EP1153662B1 - Hitze- und verschleissbeanspruchtes Einbauelement, insbesondere Segment eines Zyklontauchrohres - Google Patents

Hitze- und verschleissbeanspruchtes Einbauelement, insbesondere Segment eines Zyklontauchrohres Download PDF

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EP1153662B1
EP1153662B1 EP01111010A EP01111010A EP1153662B1 EP 1153662 B1 EP1153662 B1 EP 1153662B1 EP 01111010 A EP01111010 A EP 01111010A EP 01111010 A EP01111010 A EP 01111010A EP 1153662 B1 EP1153662 B1 EP 1153662B1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
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    • F27D1/06—Composite bricks or blocks, e.g. panels, modules
    • F27D1/08—Bricks or blocks with internal reinforcement or metal backing

Definitions

  • the invention relates to a heat and wear-stressed installation element, to assemble a dip tube, the central one from above in a lined with fireproof material Cyclone separator of a cement clinker production line protrudes and can be hung on the cyclone ceiling.
  • EP-A-0 447 802 discloses a cyclone immersion tube with the use of a metallic grating known, the z. B. hexagonal honeycomb can be filled with a ceramic material.
  • the Known cyclone dip tube will first be the empty one Grating parts connected to each other and hung in the cyclone, after which the open honeycomb grate with ceramic mass fill out.
  • Such a production of a cyclone dip tube is particularly difficult if that Ceramic material poured into the honeycomb openings, injected, should be shaken or pressed.
  • the invention has for its object a built-in element to assemble a heat and wear segmented dip tube for one with refractory Lined cyclone material of a cement clinker production line to create, the individual built-in element with a Length can be manufactured and assembled even greater than 120 cm should be characterized by a long service life.
  • Characteristic of the heat-resistant and wear-resistant according to the invention is that it's a composite body consisting of a comparatively thin-walled and lightweight metallic body, on the webs of a metallic grid-like grating are arranged, the grid openings with a heat resistant and against mechanical and chemical Influences of wear-resistant ceramic mass are filled. there the heat-resistant ceramic mass in the lattice openings of the Rust, which can be elastic, e.g. B. expanded metal grid, poured and / or injected and / or shaken / vibrated and / or pressed.
  • the heat-resistant ceramic mass is in any case with the Production of the composite body according to the invention is flowable and it can also be done by additional heat treatment such as Sintering, tempering, etc. are hardened.
  • the ceramic mass has z. B. silicon carbide (SiC) and it can also be a hydraulic binder such. B. contain cement according to its Hardening of the ceramic mass gives a special strength.
  • the integrated body acts in the composite body according to the invention Grating as reinforcement for the heat-resistant ceramic mass, that on the wear-stressed side of the from the invention
  • Composite body segments composed Component should lie, so on the segmented cyclone immersion tube Dip tube outside that of the inflowing into the cyclone Hot gas solid suspension is highly stressed.
  • the surface has the lowest possible porosity the invention proposed the surface the ceramic mass with a final coating, in particular Glazing, glaze, enamel etc. to be provided.
  • the drawing shows a section of the cross section through an inventive Composite body installation element or segment, consisting from a heat-resistant metallic base body 10, namely from a thin-walled z. B. 5 to 15 mm thick rolled steel material, on which the webs 11 with a metallic grate grid-shaped openings are tacked or welded. It would be also possible in the manufacture of the composite body, the grate 11 place loosely on the base body 10.
  • the openings of the grate 11, viewed in plan, square, hexagonal or otherwise, like polygonal or even round, are with a highly heat-resistant Ceramic mass 12 filled in the lattice openings poured in, shaken and then hardened. To the surface of the ceramic mass 12 has one more protection Coating 13 has the lowest possible porosity, especially one Glaze, glazing, enamelling etc.
  • the thickness of the ceramic mass 12 can e.g. B. 25 mm.
  • the metallic base body 10 no longer needs a heat resistant cast, the thickness of which is large long segments are approximately more than 15 mm would. Rather, with the construction according to the invention heat-resistant and wear-resistant composite segments manufacture with a length of more than 120 cm without the Thickness of the metallic base body 10 must exceed 15 mm. If the composite body segments become thermally and mechanically highly stressed dip tube of a cyclone of the cyclone suspended gas heat exchanger system / precalcination system a cement clinker burning plant put together, so the heat-resistant Ceramic mass 12 on the outside of the metallic base body 10 arranged, that is the side on which the inflowing abrasive hot gas / solid suspension flows in. It exists but also the possibility of the layer structure of the invention Composite body on both sides of the base metal sheet 10 to arrange. In any case, the service life of the invention Composite installation elements or segments high.
  • the metallic base body 10 consists of cast steel, can the metallic grid-shaped grate with its webs 11 completely or partially as a one-piece cast body together with the Base body 10 be made.
  • the composite bodies according to the invention are not for production segmented cyclone immersion pipes in cement clinker burning plants too to protect others a high thermochemical and abrasive Components subject to wear can be used, in particular for Protection of those built into the hot gas pipes and hot meal pipes Guiding and / or regulating elements such as swiveling diverter flaps, Impact slider or the like.

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft ein hitze- und verschleißbeanspruchtes Einbauelement, zum Zusammensetzen eines Tauchrohres, das zentral von oben in einen mit feuerfestem Material ausgekleideten Zyklonabscheider einer Zementklinkerproduktionslinie hineinragt und an der Zyklondecke aufhängbar ist.
Anlagen zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl weisen einen Drehrohrofen und einen diesem materialflussseitig gesehen vorgeschalteten Zyklonschwebegas-Wärmetauscher mit Calcinator auf. Im Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystem wird das Zementrohmehl im kombinierten Gleich-/Gegenstrom zum heißen Abgas der Calcinierstufe bzw. des Drehrohrofens vorerhitzt, und das in der Calcinierstufe vorcalcinierte Gutmaterial wird im untersten Zyklon des Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystems vom Heißgas abgetrennt und in den Drehrohrofen eingeführt. Es versteht sich, dass dabei die Heißgaszyklone des Zyklonschwebegas-Wärmetauscherstranges, insbesondere der unterste Zyklon, der mit Heißgas und Heißmehl einer Temperatur von z. B. 700 bis 950° C in Berührung kommt, einer hohen mechanischen, chemischen und thermischen Beanspruchung und damit einem hohen thermochemischen und abrasiven Verschleiß ausgesetzt sind. Dies gilt insbesondere für das zentral von oben in den Zyklonabscheider hineinragende Tauchrohr.
Es ist daher schon bekannt (DE-C-32 28 902), bei einem diesen hohen Beanspruchungen ausgesetzten Zyklonabscheider das Tauchrohr aus mehreren Segmenten zusammenzusetzen und die Segmente untereinander lösbar miteinander zu verbinden, um im Verschleißfall einzelne Tauchrohrsegmente mit verhältnismäßig geringem Zeit- und Arbeitsaufwand erneuern zu können und Verformungen am Tauchrohrmantel selbst bei hohen thermischen Wechselbelastungen zu vermeiden. Dabei ist schon vorgeschlagen worden, die Tauchrohrsegmente vollständig aus Keramikmaterial zu fertigen, das zwar hitzebeständig ist, aber höheren mechanischen Beanspruchungen nicht standhält. Daher werden die Tauchrohrsegmente meistens aus hitzebeständigem Stahlguss gefertigt. Dem Gießen von dünnwandigen Tauchrohrsegmenten sind aber insofern Grenzen gesetzt, als Segmente, wenn sie nicht dicker als ca. 15 mm sein sollen, nur bis zu einer Länge von ca. 120 cm frei von Inhomogenitäten gegossen werden können. Große Heißgaszyklone verlangen aber entsprechend große Tauchrohre, bei denen die einzelnen Segmente weit mehr als 120 cm lang sein sollen, die aus Montagegründen aber nicht zu schwer sein dürfen.
Aus der EP-A-0 447 802 ist ein Zyklon-Tauchrohr mit Einsatz eines metallischen Gitterrostes bekannt, dessen z. B. sechseckige Waben mit einem keramischen Material auffüllbar sind. Zur Herstellung des bekannten Zyklon-Tauchrohres werden zunächst die leeren Gitterrostteile miteinander verbunden und in den Zyklon eingehängt, wonach die offenen Waben des Rostes mit der keramischen Masse ausgefüllt werden. Eine derartige Herstellung eines Zyklon-Tauchrohres macht besonders dann Schwierigkeiten, wenn das Keramikmaterial in die Wabenöffnungen eingegossen, eingespritzt, eingerüttelt oder eingepresst werden soll.
Aus der US-A-4,651,487 ist es bekannt, auf eine Gehäusewand die Stege eines Sechseck-Gitters oder andere Armierungen wie rohrabschnittsförmige hohle Verankerungs- bzw. Armierungs-Elemente aufzuschweißen und die Öffnungen und Zwischenräume mit einem Feuerfestmaterial auszufüllen. Nicht bekannt ist, einen derartigen ebenflächigen Verbundkörper zu krümmen und zu verformen und für das Tauchrohr eines Zyklonabscheiders einer Zementklinkerproduktionslinie einzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einbauelement zum Zusammensetzen eines hitze- und verschleißbeanspruchten segmentierten Tauchrohres für einen mit feuerfestem Material ausgekleideten Zyklon einer Zementklinkerproduktionslinie zu schaffen, wobei das einzelne Einbauelement mit einer Länge auch größer 120 cm herstellbar und montierbar sein und sich durch eine hohe Standzeit auszeichnen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Einbauelement mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Charakteristisch für das erfindungsgemäße hitzebeständige und verschleißbeständige Einbauelement ist, dass es ein Verbundkörper ist, bestehend aus einem vergleichsweise dünnwandigen und leichtgewichtigen metallischen Grundkörper, auf dem Stege eines metallischen gitterförmigen Rostes angeordnet sind, dessen Gitteröffnungen mit einer hitzebeständigen und gegen mechanische und chemische Einflüsse verscheißbeständigen Keramikmasse ausgefüllt sind. Dabei wird die hitzebeständige Keramikmasse in die Gitteröffnungen des Rostes, der elastisch sein kann, z. B. Streckmetallgitter, eingegossen und/oder eingespritzt und/oder eingerüttelt/rüttelverdichtet und/oder eingepresst. Die hitzebeständige Keramikmasse ist jedenfalls bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers fließfähig und sie kann auch durch eine zusätzliche Wärmebehandlung wie Sinterung, Temperung etc. gehärtet werden. Die Keramikmasse weist z. B. Siliciumcarbid (SiC) auf und sie kann außerdem ein hydraulisches Bindemittel wie z. B. Zement enthalten, der nach seiner Erhärtung der Keramikmasse eine besondere Festigkeit verleiht. In jedem Fall wirkt beim erfindungsgemäßen Verbundkörper der integrierte Gitterrost als Armierung für die hitzebeständige Keramikmasse, die auf der verschleißbeanspruchten Seite des aus den erfindungsgemäßen Verbundkörper-Segmenten zusammengesetzten Bauteils liegen soll, beim segmentierten Zyklontauchrohr also auf der Tauchrohr-Außenseite, die von der in den Zyklon einströmenden Heißgas-Feststoffsuspension hoch beansprucht ist.
Damit beim erfindungsgemäßen Verbundkörper-Einbauelement die Oberfläche eine möglichst geringe Porosität aufweist, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Oberfläche der Keramikmasse mit einer abschließenden Beschichtung, insbesondere Verglasung, Glasur, Emaille etc. zu versehen.
Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt ausschnittsweise den Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbundkörper-Einbauelement bzw. -Segment, bestehend aus einem hitzebeständigen metallischen Grundkörper 10, nämlich aus einem dünnwandigen z. B. 5 bis 15 mm dicken Stahlwalzmaterial, auf das die Stege 11 eines metallischen Rostes mit gitterförmigen Öffnungen geheftet oder geschweißt sind. Es wäre auch möglich, bei der Fertigung des Verbundkörpers den Gitterrost 11 lose auf den Grundkörper 10 aufzulegen. Die Öffnungen des Gitterrostes 11, die in Draufsicht betrachtet viereckig, sechseckig oder sonst wie polygonal oder auch rund sein können, sind mit einer hochhitzebeständigen Keramikmasse 12 ausgefüllt, die in die Gitteröffnungen eingegossen, eingerüttelt und dann gehärtet worden ist. Zu ihrem Schutz weist die Oberfläche der Keramikmasse 12 noch eine Beschichtung 13 möglichst geringer Porosität auf, insbesondere eine Glasur, Verglasung, Emaillierung etc.. Die Dicke der Keramikmasse 12 kann z. B. 25 mm betragen.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus des Verbundkörper-Einbauelements braucht der metallische Grundkörper 10 nicht mehr aus einem hitzebeständigen Guss zu bestehen, dessen Dicke bei großformatigen langen Segmenten bei etwa mehr als 15 mm liegen müsste. Vielmehr lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Aufbau hitzebeständige und verschleißbeständige Verbundkörper-Segmente herstellen mit einer Länge auch von mehr als 120 cm, ohne dass die Dicke des metallischen Grundkörpers 10 15 mm überschreiten muss. Wird aus den Verbundkörper-Segmenten das thermisch und mechanisch hoch beanspruchte Tauchrohr eines Zyklons des Zyklonschwebegas-Wärmetauschersystems/Vorcalciniersystems einer Zementklinkerbrennanlage zusammengesetzt, so wird die hitzebeständige Keramikmasse 12 auf der Außenseite des metallischen Grundkörpers 10 angeordnet, das ist die Seite, auf welche die einströmende abrasive Heißgas-Feststoff-Suspension zuströmt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Schichtaufbau des erfindungsgemäßen Verbundkörpers zu beiden Seiten des Grundwerkstoff-Metallbleches 10 anzuordnen. Jedenfalls ist die Standzeit der erfindungsgemäßen Verbundkörper-Einbauelemente bzw. -Segmente hoch.
Wenn der metallische Grundkörper 10 aus Stahlguss besteht, kann der metallische gitterförmige Rost mit seinen Stegen 11 vollständig oder teilweise als einteiliger Gusskörper gleich zusammen mit dem Grundkörper 10 hergestellt sein.
Die erfindungsgemäßen Verbundkörper sind außer zur Herstellung segmentierter Zyklontauchrohre in Zementklinkerbrennanlagen auch zum Schutz anderer einem hohen thermochemischen und abrasiven Verschleiß ausgesetzten Einbauten anwendbar, insbesondere zum Schutz der in die Heißgasleitungen und Heißmehlleitungen eingebauten Leit- und/oder Regelelemente wie schwenkbare Umstellklappen, Prallschieber oder dergleichen.

Claims (7)

  1. Hitze und verschleißbeanspruchtes Einbauelement zum Zusammensetzen eines Zyklon-Tauchrohres, welches Tauchrohr bei der Verwendung zentral von oben in einen mit feuerfestem Material ausgekleideten Zyktonabscheider einer Zementklinkerproduktionslinie hineinragt und an der Zyklondecke aufgehängt wird, wobei das Einbauelement als Verbundkörper ausgebildet ist mit einem metallischen gitterförmigen Rost (11) dessen Gitteröffnungen mit einer Keramikmasse (12) ausgefüllt sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement ein vorgefertigtes Tauchrohrsegment-Fertigteil ist, bestehend aus einem flachen metallischen dünnwandigen Grundkörper (10), auf dessen an der Tauchrohr-Außenseite zu liegen kommenden Seite die Stege (11) des metallischen gitterförmigen Rostes angeordnet und die Gitteröffnungen mit der Keramikmasse (12) ausgefüllt sind, und dass die außenliegende Oberfläche der Keramikmasse (12) mit einer abschließenden Glasur (13) geringer Porosität beschichtet ist.
  2. Einbauelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (11) des metallischen Rostes auf den Grundkörper (10) geheftet und/oder geschweißt sind.
  3. Einbauelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper (10) aus einem dünnwandigen Stahlwalzmaterial besteht.
  4. Einbauelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Grundkörper (10) aus Stahlguss besteht, und dass der metallische gitterförmige Rost mit seinen Stegen (11) ggf. als einteiliger Gusskörper zusammen mit dem Grundkörper (10) hergestellt ist.
  5. Einbauelement nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die hitzebeständige Keramikmasse (12) in die Gitteröffnungen des Rostes (11) eingegossen und/oder eingespritzt und/oder eingerüttelt/rüttelverdichtet und/oder eingepresst ist.
  6. Einbauelement nach den Ansprüchen 1 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die hitzebeständige Keramikmasse (12) Siliciumcarbid (SiC) enthält.
  7. Einbauelement nach den Ansprüchen 1, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die hitzebeständige Keramikmasse (12) als hydraulisches Bindemittel Zement enthält.
EP01111010A 2000-05-12 2001-05-08 Hitze- und verschleissbeanspruchtes Einbauelement, insbesondere Segment eines Zyklontauchrohres Expired - Lifetime EP1153662B1 (de)

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