusammensetzung aufweisen, die die höchste Wärmeleitfähigkeit und Wärmeübertragung zwischen dem Rohrblock und den Wasserbehälterwand-Rohren liefert. Geeignete Mörtelzusammensetzungen basieren im allgemeinen auf Siliciumcarbid und enthalten des weiteren ein Bindemittel, das fest am Rohrblock und den metallischen Wasserbehälterwand-Rohren haftet. In bevorzugten Ausführungsformen enthält der Mörtel Kupfermetall und Siliciumcarbid. Bevorzugter ist der Mörtel MC-1015, ein Kupfer-enthaltender Mörtel der von der Norton Company of Worcester, Massachusetts bezogen werden kann.
Wenngleich nicht gezeigt, können zusätzliche Rohrblöcke an angrenzenden Bereichen der Rohranordnung vorgesehen werden. In Abhängigkeit von der Größe des Kessels werden die Rohrblöcke wie erforderlich, normalerweise übereinander, untereinander und an beiden Seiten nebeneinander angeordnet, um den Großteil der Wasserbehälterwand-Rohre in der Primärbrennkammer abzudecken. In einem herkömmlichen MSW-Werk werden diese Rohrblöcke üblicherweise verwendet, um alle Wasserbehälterwand-Rohre abzudecken, die einer Beeinträchtigung durch die Verbrennungsprodukte unterliegen. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein keramischer Kragen 10 um den Bolzen 63 gewickelt, der den Rohrblock 50 an dem Rohraufbau 60 befestigt und auf dem den Bolzen 63 aufnehmenden Loch 5 in dem Rohrblock eine Kappe 11 vorgesehen; siehe Fig. 9. Es wird angenommen, daß diese Modifikationen den Bolzen relativ kühl halten, wodurch seine Korrosion verzögert wird.
Gemäß einigen Ausführungsformen erstrecken sich die verlängerten Rücken 20 des Rohrblocks nicht über die Länge des Blocks, sondern lediglich bis in die Nähe des Loches 5; siehe Fig. 10. Es wird angenommen, daß diese Anordnung zur Verminderung der Belastung der in großen Öfen verwendeten Blöcke beiträgt, bei denen die thermische. Ausdehnung von langen Rohren eine axial ungleichmäßige Kraft auf den Blöcken erzeugt. In bestimmten Ausführungsformen erstrecken sich die Rücken über weniger als ca. 50% der Länge des Basisabschnitts.
In einigen Ausführungsformen wird ein herkömmliches feuerfestes Rohrblocksystem dadurch modifiziert, daß ein feuerfester Streifen (typischerweise ca. 0,013 m (0,5 Inch) mal 0,165 m (6,5 Inch) mal 0,015 m (0,625 Inch)) auf der horizontalen Ebene des mittleren Rückens eines herkömmlichen Rohrblocks angebracht wird. Es wurde festgestellt, daß diese Modifikation sich ebenfalls so auswirkt, daß der feuerfeste Rohrblock leicht von der Oberfläche der Wasserbehälterwand-Rohre angehoben wird, wodurch die durch die erhebliche Ausdehnung der Wasserbehälterwand-Rohre hervorgerufenen Belastungen minimiert werden und die Integrität des Rohrblocksystems erhöht wird.

Claims

1. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem, umfassend einen Rohrblock und einen Aufbau, wobei der Aufbau eine Vielzahl paralleler, miteinander durch mindestens eine Membrane verbundene Rohre umfaßt und wobei der Rohrblock umfaßt: a) einen Basisabschnitt, und b) eine Vielzahl paralleler beabstandeter Rücken, die sich aus dem Basisabschnitt heraus erstrecken, wobei die Oberfläche mindestens eines Rückens eine Oberfläche zur Aufnahme der Membrane definiert, die Membrane an der Oberfläche des Rückens befestigt ist, die Rücken beabstandet sind, um dazwischenliegende parallele Kanäle zu definieren, die Ausdehnung des Rückens, an dem die Membrane befestigt ist, derart ist, daß die parallelen Rohre keine direkte Berührung mit den Kanälen haben, wodurch hohe Belastungen zwischen den parallelen Rohren und den Kanälen ausgeschlossen werden.

2. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Rücken sich über die Länge des Basisabschnitts erstrecken.

3. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei sich die Rücken über weniger als 50% des Basisabschnitts erstrecken.

4. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Membrane mittels eines axialen Bolzens, der sich aus der Membrane erstreckt und durch ein Loch eingesetzt ist, das sich von der Oberfläche des Rückens durch den Rohrblock erstreckt, an der Oberfläche des Rückens befestigt ist.

5. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 4, weiter umfassend eine Kappe zum Abdecken des Loches im Basisabschnitt des Rohrblocks.

6. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 4, weiter umfassend einen um den Bolzen gewickelten keramischen Kragen.

7. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, das zwischen den Rohren und den Kanälen eine Lücke von zwischen ca. 0,32 cm (1/8 inch) und 0,95 cm (3/8 inch) aufweist.

8. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rohrblock eine Tiefe zwischen ca. 1,6 cm (0,625 inch) und 1,9 cm (0,750 inch) hat.

9. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rücken, an dem die Membrane befestigt ist, sich weiter aus dem Basisabschnitt erstreckt als die anderen Rücken.

10. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 9, das zwischen den Rohren und den Kanälen eine Lücke von zwischen ca. 0,32 cm und 0,95 cm (1/8 und 3/8 inch) aufweist.

11. Feuerfester Rohrblock, umfassend:

a) einen Basisabschnitt und

b) drei ausgerichtete, beabstandete Rücken, die sich aufwärts aus dem Basisabschnitt erstrecken, wobei der mittlere Rücken sich mindestens ca. 1,27 cm (0,5 inch) weiter aus dem Basisabschnitt erstreckt als die seitlichen Rücken und die Rücken beabstandet sind, um dazwischenliegende Kanäle zu definieren.

12. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei die Kontur der Kanäle halbkreisförmig ist.

13. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei die Rücken sich über die Länge des Basisabschnitts erstrecken.

14. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei sich die Rücken über weniger als ca. 50% des Basisabschnitts erstrecken.

15. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei der Rohrblock weiter umfaßt: a) ein Loch in dem mittleren beabstandeten Rücken, das sich von der im wesentlichen horizontalen Oberfläche durch den Basisabschnitt des Rohrblocks erstreckt.

16. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei der Basisabschnitt eine Tiefe von zwischen ca. 1,27 cm (0,5 inch) und 2,54 cm (1,0 inch) hat.

17. Rohrblock nach Anspruch 11, wobei der Basisabschnitt eine Tiefe von zwischen ca. 1,6 cm (0,625 inch) und 1,9 cm (0,750 inch) hat.

18. Wasserbehälterwand-Wärmeübertragungssystem, umfassend eine Vielzahl von Rohrblöcken gemäß Anspruch 11, wobei die Rohrblöcke rechteckig sind und benachbart zueinander durch eine Lücke getrennt angeordnet sind, wobei die Lücke mindestens 0,64 cm (1/4 inch) lang ist.