BE1029023B1

BE1029023B1 - Zweistufige Isolation von warme Gase führenden Anlageteilen

Info

Publication number: BE1029023B1
Application number: BE20215023A
Authority: BE
Inventors: Franz-Josef Zurhove; Willi Kremer; Michael Menne; Taleb Edib Ben
Original assignee: Thyssenkrupp Ind Solutions Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-08-16
Also published as: BE1029023A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport oder zur Umsetzung warmer Gase, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse 20 aufweist, wobei auf oder in dem Gehäuse eine erste Isolationsschicht 60 angeordnet ist, wobei die erste Isolationsschicht 60 Bereiche erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30, 32 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der ersten Isolationsschicht 60 in den Bereichen der erhöhten thermischen Leitfähigkeit 30, 32 eine zweite Isolationsschicht 50 in Form eines Anstrichs angeordnet ist.

Description

Zweistufige Isolation von warme Gase führenden Anlageteilen Die Erfindung betrifft die selektive Isolation von Anlagen insbesondere zur Vermeidung von Korrosion im Inneren.

Anlagenbestandteile, die von warmen Gasströmen durchströmt werden, werden üblicherweise isoliert. Ein typischer Fall ist, dass beispielsweise Mineralwolle außen angebracht wird. Um diese zu halten, werden Anker verwendet, um die Mineralwolle auf dem Gehäuse der Anlagenbestandteile zu befestigen. Diese Anker weisen jedoch eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Dieses führt dazu, dass auf der Innenseite an der Stelle der Anker die Temperatur erniedrigt ist, was wiederum dazu führen kann, dass es auf der Innenseite des Gehäuses zu Kondensation und in Folge davon zu Korrosion kommen kann. Aus der DE 10 2007 042 881 A1 ist ein alkaliresistentes keramisches Erzeugnis und Schutzschicht mit Feldspat als Basismaterial bekannt. Aus der CN 107032735 B ist eine Wärmeisolationsbeschichtung für Kessel bekannt. Aus der CN 104559393 A ist ein wärmeisolierendes und korrosionsschützendes Beschichtungsmaterial für Pipelines bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Isolation dieser Bereiche mit einer erhöhten thermischen Leitfähigkeit sicher zu stellen, ohne dabei jedoch zu stark zu isolieren, um einen Verlust an Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit durch zu starke lokale Temperaturerhöhung zu vermeiden. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch das Verfahren mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Transport oder zur Umsetzung warmer Medien. Medien sind beispielsweise Prozessgase oder Wärmetauschfluide.

Beispielsweise kann es sich um einfache Rohrleitungen handeln.

Es kann sich aber auch beispielsweise um einen Calcinator oder einen Vorwärmer handeln.

Ebenso kann die Vorrichtung beispielsweise Bestandteil einer Abgasbehandlung sein.

Warme Gase können im Sinne der Erfindung ein sehr breites Temperaturspektrum umfassen.

Beispielsweise können die warmen Gase in einem Temperaturbereich von 60 °C bis 1200 °C beispielsweise in einem Zementwerk auftreten.

Besonders relevant ist die Erfindung in einem Temperaturfenster von 60 °C bis 400 °C, da hier bei Abkühlung an entsprechenden Stellen zu einer Kondensation von Wasser kommen kann, was dann wieder zu einer verstärkten Korrosion führen kann.

Oberhalb von 374 °C kann eine Kondensation von Wasser nicht mehr erfolgen.

Die Vorrichtung weist ein Gehäuse auf.

Ein Gehäuse ist im Sinne der Erfindung weit zu verstehen.

Beispielsweise kann das Gehäuse beispielsweise auch einfach nur ein Rohr sein.

Auf oder in dem Gehäuse ist eine erste Isolationsschicht angeordnet.

Ist das Gehäuse beispielsweise doppelwandig ausgeführt, so kann zwischen den beiden Wänden des Gehäuses die erste Isolationsschicht angeordnet sein.

Ebenso kann die erste Isolationsschicht im oder auf dem Gehäuse angeordnet sein, beispielsweise auch um das erste Gehäuse gewickelt sein Des Weiteren können das Gehäuse und die erste Isolationsschicht eine körperliche Einheit bilden.

Die erste Isolationsschicht weist Bereiche erhöhter thermischer Leitfähigkeit auf.

An diesen Stellen treten nun mehrere Probleme auf.

Zum einen sind diese Stellen an der Außenseite besonders warm, sodass gegebenenfalls eine Verletzungsgefahr besteht.

Des Weiteren verliert das Gas im Inneren auch mehr Wärme, die dem Gesamtprozess verloren und einfach an die Umgebung abgegeben wird.

Und als drittes kann das warme Gas im Inneren der Vorrichtung punktuell so abgekühlt werden, dass es zur Kondensation kommt, was wiederrum ein erhöhtes Korrosionsrisiko mit sich bringt.

Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass oberhalb oder umseitig der ersten Isolationsschicht in den Bereichen der erhöhten thermischen Leitfähigkeit eine zweite Isolationsschicht in Form eines Anstrichs angeordnet ist.

Ein Anstrich hat den Vorteil, dass dieser auch sehr punktuell aufbringbar ist, auch punktuell in unterschiedlichen Dicken und damit unterschiedlichen Isolationsgraden.

Hierdurch ist eine optimale Anpassbarkeit gegeben, um Temperaturspitzen sowohl auf der Außenseite aber insbesondere auch im Inneren der Vorrichtung zu vermeiden und so sowohl Kondensation effektiv zu verhindern aber andererseits auch nicht durch eine zu hohe

Temperatur bei zu starker lokaler Isolation die Steifigkeit beziehungsweise Festigkeit des Gehäuses lokal zu beeinträchtigen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die erste Isolationsschicht Mineralwolle auf.

Die Mineralwolle ist mit Ankern befestigt und die Anker bilden die Bereiche erhöhter thermischer Leitfähigkeit.

Dieses bedeutet, dass der Anstrich oberhalb der Anker angeordnet wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Bereiche der erhöhten thermischen Leitfähigkeit durch Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben, Bolzen oder Nieten, gebildet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Bereiche der erhöhten thermischen Leitfähigkeit durch Ausdehnungskompensatoren gebildet.

Ausdehnungskompensatoren sind zum Beispiel Stellen, an denen der Umfang wellenförmig vergrößert wird.

Alternativ können beispielsweise zwei Rohre bewegbar ineinander angeordnet sein.

Hierdurch kann eine Längenänderung insbesondere durch Temperaturänderung kompensiert werden.

Hierdurch wird aber zum einen die Isolation der ersten Isolationsschicht gegebenenfalls in diesem Bereich beeinflusst.

Zum anderen treten hier Bewegungen auf, was ebenfalls berücksichtigt werden muss.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anstrich wenigstens 70 % oxidische Partikel mit einer Größe von 2 nm bis 100 nm auf.

Bevorzugt liegt der Anteil an oxidischen Partikeln höher, vorzugsweise wenigstens 75 %, besonders bevorzugt wenigstens 80 %. Bevorzugt sind die oxidischen Partikel Oxide von Aluminium, Silicium, Titan, Zink, Indium, Zinn oder einer Kombination dieser Elemente.

Beispielsweise und bevorzugt sind die oxidischen Partikel aus Titandioxid.

Beispielsweise und bevorzugt sind die oxidischen Partikel mittels eine sogenannten bottum-up-Synthese in Lösung hergestellt.

Vorteil gegenüber der Herstellung durch Vermahlen (top-down-Synthese) ist, dass die Teilchengrößenverteilung wesentlich enger ist, die Partikel eine einheitlichere sphärische Form aufweisen und eine gute innere Kristallinität aufweisen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anstrich eine die oxidischen Partikel verknüpfende Silizium-haltige Komponente auf.

Beispielsweise weist der

Anstrich eine Silan- oder Siloxan-Verbindung auf. Diese Komponente führt beim Aufbringen des Anstrichs dazu, dass Silicat-Brücken zwischen den oxidischen Partikeln erzeugt werden und somit ein fester und dauerhafter Verbund geschaffen wird, welcher thermisch extrem stabil ist.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verhinderung von Korrosion in einer mit warmen feuchten Gas durchströmten Vorrichtung. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einer auf oder in dem Gehäuse angeordneten ersten Isolationsschicht auf. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Identifizieren wenigstens eines Bereiches mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit, b) Auftragen eines Anstrichs zur Bildung einer zweiten Isolationsschicht. Besonders bevorzugt erfolgt das Auftragen abhängig von der Stärke der thermischen Leitfähigkeit. Beispielsweise würde ein Bereich, bei dem eine sehr gute thermische Leitfähigkeit vorliegt, mit einer dickeren Schicht an Anstrich, beispielsweise mit mehreren Schichten, versehen werden. Dieses kann beispielsweise der Fall sein, wenn innerhalb der ersten Isolationsschicht beispielsweise zwei verschiedene Arten von Ankern verwendet sind, die beispielsweise unterschiedlich stark ausgeführt sind.

Dieses zeigt den großen Vorteil des Verfahrens. Durch die Verwendung eines Anstrichs zur Bildung einer zweiten Isolationsschicht kann sehr flexibel auf Variationen reagiert werden und so eine sehr einheitliche Isolation erreicht werden, wodurch sowohl Temperatursenken als auch Temperaturspitzen im Gehäuse und somit in dem mit dem Gehäuse in Kontakt tretenden Gas vermieden werden können.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zum Auftragen in Schritt b) ein Anstrich mit wenigstens 70 % oxidischen Partikel mit einer Größe von 2 nm bis 100 nm verwendet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Identifizieren in Schritt a) mit Hilfe einer Wärmebildkamera erfolgt. Alternativ kann das Identifizieren in Schritt a) theoretisch anhand der Positionen von Ankern in der ersten Isolationsschicht erfolgen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Identifizieren in Schritt a) durch eine Verfärbung des Anstrichs.

Dieses ist besonders bevorzugt, um sich im Laufe der Zeit entwickelnde oder verändernde Bereiche mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit zu finden und anschließend weiter zu isolieren. 5 Nachfolgend ist der erfindungsgemäße Anstrich anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 erster Querschnitt Fig. 2 zweiter Querschnitt Fig. 3 dritter Querschnitt Fig. 4 vierter Querschnitt Fig. 5 fünfter Querschnitt Die Darstellungen sind stark schematisch und nicht maßstabsgerecht.

Die Figuren dienen lediglich zur Verdeutlichung.

Gezeigt ist jeweils ein Querschnitt durch eine Seite einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 in eine erste beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

An der Innenwand 10 kommen die warmen Gase in Kontakt mit dem Gehäuse 20 der Vorrichtung.

In einem Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30 könnte es daher an der Innenwand zu einem Bereich mit verringerter Temperatur kommen, sodass hier das Risiko der Kondensation erhöht ist, was wiederum das Korrosionsrisiko in der Umgebung des Bereichs erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30 erhöht.

An allen anderen Stellen ist das Gehäuse 20 von einer ersten Isolationsschicht 60 umgeben.

An die erste Isolationsschicht 60 schließt sich eine Deckschicht 40 an.

Um das vorgenannte Korrosionsrisiko zu verringern wird auf die Deckschicht 40 lokal im Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30 eine zweite Isolationsschicht 50 in Form eines Anstrichs aufgebracht.

Beispielsweise kann als Anstrich die Farbe Bronya-CE Classic nf der SF Concepta GmbH verwendet werden, welche einen 80 % Anteil an Titandioxid enthält.

Die Dicke der zweiten Isolationsschicht 50 kann beispielsweise 0,5 mm betragen.

Handelt es sich bei der ersten Isolationsschicht 60 um Mineralwolle, so kann diese typischer Weise eine Dicke von einigen cm aufweisen.

Fig. 2 zeigt eine leicht veränderte Ausführungsform gegenüber der Fig. 1. In diesem zweiten Beispiel ist die zweite Isolationsschicht 50 vollflächig beispielsweise mit einer Dicke von 0,5 mm aufgetragen und im Bereich der erhöhten thermischen Leitfähigkeit 30 mit einer erhöhten Schichtdicke von beispielsweise 1 mm. Dieses kann beispielsweise durch einen zweiten Anstrich über einen ersten getrockneten Anstrich erfolgen. In Fig. 3 ist neben dem Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30 ein weiterer Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 32 gezeigt. Exemplarisch ist der weitere Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 32 doppelt so dick wie der Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30, woraus sich eine bessere Wärmeleitfähigkeit ergibt. Erkennbar ist der Vorteil der Verwendung eines Anstrichs zur Erzeugung der zweiten Isolationsschicht 50. Hier kann beispielsweise im weiteren Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 32 eine Schichtdicke von 1,5 mm eine örtlich bessere thermische Isolation erzeugen im Vergleich zu 1 mm dicken zweiten Isolationsschicht 50 im Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30. In Fig. 4 ist der zu Fig. 1 analoge Fall gezeigt, wobei die erste Isolationsschicht 60 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist. Beispielsweise kann die erste Isolationsschicht 60 eine Ausmauerung sein. In Fig. 5 ist der zu Fig. 2 analoge Fall gezeigt, wobei wie in Fig. 4 die erste Isolationsschicht 60 innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist. Beispielsweise kann die erste Isolationsschicht 60 eine Ausmauerung sein.

Bezugszeichen 10 Innenwand 20 Gehäuse Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 30 32 weiterer Bereich erhöhter thermischer Leitfähigkeit 40 Deckschicht 50 zweite Isolationsschicht 60 erste Isolationsschicht

Claims

/ BE2021/5023 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Transport oder zur Umsetzung warmer Medien, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (20) aufweist, wobei auf oder in dem Gehäuse (20) eine erste Isolationsschicht (60) angeordnet ist, wobei die erste Isolationsschicht (60) Bereiche erhöhter thermischer Leitfähigkeit (30, 32) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb oder umseitig der ersten Isolationsschicht (60) in den Bereichen der erhöhten thermischen Leitfähigkeit (30, 32) eine zweite Isolationsschicht (50) in Form eines Anstrichs angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolationsschicht (60) Mineralwolle aufweist, wobei die Mineralwolle mit Ankern befestigt ist, wobei die Anker die Bereiche erhöhter thermischer Leitfähigkeit (30, 32) bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der erhöhten thermischen Leitfähigkeit (30, 32) durch Verbindungselemente, beispielsweise Schrauben, Bolzen oder Nieten, gebildet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der erhöhten thermischen Leitfähigkeit (30, 32) durch Ausdehnungskompensatoren gebildet werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstrich wenigstens 70 % oxidische Partikel mit einer Größe von 2 nm bis 100 nm aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstrich eine die oxidischen Partikel verknüpfende Silizium-haltige Komponente aufweist.

7. Verfahren zur Verhinderung von Korrosion in einer mit warmen feuchten Gas durchströmten Vorrichtung, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (20) mit einer auf oder in dem Gehäuse (20) angeordneten ersten Isolationsschicht (60) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Identifizieren wenigstens eines Bereiches mit erhöhter thermischer Leitfähigkeit (30, 32),

b) Auftragen eines Anstrichs zur Bildung einer zweiten Isolationsschicht (50).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auftragen in Schritt b) ein Anstrich mit wenigstens 70 % oxidischen Partikel mit einer Größe von 2 nm bis 100 nm verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren in Schritt a) mit Hilfe einer Wärmebildkamera erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren in Schritt a) theoretisch anhand der Positionen von Ankern in der ersten Isolationsschicht (60) erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Identifizieren in Schritt a) durch eine Verfärbung des Anstrichs erfolgt.