[0001] Die Erfindung betrifft eine hinterlüftete feuerfeste Wand mit einer Kesselwand und einer im Abstand zur Kesselwand vorgesetzten feuerfesten Schutzverkleidung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Solche feuerfesten Wände werden z.B. in Feuerräumen von Verbrennungsanlagen eingesetzt. Die Kesselwand ist dabei oft als metallene Rohrwand ausgebildet und besteht in der Regel aus durch Stege verbundenen Rohren. Die im Abstand zur Rohrwand vorgehängte feuerfeste Schutzverkleidung soll die Rohrwand vor Korrosion durch Rauchgase schützen. Feuerfeste Wände werden z.B. auch bei Wirbelschichtöfen eingesetzt, bei denen die Kesselwand aus einer mehr oder weniger dicken einfachen Metallwand besteht. Auch hier soll die Kesselwand bzw. Metallwand vor Korrosion geschützt werden.
[0003] Die Kesselwände und Schutzverkleidungen werden in den heutigen Verbrennungsanlagen oftmals Temperaturen von über 1000[deg.]C ausgesetzt und erfahren auch bei geeigneter Materialwahl aufgrund der grossen Temperaturunterschiede der einzelnen Betriebszustände Dehnungen und Kontraktionen. Die Temperaturunterschiede sind bei den Schutzverkleidungen im Allgemeinen grösser als bei den Kesselwänden selbst, was bei der Materialwahl und/oder Ausgestaltung der Schutzverkleidungen berücksichtigt werden muss, damit die Schutzverkleidungen nicht durch grössere Dehnungen und Kontraktionen als die Kesselwände zerstört werden. Die Schutzverkleidungen bzw. die Platten derselben werden daher in der Regel nicht starr an den Kesselwänden befestigt sondern mit Spiel, so dass in beschränktem Umfang Ausgleichsbewegungen parallel zu den Kesselwänden möglich sind.
[0004] Die Wahl eines geeigneten Materials für die Schutzverkleidung ermöglicht es, dass die Schutzverkleidung für jeden Betriebszustand auf die Kesselwand abgestimmt ist. Für Kesselwände aus Stahl haben sich Schutzverkleidungen aus keramischen Werkstoffen, insbesondere SiC, bewährt, wobei der SiC-Gehalt sehr unterschiedlich sein kann. In der Praxis werden SiC-Massen oder SiC-Platten mit einem SiC-Gehalt von 30% - 90% eingesetzt.
[0005] Die Platten der Schutzverkleidung sind in der Regel durch verschiedene Massnahmen bis zu einem gewissen Grad gegenseitig abgedichtet, um den Durchtritt von Rauchgasen zu verhindern. Allerdings lässt es sich in der Praxis dadurch allein nicht vollständig vermeiden, dass korrosive Rauchgase durch die Schutzverkleidung gelangen und die Kesselwand angreifen können.
[0006] Sogenannte hinterlüftete Wandsysteme begegnen diesem Problem dadurch, dass durch den Zwischenraum zwischen der Kesselwand und der vorgesetzten Schutzverkleidung ein Schutzgas - im allgemeinen Luft - durchgepumpt wird. Das Gas bzw. die Luft steht dabei gegenüber dem Feuerraum unter einem leichten Überdruck, wodurch verhindert wird, dass die Rauchgase aus dem Feuerraum in den Wandzwischenraum eindringen und die Kesselwand oder andere Metallteile angreifen können. Herkömmliche Wandsysteme dieser Art haben einen relativ hohen Luftbedarf und erfordern eine unerwünscht hohe Pumpleistung.
[0007] Aus der DE 19 816 059 C2 ist eine hinterlüftete feuerfeste Wand mit einer Rohrwand und einer im Abstand vorgesetzten Schutzverkleidung aus einer Vielzahl von feuerfesten Platten bekannt, bei der der Zwischenraum zwischen der Rohrwand und der Schutzverkleidung als mindestens eine geschlossene Druckkammer ausgebildet ist, wobei die bzw. jede Druckkammer mit einem unter Überdruck stehenden Schutzgas beaufschlagt ist. Der Überdruck des Schutzgases ist dabei so hoch bemessen, dass aus dem Verbrennungsofen kein Rauchgas durch die Schutzverkleidung eindringen kann. Dadurch wird zwar eine relativ gute Korrosionsschutzwirkung erreicht, jedoch wird durch die Isolationswirkung des Schutzgases der Wärmeübergang zwischen der Schutzverkleidung und der Rohrwand behindert, so dass je nach Einsatz nicht genügend Wärme abgeführt werden kann.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste Wand der gattungsgemässen Art dahingehend zu verbessern, dass einerseits die Kesselwand zuverlässig vor Korrosion durch Rauchgase geschützt wird und dass anderseits ein prozessoptimierter Wärmeübergang zwischen der Schutzverkleidung und der Kesselwand gewährleistet ist sowie die Schutzgas-Pumpleistung minimiert wird.
[0009] Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe feuerfeste Wand gelöst, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0010] Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Die feuerfeste Wand ist als hinterlüftetes System ausgebildet und umfasst Gaszuführungsmittel zur Zufuhr eines Schutzgases, in der Regel Luft, in den Zwischenraum zwischen der Kesselwand und der Schutzverkleidung. Durch das durch die Wand strömende Schutzgas wird das Eindringen von Rauchgasen in die Wand verhindert. Die Zuführung des Gases bzw. der Luft erfolgt durch die Kesselwand im Bereich der in den Platten vorhandenen vertikal durchgehenden Nuten, über welche sich das Gas bzw. die Luft über die gesamte Wand mit geringstem Druckabfall verteilen kann. Dadurch kann der Abstand zwischen Kesselwand und Schutzverkleidung bis auf wenige Millimeter verringert werden, und es kann mit relativ kleinen Schutzgas- bzw.
Luftvolumina ausgekommen werden, was wiederum den Vorteil hat, dass auch nur wenig zusätzliches Abgas anfällt. Durch den geringen Abstand zwischen Kesselwand und Schutzverkleidung wird der Wärmeübergang wesentlich erhöht. Durch den geringen Druckabfall in den Nuten ergibt sich eine beträchtliche Energieeinsparung.
[0011] Im Folgenden wird die erfindungsgemässe feuerfeste Wand unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Wand in einer Ansicht auf die Schutzverkleidung,
<tb>Fig. 2<sep>einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1,
<tb>Fig. 3<sep>einen Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1,
<tb>Fig. 4<sep>einen Detailausschnitt aus Fig. 3in vergrösserter Darstellung,
<tb>Fig. 5<sep>eine Ansicht analog Fig. 1einer Variante der Wand,
<tb>Fig. 6<sep>eine perspektivische Schrägansicht einer speziell ausgebildeten Platte der Schutzverkleidung und
<tb>Fig. 7 -<sep>eine Schnittdarstellung analog Fig. 3eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Wand.
[0012] Die im Folgenden verwendeten Lage- und Richtungsbezeichnungen wie z.B. oben, unten, Breite, Höhe, vertikal, horizontal, quer, übereinander, nebeneinander etc. beziehen sich auf die übliche Ausrichtung der Wand im praktischen Einsatz.
[0013] Das in den Fig. 1-4 ausschnittsweise dargestellte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen feuerfesten Wand umfasst als Kesselwand eine Rohrwand 1 (Fig. 2-4) und eine im Abstand dazu vorgesetzte Schutzverkleidung 2, wobei zwischen der Rohrwand 1 und der Schutzverkleidung 2 ein Zwischenraum 3 gebildet ist. Die Rohrwand 1 besteht aus einer Vielzahl von im praktischen Einsatz vertikalen Rohren 11, welche durch Stege 12 in gegenseitigem Abstand zusammengehalten sind. Die Rohre 11 und die Stege 12 bestehen üblicherweise aus Stahl. Die Schutzverkleidung 2 besteht aus einer Vielzahl von neben- und übereinander angeordneten feuerfesten Platten 21, die z.B. durch komplementäre Formgebung ihrer Ränder ineinander greifen und auf diese Weise bis zu einem gewissen Grad gegenseitig abgedichtet sind. Die Trennfugen zwischen den Platten 21 sind mit 23 bezeichnet.
Die Platten sind beispielsweise keramische SiC-Platten, vorzugsweise SiC 90-Platten mit einem SiC-Gehalt von ungefähr 90% in der Herstellung, die bis über 1000[deg.]C feuerbeständig sind. Jede Platte 21 ist mittels z.B. vier Plattenhalterungen 22 an der Rohrwand 1 befestigt. Die Plattenhalterungen bestehen aus hitzebeständigem Stahl, z.B. Stahl Nr. 310 nach ANSI-Norm oder Werkstoff Nr. 1.4845 nach DIN 17440. Die Plattenhalterungen 22 umfassen im Wesentlichen je einen an einem Steg 12 angeschweissten Vierkantbolzen 22a mit Innengewinde und abgeflachten Seitenflächen 22b und eine in den Vierkantbolzen 22a eingeschraubte Schraube 22c (Fig. 4). Die Plattenhalterungen 22 greifen in durchgehende vertikale, nach innen erweiterte offene Nuten 21a der Platten 21 ein und legen den Abstand der Platten 21 zur Rohrwand fest.
In vertikaler Richtung der Schutzverkleidung 2 sind die Platten 21 dabei in gewissem Masse beweglich, um so thermisch bedingte Ausdehnungs- bzw. Kontraktionsbewegungen zuzulassen. Die Platten 21 sind an ihrer der Rohrwand zugewandten Seite den Rohren 11 formlich angepasst, so dass die lichte Weite bzw. Spaltbreite d des Zwischenraums 3 zwischen Rohrwand 1 und Schutzverkleidung 2 über die gesamte Wand im Wesentlichen ungefähr konstant ist.
[0014] Die Platten 21 der Schutzverkleidung 2 sind vorzugsweise in doppelter Weise gegenseitig abgedichtet. Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 7 ersichtlich ist, sind die z-förmig ausgebildeten Plattenfugen 23 der Schutzverkleidung 2 durch eingelegte keramische Dichtstreifen 23 a aus feuerfestem Material und durch eine zusätzliche Kittmasse 23 b abgedichtet. Die keramische Dichtstreifen 23 a verleihen eine gewisse Flexibilität, bewirken aber keine absolute Abdichtung. Letztere wird durch die zusätzliche Kitt-Abdichtung 23b erreicht.
[0015] Die feuerfeste Wand ist als hinterlüftetes System ausgebildet. Das heisst, dass der Zwischenraum 3 zwischen der Schutzverkleidung 2 und der Kesselwand, im ersten Ausführungsbeispiel der Rohrwand 1, im Betrieb von einem Schutzgas - in der Regel Luft - durchströmt ist. Das Gas (bzw. die Luft) im Zwischenraum weist gegenüber dem Feuerraum des Verbrennungsofens einen leichten Überdruck auf. Dadurch wird vermieden, dass korrosive Rauchgase durch undichte Stellen der Schutzverkleidung aus dem Feuerraum in den Zwischenraum 3 gelangen und die Rohrwand 1 angreifen können.
[0016] Für die Einführung und Abführung des Schutzgases in den bzw. aus dem Zwischenraum 3 der Wand sind in der Wand Einlassöffnungen 31 und Auslassöffnungen 32 vorgesehen, wobei die Einlassöffnungen 31 mit einem oder mehreren Zufuhrkanal bzw. -kanälen 33 in Verbindung stehen und von diesem bzw. diesen gespiesen werden (Fig. 2und 3). Die Schutzgas- bzw. Luftzufuhr erfolgt von der Seite der Kesselwand, wobei die Einlassöffnungen 31 die Kesselwand, hier die Rohrwand 1, im Bereich von deren Stegen 12 durchgreifen (Fig. 3 und 4). Die Auslassöffnungen 32 (Fig. 1) durchgreifen die Schutzverkleidung 2, wodurch das den Zwischenraum 3 durchströmende Schutzgas in den Kessel abgeführt wird.
[0017] Alternativ können die Auslassöffnungen anstatt in der Schutzverkleidung 2 in der Kesselwand, insbesondere in Stegen 12 der Rohrwand 1, angeordnet und das Schutzgas hierüber nach aussen abgeführt werden (ähnlich Fig. 4, aber anstelle der dort dargestellten Einlassöffnung 31 eine entsprechende Auslassöffnung und mit umgekehrte Schutzgasströmungsrichtung). Das nach aussen abgeführte Schutzgas wird vorzugsweise in einen auf der Aussenseite der Kesselwand angeordneten Kammkasten gesogen, in dem zu diesem Zweck ein Unterdruck aufgebaut wird. Auf diese Weise wird die Abgasmenge im Kessel nicht unnötig durch Schutzgas erhöht, so dass die Abgasreinigungsanlage nicht zusätzlich belastet wird. Ausserdem kann das nach aussen abgeführte Schutzgas bei Bedarf auf Schadstoffe hin analysiert werden.
[0018] Die Auslassöffnungen 32 sind vorzugsweise im Bereich des oberen Rands der feuerfesten Wand angeordnet, so wie dies in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Die Auslassöffnungen 32 können durch nicht abgedichtete Bereiche der Plattenfugen 23 gebildet sein oder alternativ, wie oben erläutert, durch Öffnungen in den Stegen 12 der Rohrwand 1. Die Einlassöffnungen 31 können am Fuss der Wand, d.h. in der Nähe ihres unteren Rands angeordnet sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Einlassöffnungen 31 können jedoch auch über die gesamte Wandfläche oder einzelne Bereiche derselben verteilt sein.
[0019] Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Einspeisung des Schutzgases bzw. der Luft direkt im Bereich der durchgehenden offenen Nuten 21a der Platten 21 erfolgt, wie dies insbesondere aus den Fig. 3und 4ersichtlich ist. In Fig. 4ist die zugeführte Luft durch den Pfeil L symbolisiert. Die Einlassöffnungen 31 sind in den Stegen 12 im Bereich der offenen Nuten 21a angeordnet. Das zugeführte Gas bzw. die Luft gelangt primär direkt in die offenen Nuten 21a und kann sich dabei über diese infolge deren relativ grossen Querschnitts ohne grossen Strömungswiderstand über die gesamte Wand verteilen. Dies erlaubt, den Zwischenraum 3 zwischen der Kesselwand bzw. hier der Rohrwand 1 und der vorgehängten Schutzverkleidung 2 stark herabzusetzen, wobei die Spaltbreite d (Fig. 4) in der Praxis nur noch 1-5 mm, vorzugsweise 1-3 mm, beträgt.
Die Rohrwand 1 kann die Platten 21 schadlos auch stellenweise berühren. Durch die Ausnützung der Nuten 21a als Schutzgas- bzw. Luftverteilkanäle innerhalb der Wand und den verringerten lichten Abstand d zwischen Rohrwand 1 und Schutzverkleidung 2 kann mit geringeren Gas- bzw. Luftvolumina ausgekommen werden und es ergeben sich extrem niedrige Druckverluste. Die erforderlichen Überdrücke gegenüber dem Kesselinnendruck können auf 1-10 mbar, vorzugsweise sogar 1-5 mbar reduziert werden. Dies wiederum führt im praktischen Betrieb zu deutlichen Energieeinsparungen. Ausserdem erhöht der geringere Abstand zwischen Rohrwand und Schutzverkleidung den Wärmeübergang erheblich.
[0020] Eine weitere Verbesserung der Schutzgas- bzw. Luftverteilung innerhalb der Wand lässt sich gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreichen, dass horizontale Plattenreihen der Schutzverkleidung in gewissen vertikalen Abständen, z.B. jeweils 2-4 m, in einem etwas grösseren Abstand von der Rohrwand angeordnet sind als die übrigen Platten, so dass horizontale Querkanäle gebildet werden, über die sich die Luft über die Wandbreite verteilen kann.
[0021] Zusätzlich oder alternativ können gemäss einer besonders vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch in den bzw. einigen Platten selbst im Wesentlichen horizontal verlaufende Querkanäle ausgebildet sein, wie dies in den Figuren 5 und 6 verdeutlicht ist. Dies ist insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn die Wand im praktischen Einsatz Einbauten, z.B. einen Brenner oder ein Fenster, aufweist, welche die vertikalen Nuten lokal unterbrechen, so dass die über oder bei einer alternativen Ausführungsvariante - bei Zuführung von Schutzgas bzw. Luft von oben her - unter den Einbauten liegenden Wandteile nicht direkt mit Schutzgas bzw. Luft versorgt werden können. Die Fig. 5zeigt einen Ausschnitt einer Wand mit einer Einbaute 40. Man erkennt, dass die Nuten 21a im Bereich der Einbaute 40 unterbrochen sind.
Um auch die über der Einbaute 40 liegenden Wandteile bzw. Platten 21 mit Luft versorgen zu können, sind die Platten 21 der unmittelbar oberhalb der Einbaute befindlichen Plattenreihe mit Querkanälen 21b ausgestattet, welche die vertikal verlaufenden Nuten 21a der Platten 21 der Plattenreihe kommunizierend verbinden. Auf diese Weise kann Schutzgas bzw. Luft aus den seitlich benachbarten, nicht unterbrochen Nuten 21a quer in die Nuten 21a der über der Einbaute 40 liegenden Platten 21 strömen, wie dies in der Fig. 5 durch die nicht bezeichneten Strömungspfeile veranschaulicht ist.
[0022] Die Fig. 6 zeigt eine Platte 21, in der ein Querkanal 21b ausgebildet ist. Wie man erkennt, ist der Querkanal 21b an beiden Seiten der Platte 21 offen, so dass die Querkanäle benachbarter Platten einen durchgehenden Strömungspfad bilden.
[0023] Die Querkanäle 21b müssen sich nicht durch die gesamte über der Einbaute 40 liegende Plattenreihe erstrecken. In der Praxis genügt es, wenn die über der Einbaute liegenden Platten mindestens einseitig, vorzugsweise aber beidseitig mit mindestens einer benachbarten, seitlich ausserhalb der Einbaute liegende Platte der Plattenreihe kommunizierend verbunden sind. Auch wenn der vertikale Schutzgas- bzw. Luftstrom durch keine Einbauten unterbrochen ist, kann es im Interesse einer besseren Strömungsverteilung vorteilhaft sein, in bestimmten Abständen Plattenreihen mit Querkanälen anzuordnen oder sogar alle Platten mit Querkanälen auszustatten.
[0024] Die Schutzgas- bzw. Luftzuführung erfolgt, wie schon erwähnt, über einen oder mehrere Zufuhrkanäle 33, die vorzugsweise als Kammkasten ausgebildet sind. Das für die Durchleitung der Luft erforderliche Gebläse wird beispielsweise über einen frequenzgesteuerten Motor angetrieben, wobei der Überdruck in den Nuten 21a an einer oder mehreren Stellen gemessen und zur Regelung des Gebläses herangezogen wird. Auf diese Weise kann der Energiebedarf optimiert bzw. minimiert werden.
[0025] Wie schon eingangs erwähnt, muss die Kesselwand der erfindungsgemässen feuerfesten Wand nicht als Rohrwand ausgebildet sein, sondern kann beispielsweise auch eine normale Metallwand sein. Die Fig. 7 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel, bei der die Kesselwand als eine solche flache Metallwand 1' ausgebildet ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel bewirkt die Einspeisung der Luft in die Nuten 21a der Platten 21 und die damit erreichte Verringerung der Spaltweite des Zwischenraums 3 die erwähnten Vorteile.
The invention relates to a ventilated fire-resistant wall with a boiler wall and a superior distance from the boiler wall refractory protective cover according to the preamble of claim 1.
Such refractory walls are e.g. used in combustion chambers of combustion plants. The boiler wall is often designed as a metal pipe wall and is usually made of webs connected by pipes. The fire-resistant protective cover, which is suspended at a distance from the pipe wall, is intended to protect the pipe wall from corrosion by flue gases. Refractory walls are e.g. also used in fluidized bed ovens, where the boiler wall consists of a more or less thick simple metal wall. Again, the boiler wall or metal wall to be protected from corrosion.
The boiler walls and protective panels are often exposed in today's incinerators temperatures of over 1000 ° C and experience even with a suitable choice of material due to the large temperature differences of the individual operating conditions strains and contractions. The differences in temperature are generally greater for the protective linings than for the boiler walls themselves, which must be taken into account in the choice of material and / or design of the protective linings, so that the protective linings are not destroyed by greater strains and contractions than the boiler walls. The protective panels or the plates thereof are therefore usually not rigidly attached to the boiler walls but with play, so that compensating movements parallel to the boiler walls are possible to a limited extent.
The choice of a suitable material for the protective cover makes it possible that the protective cover is tuned for each operating condition on the boiler wall. For boiler walls made of steel, protective linings made of ceramic materials, in particular SiC, have proven successful, although the SiC content can be very different. In practice, SiC masses or SiC plates with a SiC content of 30% -90% are used.
The plates of the protective covering are usually mutually sealed by various measures to some extent to prevent the passage of flue gases. However, in practice this alone can not completely avoid that corrosive flue gases can pass through the protective cover and attack the boiler wall.
So-called ventilated wall systems address this problem in that a protective gas - in general air - is pumped through the space between the boiler wall and the superior protection panel. The gas or air is in this case with respect to the combustion chamber under a slight overpressure, which prevents the flue gases from penetrating from the combustion chamber into the wall space and can attack the boiler wall or other metal parts. Conventional wall systems of this type have a relatively high air requirement and require an undesirably high pump power.
From DE 19 816 059 C2 a ventilated fireproof wall with a pipe wall and a superior distance guard from a plurality of refractory plates is known in which the space between the pipe wall and the protective cover is formed as at least one closed pressure chamber, wherein the or each pressure chamber is subjected to a pressurized inert gas. The excess pressure of the protective gas is so high that no flue gas can penetrate through the protective lining from the combustion furnace. As a result, although a relatively good corrosion protection effect is achieved, however, the heat transfer between the protective covering and the pipe wall is hindered by the insulating effect of the protective gas, so that depending on the application, not enough heat can be dissipated.
The invention has for its object to improve a refractory wall of the generic type to the effect that on the one hand the boiler wall is reliably protected from corrosion by flue gases and on the other hand, a process-optimized heat transfer between the protective panel and the boiler wall is guaranteed and the protective gas pumping power is minimized.
This object is achieved by the inventive refractory wall, as defined in independent claim 1. Particularly advantageous developments and refinements of the invention will become apparent from the dependent claims.
The essence of the invention consists in the following: The refractory wall is designed as a ventilated system and includes gas supply means for supplying a protective gas, usually air, in the space between the boiler wall and the protective cover. The protective gas flowing through the wall prevents the penetration of flue gases into the wall. The supply of the gas or the air takes place through the boiler wall in the region of the vertical through grooves present in the plates, via which the gas or the air can be distributed over the entire wall with the lowest pressure drop. As a result, the distance between the boiler wall and protective cover can be reduced to a few millimeters, and it can with relatively small inert gas or
Air volumes are getting along, which in turn has the advantage that even little additional waste gas is obtained. Due to the small distance between boiler wall and protective cover, the heat transfer is significantly increased. The low pressure drop in the grooves results in a considerable energy saving.
In the following, the refractory wall according to the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings with reference to two embodiments. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> a first embodiment of the inventive wall in a view of the protective covering,
<Tb> FIG. 2 <sep> a section according to the line II-II in Fig. 1,
<Tb> FIG. 3 <sep> is a section along the line III-III in Fig. 1,
<Tb> FIG. 4 <sep> is a detail of FIG. 3 in an enlarged view,
<Tb> FIG. 5 <sep> is a view similar to FIG. 1 of a variant of the wall,
<Tb> FIG. Fig. 6 is an oblique perspective view of a specially formed plate of the protective cover and
<Tb> FIG. 7 - <sep> is a sectional view analogous to FIG. 3 of a second exemplary embodiment of the wall according to the invention.
The position and direction designations used in the following such. top, bottom, width, height, vertical, horizontal, transverse, on top of each other, etc. refer to the usual orientation of the wall in practical use.
1-4 fragmentary illustrated first embodiment of the refractory wall according to the invention comprises as a boiler wall a pipe wall 1 (Fig. 2-4) and at a distance superior protective cover 2, wherein between the pipe wall 1 and the protective cover. 2 a gap 3 is formed. The pipe wall 1 consists of a plurality of vertical use in practice pipes 11, which are held together by webs 12 at a mutual distance. The tubes 11 and the webs 12 are usually made of steel. The protective covering 2 consists of a plurality of juxtaposed and superimposed refractory plates 21, which are e.g. by complementary shaping of their edges mesh and are sealed in this way to a certain extent mutually. The joints between the plates 21 are denoted by 23.
The plates are, for example, ceramic SiC plates, preferably SiC 90 plates having an SiC content of about 90% in the production, which are fire resistant up to more than 1000 ° C. Each plate 21 is secured by e.g. four plate mounts 22 attached to the pipe wall 1. The plate mounts are made of heat resistant steel, e.g. No. 310 steel according to ANSI standard or material No. 1.4845 according to DIN 17440. The plate mounts 22 essentially comprise in each case a square bolt 22a with internal thread and flattened side surfaces 22b welded to a web 12 and a screw 22c screwed into the square bolt 22a (FIG. 4). The plate holders 22 engage in continuous vertical, inwardly expanded open grooves 21a of the plates 21 and set the distance of the plates 21 to the tube wall.
In the vertical direction of the protective cover 2, the plates 21 are movable to some extent, so as to allow thermally induced expansion or contraction movements. The plates 21 are adapted to form the tubes 11 on their side facing the tube wall, so that the clear width or gap width d of the gap 3 between the tube wall 1 and the protective covering 2 over the entire wall is substantially approximately constant.
The plates 21 of the protective cover 2 are preferably mutually sealed in a double manner. As can be seen in particular from FIGS. 3 and 7, the z-shaped plate joints 23 of the protective covering 2 are sealed by inserted ceramic sealing strips 23 a made of refractory material and by an additional cement compound 23 b. The ceramic sealing strip 23 a give some flexibility, but do not cause absolute seal. The latter is achieved by the additional putty seal 23b.
The refractory wall is designed as a ventilated system. This means that the gap 3 between the protective covering 2 and the boiler wall, in the first embodiment of the tube wall 1, during operation of a protective gas - usually air - flows through. The gas (or the air) in the intermediate space has a slight overpressure relative to the combustion chamber of the combustion furnace. This prevents corrosive flue gases from leaking through the protective covering from the combustion chamber into the intermediate space 3 and can attack the pipe wall 1.
For the introduction and removal of the protective gas into and out of the gap 3 of the wall inlet openings 31 and outlet openings 32 are provided in the wall, wherein the inlet openings 31 communicate with one or more supply channel or channels 33 and from This or these are fed (Fig. 2 and 3). The protective gas or air supply takes place from the side of the boiler wall, wherein the inlet openings 31 pass through the boiler wall, in this case the pipe wall 1, in the area of their webs 12 (FIGS. 3 and 4). The outlet openings 32 (FIG. 1) pass through the protective covering 2, as a result of which the protective gas flowing through the intermediate space 3 is discharged into the boiler.
Alternatively, the exhaust ports instead in the protective panel 2 in the boiler wall, in particular in webs 12 of the tube wall 1, arranged and the protective gas over this be discharged to the outside (similar to FIG. 4, but instead of the inlet port 31 shown there, a corresponding outlet opening and with reverse inert gas flow direction). The protective gas discharged to the outside is preferably sucked into a comb box arranged on the outside of the boiler wall, in which a negative pressure is built up for this purpose. In this way, the amount of exhaust gas in the boiler is not unnecessarily increased by inert gas, so that the emission control system is not charged additionally. In addition, the shielding gas discharged to the outside can be analyzed for harmful substances if necessary.
The outlet openings 32 are preferably arranged in the region of the upper edge of the refractory wall, as indicated schematically in Fig. 1. The outlet ports 32 may be formed by unsealed portions of the plate joints 23, or alternatively, as discussed above, through openings in the lands 12 of the tube wall 1. The inlet ports 31 may be formed at the foot of the wall, i. be arranged near its lower edge, as shown in Fig. 2. However, the inlet openings 31 may also be distributed over the entire wall surface or individual areas thereof.
An essential aspect of the invention is that the feed of the protective gas or the air takes place directly in the region of the continuous open grooves 21a of the plates 21, as is apparent in particular from FIGS. 3 and 4. In Fig. 4, the supplied air is symbolized by the arrow L. The inlet openings 31 are arranged in the webs 12 in the region of the open grooves 21a. The supplied gas or the air passes primarily directly into the open grooves 21a and can be distributed over this as a result of their relatively large cross section without great flow resistance over the entire wall. This allows to greatly reduce the gap 3 between the boiler wall or here the pipe wall 1 and the curtain guard 2, wherein the gap width d (Fig. 4) in practice only 1-5 mm, preferably 1-3 mm.
The tube wall 1, the plates 21 harmless contact also in places. By exploiting the grooves 21a as protective gas or air distribution channels within the wall and the reduced clear distance d between the pipe wall 1 and protective cover 2 can be done with lower gas or air volumes and there are extremely low pressure losses. The required pressure over the internal pressure of the tank can be reduced to 1-10 mbar, preferably even 1-5 mbar. This in turn leads to significant energy savings in practical operation. In addition, the smaller distance between the pipe wall and the protective cover considerably increases the heat transfer.
A further improvement of the protective gas or air distribution within the wall can be achieved according to an advantageous embodiment of the invention in that horizontal plate rows of the protective covering at certain vertical intervals, e.g. each 2-4 m, are arranged at a slightly greater distance from the pipe wall than the other plates, so that horizontal transverse channels are formed, through which the air can spread over the wall width.
Additionally or alternatively, according to a particularly advantageous further embodiment of the invention, even in the or some plates themselves are formed substantially horizontally extending transverse channels, as illustrated in Figures 5 and 6. This is particularly important when the wall is in use inserts, e.g. a burner or a window, which interrupt the vertical grooves locally, so that over or in an alternative embodiment - when supplying protective gas or air from above - below the internals lying wall parts are not directly supplied with inert gas or air can. FIG. 5 shows a section of a wall with a built-in 40. It can be seen that the grooves 21a in the region of the built-in 40 are interrupted.
In order to be able to supply also the wall parts or plates 21 lying above the built-in parts 40, the plates 21 of the plate row immediately above the insert are provided with transverse channels 21b, which connect the vertical grooves 21a of the plates 21 of the plate row in a communicating manner. In this way, protective gas or air from the laterally adjacent, uninterrupted grooves 21a can flow transversely into the grooves 21a of the plates 21 lying above the insert 40, as illustrated in FIG. 5 by the flow arrows, not designated.
Fig. 6 shows a plate 21 in which a transverse channel 21b is formed. As can be seen, the transverse channel 21b is open on both sides of the plate 21, so that the transverse channels of adjacent plates form a continuous flow path.
The transverse channels 21b do not have to extend through the entire plate row lying above the insert 40. In practice, it is sufficient if the plates lying above the built-in plates are connected in a communicating manner at least on one side, but preferably on both sides, with at least one adjacent plate of the plate row located laterally outside the mounting. Even if the vertical protective gas or air flow is not interrupted by any internals, it may be advantageous in the interests of better flow distribution to arrange plate rows with transverse channels at certain intervals or even to equip all the plates with transverse channels.
The protective gas or air supply takes place, as already mentioned, via one or more supply channels 33, which are preferably designed as a comb box. The required for the passage of the air blower is driven for example via a frequency-controlled motor, wherein the pressure in the grooves 21 a measured at one or more locations and used to control the fan. In this way, the energy requirement can be optimized or minimized.
As already mentioned, the boiler wall of the novel refractory wall must not be designed as a tube wall, but may for example be a normal metal wall. Fig. 7 shows schematically a second embodiment in which the boiler wall is formed as such a flat metal wall 1 '. Also in this embodiment, the feeding of the air into the grooves 21a of the plates 21 and the attendant reduction in the gap width of the gap 3 causes the mentioned advantages.