EP3935333A1 - Wärmeaggregat in einer anlage zur herstellung von zement oder zur bearbeitung von gesteinen oder erzen - Google Patents

Wärmeaggregat in einer anlage zur herstellung von zement oder zur bearbeitung von gesteinen oder erzen

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EP3935333A1
EP3935333A1 EP20707127.5A EP20707127A EP3935333A1 EP 3935333 A1 EP3935333 A1 EP 3935333A1 EP 20707127 A EP20707127 A EP 20707127A EP 3935333 A1 EP3935333 A1 EP 3935333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
heating unit
test means
refractory lining
cladding
Prior art date
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Granted
Application number
EP20707127.5A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP3935333C0 (de
EP3935333B8 (de
EP3935333B1 (de
Inventor
Justin Bisping
Olaf Ontrup
Stefan Wrtal
Andreas Kroner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssenkrupp Polysius GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Publication date
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Priority claimed from BE20195144A external-priority patent/BE1027098B1/de
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Industrial Solutions AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3935333A1 publication Critical patent/EP3935333A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3935333C0 publication Critical patent/EP3935333C0/de
Publication of EP3935333B1 publication Critical patent/EP3935333B1/de
Publication of EP3935333B8 publication Critical patent/EP3935333B8/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/34—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/42—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0036—Linings or walls comprising means for supporting electric resistances in the furnace
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0021—Devices for monitoring linings for wear

Definitions

  • the invention relates to a heating unit in a plant for the production of cement or for processing rocks or ores and a method for attaching a refractory lining to a wall of a chamber of a heating unit.
  • Heating units for the thermal treatment of materials usually have a fireproof lining, by means of which the wall of a combustion chamber, for example, is to be protected from overheating.
  • a fireproof cladding is known from US4651487A, for example.
  • a refractory cladding is exposed to high thermal and often also chemically corrosive loads, with wear and corrosion often leading to damage to the refractory cladding.
  • the cladding is usually held on the wall by steel holders, in particular so-called refractory anchors.
  • Such mounts are also exposed to the high thermal and mechanical stresses, which can lead to failure of the mounts. Failure of the brackets often leads to part of the refractory lining becoming detached from the wall and, for example, falling into the combustion chamber. This can damage the combustion chamber or injure employees who work below the refractory cladding for maintenance purposes.
  • a visual inspection of the refractory lining is carried out, for example.
  • a hammer or the like is struck against the fireproof lining in order to check whether material is detached from it.
  • Such a check is unfortunately not very reliable and only allows conclusions to be drawn to a very small extent about the state of wear of the brackets of the refractory lining.
  • a heating unit in a plant for the production of cement or for the processing of rocks or ores comprises, according to a first aspect, a chamber for the thermal treatment of material with a wall on which a refractory lining is attached, a plurality of holders being attached to the wall cast into the refractory lining.
  • a test means in particular for checking a state of wear of the fire-resistant lining, is attached, which extends through the wall into the fire-resistant lining and is fastened in such a way that it can be removed from the fire-resistant lining.
  • the test means can be removed from the refractory cladding in a non-destructive manner, so that it can then be reinserted into the refractory cladding, for example.
  • the heating unit is, for example, a furnace, such as a rotary kiln for burning cement clinker, with the test equipment in a wall in the vicinity with a high temperature of, for example, 600 ° C to 1000 ° C, for example by a burner or a chemical Reaction is generated, is arranged.
  • the test equipment is arranged in the immediate vicinity of a burner for burning fossil fuels.
  • the test equipment is attached to a wall at the furnace outlet.
  • the heating unit can also be, for example, a calciner for calcining raw meal in a cement works.
  • the calciner has, for example, a plurality of burners, particularly in the chamber.
  • the test equipment is, for example, in a wall of the combustion chamber of the calciner, preferably placed in the vicinity of the burner.
  • the heating unit is, for example, also a cyclone of a preheater for preheating raw meal in a cement works.
  • the test equipment is attached, for example, in a ceiling wall of the cyclone.
  • the chamber is, for example, a combustion chamber with a burner for burning fuel.
  • the wall is preferably formed from a steel.
  • the brackets have, for example, a V-shaped profile and, in particular, are all identically designed and are, for example, evenly spaced from one another and attached to the surface of the wall facing inward into the chamber.
  • the refractory lining preferably comprises an insulating layer attached to the wall and a layer of concrete adjoining the insulating layer. It is also conceivable that the refractory cladding is made entirely of concrete, such as a monolith.
  • the wall is, for example, the outer casing of the chamber. The wall preferably at least partially or completely encloses the interior of the chamber in which the thermal treatment of the material takes place.
  • the test means is, for example, rod-shaped and has a round or angular cross section.
  • the test means preferably protrudes from the wall at both ends and is detachably connected to it by means of a fastening means, for example screwed.
  • the fastening means is preferably arranged outside the chamber.
  • a test device that can be removed from the refractory lining makes it possible to check the state of wear of the test device without destroying or removing the refractory lining.
  • the test equipment can be removed from the refractory cladding while the heating unit is in operation and checked for corrosion and wear. Based on the state of wear of the test equipment, conclusions can be drawn about the state of wear of the brackets so that the brackets or the refractory cladding can be replaced in good time before the fireproof cladding becomes detached from the wall.
  • the wall has a bore through which the test means extends into the fireproof lining. This enables easy access to the test equipment from outside the chamber.
  • the test means has the same material as the mounts.
  • the test means and the mountings are preferably made entirely of an identical material.
  • the state of wear of the test equipment thus indicates the state of wear of the holder.
  • the test means has the same cross section, in particular the same diameter, as the mounts.
  • the test means is attached at a distance from the fireproof lining.
  • a gap is preferably formed between the test means and the refractory lining, which gap extends in particular along the entire length of the test means within the refractory lining, so that there is no direct contact between the refractory lining and the test means. This enables the test equipment to be easily removed from the fireproof cladding without damaging the test equipment or the fireproof cladding.
  • the bracket is preferably also attached at a distance from the refractory lining.
  • the test means extends into the refractory lining to a depth which corresponds to the depth of the sections within the refractory lining. This ensures that the test equipment and the brackets are exposed to the same environmental conditions, so that the wear condition of the test equipment corresponds as closely as possible to the wear condition of the brackets.
  • the test means is at a distance from the surface of the fireproof lining facing in the direction of the chamber.
  • the test means preferably does not extend completely through the fireproof lining.
  • the test means has a coating.
  • the coating is, for example, bitumen.
  • at least the area of the test means extending into the fireproof cladding is completely provided with the coating.
  • the coating is preferably an anti-corrosion coating and is used in particular to create a distance between the refractory cladding and the test equipment.
  • the coating is preferably designed in such a way that it gasifies at a high temperature, such as 500 ° C. to 1500 ° C., preferably 600 ° C. to 1000 ° C., most preferably 700 ° C., in particular escapes from the refractory lining.
  • the invention also comprises a method for attaching a refractory cladding to a wall of a chamber of a heating unit as described above, the method comprising the steps:
  • the embodiments and advantages described with reference to the heating unit also apply in procedural correspondence to the method for attaching a fireproof lining to a wall of a chamber of a heating unit.
  • test means and the holder are coated with a coating before the refractory lining is cast.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a section of a heating unit with a test means in a sectional view according to an exemplary embodiment.
  • 1 shows a detail of a heating unit 10, such as a calciner, a cyclone of a preheater or a furnace for burning mineral material or cement clinker, for example a rotary kiln.
  • the heating unit 10 has a wall 12 which, for example, forms the outer wall of the heating unit 10.
  • a thermal treatment of the material to be processed takes place within the chamber 14.
  • the material is preferably burned in the chamber, fuel being burned and / or material being converted by a chemical reaction.
  • the chamber 14 is designed, for example, as a combustion chamber with a burner for burning fossil fuels. It is also conceivable that the heat required for firing or calcining is generated via a thermal process that takes place outside the chamber 14, such as secondary fuel combustion.
  • a secondary fuel is understood to mean, for example, liquid, solid or gaseous waste.
  • a fireproof cladding 16 is attached to the wall.
  • the refractory lining 16 is attached to the inwardly facing surface of the wall 12 towards the chamber 14, the refractory lining 16 preferably comprising a concrete.
  • the refractory lining 16 comprises a monolith.
  • the fireproof cladding 16 has a thickness of 30 to 300 cm, preferably 100 to 200 cm, in particular 150 cm, and preferably extends exclusively along one side of the wall 12.
  • a plurality of holders 18 are also attached to the wall 12, only one holder being shown as an example in FIG. 1.
  • the holders are arranged in rows next to one another and / or one behind the other over the entire refractory cladding 16.
  • approximately 20 to 40, preferably 30 brackets per square meter are attached.
  • the brackets 18 are preferably arranged at a uniform distance from one another.
  • the brackets 18 are preferably firmly attached to the wall 12, for example welded.
  • the Holders 18 include in particular a stainless steel that is temperature, corrosion and acid resistant. .
  • the mountings 18 are preferably V-shaped and have two legs which are spaced apart from one another at an angle of approximately 40 to 80 °, preferably 50 to 70 °, in particular 60 °.
  • the legs of the holder 18 are, for example, corrugated.
  • the holder is attached to the wall 12 at the tip of the V-shaped profile on which the legs are connected to one another, preferably welded, so that it faces the opening of the V-shaped profile in the direction of the chamber 14.
  • Different designs of the mounts are also conceivable
  • a test means 20 is attached in the fireproof cladding 16.
  • the test means 20 extends from the wall 12 into the refractory lining 16 and is made of the same material as the brackets 18.
  • the test means 20 extends into the refractory lining 16 to a depth which corresponds to the depth which is the same Brackets 18 extend into the refractory lining 16.
  • the test means 20 is, for example, a rod, a pen or a plate.
  • the test means 20 preferably has the same thickness, in particular the same cross-section, preferably the same diameter, as at least one of the legs of the mounts 18.
  • the test means 20 preferably extends perpendicular to the wall 12. It is also conceivable that the test means 20 extends, for example, at an angle of 60 to 80 °, in particular 50 to 70 °, to the wall 12. Furthermore, the test means 20 can also have an undulating profile, for example.
  • the wall 12 has a bore 22 through which the test means 20 extends into the fireproof lining 16.
  • the test means 20 protrudes, for example, from the wall 12, preferably from the surface of the wall 12 opposite the fireproof cladding 16.
  • the test means 20 is preferably detachably attached in the wall 12 and the fireproof cladding 16 and with a fastening means 24, such as a screw connection , attached to the wall 12.
  • the fastening means is preferably arranged outside the chamber 14.
  • the test means 20 is a rod, the one from the wall 12 protruding end of the rod has a thread and the screw connection comprises two nuts 26, 28 which sit on the thread and secure the test means against movement out of the fireproof cladding 16.
  • the wall-side of the two nuts 26 is, for example, firmly connected to the wall, for example welded.
  • the second nut 28 is also secured against rotation by means of a securing means, for example.
  • the test means 20 extends, for example, over a length of approximately 100 to 300 cm, preferably 150 to 250 cm, in particular 200 cm into the fireproof cladding 16.
  • the testing means 20 preferably does not extend completely through the fireproof cladding 16, so that the distance between the end of the testing means 20 and the surface of the fireproof cladding facing in the direction of the chamber 14 is, for example, about 20 to 60 cm, preferably 30 to 50 cm, in particular 40 cm .
  • This distance preferably corresponds to the distance between the end of the holder 18 and the surface of the refractory cladding 16.
  • a test means 20 designed as a rod has, for example, a diameter of 5 to 20 cm, preferably 8 to 15 cm, in particular 10 cm.
  • the test means 20 is preferably cast into the fireproof cladding 16 in such a way that a gap is formed between the test means 29 and the fireproof cladding 16.
  • the test means 20 is thus, for example, at a distance from the fireproof cladding 16 and is not in direct contact with it.
  • a gap is preferably also formed between the holder 18 and the fireproof cladding 16, so that the holder 18 is preferably not in direct contact with the fireproof cladding 16.
  • the gap has, for example, a thickness of about 1 to 5 cm, preferably 2 to 4 cm, in particular 3 cm.
  • the test means 20 and the holder 18 have a coating, for example made of bitumen.
  • the heating unit 10 is, for example, a cyclone of a preheater of a cement plant, the wall 12 being, for example, a ceiling wall of the cyclone.
  • the heating unit 10 can also be, for example, a rotary kiln, the wall 12, for example, being a wall of the kiln outlet area on the burner side End of the rotary kiln is.
  • the heating unit 10 can also be, for example, a calciner for calcining the material of a cement production process preheated in the preheater, the wall 12 being, for example, a wall of the combustion chamber of the calciner.
  • the fireproof cladding 16 comprises, for example, an insulation layer 30 which is attached directly to the wall 12 and comprises, for example, Gal.
  • the insulation layer 30 in the exemplary embodiment in FIG. 1 has three layers.
  • the concrete layer 32, which directly adjoins the chamber 14, directly adjoins the insulation layer 30.
  • a bore 22 is first made in the wall, through which the test device 20 is guided so that it protrudes for the most part from the surface of the wall 12 facing inward towards the chamber 14.
  • the test means 20 is detachably attached to the wall 12, for example screwed.
  • the brackets 18 are fixedly attached, for example welded, to the inwardly facing surface of the wall 12.
  • the fireproof cladding 16 is then poured onto the wall 12 from a concrete, so that the test means 20 and the holder 18 are, for example, completely cast into the concrete.
  • an insulation layer 30 is applied to the wall 12 before the concrete is poured, and the concrete layer 32 is then applied to the insulation layer 30.
  • the test means 20 and the holder 18 have preferably been coated with a coating, such as bitumen, before being fastened to the wall 12.
  • a coating such as bitumen
  • the coating is used, for example, to protect the test equipment 20 and the holder 18 from corrosion the test means 20 and the holder 18 is created.
  • the fastening means 24, in particular the screw connection is preferably released so that the test means 20 can be at least partially removed from the fireproof cladding 16.
  • the test means 20 is preferably pulled completely out of the fireproof cladding 16 and the wall 12 and subjected to a visual inspection, for example. If corrosion damage is found, it is concluded that similar corrosion damage has occurred in the holder 18, whereupon, for example, maintenance or renewal of the refractory cladding 16 can be carried out.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeaggregat (10) einer Anlage zur Herstellung von Zement oder zur Bearbeitung von Gesteinen oder Erzen aufweisend eine Kammer (14) zur thermischen Behandlung von Material mit einer Wand (12), an der eine feuerfeste Verkleidung (16) angebracht ist, wobei an der Wand (12) eine Mehrzahl von Halterungen (18) angebracht sind, die in die feuerfeste Verkleidung (16) eingegossen sind, wobei in der feuerfesten Verkleidung (16) ein Prüfmittel (20) angebracht ist, das sich durch die Wand (12) in die feuerfeste Verkleidung (16) erstreckt und derart befestigt ist, dass es aus der feuerfesten Verkleidung (16) entfernbar ist.

Description

Wärmeaggregat in einer Anlage zur Herstellung von Zement oder zur Bearbeitung von Gesteinen oder Erzen
Die Erfindung betrifft ein Wärmeaggregat in einer Anlage zur Herstellung von Zement oder zur Bearbeitung von Gesteinen oder Erzen und ein Verfahren zur Anbringung einer feuerfesten Verkleidung an eine Wand einer Kammer eines Wärmeaggregats.
Wärmeaggregate zur thermischen Behandlung von Materialien weisen üblicherweise eine feuerfeste Verkleidung auf, durch welche die Wand beispielsweise einer Brennkammer von Überhitzung geschützt werden soll. Aus der US4651487A ist eine solche feuerfeste Verkleidung beispielsweise bekannt. Eine solche feuerfeste Verkleidung ist hohen thermischen und häufig auch chemisch korrosiven Belastungen ausgesetzt, wobei bedingt durch Verschleiß und Korrosion häufig zu einer Beschädigung der feuerfesten Verkleidung kommt. Die Verkleidung wird üblicherweise von Stahlhaltern, insbesondere sogenannten Feuerfestankern, an der Wand gehaltert. Auch solche Halterungen sind den hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, wobei es zu einem Versagen der Halterungen kommen kann. Ein Versagen der Halterungen führt häufig dazu, dass sich ein Teil der feuerfesten Verkleidung von der Wand ablöst und beispielsweis ein die Brennkammer fällt. Dabei kann es zu Beschädigungen der Brennkammer oder Verletzungen von Mitarbeitern kommen, die zu Wartungszwecken unterhalb der feuerfesten Verkleidung arbeiten.
Zur Überprüfung eines Verschleißzustandes der feuerfesten Verkleidung wird beispielsweise eine visuelle Betrachtung der feuerfesten Verkleidung durchgeführt. Zusätzlich wird beispielsweise mit einem Hammer oder ähnlichem gegen die feuerfeste Verkleidung geschlagen, um zu überprüfen, ob sich Material von dieser ablöst. Eine solche Überprüfung ist leider nicht sehr zuverlässig und lässt nur in einem sehr geringen Maße Rückschlüsse auf den Verschleißzustand der Halterungen der feuerfesten Verkleidung zu. Des Weiteren besteht die Gefahr der Verletzung von Arbeitern, die sich innerhalb der Brennkammer befinden, um gegen die feuerfeste Verkleidung zu schlagen oder eine visuelle Begutachtung des Zustands der feuerfesten Verkleidung durchführen. Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wärmeaggregat mit einer feuerfesten Verkleidung bereitzustellen, wobei ein Ablösen der feuerfesten Verkleidung von der Wand zuverlässig verhindert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Verfahrensanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine Wärmeaggregat in einer Anlage zur Herstellung von Zement oder zur Bearbeitung von Gesteinen oder Erzen umfasst nach einem ersten Aspekt eine Kammer zur thermischen Behandlung von Material mit einer Wand, an der eine feuerfeste Verkleidung angebracht ist, wobei an der Wand eine Mehrzahl von Halterungen angebracht sind, die in die feuerfeste Verkleidung eingegossen sind. In der feuerfesten Verkleidung ist ein Prüfmittel, insbesondere zum Überprüfen eines Verschleißzustandes der feuerfesten Verkleidung, angebracht, das sich durch die Wand in die feuerfeste Verkleidung erstreckt und derart befestigt ist, dass es aus der feuerfesten Verkleidung entfernbar ist. Das Prüfmittel ist insbesondere zerstörungsfrei aus der feuerfesten Verkleidung entfernbar, sodass es anschließend beispielsweise wieder in die feuerfeste Verkleidung einsetzbar ist.
Bei dem Wärmeaggregat handelt es sich beispielsweise um einen Ofen, wie beispielsweise einen Drehrohrofen zum Brennen von Zementklinker, wobei das Prüfmittel in einer Wand in der Umgebung mit hoher Temperatur von beispielsweise 600°C bis 1000°C, die beispielsweise durch einen Brenner oder eine chemische Reaktion erzeugt wird, angeordnet ist. Beispielsweise ist das Prüfmittel in der unmittelbaren Nähe eines Brenners zum Brennen von fossilen Brennstoffen angeordnet. Beispielsweise ist das Prüfmittel in einer Wand an dem Ofenauslass angebracht. Bei dem Wärmeaggregat kann es sich beispielsweise auch um einen Kalzinator zum Kalzinieren von Rohmehl in einem Zementwerk handeln. Der Kalzinator weist beispielsweise eine Mehrzahl von Brennern insbesondere in der Kammer auf. Das Prüfmittel ist beispielsweise in einer Wand der Brennkammer des Kalzinators, vorzugsweise in der Umgebung des Brenners angebracht. Bei dem Wärmeaggregat handelt es sich beispielsweise auch um einen Zyklon eines Vorwärmers zum Vorwärmen von Rohmehl in einem Zementwerk. Das Prüfmittel ist beispielsweise in einer Deckenwand des Zyklons angebracht.
Die Kammer ist beispielsweise eine Brennkammer mit einem Brenner zum Verbrennen von Brennstoff. Die Wand ist vorzugsweise aus einem Stahl ausgebildet. Die Halterungen weisen beispielsweise ein V-förmiges Profil auf und sich insbesondere alle identisch ausgebildet und beispielsweise gleichmäßig zueinander beabstandet an der nach innen in die Kammer weisenden Oberfläche der Wand angebracht. Die feuerfeste Verkleidung umfasst vorzugsweise eine Isolierschicht, die an der Wand angebracht ist und eine sich an die Isolierschicht anschließende Betonschicht. Es ist auch denkbar, dass die feuerfeste Verkleidung vollständig aus einem Beton, wie beispielsweise einem Monolith ausgebildet ist. Bei der Wand handelt es sich beispielsweise um das äußere Gehäuse der Kammer. Vorzugsweise umschließt die Wand das Innere der Kammer, in der die thermische Behandlung des Materials stattfindet, zumindest teilweise oder vollständig.
Das Prüfmittel ist beispielsweis stabförmig ausgebildet und weist einen runden oder eckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise steht das Prüfmittel mit beiden Enden aus der Wand hervor und ist lösbar mit dieser mittels eines Befestigungsmittels verbunden, beispielsweise verschraubt. Das Befestigungsmittel ist vorzugsweise außerhalb der Kammer angeordnet.
Ein aus der feuerfesten Verkleidung entfernbares Prüfmittel ermöglicht es, eine Überprüfung des Verschleißzustandes des Prüfmittels vorzunehmen ohne die feuerfeste Verkleidung zu zerstören oder zu entfernen. Beispielsweise kann das Prüfmittel im Betrieb des Wärmeaggregats aus der feuerfesten Verkleidung entfernt und auf Korrosion und Verschleiß überprüft werden. Anhand des Verschleißzustandes des Prüfmittels kann auf den Verschleißzustand der Halterungen geschlossen werden, sodass ein Austausch der Halterungen oder der feuerfesten Verkleidung rechtzeitig erfolgen kann bevor sich die feuerfeste Verkleidung von der Wand ablöst. Gemäß einer ersten Ausführungsform weist die Wand eine Bohrung auf, durch welche sich das Prüfmittel in die feuerfeste Verkleidung erstreckt. Dadurch wird eine einfache Zugänglichkeit des Prüfmittels von außerhalb der Kammer ermöglicht.
Das Prüfmittel weist gemäß einer weiteren Ausführungsform den gleichen Werkstoff auf wie die Halterungen. Vorzugsweise sind das Prüfmittel und die Halterungen vollständig aus einem identischen Werkstoff ausgebildet. Somit weist der Verschleißzustand des Prüfmittels unmittelbar auf den Verschleißzustand der Halterung hin. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Prüfmittel den gleichen Querschnitt, insbesondere den gleichen Durchmesser, auf wie die Halterungen.
Das Prüfmittel ist gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Abstand zu der feuerfesten Verkleidung angebracht. Vorzugsweise ist zwischen dem Prüfmittel und der feuerfesten Verkleidung ein Spalt ausgebildet, der sich insbesondere entlang der gesamten Länge des Prüfmittels innerhalb der feuerfesten Verkleidung erstreckt, sodass kein direkter Kontakt zwischen der feuerfesten Auskleidung und dem Prüfmittel besteht. Dadurch wird ein einfaches Entfernen des Prüfmittels aus der feuerfesten Verkleidung ermöglicht, ohne das Prüfmittel oder die feuerfeste Verkleidung zu beschädigen. Die Halterung ist vorzugsweise ebenfalls in einem Abstand zu der feuerfesten Verkleidung angebracht.
Das Prüfmittel erstreckt sich gemäß einer weiteren Ausführungsform auf eine Tiefe in die feuerfeste Verkleidung, die der Tiefe der Haltungen innerhalb der feuerfesten Verkleidung entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass das Prüfmittel und die Halterungen den gleichen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind, sodass der Verschleißzustand des Prüfmittels möglichst genau dem Verschleißzustand der Halterungen entspricht.
Das Prüfmittel weist gemäß einer weiteren Ausführungsform einen Abstand zu der in Richtung der Kammer weisenden Oberfläche der feuerfesten Verkleidung auf. Das Prüfmittel erstreckt sich vorzugsweise nicht vollständig durch die feuerfeste Verkleidung hindurch. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Prüfmittel eine Beschichtung auf. Bei der Beschichtung handelt es sich beispielsweise um Bitumen. Vorzugsweise ist zumindest der sich in die feuerfeste Verkleidung erstreckende Bereich des Prüfmittels vollständig mit der Beschichtung versehen. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine Antikorrosionsbeschichtung und dient insbesondere dazu einen Abstand zwischen der feuerfesten Verkleidung und dem Prüfmittel herzustellen. Vorzugsweise ist die Beschichtung derart ausgebildet, dass sie bei einer hohen Temperatur, wie beispielsweise 500°C bis 1500°C, vorzugsweise 600°C bis 1000°C, höchstvorzugsweise 700°C, vergast, insbesondere aus der feuerfesten Verkleidung entweicht.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Anbringen einer feuerfesten Verkleidung an eine Wand einer Kammer eines Wärmeaggregats wie vorangehend beschrieben, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anbringen der Halterung und lösbares Anbringen des Prüfmittels an der Wand und
Gießen der feuerfesten Verkleidung aus einem Beton, sodass die Halterung und das Prüfmittel in der feuerfesten Verkleidung eingegossen sind.
Die mit Bezug auf das Wärmeaggregat beschriebenen Ausführungen und Vorteile treffen auch in verfahrensmäßiger Entsprechung auf das Verfahren zum Anbringen einer feuerfesten Verkleidung an eine Wand einer Kammer eines Wärmeaggregats zu.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Prüfmittel und die Halterung vor dem Gießen der feuerfesten Verkleidung mit einer Beschichtung beschichtet.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegende Figur näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Wärmeaggregats mit einem Prüfmittel in einer Schnittansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Wärmeaggregats 10, wie beispielsweise einen Kalzinator, einen Zyklon eines Vorwärmers oder einen Ofen zum Brennen von mineralischem Material oder Zementklinker, beispielsweise einen Drehrohrofen. Das Wärmeaggregat 10 weist eine Wand 12 auf, die beispielsweise die Außenwand des Wärmeaggregats 10 bildet. Innerhalb des Wärmeaggregats 10 ist eine Kammer 14 angeordnet, die vorzugsweise von der Wand 12 zumindest teilweise umgeben wird. Im Betrieb des Wärmeaggregats 10 findet innerhalb der Kammer 14 eine thermische Behandlung des zu bearbeitendem Materials, wie mineralisches Material, statt. Vorzugsweise wird in der Kammer das Material gebrannt, wobei Brennstoff verbrannt und/oder Material durch eine chemische Reaktion umgewandelt wird. Die Kammer 14 ist beispielsweise als Brennkammer mit einem Brenner zum Verbrennen von fossilen Brennstoffen ausgebildet. Es ist ebenfalls denkbar, dass die zum Brennen oder Kalzinieren benötigte Wärme über einen außerhalb der Kammer 14 ablaufenden thermischen Prozess, wie beispielsweise einer Sekundärbrennstoffverbrennung erzeugt wird. Unter einem Sekundärbrennstoff wird beispielsweise flüssiger, fester oder gasförmiger Abfall verstanden.
An der Wand ist eine feuerfeste Verkleidung 16 angebracht. Die feuersfeste Verkleidung 16 ist an der nach innen, in Richtung der Kammer 14 weisenden Oberfläche der Wand 12 befestigt, wobei die feuerfeste Verkleidung 16 vorzugsweise einen Beton umfasst. Insbesondere umfasst die feuerfeste Verkleidung 16 einen Monolithen. Die feuerfeste Verkleidung 16 weist beispielsweise eine Dicke von 30 bis 300cm, vorzugsweise 100 bis 200cm, insbesondere 150cm auf und erstreckt sich vorzugsweise ausschließlich entlang einer Seite der Wand 12.
An der Wand 12 sind auch eine Mehrzahl von Halterungen 18 angebracht, wobei in Fig. 1 exemplarisch nur eine Halterung gezeigt ist. Beispielsweise sind die Halterungen in Reihen nebeneinander und/ oder hintereinander über die gesamte feuerfeste Verkleidung 16 angeordnet. In der feuerfesten Verkleidung 16 sind beispielhaft etwa 20 bis 40, vorzugsweise 30 Halterungen pro qm angebracht. Die Halterungen 18 sind vorzugsweise gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Vorzugsweise sind die Halterungen 18 an der Wand 12 fest angebracht, beispielsweise geschweißt. Die Halterungen 18 umfassen insbesondere einen Edelstahl, der temperatur-, korrosions- und säurebeständig ist. .
Die Halterungen 18 sind vorzugsweise V-förmig ausgebildet und weisen zwei Schenkel auf, die in einem Winkel von etwa 40 bis 80°, vorzugsweise 50 - 70°, insbesondere 60° zueinander beabstandet sind. Die Schenkel der Halterung 18 sind beispielsweise gewellt ausgebildet. Die Halterung ist an der Spitze des V-förmigen Profils, an dem die Schenkel miteinander verbunden sind, an der Wand 12 angebracht, vorzugsweise geschweißt, sodass sie Öffnung des V-förmigen Profils in Richtung der Kammer 14 weist. Davon abweichende Ausgestaltungen der Halterungen sind ebenfalls denkbar
In der feuersfesten Verkleidung 16 ist ein Prüfmittel 20 angebracht. Das Prüfmittel 20 erstreckt sich von der Wand 12 in die feuerfeste Verkleidung 16 hinein und weist das gleiche Material auf, wie die Halterungen 18. Vorzugsweise erstreckt sich das Prüfmittel 20 in die feuerfeste Verkleidung 16 auf eine Tiefe, die der Tiefe entspricht, die sich die Halterungen 18 in die feuerfeste Verkleidung 16 erstrecken. Bei dem Prüfmittel 20 handelt es sich beispielsweise um einen Stab, einen Stift oder eine Platte. Vorzugsweise weist das Prüfmittel 20 die gleiche Dicke, insbesondere den gleichen Querschnitt, vorzugsweise den gleichen Durchmesser, auf, wie zumindest einer der Schenkel der Halterungen 18. Das Prüfmittel 20 erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zu der Wand 12. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Prüfmittel 20 sich beispielsweis in einem Winkel von 60 bis 80°, insbesondere 50 bis 70° zu der Wand 12 erstreckt. Des Weiteren kann das Prüfmittel 20 auch beispielsweise ein wellenförmiges Profil aufweisen.
Die Wand 12 weist eine Bohrung 22 auf, durch welche sich das Prüfmittel 20 in die feuerfeste Verkleidung 16 hinein erstreckt. Das Prüfmittel 20 steht beispielhaft aus der Wand 12 hervor, vorzugsweise aus der der feuerfesten Verkleidung 16 gegenüberliegenden Oberfläche der Wand 12. Vorzugsweise ist das Prüfmittel 20 lösbar in der Wand 12 und der feuerfesten Verkleidung 16 angebracht und mit einem Befestigungsmittel 24, wie beispielsweise einer Schraubverbindung, an der Wand 12 befestigt. Da Befestigungsmittel ist vorzugsweise außerhalb der Kammer 14 angeordnet. Beispielhaft ist das Prüfmittel 20 ein Stab, wobei das aus der Wand 12 hervorstehende Ende des Stabs ein Gewinde aufweist und die Schraubverbindung zwei Muttern 26, 28 umfasst die auf dem Gewinde sitzen und das Prüfmittel gegen eine Bewegung aus der feuerfesten Verkleidung 16 heraus sichern. Die wandseitig angeordnete der beiden Muttern 26 ist beispielhaft mit der Wand fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Auch die zweite Mutter 28 ist beispielhaft gegen ein Verdrehen mittels eines Sicherungsmittels gesichert. Das Prüfmittel 20 erstreckt sich beispielsweise über eine Länge von etwa 100 bis 300cm, vorzugsweise 150 bis 250cm, insbesondere 200cm in die feuerfeste Verkleidung 16 hinein. Vorzugsweise erstreckt sich das Prüfmittel 20 nicht vollständig durch die feuerfeste Verkleidung 16 hindurch, sodass der Abstand zwischen dem Ende des Prüfmittel 20 und der in Richtung der Kammer 14 weisenden Oberfläche der feuerfesten Verkleidung beispielsweise etwa 20 bis 60cm, vorzugsweise 30 bis 50cm, insbesondere 40cm beträgt. Dieser Abstand entspricht vorzugsweise dem Abstand des Endes der Halterung 18 zu der Oberfläche der feuerfesten Verkleidung 16. Ein als Stab ausgebildetes Prüfmittel 20 weist beispielsweise einen Durchmesser von 5 bis 20 cm, vorzugsweise 8 bis 15cm, insbesondere 10cm auf.
Das Prüfmittel 20 ist vorzugsweise derart in die feuerfeste Verkleidung 16 eingegossen, dass zwischen dem Prüfmittel 29 und der feuerfesten Verkleidung 16 ein Spalt ausgebildet ist. Das Prüfmittel 20 weist somit beispielhaft an Abstand zu der feuerfesten Verkleidung 16 und steht nicht direkt mit dieser im Kontakt. Vorzugsweise ist auch zwischen der Halterung 18 und der feuerfesten Verkleidung 16 ein Spalt ausgebildet, sodass die Halterung 18 vorzugsweise nicht in einem direkten Kontakt zu der feuerfesten Verkleidung 16 steht. Der Spalt weist beispielsweise eine Dicke von etwa 1 bis 5cm, vorzugsweise 2 bis 4cm, insbesondere 3cm auf. Beispielsweise weist das Prüfmittel 20 und die Halterung 18 eine Beschichtung, aus beispielsweise Bitumen, auf.
Beispielsweise sind eine Mehrzahl von Prüfmitteln 20 in der feuerfesten Verkleidung 16 angeordnet. Vorzugsweise sind etwa 4 bis 10 Prüfmittel 20 vorgesehen. Bei dem Wärmeaggregat 10 handelt es sich beispielsweise um einen Zyklon eines Vorwärmers eines Zementwerks, wobei die Wand 12 beispielsweise eine Deckenwand des Zyklons ist. Das Wärmeaggregat 10 kann auch beispielsweise ein Drehrohrofen sein, wobei die Wand 12 beispielsweise eine Wand des Ofenauslaufbereichs an dem Brennerseitigen Ende des Drehrohrofens ist. Das Wärmeaggregat 10 kann auch beispielsweise ein Kalzinator zur Kalzinierung des im Vorwärmer vorgewärmten Materials eines Zementherstellungsprozesses sein, wobei die Wand 12 beispielsweise eine Wand der Brennkammer des Kalzinators ist.
Die feuerfeste Verkleidung 16 umfasst beispielsweise eine Isolationsschicht 30, die direkt an der Wand 12 angebracht ist und beispielsweise Gal umfasst. Beispielhaft weist die Isolationsschicht 30 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 drei Lagen auf. An die Isolationsschicht 30 schließt sich direkt die Betonschicht 32 an, die direkt an die Kammer 14 angrenzt.
Zum Anbringen der feuerfesten Verkleidung 16 an der Wand 12 wird zunächst eine Bohrung 22 in der Wand eingebracht, durch welche das Prüfmittel 20 geführt wird, sodass es zum Großteil aus der nach Innen in Richtung der Kammer 14 weisenden Oberfläche der Wand 12 hervorsteht. Das Prüfmittel 20 wird lösbar an der Wand 12 befestigt, beispielsweise verschraubt. Die Halterungen 18 werden an die nach Innen weisende Oberfläche der Wand 12 fest angebracht, beispielsweise geschweißt. Anschließend wird die feuerfeste Verkleidung 16 aus einem Beton auf die Wand 12 gegossen, sodass das Prüfmittel 20 und die Halterung 18 beispielsweise vollständig, in den Beton eingegossen sind. Beispielsweise wird vor dem Gießen des Betons eine Isolationsschicht 30 auf die Wand 12 aufgebracht und die Betonschicht 32 anschließend auf die Isolationsschicht 30 aufgebracht. Das Prüfmittel 20 und die Halterung 18 wurden vor dem Befestigen an der Wand 12 vorzugsweise mit einer Beschichtung, wie beispielsweise Bitumen, beschichtet. Die Beschichtung dient beispielswiese einem Korrosionsschutz des Prüfmittels 20 und der Halterung 18. Beim Umgießen des Prüfmittels 20 und der Halterung 18 mit dem Beton der feuerfesten Verkleidung 16 löst sich die Beschichtung beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig auf, sodass ein Spalt zwischen der feuerfesten Verkleidung 16 und dem Prüfmittel 20 und der Halterung 18 entsteht.
Zum Überprüfen des Zustandes des Prüfmittels 20 wird vorzugsweise das Befestigungsmittel 24, insbesondere die Schraubverbindung, gelöst, sodass das Prüfmittel 20 aus der feuerfesten Verkleidung 16 zumindest teilweise entfernbar ist. Vorzugsweise wird das Prüfmittel 20 vollständig aus der feuerfesten Verkleidung 16 und der Wand 12 herausgezogen und beispielswiese eine Sichtprüfung unterzogen. Bei Feststellung von Korrosionsschäden wird darauf geschlossen, dass bei der Halterung 18 ähnliche Korrosionsschäden aufgetreten sind, woraufhin beispielsweise eine Wartung oder Erneuerung der feuerfesten Verkleidung 16 durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Wärmeaggregat 12 Wand
14 Kammer
16 feuerfeste Verkleidung
18 Halterung
20 Prüfmittel
22 Bohrung
24 Befestigungsmittel 26 Mutter
28 Mutter
30 Isolationsschicht 32 Betonschicht

Claims

Patentansprüche
1. Wärmeaggregat (10) einer Anlage zur Herstellung von Zement oder zur Bearbeitung von Gesteinen oder Erzen aufweisend
eine Kammer (14) zur thermischen Behandlung von Material mit einer Wand (12), an der eine feuerfeste Verkleidung (16) angebracht ist, wobei an der Wand (12) eine Mehrzahl von Halterungen (18) angebracht sind, die in die feuerfeste Verkleidung (16) eingegossen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der feuerfesten Verkleidung (16) ein Prüfmittel (20) angebracht ist, das sich durch die Wand (12) in die feuerfeste Verkleidung (16) erstreckt und derart befestigt ist, dass es aus der feuerfesten Verkleidung (16) entfernbar ist.
2. Wärmeaggregat (10) nach Anspruch 1 , wobei die Wand (12) eine Bohrung (22) aufweist, durch welche sich das Prüfmittel (20) in die feuerfeste Verkleidung (16) erstreckt.
3. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prüfmittel (20) den gleichen Werkstoff aufweist wie die Halterungen (18).
4. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prüfmittel (20) den gleichen Querschnitt aufweist wie die Halterungen (18).
5. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prüfmittel (20) in einem Abstand zu der feuerfesten Verkleidung (16) angebracht ist.
6. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich das Prüfmittel (20) auf eine Tiefe in die feuerfeste Verkleidung (16) erstreckt, die der Tiefe der Haltungen (18) innerhalb der feuerfesten Verkleidung (16) entspricht.
7. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prüfmittel (20) einen Abstand zu der in Richtung der Kammer (14) weisenden Oberfläche der feuerfesten Verkleidung (16) aufweist.
8. Wärmeaggregat (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Prüfmittel (20) eine Beschichtung aufweist.
9. Verfahren zum Anbringen einer feuerfesten Verkleidung (16) an eine Wand (12) einer Kammer (14) eines Wärmeaggregats (10) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- Anbringen der Halterung (18) und lösbares Anbringen des Prüfmittels (20) an der Wand (12) und
- Gießen der feuerfesten Verkleidung (16) aus einem Beton, sodass die Halterung (18) und das Prüfmittel (20) in der feuerfesten Verkleidung (16) eingegossen sind.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Prüfmittel (20) und die Halterung (18) vor dem Gießen der feuerfesten Verkleidung (16) mit einer Beschichtung beschichtet werden.
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