VGB-Standard Feuerfestsysteme in Anlagen zur thermischen Abfallverwertung

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1 VGB-Standard Feuerfestsysteme in Anlagen zur thermischen Abfallverwertung VGB-S DE Erste Ausgabe 2012 (vormals VGB-M 215) Herausgeber: VGB PowerTech e.v. Klinkestr , Essen Verlag: VGB PowerTech Service GmbH Verlag technisch-wissenschaftlicher Schriften Klinkestr , Essen Tel.: Fax: ISBN Jegliche Wiedergabe ist nur mit vorheriger Genehmigung des VGB gestattet.

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3 Urheberrechtsvermerk VGB-Standards, hier im Weiteren als Werk bezeichnet und alle in diesem Werk enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Dem VGB obliegt es, die Verwertung der Urheberrechte wahrzunehmen. Der Begriff Werk umfasst dabei sowohl diese Datei als PDF-Datei als auch die Inhalte. Der Urheberrechtsschutz umfasst das Werk als Ganzes als auch Teile bzw. Ausschnitte. Jede Verwertung außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne schriftliche Genehmigung des VGB PowerTech e.v. unzulässig und strafbar. Dies gilt auch für herkömmliche Vervielfältigungen (darunter Fotokopien, Nachdruck), Übersetzungen, Mikroverfilmungen, jegliche Form von Digitalisierung, die Aufnahme in elektronische Datenbanken oder automatisierte Dateisysteme und Internet-Sites sowie für Vervielfältigungen auf CD-ROM oder andere digitale Medien, so auch das Einstellen des Datenträgers bzw. seiner Inhalte in Netzwerke und das Kopieren auf Festplatten und einer damit verbundenen Vervielfältigung. Haftungsausschluss VGB-Standards beinhalten Erfahrungen und Empfehlungen des VGB PowerTech e.v. und seiner Gremien, die den Wissensstand zum Veröffentlichungszeitpunkt wiedergeben. Sie besitzen grundsätzlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da nicht auf alle Details eingegangen werden kann und kontinuierliche Entwicklungen erfolgen. VGB-Standards können verwendet werden, um zwischen Besteller und Lieferant eindeutige Festlegungen zu treffen. Die Verantwortung für die Verwendung von VGB-Standards liegt immer bei den Nutzern. Haftungsansprüche gegenüber den Autoren oder gegenüber VGB PowerTech e.v. sind grundsätzlich ausgeschlossen. Hinweis zur Behandlung von Änderungsvorschlägen Änderungsvorschläge können an die -Adresse gesendet werden. Zur eindeutigen Zuordnung des Inhalts sollte die Betreffzeile die Kurzbezeichnung des betreffenden Dokuments enthalten. 3

4 Vorwort zur 1. und 2. Ausgabe VGB-M 215 H In Müllverbrennungsanlagen finden feuerfeste Materialien vielfach Anwendung zum Schutz von Heizflächen und zur Wärmedämmung. In der Vergangenheit traten bei der Anwendung dieser Materialien einige Probleme auf. Das vorliegende Merkblatt enthält eine Sammlung von Erfahrungen und Empfehlungen, die nach bestem Wissen erstellt wurde, aber nicht in jedem Fall den Stand der Technik vollständig wiedergeben kann. Der Zweck dieses Merkblattes ist die Zusammenfassung von Informationen über die besonderen Erfahrungen auf dem Gebiet der feuerfesten Auskleidung von Müllfeuerungen, um eine bessere Übersicht über das Sachgebiet und eine Arbeitserleichterung für den Benutzer zu vermitteln. Um denjenigen, die mit der Planung einer Müllfeuerung noch nicht vertraut sind, Hinweise für diese Aufgabe zu geben, stellt die VGB Technische Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber e.v. gemäß ihrer Satzung dieses Merkblatt zur allgemeinen Verfügung. Es ist als Ergänzung zur VGB-Richtlinie für die Einmauerung und Wärmedämmung von Dampferzeugern gedacht. Eine Haftung, auch für die sachliche Richtigkeit der Darstellung, wird nicht übernommen. Ebenso sind patentrechtliche und andere Schutzrechte vom Anwender eigenverantwortlich zu klären. Es wird darum gebeten, die mit der Anwendung dieses Merkblattes gesammelten Erfahrungen, wie zum Beispiel Möglichkeiten der missverständlichen Auslegung, Unzulänglichkeiten in der Darstellung, sowie Verbesserungsvorschläge der VGB- Geschäftsstelle mitzuteilen. Sie können Anlass zu Ergänzungen und Änderungen sein. Dieses Merkblatt wurde im VGB-Fachausschuss Müllverbrennung des VGB- Hauptausschusses Feuerungen erarbeitet. Außer den in diesen Gremien zusammengeschlossenen Betreibern haben Vertreter folgender Firmen mitgewirkt: Dr. Köhne und Dr. Nowak, Babcock-Bau GmbH, Breuers, Carborundum Werke GmbH, Dr. Eschner, Dr. Gelsdorf, Leupold, Schwalb und Stein, Didier-Werke AG, Kuchta, Lange und Pings, VGT-DYKO-Industriekeramik Vertriebs-GmbH, Nötzel und Rittberger, Franz Hof Schornstein- und Feuerungsbau, Tillmann, Karrena GmbH, Kiepert, Vereinigte Kesselwerke AG. Essen, im Februar 1981 Essen, im März 1985 VGB TECHNISCHE VEREINIGUNG DER GROSSKRAFTWERKSBETREIBER E.V. 4

5 Vorwort zur 3. Ausgabe VGB-M 215 H Der Erfolg der ersten und zweiten Ausgabe dieses Merkblattes hat sich in einer deutlichen Verringerung der Zahl der Schäden im Bereich der Feuerfestauskleidung in Abfallverbrennungsanlagen widergespiegelt. Das zeigte sich weiterhin in der Abkehr von den bis dahin üblichen kurzen Gewährleistungszeiten der Feuerfestauskleidungen. Waren 1980 noch 4000 h üblich, konnten in der Folgezeit die Gewährleistungszeiträume denen der Feuerungs- und Kesselkonstruktionen angeglichen werden. Dies war unter anderem ein Erfolg des Einsatzes von Spezialwerkstoffen, namentlich SiC-Materialien. Dies galt insbesondere nach der allgemeinen Umstellung der Verbrennungsanlagen auf gekühlte Feuerräume, in denen die keramischen Materialien vorwiegend zum Schutz des Stahls vor Abrasion und Korrosion eingesetzt wurden. Mit Einführung der 17. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutz-Gesetz in Deutschland zeigte es sich jedoch, dass die darin gestellten Anforderungen wesentliche Zusatzbelastungen für die Anlagen zur thermischen Verwertung von Abfällen darstellten, die insbesondere die Haltbarkeit der Feuerfestsysteme entscheidend begrenzten. Diese neuen Anforderungen stellten aber auch völlig neue Aufgaben für Feuerfestsysteme dar. Waren bisher keramische Auskleidungen vor allem zum Schutz vor Korrosion notwendig, so ist es heute zusätzlich notwendig, durch Steuerung des Wärmeabbaues in den Feuerungen die erforderlichen Temperaturen und Verweilzeiten für die Verbrennungsgase sicherzustellen. Unter den heutigen Betriebsbedingungen mit Feuerungsgasen von weit über 1000 C muss ein völlig neues Verhalten der chemischen Inhaltsstoffe der Feuerungsgase berücksichtigt werden. Entsprechend hat es technische Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der Feuerfestsysteme gegeben, die in dieser Ausgabe des Merkblattes dargestellt werden. Es enthält wiederum eine Sammlung von Erfahrungen und Empfehlungen, die nach bestem Wissen erstellt wurde, aber nicht in jedem Fall den Stand der Technik vollständig wiedergeben kann. Der Zweck dieses Merkblattes ist die Zusammenfassung von Informationen über die besonderen Erfahrungen auf dem Gebiet der feuerfesten Auskleidung von Abfallfeuerungen, um eine bessere Übersicht über das Sachgebiet und eine Arbeitserleichterung für den Benutzer zu vermitteln. Um denjenigen, die sich mit der Planung einer Abfallfeuerung vertraut machen wollen, Hinweise für diese Aufgabe zu geben, stellt die VGB Technische Vereinigung der Großkraftwerksbetreiber e.v. gemäß ihrer Satzung dieses Merkblatt zur allgemeinen Verfügung. Es ist als Ergänzung zur VGB-Richtlinie für die Einmauerung und Wärmedämmung von Dampferzeugern gedacht. Eine Haftung, auch für die sachliche Richtigkeit der Darstellung, wird nicht übernommen. Ebenso sind patentrechtliche und andere Schutzrechte vom Anwender eigenverantwortlich zu klären. Es wird darum gebeten, die mit der Anwendung dieses Merkblattes gesammelten Erfahrungen, wie zum Beispiel Unzulänglichkeiten in der Darstellung, die zu Möglichkeiten der missverständlichen Auslegung führen, sowie Ergänzungs- und Verbesse- 5

6 rungsvorschläge der VGB-Geschäftsstelle mitzuteilen. Sie können Anlass zu Ergänzungen und Änderungen sein. Dieses Merkblatt wurde im VGB-Arbeitskreis Thermische Abfallverwertung des VGB-Fachausschusses Dampferzeugeranlagen im VGB-Bereich Kraftwerkstechnik erarbeitet. Außer den in diesen Gremien zusammengeschlossenen Betreibern haben folgende Herren mitgewirkt, denen die VGB-Geschäftsstelle an dieser Stelle ihren Dank ausspricht. Dr.-Ing. A. E. Nowak und Dipl.-Ing. U. Posingis, Karrena, Ratingen Dr.-Ing. U. Schuhmacher, Jünger & Gräter, Schwetzingen Dr. rer.nat. W. Spiegel, CheMin, Augsburg Dipl.-Ing. F. Albert, GKM/MVV Mannheim Dipl.-Ing. H. Heinz, LEW, Augsburg Dr.-Ing. J. Krüger und Dr. rer.nat. J. Metschke, MSB, Schwandorf sowie Dr. rer.nat. U. Schirmer, VGB-Geschäftsstelle. Essen, im Juni 1999 VGB TECHNISCHE VEREINIGUNG DER GROSSKRAFTWERKSBETREIBER E.V. 6

7 Vorwort zur 1. Ausgabe: VGB-S DE (vormals VGB-M 215 H) In der ersten Ausgabe des VGB-Standards DE wurden insbesondere die Zusatzanforderungen an das Feuerfestsystem, welche die verfahrenstechnischen Auswirkungen der Einführung der 17. Verordnung zum Bundes- Immissions-schutz-Gesetz nach sich zogen, und das massiv geänderte Normungswerk im Rahmen der europäischen Harmonisierung der Regelwerke berücksichtigt. Um die Einschränkungen der Verfügbarkeit aufgrund des Kostendrucks weiter zu verringern, müssen die Betreiber mehr Aufwand bei der Befundung und Ermittlung des Reparaturumfanges an Feuerfestsystemen sowie bei der Bauüberwachung und Abnahme betreiben. Dem wurde durch einen Anhang, welcher zu diesen Themen Regelungen vorschlägt, Rechnung getragen. Technische Weiterentwicklungen und Erkenntnisse auf dem Gebiet der Feuerfestsysteme wurden in dieser Ausgabe des VGB-Standards eingearbeitet. Er enthält wiederum eine Sammlung von Erfahrungen und Empfehlungen, die nach bestem Wissen erstellt wurde, aber nicht in jedem Fall den Stand der Technik vollständig wiedergeben kann. Der Zweck dieses VGB-Standards ist die Zusammenfassung von Informationen über die besonderen Erfahrungen auf dem Gebiet der feuerfesten Auskleidung von Abfallfeuerungen, um eine bessere Übersicht über das Sachgebiet und eine Arbeitserleichterung für den Benutzer zu vermitteln. Um denjenigen, die sich mit der Planung einer Abfallfeuerung vertraut machen wollen, Hinweise für diese Aufgabe zu geben, stellt VGB PowerTech gemäß seiner Satzung diesen VGB- Standard zur allgemeinen Verfügung. Es ist als Ergänzung zur VGB-Richtlinie für die Einmauerung und Wärmedämmung von Dampferzeugern gedacht. Eine Haftung, auch für die sachliche Richtigkeit der Darstellung, wird nicht übernommen. Ebenso sind patentrechtliche und andere Schutzrechte vom Anwender eigenverantwortlich zu klären. Es wird darum gebeten, die mit der Anwendung dieses VGB-Standards gesammelten Erfahrungen, wie zum Beispiel Unzulänglichkeiten in der Darstellung, die zu Möglichkeiten der missverständlichen Auslegung führen können, sowie Ergänzungs- und Verbesserungsvorschläge der VGB-Geschäftsstelle mitzuteilen. Sie können Anlass zu Ergänzungen und Änderungen sein. Essen, im Oktober 2012 VGB PowerTech e.v. 7

8 Danksagung: Dieser VGB-Standard wurde im VGB-Arbeitskreis Thermische Abfallverwertung des VGB-Fachausschusses Dampferzeugeranlagen im VGB-Bereich Fossil befeuerte Kraftwerke erarbeitet. Außer den in diesen Gremien zusammengeschlossenen Betreibern haben weitere Herren sowohl aus den beteiligten Unternehmen als auch von Hersteller- und Beraterseite als auch von einem Untersuchungslabor mitgewirkt. Ihnen allen spricht die VGB-Geschäftsstelle an dieser Stelle ihren Dank aus: Dipl. Ing. (FH) P. Knapp, MVV O&M GmbH, Mannheim Dipl. Ing. I. Schellenberger, GMVA Niederrhein GmbH, Oberhausen Dipl. Ing. U. Mielke, HEAG Südhessische Energie AG, Darmstadt Dipl. Ing. (FH) D. Lorang, MVV O&M GmbH, Mannheim Dipl. Ing. (FH) M. Wedekind, MVV O&M GmbH, Mannheim Dipl. Ing. T. Romaschow, Jünger & Gräter, Schwetzingen Dr. rer.nat. W. Spiegel, CheMin, Augsburg Dr.-Ing. R. Warnecke, GKS, Schweinfurt Dipl.-Ing. U. Martin, MartinSys, Ludwigsburg sowie Dr. rer.nat. U. Schirmer, VGB-Geschäftsstelle. 8

9 Inhalt 1 Zweck des Merkblattes Geltungsbereich Anforderungen an das Feuerfestsystem Feuerungen Verbrennungsrostmechanik Feuerraum Ungekühlte Feuerräume Gekühlte Feuerräume Beanspruchung der Feuerfestsysteme Bau- und Werkstoffe der Feuerfestsysteme Bau- und Werkstoffe Materialarten Bindungsarten Eigenschaften Verschleiß-/Abriebbeständigkeit Temperaturwechselbeständigkeit Wärmeleitfähigkeit (WLF) Thermische Ausdehnung Chemische Beständigkeit Porosität Kaltdruckfestigkeit Anwendungsgrenztemperatur Herstellung Geformte Erzeugnisse Ungeformte Erzeugnisse Feuerbetone Plastische Massen Feuerleicht- und Isoliersteine, Blockisolierungen Feuerleichtbeton und Isolierbeton Kitte Metalle

10 7 Konstruktion, Bauausführung und Trocknung Allgemeines Wandaufbau und Heizflächenverkleidung Wandabfangungen und Halterungen Bauausführung Trocknung und Kesselbetrieb Bestell- und Planungsgrundlagen Gesetze, Verordnungen, Vorschriften Lieferer für Feuerfestarbeiten, Personalqualifikation Basisdaten zur Feuerfestauskleidung Brennstoff Art Analyse Additive, die in der Feuerung eingesetzt werden Rauchgas (Feuerungsgas) Chemische Zusammensetzung der Rauchgase am Kesselende Betriebsweise Betriebsbedingungen im Dauerbetrieb An- und Abfahrbetrieb, Lastwechsel Inspektionsintervalle Verfügbarkeit Berücksichtigung von Betriebserfahrungen Liefer- und Leistungsumfang Ingenieurleistungen (Engineering) Materialwahl und Wandaufbau Wärmedurchgangsberechnungen Dehnungsberechnungen Zeichnungen der Feuerfestauskleidung Materialspezifikationen Umweltverträglichkeitsnachweis und Entsorgungsplanung Materialliste Verankerungspläne und Schweißvorschriften Prüfung der Materiallieferungen Trocknungsvorschrift

11 Lagerungsvorschriften Verpackungsvorschriften Betriebsvorschriften Terminplan Dokumentation Materiallieferungen Montage Arbeitsleistungen Geräte, Gerüste und Montagehilfsstoffe Wetterschutz/Winterbaumaßnahmen Leistungen des Bestellers Trocknung und Inbetriebsetzung Gestellung der Trocknungseinrichtung Brennstoff Vollständigkeit der Lieferung Probebetrieb Kontrollen Qualitätsmanagement Allgemeines Prüfungen Materialprüfungen Durchführung Materialkenndaten Prüfungen auf der Baustelle Bau- und Montageüberwachung Gewährleistung Voraussetzungen Abgrenzung Stand der Technik Verfügbarkeit Beginn des Gewährleistungszeitraumes Dauer des Gewährleistungszeitraumes Inspektion und Wartung Zustand am Ende des Gewährleistungszeitraumes

12 12.9 Dokumentation Liefer- und Vertragsbedingungen Preise Angebot Preisaufstellung Änderung des Liefer- und Leistungsumfanges Lieferzeit Sonstiges Haftung Streitfälle Anrufung der Verbände Schiedsgericht Veröffentlichungen Patentschutz Anhang Eigenschaften verschiedener Erzeugnisformen feuerfester Materialien Regeln zur Befundung und zur Ermittlung des Reparaturumfangs an... Feuerfestsystemen, Regeln zur Bauüberwachung und Abnahme Befundung / Ermittlung Reparaturumfang Bauüberwachung Ausbruch Plattensysteme, SiC- Massen und Feuerfestbetone /... Strahlarbeiten Entfernung und Montage von Haltesystemen Neuzustellung Plattensysteme Neuzustellung Feuerfestbetone und Stampfmassen Neuzustellung Mauerwerk (ungekühlt) Trocknung Abnahme Begriffserläuterungen Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen Normen, Gesetze, Verordnungen, Richtlinien und Merkblätter Weiterführende Literatur