EP0793702A2 - Feuerfestauskleidung im übergang eines vergasers zum abhitzekessel - Google Patents

Feuerfestauskleidung im übergang eines vergasers zum abhitzekessel

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EP0793702A2
EP0793702A2 EP96938004A EP96938004A EP0793702A2 EP 0793702 A2 EP0793702 A2 EP 0793702A2 EP 96938004 A EP96938004 A EP 96938004A EP 96938004 A EP96938004 A EP 96938004A EP 0793702 A2 EP0793702 A2 EP 0793702A2
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EP
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stones
refractory lining
claws
lining according
shaped
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Withdrawn
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EP96938004A
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Jürgen HEERING
Klaus Köhnen
Duane Brooker
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MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Original Assignee
MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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Publication date
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
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    • F22B1/1838—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations
    • F22B1/1846—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations the hot gas being loaded with particles, e.g. waste heat boilers after a coal gasification plant
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    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Definitions

  • the invention relates to a refractory lining in the transition section of a carburetor to the waste heat boiler with brackets for fastening refractory shaped bricks.
  • the transition from the carburetor to the waste heat boiler is flowed through both by the hot synthesis gas and by hot slag.
  • the temperatures in this transition section are over 1400 ° C.
  • the transition between the reactor vessel and the synthesis gas cooler is lined with a refractory delivery made of molded bricks from a reactor vessel supplied by the applicant for the Ruhr synthesis gas plant (SAR) of Ruhrchemie in Oberhausen-Holten with a subsequent waste heat boiler of a synthesis gas cooler.
  • SAR Ruhr synthesis gas plant
  • the upper shaped stones are each placed in a ring on cast brackets, which are attached one above the other at the nozzle end of the carburetor and at the nozzle end of the synthesis gas cooler.
  • the shaped stones in the area of the cooling tube cage are on circumferential tube lugs
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Transition from vertical cooling pipes to the horizontal cooling pipe wall.
  • the thermal stresses caused by high temperatures and the resulting ff material movements are directly on the high-pressure parts on the water side , for example the tubes of the cooling tube cage, transferred; Furthermore, the entire weight of the stones weighs on the supports. Furthermore, the upper fixed points (brackets) at the transition between the two vessels are uncooled and are subject to increasing overheating as the ff material wears down.
  • the object of the invention is therefore to design the refractory lining in the transition section between the reactor and the synthesis gas cooler in such a way that the stresses in the ff material are reduced, the dead weight of the stones is distributed over various conditions, a compensation of the relative movements between the ff stones and the Mounts done, rugged
  • brackets are not attached to water-carrying components (boiler pipes) and the so-called main claw is protected from overheating by additional cooling.
  • the refractory area consists of three different, side by side stone layers in the uncooled nozzle as well as different Special shaped stones, shoulder shaped stones and normal stones, which are matched to the conditions of temperature, wear, internal and external pressure and service life.
  • the refractory stone lining is supported on the connection piece and on the cooling tube cage of the synthesis gas cooler by a stone holding system, which consists of consoles arranged one above the other in the area of the cooling tube
  • the supports for the ff-stones are distributed on different levels in order to distribute the stone weights and to keep local stresses low
  • the stone brackets are on the webs between the water-side high-pressure parts (boiler pipes)
  • REPLACEMENT3LATT (RULE26) - Design of a drip nose at the lower exit of the cooling tube cage so that the slag does not crawl along the horizontal wall and slag this as well as the bulkhead walls and the tube cage.
  • Fig. 2 shows a section through the ff material at the transition from the carburetor to the waste heat boiler.
  • an ff lining which consists of a number of normal and shaped stones, is introduced in the transition section between the carburetor (1) and the waste heat boiler (4).
  • the transition section consists on the outside of the uncooled carburetor socket (2) and the cooled pipe cage (5) in the upper part of the waste heat boiler (3, 4).
  • the ff lining is supported in the tube cage (5) by consoles (9) arranged one above the other, which are welded to the webs (tube-web-tube welding) of the tube cage (5).
  • expansion joints (27) are provided below each of the brackets (9), while an annular, ceramic fiberboard (6) is inserted between the ff lining at the transition to the nozzle (2).
  • An ff ramming compound (24) or the like is applied between the upper part of the tube cage (5) and the cooling system (10, 11, 12).
  • FIG. 2 shows the structure of the ff lining in the transition section from the carburetor (2) and inlet connection (3) of the waste heat boiler (4).
  • the ff-lining is held by claws (8), which are protected from overheating by a cooling system (10, 11, 12).
  • a layer of shaped blocks (13, 14) are first placed on the claws (8), and the shaped blocks (18, 19) are used towards the center, circular segments of a horizontally arranged ceramic fiberboard (6) and a vertically arranged fiberboard (28) is inserted between the stones (19) and (14). Above the stones (15, 16) are arranged in one position and above the stones (17). Medium (20) and outer molded blocks (21) and a ceramic mat (22) are also used for insulation.

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Description

Feuerfestauskleidung im Übergang eines Vergasers zum Abhitzekessel
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Feuerfestauskleidung in der Übergangsstrecke eines Vergasers zum Abhitzekessel mit Konsolen für die Befestigung von feuerfesten Formsteinen.
Der Übergang vom Vergaser zum Abhitzekessel wird sowohl vom heißen Synthesegas durchströmt als auch durch heiße Schlacke beaufschlagt. Die Temperaturen liegen in dieser Übergangsstrecke bei über 1400 °C.
Bei diesen hohen Temperaturen und der zusätzlichen Gas-/Feststoffströmung ist ein ungeschützter Werkstoff aus Stahl nicht beständig. Daher wird dieser Bereich mit feuerfestem Material ausgekleidet. Man hat die Wahl zwischen dem Einsatz von Stampfmassen, ff-Formsteinen oder einer Kombination aus beiden Materialien, wobei jedoch die Formsteine die bessere Werkstoffqualität bieten.
Aus einem von der Anmelderin für die Synthesegasanlage Ruhr (SAR) der Ruhrchemie in Oberhausen-Holten gelie¬ ferten Reaktorgefäß mit anschließendem Abhitzekessel eines Synthesegaskühlers ist der Übergang zwischen Reaktorgefäß und Synthesegaskühler mit einer feuer¬ festen Zustellung aus Formsteinen ausgekleidet.
Die oberen Formsteine sind jeweils ringförmig auf Gu߬ konsolen aufgelegt, die übereinander am Stutzenende des Vergasers und am Stutzenende des Synthesegaskühlers befestigt sind. Die Formsteine im Bereich des Kühlrohrkäfigs sind auf umlaufenden Rohrnasen am
ERSATZBLAπ(REGEL26) Übergang von vertikalen Kühlrohren in die horizontale Kühlrohrwand aufgelegt.
Durch die Abstützung bzw. Auflage der ff-Formsteine auf den umlaufenden Nasen des Kühlrohrkäfigs sowie durch einen Festpunkt am Ende des Vergaserstutzens ohne zusätzliche Dehnfugen und elastische Zwischenmateria¬ lien, werden die Wärmespannungen durch hohe Temperaturen und dadurch hervorgerufene ff-Materialbewegungen direkt auf die wasserseitigen Hochdruckteile, beispielsweise die Rohre des Kühlrohrkäfigs, übertragen; weiterhin lastet das gesamte Eigengewicht der Steine auf den Abstützungen. Ferner sind die oberen Festpunkte (Konsolen) am Übergang zwischen beiden Gefäßen ungekühlt und bei fortlaufendem Verschleiß des ff-Materials stärker werdenden Überhitzungen ausgesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Feuerfest- auskleidung in der Übergangsstrecke zwischen Reaktor und Synthesegaskühler so zu gestalten, daß die Spannungen im ff-Material reduziert, das Eigengewicht der Steine auf verschiedene Auflagen verteilt, eine Kompensation der Relativbewegungen zwischen ff-Steinen und den Halterungen erfolgt, schroffe
Querschnittsübergänge entfallen, die Halterungen nicht an wasserführenden Komponenten (Kesselrohre) befestigt werden und die sogenannte Hauptpratze durch eine Zusatzkühlung vor Überhitzung geschützt wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeich¬ nenden Merkmale von Anspruch 1, die Unteransprüche stellen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.
Erfindungsgemäß besteht der Feuerfestbereich aus drei verschiedenen, nebeneinander angeordneten Steinlagen im ungekühlten Stutzen sowie aus verschiedenen Spezialformsteinen, Schulterformsteinen und Normalsteinen, die auf die Verhältnisse von Temperatur, Verschleiß, Innen- und Außendruck sowie Standzeit abgestimmt sind.
Die feuerfeste Steinauskleidung wird am Stutzen und am Kühlrohrkäfig des Synthesegaskühlers durch ein Stein¬ haltesystem abgestützt, das aus übereinander angeord¬ neten Konsolen besteht, die im Bereich des Kühlrohr¬
10 käfigs an den Stegen der Rohr-Steg-Rohr-Schweißung befestigt und im Bereich des Stutzens an Pratzen auf¬ gehängt und dort zusätzlich gekühlt werden. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen werden u. a. folgende Anforderungen erfüllt:
15
- die Abstützungen für die ff-Steine werden auf verschiedene Ebenen verteilt, um die Steingewichte aufzuteilen und um so lokale Spannungen niedrig zu halten,
20
- eine Kompensation der Relativbewegungen zwischen den ff-Steinen und der Halterungsstruktur wird durch Verwendung von keramischem, elastischem Material gewährleistet,
25
- Schroffe Querschnittsübergänge im Übergang entfallen.
- die Steinhalterungen werden an den Stegen zwischen den wasserseitigen Hochdruckteilen (Kesselrohren)
-,-. angeschweißt,
- Schützen der Hauptpratze vor Überhitzung durch Einbau einer Zusatzkühlung,
35 - Auswahl der Steinformate und des Steinaufbaus so durchführen, daß Spannungen in den Steinen gering bleiben,
ERSATZ3LATT(REGEL26) - Ausprägung einer Tropfnase am unteren Ausgang des Kühlrohrkäfigs, damit die Schlacke nicht an der Horizontalwand entlang kriecht und diese sowie die Schottwände und den Rohrkäfig verschlackt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch den Übergang von Vergaser und Abhitzekessel,
Fig. 2 einen Schnitt durch das ff-Material am Übergang von Vergaser zum Abhitzekessel.
Entsprechend von Fig. 1 ist in der Übergangsstrecke zwischen Vergaser (1) und dem Abhitzekessel (4) im Inneren eine ff-Auskleidung, die aus einer Reihe von Normal- und Formsteinen besteht, eingebracht.
Die Übergangsstrecke besteht außen aus dem ungekühlten Vergaserstutzen (2) und dem gekühlten Rohrkäfig (5) im oberen Teil des Abhitzekessels (3, 4).
Die Abstützung der ff-Auskleidung erfolgt im Rohrkäfig (5) durch übereinander angeordnete Konsolen (9), die an den Stegen (Rohr-Steg-Rohrschweißung) des Rohrkäfigs (5) angeschweißt sind.
Im Stutzen (3) des Abhitzekessels (4) sind Haken (7) angebracht, in die Pratzen (8) zur Abstützung der oberen ff-Auskleidung eingebracht sind. Die Pratzen (8) werden durch ein Kühlsystem (10, 11, 12) vor Überhitzung geschützt. Die unterste Konsole (9 ) am Kühlrohrkäfig (5), die horizontale Rohrwand (23), der Sammler (30) und die Rohrwand (31) werden durch eine zusätzlich aufgebrachte ff-Masse (25) mit einer umlaufenden Tropfnase (26) gegen Verschlackung geschützt.
Zwischen den Fomsteinsegmenten (17) sind jeweils unterhalb der Konsolen (9) Dehnfugen (27) vorgesehen, während am Übergang zum Stutzen (2) zwischen die ff-Auskleidung eine ringförmige, keramische Faserplatte (6) eingelegt wird. Zwischen dem oberen Teil des Rohrkäfigs (5) und dem Kühlsystem (10, 11, 12) wird eine ff-Stampfmasse (24) oder dergleichen aufgebracht.
Aus Fig. 2 ist der Aufbau der ff-Auskleidung in der Übergangsstrecke von Vergaser- (2 ) und Eintritts¬ stutzen (3) des Abhitzekessels (4) dargestellt. Die Halterung der ff-Ausmauerung erfolgt durch Pratzen (8), die durch ein Kühlsystem (10, 11, 12) vor Überhitzung geschützt werden.
Auf die Pratzen (8) werden zunächst je eine Lage Formsteine (13, 14) gelegt, zur Mitte hin werden die Formsteine (18, 19) verwendet, wobei auf den Stein (19) kreisförmige Segmente einer horizontal angeordneten keramischen Faserplatte (6) und zwischen den Steinen (19) und (14) eine vertikal angeordnete Faserplatte (28) eingelegt werden. Darüber werden innen die Steine (15, 16) in je einer Lage und darüber die Steine (17) angeordnet. Zur Isolierung werden ferner mittlere (20) und äußere Formsteine (21) sowie eine keramische Matte ( 22 ) verwendet. Bezugsziffernliste:
1 Übergangsstrecke
2 Vergaser
3 Eintrittsstutzen Abhitzekessel
4 Abhitzekessel
5 Kühlrohrkäfig
6 Keramische Fasermatte
7 Haken
8 Pratze
9 Konsole
10 Kühlschlangenrohre
11 Abdichtkasten
12 Keramische Wolle 13 Formstein
14 Formstein
15 Formstein
16 Formstein
17 Innerer Formstein 18 Schulterformstein
19 Schulterformstein
20 Mittlerer Formstein
21 Äußerer Formstein
22 Keramische Matte 23 Horizontale Rohrwand
24 Isoliermasse
25 ff-Stampfmasse
26 Tropfnase
27 Dehnfugen
28 Keramische Fasermatte
29 Keramischer Fasermatten-Block
30 Sammler
31 Rohrwand

Claims

Patentansprüche:
1. Feuerfestauskleidung in der Übergangsstrecke eines Vergasers zum AbhitzkesseΛ mit Konsolen für die Befestigung von ff-Formsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Übergangsstrecke (1 ) am Eintrittsstutzen (3) des Abhitzekessels (4) an Haken (7) aufgehängte Pratzen (8) eingebracht sind, daß unterhalb der Pratzen (8) Kühlschlangenrohre (10) in einem Abdichtkasten (11) angeordnet sind, daß in dem Kühlrohrkäfig (5) in Abständen über¬ einander Konsolen (9) befestigt sind, daß auf die Pratzen (8) und die Konsolen (9) über¬ einander geschichtete ff-Steine aufgelegt sind.
2. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Pratzen (8) ein Verbund von Formsteinen (13, 14, 15, 16 und 17) übereinander eingebracht wird.
3. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe der Formsteine (13, 14) zur Mitte hin Schulterformsteine (18, 19), eine horizontal ange¬ ordnete keramische Faserplatte (6) und eine vertikal angeordnete keramische Faserplatte (28) eingebracht sind.
4. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den innen angeordneten Formsteinen (15, 16, 17) und dem Eintrittsstutzen (3) mittlere und äußere Formsteine (20, 21) und keramische Matten (22) eingebracht sind.
5. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 0 daß auf die Konsolen (9)'„ übereinander Formsteine (17) eingebracht sind und daß unterhalb jeder Konsole (9) zwischen den Formsteinen (17) eine Dehnfuge (27) vorgesehen ist.
5 6. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Kühlrohrkäfigs (5) und an der Unterseite der horizontalen Rohrwand (23) eine ff-Stampfmasse (25) mit einer nach innen gerich- 0 teten Tropfnase (26) aufgebracht ist.
7. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ausgangs des Kühlrohrkäfigs (5) oberhalb der 25 Konsole (9) Schulterformsteine (18) eingebracht sind.
8. Feuerfestauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
_n daß um die Kühlschlangenrohre (10) herum keramische Fasermatten-Blöcke (29) eingelegt sind.
35
EP96938004A 1995-09-13 1996-09-09 Feuerfestauskleidung im übergang eines vergasers zum abhitzekessel Withdrawn EP0793702A2 (de)

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