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Lasergestützte Herstellung keramischer Wärmerohre zur Energierückgewinnung aus Vergasungsprozessen

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Stoffliche Nutzung von Braunkohle

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Zusammenfassung

Vollkeramische Wärmerohre, gegenwärtig noch in der Forschungs-und Entwicklungsphase, stellen eine vielversprechende Designvariante eines Wärmeübertragers dar, mit deren Hilfe Restwärme aus chemischen und thermischen Prozessen zurückgewonnen werden kann. Gegenüber Metallen bietet der Konstruktionswerkstoff Keramik entscheidende Vorteile hinsichtlich der maximalen Einsatztemperatur oberhalb von 750 °C und der guten thermischen und chemischen Beständigkeit in diesem Temperaturbereich. Insbesondere für aggressive Arbeitsbedingungen, wie die Rohgasatmosphäre aus einem Vergasungsprozess, wird aufgrund dieser herausragenden Eigenschaften ein breiter Einsatzbereich vollkeramischer Wärmerohre erwartet.

Die Voraussetzung für ein funktionierendes Wärmerohr ist das dichte Einschließen des Arbeitsmediums, für den Hochtemperaturbereich in der Regel ein Metall, in einem aus Keramik hergestellten Rohr. Der vorliegende Beitrag präsentiert und beschreibt die technologische Vorgehensweise zur Herstellung keramischer Wärmerohre mit Hilfe eines Laserfügeverfahrens, als eine neuartige und bisher industriell noch nicht eingesetzte Technologie.

Als Lot zur Herstellung des dichten Keramik-Keramik-Verbundes wurden silikatische Glaslote aus den Systemen Y2O3-Al2O3-SiO2 und MgO-Al2O3-SiO2 gewählt. Die erreichte Qualität der lasergefügten Verbindungen wird anhand spezifischer Eigenschaften wie die Verbundfestigkeit, das erzielte Materialgefüge in der Fügezone sowie die Gasdichtheit der Verbunde vor und nach wiederholter Auslagerung unter anwendungsnahen Bedingungen bewertet. Ergänzende Korrosionsuntersuchungen Korrosionsuntersuchung an der Oberfläche des Grundstoffes sowie im Bereich der Fügezone liefern Aussagen zu ihrer chemischen Stabilität gegenüber einer definierten anwendungsspezifischen Modellatmosphäre und bilden eine weitere Grundlage zur Beurteilung der Einsetzbarkeit lasergefügter Wärmerohre.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Energietechnik, Professur Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU Dresden, 01062, Dresden, Deutschland

    Floriana-Dana Börner

  2. Institut für Energietechnik, Professur Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU Dresden, 01062, Dresden, Deutschland

    Wolfgang Lippmann

  3. Institut für Energietechnik, Professur Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU Dresden, 01062, Dresden, Deutschland

    Antonio Hurtado

Authors
  1. Floriana-Dana Börner
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  2. Wolfgang Lippmann
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  3. Antonio Hurtado
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Editors and Affiliations

  1. Inst. für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany

    Steffen Krzack

  2. Inst. für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany

    Heiner Gutte

  3. Inst. für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany

    Bernd Meyer

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Börner, FD., Lippmann, W., Hurtado, A. (2018). Lasergestützte Herstellung keramischer Wärmerohre zur Energierückgewinnung aus Vergasungsprozessen. In: Krzack, S., Gutte, H., Meyer, B. (eds) Stoffliche Nutzung von Braunkohle. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46251-5_27

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