Drehrohrofen bei Kronos Titan GmbH

Drehrohrofenvermessung bei Kronos Titan GmbH

Die Kronos Titan GmbH (KRONOS Worldwide, Inc.) zählt seit mehr als 80 Jahren zu den bedeutendsten Produzenten von Titandioxid-Weißpigment und Eisensalzen. Das Unternehmen betreibt Produktionsstätten in Deutschland, Belgien, Norwegen, Kanada und den USA. Die Drehrohröfen werden kontinuierlich betrieben und ausschließlich zu Wartungszwecken außer Betrieb genommen.

KUNDENANFORDERUNG:

Im laufenden Betrieb werden im drehenden 53 m langen Stahlzylinder Temperaturen bis zu 900 °C erreicht. Um eine Beschädigung der Stahlhülle zu vermeiden, wird das Stahlrohr mit einer Wandstärke von 20 mm an der Innenseite mit Schamottsteinen als Schutzschicht ausgemauert. Eine neue Schamottausmauerung ist ca. 200 mm dick. Durch den Brennprozess kommt es durch die in der Titanoxid-Hydratsuspension enthaltenen Schwefelsäure zu erhöhten Verschleiß der Schutzschicht. Eine Wandstärke von weniger 80 mm gilt als kritisch und die Sicherheit ist nicht mehr garantiert. Der Ofen muss zu Wartungszwecke angehalten und erneut ausgemauert werden.

Da sowohl ein zu frühes wie auch ein zu spätes Anhalten des DRO wirtschaftlich nachteiilig ist, soll nun eine flächenhafte Aufnahme des Drehrohrofens (DRO) von aussen und innen zur Bestimmung der Restwandstärke und geometrischer Form an relevanten Stellen durchgeführt werden.

Die präzise Messung des Ofens im Ruhezustand erfasst den IST-Zustand und soll als Ausgangspunkt für zukünftige betriebsbegleitende Messungen dienen. Das große Ziel ist eine zukünftige Prüfung der Restwandstärke im laufenden Betrieb mittels anderer Messverfahren wie z.B. der Thermographie sicher zu stellen, um den richtigen Zeitpunkt für die nächste Wartung und damit den Stillstand der Anlage vorher zu sagen. Weitere Messung von sigma3D sollen den Korrelationsabgleich zwischen den präzisen Scanning-Messungen während des Wartungsstillstandes und den weniger präzisen Messungen während des Betriebes ermöglichen und somit langfristig für eine punktgenaue Vorhersage des richtigen Wartungszeitraums ermöglichen.

Die Voraussetzungen für unsere Arbeit und für ein optimales Ergebnis, bei einem DRO sind:

  • der DRO muss vollständig ausgekühlt sein
  • der DRO sollte von innen besenrein gereinigt werden
  • die Rohrenden müssen zugänglich sein, also von Heizeinheit und Befüll- bzw. Entnahme-Vorrichtung befreit werden, so dass Sichten ins Rohr möglich sind
  • ggf. müssen für die Verknüpfung von innen nach außen (Netzmessung) Fenster ausgebaut werden
  • andere Gewerke oder Personen im oder am DRO sollten die Vermessungsarbeiten nicht stören (Scans)

Messdurchführung:

Innerhalb von wenigen Tagen wurde mittels Terrestrischen Laserscannings (TLS) über mehrere Standpunkte die DRO-Oberfläche von innen und außen komplett aufgenommen.

Zur Verknüpfung der Laserscanner Standpunkte wurden in der Regel Verknüpfungsmarken und Verknüpfungskugeln verwendet.

Zusätzlich wurden die Verknüpfungspunkte auch in einer Netzmessung mit einem Lasertracker bestimmt, um die Netzgüte abschließend zu bewerten oder als lokale Stationierungsmethode zu verwenden. So kann sich der Laserscanner zusätzlich auch über die vom Lasertracker bestimmten Referenzpunkte an schlecht zugänglichen Stellen sehr genau in das Bezugskoordinatensystem einmessen.

Es wurde vorzugsweise nachts und während den frühen Morgenstunden gemessen, da sonst die Geometrie durch Material- und Temperaturausdehnungen beeinflusst wäre.

ERGEBNIS:

Die Einzelscans wurden zu einer Gesamtpunktwolke zusammengeführt und anschließend in Polyworks verarbeitet.

Im ersten Schritt wurden aus den Messdaten der Außenkontur eine Soll-Kontur für die aktuelle und alle folgenden Messungen abgeleitet. Anhand der Manteldicke des Ofens und der nominellen Steindicke der Innenausmauerung wurde ein Soll-Innenkonturmodell erstellt.

 

Im zweiten Schritt wurden die Messdaten der Innenmessung mit dem Soll-Innenkantenmodell verglichen und ein 3D-Wandstärkenmodell zur Außenkontur erzeugt. Durch eine Schnittlegung an den gewünschten und relevanten Stellen konnte die Wandstärke abgebildet werden.

Die Restwandstärke wurde zudem noch in der Rohrhülle mit einer Farbskala dargestellt, sodass diese auch optisch zu erkennen ist.

 

Mit den von uns bereitgestellten Daten kann nun die Wartung entsprechend erfolgen und die entsprechenden Schamottsteine ausgetauscht werden.

Die Einzelbewertungen der Messungen, also die Güte und Genauigkeit der Netzmessung mit dem Lasertracker, als auch die Scanaufnahmen mit dem Laserscanner, haben die vorherigen Berechnungen und Erwartungen unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse/Bedingungen übertroffen. Die dem Kunden zugesicherte Einzelpunktgenauigkeit eines jeden Punktes von 3-5mm konnte sichergestellt werden. 

Die intensive Abstimmung zwischen sigma3D und Kronos Titan im frühzeitigen Status und die detaillierten Vorbereitungen, aber auch der technische Support vor Ort (Mechaniker, Gerüstbau etc.) hat zum Erfolg und zur Einhaltung des eng gesteckten Zeitplans beigetragen.

Wir bedanken und für eine tolle Zusammenarbeit!

 

Bei Fragen diesbezüglich kommen Sie gerne auf uns zu!