Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefässwand eines Wärmetauschers

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand (1) eines Wärmetauschers in einem Synthesegaskühler.
Der Wärme- und Korrosionsschutz wird oberhalb einer zwischen der Gefäßwand (1) und Kühlrohren (9) befestigten thermischen Abdichtung (7) angebracht. Er setzt sich aus Segmenten von Faserfüllstoffplatten (2) zusammen, die mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Gefäßwand (1) befestigt werden. Stützringe (3) mit einem Wärmeisolationsschutz (6) nehmen die vertikalen Kräfte auf. Unterhalb der thermischen Abdichtung wird auf die innere Gefäßwand (1) eine metallische Korrosionsschutzschicht (16) aufgetragen.
Durch den erfindunsgemäßen Wärme- und Korrosionsschutz ist eine freie Beatmung der Gefäßwand (1) möglich und ein Druckausgleich zwischen dem Gasraum (14) und dem Ringraum (12) gewährleistet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers mit einer zwischen einer Kühlrohrschlange und der Gefäßwand befestigten thermischen Abdichtung.

[0002] Das durch den inneren Gasraum eines Wärmetauschers strömende Rauchgas/Synthesegas hat am untersten Ende des Kesselrohrwandkäfigs einen freien Zugang zu dem sich zwischen der Gefäßwand bzw. der Druckmantelwand und dem Rohrkäfig gebildeten Ringraum, so daß im Gas- und Ringraum annähernd der gleiche Druck herrscht.

[0003] Die in dem Synthesegaskühler angeordneten Kühlflächen des Wärmetauschers entziehen dem Rauch-/Synthesegas einen Teil der fühlbaren Wärme, gleichzeitig werden auch die festen Bestandteile abgekühlt und in einem Wasserbad separiert.

[0004] Die Abdichtungen des Ringraumes gegenüber der heißen Gase und damit Schutz der inneren Wand des Wärmetauschers erfolgt bei einem von der Anmelderin kürzlich gelieferten Wärmetauschers für eine Kohlevergasungsanlage in den USA durch ein am unteren Rohrkäfig angebrachtes Gasdichtungssystem, bei dem zwischen Gefäßwand und den unteren Kühlschlangen und dem Rohrkäfig eine zweifache, innere und äußere Abdichtung mit Kompressionsschrauben angebracht ist. Für die Befestigung des Gasdichtsystemes am inneren Rohrkäfig ist eine starke Bandagierung des unteren Teiles des Rohrkäfigs erforderlich.

[0005] Zum Druckausgleich und zum Schutz der inneren Gefäßwand gegen Korrosion wird in dem Ringraum oberhalb der Abdichtung ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, eingedüst, eine sogenannte freie Beatmung der Gefäßwand erfolgt nicht.

[0006] Bekannt ist darüber hinaus der Schutz der inneren Gefäßwand eines Synthesegaskühlers bzw. Wärmetauschers im Bereich des Ringraumes durch Aufbringen einer Schutzschicht aus Feuerbeton. Diese Schicht zeichnet sich jedoch durch ein sehr hohes Eigengewicht aus, was sich für die Auslegung von Druckmantel, Pratzen, Stahlkonstruktion, Fundamente sowie Durchführung der Montage von der Kostenseite her nachteilig auswirkt.

[0007] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen Wärme- und Korrosionsschutz an der inneren Gefäßwand vorzusehen, der bei erheblich reduziertem Gewicht und verminderter Schichtdicke ähnlichen Schutz gewährt, der darüber hinaus leicht einzubringen und im Reparaturfall leicht auszubessern ist.

[0008] Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1, die Unteransprüche stellen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.

[0009] Das durch den Gasraum des Wärmetauschers strömende Gas hat einen freien Zugang zum Ringraum, der vom Rohrkäfig und dem äußeren Druckmantel des Synthesegaskühlers gebildet wird, so daß annähernd derselbe Druck in den beiden Räumen herrscht.

[0010] Im unteren Bereich des Wärmetauschers ist eine wandseitige Kühlschlange mit einem in ein Wasserbad hineinragendes Stegblech angeordnet.

[0011] Am oberen Ende der Kühlschlange ist eine Abdichtung angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des erfindungsgemäßen Innenwandschutzes durch keramische Faserfüllstoff-Platten darstellt. Das oberhalb des obersten Kühlrohres angebrachte keilförmige Plattenteil ist als sogenannte Staubrutschschräge gestaltet, um einen evtl. Staubaufbau in diesem Bereich zu vermeiden.

[0012] Gemäß der Erfindung ist die Wärme-/Korrosionsschutzschicht aus einer Vielzahl von einzelnen keramischen Faserfüllstoffplatten zusammengefügt. Die Faserfüllstoffplatten, die aus einem stark wärmedämmenden Material bestehen, sind auf umlaufende Ringe aufgesetzt. Diese Ringe nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Platten und evtl. Staubbelägen an der Stirnseite der Platten zustande kommen. In radialer Richtung sind die Faserfüllstoffplatten an der inneren Gefäßwand des Druckmantels angeklebt.

[0013] Um eine gute Klebverankerung zwischen Faserfüllstoffplatte und innerer Gefäßwand zu erzielen, ist auf der Gefäßwand eine geeignete Unterkonstruktion, z. B. Streckmetall, Hexrost, Lochblech u. a. aufgebracht, um dem Kleber eine entsprechende Verankerung zu geben. Die Stützringe werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz versehen, um die Korrosion an den Ringen zu verhindern.

[0014] Anstelle von Segmenten von keramischen Faserfüllstoffplatten mit umlaufenden Stützringen kann auf die Unterkonstruktion ein hitzebeständiges, keramisches Schäummaterial aufgebracht werden, das als durchgehender Korrosions- und Wärmeschutz entlang der Innenwand aufgeschäumt wird. Auf die Stützringe kann gänzlich verzichtet bzw. die Anzahl der umlaufenden Stützringe kann erheblich reduziert werden.

[0015] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von schematischen Zeichnungen erläutert.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1

einen Schnitt durch den unteren Bereich des Synthesegaskühlers,

Fig. 2

einen Schnitt durch die mit einer Schutzschicht geschützte Innenwand.

[0017] Fig. 1 zeigt den unteren Bereich des Synthesegaskühlers, bei dem das zu kühlende Gas durch den von einem Rohrkäfig (11) gebildeten inneren Gasraum (14) nach unten strömt. Zwischen der Gefäßwand (1) und dem Rohrkäfig (11) bildet sich ein Ringraum (12), so daß annähernd derselbe Druck im Gas- (14) und Ringraum (12) herrscht.

[0018] Am unteren Bereich des Rohrkäfigs (11) des Wärmetauschers ist eine wandseitige Kühlschlange (9) mit einem in ein Wasserbad (13) hineinragendes Stegblech (10) angeordnet. Die innere Gefäßwand (1) ist hier durch eine Korrosionsschutzschicht (16) geschützt. Am oberen Ende der Kühlschlange (9) ist eine Abdichtung (7) angeordnet, die gleichzeitig den Fußpunkt des Wandschutzes durch keramische Fasserfüllstoffplatten (2) darstellt.

[0019] Somit ist ein Wärme- und Korrosionsschutz der Innenwand (1) des Druckmantels durchgängig gegeben; im unteren Bereich des Wärmetauschers, in Höhe der Kühlschlangen (9) mit Stegblechen (10), wird eine metallische Korrosionsschicht (16), oberhalb der Kühlschlangen (9), wird eine Abkleidung mit keramischem Fasermaterial (2) eingebracht.

[0020] Die Abdichtung (7) besteht in bekannter Weise aus übereinander angeordneten Faserplatten, die auf einem an einem Kühlrohr (9) angeschweißten Stegblech gelagert sind. Durch Bohrungen im Stegblech werden sogenannte Kompressionsschrauben (8) mit Unterlegscheiben eingeführt, die die Faserplatten zusammendrücken.

[0021] Ein keilförmig geschnittenes Plattenteil (15) hat die Aufgabe, als Staubrutschschräge zu wirken, um einem evtl. Staubaufbau vorzubeugen.

[0022] Jedes Segment des Wärme- und Korrosionsschutzes ist aus seiner Vielzahl von einzelnen Faserfüllstoffplatten (2) zusammengefügt und auf umlaufende Stützringe (3) aufgesetzt. Diese Stützringe (3) nehmen die vertikalen Kräfte auf, die durch das Eigengewicht der Faserfüllstoffplatten und durch evtl. Staubbeläge an der Stirnseite der Faserfüllstoffplatten (2) zustande kommen.

[0023] In radialer Richtung sind die Faserfüllstoffplatten (2) an der Innenwand (1) des Druckmantels angeklebt. Um eine gute Klebeverankerung von Faserfüllstoffplatten (2) und Innenwand (1) zu erzielen, ist auf der Innenwand (1) eine geeignete Unterstruktur (4) aufgebracht, um dem Kleber (5) eine entsprechende Verankerung zu geben.

[0024] Die Stützringe (3) werden an der Stirnseite mit einem Wärmeisolationsschutz (6) versehen, um eine Korrosion an den Stützringen (3) zu verhindern.

[0025] Fig. 2 zeigt in einem Schnitt den Aufbau der Wärme- und Korrosionsschutzschicht an der Innenseite der Gefäßwand (1). Oberhalb der nicht dargestellten Kühlrohrschlange und der Abdichtung werden Faserfüllstoffplatten (2) in Segmenten angeordnet und durch Stützringe (3) mit Korrosionsschutz (6) gehalten. Zusätzlich werden die Faserfüllstoffplatten (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Innenseite der Gefäßwand (1) befestigt.

Bezugsziffernliste:

[0026] 

1

Gefäßwand

2

Wärme- und Korrosionsschutzplatte

3

Umlaufende Stützringe

4

Unterkonstruktion

5

Kleber

6

Wärmeisolationsschutz

7

Abdichtung

8

Kompressionsschraube

9

Kühlrohre

10

Stegblech

11

Rohrkäfig

12

Ringraum

13

Wasserbad

14

Gasraum

15

Keilförmiges Plattenteil

16

Korrosionsschutzschicht

Ansprüche

1. Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers mit einer zwischen einer Kühlrohrschlange und der Gefäßwand befestigten thermischen Abdichtung,
dadurch gekennzeichnet,

daß über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) an der Gefäßwand (1) Segmente von Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) mit dazwischen angeordneten umlaufenden Stützringen (3) eingebracht sind,

daß die Segmente (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Gefäßwand (1) befestigt sind

und daß ein keilförmiges Plattenteil (15) an der Innenseite des untersten Segmentes der Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) über dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) angebracht ist

oder daß der Korrosions- und Wärmeschutz über der Abdichtung (7) und dem obersten Rohr der Kühlschlange (9) durch ein auf die Unterkonstruktion (4) aufgebrachtes hitzebeständiges Schäummaterial erzielt wird.

2. Wärme- und Korrosionsschutz der inneren Gefäßwand eines Wärmetauschers,
dadurch gekennzeichnet,

daß an der Gefäßwand (1) Segmente von Wärme- und Korrosionsschutzplatten (2) mit dazwischen angeordneten umlaufenden Stützringen (3) eingebracht sind,

daß die Segmente (2) mittels einer Unterkonstruktion (4) und einem Kleber (5) an der Gefäßwand (1) befestigt sind

oder daß der Korrosions- und Wärmeschutz durch ein auf die Unterkonstruktion (4) aufgebrachtes hitzebeständiges Schäummaterial erzielt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß an der Innenseite der Stützringe (3) ein Wärmeisolationsschutz (6) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Unterkonstruktion (4) ein Streckmetall, Hexrost, Lochblech u. a. verwendet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß auf die Gefäßwand (1) im Bereich des Wasserbades (13) und bis in Höhe der Unterkonstruktion (4) eine metallische Korrosionsschutzschicht (16) aufgebracht ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Wärme- und Korrosionsschutzplatte (2) aus einem keramischen, wärmedämmenden Faserfüllstoff besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die auf die Unterkonstruktion (4) aufgeschäumte Wärme- und Korrosionsschutzsicht aus einem keramischen, wärmedämmenden Fasermaterial besteht.

Zeichnung