CH693802A5 - Verfahren zur Kuehlung von Roststaeben fuer Verbren nungsrost und Roststab respektive Rost hierfuer. - Google Patents

Description

  



   Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von  Rosten von Verbrennungsanlagen nach dem Oberbegriff von Anspruch  1 sowie einen Roststab und einen Rost hierfür nach den Oberbegriffen  von Anspruch 3 und 9. 



   Für die Verbrennung unterschiedlicher Brennstoffe, wie Hausmüll,  Industriemüll, Holzabfälle, feste, poröse und flüssige Brennstoffe  sowie Brennstoffe mit hoher und niedriger Zündwilligkeit, kommen  herkömmlicherweise Verbrennungsanlagen mit Feuerräumen zur Anwendung,  in welchen der Brennstoff beispielsweise auf einen mechanisch betätigten  Rost aufgebracht und darauf verbrannt wird. 



   Es sind nun Rostbelagskühlungen bekannt, bei welchen die Kühlung  des Rostbelages durch die in unterhalb des Rostes positionierten  Lufttrichtern vorbeiströmende Verbrennungsluft oder durch Zwangskühlung  des Rostbelages durch die Verbrennungsluft, welche durch einen Raum,  der aus dem Roststab und einem Leitblech gebildet ist, und in den  Feuerraum gepresst wird, erfolgt. Diese bekannten Kühlarten sind  von der Verbrennungsluftmenge abhängig, wobei die Luftaustritte des  Rostes in den Feuerraum durch Asche, feste Metalle oder Schlacke  verstopft werden können.

   Damit ist einerseits die Kühlung des entsprechenden  Belags nicht mehr gesichert und die Zufuhr von Verbrennungsluft entspricht  nicht mehr der geforderten Menge für eine optimale Verbrennung. Überdies  ist diese Kühlungsart mit dem Nachteil behaftet, dass die Verbrennungsluftmenge  in    erster Linie eine verfahrens-technische Funktion hat und nicht  eine Kühlfunktion erfüllen muss. Eine Änderung der Verbrennungsluftmenge  in Abhängigkeit der Kühlwirkung ist in der Regel nicht durchführbar.  Damit ist die geforderte Kühlwirkung des Rostbelages nicht gewährleistet.                                                      



   So ist beispielsweise aus DE 959 212 ein derartiger Rost bekannt,  bei welchem die Verbrennungsluft zuerst als Kühlluft, welche durch  ein in den Roststäben angeordnetes Kanalsystem geführt wird, genutzt  wird. Wenn hier nun die seitlichen Schlitze verstopfen, so besteht  nicht nur allein das Problem der ausbleibenden Verbrennungsluftmenge,  sondern durch die Unterbrechung der Zufuhr der Verbrennungsluft unterbleibt  auch die Kühlung der Roststäbe, was zu einer schnellen Beschädigung  dieser Roststäbe führt, da das Verbrennungsgut nach wie vor auf die  Verbrennungsseite der Roststäbe einwirkt. 



   Derartige luftgekühlte Roste können allerdings nur für den Einsatz  von begrenzten Verbrennungstemperaturen eingesetzt werden, da ansonsten  die Wirkung der Luft als Kühlmedium zu schwach wird. 



   Es sind nun grundsätzlich Flüssigkeitskühlungen des Rostbelages bekannt,  wie beispielsweise in der WO 96/29 544 beschrieben. Dabei wird ein  flüssiges Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser, durch Kanäle im  Rost hindurchgeführt. Das Kühlmedium wird anschliessend einem Wärmetauscher  zugeführt, in welchem das Kühlmedium entweder    gekühlt oder erhitzt  werden kann, bevor es in einem geschlossenen Kreislauf wieder dem  Rost zugeführt wird. 



   Weiter ist beispielsweise aus der EP 0 811 803 A2 ein Rostelement  mit Flüssigkeitskühlung beschrieben. Dabei weist ein in der Breite  des zu bildenden Rostbelages dimensioniertes Rostelement parallel  verlaufende, geradlinige Bohrungen als Kühlkanäle auf, welche quer  zur Förderrichtung des Verbrennungsgutes im Rostelement angeordnet  sind. An beiden Seiten des Rostelementes ist jeweils ein Seitenelement  vorgesehen, welches Umlenk-Verbindungskanäle für die Enden der beschriebenen  Kühlkanäle aufweist, um die einzelnen Kühlkanäle miteinander seriell  zu einem Kühlkanal zu verbinden. Dabei soll das Kühlmittel im hinteren  Bereich des Rostelementes in diesen Kühlkanal eintreten und im vorderen  Kopfbereich des Rostelementes wieder austreten. 



   Die beschriebenen, bekannten Ausführungsformen von flüssigkeitsgekühlten  Rostelementen weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie in der  Regel das auf der Rostoberfläche befindliche Verbrennungsgut zu stark  und insbesondere nicht gleichmässig und homogen abkühlen. 



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, einen Kühlungsverfahren  resp. einen Verbrennungsrost zu finden, welcher eine homogene Kühlung  der Rostelemente und damit eine gut kontrollier- und steuerbare Kühlung  des Rostes ermöglicht. 



     Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Verfahren nach Anspruch  1 gelöst. Vorzugsweise wird weiter das Verfahren nach Anspruch 2  vorgeschlagen. 



   Die Aufgabe wird überdies erfindungsgemäss durch einen Roststab nach  Anspruch 3 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Roststabes ergeben  sich aus den abhängigen Ansprüchen 4 bis 8. 



   Weiter wird die Aufgabe erfindungsgemäss durch einen Rost nach Anspruch  9 gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich an den Merkmalen  nach Anspruch 10. 



   Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Kühlung des Rostes durch unmittelbare  Zuführung des Kühlmittels an den Kopfbereich des Rostes und dichte  Anordnung der Kühlkanäle in diesem Bereich, bei zunehmenden Abständen  der Kühlkanäle gegen den hinteren Bereich des Rostes wird eine optimale,  homogene Kühlung des Roststabes erzielt. Damit wird dem Umstand Rechnung  getragen, dass im Kopfbereich die höchsten thermischen Belastungen  des Roststabes auftreten, während auf der Verbrennungsfläche nach  hinten diese Belastung und auch die Temperatur abnimmt. 



   Die bevorzugte Ausführung des Zuführungsspaltes im Roststab hat den  Vorteil, dass diese nicht durch Schlacke oder Verbrennungsrückstände  verstopfen kann und damit die Zufuhr der Zusatzluft unterbrechen  kann. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von  Figuren der beiliegenden Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen      Fig. 1 die schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemässes  Roststabelement;       Fig. 2 die Seitenansicht des Roststabelementes  von Fig. 1;     Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Roststabelement  von Fig. 1;     Fig. 4 einen Querschnitt durch das Roststabelement  von Fig. 1 im Nasenbereich;     Fig. 5 die Seitenansicht mehrerer,  hintereinander zu einem Verbrennungsrost angeordneter erfindungsgemässer  Roststäbe; und     Fig. 6 die Seitenansicht des Verbrennungsraumes  einer Verbrennungsanlage mit erfindungsgemässem Rost.  



   Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf einen Roststab 1 -resp. ein Roststabelement.  Diese Elemente können nebeneinander verbunden zu praktisch beliebiger  Breite angeordnet werden, um den Anforderungen der Dimensionen des  Verbrennungsraumes einer Verbrennungsanlage gerecht zu werden. 



   Am schmalen Fussende des Roststabes 1 sind offene, schalenförmige  Muffen resp. Buchsen 2 angeordnet, in welche entsprechend ausgebildete  Zapfen des Rostgerüstes einer Verbrennungsanlage in an sich bekannter  Weise eingreifen können. Der Nasenbereich resp. das vordere Kopfende  3 des Roststabes 1 weist beispielsweise eine gewellte resp. gerippte  Form auf, in Fortsetzung der beispielsweise ebenfalls gerippten Oberfläche  resp. Verbrennungsfläche 4 des Roststabes 1. 



     In der Fig. 1 ist nun der Verlauf des Kühlkanales 5 des Roststabes  1 dargestellt. Das flüssige Kühlmittel tritt durch die Zuführöffnung  6 in den Zuführbereich 5' des Kühlkanals 5 ein. Dieser weist im Anfangsbereich  eine Schlaufe auf, um anschliessend entlang der in der Fig. 1 unteren  Seitenwand 8 des Roststabes 1 in den Nasenbereich 3 zu führen, in  welchem ein im Auflagebereich 1' des Roststabes 1 quer verlaufender  Abschnitt 5'' des Kühlkanals 5 ausgebildet ist, wie in den nachfolgenden  Fig. 3 und 4 im Schnitt deutlich wird. Vom Kühlkanalabschnitt 5''  führt der Kühlkanal 5 wieder nach oben und verläuft unterhalb der  Verbrennungsfläche 4 in schlaufenförmiger Anordnung mit vorzugsweise  im Wesentlichen geraden, quer zur Transportrichtung des Verbrennungsgutes  ausgerichteten Rohrabschnitten.

   Das Ende dieser Rohrabschnitte mündet  schliesslich in die Abführöffnung 9, welche vorzugsweise benachbart  zur Zuführöffnung 6 im hinteren Bereich des Roststabes 1 angeordnet  ist. Die Rohrabschnitte weisen vorzugsweise gegen hinten untereinander  einen immer grösseren Abstand auf und sind nicht ganz bis zum Ende  des Roststabes angeordnet. Dies ist dort nicht mehr notwendig und  sinnvoll, da die hintersten Bereiche des Roststabes 1 durch die überlappende  Anordnung der hintereinander angeordneten Roststäbe 1 nicht mit dem  Verbrennungsgut in Kontakt kommen und demgemäss auch nicht denselben  Temperaturen ausgesetzt sind, wie die Verbrennungsfläche 4 und insbesondere  das Kopfende 3. 



   Durch die erfindungsgemässe Anordnung des Kühlkanals 5 wird der am  stärksten erhitzte Bereich des Roststabes, nämlich    der Auflagebereich  1' resp. das Kopfende 3 besonders intensiv und zuverlässig gekühlt,  während der übrige Bereich mit dem bereits für die Kühlung verwendeten  und damit leicht aufgeheizten Kühlmittel danach in Kontakt gelangt.  Damit wird eine sehr homogene Kühlung des gesamten Roststabes erreicht,  was wiederum vorteilhafterweise eine einfachere und effizientere  Steuerung der Rostkühlung ermöglicht. 



   Der Kühlkanal 5 weist vorteilhafterweise einen konstanten, vorzugsweise  kreisrunden Strömungsquerschnitt auf. 



   In Fig. 2 ist nun die Seitenansicht des Roststabes 1 nach Fig. 1  dargestellt. Daraus ist insbesondere gut die wannenförmige Gestalt  des Roststabes 1 ersichtlich, sowie in den Seitenwänden 7 resp. 8  angeordnete kreisförmige Ausnehmungen, welche beispielsweise für  die Verbindung der Roststäbe 1 nebeneinander genutzt werden können.  Auch ist hier die offene Buchse 2 besonders gut ersichtlich. 



   In Fig. 3 ist nun ein Längsschnitt A-A durch den Roststab 1 dargestellt,  in welchem die Querschnitte des Kühlkanals 5 gut ersichtlich sind.  Der Kühlkanal 5 ist hier beispielsweise in an der Unterseite der  Verbrennungsfläche 4 ausgebildeten Halbrundrippen ausgebildet. Vorzugsweise  sind weitere, querverlaufende Kühlrippen 10 ausgebildet, vorteilhafterweise  in Verlängerung der Halbrundrippen des Kühlkanales 5. Diese Rippen  dienen der von unten an den Roststab 1 herangeführten Zusatzluft  als Wirkflächen. Weiter ist hier nun der Spalt 11 dargestellt, durch  welchen die Zusatzluft unter dem Roststab 1 hindurch zur    Verbrennungsseite,  d.h. über die Verbrennungsfläche 4 hindurchgeführt werden kann.

   Vor  der Spaltöffnung ist eine im schmalen Kopfende 3 ausgebildete Blende  12 ausgebildet, welche verhindert, dass von oben nach unten fliessende  Verbrennungsrückstände den Spalt 11 verstopfen könnten und damit  die Zusatzluftzufuhr unterbrechen. 



   In Fig. 4 ist nun noch der Querschnitt B-B durch den Roststab 1 dargestellt,  aus welchem der Verlauf des Kühlkanals 5 resp. insbesondere des Abschnittes  5'' hervorgeht. Weiter sind hier auch noch die an der Unterseite  der Verbrennungsfläche 4 nach unten abragend ausgebildeten Längsrippen  13 dargestellt, welche einerseits die Steifigkeit und Festigkeit  des Roststabes 1 verbessern und andererseits auch als Kühlrippen  für die Zusatzluft dienen. 



   In Fig. 5 ist nun die Seitenansicht mehrerer hintereinander angeordneter,  einander überlappender Roststäbe 1 mit den Zuführleitungen 14 für  das Kühlmittel dargestellt. Jeweils jeder zweite Roststab 1 wird  in bekannter Weise durch einen in dieser Figur nicht dargestellten  Antrieb entsprechend der Ausrichtung der Verbrennungsflächen 4 hin  und her verschoben, um das auf den Roststäben 1 resp. deren Verbrennungsflächen  4 liegende Verbrennungsgut langsam von links nach rechts zu fördern.                                                           



   In Fig. 6 ist nun ein grösserer Ausschnitt der Verbrennungsanlage  in Seitenansicht im Bereich des durch die Roststäbe 1 gebildeten  Rostes dargestellt, wobei bei einem Rostelement 1' die beiden Endpositionen  der    Verschiebebewegung gestrichelt dargestellt sind. Hier sind  nun die starren Zuführleitungen 14 für das Kühlmittel ersichtlich.  Die Zuführleitungen 14 der unbeweglichen Roststäbe 1 führen dabei  in eine ebenfalls starre Sammelleitung 15, welche zur Kühlmittelspeisung  führt. Die Zuführleitungen 14 der beweglichen Roststäbe 1 münden  in eine gemeinsame Sammelleitung 16, welche ihrerseits in einer Führung  17 verschiebbar angeordnet ist. Diese Führung 17 ist parallel zu  den Verbrennungsflächen 4 der Roststäbe 1 ausgerichtet.

   Das eine  Ende 16' der gemeinsamen Sammelleitung 16 ist über eine einzige,  flexible Verbindungsleitung 18 mit einer unbeweglichen Speiseleitung  19 verbunden, welche wie die Sammelleitung 15 zur Kühlmittelspeisung  führt. Der grosse Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass nur  ein einziges, flexibles Leitungsstück 18 für die Speisung aller Roststäbe  1 der Verbrennungsanlage genügt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Kühlung eines Rostes für Verbrennungsanlagen mit einem oder mehreren Roststäben (1), welche über die Rostbreite nebeneinander liegend und über die Rostlänge hintereinander, jeweils im Bereich ihrer hinteren Enden auf einem Rostträger aufliegend und sich durch Aufliegen der jeweiligen Nasenbereiche (3; 1') auf die im Wesentlichen geschlossene, der Verbrennungsseite zugewandte Oberfläche (4) der folgenden Roststäbe (1) teilweise überlappend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Zuleitungen zwangsweise eine Kühlflüssigkeit in ein in den Roststäben (1) unterhalb der Oberfläche (4) angeordnetes Kanalsystem (5;

5', 5'') zugeführt wird, wobei die Zufuhr vom hinteren Bereich des Roststabes (1) direkt in den Nasenbereich (3, 1') im Roststab (1) erfolgt, und von dort in nahe der Oberfläche (4) des Roststabes angeordneten Kühlkanälen (5) über einen Bereich des Roststabes nach hinten geführt wird, um anschliessend rückgeführt zu werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflüssigkeit nach dem Nasenbereich in den nahe der Oberfläche (4) des Roststabes (1) angeordneten Kühlkanälen (5) in abnehmender Intensität, d.h. mit zunehmenden Abständen benachbarter Kühlkanäle, geleitet wird und anschliessend abgeführt wird.

3.

Roststab (1) für Verbrennungsanlagen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit einer geschlossenen, der Verbrennungsseite zugewandten Oberfläche (4), einem hinteren, zur Auflage auf einen Rostträger zur Bildung des Rostes ausgebildeten Tragbereich (2) und einem vorderen, zwischen Oberfläche (4) und Vorderkante abgerundeten Nasenbereich (3) mit auf der Unterseite ausgebildeten Auflagebereich (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein unter Bildung von Schlaufen durchgehender Kühlkanal (5) für das Kühlmittel angeordnet ist, mit einer im hinteren Bereich des Roststabes (1) angeordneten Zu- (6) und einer Abführöffnung (9), wobei der an die Zuführöffnung (6) grenzende Zuführbereich (5') vor dem Nasenbereich (3) an einer Seitenwand (8) des Rostelementes (1) entlang verlaufend angeordnet ist und über den Nasenbereich (3)

nach unten in einen quer im Auflagebereich (1') angeordneten Abschnitt (5'') des Kühlkanals (5) mündet, welcher auf der anderen Seitenwand (7) des Roststabes (1) nach oben in den Abführbereich mit jeweils vom Nasenbereich (3) nach hinten schlaufenförmig mit gerade angeordneten Querleitungen, welche untereinander vom Nasenbereich nach hinten mit zunehmendem Abstand angeordnet sind, mündet.

4. Roststab für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gerade angeordneten Querleitungen des Kühlkanals (5) im Verbrennungsbereich der Oberfläche (4), nach hinten mit zunehmendem Abstand angeordnet sind.

5. Roststab für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal im Roststab (1) einen konstanten Durchmesser aufweist und vorzugsweise einen runden Strömungsquerschnitt aufweist.

6.

Roststab für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roststab (1) eine wannenförmige Gestalt aufweist, wobei der Wanneninnenraum der Oberfläche (4) abgewandt ist und auf der Innenseite mindestens eine, vorzugsweise mehrere senkrecht von der Innenfläche abragende Kühlrippen (10;13) aufweist.

7. Roststab für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er jeweils an einer Kante mindestens eine offene Muffe (2) aufweist.

8. Roststab für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er jeweils im Nasenbereich (3) mindestens einen Spalt (11) senkrecht zur Oberfläche (4) weisend aufweist, welcher labyrinthartig den Spalt im Nasenbereich (3) mit der Unterseite des Roststabes (1) verbindet.

9.

Rost, gebildet aus Roststäben nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnungen (6) über starre Zuführleitungen (14) miteinander verbunden sind.

10. Rost nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der starren Zuführleitungen (14) in einen Sammelleiter (16) münden, welcher seinerseits über eine flexible Verbindungsleitung (18) mit einer Zuführleitung (19) verbunden ist und längsverschiebbar in einer Führung (17) in der Verbrennungsanlage angeordnet ist.