Entwurf und Bau des Wasserstoffproduktionsofens
Überblick:
Der Wasserstoffproduktionsofen ist ein Rohrofen, der Erdöl und Erdgas als Rohstoffe nutzt, um durch Alkan-Cracking Wasserstoff zu erzeugen. Der Ofenaufbau ähnelt im Wesentlichen dem eines herkömmlichen Rohrofens. Es gibt zwei Ofentypen: einen zylindrischen Ofen und einen Kastenofen, die jeweils aus einer Strahlungskammer und einer Konvektionskammer bestehen. Die Wärmeübertragung in der Strahlungskammer erfolgt hauptsächlich durch Strahlung, in der Konvektionskammer hauptsächlich durch Konvektion. Die Prozesstemperatur des Alkan-Crackings liegt üblicherweise zwischen 500 und 600 °C, die Ofentemperatur in der Strahlungskammer bei etwa 1100 °C. Aufgrund dieser Eigenschaften wird die Faserauskleidung des Wasserstoffproduktionsofens in der Regel nur für die Wände und die Oberseite der Strahlungskammer verwendet. Die Konvektionskammer wird üblicherweise mit feuerfestem Gießbeton ausgegossen.
Bestimmung der Auskleidungsmaterialien:
Unter Berücksichtigung der Ofentemperatur (normalerweise etwa 1100 °C)℃Aufgrund der schwach reduzierenden Atmosphäre im Wasserstoffproduktionsofen, unserer langjährigen Erfahrung in Konstruktion und Bau sowie der Tatsache, dass sich die Brenner üblicherweise oben, unten und an den Seitenwänden des Ofens befinden, wurde als Auskleidungsmaterial eine 1,8–2,5 m hohe CCEFIRE-Leichtbausteinverkleidung gewählt. Die übrigen Bereiche werden mit CCEWOOL-Zirkonium-Aluminium-Keramikfaserkomponenten als Heißflächenmaterial ausgekleidet. Die Rückseiten der Keramikfaserkomponenten und Leichtbausteine bestehen aus CCEWOOL-HP-Keramikfasermatten.
Auskleidungsstruktur:
Nach der Anordnung der Brennerdüsen im Wasserstoffproduktionsofen lassen sich zwei Ofentypen unterscheiden: ein zylindrischer Ofen und ein Kastenofen.
Ein zylindrischer Ofen:
Ausgehend von den baulichen Eigenschaften des zylindrischen Ofens sollte der leichte Ziegelbereich am Boden der Ofenwände der Strahlungskammer mit CCEWOOL-Keramikfasermatten verkleidet und anschließend mit CCEFIRE-Leichtfeuerfeststeinen gestapelt werden; die übrigen Bereiche können mit zwei Lagen CCEWOOL-HP-Keramikfasermatten verkleidet und anschließend mit Zirkon-Aluminium-Keramikfaserkomponenten in einer Fischgrätenverankerungsstruktur gestapelt werden.
Die Oberseite des Ofens besteht aus zwei Lagen CCEWOOL HP Keramikfasermatten, auf denen Zirkonium-Aluminium-Keramikfasermodule in einer Einloch-Hängeankerstruktur sowie Faltmodule, die an die Ofenwand geschweißt und mit Schrauben befestigt sind, gestapelt sind.
Ein Kastenofen:
Ausgehend von den baulichen Eigenschaften des Kastenofens sollte der leichte Ziegelsteinbereich am Boden der Ofenwände der Strahlungskammer mit CCEWOOL-Keramikfasermatten verkleidet und anschließend mit CCEFIRE-Leichtfeuerfeststeinen gestapelt werden; der Rest kann mit zwei Lagen CCEWOOL-HP-Keramikfasermatten verkleidet und anschließend mit Zirkon-Aluminium-Faserkomponenten in einer Winkelstahl-Ankerkonstruktion gestapelt werden.
Die Oberseite des Ofens besteht aus zwei übereinanderliegenden Lagen CCEWOOL HP Keramikfasermatten, die mit Zirkonium-Aluminium-Keramikfasermodulen in einer Einloch-Aufhängungsverankerung versehen sind.
Diese beiden Bauformen der Faserkomponenten ermöglichen eine relativ stabile Montage und Befestigung und beschleunigen und vereinfachen die Konstruktion. Zudem lassen sie sich bei Wartungsarbeiten leicht demontieren und wieder montieren. Die Faserauskleidung ist sehr widerstandsfähig und bietet eine hervorragende Wärmedämmung.
Die Form der Anordnung zur Installation der Faserauskleidung:
Entsprechend den Eigenschaften der Verankerungsstruktur der Faserkomponenten werden für die Ofenwände „Fischgräten“- oder „Winkeleisen“-Faserkomponenten verwendet, die in Faltrichtung gleich ausgerichtet sind. Die Fasermatten aus demselben Material werden zwischen verschiedenen Reihen U-förmig gefaltet, um die Faserschrumpfung auszugleichen.
Für die mittig angeordneten, hochgezogenen Faserkomponenten entlang der Mittellinie bis zum Rand des zylindrischen Ofens im oberen Bereich wird eine „Parkettboden“-Anordnung verwendet; die Faltblöcke an den Rändern sind mit an die Ofenwände geschweißten Schrauben befestigt. Die Faltmodule dehnen sich in Richtung der Ofenwände aus.
Die zentralen Öffnungen zum Hochziehen der Faserkomponenten an der Oberseite des Kastenofens sind in Form eines „Parkettbodens“ angeordnet.
Veröffentlichungsdatum: 11. Mai 2021
