Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
FIREPROOF WALL, IN PARTICULAR FOR A COMBUSTION FURNACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/086322
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a fireproof wall comprising a boiler wall that is formed by a tube wall (1) consisting of tubes (11) joined by connecting pieces (12), and comprising a fireproof protective lining (2) which is arranged in front of the boiler wall at a distance therefrom and which consists of a plurality of plates (21) that are arranged alongside or above one another and that are each fastened to the boiler wall via at least one plate mounting (22). For each plate (21), a bridge element (21b), disposed on the plate (21), is supported on each plate mounting (22) in a vertical direction. The bridge elements (21b) separate the height of the respective plates (21) into a shorter plate section (21c) and a longer plate section (21d). At least some of the plates (21) are arranged in pairs in the vertical direction, wherein the two plates (21) of each plate pair are arranged such that the shorter plate sections (21c) of said plates abut one another.

Inventors:
KERN ANDREAS (CH)
KERN TOBIAS (CH)
Application Number:
PCT/CH2015/000174
Publication Date:
June 09, 2016
Filing Date:
November 27, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MOKESYS AG (CH)
International Classes:
F23M5/02; F23M5/04; F23M5/08; F27D1/00; F27D1/04; F27D1/06
Foreign References:
US1955700A1934-04-17
CH699406A22010-02-26
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
BOHEST AG (CH)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Feuerfeste Wand, insbesondere für einen Verbrennungsofen, mit einer

Kesselwand, die durch eine Rohrvvand (1) aus durch Stege (12) verbundenen Rohren (1 1) gebildet ist, und einer im Abstand zu dieser vorgesetzten feuerfesten

Schutzverkleidung (2) aus einer Vielzahl von in Reihen und Spalten neben- bzw. übereinander angeordneten feuerfesten Platten (21), die je über mindestens eine Plattenhaherung (22) an der Kesselwand befestigt sind, wobei sich pro Platte (21) jeweils ein an der Platte (21) angeordnetes Brückenelement (21b) in vertikaler Richtung auf einer Plattenhaherung (22) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenelemente (21b) die Höhe der Platten (21) jeweils in einen kürzeren

Plattenabschnitt (21c) und einen längeren Plattenabschnitt (21d) teilen und dass zumindest einige der Platten (21) in vertikaler Richtung paarweise angeordnet sind, wobei die beiden Platten (21) jedes Plattenpaars (21P) jeweils mit ihren kürzeren Plattenabschnitten (21c) aufeinanderstossend angeordnet sind.

2. Feuerfeste Wand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die untere Platte (21) jedes Plattenpaars (21P) jeweils hängend und die obere Platte (21) jedes Plattenpaars jeweils stehend an den Plauenhalterungen (22) abstützen.

3. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die beiden Platten (21) jedes Plattenpaars (21P) gleich ausgebildet und gegenseitig um 180° gedreht angeordnet sind. 4. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass jeweils der unteren Platte (21) eines Plattenpaars (21P) die obere Platte (21) eines darunterliegenden benachbarten Plattenpaars (21P) benachbart ist, wobei sich zwischen dieser unteren Platte und dieser oberen Platte eine Trennfuge (24b) befindet.

5. Feuerfeste Wand nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen zwei vertikal benachbarten Plattenpaaren (21P) eine Zwischenplatte (21Z) angeordnet ist, wobei sich zwischen der unteren Platte (21) eines Plattenpaars (21P) und der Zwischenplatte (21Z) sowie zwischen der oberen Platte (21) eines darunterliegenden benachbarten Plattenpaars (21P) und der Zwischenplatte (21Z) jeweils eine Trennfuge (24b) befindet.

6. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Fugenbreite der Trennfugen (24b) 3-12 mm, vorzugsweise 5-10 mm, beträgt.

7. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Fugenbreite von allfälligen Stossfugen (24a) zwischen den aufeinanderstossenden kürzeren Plattenabschnitten (21c) der beiden Platten (21) jedes Plattenpaars (21P) jeweils höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm. beträgt.

8. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass ein zwischen der Kesselwand und der Schutzverkleidung (2) befindlicher Zwischenraum (3) mit einem feuerfesten Material ausgegossen ist.

9. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Platten (21) vertikal durchgehende, nach innen erweiterte Nuten (21a) aufweisen, in welche die Plauenhalterungen (22) eingreifen, und dass vorzugsweise die Nuten (21a) mit einem feuerfesten Material ausgegossen sind.

10. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Platten (21) gegen Verkippung aus der Schutzverkleidung (2) heraus gesichert sind.

1 1. Feuerfeste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Trennfugen (24b) gegen Hindringen von Rauchgasen abgedichtet sind.

12. Feuerteste Wand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Plauenhalterungen (22) an den Stegen (12) der Rohr wand (1) befestigt sind.

Description:
Feuerfeste Wand, insbesondere für einen Verbrennungsofen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuerfeste Wand, insbesondere für einen Verbrennungsofen, mit einer Kesselwand, die durch eine Rohrwand aus durch Stege verbundenen Rohren gebildet ist, und einer im Abstand zur Kesselwand vorgesetzten feuerfesten Schutzverkleidung gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

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. Die feuerfeste Schutzverkleidung ist in der Regel aus in Reihen und Spalten neben bzw. übereinander angeordneten Platten gebildet. 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.

Die Kesselwände und Schutzverkleidungen werden in den heutigen

Verbrennungsanlagen oftmals Temperaturen von über 1000°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. Die Wahl eines geeigneten Materials für die Schutzverkleidung ermöglicht es, dass die Schutzverkleidung für jeden Betriebszustand auf die Kessel wand 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.

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. Die Massnahmen können z.B. in die Trennfugen eingelegte feuerfeste Filzstreifen und/oder eine abgestufte und gegenseitig ineinandergreifende Ausbildung der Plattenränder und/oder zusätzliche Verkittungen umfassen. Die gegenseitige Abdichtung der Platten in deren Trennlugen ist konstruktiv relativ aufwändig und erfordert auch einen beträchtlichen

Wartungsaufwand. Es besteht daher ein Bedürfnis, bei solchen aus einzelnen Platten zusammengesetzten Schutzverkleidungen mit möglichst wenigen und vor allem möglichst schmalen und entsprechend wartungsfreien Trennfugen auszukommen.

Angesichts der Nachteile der bekannten feuerfesten Wandsysteme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine feuerfeste Wand der gattungsgemässen Art dahingehend zu verbessern, dass zumindest ein Teil der Trenn l ugen zwischen den Platten der Schutzverkleidung wegfällt oder vernachlässigbar schmal ist.

Diese Aufgabe wird durch die erfmdungsgemässe feuerfeste Wand gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen

Patentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Eine feuerfeste Wand, insbesondere für einen Verbrennungsofen, umfasst eine Kesselwand, die durch eine Rohrwand aus durch Stege verbundenen Rohren gebildet ist, und eine im Abstand zu dieser vorgesetzte feuerfeste Schutzverkleidung aus einer Vielzahl von in Reihen und Spalten neben- bzw. übereinander angeordneten feuerfesten Platten, die über je mindestens eine Plattenhalterung an der Kesselwand befestigt sind, wobei sich pro Platte jeweils ein an der Platte angeordnetes Brückenelement in vertikaler Richtung auf einer Plattenhalterung abstützt. Die Brückenelemente teilen die Höhe der Platten jeweils in einen kürzeren Plattenabschnitt und einen längeren Plattenabschnitt.

Zumindest einige der Platten sind in vertikaler Richtung paarweise angeordnet, wobei die beiden Platten jedes Plattenpaars jeweils mit ihren kürzeren Plattenabschnitten aufeinanderstossend angeordnet sind.

Durch die spezielle Anordnung der Brückenelemente innerhalb der Platten und die abwechselnde Anordnung der Platten bezüglich ihrer längeren und kürzeren

Plattenabschnitte kann die Anzahl der horizontalen Trennfugen stark reduziert werden.

Vorteilhafterweise stützen sich die untere Platte jedes Plattenpaars jeweils hängend und die obere Platte jedes Plattenpaars jeweils stehend an den Plattenhalterungen ab.

Durch die abwechselnd stehende und hängende Abstützung der Platten wird erreicht, dass die beiden Platten jeweils eines Plattenpaars praktisch fugenfrei

aneinanderstossend angeordnet werden können.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Platten jedes Plattenpaars gleich ausgebildet und gegenseitig um 180° gedreht angeordnet. Dies ermöglicht es, für die gesamte Schutzverkleidung denselben Plattentyp zu verwenden.

Zweckmässigerweise ist jeweils der unteren Platte eines Plattenpaars die obere Platte eines darunterliegenden benachbarten Plattenpaars benachbart, wobei sich zwischen dieser unteren Platte und dieser oberen Platte eine Trennfuge befindet. Die Trennfuge erlaubt thermische Ausgleichsbewegungen der Platten.

Gemäss einer alternativen Ausfuhrungsform ist jeweils zwischen zwei vertikal benachbarten Plattenpaaren eine Zwischenplatte angeordnet, wobei sich zwischen der unteren Platte eines Plattenpaars und der Zwischenplatte sowie zwischen der oberen Platte eines darunterliegenden benachbarten Plattenpaars und der Zwischenplatte jeweils eine Trennfuge befindet.

Die Fugenbreite der Trennfugen beträgt zweckmässigerweise 3-12 mm, vorzugsweise 5-10 mm. Dies ermöglicht thermische Ausgleichsbewegungen der Platten bei optimiertem Abdichtungsaufwand.

Zweckmässigerweise beträgt die Fugenbreite von all fäll igen Stossfugen zwischen den aufeinanderstossenden kürzeren Plattenabschnitten der beiden Platten jedes

Plattenpaars jeweils höchstens 5 mm, vorzugsweise höchstens 3 mm. Derart kleine Stossfugen sind bezüglich Wartungsaufwand vernachlässigbar.

Zweckmässigerweise ist ein zwischen der Kesselwand und der Schutzverkleidung befindlicher Zwischenraum mit einem feuerfesten Material ausgegossen. Dies erhöht einerseits die Dichtigkeit gegen eindringende Rauchgase und verbessert anderseits den Wärmeübergang zur Kesselwand.

Weiters ist es zweckmässig, wenn die Platten vertikal durchgehende, nach innen erweiterte Nuten aufweisen, in welche die Plattenhalterungen eingreifen, und wenn vorzugsweise die Nuten ebenfalls mit einem feuerfesten Material ausgegossen sind. Dies erhöht die Stabilität der Schutzverkleidung und den Wärmeübergang.

Zweckmässigerweise sind die Platten gegen Verkippung aus der Schutzverkleidung heraus gesichert. Dies kann beispielsweise mittels zusätzlicher

Plattenrückhalterungen geschehen und ist insbesondere während der Montage der feuerfesten Wand bzw. des Ausgiessens der Zwischenräume von Vorteil.

Vorteilhafterweise sind die Trenn fugen gegen Eindringen von Rauchgasen abgedichtet.

Zweckmässigerweise sind die Plattenhalterungen an den Stegen der Rohrwand befestigt. Dadurch wird der Druckkörper nicht beeinträchtigt und Kontrollen von einem anerkannten Fachmann oder einer Behörde sind daher überflüssig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Plattenhai terungen. durch ihre Verbindung mit den Stegen gekühlt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 - eine Ansicht der Schutzverkleidung eines Ausfuhrungsbeispiels der erfmdungsgemässen feuerfesten Wand nach der Linie I-I der Fig. 3, Fig. 2 - einen Schnitt durch die erfmdungsgemässe feuerfeste Wand nach der

Linie II-II der Fig. 1 , einen Schnitt durch die erfmdungsgemässe feuerfeste Wand nach der Linie III-III der Fig. 2 und zwei schematische Skizzen zur Verdeutlichung der Anordnung der Platten der Schutzverkleidung gemäss zwei Ausführungsbeispielen.

Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.

Lage- und Richtungsbezeichnungen, wie z.B. oben, unten, nebeneinander, übereinander, seitlich, vertikal und horizontal, beziehen sich auf die übliche, in der Zeichnung dargestellte vertikale Einsatzposition der feuerfesten Wand.

Die in den Figuren 1-3 beispielsweise dargestellte erfmdungsgemässe feuerfeste Wand umfasst eine hier als Rohrwand 1 ausgebildete Kesselwand und eine im Abstand dazu vorgesetzte Schutzverkleidung 2, wobei zwischen der Kessel- bzw. Rohrwand 1 und der Schutzverkleidung 2 ein Zwischenraum 3 gebildet ist. Die Kessel- bzw. 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 umfasst eine Vielzahl von neben- und übereinander angeordnete feuerfeste Platten 21. 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°C feuerbeständig sind. Jede Platte 21 ist mittels Plattenhalterungen 22 an der Rohrwand 1 befestigt. Die Plattenlialterungen bestehen aus hitzebeständigem Stahl. z.B. Stahl Nr. 310 nach AIS I -Norm oder Werkstoff Nr. 1.4845 nach DIN 17440. Die Plattenhalterungen 22 umfassen im Wesentlichen je einen an einem Steg 12 angeschweissten Gewindebolzen 22a und eine auf dem Gewindebolzen sitzende Mutter 22b. Die Plattenhalterungen 22 greifen in vertikal durchgehende, nach innen erweiterte Nuten 21a der Platten 21 ein und legen den Abstand der Platten 21 zur Rohrwand 1 fest. Die Plattenhalterungen 22 dienen ebenfalls zur Stützung (Aufhängung) der Platten 21 in vertikaler Richtung, wobei die Platten 21 mit an ihnen angeordneten (angeformten) Brückenelementen 21b auf den Plattenhalterungen 22 aufliegen. Die Platten 21 sind dabei in vertikaler Richtung in gewissem Masse beweglich, um so thermisch bedingte Ausdehnungs- bzw.

Kontraktionsbewegungen zuzulassen. Zwischen den nebeneinander angeordneten

Platten 21 verlaufen vertikale Trennfugen 23 (Fig. 2) und zwischen den übereinander angeordneten Platten 21 befinden sich horizontale Stossfugen 24a und Trenn fugen 24b (Figuren 1 und 3). Der Zwischenraum 3 zwischen der Kessel- bzw. Rolirwand 1 und der Schutzverkleidung 2 sowie die vertikalen Nuten 21a der Platten 21 sind mit einem feuerfesten Material (nicht dargestellt) ausgegossen.

Der wesentliche Unterschied der erfindungsgemässen feuerfesten Wand gegenüber herkömmlichen feuerfesten Wänden dieser Art bestellt darin, dass, in vertikaler Richtung gesehen, benachbarte Platten 21 abwechselnd einmal praktisch bzw.

zumindest fast abstandslos benachbart sind (Stossfugen 24a) und das andere Mal einen ausgeprägteren vertikalen gegenseitigen Abstand aufweisen (Trennfugen 24b). Zwei jeweils unmittelbar aneinanderstossende Platten 21 bilden dabei jeweils ein Plattenpaar 21 P (Figuren 4 und 5). Erreicht wird diese Plattenkonfiguration durch entsprechend vertikal beabstandete Anordnung der Plattenhalterungen 22 und durch entsprechende Anordnung der Brückenelemente 21b in den Platten 21 , die sich bei den Platten 21 einer ersten Reihe jeweils im unteren Bereich der Platten 21 und bei den Platten 21 der darunterliegenden zweiten Reihe jeweils im oberen Bereich der Platten 21 befinden. Die Platten 21 mit den Brückenelementen 21 b im unteren Bereich stehen also gewissermassen auf den Plattenhalterungen 22, während die Platten mit den Brückenelementen 21b im oberen Bereich gewissermassen an den Plattenhalterungen 22 hängen. Nicht dargestellte Rückhalteelemente können optional dafür sorgen, dass die Platten 21 nicht aus der Schutzverkleidung heraus kippen können. Die Abstände zwischen den Brückenelementen 21 b im unteren

Plattenbereich und dem unteren Rand der Platten 21 sind deutlich geringer als die Abstände zwischen denselben Brückenelementen 21 b und dem oberen Rand der Platten 21 . Umgekehrt sind die Abstände zwischen den Brückenelementen 21 b im oberen Plattenbereich und dem oberen Rand der Platten 21 deutlich geringer als die Abstände zwischen denselben Brückenelementen 21 b und dem unteren Rand der Platten 21 . Die Brückenelemente 21b teilen also die Höhe der Platten jeweils unsymmetrisch in einen kürzeren und einen längeren vertikalen Plattenabschnitt 21c bzw. 21d (Fig. 3). Dort, wo Platten 21 mit ihren jeweils kürzeren Plattenabschnitten 21c benachbart sind, besitzen die Stossfugen 24a nur eine geringfügige bzw. fast verschwindende (vertikale) Fugenbreite, während die Trennfugen 24b zwischen benachbarten längeren Plattenabschnitten 21d deutlich ausgeprägter sind und eine entsprechend grössere Fugenbreite besitzen. Die praktisch vernachlässigbare Fugenbreite der Stossfugen 24a ist möglich, weil die thermisch bedingte

Längenänderung der (vertikal) kürzeren Plattenabschnitte 21c nur relativ gering ist, während die thermisch bedingte Längenänderung der (vertikal) längeren

Plattenabschnitte 21d stärker ist.

Die Fugenbreite der Stossfugen 24a beträgt typischerweise 0-5 mm. vorzugsweise 0-3 mm, diejenige der Trennfugen 24b beträgt typischerweise 3-12 mm.

vorzugswei se 5-10 mm .

Aus den Figuren 1 und 3 ist ersichtlich, dass die längs den Stossfugen 24a benachbarten Platten 21 eines Plattenpaars 21P jeweils (bezüglich der Stossfugen 24a) spiegelbildlich ausgebildet sind. De facto sind alle Platten 21 gleich ausgebildet, aber in vertikaler Richtung ist jede zweite Platte 21 eines Plattenpaars 21 P gegenüber der jeweils ersten Platte 21 des Plattenpaars 21P um 180° in der Plattenebene bzw. um eine Normale auf die Platte gedreht angeordnet. Dies hat den grossen Vorteil, dass für die gesamte Schutzverkleidung 2 derselbe Typ von Platten 21 eingesetzt werden kann.

In Fig. 5 ist rein schematisch eine alternative Konfiguration der Platten der

Schutzverkleidung dargestellt. Hierbei ist in vertikaler Richtung jeweils zwischen zwei Plattenpaaren 21P eine Zwischenplatte oder Dilatationsplatte 21Z angeordnet, die zu den beiden angrenzenden Plattenpaaren 21P jeweils durch eine Trennfuge 24b getrennt ist. Die Zwischenplatte 21Z ist gleich ausgebildet wie alle anderen Platten 21 der Schutzverkleidung und auch auf die gleiche Weise an der (in dieser Figur nicht dargestellten) Kessel- bzw. Rohrwand 1 befestigt.

Insbesondere die Trennfugen 24b können durch eingelegte feuerfeste Filzstreifen und/oder eine abgestufte und gegenseitig ineinandergreifende Ausbildung der Plattenränder und/oder zusätzliche Verkittungen abgedichtet, d.h. gegen Eindringen von Rauchgasen geschützt sein.