EP1862738B1 - Verfahren zum Trockenheizen einer Feuerfestabkleidung und Vorrichtungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum Trockenheizen einer Feuerfestabkleidung und Vorrichtungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens Download PDF

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EP1862738B1
EP1862738B1 EP20070009283 EP07009283A EP1862738B1 EP 1862738 B1 EP1862738 B1 EP 1862738B1 EP 20070009283 EP20070009283 EP 20070009283 EP 07009283 A EP07009283 A EP 07009283A EP 1862738 B1 EP1862738 B1 EP 1862738B1
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EP
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boiler
refractory lining
heat exchanger
tubes
dry
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EP20070009283
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EP1862738A2 (de
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Johannes Imle
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Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
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Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls

Definitions

  • the invention relates to a method for dry heating or drying out of a arranged in front of a pipe wall refractory lining a boiler, in particular a waste incineration plant, and a device arrangement for carrying out the method.
  • refractory linings or pipe wall linings which separate a boiler room from pipe aggregates.
  • Such refractory linings can be constructed of panels, of masses, of concrete or other materials. Behind the refractory lining a pipe wall is arranged, which serves to dissipate the heat during operation of the boiler. Before a boiler, which has been lined fireproof, can be put into operation, the refractory lining must be dried out.
  • a drying method is known in which to increase the wear resistance of the thermal system is also driven at a this adapted start-up time, a temperature of 1000 ° Celsius.
  • the hot liquid from the tubes of this second vessel is used to dry the refractory lining of the first boiler by passing this liquid into the tubes of the first boiler to be dried.
  • the disadvantage of this drying process is that the temperature of the hot liquid from the second vessel is usually only 120 to 130 ° Celsius.
  • the liquid circulating in the tubes of the pipe wall it would be necessary for the liquid circulating in the tubes of the pipe wall to be at least 250 ° Celsius.
  • the advantage of this drying method is that the refractory lining is heated from the backside over the pipes and thereby a better uniform drying of the refractory lining is achieved than by the first-mentioned hot air drying method of the boiler room.
  • the moisture exiting the refractory lining during drying passes directly into the boiler room.
  • the object underlying the present invention is to propose a method for dry heating or drying out a arranged before a pipe wall refractory lining a boiler, in particular a waste incineration plant, in which the mentioned disadvantages are avoided and a fast effective drying of the refractory lining is achieved.
  • a heat exchanger and an auxiliary boiler are arranged at the boiler, that one side of the heat exchanger is connected to the pipes of the pipe wall of the boiler and the other side of the heat exchanger to the pipes of the auxiliary boiler, in that the oil serving as a heat carrier in the auxiliary boiler is heated, and that the liquid circulating in the tubes of the tube wall is heated via the heat exchanger and the drying of the refractory lining arranged in front of the tube wall is effected.
  • the heat exchanger is placed between the boiler to be dried and the auxiliary boiler. Now, if the oil is heated in the auxiliary boiler, for example, when using thermal oil to 300 ° C, the liquid located in the tubes of the drying out boiler is heated via the heat exchanger. If you were to connect the auxiliary boiler directly to the pipes of the drying out boiler, the pipes of the pipe wall would be contaminated by the oil inside or contaminated with oil. If one were to use an auxiliary boiler, with which a liquid is heated, which is suitable for the tubes of the pipe wall, so a very high pressure would arise if this liquid was heated to 250 to 300 ° Celsius. In the tubes of the pipe wall, water is usually used as the liquid. The design of this auxiliary boiler would have to be very expensive. The liquid that would circulate in the pipes and in the auxiliary boiler would have about a pressure of 16 to 32 bar.
  • the auxiliary boiler works with oil as a heat transfer medium and is therefore essentially depressurized (or the pressure is 1 to 2 bar), since no pressure is built up when heating oil.
  • the heat exchanger is pressure-resistant, it works at up to 40 bar.
  • the advantage of the method according to the invention is that the refractory lining is heated directly to high temperatures (at least 250.degree. C.) so that the drying time is reduced and the availability of the boiler for waste incineration is faster (shortening of the drying time) 2 to 3 days).
  • Another advantage of the drying method according to the invention is that less energy must be expended than is the case with the known heating of the air by a burner in the boiler (about halving the amount of energy to be used).
  • Fig. 1 shows the schematic diagram of the method according to the invention.
  • the heat exchanger 2 is arranged between the boiler 1 and the auxiliary boiler 3.
  • One side of the heat exchanger 2 is connected to the tubes 4, which form the tube wall of the boiler 1.
  • a refractory lining was arranged, which is to be dried or heated dry before using the boiler.
  • the arranged on this side of the heat exchanger 2 tubes 4 form the secondary circuit, which has medium boiler water.
  • the other side of the heat exchanger 2 is connected to the tubes 5 of the auxiliary boiler 3. These tubes 5 form the primary circuit, which has thermal oil as a medium.
  • the thermal oil in these tubes reaches a temperature of 300 ° C. and has a pressure of 1-2 bar.
  • the liquid contained in the tubes 4 is heated and passes this heat through the secondary circuit in the tubes 4 in the tube wall of the boiler 1.
  • the temperature of the liquid in the tubes 4 is up to 280 ° C and the pressure increases up to 40 bar.
  • the refractory lining arranged in front of the tube wall is dried out or heated dry.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trockenheizen bzw. Austrocknen einer vor einer Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung eines Kessels, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, und eine Vorrichtungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es sind zahlreiche Feuerfestabkleidungen bzw. Rohrwandverkleidungen bekannt, die einen Kesselraum von Rohraggregaten trennen. Derartige Feuerfestabkleidungen können sowohl aus Platten, aus Massen, aus Beton oder anderen Materialien aufgebaut sein. Hinter der Feuerfestabkleidung ist eine Rohrwand angeordnet, die im Betrieb des Heizkessels zum Abführen der Wärme dient. Bevor ein Kessel, der feuerfest ausgekleidet wurde, in Betrieb genommen werden kann, muss die Feuerfestabkleidung ausgetrocknet werden.
  • Aus der DD 117 522 B ist ein Trocknungsverfahren bekannt, bei dem zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit die Wärmeanlage bei einer dieser angepassten Anfahrzeit auch eine Temperatur von 1000° Celsius gefahren wird. Durch die in dieser Patentschrift genannten Maßnahmen, wird eine keramikähnliche Bindung zwischen Mauerung und Überzug erreicht, in dem eine hohe Saugfähigkeit der Ummauerung hergestellt und eine diese Bedingungen ausnutzender Überzug verwendet wird.
  • Aus der GB 1 398 852 A ist ein Blockkraftheizkessel bekannt dessen Brennstoff einen Schwefelanteil aufweist, das heißt es würde Rauchgas entstehen, das sich auf den Rohren niederschlagen und diese der Korrosion unterworfen würden. Höhere Temperaturen würden einen höheren Betriebsdruck verursachen.
  • Zum Trockenheizen bzw. Austrocknen einer Feuerfestabkleidung ist es bekannt, einen Brenner im unteren Bereich des Kessels einzubauen, der etwa 4 bis 5 Tage lang die Luft in dem Kessel erhitzt und hierdurch die Trocknung der Feuerfestabkleidung bewirkt. Der Nachteil eines derartigen Trocknungsverfahrens besteht darin, dass hohe Kosten für die Trocknung (u.a. Zeitaufwand) und für das Brennmaterial (ca. 30.000 Liter Heizöl) anfallen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Trocknung besteht darin, dass die durch den Brenner erhitzte Luft sehr heiß wird (etwa 500°) und die Feuerfestabkleidung durch die stark erwärmte Luft früher aufgeheizt und auch wesentlich heißer wird als die dahinter angeordneten Rohre der Rohrwand. Hierdurch tritt die Gefahr auf, dass Risse in der Feuerfestabkleidung auftreten, weil sich die Platten stärker ausdehnen als die Rohrwand.
  • Ferner ist es bekannt, dass bei Anlagen, die zwei Kessel aufweisen, die heiße Flüssigkeit aus den Rohren dieses zweiten Kessels zum Trocknen der Feuerfestabkleidung des ersten Kessels benutzt wird, in dem diese Flüssigkeit in die Rohre des auszutrocknenden ersten Kessels geleitet wird. Der Nachteil dieses Trocknungsverfahrens besteht darin, dass die Temperatur der heißen Flüssigkeit aus dem zweiten Kessel meistens nur 120 bis 130° Celsius beträgt. Zur vollständigen Austrocknung der Feuerfestabkleidung wäre es jedoch notwendig, dass die in den Rohren der Rohrwand zirkulierende Flüssigkeit mindestens 250° Celsius aufweist. Grundsätzlich besteht der Vorteil dieses Trocknungsverfahrens darin, dass die Feuerfestabkleidung von der Rückseite über die Rohre erwärmt wird und hierdurch eine bessere gleichmäßigere Trocknung der Feuerfestabkleidung erreicht wird als durch das zuerst genannte Trocknungsverfahren mittels heißer Luft des Kesselraums. Ferner besteht ein Vorteil darin, dass die bei der Trocknung aus der Feuerfestabkleidung austretende Feuchtigkeit direkt in den Kesselraum gelangt.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Trockenheizen bzw. Austrocknen einer vor einer Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung eines Kessels, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, vorzuschlagen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden und eine schnelle effektive Trocknung der Feuerfestabkleidung erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
    dass bei dem Kessel ein Wärmetauscher und ein Hilfskessel angeordnet werden,
    dass eine Seite des Wärmetauschers mit den Rohren der Rohrwand des Kessels und die andere Seite des Wärmetauschers mit den Rohren des Hilfskessels verbunden werden,
    dass das in dem Hilfskessel als Wärmeträger dienende Öl erhitzt wird, und dass über den Wärmetauscher die in den Rohren der Rohrwand zirkulierende Flüssigkeit erhitzt und die Trocknung der vor der Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung bewirkt wird.
  • Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Der Wärmetauscher wird zwischen dem auszutrocknenden Kessel und dem Hilfskessel angeordnet. Wird nunmehr das Öl in dem Hilfskessel erhitzt, beispielsweise bei der Verwendung von Thermalöl auf 300° Celsius, so wird über den Wärmetauscher die in den Rohren des auszutrocknenden Kessels befindliche Flüssigkeit erhitzt. Würde man den Hilfskessel direkt an die Rohre des auszutrocknenden Kessels anschließen, würden die Rohre der Rohrwand durch das Öl im Inneren verschmutzt oder mit Öl kontaminiert werden. Würde man einen Hilfskessel verwenden, mit dem eine Flüssigkeit erhitzt wird, die für die Rohre der Rohrwand geeignet ist, so würde ein sehr hoher Druck entstehen, wenn diese Flüssigkeit auf 250 bis 300° Celsius erhitzt würde. In den Rohren der Rohrwand wird üblicherweise als Flüssigkeit Wasser verwendet. Die Ausgestaltung dieses Hilfskessels müsste sehr aufwändig sein. Die Flüssigkeit, die in den Rohren und in dem Hilfskessel zirkulieren würde, würde etwa einen Druck von 16 bis 32 bar aufweisen.
  • Durch den zwischen dem auszutrocknenden Kessel und dem Hilfskessel angeordneten Wärmetauscher ist es möglich, die Trocknung des Kessels effektiv zu gestalten. Der Hilfskessel arbeitet mit Öl als Wärmeträger und ist deshalb in wesentlichen drucklos (bzw. der Druck beträgt 1 bis 2 bar), da beim Erhitzen von Öl kein Druck aufgebaut wird. Der Wärmetauscher ist hingegen druckfest, er arbeitet bei bis zu 40 bar.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Feuerfestabkleidung über die Rohre direkt auf hohe Temperaturen (mindestens 250° Celcius) erwärmt wird, so dass sich die Trocknungszeit reduziert und dadurch die Verfügbarkeit des Kessels für die Müllverbrennung schneller möglich ist (Verkürzung der Trocknungszeit auf 2 bis 3 Tage). Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trocknungsverfahren besteht darin, dass weniger Energie aufgewandt werden muss als es bei dem bekannten Erwärmen der Luft durch einen Brenner im Kessel der Fall ist (ca. Halbierung der einzusetzenden Energiemenge).
  • Fig. 1 zeigt die Prinzipsskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Der Wärmetauscher 2 ist zwischen dem Kessel 1 und dem Hilfskessel 3 angeordnet. Eine Seite des Wärmetauschers 2 ist mit den Rohren 4 verbunden, die die Rohrwand des Kessels 1 bilden. Vor dieser Rohrwand wurde eine Feuerfestabkleidung angeordnet, die vor der Benützung des Kessels ausgetrocknet bzw. trocken geheizt werden soll. Die auf dieser Seite des Wärmetauschers 2 angeordneten Rohre 4 bilden den Sekundärkreislauf, der als Medium Kesselwasser aufweist.
  • Die andere Seite des Wärmetauschers 2 ist mit den Rohren 5 des Hilfskessels 3 verbunden. Diese Rohre 5 bilden den Primärkreislauf, der als Medium Thermalöl aufweist.
  • Wird nunmehr über einen Brenner auf übliche Weise in dem Hilfskessel 3 die Rohre 5 erhitzt, so erreicht das Thermalöl in diesen Rohren eine Temperatur von 300° Celsius und weist einen Druck von 1-2 bar auf.
  • Über den Wärmetauscher 2 wird die in den Rohren 4 befindliche Flüssigkeit erhitzt und führt diese Wärme über den Sekundärkreislauf in die Rohre 4 in der Rohrwand des Kessels 1. Die Temperatur der Flüssigkeit in den Rohren 4 beträgt bis zu 280° Celsius und der Druck erhöht sich auf bis zu 40 bar. Durch die Erwärmung der Rohre 4 wird die vor der Rohrwand angeordnete Feuerfestabkleidung ausgetrocknet bzw. trocken geheizt.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Trockenheizen bzw. Austrocknen einer vor einer Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung eines Kessels, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage,
    wobei bei dem Kessel (1) ein Wärmetauscher (2) und ein Hilfskessel (3) angeordnet werden,
    und eine Seite des Wärmetauschers (2) mit den Rohren (4) der Rohrwand des Kessels (1) und die andere Seite des Wärmetauschers (2) mit den Rohren (5) des Hilfskessels (3) verbunden werden, und das in dem Hilfskessel (3) als Wärmeträger dienende Öl erhitzt wird und
    über den Wärmetauscher (2) die in den Rohren (4) der Rohrwand zirkulierende Flüssigkeit erhitzt und die Trocknung der vor der Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung bewirkt wird.
  2. Verfahren zum Trockenheizen einer Feuerfestabkleidung nach Anspruch 1,
    wobei das in dem Hilfskessel (3) als Wärmeträger dienende Öl ein Thermalöl ist und auf etwa 300° Celsius erhitzt wird.
  3. Verfahren zum Trockenheizen einer Feuerfestabkleidung nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der Wärmetauscher (2) bis zu 40 bar druckfest ist.
  4. Anordnung umfassend eine Rohrwand eines Kessels, insbesondere einer Müllerverbrennungsanlage, und eine Vorrichtung zum Trockenheizen bzw. Austrocknen einer vor der Rohrwand angeordneten Feuerfestabkleidung,
    welche Vorrichtung einen Wärmetauscher (2) und einen Hilfskessel (3) aufweist, wobei eine Seite des Wärmetauschers (2) mit den Rohren der Rohrwand und die andere Seite des Wärmetauschers (2) mit den Rohren (5) des Hilfskessels (3) verbunden ist und wobei in dem Hilfskessel (3) Öl als Wärmeträger dient.
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DD117522A1 (de) * 1975-02-10 1976-01-12
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