Hochtemperatur

Kompensatoren für Hochtemperaturanwendungen

Kompensatoren, die in Hochtemperaturanwendungen von Raffinerien, chemischen Anlagen oder Kraftwerken eingesetzt werden, müssen besonderen Anforderungen genügen. Die Axial-, Lateral- oder Universalkompensatoren für die Hochtemperaturanwendungen haben entweder hochgesetzte Bälge, verfügen über Ausmauerungen bzw. sind mit Beton ausgegossen oder sind aus hochtemperaturfesten Werkstoffen gefertigt.

Hochgesetzte Bälge – das Hochtemperatur-Design

Nicht immer ist es möglich, bei warmgehenden oder heißgehenden Leitungen bis ca. 700 °C hochlegierte, warmfeste Edelstähle wie beispielsweise 1.4876 (Incoloy 800H) zu verwenden. Teilweise werden Hochtemperaturkompensatoren auch aus niedrig legierten Werkstoffen wie 1.4541/A321  gefertigt, mit geringerer Temperaturbeständigkeit als die Prozesstemperatur von 650 °C bzw. 740 °C es erfordern würde. Üblicherweise werden diese Kompensatoren für solche Hochtemperaturanwendungen mit hochgesetzten Bälgen realisiert, die mit Mineralwolle gedämmt sind.

Hochgesetzter Balg

Kompensatoren in heißgehenden Leitungen werden auch mit einer umlaufenden „Spülleitung“ (purge connection) ausgeführt. Durch die Spülleitung wird Gas (Propan; CO2…. ) als Sperrströmung in den  Balgbereich eingeblasen. Um zu verhindern, dass Verkokung durch das zugeführte „Fremdgas“ entsteht, muss die Mindestgeschwindigkeit des Gases bei der Eindüsung exakt bestimmt werden. Das Verkoken kann auch durch Druckerhöhung des eingedüsten Mediums verhindert werden.

Ausmauern / Ausgießen der Kompensatoren oder das cold wall design

Bei Mediumstemperaturen von 1400 °C und Leitungsdurchmessern ab DN 1.000 werden Rohrleitungen und Kompensatoren komplett ausgemauert bzw. ausgegossen. Bei der gegossenen oder gespritzten Ausmauerung wird der Kompensator bzw. die Rohrleitung mit einer betonartigen Feuerfestmasse ausgegossen. Diese Masse hat einen sehr geringen k-Wert (Wärmedurchgangszahl). Kompensatoren für den Hochtemperatureinsatz werden vor dem Ausgießen mit einer Vielzahl sogenannter Y- oder V-Ankern versehen. Diese garantieren den engen Verbund und die Fixierung der Ausgießung mit dem Kompensator.

Feuerfeste Ausmauerung mit Hexmesh

Die zweite Variante besteht in der Ausmauerung der Hochtemperaturkompensatoren beispielsweise für eine Raffinerie mit speziellen Steinsegmenten – der Hexmesh-Auskleidung. Mehrere aufgebrachte Ausmauerungsreihen haben unterschiedliche k-Werte (Wärmedurchgangszahlen) und reduzieren die Temperatur von 1400 °C (Medium) auf ca. 150 °C an der Innenwandung des Kompensators.

Werkstoffe

Hochtemperaturfeste Werkstoffe für das hot wall design

Beim hot wall design gelangen Spezialwerkstoffe wie Incoloy 800H, Inconel 625H oder 304H zum Einsatz, um die Kompensatoren im Hochtemperaturbereich hitzebeständig zu gestalten. Bei Auslegungstemperaturen von 780°C und 1400°C heißem Medium kann der speziell geschmolzene hochlegierte Edelstahl 1.4910, ein nichtrostender, austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit Stickstoff- und Borzusatz eingesetzt werden. 
 
Bei 780 °C heißen Abgasen muss der Kompensator für den Hochtemperaturbereich dennoch zusätzlich geschützt werden. Dazu dient die Isolierung im Bereich des Leitrohres mithilfe eines umlaufenden geschlossenen Luftspaltes. Dies ist ein hervorragender Isolator und schirmt den Balg von der Hitze ab. 
 

Hochgesetzter Balg

Hochgesetzter Balg

Verankerter Kompensator mit Einblasstutzen

Verankerter Kompensator mit Einblasstutzen

Innenwandung mit angeschweißten Y-Ankern

Innenwandung mit angeschweißten Y-Ankern

Kompensator mit Hexmesh Ausmauerung

Kompensator mit Hexmesh Ausmauerung

Info

Witzenmann Pforzheim

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