EP0840053B1 - Wärmedämmende Auskleidung auf Wärmetauscherflächen - Google Patents

Wärmedämmende Auskleidung auf Wärmetauscherflächen Download PDF

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EP0840053B1
EP0840053B1 EP97115785A EP97115785A EP0840053B1 EP 0840053 B1 EP0840053 B1 EP 0840053B1 EP 97115785 A EP97115785 A EP 97115785A EP 97115785 A EP97115785 A EP 97115785A EP 0840053 B1 EP0840053 B1 EP 0840053B1
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insulating
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Jürgen Dr.-Ing. Heering
Klaus Dipl.-Ing. Köhnen
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Karrena GmbH
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    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/107—Protection of water tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2270/00—Thermal insulation; Thermal decoupling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S122/00—Liquid heaters and vaporizers
    • Y10S122/13—Tubes - composition and protection

Definitions

  • the invention relates to a heat-insulating lining to reduce the heat flow or to protect against Overtemperature on the cooling surfaces of a medium or High pressure heat exchanger.
  • This heat-insulating lining of a tube-web-tube wall is used in particular in radiation coolers Pipe cage and or used on bulkhead surfaces.
  • Avoiding heat exchangers To a too low gas-side outlet temperature from the Avoiding heat exchangers becomes either the heat transfer surface by interrupting the water supply to individual pipes, by cutting out pipes and or by applying refractory materials and or Pounding mass deactivated.
  • ramming compounds require welding of pins and or or Anchoring to the pipe-bridge-pipe connection, in particular also on pressurized parts (pipes) in order to To ensure wearing and adhering of the ramming masses.
  • the invention is therefore based on the object To create stripes that are targeted Reduction of heat exchange leads, relatively is easy to attach, a later simple one Adjustability by partial distance or more Attachment allowed, no welding on pressure loads Sharing requires no large additional weight load into the component and its surface normal temperature air cures so that a costly drying with a drying burner is not is required.
  • this increases the Outlet temperature of the gas from the heat exchanger achieved.
  • an easy to install material with low thermal conductivity, required temperature resistance, low weight, no need for drying with drying burner, sufficient Abrasion resistance, so on the outside of the tube-web-tube connection is applied that he is the surface of a selected area completely covered.
  • the space between the mat and pipe-web-pipe connection in the web area is the same or another substance with low thermal conductivity, for example a ceramic fiber material, filled out.
  • the ceramic damp felt in mat form is through Pins with mounting washers on the tube-bar-tube connection of the heat exchanger attached.
  • the pencils for example made of corrosion-resistant stainless steel, are only on the webs of the pipe-web-pipe connection welded on. As a result, there are no pressure loads Components (pipes) affected.
  • the arrangement of the mounting pins done so that the pins on the top edge and the bottom edge of the mat segment and depending on Sit within the mat segment.
  • the Fixing pins and the fixing washers each with a thread, so one to ensure a secure hold of the wet felt mats.
  • a coolant distributor (distribution pipe) of the heat exchanger as the basis for the Narrow side of the bottom mat can be used.
  • Top edge and or bottom edge and or front edge (s) of the total mat area are with angled expanded metal strips against fraying and loss of material secured. These angled strips of expanded metal are put on by the pins with mounting washers the webs of the tube-web-tube connection attached.
  • the gas-side surfaces of the angled expanded metal strips are also made with ff material good corrosion resistance.
  • the bill can be taken out or additional attachment of partial mats are worn, with the angled expanded metal strips be laid accordingly.
  • That applied to the gas side surface ff material with low thermal conductivity becomes like this selected that its drying at normal temperature Air is already sufficient to harden.
  • the invention is based on schematic Exemplary embodiments explained in more detail.
  • Fig. 1 shows a section A-A through the cooling surface (2) of the heat exchanger, which consists of a tube (10) web (6) tube (10) wall consists. Corrosion resistant Fastening pins (4) are in a weld (14) each on the webs (6) of the cooling surface (2) appropriate.
  • the mat segments (1) is also an expanded metal (8) attached by an ff material (9) with good Corrosion resistance is protected.
  • Fig. 2 shows a section B-B through one of the tubes (10) the cooling surface attached to a coolant manifold pipe (7) or collector is welded on. On the web (6) the mounting pins (4) for the Segments of the ceramic wet felt mat (1) Welds (14) attached. In the field of pipes (10) a ceramic material (3) is applied, the segments of the damp felt mat (1) being dense or flush on the tube (10) and the ceramic material (3).
  • the segments of the damp felt mat (1) are covered by the Fastening pins (4) pressed and using fastening washers (5) pressed.
  • the top of the Segments of the damp felt mat (1) with a angled expanded metal strip (13) held so the segments of the moisture mat (1) not only in Area of the fastening pins (4) on the tube (10), but also lie close to the edge zones (12), do not fray or that there is a loss of material can.
  • Fig. 3 is the view "C" of the heat insulating lining the cooling surface (2).
  • the segments of the wet felt mat (1) are in through the mounting washers at regular intervals (5) held on the mounting pins (4) be plugged on.

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Description

Die Erfindung betrifft eine wärmedämmende Auskleidung zur Erniedrigung des Wärmestroms bzw. zum Schutz vor Übertemperatur an den Kühlflächen eines Mittel- oder Hochdruck-Wärmeaustauschers.
Diese wärmedämmende Auskleidung einer Rohr-Steg-Rohrwand wird insbesondere in Strahlungskühlern am Rohrkäfig und oder an Schottenflächen verwendet.
Bei der Auslegung der Kühlfächen neu entwickelter Wärmetauscher, bei denen bezüglich Aufbau und Werkstoffe (z. B. Edelstahl) keine einschlägigen Erfahrungen hinsichtlich des sich einstellenden Verschmutzungsverhaltens vorliegen, wird eine an sich bekannte, wärmedämmende Auskleidung verwendet.
Im laufenden Betrieb kann es sich herausstellen, daß die tatsächliche Verschmutzung der Heizflächen geringer ist als die theroretisch angenommene. Das führt zu einer besseren als erwarteten Kühlung und somit zu einer tieferen Gasaustrittstemperatur als vorher theoretisch berechnet.
Um eine zu tiefe gasseitige Austrittstemperatur aus dem Wärmeaustauscher zu vermeiden, wird entweder die Wärmeübertragungsfläche durch Unterbrechung der Wasserzufuhr zu einzelnen Rohren, durch Heraustrennen von Rohren und oder durch Aufbringen von Feuerfestmaterialien und oder Stampfmasse desaktiviert.
Die Unterbindung der Wasserzufuhr oder die Entfernung einzelner Rohre stellt in der Regel eine nichtrücknehmbare Bauteilveränderung dar. Das Aufbringen von Stampfmassen erfordert das Aufschweißen von Stiften und oder Ankern auf die Rohr-Steg-Rohr-Verbindung, insbesondere auch an druckbeaufschlagten Teilen (Rohren), um das Tragen und Anhaften der Stampfmassen zu gewährleisten.
Da jede nachträglich aufgebrachte Schweißnaht Wärmespannungen hervorruft und unter Umständen der Ausgangspunkt für Risse sein kann, ist die Verschweißung von Stiften auf druckgehende Rohre auf jeden Fall nachteilig. Desweiteren kommen durch die Stampfmassen unter Umständen erhebliche Zusatzgewichte in das Bauteil hinein, die häufig schwer abzufangen sind.
Weiterhin ist es erforderlich, die Stampfmasse gemäß einer vom Hersteller vorgegebenen Zeit-Temperatur-Kurve zu trocknen, um ihre Einsatzfähigkeit zu erreichen. Die Trocknungsprozedur kann mit beträchtlichem Aufwand verbunden sein.
Bei Abkleidung von zu viel Wärmeaustauscherfläche durch Stampfmasse ist die Demontage dieser Wärmedämmung nur mit erheblichem Aufwand möglich, da die Stifte und oder Anker ebenfalls nach Abriß der Stampfmasse abgeschliffen werden müssen, um - bedingt durch lokale Metallüberhitzung - Zonen mit Versagenswahrscheinlichkeit zu vermeiden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Abkleidung zu schaffen, die zu einer gezielten Verringerung des Wärmeaustausches führt, relativ einfach anbringbar ist, eine spätere einfache Justierbarkeit durch Teilentfernung oder weiterer Anbringung erlaubt, keine Schweißung an druckbelasteten Teilen erfordert, keine große Zusatzgewichtsbelastung in das Bauteil hineinbringt und deren Oberfläche bei normaltemperierter Luft aushärtet, so daß eine aufwendige Trocknung mit Trocknungsbrenner nicht erforderlich ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt in der Weise, wie es in dem Patentanspruch 1 angegeben ist, die Unteransprüche stellen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.
Erfindungsgemäß wird hierdurch eine Anhebung der Austrittstemperatur des Gases aus dem Wärmetauscher erzielt.
Selbstverständlich kann die Erfindung über den zuvor beschriebenen Anwendungsfall hinausgehend immer auch zum Schutz wärmeempfindlicher Bereiche unter den vorgenannten Rand- und Rahmenbedingungen eingesetzt werden.
Durch die Erfindung ist ein einfach zu installierender Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit, erforderlicher Temperaturbeständigkeit, geringem Gewicht, ohne Trocknungsnotwendigkeit mit Trocknungsbrenner, ausreichender Abriebfestigkeit, so auf die Außenseite der Rohr-Steg-Rohr-Verbindung aufgebracht wird, daß er die Oberfläche eines gewählten Bereiches völlig bedeckt. Der Zwischenraum zwischen Matte und Rohr-Steg-Rohr-Verbindung im Stegbereich wird durch den gleichen oder einen anderen Stoff mit ebenfalls geringer Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel ein Keramikfaser-Werkstoff, ausgefüllt.
Der keramische Feuchtfilz in Mattenform wird durch Stifte mit Befestigungsscheiben an der Rohr-Steg-Rohr-Verbindung des Wärmeaustauschers befestigt. Die Stifte, zum Beispiel aus korrosionsbeständigem Edelstahl, werden nur an den Stegen der Rohr-Steg-Rohr-Verbindung angeschweißt. Hierdurch werden keine druckbelasteten Bauteile (Rohre) beeinflußt. Die Anordnung der Befestigungsstifte erfolgt so, daß die Stifte an der Oberkante und der Unterkante des Mattensegments und je nach Bedarf innerhalb des Mattensegments sitzen. Die Befestigungsstifte und die Befestigungsscheiben werden jeweils mit einem Gewinde ausgestattet, um so einen sicheren Halt der Feuchtfilzmatten zu gewährleisten.
Zusätzlich kann ein Kühlmittelverteiler (Verteilungsrohr) des Wärmeaustauschers als Basis für die Schmalseite der untersten Matte benutzt werden.
Zur Erzielung einer besseren Befestigung und zur Erhöhung der Standzeit werden zusätzliche Streckmetallstreifen verwendet, und zwar im Bereich der Mattenstöße der keramischen Feuchtfilzmatte und nach Befestigungserfordernis des zu verkleidenden Bauteiles. Das Streckmetall wird zwischen gasseitiger Mattenoberfläche und Befestigungsscheiben angebracht.
Auf den Streckmetallstreifen nebst zugehörigen Befestigungsscheiben und Stiftköpfen wird ein ff-Material mit hoher Temperaturbeständigkeit und Gasundurchlässigkeit, zum Beispiel ff-Kitt, aufgebracht, um vorgenannte Teile vor der Gasatmosphäre und Korrosion zu schützen.
Oberkante und oder Unterkante und oder Stirnkante(n) der Gesamtmattenfläche werden mit abgewinkelten Streckmetallstreifen gegen Ausfransen und Materialverlust gesichert. Diese abgewinkelten Streckmetallstreifen werden durch die Stifte mit Befestigungsscheiben auf den Stegen der Rohr-Steg-Rohr-Verbindung befestigt.
Die gasseitigen Oberflächen der abgewinkelten Streckmetallstreifen werden ebenfalls durch ff-Material mit guter Korrosionsbeständigkeit geschützt.
Falls sich durch veränderndes Verschmutzungsverhalten über die Reisezeit der Ausrüstung Handlungsbedarf bezüglich der Veränderung der Größe der wärmedämmenden Auskleidung ergibt, kann dem Rechnung durch Herausnahme oder Zusatzanbringung von Teilmatten getragen werden, wobei die abgewinkelten Streckmetallstreifen entsprechend verlegt werden.
Das auf die gasseitige Oberfläche aufgebrachte ff-Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit wird so ausgewählt, daß sein Trocknen an normaltemperierter Luft bereits ausreicht, um auszuhärten.
Die Erfindung wird anhand von schematischen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
einen Schnitt A-A durch die Kühlfläche,
Fig. 2
einen Schnitt B-B durch ein Einzelrohr,
Fig. 3
eine Ansicht "C" der Wärmeauskleidung der Kühlfläche.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt A-A durch die Kühlfläche (2) des Wärmetauschers, die aus einer Rohr-(10)-Steg(6)-Rohr(10)-Wand besteht. Korrosionsbeständige Befestigungsstifte (4) sind in einer Schweißstelle (14) jeweils auf den Stegen (6) der Kühlfläche (2) angebracht.
An beiden Seiten der Stege (6) ist bis in Höhe der Rohraußenseite der Rohre der Rohrwand (10) ein keramischer Faserwerkstoff (3) als wärmedämmendes Material aufgebracht, darüber sind beidseitig Segmente einer keramischen Feuchtfilzmatte (1) aufgelegt, die von Befestigungsstiften (4) und Befestigungsscheiben (5) gehalten werden.
An einer oder beiden Randzonen und an den Stoßstellen der Mattensegmente (1) ist zusätzlich ein Streckmetall (8) angebracht, das durch ein ff-Material (9) mit guter Korrosionsbeständigkeit geschützt wird.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt B-B durch eines der Rohre (10) der Kühlfläche, das an einem KühlmittelverteilerRohr (7) bzw. Sammler angeschweißt ist. An dem Steg (6) werden in Abständen die Befestigungsstifte (4) für die Segmente der keramischen Feuchtfilzmatte (1) an Schweißstellen (14) befestigt. Im Bereich der Rohre (10) wird ein keramischer Werkstoff (3) aufgebracht, wobei die Segmente der Feuchtfilzmatte (1) dicht bzw. bündig auf dem Rohr (10) und dem keramischen Werkstoff (3) anliegen.
Die Segmente der Feuchtfilzmatte (1) werden durch die Befestigungsstifte (4) gedrückt und mittels Befestigungsscheiben (5) angepreßt. Das obere Ende der Segmente der Feuchtfilzmatte (1) wird mit einem abgewinkelten Streckmetallstreifen (13) gehalten, damit die Segmente der Feuchtigkeitsmatte (1) nicht nur im Bereich der Befestigungsstifte (4) am Rohr (10), sondern auch an den Randzonen (12) dicht anliegen, nicht ausfransen oder daß ein Materialverlust auftreten kann.
In Fig. 3 ist die Ansicht "C" der wärmedämmenden Auskleidung der Kühlfläche (2) dargestellt.
Die Segmente der Feuchtfilzmatte (1) werden in regelmäßigen Abständen durch die Befestigungsscheiben (5) gehalten, die auf die Befestigungsstifte (4) aufgesteckt werden.
Bei der hier dargestellten Ausführung werden Streckmetallstreifen (8) verwendet, die zusätzlich mit einem ff-Material (Kitt) (9) ausgekleidet werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in jeder zweiten Stiftreihe (11) und in den Randzonen (12) der Kühlfläche (2) bzw. der keramischen Segmente der Feuchtfilzmatte (1) ein Streckmetall (8, 13) angebracht.
Bezugsziffernliste:
1
keramisches Feuchtfilzmatten-Segment
2
Kühlfläche, geschweißte Rohrwand (Rohr-Steg-Rohr)
3
Keramikfaser-Werkstoff/Wärmedämmendes Material
4
Befestigungsstifte
5
Befestigungsscheibe
6
Stege der Rohrwand
7
Kühlmittelverteilerrohr
8
Streckmetall
9
ff-Material (ff-Kitt)
10
Rohre der Rohrwand
11
Stiftreihe
12
Randzonen
13
abgekantete Streckmetallstreifen
14
Schweißstelle

Claims (7)

  1. Wärmedämmende Auskleidung zur Erniedrigung des Wärmestromes bzw. zum Schutz vor Übertemperatur an den Kühlflächen eines Mittel- oder Hochdruck-Wärmetauschers,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß keramische Feuchtfilzmatten-Segmente (1) an der Kühlfläche (2) die aus einer Rohr-(10)-Steg-(6)-Rohr-Wand besteht, durch Befestigungsstifte (4) und Befestigungsscheiben (5) befestigt sind,
    daß die Befestigungsstifte (4) nur an den Stegen der Rohrwand (6) der Kühlfläche (2) angeschweißt sind,
    daß die Kontur der Rohr-Steg-Rohr-Wand (6, 10) der Kühlfläche (2) der Wärmetauscherwand durch Einbringen von wärmedämmendem Material (3) eine fluchtende Oberfläche aufweist,
    daß über den Stiftreihen (11) und in den Randzonen (12) der keramischen Feuchtfilzmatten-Segmente (1) ein Streckmetall (8) befestigt wird.
  2. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die keramischen Feuchtfilzmatten-Segmente (1) auf die Rohre der Rohrwand (10) der Kühlfläche (2) und des wärmedämmenden Materials (3) aufgebracht sind.
  3. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in jeder zweiten Stiftreihe (11) und in den Randzonen (12) der wärmedämmenden Abkleidung (1, 3) Streckmetallstreifen (8, 13) angebracht sind, die von Befestigungsstiften (4) mit Befestigungsscheiben (5) gehalten werden.
  4. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 1 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Streckmetall (8), die Befestigungsscheiben (5), der vorstehende Teil der Befestigungsstifte (4) mit einem korrosionsbeständigen ff-Material (9) überdeckt ist.
  5. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in den Randzonen (12) abgekantete Streckmetallstreifen (13) angebracht sind, die von Befestigungsstiften (4) mit Befestigungsscheibe (5) gehalten werden.
  6. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 1 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die gesamte Oberfläche der keramischen Feuchtfilzmatten-Segmente (1) mit Streckmetall (8) überdeckt ist, die von Befestigungsstiften (4) mit Befestigungsscheiben (5) gehalten werden.
  7. Wärmedämmende Auskleidung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß innerhalb der Streckmetallabkleidung (8) jedes beliebige wärmeisolierendes und temperaturbeständige Material in Mattenform (1) oder loser Wolle verwendet wird.
EP97115785A 1996-11-04 1997-09-11 Wärmedämmende Auskleidung auf Wärmetauscherflächen Expired - Lifetime EP0840053B1 (de)

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DE19645390A DE19645390C2 (de) 1996-11-04 1996-11-04 Mittel- oder Hochdruckwärmetauscher mit einer wärmedämmenden Verkleidung

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EP0840053A1 EP0840053A1 (de) 1998-05-06
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