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WO2009080167A1 - Wandauskleidung von industrieöfen - Google Patents

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WO2009080167A1
WO2009080167A1 PCT/EP2008/009856 EP2008009856W WO2009080167A1 WO 2009080167 A1 WO2009080167 A1 WO 2009080167A1 EP 2008009856 W EP2008009856 W EP 2008009856W WO 2009080167 A1 WO2009080167 A1 WO 2009080167A1
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lining
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Inventor
Johannes Imle
Markus Horn
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Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
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Juenger and Graeter Feuerfestbau GmbH
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    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085—Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05001—Preventing corrosion by using special lining materials or other techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05003—Details of manufacturing specially adapted for combustion chambers

Definitions

  • the fireproof wall of these ovens adjoins the environment, the temperature of which is much lower.
  • the temperature of the outer wall is for example about 60 0 C, as the temperature at the surface of the lining values between 400 and 900 ° C are measured.
  • the refractory material with which the furnace wall is lined is thus exposed to very different temperatures, so that there is a high risk of cracks in the material.
  • the object underlying the present invention is to protect the wall of the furnace, which consists of concrete, steel, sheet metal or similar material, from corrosion.
  • This object is achieved in that the lining of the wall consists of at least two layers, wherein a layer is pressurized as a barrier layer.
  • the layers forming the lining of the wall there is a mechanical bond between the layers forming the lining of the wall.
  • One of the layers is usually made of refractory material (stones or concretes) that are attached to the wall of concrete, steel or the like via metallic anchors or similar steel parts. Between this serving as a wear layer refractory material and the wall to be protected according to the invention a pressurized layer is constructed.
  • the pressurized barrier layer according to the invention can also be arranged between an insulating layer and the wear layer, the gas being conducted through the insulating layer to the barrier layer.
  • the gas used is preferably air.
  • the supply of the gas is carried out by known means, wherein the pressure supply and the control of the pressure is monitored in a known manner.
  • the pressurized barrier layer comprises porous material, e.g. a ceramic fiber or ceramic foam. It is possible that the barrier layer consists entirely of highly porous material. This ensures that on the one hand a gas-filled barrier layer is present, which prevents the corrosion attack, on the other hand, the required mechanical bond between the layers is ensured by the mechanical stability of the highly porous layer.
  • spacing cams are arranged in the gas-loaded barrier layer, which the Determine the distance between the layers adjacent to this barrier layer, which also the required mechanical bond between the layers can be ensured.
  • These spacer cams are preferably arranged so that the area of the metallic armatures, which are also subject to a particularly critical corrosion attack, is surrounded by sealing air.
  • the metallic anchors which serve to secure the refractory material and penetrate the pressurized barrier layer, are encased in a material which melts, burns, softens, shrinks, sublimates, evaporates or foams at operating temperatures. This material thus disappears at operating temperatures, so that the sealing gas in the pressurized layer also extends to the area around the armatures, whereby the anchors are even better protected against corrosion by noxious gases.
  • the barrier layer is formed as at least one closed chamber, which is acted upon with gas.
  • ovens which have a metal jacket as a wall.
  • this metal jacket is lined with refractory material, wherein between the refractory material and the metal jacket at least one layer is formed as a pressurized barrier layer.
  • This barrier largely prevents aggressive gases from reaching the wall, eg the metal jacket.
  • Fig. 1 shows the cross section of the invention
  • the wall 1 is made of sheet metal. This wall 1 is lined with three layers, namely with the insulating layer 2, the pressurized barrier layer 3 and the wear layer 4.
  • the wear layer 4 is made of refractory material 5, which is attached via the metal armature 6 to the wall 1. Between the layer 4 and the wall 1 is the pressurized barrier layer 3 and the insulating layer 2.
  • the pressurized barrier layer 3 is supplied via the supply 7 with gas, so that in the barrier layer 3 creates a pressure.
  • This barrier layer 3 is empty or filled with porous material and is pressurized with the added gas.
  • the spacer cam 8 are arranged, which determine the distance between the wear layer 4 and the insulating layer 2.
  • the spacer cams 8 are formed on the refractory material 5.
  • These metallic anchors 6 can be coated with a material which melts, burns, softens, fades at the operating temperatures, shrinks, sublimates, evaporates or saps. The material thus disappears at operating temperatures and a gap arises, so that the gas entering the barrier layer 3 flows around these metallic armatures and protects them from corrosion.
  • the furnace interior 9 is arranged above the wear layer 4.
  • the temperature is usually more than 1000 ° Celsius during operation.
  • the wall 1 adjoins the outside temperature, which is about 20 ° Celsius.
  • This temperature difference between inside and outside often causes cracks and Destruction of the refractory material 5 of the layer 4.
  • These cracks in the layer 4 it would be possible that harmful gases from the furnace interior 9 through the layers 4 and 2 pass through the wall 1 and corroded.
  • the pressure built up in the barrier layer 3 prevents the noxious gases from reaching the wall 1 through cracks in the refractory material 5 of the layer 4 and through the layers.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wandauskleidung von Industrieöfen zum Schutz einer feuerfest abgekleideten Wand (1) aus Beton, Stahl, Blech oder Ähnlichem vor Korrosion. Die Auskleidung der Wand (1) besteht aus mindestens zwei Schichten (3 und 4), wobei eine Schicht (3) als Sperrschicht druckbeaufschlagt ist.

Description

Wandauskleidung von Industrieöfen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Wandauskleidung von Industrieöfen zum Schutz einer feuerfest abgekleideten Wand aus Beton, Stahl, Blech oder Ähnlichem vor Korrosion.
In der Industrie werden Öfen eingesetzt, die mit feuerfestem Material ausgekleidet sind. Bei Betrieb dieser Öfen entstehen Temperaturen von mehr als 1000° Celsius im Innenraum. Die feuerfest abgekleidete Wand dieser Öfen grenzt andererseits an die Umgebung an, deren Temperatur wesentlich geringer ist. Bei einer Außentemperatur von 20° Celsius beträgt die Temperatur der Außenwand beispielsweise etwa 600C, als Temperatur an der Oberfläche der Auskleidung werden Werte zwischen 400 und 900° Celsius gemessen. Das feuerfeste Material, mit dem die Ofenwand abgekleidet ist, ist somit sehr unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt, sodass eine hohe Gefahr besteht, dass in dem Material Risse entstehen.
Ein Problem besteht nun darin, dass die in dem Ofen entstehenden aggressiven Gase durch diese Risse in der Auskleidung auf die dahinter angeordnete abgekleidete Wand treffen und zur Korrosion dieser Wand führen können.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Wand des Ofens, die aus Beton, Stahl, Blech oder ähnlichem Material besteht, vor Korrosion zu schützen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Auskleidung der Wand aus mindestens zwei Schichten besteht, wobei eine Schicht als Sperrschicht druckbeaufschlagt ist.
Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise besteht zwischen den die Auskleidung der Wand bildenden Schichten ein mechanischer Verbund. Eine der Schichten besteht üblicherweise aus feuerfestem Material (Steine oder Betone), die über metallische Anker oder ähnlichen Stahlteile an der Wand aus Beton, Stahl oder Ähnlichem befestigt werden. Zwischen diesem als Verschleißschicht dienenden feuerfesten Material und der zu schützenden Wand ist erfindungsgemäß eine druckbeaufschlagte Schicht aufgebaut. Die erfindungsgemäße druckbeaufschlagte Sperrschicht kann auch zwischen einer Isolierschicht und der Verschleißschicht angeordnet werden, wobei durch die Isolierschicht das Gas zu der Sperrschicht geleitet wird. Als Gas wird vorzugsweise Luft verwendet. Die Zuführung des Gases wird mit bekannten Mitteln ausgeführt, wobei die Druckzuführung und die Kontrolle des Druckes auf bekannte Weise überwacht wird.
Vorzugsweise weist die druckbeaufschlagte Sperrschicht poröses Material auf, z.B. eine keramische Faser oder Schaumkeramik. Es ist möglich, dass die Sperrschicht vollkommen aus hochporösem Material besteht. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits eine gasgefüllte Sperrschicht vorhanden ist, die den Korrosionsangriff verhindert, andererseits ist durch die mechanische Stabilität der hochporösen Schicht der erforderliche mechanische Verbund zwischen den Schichten gewährleistet.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der gasbeaufschlagten Sperrschicht Abstandsnocken angeordnet, die den Abstand zwischen den dieser Sperrschicht benachbarten Schichten bestimmen, wodurch ebenfalls der erforderliche mechanische Verbund zwischen den Schichten gewährleistet werden kann. Diese Abstandsnocken werden vorzugsweise so angeordnet, dass der Bereich der metallischen Anker, die ebenfalls einem besonders kritischen Korrosionsangriff unterliegen, von Sperrluft umströmt ist.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform werden die metallischen Anker, die zur Befestigung des feuerfesten Materials dienen und durch die druckbeaufschlagte Sperrschicht dringen, mit einem Material umhüllt, das bei den Betriebstemperaturen schmilzt, verbrennt, erweicht, schwindet, schrumpft, sublimiert, verdampft oder verschwelt. Dieses Material verschwindet somit bei Betriebstemperaturen, so dass sich das Sperrgas in der druckbeaufschlagten Schicht auch auf den Bereich um die Anker ausweitet, wodurch die Anker noch besser vor Korrosion durch Schadgase geschützt sind.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sperrschicht als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet, die mit Gas beaufschlagt ist. Bei dieser Ausführungsform besteht zwischen dem feuerfesten Material und der Wand ein geschlossener Raum, der mit dem Gas gefüllt werden kann. Bei dieser Ausführungsform besteht kein mechanischer Verbund zwischen den genannten Schichten.
In vielen Industrieprozessen werden Öfen verwendet, die einen Blechmantel als Wand aufweisen. Erfindungsgemäß wird dieser Blechmantel mit feuerfestem Material abgekleidet, wobei zwischen dem feuerfesten Material und dem Blechmantel mindestens eine Schicht als druckbeaufschlagte Sperrschicht ausgebildet ist. Diese Sperrschicht verhindert weitgehend, dass aggressive Gase an die Wand, z.B. den Blechmantel, gelangen können. Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt den Querschnitt der erfindungsgemäßen
Wandauskleidung.
Die Wand 1 ist aus Blech hergestellt. Diese Wand 1 ist mit drei Schichten ausgekleidet, nämlich mit der Isolierschicht 2, der druckbeaufschlagten Sperrschicht 3 und der Verschleißschicht 4. Die Verschleißschicht 4 besteht aus feuerfestem Material 5, das über die metallischen Anker 6 an der Wand 1 befestigt ist. Zwischen der Schicht 4 und der Wand 1 befindet sich die druckbeaufschlagte Sperrschicht 3 und die Isolierschicht 2. Die druckbeaufschlagte Sperrschicht 3 wird über die Zuführung 7 mit Gas versorgt, so dass in der Sperrschicht 3 ein Druck entsteht. Diese Sperrschicht 3 ist leer oder mit porösem Material gefüllt und wird mit dem zugefügten Gas druckbeaufschlagt. In der Sperrschicht 3 sind die Abstandsnocken 8 angeordnet, die den Abstand zwischen der Verschleißschicht 4 und der Isolierschicht 2 bestimmen. Die Abstandsnocken 8 sind an dem feuerfesten Material 5 angeformt. Die metallischen Anker 6, mit denen die Schicht 4 an der Wand 1 befestigt wird, dringen durch die Sperrschicht 3 und die Isolierschicht 2. Diese metallischen Anker 6 können mit einem Material umhüllt werden, das bei den Betriebstemperaturen schmilzt, verbrennt, erweicht, schwindet, schrumpft, sublimiert, verdampft oder verschwelt. Das Material verschwindet also bei Betriebstemperaturen und es entsteht ein Spalt, so dass das in die Sperrschicht 3 gelangende Gas diese metallischen Anker umströmt und diese vor Korrosion schützt.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist der Ofeninnenraum 9 oberhalb der Verschleißschicht 4 angeordnet. In diesem Ofeninnenraum 9 beträgt üblicherweise im Betrieb die Temperatur mehr als 1000° Celsius. Die Wand 1 grenzt an die Außentemperatur an, die etwa 20° Celsius beträgt. Dieser Temperaturunterschied zwischen Innen und Außen verursacht oft Risse und Zerstörungen des feuerfesten Materials 5 der Schicht 4. Durch diese Risse in der Schicht 4 wäre es möglich, dass Schadgase aus dem Ofeninnenraum 9 durch die Schichten 4 und 2 hindurch an die Wand 1 gelangen und diese korrodiert. Durch den in der Sperrschicht 3 aufgebauten Druck wird verhindert, dass die Schadgase durch Risse in dem feuerfesten Material 5 der Schicht 4 und durch die Schichten hindurch an die Wand 1 gelangen könnten.

Claims

Patentansprüche
1. Wandauskleidung von Industrieöfen zum Schutz einer feuerfest abgekleideten Wand aus Beton, Stahl, Blech oder Ähnlichem, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung der Wand (1) aus mindestens zwei Schichten (4; 3) besteht, wobei eine Schicht als Sperrschicht (3) druckbeaufschlagt ist.
2. Wandauskleidung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den die Auskleidung der Wand (1) bildenden Schichten (4; 3; 2) ein mechanischer Verbund besteht.
3. Wandauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (3) poröses Material aufweist, das mit Gas beaufschlagt ist.
4. Wandauskleidung nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sperrschicht (3) Abstandsnocken (8) angeordnet sind, die den Abstand zwischen den dieser Sperrschicht benachbarten Schichten (2; 4) bestimmen.
5. Wandauskleidung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass metallische Anker (6), die in der Sperrschicht (3) angeordnet sind, mit einem Material umhüllt sind, das bei den Betriebstemperaturen schmilzt, verbrennt, erweicht, schwindet, schrumpft, sublimiert, verdampft oder verschwelt.
6. Wandauskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (3) als mindestens eine geschlossene Kammer ausgebildet ist, die mit Gas beaufschlagt ist.
7. Wandauskleidung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (1) als Blechmantel ausgebildet ist, dessen Abkleidung feuerfestes Material (5) aufweist und dass zwischen der Schicht (4) aus feuerfestem Material (5) und dem Blechmantel (1) mindestens eine Schicht (3) als druckbeaufschlagte Sperrschicht ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Auskleiden einer feuerfest abgekleideten Wand aus Beton, Stahl, Blech oder Ähnlichem von Brennöfen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auskleidung der Wand nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 7 hergestellt wird.
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