Auskleidung einer Rauchgasquenche für eine Müllverbrennungsanlage

Aktuell aus unserer Fertigung: Resistente Auskleidungen zum Schutz aggressiver Chemikalien

Apparate für die Bereiche Chemie, Pharmazie, Biochemie oder Abgasbehandlung werden aus Kostengründen häufig aus glasfaserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Bei Beaufschlagung mit aggressiven Chemikalien müssen sie gegebenenfalls durch besonders resistente Auskleidungen geschützt werden.

Beim aktuellen Auftrag handelt es sich um die Auskleidung einer Rauchgasquenche für eine Müllverbrennungsanlage.

Die Reinigung von Abgasen aus Müllverbrennungsanlagen ist besonders anspruchsvoll, weil hier fastalles an gefährlichen und giftigen Substanzen anfällt, was überhaupt vorkommen kann. Da private Verbraucher meist weder ausreichende Kenntnisse noch die Disziplin haben, um gefährliche oder umweltschädliche Substanzen aus dem Abfallstrom herauszuhalten, landet in den Öfen ein chaotischer Mix mit allenmöglichen Ingredienzen. Da sich deshalb weder Art noch Eigenschaften der Schadstoffe im Abgas beeinflussen lassen, müssen die Anlagen und ihre Abluftfiltersysteme mit allen möglichen Giftstoffen und korrosiven Chemikalienfertig werden. Hierzu gehören auch Dioxine, Furane, nitrose Gase und Säuren. Dementsprechend hoch sind die Anforderungen an die Anlagenbestandteile, die für die Abgasbehandlung zum Einsatz kommen: Sie müssen extrem widerstandsfähiggegen Angriffe durch Korrosion und chemische Substanzen jeglicher Art sein.

Ganz besondersgilt dies für die sogenannte Quenche, in der die Rauchgase durch Besprühen mit Wasser raschvon hohen Temperaturen auf um die 200 °C heruntergekühlt werden. Diese schnelle Abkühlung verhindert die Bildung giftiger Dioxine und Furane. Gleichzeitig bildet sich jedoch durch die Reaktion der chemischen Fracht mit Wasser eine heisse, extrem giftige, abrasive und korrosive wässrige Lösung, welche alle ungeschützten Anlagenteilen zerstören würde. In diesem Bereich verfügt AngensteinAG über spezialisiertes Know-how bei der Herstellung derAuskleidungen, mit denen die Quenche gegen den Angriff durch die heissenchemischen Gemische geschützt wird.

Die fertigen Quenche entstehen hierbei im Rahmen einer engen Kooperation von insgesamt vier spezialisierten Unternehmen, von denen jedes seinen besonderen Anteil am Gelingen des Gesamtprojekts hat.

Hauptauftraggeber ist die Hitachi Zosen Inova AG, ein weltweit führender Hersteller von kompletten Müllverbrennungsanlagen.

Zuständig für die Herstellung der zweiteiligen Grundkörper der Quenche aus Glasfaser-Verbundwerkstoff (GFK) ist die Rotaver Composites AG in Lützelfluh, die auf diesem Gebiet über sehr viel Erfahrung verfügt. Hervorzuheben ist die sehr hohe Temperaturbeanspruchung der Grundkörper: Die Arbeitstemperatur liegt bei bis zu 230 °C, wobei eine zeitweilige Überschreitung auf 250 °C für bis zu 3 Stunden zulässig ist. Dafür müssen nicht nur hoch temperaturbeständige GFK-Komponenten gewählt werden, auch an die statische Ausführung werden sehr hohe Anforderungen gestellt.

Im Bereich der Quenche reicht allerdings selbst die per se gute chemische Beständigkeit des GFK-Materials nicht mehr aus, um dem kombinierten Angriff von Hitze und chemischen Substanzen, bei einhergehender Abrasion standzuhalten. Für diese Komponenten sind deshalb spezielle Auskleidungen aus Kunststoffen mit hoher chemischer Beständigkeit auch bei hohen Temperaturen erforderlich. Für derartige Anforderungen liefert die Quadrant EPP AG in Lenzburg widerstandsfähige technische Kunststoffe wie Symalit 1000 PFA.

Auskleidung als loses Hemd

Da der thermische Ausdehnungskoeffizient sich um den Faktor 5 von demjenigen des GFK-Grundkörpers unterscheidet, ist ein fester Verbund schwer herstellbar. Die bei Temperaturwechseln auftretenden Kräfte würden zu so hohen Spannungen im Material führen, dass der Verbund innerhalb kürzester Zeit delaminiert würde. Stattdessen wird die Auskleidung als sogenanntes „loses Hemd“ ausgeführt. Im Prinzip handelt es sich demnach um einen frei hängenden Schlauch, der oben mit dem Flansch des Quenche-Grundkörpers abschliesst und bündig an der Innenwand anliegt, mit dieser jedoch nirgends fest verbunden ist. Besonders problematisch ist die Verbindung mit den zahlreichen seitlichen Stutzen im oberen Bereich, die ihrerseits ebenfalls über eigene Auskleidungen verfügen, die am Flansch beginnen und durch Ausschnitte in den geschützten Innenraum hineinragen. Hier kommt es insbesondere auf die Vermeidung unzulässiger Spannungsspitzen in den Übergängen zwischen der Hauptauskleidung und den Auskleidungen der Stutzen an. Für diesen Bereich setzt man bei Angenstein auf eine geschickte Abstützung durch grossflächige „schwimmende“ Stabilisierungskragen aus einem selbst entwickelten Verbundmaterial aus PFA und auflaminiertem GFK, die sich der Form des Liners anpassen und ihn so an der Wand des Gefässes fixieren, ohne jedoch unzulässige seitliche Kräfte auszuüben.

Im unteren Bereich, wo keine Stutzen angeordnet sind, erfolgt die ebenfalls notwendige Fixierung der Auskleidung durch einen steifen Ring aus Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen (FEP), einem Kunststoff, dessen Eigenschaften weitgehend denjenigen von PFA entsprechen. Dieser Ring wird bei Angenstein durch einen thermischen Prozessaus fertig bezogenem Rohrmaterial gebogen und an der Nahtstelle verschweisst. Er wird durch ebenfalls aufgeschweisste Laschen an der Auskleidung gehalten und sorgt dafür, dass diese auch im unteren Bereich eng am Grundkörper der Quenche anliegt.

Schweissqualifikation entscheidend

Die gesamte Auskleidung ist im Prinzip eine aufwendige Schweisskonstruktion mit zahlreichen Längs-, Quer- und Ringnähten. Das Material ist nur mässig steif, muss aber in grossen Dimensionenin die gewünschte Form gebracht und dann trotz geringer Wanddicke mit Stossnähten verschweisst werden. Diese Nähte müssen völlig dicht sein und dürfen keinerlei Schwachstellen aufweisen. Dies stellt allein schon für sich eine echte Herausforderung dar. Hinzu kommt, dass das Schweissen immer unter Vollschutz geschehen muss, um eine Gesundheitsgefährdung des Schweissers durch Gase zu vermeiden, die bei der Überhitzung des Materials entstehen können. Zudem erfordert dies den Einsatz erfahrener und speziell auf die Besonderheiten des Materials und seiner Verarbeitungseigenschaften hin geschulter Spezialisten. Für diese Schweissarbeiten gibt es bislang keine allgemeinverbindlichen Prüfnormen, sondern Werksvorschriften des Herstellers, der hierfür eigene Schulungen und Zertifizierungen anbietet. Deshalb sind alle bei Angenstein in diesem Bereich tätigen Mitarbeiter diesbezüglich geschult und individuell zertifiziert. Ausserdem arbeitet man bei der Weiterentwicklung der Verfahren mit der Quadrant seit Jahren eng zusammen. Daher verfügt man in diesem Bereich über ein aussergewöhnlich umfangreiches Know-how.

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Technik in Kunststoff , Umwelttechnik , Aktuelles , Abluftreinigung / Lüftungstechnik