Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Verbrennungstechnik. Sie betrifft eine Rostwalze und einen Walzenrost mit derartigen Rostwalzen für eine Verbrennungsanlage, insbesondere für eine Müllverbrennungsanlage.
Stand der Technik
[0002] Es ist bekannter Stand der Technik, Müll auf einem Verbrennungsrost, beispielsweise einem Walzenrost, zu verbrennen.
[0003] Walzenroste bestehen aus mehreren unmittelbar hintereinander achsparallel angeordneten Walzen, die langsam und gleichsinnig rotieren. Der Müll wird auf die oberste Rostwalze aufgegeben und infolge der Drehung der Rostwalzen durch die Zonen Trocknung, Zündung, Hauptverbrennung und Ausbrand transportiert und umgewälzt. Üblich ist ein Neigungswinkel der Rostwalzen von 20 , 25 deg. oder 30 deg. zur Unterstützung der Fördermechanismen.
Jede Walze weist eine Tragkonstruktion auf, die im Wesentlichen aus einer antreibbaren Hohlwelle besteht, auf der umlaufend radiale Halterungen für Träger befestigt sind. Die Träger sind parallel zur Achse der Walze verlaufend angeordnet. Diese Tragkonstruktion ist mit einem Rostbelag versehen, der aus zahlreichen an den Trägern befestigten kreisbogenförmigen Roststäben besteht. Diese Roststäbe bilden die äussere Oberfläche der Walzen. Sie werden in der Regel auf 10 Reihen, auf den Umfang bezogen, aufgereiht. Zwischen den Roststäben befindet sich jeweils ein Spalt, durch den die Primärluft in den Feuerraum eintritt. Unter den Walzen sind Trichter angeordnet, in die einerseits die Primärluft eingespeist und andererseits der Rostdurchfall aufgefangen wird.
Die durch die Spalte zwischen den Roststäben eintretende Primärluft hat zusätzlich die Aufgabe, die an den Spalt angrenzenden Roststäbe zu kühlen.
[0004] Aus DE 19 952 198 A1 ist eine Rostwalze für einen Walzenrost einer Müllverbrennungsanlage bekannt, bei der alle Roststäbe der Rostwalze mit Öffnungen im Kopf versehen sind und weitgehend spaltfrei mit den Seitenflächen nebeneinanderliegend auf den Träger aufgeschoben sind. Die Öffnungen sind vorzugsweise als Randausnehmungen in die Seitenflächen des Roststabkopfes eingearbeitet. Dadurch wird eine verbesserte Luftverteilung auf dem Walzenrost erreicht.
[0005] Bei derartigen luftgekühlten Rosten strömt Primärluft durch den Rost und wird dabei erst zur Kühlung der Roststäbe, anschliessend als notwendiger Reaktionspartner zur Verbrennung genutzt.
Folgende Nachteile sind mit diesem System verbunden:
Die deutliche Schwankung der Müllqualität hinsichtlich Brennwert, Dichte, Strömungswiderstand, Feuchte usw. führt zu enormen Temperaturschwankungen, häufig zu nicht tolerierbarer Übertemperatur luftgekühlter gegossener Roststäbe.
Der häufige Temperaturwechsel mit grossen Temperaturgradienten und Temperaturtransienten führt zu thermomechanischem Versagen einzelner Roststäbe. Die daraus resultierenden geänderten Strömungsbedingungen für die Primärluft schädigen letztendlich weite Bereiche des Rostes.
[0006] Die oben beschriebenen Spalte zwischen den einzelnen Roststäben können sich mit unverbranntem Brennstoff oder mit Asche zusetzen. Dadurch ist der Kühlluftstrom an diesen Stellen unterbrochen.
Da ausserdem hohe Verbrennungstemperaturen existieren, kann es zu lokalen Überhitzungen kommen, die einen höheren Verschleiss der Roststäbe verursachen.
[0007] Der Einsatz von hochkalorischem Abfall führt immer wieder zu Problemen. Die Verbrennung von derartigem Abfall erzeugt bei der stöchiometrischen Verbrennung höhere Verbrennungstemperaturen. Ausserdem benötigt dieser Müll in der Regel eine kürzere Trocknungszeit, bis die Zündung erfolgt. Örtlich zu früh beginnende Verbrennung auf der ersten Walze oder sogar Rückbrände sind die Folge. In der Praxis versucht man diesem Problem u.a. durch Verringerung der Primärluft entgegenzutreten. Damit steht aber nicht mehr genügend Luft zur Kühlung des Rostbelages zur Verfügung, so dass sich nachteilig die Rostkonstruktion, insbesondere aber die Roststäbe, in diesem Bereich erwärmt.
Ein deutlich höherer Verschleiss und eine Gefährdung der Rostkonstruktion sind die Folge. Aus diesem Grunde muss der Heizwert des Mülls, der mit einer solchen Anlage verbrannt werden kann, begrenzt werden. Oftmals besteht aber der Wunsch der Anlagenbetreiber bzw. besteht die Notwendigkeit, auch Müll zu verbrennen, welcher einen höheren Heizwert besitzt.
[0008] Anlagen mit Walzenrosten sind gewöhnlich mit Zusatzbrennern in der Brennkammer ausgerüstet, die während des Anfahrens der Anlage in Betrieb sind. Vor allem wenn der Feuerraum als Gleichstromfeuerung ausgeführt ist, kommt es während des Anfahrens der Anlage zu einer ausserordentlich hohen thermischen Belastung des Walzenrostes. Dies findet u.a. darin seinen Ausdruck, dass die dadurch verursachten Dehnungen der gesamten Konstruktion letztlich zum Blockieren der Walzendrehbewegung führen kann.
Da die Walzenbewegung unbedingt aufrechterhalten werden muss, kann dem Blockieren durch eine erhöhte Primärluftzufuhr entgegengetreten werden. Ein erhöhter Primärluftstrom erschwert aber das Erreichen der geforderten Mindesttemperatur im ersten Zug.
[0009] Sind beide Erfordernisse nicht vereinbar, bleibt nur die Vergrösserung des Spaltes zwischen dem Abstreifer und der Walze. Diese Massnahme hat aber nachteilig einen erhöhten Rostdurchfall und eine schlechtere Verbrennungsluftverteilung zur Folge.
[0010] Weiterhin sind Wasserkühlungen des Rostbelages bekannt, welche vorwiegend bei Vorschub- oder Gegenschubrosten eingesetzt werden.
Aus DE 69 910 783 T2 ist eine Rostvorrichtung mit einem Rostelement und einer damit verbundenen drehbaren Wellenanordnung bekannt, wobei das Rostelement einerseits eine Trägereinrichtung umfasst, die nicht drehbar mit der Wellenanordnung verbunden ist und andererseits eine Platteneinrichtung umfasst, die an der Trägereinrichtung angebracht ist und einen Rostbereich bildet. Das Rostelement weist ein erstes System von Leitungen zum Zirkulieren von flüssigem Kühlmittel und die Wellenanordnung ein zweites System von Leitungen zum Zirkulieren von flüssigem Kühlmittel auf, wobei die Trägereinrichtung einen Teil des ersten Systems von Leitungen enthält und dieser Teil mit dem zweiten System von Leitungen in Verbindung steht.
Die Platteneinrichtung des Rostelementes enthält den restlichen Teil des ersten Systems der Leitungen zum Kühlen.
[0011] Aus WO 96/29 544 ist ein Verbrennungsrost bekannt, der über einen Regelkreis ganz oder teilweise sowohl gas- als auch flüssigkeitsgespült ist. Die Erfindung wird in diesem genannten Dokument zwar an einem Vorschubrost beschrieben, aber es wird gleichzeitig offenbart, dass sie sich auch auf andere Rostausführungen, z.B. auf einen Walzenrost, anwenden lässt. Dieser Rost ist für die Verbrennung von Müll mit hohem, aber auch mit niedrigem Heizwert geeignet.
Darstellung der Erfindung
[0012] Die Erfindung versucht, die Nachteile des bekannten Standes der Technik zu vermeiden.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus einer Vielzahl von Roststäben bestehende Rostwalze für einen Walzenrost sowie einen Walzenrost mit derartigen Rostwalzen zu entwickeln, auf welchem problemlos Müll mit hohem Heizwert verbrannt werden kann und welcher sich durch eine hohe Verschleissbeständigkeit auszeichnet.
[0013] Erfindungsgemäss wird dies bei einer Rostwalze für einen Walzenrost gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, dass der jeweilige Roststab der Rostwalze einen Hohlraum aufweist, durch welchen ein flüssiges Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, leitbar ist.
[0014] Erfindungsgemäss wird dies bei einem Walzenrost gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 11 dadurch erreicht, dass
jede Rostwalze auf der dem jeweiligen Walzenantrieb abgewandten Seite eine Dreheinführung aufweist,
die eine Zufuhrleitung und eine Abfuhrleitung zur Zu- und Abfuhr eines flüssigen Kühlmittels enthält,
im Inneren jeder Rostwalze zwei Ringkammern angeordnet sind, wobei einerseits die erste Ringkammer mit der Zufuhrleitung und die zweite Ringkammer mit der Abfuhrleitung des flüssigen Kühlmittels verbunden sind, und andererseits von der ersten Ringkammer mehrere separate und parallel geschaltete Teilleitungen für das Kühlmittel abgezweigt sind, welche in der zweiten Ringkammer wieder zusammengeführt sind, wobei
einer jeweiligen Teilleitung jeweils zwei sich 180 deg.
in Umfangsrichtung gegenüberliegende, seriell geschaltete Roststabreihen zugeordnet sind,
der Zulauf und der Ablauf des Kühlmittels an derjenigen Walzenseite angeordnet ist, an der die Dreheinführung angeordnet ist und,
eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlmittels bezogen auf die Walzenachse auf der gegenüberliegenden Walzenseite vom Austritt aus der ersten Roststabreihe zum Eintritt in die 180 deg. in Umfangsrichtung der Rostwalze gegenüberliegende Roststabreihe vorgesehen ist.
[0015] Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass das flüssige Kühlmedium den Wärmestrom aus dem Feuerraum auf den Roststab aufnimmt und so die Betriebstemperatur des Roststabes deutlich senkt, so dass eine relativ kalte Oberfläche der Rostwalze entsteht, wobei durch den Strahlungsaustausch mit dieser relativ kalten Walzenoberfläche die gesamte Rostkonstruktion gekühlt wird.
Dadurch werden thermisch verursachte Dehnungen der Rostkonstruktion minimiert und der Verschleiss des Rostbelages auch bei hohen Verbrennungstemperaturen, wie sie beispielsweise bei der Verbrennung von hochkalorischem Brenngut entstehen, gesenkt.
[0016] Es ist zweckmässig, wenn die Roststäbe als Gussteil hergestellt sind, jeweils einen Eintritt und einen Austritt für das Kühlmittel sowie einen geraden, schlangenförmigen oder spiralförmigen Kühlkanal als Hohlraum aufweisen und die Roststäbe strömungstechnisch derart in Serie geschaltet sind, dass der Kühlmittelaustritt des ersten Roststabes mit dem Kühlmitteleintritt des in Axialrichtung der Rostwalze benachbarten Roststabes verbunden ist. Damit kann eine effektive Kühlung erzielt werden.
[0017] Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Roststäbe eine Breite aufweisen, welche eine Walzenteilung von 500 mm erzielen.
Mit diesem für Walzenroste üblichen Teilungsmass wird die Nachrüstbarkeit bestehender Roste gewährleistet.
[0018] Weiterhin ist es zweckmässig, wenn die Verbindung des Kühlmittelaustritts des ersten Roststabes mit dem Kühlmitteleintritt des in Axialrichtung der Rostwalze benachbarten Roststabes mit Hilfe einer Schlauchverbindung erfolgt, wobei die Schlauchverbindung aus zwei Schlauchhälften besteht, welche über eine Schraubverbindung mittig verbunden sind. Die Schraubverbindung ist nach dem Zusammenschieben der beiden benachbarten Roststäbe vollständig eingekapselt und die Schlauchverbindung mittels einer Schutzplatte vollständig abgedeckt. Somit sind vorteilhaft sowohl die Schraubverbindung als auch der gesamte Schlauch vollständig abgedeckt und gegen Rostdurchfall geschützt.
Durch die Verwendung eines Schlauches als Verbindungsmittel zweier Roststäbe werden vorteilhaft Roststabdehnungen und Roststabbewegungen kompensiert.
[0019] Schliesslich ist es von Vorteil, wenn der Roststab an seiner Unterseite mit Rippen versehen ist, weil dadurch die notwendige Festigkeit gewährleistet wird. Ausserdem können mit Vorteil im Roststab Öffnungen zur Primärluftzufuhr angeordnet sein, welche vorzugsweise einen Kreisquerschnitt aufweisen. Damit wird eine zusätzliche Kühlung der Roststäbe ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0020] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
[0021] Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Walzenrost eines Verbrennungsofens nach dem bekannten Stand der Technik;
<tb>Fig. 2<sep>einen Teilquerschnitt durch eine schematisch dargestellte erfindungsgemässe Rostwalze für einen Walzenrost;
<tb>Fig. 3<sep>einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Roststab für einen Walzenrost;
<tb>Fig. 4<sep>einen Querschnitt durch die erfindungsgemässe Rostwalze entlang der Linie IV-IV gemäss Fig. 5 und
<tb>Fig. 5<sep>einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Walzenrost.
[0022] Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Gleiche Elemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0023] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
[0024] Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen schematisch dargestellten Walzenrost nach dem bekannten Stand der Technik. Der Walzenrost 1 besteht aus mehreren unmittelbar hintereinander achsparallel angeordneten Rostwalzen 2, die langsam und gleichsinnig rotieren. Der Müll wird auf die oberste Rostwalze 2 aufgegeben und infolge der Drehung der Rostwalzen 2 durch die Zonen Trocknung, Zündung, Hauptverbrennung und Ausbrand des Feuerraumes 3 eines Müllverbrennungsofens transportiert und umgewälzt.
Zur Unterstützung der Fördermechanismen sind die Rostwalzen 2 unter einem bestimmten Neigungswinkel, beispielsweise 25 , angeordnet. Jede Rostwalze 2 weist eine Tragkonstruktion 4 auf, die im Wesentlichen aus einer antreibbaren Hohlwelle besteht, auf der umlaufend radiale Halterungen für Träger befestigt sind. Die Träger sind parallel zur Achse 5 der Rostwalze 2 verlaufend angeordnet. Die Tragkonstruktion 4 ist mit einem Rostbelag versehen, der aus zahlreichen an den Trägern befestigten kreisbogenförmigen Roststäben 6 besteht. Diese Roststäbe 6 bilden die äussere Oberfläche der Rostwalzen 2. Sie werden in der Regel auf 10 Roststabreihen, auf den Umfang bezogen, aufgereiht. Zwischen den Roststäben 6 befindet sich jeweils ein Spalt, durch den die Primärluft in den Feuerraum 3 eintritt.
Unter den Rostwalzen sind Trichter 7 angeordnet, in die einerseits die Primärluft eingespeist und andererseits der Rostdurchfall aufgefangen wird. Die durch die Spalte zwischen den Roststäben 6 eintretende Primärluft hat zusätzlich die Aufgabe, die an den Spalt angrenzenden Roststäbe 6 zu kühlen.
[0025] In Fig. 2 ist in einer Schnittdarstellung (Teilquerschnitt) ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Rostwalze 2 dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Roststab 6. Beide Figuren sind vorteilhaft gleichzeitig zum Verständnis der Erfindung heranzuziehen.
[0026] Der Roststab 6 ist ein Gussteil, welches auf der Tragkonstruktion 4 der Rostwalze 2, von der in Fig. 2 nur ein Segment dargestellt ist, angebracht ist.
Wie gut zu erkennen ist, ist der Roststab 6 als ein Hohlkörper ausgebildet, d.h. er weist in seinem Inneren einen Hohlraum 8 (Fig. 2) bzw. einen Kühlkanal 9 (Fig. 3) auf, durch die während des Betriebes des Walzenrostes 1 ein flüssiges Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, geleitet wird.
[0027] Jeder Roststab 6 besitzt einen Eintritt 10 und einen Austritt 11 für das Kühlmedium. Die Roststäbe 6 einer Roststabreihe werden strömungstechnisch in Serie geschaltet, so dass jeweils der Austritt 11 des Kühlmittels aus dem einen Roststab 6 mit dem Eintritt des Kühlmittels 10 des in Axialrichtung der Rostwalze benachbarten Roststabes 6 verbunden ist. Der Kühlkanal 9 kann unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise gerade, schlangenförmig oder auch spiralförmig.
Das flüssige Kühlmittel nimmt den Wärmestrom aus dem Feuerraum 3 auf den Roststab 6 auf und senkt so die Betriebstemperatur des Roststabes 6 deutlich ab. Durch die mit flüssigem Kühlmittel gekühlten Roststäbe 6 entsteht so eine insgesamt relativ kalte Oberfläche der Rostwalzen 2. Durch Strahlungsaustausch mit dieser relativ kalten Walzenoberfläche wird die gesamte Rostkonstruktion gekühlt. Dadurch werden thermisch verursachte Dehnungen der Rostkonstruktion minimiert und der Verschleiss des Rostbelages wird auch bei hohen Verbrennungstemperaturen, wie sie beispielsweise bei der Verbrennung von hochkalorischem Brenngut entstehen, gesenkt.
[0028] Vorteilhaft wird die Breite der Roststäbe 6 so gewählt, dass eine Walzenteilung von 500 mm erzielt wird.
Mit diesem üblichen Teilungsmass ist die Nachrüstbarkeit bestehender Walzenroste gewährleistet.
[0029] Die Verbindung zweier in Axialrichtung der Rostwalze 2 benachbarter Roststäbe 6 bezüglich des Kühlmittels wird über eine Schlauchverbindung 12 realisiert. Das hat den Vorteil, dass dadurch Roststabdehnungen und Roststabbewegungen problemlos ausgeglichen werden können. Die Schlauchverbindung 12 besteht aus zwei Schlauchhälften, welche in der Mitte über eine Schraubverbindung 13 miteinander verbunden sind. Der Roststab 6 ist so ausgebildet, dass die Schraubverbindung 13 der beiden Hälften des Verbindungsschlauches 12 nach dem Zusammenschieben der beiden in Axialrichtung der Rostwalze 2 benachbarten Roststäbe 6 vollständig eingekapselt ist.
Damit ist die Verbindungsverschraubung gegenüber dem Rostdurchfall geschützt.
[0030] Die Schlauchverbindung 12 ist ebenfalls gegen den Rostdurchfall und damit vor Beschädigungen geschützt, da diese durch eine an der Unterseite des Roststabes 6 angebrachte Schutzplatte 14 vollständig abgedeckt ist (Fig. 3).
[0031] Zur Steigerung der Festigkeit des Roststabes 6 ist dieser an seiner Unterseite mit Rippen 15 versehen (Fig. 3).
[0032] Aus Fig. 2 ist weiterhin ersichtlich, dass im Roststab 6 zusätzlich Öffnungen 16 mit einem vorzugsweise Kreisquerschnitt angeordnet sein können, welche der Primärluftzufuhr dienen. Damit kann eine zusätzliche Kühlwirkung erzielt werden.
Die Primärluftzufuhr erfolgt auch durch definierte Spalte 28 (Fig. 3) zwischen zwei in Axialrichtung der Rostwalze 2 benachbarten Roststäben 6.
[0033] Die Fig. 4 und 5 zeigen die erfindungsgemässen Rostwalzen 2 schematisch in einem Querschnitt (Fig. 4) und in einem Längsschnitt (Fig. 5). Die Rostwalzen (2) sind bei diesem Ausführungsbeispiel umfangsmässig mit 10 Roststabreihen 26, 27 bestückt.
[0034] Das Kühlmittel wird jeder Rostwalze 2 mittels Dreheinführung 17 zu- und abgeführt. Die Dreheinführung 17 ist auf der dem Walzenantrieb 18 abgewandten Seite der Rostwalze 2 angeordnet. Die Dreheinführung 17 weist eine Zufuhrleitung 19 und eine Abfuhrleitung 20 zur Zu- und Abfuhr eines flüssigen Kühlmittels auf.
Im Inneren jeder Rostwalze 2 sind zwei Ringkammern 21, 22 angeordnet, wobei einerseits die erste Ringkammer 21 mit der Zufuhrleitung 19 und die zweite Ringkammer 22 mit der Abfuhrleitung 20 (oder genau umgekehrt) des flüssigen Kühlmittels verbunden sind, und andererseits von der ersten Ringkammer 21 mehrere - und zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel 5 - separate und parallel geschaltete Teilleitungen 23 für einen Teilstrom 25 des Kühlmittels abgezweigt sind, welche in der zweiten Ringkammer 22 wieder zusammengeführt sind. Dabei sind der jeweiligen Teilleitung 23 für einen Teilstrom 25 des Kühlmittels jeweils zwei sich 180 deg. in Umfangsrichtung gegenüberliegende Roststabreihen zugeordnet. Diese beiden Roststabreihen werden seriell geschaltet.
Die Teilströme 23 zweier benachbarter Roststabreihen 26 und 27 können in gegenläufiger Richtung (wie in Fig. 4 dargestellt) oder gleichläufig sein.
[0035] Der Zulauf und der Ablauf des Kühlmittels sind an derjenigen Walzenseite angeordnet, an der die Dreheinführung 17 angeordnet ist. Auf der gegenüberliegenden Seite wird der Kühlstrom vom Austritt aus der Roststabreihe zum Eintritt der gegenüberliegenden Roststabreihe bei gleichzeitiger Umkehr 24 der Strömungsrichtung bezogen auf die Walzenachse 5 geleitet.
Die 5 Teilleitungen 23 werden nach dem Austritt der zweiten Roststabreihe in der Ringkammer 22 zusammengeführt und verlassen in der Abfuhrleitung 20 mittels der Dreheinführung 17 wieder das Innere der Walzen 2.
[0036] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
Bezugszeichenliste
[0037]
1 : Walzenrost
2 : Rostwalze
3 : Feuerraum
4 : Tragkonstruktion
5 : Achse der Walze
6 : Roststab
7 : Trichter
8 : Hohlraum im Roststab
9 : Kühlkanal im Roststab
10 : Eintritt des Kühlmittels in den Roststab
11 : Austritt des Kühlmittels aus dem Roststab
12 : Schlauchverbindung
13 : Schraubverbindung
14 : Schutzplatte
15 : Rippe
16 : Öffnungen für Primärluft
17 : Dreheinführung
18 : Walzenantrieb
19 : Zufuhrleitung
20 : Abfuhrleitung
21 : Ringkammer
22 : Ringkammer
23 : Teilleitung
24 : Umkehr
25 : Teilstrom
26 : Roststabreihe
27 :
Roststabreihe
28 : Spalt zwischen in Axialrichtung der Rostwalze benachbarten Roststäben
Technical area
The invention relates to the field of combustion technology. It relates to a grate roller and a roller grate with such grate rollers for an incinerator, in particular for a waste incineration plant.
State of the art
It is known in the art to burn garbage on a combustion grate, such as a roller grate.
Roller grates consist of several immediately behind the other axis parallel arranged rollers that rotate slowly and in the same direction. The garbage is placed on the uppermost grate roller and transported and circulated as a result of the rotation of the grate rollers through the zones drying, ignition, main combustion and burnout. A tilt angle of the grate rollers of 20, 25 deg. Is usual. or 30 deg. in support of the support mechanisms.
Each roller has a supporting structure, which essentially consists of a drivable hollow shaft, on which circumferential radial supports for carriers are fastened. The carriers are arranged to run parallel to the axis of the roller. This support structure is provided with a grate covering, which consists of numerous attached to the carriers arcuate grate bars. These grate bars form the outer surface of the rolls. They are usually lined up on 10 rows, based on the circumference, strung. Between the grate bars there is a gap through which the primary air enters the firebox. Funnels are arranged under the rollers, in which on the one hand the primary air is fed in and on the other hand the rust diarrhea is caught.
The primary air entering through the gaps between the grate bars additionally has the task of cooling the grate bars adjoining the gap.
From DE 19 952 198 A1 a grate roller for a roller grate of a waste incineration plant is known, in which all grate bars of the grate roller are provided with openings in the head and are pushed largely gap-free with the side surfaces side by side on the carrier. The openings are preferably incorporated as edge recesses in the side surfaces of the grate bar head. This achieves an improved air distribution on the roller grate.
In such air-cooled grate primary air flows through the grate and is used only for cooling the grate bars, then as a necessary reaction partner for combustion.
The following disadvantages are associated with this system:
The significant variation in waste quality with regard to calorific value, density, flow resistance, humidity etc. leads to enormous temperature fluctuations, often to unacceptable excess temperature of air-cooled cast grate bars.
The frequent temperature change with large temperature gradients and temperature transients leads to thermomechanical failure of individual grate bars. The resulting changed flow conditions for the primary air ultimately damage wide areas of the grate.
The above-described gaps between the individual grate bars can become clogged with unburned fuel or with ash. As a result, the cooling air flow is interrupted at these points.
In addition, since high combustion temperatures exist, there may be local overheating, which causes a higher wear of the grate bars.
The use of high calorific waste always leads to problems. The combustion of such waste produces higher combustion temperatures during stoichiometric combustion. In addition, this waste usually requires a shorter drying time until the ignition takes place. Burning on the first roll that starts too early or even burns back are the result. In practice one tries this problem u.a. counteract by reducing the primary air. However, this means that there is no longer sufficient air available for cooling the rust covering, so that the grate construction, in particular the grate bars, disadvantageously heats up in this area.
Significantly higher wear and a risk to the grate construction are the result. For this reason, the calorific value of the waste that can be burned with such a system, must be limited. Often, however, there is the desire of the plant operators or there is a need to burn garbage, which has a higher calorific value.
Systems with roller grates are usually equipped with auxiliary burners in the combustion chamber, which are in operation during startup of the plant. Especially when the furnace is designed as a DC combustion, it comes during startup of the system to an extremely high thermal load of the roller grate. This finds u.a. This is his expression that the resulting strains of the entire construction can ultimately lead to blocking the rolling rotation movement.
Since the roller movement must be maintained necessarily, the blocking can be countered by an increased primary air supply. However, an increased primary air flow complicates the achievement of the required minimum temperature in the first train.
If both requirements are incompatible, only the enlargement of the gap between the scraper and the roller remains. However, this measure has disadvantageous increased rust diarrhea and a worse combustion air distribution result.
Furthermore, water cooling the rust coating are known, which are mainly used in feed or Gegenschubrosten.
From DE 69 910 783 T2 a grate device with a grate element and an associated rotatable shaft assembly is known, wherein the grate element on the one hand comprises a support means which is not rotatably connected to the shaft assembly and on the other hand comprises a plate means which is attached to the support means and a Rust area forms. The grate element comprises a first system of conduits for circulating liquid coolant and the shaft assembly comprises a second system of conduits for circulating liquid coolant, the support means including part of the first system of conduits and that part communicating with the second system of conduits stands.
The plate device of the grate element contains the remaining part of the first system of lines for cooling.
From WO 96/29 544 a combustion grate is known, which is wholly or partially flushed via a control circuit both gas and liquid. Although the invention is described in this document on a feed grate, it is simultaneously disclosed that it also applies to other types of grate, e.g. on a roller grate, apply. This grate is suitable for incinerating high and low calorific waste.
Presentation of the invention
The invention seeks to avoid the disadvantages of the known prior art.
It is the object of developing a existing of a variety of grate bars rust roller for a roller grate and a roller grate with such grate rollers on which easily waste with a high calorific value can be burned and which is characterized by a high wear resistance.
According to the invention this is achieved in a grate roller for a roller grate according to the preamble of claim 1, characterized in that the respective grate bar of the grate roller has a cavity through which a liquid cooling medium, preferably water, is conductive.
According to the invention this is achieved in a roller grate according to the preamble of claim 11, characterized in that
each grate roller has a rotary input on the side facing away from the respective roller drive,
which contains a supply line and a discharge line for the supply and removal of a liquid coolant,
in the interior of each grate roller two annular chambers are arranged, wherein on the one hand the first annular chamber with the supply line and the second annular chamber are connected to the discharge line of the liquid coolant, and on the other hand are branched off from the first annular chamber a plurality of separate and parallel partial lines for the coolant, which in the second annular chamber are brought together again, wherein
a respective sub-line each two 180 °.
in the circumferential direction opposite, serially connected grate bar rows are assigned,
the inlet and the outlet of the coolant is arranged on that side of the roll on which the rotary inlet is arranged and,
a reversal of the flow direction of the coolant relative to the roll axis on the opposite side of the roll from the exit of the first row of grate bars for entry into the 180 °. in the circumferential direction of the grate roller opposite grate bar row is provided.
The advantages of the invention are that the liquid cooling medium absorbs the heat flow from the furnace to the grate bar and so significantly lowers the operating temperature of the grate bar, so that a relatively cold surface of the grate roller is formed by the radiation exchange with this relatively cold Roll surface, the entire grate construction is cooled.
As a result, thermally induced strains of the grate construction are minimized and the wear of the rust coating even at high combustion temperatures, such as those resulting from the combustion of highly calorific kiln, lowered.
It is expedient if the grate bars are made as a casting, each having an inlet and an outlet for the coolant and a straight, serpentine or spiral cooling channel as a cavity and the grate bars are fluidically connected in series such that the coolant outlet of the first Grate bar is connected to the coolant inlet of the adjacent in the axial direction of the grate roller grate bar. Thus, an effective cooling can be achieved.
It is also advantageous if the grate bars have a width which achieve a roller pitch of 500 mm.
With this usual for roller grates graduation measure the retrofittability of existing grates is guaranteed.
Furthermore, it is expedient if the connection of the coolant outlet of the first grate bar with the coolant inlet of the adjacent in the axial direction of the grate roller grate bar using a hose connection, wherein the hose connection consists of two halves of the hose, which are centrally connected via a screw connection. The screw is completely encapsulated after pushing together the two adjacent grate bars and the hose connection completely covered by a protective plate. Thus, advantageously both the screw and the entire hose are completely covered and protected against rust diarrhea.
By using a hose as a connecting means of two grate bars advantageous Roststabdehnungen and rod movements are compensated.
Finally, it is advantageous if the grate bar is provided on its underside with ribs, because thereby the necessary strength is ensured. In addition, openings for primary air supply can advantageously be arranged in the grate bar, which preferably have a circular cross-section. This allows additional cooling of the grate bars.
Short description of the drawing
In the drawing, an embodiment of the invention is shown.
[0021] In the drawings:
<Tb> FIG. 1 <sep> a section through a schematically illustrated roller grate of a combustion furnace according to the known prior art;
<Tb> FIG. 2 is a partial cross-section through a schematically illustrated inventive grate roller for a roller grate;
<Tb> FIG. 3 <sep> a longitudinal section through a schematically represented grate bar for a roller grate;
<Tb> FIG. 4 <sep> a cross section through the inventive grate roller along the line IV-IV according to FIG. 5 and
<Tb> FIG. 5 <sep> a longitudinal section through a roller grate according to the invention.
Only the essential elements for understanding the invention are shown. Identical elements are each provided with the same reference numerals.
Ways to carry out the invention
The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and FIGS. 1 to 4.
Fig. 1 shows a section through a roll grate shown schematically according to the known prior art. The roller grate 1 consists of a plurality of directly behind each other axially parallel arranged grate rollers 2, which rotate slowly and in the same direction. The garbage is applied to the uppermost grate roller 2 and transported and circulated as a result of the rotation of the grate rollers 2 through the zones drying, ignition, main combustion and burnout of the combustion chamber 3 of a waste incinerator.
To support the conveying mechanisms, the grate rollers 2 are arranged at a certain angle of inclination, for example 25. Each grate roller 2 has a support structure 4, which consists essentially of a drivable hollow shaft, are mounted on the circumferential radial support brackets. The carriers are arranged to extend parallel to the axis 5 of the grate roller 2. The support structure 4 is provided with a grate covering, which consists of numerous attached to the carriers circular arc-shaped grate bars 6. These grate bars 6 form the outer surface of the grate rollers 2. They are usually strung on 10 rows of grate bars, based on the circumference strung. Between the grate bars 6 there is in each case a gap through which the primary air enters the firebox 3.
Funnels 7 are arranged below the grate rollers, into which, on the one hand, the primary air is fed and, on the other hand, rust rust is collected. The entering through the gaps between the grate bars 6 primary air has the additional task of cooling the adjacent to the gap grate bars 6.
2, an embodiment of an inventive grate roller 2 is shown in a sectional view (partial cross-section). Fig. 3 shows a longitudinal section through a grate bar 6. Both figures are advantageous at the same time to understand the invention.
The grate bar 6 is a casting which is mounted on the support structure 4 of the grate roller 2, of which only one segment is shown in FIG.
As can be seen, the grate bar 6 is formed as a hollow body, i. it has in its interior a cavity 8 (FIG. 2) or a cooling channel 9 (FIG. 3) through which a liquid cooling medium, preferably water, is passed during the operation of the roller grate 1.
Each grate bar 6 has an inlet 10 and an outlet 11 for the cooling medium. The grate bars 6 of a row of grate bars are fluidly connected in series, so that in each case the outlet 11 of the coolant from the one grate bar 6 is connected to the inlet of the coolant 10 of the grate roller 6 adjacent in the axial direction of the grate roller. The cooling channel 9 may be formed differently, for example straight, serpentine or spiral.
The liquid coolant absorbs the heat flow from the furnace 3 to the grate bar 6 and thus lowers the operating temperature of the grate bar 6 significantly. As a result of the grate bars 6 cooled with liquid coolant, an overall relatively cold surface of the grate rollers 2 is created. By radiation exchange with this relatively cold roller surface, the entire grate construction is cooled. As a result, thermally induced strains of the grate construction are minimized and the wear of the grate is lowered even at high combustion temperatures, such as those resulting from the combustion of highly calorific kiln.
Advantageously, the width of the grate bars 6 is selected so that a roller pitch of 500 mm is achieved.
With this standard graduation the retrofittability of existing roller grates is guaranteed.
The connection of two adjacent in the axial direction of the grate roller 2 grate bars 6 with respect to the coolant is realized via a hose connection 12. This has the advantage that it can be easily compensated by Roststabdehnungen and Roststabbewegungen. The hose connection 12 consists of two hose halves, which are connected to each other in the middle via a screw 13. The grate bar 6 is designed such that the screw connection 13 of the two halves of the connecting tube 12 is completely encapsulated after pushing together the two grate bars 6 adjacent in the axial direction of the grate roller 2.
Thus, the connection fitting is protected against rust diarrhea.
The hose connection 12 is also protected against rust rusting and thus against damage, since it is completely covered by a mounted on the underside of the grate bar 6 protective plate 14 (Fig. 3).
To increase the strength of the grate bar 6, this is provided on its underside with ribs 15 (Fig. 3).
From Fig. 2 it is further apparent that in the grate bar 6 additional openings 16 may be arranged with a preferably circular cross-section, which serve the primary air supply. Thus, an additional cooling effect can be achieved.
The primary air supply also takes place through defined gaps 28 (FIG. 3) between two grate bars 6 adjacent in the axial direction of the grate roller 2.
4 and 5 show the inventive grate rollers 2 schematically in a cross section (Fig. 4) and in a longitudinal section (Fig. 5). The grate rollers (2) are in this embodiment circumferentially equipped with 10 rows of grate bars 26, 27.
The coolant is supplied to each grate roller 2 by means of rotary inlet 17 and removed. The rotary inlet 17 is arranged on the side facing away from the roller drive 18 of the grate roller 2. The rotary inlet 17 has a supply line 19 and a discharge line 20 for the supply and removal of a liquid coolant.
Inside each grate roller 2, two annular chambers 21, 22 are arranged, wherein on the one hand, the first annular chamber 21 with the supply line 19 and the second annular chamber 22 with the discharge line 20 (or vice versa) of the liquid coolant are connected, and on the other hand of the first annular chamber 21st several - and in the present embodiment 5 - separate and parallel-connected partial lines 23 are branched off for a partial flow 25 of the coolant, which are brought together again in the second annular chamber 22. In this case, the respective sub-line 23 for a partial flow 25 of the coolant are each two 180 °. assigned in the circumferential direction opposite grate bar rows. These two grate bar rows are connected in series.
The partial flows 23 of two adjacent grate bar rows 26 and 27 may be in the opposite direction (as shown in Fig. 4) or the same direction.
The inlet and the outlet of the coolant are arranged on that side of the roll on which the rotary inlet 17 is arranged. On the opposite side of the cooling flow is passed from the outlet of the grate bar row to the entrance of the opposite row of grate bars with simultaneous reversal 24 of the flow direction with respect to the roller axis 5.
The 5 sub-lines 23 are brought together after the exit of the second row of grate bars in the annular chamber 22 and leave in the discharge line 20 by means of the rotary inlet 17 again the interior of the rollers. 2
Of course, the invention is not limited to the described embodiments.
LIST OF REFERENCE NUMBERS
[0037]
1: roller grate
2: Grate roller
3: firebox
4: supporting structure
5: axis of the roller
6: grate bar
7: Funnels
8: cavity in the grate bar
9: Cooling channel in the grate bar
10: Entry of the coolant into the grate bar
11: Outflow of the coolant from the grate bar
12: hose connection
13: screw connection
14: protective plate
15: rib
16: Openings for primary air
17: rotary input
18: roller drive
19: Supply line
20: discharge line
21: annular chamber
22: annular chamber
23: partial line
24: reversal
25: partial flow
26: grate bar row
27:
Grate bar row
28: gap between adjacent in the axial direction of the grate roller grate bars