DE19533908C2 - Abhitzekessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abhitzekessel mit einem Mittel- oder Hochdruckraum, welcher einen äußeren Druckmantel, einen darin angeordneten Rohrkäfig sowie eine Führungshülse zum Einführen einer Rußbläserlanze in den Mittel- oder Hochdruckraum umfaßt, mit einem mit dem Rohrkäfig verbundenen Rußbläserkasten, welcher ein Langloch für die Durchführung der Rußbläserlanze aufweist.

Rußbläserlanzen werden in der Regel bei Mitteldruck-/ Hochdruck-Synthesegaskühlern bzw. Abhitzekesseln zum Reinigen der inneren, senkrechten Kesselrohrwände eingesetzt, um die Kesselrohre von Ablagerungen in Form von Ruß und anderen festen Partikeln des Synthesegases, beispielsweise bei einer Kohledruckvergasungsanlage, zu reinigen.

Am Rohrkäfig ist für eine jede Rußbläserlanze eine Rohrwandöffnung vorgesehen. Die in diesem Bereich mit dem Rohrkäfig gasdicht verschweißten Rußbläserkästen dichten den gasseitigen Hochtemperaturraum gegenüber dem Druckmantel des Abhitzekessels ab.

Der gasseitig hochgespannte Abhitzekessel besteht aus einem gasdicht geschweißten Rohrkäfig mit zusätzlich eingebrachten Rohrkühlflächen, um dem Synthesegas die fühlbare Wärme zu entziehen und es damit abzukühlen. Rohrkäfig und Kühlflächen sind gemeinsam in einen Druckmantel eingebracht, der für die gasseitige Druckbelastung ausgelegt ist. Druckgefäß und Kühlsystem sind mechanisch miteinander verbunden.

Die in den Abhitzekessel eingesteckten Rußbläser durchdringen zuerst die Wand des äußeren Druckbehälters, danach auch den inneren Rohrkäfig, wobei der Anflanschstutzen des Druckmantels den Fixpunkt für die Rußbläserlanze darstellt.

Aufgrund der mechanischen Verbindung von äußerem Druck­ mantel und innerem Rohrkäfig wird der Durchtrittspunkt der Rußbläserlanze durch den Rohrkäfig wegen der unterschiedlichen Temperaturen als Gleitpunkt ausgeführt.

Aus der DE 41 42 448 A1 ist ein Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeübertragern in Dampfkesseln bekannt.

Der Wasserlanzenbläser zur Reinigung von Wärmeüber­ tragern, insbesondere einer Brennkammerheizfläche in Dampfkesseln, ist mit seiner Mündung schwenkbar in der Wand des Dampfkessels gelagert und an seinem hinteren Teil schwenkbar aufgehängt.

Um an der Mündung eine in der Ebene allseitige Beweg­ barkeit des Wasserlanzenbläsers ohne Verschmutzungen zu erreichen und damit der auftreffende Strahl an der gegenüberliegenden Kesselwand eine exakt definierte Bahn beschreibt, ist an der Mündung des Blasrohres ein Flansch vorgesehen, der an ein Segment eines Kardan­ gelenkes angesetzt ist. Das Kardangelenk ist in der Brennkammerwand befestigt, das hintere Teil des Blas­ rohres ist in einer Führung angeordnet, die auf einer senkrechten Spindel höhenverschiebbar ist, wobei die senkrechte Spindel oben und unten jeweils auf einer waagerechten Spindel horizontal verschiebbar ist und die Führung aus einem Gehäuse gebildet ist, das nicht drehbar auf der senkrechten Spindel sitzt und an der Seite eine gabelförmige Aufnahme trägt, in der ein kardanförmiger Käfig angeordnet ist, der in seinem Innenteil als Hülse ausgebildet ist und darin das Blasrohr axial verschiebbar aufnimmt.

Aus der DE-PS-6 00 827 ist eine Abblasevorrichtung in Form eines Rußbläsers für Dampfkessel bekannt, die die Dampfkesselrohre aus einer gewissen Entfernung abblasen und dabei eine größere Menge von Dampfkesselrohren mit einem Dampfstrahl bestreichen. Der Blasdüse wird eine solche Bewegung erteilt, damit der Dampfstrahl eine große Fläche in allen Punkten trifft. Die Abblasevor­ richtung ist mit einer geraden Düse ausgestattet, durch welche das Reinigungsmittel (Preßluft, Dampf oder Sandstrahl) auf die Rohre geblasen wird.

Dem Rußbläser wird eine in einer Richtung stets hin und her gehende Bewegung erteilt, wobei dieser während des Hinundhergehens langsam eine solche Lagenänderung in der anderen Richtung erfährt, daß der Blasstrahl über die zu reinigende Fläche eine Anzahl von eng anein­ anderliegenden Zickzack- oder Bogenlinien beschreibt.

Der Rußbläser für Dampfkessel besteht aus einer um einen festen Punkt schwenkbaren geraden Düse, wobei die Schwenkvorrichtung aus einem Kreuzgelenkrahmen besteht, der von einem Exzentergetriebe eine Aufundabbewegung und von einem Kurbelgetriebe eine Hinundherbewegung von unterschiedlicher Geschwindigkeit erhält.

Aus der EP 0 559 388 A2 ist eine Verbrennungsanlage in Form eines Fließbettes bekannt, bei der staubförmige und feste Verbrennungsprodukte zu gasförmigen Produkten verbrannt werden. Ein Reaktorgefäß ist durch einen Leitungskanal mit einem als Zyklon ausgebildeten Separator verbunden, der als Erweiterung des Oberteiles des Reaktors zu sehen ist.

Der Leitungskanal ist, in der Draufsicht gesehen, keilförmig gestaltet, wobei die Eintrittsseite am Oberteil des viereckigen Reaktors breiter als die Austrittsseite am Oberteil des runden Zyklones ausgebildet ist.

Teile des Leitungskanals sind im Bereich des Reaktors aus Kesselrohren zum Kühlen gefertigt, die mit horizon­ tal verlaufenden Rippen über den gesamten Kesselwand­ bereich versehen sind.

Diese, zwischen oberen und unteren Sammlern angeord­ neten Kesselwände, sind sowohl im oberen Teil des Reaktors als auch im oberen Teil des Separators angeordnet.

Die Befestigung des Leitungskanals im oberen Teil des Reaktors und am gegenüberliegenden Teil des als Zyklon arbeitenden Separators erfolgt direkt durch die Kessel­ wände mit den horizontal angeordneten Querrippen ohne den Einsatz von Dehnungsfugen oder Dichtungen.

Bekannt sind ferner Rußbläserkästen an Rohrwanddurch­ führungen eines Synthesegaskühlers, die von der Anmelderin für die Synthesegasanlage Ruhr (SAR) bei der Ruhrchemie in Oberhausen-Holten geliefert wurden. Dieser Rußbläserkasten besteht aus horizontal angeord­ neten Halteblechen und aus vertikal angeordneten Führungsblechen mit einer Langlochöffnung und einem dazwischen angeordneten Gleitblech mit runder Öffnung für die Durchführung der Rußbläserlanze sowie einer darauf angeschweißten Hülse, die einen größeren Innen­ durchmesser als die Öffnung des Gleitbleches aufweist.

Innerhalb der Hülse wird um die Rußbläserlanze eine ringförmige Packung angeordnet, auf die eine Distanz­ hülse geschoben wird, die mittels einer Ringfeder auf die Packung einen Druck ausübt, um eine Abdichtung des inneren und äußeren Gasraumes in dem Synthesegaskühler zu erreichen. Die ungeschützte Gleitplatte ist auf der Innenseite hohen Temperaturen ausgesetzt, die zu erhöhtem Verschleiß durch Hochtemperaturkorrosion und durch Verformungen aufgrund von Wärmespannungen führen, die ein Verschieben der Gleitplatte beeinträchtigen, obwohl die abgeknickten Rohre innerhalb der Rohrdurch­ führung mit einer ff-Stampfmasse ausgekleidet sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, bei einem Abhitzekessel eine temperatur-, druck- und verschiebegerechte Rohrwanddurchführung für einen Rußbläser zu schaffen, die eine Gasdichtigkeit bei gleichzeitiger Verschiebemöglich­ keit sowie Schutz gegen hohe Temperaturen des Zwischenraumes und somit der Druckmantelwand des Abhitzekessels gewährleistet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die kennzeich­ nenden Merkmale von Anspruch 1. Die Unteransprüche beschreiben eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.

In dem Abhitzekessel herrscht zwischen dem Gasraum innerhalb des Rohrkäfiges und dem vom Druckmantel und Rohrkäfig gebildeten Zwischenraum eine Druckdifferenz. Ein Eindringen von Heißgas aus dem inneren Gasraum in den Zwischenraum ist nicht statthaft, da es sonst zu unzulässig hohen Temperaturen am Außenmantel des Behälters kommt.

Erfindungsgemäß wird daher der gesamte Durchtritts­ bereich durch den Rohrkäfig mit einem Rußbläser­ kasten und einer Gleitplatte gasdicht gekapselt. Eine langlochförmige Durchtrittsöffnung des Ruß­ bläserkastens ist durch ein Gleitblech abgedeckt, das auf der Rußbläserlanze aufgesteckt ist. Als Hitze­ schutz wird an das rechteckige Gleitblech auf der Seite des Rußbläserkastens eine wärmeisolierende keramische Faserplatte angebracht. Die Faserplatte ist durch einen umlaufenden Rahmen eingefaßt und mit einem Kleber auf der mit Streckmetall belegten Stahlplatte befestigt.

Die permanente Anpressung der Gleitplatte an den Ruß­ bläserkasten erfolgt in bekannter Weise mit einer Druckfeder, die über eine Distanzhülse und einen Dicht­ ring die erforderliche Dichtkraft aufbringt. Ein Packungsring ist in die Hülse eingelegt und dichtet die Gleitplatte gegen die Rußbläserlanze ab.

Dadurch ist eine Bewegungsfreiheit in vertikaler und horizontaler Richtung bei gleichzeitiger Abdichtung des Gasraumes gegen den Innenraum gewährleistet. Die Gas­ dichtheit wird durch die Anpressung der Faserplatte an das Gehäuse erzielt. Bei abriebfestem Fasermatten­ material wird die Faserplatte mit Überstand zu dem Profilrahmen eingebaut. Ist das keramische Material weniger abriebfest, läßt man es mit dem Profilrahmen abschließen und sichert die Gasdichtheit zusätzlich durch hitzebeständige, elastische Schnüre ab.

Damit die Rußbläserlanze in den Gasraum eindringen kann, sind zwei Rohre des Rohrkäfigs im Lanzendurch­ trittsbereich ausgeknickt, um die Durchtrittsöffnung zu bilden. Im Bereich der ausgeknickten Rohre fehlt der Wärmeschutz, so daß die volle Temperaturbeaufschlagung, t < 1400°C, aus dem Gasraum vom Rußbläserkasten und dem Gleitblech aufgenommen werden muß. Da die vorgenannten Bauteile ungekühlt sind, müssen sie wärmeisoliert werden, weil sonst durch Hochtemperatur- Korrosion und Wärmeverformungen Schäden auftreten.

Der Wärmeschutz für den Rußbläserkasten erfolgt durch zwei Arten von Isoliermaterialien, einmal durch eine keramische Fasermatte (Wolle), die am Rußbläserkasten anliegt und zum anderen durch ff-Material, das zur Gasrauminnenseite angeordnet ist.

Das keramische Fasermaterial hat einen wesentlich geringen Wärmeleitwert als das ff-Material, so daß die Kombination beider Materialien einen optimalen Wärme­ schutz bietet. Zum Gasraum hin ist ff-Material in Form von Gieß- oder Spritzmasse erforderlich, da dieses Material gegen Flugstaub und heißer Schlacke beständig ist. Die ff-Masse wird schwimmend durch die ausge­ knickten Rohre und die daran aufgebrachten Anker gehalten.

Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß unter­ schiedliche Wärmedehnungen von ff-Material, Rußbläser­ kasten und Rohren sich nicht in Spannungserhöhungen bzw. Abbröckeln der ff-Masse umsetzen, sondern, daß eine freie Wärmeausdehnung gegeben ist. Dadurch werden Rißbildungen in der ff-Masse bzw. ein Abbröckeln von Teilen der ff-Masse vermieden.

Aus diesem Grunde sind auch die ausgeknickten Rohre mit einer Folie umwickelt, damit die Relativbewegungen kompensiert werden können.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Rußbläserkasten,

Fig. 2 einen Schnitt A-B (Längsschnitt) durch den Rußbläserkasten,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 am oberen Bereich des Rußbläserkastens,

Fig. 4 einen Ausschnitt ähnlich wie Fig. 3, jedoch ohne elastische Schnur.

Wie in Fig. 1 dargestellt, herrscht zwischen dem Gasraum (1) und dem von Rohrkäfig (3) und Druckmantel (4) gebildeten Zwischenraum (2) eine erhebliche Temperatur- und eine geringe Druckdifferenz.

Damit die hohe Temperatur des Gasraumes nicht in den Zwischenraum gelangt, ist der gesamte Durchtritts­ bereich durch den Rußbläserkasten (5) wärmeisoliert und gasdicht gekapselt. Die langlochförmige Durchtritts­ öffnung (6) des Rußbläserkastens (5) ist durch ein Gleitblech (7) abgedeckt, das auf der Rußbläserlanze (8) aufgesteckt ist.

Das Gleitblech (7) weist auf der Seite des Rußbläser­ kastens (5) eine wärmeisolierende, keramische Faser­ platte (9) auf. Diese Faserplatte (9) ist durch einen umlaufenden Profilstahlrahmen (10) eingefaßt und mit einem wärmebeständigen Kleber (11) auf der mit Streck­ metall (12) belegten Gleitplatte (7) befestigt.

Die Anpressung der Gleitplatte (7) an den Rußbläser­ kasten (5) wird mit einer Druckfeder erzielt, die über eine Distanzhülse (14) und Dichtring (15) die erforder­ liche Dichtkraft aufbringt.

Ein Packungsring (15) ist in die Hülse (16) eingelegt und dichtet die Gleitplatte (7) gegen die Rußbläserlanze (8) ab. An die ausgeknickten Rohre (17) sind Anker (19) angebracht, ferner werden die Rohre (17) mit einem Folienmaterial (18) umwickelt, bevor eine keramische Fasermatte (20) und eine feuerfeste Gieß- bzw. Stampfmasse (21) eingebracht werden.

Entsprechend Fig. 2 sind im Durchtrittsbereich der Rußbläserlanze (8) zwei Rohre (17) des Rohrkäfigs (3) ausgebogen, so daß die volle Temperaturbeaufschlagung vom Rußbläserkasten (5) und dem Gleitblech (7) aufge­ nommen wird. Da die vorgenannten Bauteile (5, 7) ungekühlt sind, müssen sie wärmeisoliert werden.

Daher wird der Rußbläserkasten (5) innen durch zwei Arten von Isoliermaterialien geschützt, einmal durch eine keramische Fasermatte (Wolle) (20), die am Ruß­ bläserkasten (5) anliegt, und einem ff-Material (21), das zur Gasraumseite angeordnet ist. Die ff-Masse wird schwimmend durch die ausgeknickten Rohre (17) und die daran aufgebrachten Anker (19) gehalten.

Ferner sind die ausgeknickten Rohre (17) mit einer Folie (18) umwickelt, damit die Relativbewegungen kompensiert werden können.

Die Rußbläserlanze (8) ist in bekannter Weise an einem Flansch (25) mittels Befestigungs- (26) und Dichtele­ menten (27) am Stutzen (4.1) des Druckmantels (4) befestigt. Eine Druckfeder (13) drückt auf eine Distanzhülse (14) mit in einer Hülse (16) angeordneten Dichtung (15) und stellt damit die Gasdichtigkeit durch die Gleitplatte (7) zwischen dem inneren Gasraum (1) und dem Ringspalt (2) zwischen Rohrkäfig (3) und Druck­ mantel (4) des Synthesegaskühlers sicher.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß bei Verwendung von abriebfestem Faserplattenmaterial die Faserplatte (9) mit Überstand zu dem Profilstahlrahmen (10) eingebaut wird. Ist das keramische Material weniger abriebfest, läßt man es mit der Profilstahlhöhe (10) abschließen und sichert die Gasdichtheit zusätzlich durch hitzebeständige, elastische Schnüre (24) ab. Die Schnur (24) wird zwischen dem Führungs- (22) und Halteblech (23) des Rußbläserkastens (5) und dem Profilrahmen (10) eingebracht.

Entsprechend Fig. 4 erfolgt die Abdichtung der Gasräume ausschließlich durch die an dem Gleitblech (7) mit einem Kleber (11) und Streckmetall (12) befestigten keramischen Faserplatte (9), die auf das Blech (5) des Rußbläserkastens drückt. Die keramische Faserplatte (9) ist stärker als der Profilrahmen (10) ausgebildet.

Die Faserplatte (9) gleitet an der Innenseite des Führungsbleches (22), das über ein Seitenblech (23) mit dem Blech (5) verbunden ist.

Bezugszeichenliste

1

Gasraum

2

Ringspalt

3

Rohrkäfig

4

Druckmantel

4.1

Stutzen

5

Rußbläserkasten

6

Langlochöffnungen

7

Gleitblech/Gleitplatte

8

Rußbläserlanze

9

Keramische Faserplatte

10

Umlaufender Profilstahl/Rahmen

11

Kleber

12

Streckmetall

13

Druckfeder

14

Distanzhülse

15

Dichtring

16

Hülse/Führungshülse

17

Ausgeknicktes Rohr

18

Folienmaterial

19

Anker

20

Keramische Fasermatte (Glaswolle)

21

ff-Material

22

Führungsblech

23

Halteblech

24

Temperaturbeständige Schnur

25

Flansch

26

Befestigungselemente

27

Dichtungsring

Claims (8)

1. Abhitzekessel mit einem Mittel- oder Hochdruckraum (1), welcher einen äußeren Druckmantel (4), einen darin angeordneten Rohrkäfig (3) sowie eine Führungshülse (16) zum Einführen einer Rußbläser­ lanze (8) in den Mittel- oder Hochdruckraum (1) umfaßt, mit einem mit dem Rohrkäfig (3) verbundenen Rußbläserkasten (5), welcher ein Langloch (6) für die Durchführung der Rußbläserlanze (8) aufweist, wobei die Führungshülse (16) über eine Gleitplatte (7) an den Rußbläserkasten (5) angeschlossen und zwischen der Gleitplatte (7) und der Langloch­ öffnung (6) des Rußbläserkastens (5) eine in einen Rahmen (10) eingefaßte keramische Faserplatte (9) angeordnet ist, welche den Rußbläserkasten (5) gegenüber der Führungshülse (16) abdichtet.

2. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Faserplatte (9) mittels Kleber (11) an der mit Streckmetall (12) belegten Gleitplatte (7) befestigt ist.

3. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Faserplatte (9) einen Überstand zum Rahmen (10) aufweist.

4. Abhitzekessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Faserplatte (9) die gleiche Höhe wie der Rahmen (10) aufweist und daß die Abdichtung des Rußbläserkastens (5) zusätzlich durch eine feuerfeste Schnur (24) erfolgt.

5. Abhitzekessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeknickten Rohre (17) im Bereich des Rußbläserkastens (5) mit Ankern (19) versehen sowie mit ff-Material (21) umgeben sind.

6. Abhitzekessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die geknickten Rohre (17) mit einer Folie (18) umwickelt sind und teilweise mit einer keramischen Glaswolle (20) umgeben sind.

7. Abhitzekessel nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die keramische Glaswolle (20) an der Innenseite des Rußbläserkastens (5) anliegt.

8. Abhitzekessel nach den Ansprüchen 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß das ff-Material (21) im Rußbläserkasten (5) schwimmend angeordnet ist.