EP0415038A1 - Rohrwand für Heissreaktionsräume - Google Patents

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EP0415038A1
EP0415038A1 EP90113137A EP90113137A EP0415038A1 EP 0415038 A1 EP0415038 A1 EP 0415038A1 EP 90113137 A EP90113137 A EP 90113137A EP 90113137 A EP90113137 A EP 90113137A EP 0415038 A1 EP0415038 A1 EP 0415038A1
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ribs
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Klaus Köhnen
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    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D2009/0018—Cooling of furnaces the cooling medium passing through a pattern of tubes
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    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F27D2009/0002—Cooling of furnaces
    • F27D2009/0051—Cooling of furnaces comprising use of studs to transfer heat or retain the liner

Definitions

  • the invention relates to a tube wall for hot reaction rooms, which is provided on the heat-exposed side with a temperature-resistant ceramic lining carried by metallic holding elements.
  • hot reaction rooms such as combustion rooms or reaction rooms of coal gasifiers
  • the tube walls of the hot reaction space are usually provided with pins which are applied by means of the arc welding process.
  • a maximum pen density of around 3000 pens per m2 can be achieved.
  • the shelf life of the ceramic lining is of crucial importance for the economy of the hot reaction room and thus the entire system. This in turn essentially depends on the cooling effect exerted on the ceramic lining by the tube wall through which the coolant flows.
  • the invention is therefore based on the object of designing the tube wall for a hot reaction space of the generic type in such a way that more intensive cooling of the ceramic lining and thus a longer durability is achieved than is the case with known tube walls.
  • the invention is based on the knowledge that the heat dissipation, that is to say the cooling effect, the more effective the greater the ratio of the heat-dissipating surface to the heat-absorbing surface.
  • the invention proposes that the heat-applied side of the tube wall has a substantially flat surface.
  • the heat-treated flat side of the pipe wall i.e. the heat-absorbing surface is naturally considerably smaller than the heat-exposed side of known tube walls, in which this surface is formed by the curvatures of the tubes arranged next to one another, circular cross sections.
  • this surface is formed by the curvatures of the tubes arranged next to one another, circular cross sections.
  • the ratio of heat-dissipating to heat-absorbing surface is comparatively large in the pipe wall according to the invention.
  • the specific heat dissipation is also more intensive, and the service life of the ceramic lining applied to the tube wall increases.
  • the design of the pipe wall according to the invention can be different. It is thus possible to design the individual tubes of the tube wall which are welded to one another as shaped tubes with a surface which is flat towards the heat-affected side.
  • the individual tubes of the tube wall from normal tubes of circular cross-section, the adjoining surfaces of which are leveled by appropriate processing, the flat, heat-treated side of the tube wall being formed by the existing recesses between the individual tubes filling welding layers.
  • Pins can be welded onto the flat, heat-treated side of the tube wall in a known manner as metallic holding elements for the ceramic lining.
  • ribs can also be provided as holding elements on the flat side.
  • These ribs can also be provided with humps and / or recesses for better adhesion of the ceramic lining. The adhesion is further improved if the ribs on the side facing away from the pipe wall are cut open and bent out.
  • the invention also proposes that the ribs on the welding side be provided with a welded overlay which has the same material as the pipes of the pipe wall.
  • the invention is illustrated in the drawing, for example. 1 and 2 show two different embodiments of the tube wall according to the invention.
  • Ribs 3 made of humped sheet metal for holding the ceramic lining (not shown) are welded onto this flat, heat-treated side and are also provided with the above-mentioned recesses 4. 5 also indicates the build-up welding already mentioned.
  • the embodiment of the tube wall according to the invention according to FIG. 2 is composed of normal tubes 6 of circular cross section, the adjoining surfaces 7 of which are leveled by appropriate machining, in particular by milling. This reduces the cross section of the depressions between the tubes, which are filled by welding layers indicated by 8. This also creates a flat, heat-treated surface of the tube wall.
  • pins 9 are shown, which are used to hold the ceramic lining, also not shown here.
  • the ribs 10 in the left part of FIG. 2 again serve the same purpose. As also shown in FIG. 1, these can be provided with recesses 11. However, as indicated at 12, they can also be cut open and bent out.

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Abstract

Diese Rohrwand ist auf der wärmebeaufschlagten Seite mit einer von metallischen Halteelementen (3) getrogenen temperaturbeständigen keramischen Auskleidung versehen. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die wärmebeaufschlagte Seite eine im wesentlichen ebene Oberfläche (2) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rohrwand für Heißreaktionsräu­me, die auf der wärmebeaufschlagten Seite mit einer von metallischen Halteelementen getragenen temperaturbeständi­gen keramischen Auskleidung versehen ist.
  • In Heißreaktionsräumen, wie zum Beispiel Feuerungsräumen oder Reaktionsräumen von Kohlevergasern, herrschen hohe Temperaturen, die für den Ablauf der gewünschten Reaktio­nen und/oder für einen flüssigen Schlackeabzug erforder­lich sind. Hierbei ist es in der Regel notwendig, die Rohrwände der Heißreaktionsräume mit einer entsprechend temperaturbeständigen keramischen Auskleidung zu versehen.
  • Zum Halten und Kühlen der keramischen Auskleidung werden die Rohrwände des Heißreaktionsraumes üblicherweise mit Stiften versehen, die mittels des Lichtbogenschweißver­fahrens aufgebracht werden. Hierbei kann eine maximale Stiftdichte von etwa 3000 Stiften pro m² erreicht werden.
  • Für die Wirtschaftlichkeit des Heißreaktionsraumes und damit der Gesamtanlage ist die Haltbarkeitsdauer der kera­mischen Auskleidung von entscheidender Bedeutung. Diese wiederum hängt im wesentlichen von der Kühlwirkung ab, die von der kühlmitteldurchströmten Rohrwand auf die kerami­sche Auskleidung ausgeübt wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Rohr­wand für einen Heißreaktionsraum der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß eine intensivere Kühlung der kerami­schen Auskleidung und damit eine längere Haltbarkeit er­zielt wird, als dies bei bekannten Rohrwänden der Fall ist.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Wärme­abfuhr, die Kühlwirkung also, umso wirkungsvoller ist, je größer das Verhältnis von wärmeabführender Fläche zu wär­meaufnehmender Fläche ist.
  • Unter Beachtung dieser Erkenntnis schlägt die Erfindung vor, daß die wärmebeaufschlagte Seite der Rohrwand eine im wesentlichen ebene Fläche aufweist. Die wärmebeauf­schlagte ebene Seite der Rohrwand, d.h. die wärmeaufneh­mende Fläche, ist naturgemäß erheblich kleiner als die wärmebeaufschlagte Seite bekannter Rohrwände, bei denen diese Fläche durch die Krümmungen der nebeneinander an­geordneten Rohre kreisrunden Querschnitte gebildet wird. Das aber bedeutet, daß das Verhältnis von wärmeabführen­der zu wärmeaufnehmender Fläche bei der erfindungsgemäßen Rohrwand vergleichsweise groß ist. Demzufolge ist auch die spezifische Wärmeabfuhr intensiver,und die Standzeit der auf die Rohrwand aufgebrachten keramischen Auskleidung erhöht sich.
  • Die Ausführung der erfindungsgemäßen Rohrwand kann unter­schiedlich sein. So ist es möglich, die einzelnen mitein­ander verschweißten Rohre der Rohrwand als Formrohre mit zur wärmebeaufschlagten Seite hin ebener Oberfläche auszu­bilden.
  • Es ist weiter möglich, die einzelnen Rohre der Rohrwand aus Normalrohren kreisrunden Querschnittes zu bilden, deren aneinanderliegende Flächen durch entsprechende Bearbeitung geebnet sind, wobei die ebene wärmebeauf­schlagte Seite der Rohrwand durch die vorhandenen Ver­tiefungen zwischen den einzelnen Rohren ausfüllende Schweißlagen gebildet ist.
  • Auf der ebenen wärmebeaufschlagten Seite der Rohrwand können in bekannter Weise Stifte als metallische Halte­elemente für die keramische Auskleidung aufgeschweißt sein. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kön­nen auf der ebenen Seite aber auch Rippen als Halteele­mente vorgesehen sein. Diese Rippen können zwecks bes­serer Haftung der keramischen Auskleidung noch mit Buckeln und/oder Ausnehmungen versehen sein. Die Haftung wird noch verbessert, wenn die Rippen auf der von der Rohrwand abgewandten Seite aufgeschnitten und ausgebogen sind. Um eine dauerhafte Befestigung der Rippen an der Rohrwand zu sichern, schlägt die Erfindung schließlich noch vor, daß die Rippen an der Verschweißungsseite mit einer Auftragsschweißung versehen sind, die den gleichen Werkstoff wie die Rohre der Rohrwand aufweist.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veran­schaulicht. Dabei zeigen Fig. 1 und Fig. 2 zwei ver­schiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rohr­wand.
  • Die Rohrwand gemäß Fig. 1 ist zusammengesetzt aus Form­rohren 1 mit ebener Fläche 2. Diese ebenen Flächen der miteinander gasdicht verschweißten Formrohre bilden die erfindungsgemäße ebene wärmebeaufschlagte Seite der Rohr­wand. Auf diese ebene wärmebeaufschlagte Seite sind Rip­pen 3 aus Buckelblech zum Halten der nicht dargestellten keramischen Auskleidung aufgeschweißt, die noch mit den oben erwähnten Ausnehmungen 4 versehen sind. Mit 5 ist die ebenfalls bereits angesprochene Auftragsschweißung angedeutet.
  • Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrwand gemäß Fig. 2 ist zusammengesetzt aus normalen Rohren 6 kreis­runden Querschnittes, deren aneinanderliegende Flächen 7 durch entsprechende Bearbeitung, insbesondere durch Frä­sen, geebnet sind. Dadurch verringert sich der Querschnitt der Vertiefungen zwischen den Rohren, die durch mit 8 angedeutete Schweißlagen ausgefüllt sind. Damit ist auch hier eine ebene wärmebeaufschlagte Oberfläche der Rohr­wand geschaffen.
  • Im rechten Teil der Fig. 2 sind Stifte 9 dargestellt, die zum Halten der hier ebenfalls nicht eingezeichneten kera­mischen Auskleidung dienen. Dem gleichen Zweck dienen wiederum die Rippen 10 im linken Teil der Fig. 2. Diese können, wie auch in Fig. 1 dargestellt, mit Ausnehmungen 11 versehen sein. Sie können aber auch, wie bei 12 ange­deutet, aufgeschnitten und ausgebogen sein.

Claims (8)

1. Rohrwand für Heißreaktionsräume, die auf der wärme­beaufschlagten Seite mit einer von metallischen Halteelementen getragenen temperaturbestandigen keramischen Auskleidung versehen ist, dadurch ge­kennzeichnet, daß die wärmebeaufschlagte Seite der Rohrwand eine im wesentlichen ebene Oberfläche auf­weist.
2. Rohrwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen miteinander verschweißten Rohre der Rohrwand als Formrohre (1) mit zur wärmebeauf­schlagter Seite hin ebener Oberfläche (2) ausgebil­det sind.
3. Rohrwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen miteinander verschweißten Rohre der Rohrwand aus Normalrohren (6) kreisrunden Quer­schnittes gebildet sind, deren aneinanderliegende Flächen (7) durch entsprechende Bearbeitung geebnet sind, wobei die ebene wärmebeaufschlagte Seite der Rohrwand durch die vorhandenen Vertiefungen zwischen den einzelnen Rohren ausfüllende Schweißlagen (8) gebildet ist.
4. Rohrwand nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß auf der ebenen wärmebeaufschlag­ten Seite der Rohrwand Stifte (9) als metallische Halteelemente für die keramische Auskleidung auf­geschweißt sind.
5. Rohrwand nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ebenen wärmebeauf­schlagten Seite der Rohrwand Rippen (3, 10) als metallische Halteelemente für die keramische Aus­kleidung aufgeschweißt sind.
6. Rohrwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (3, 10) mit Buckeln und/oder Aus­nehmungen (4, 11) versehen sind.
7. Rohrwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (10) auf der von der Rohrwand ab­gewandten Seite aufgeschnitten und ausgebogen sind.
8. Rohrwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichet, daß die Rippen (3, 10) an der Verschweißungsseite mit einer Auftragsschweißung versehen sind, die den gleichen Werkstoff wie die Rohre (1, 6) der Rohrwand aufweist.
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