CN1230658A - 用流体冷却的炉箅 - Google Patents

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Abstract

一种特别用于垃圾燃烧炉的具有可水冷的炉箅板,此炉箅板具有至少一冷却剂通道。这个通道用来冷却炉箅板上表面。冷却剂通道具有位于炉箅板中心区域的冷却剂接头。在此冷却剂接头基本上位于炉箅板凸缘之间的中心,并可以对炉箅板一端偏置的安放。

Description

用流体冷却的炉篦
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的炉篦。
为了固体的燃烧特别是在垃圾燃烧炉中应用了所谓的移送式炉篦，这种炉篦用来容纳被燃烧的物料并提供给物料一个移送运动。移送式炉篦由炉条或炉篦所组成，其中一些是固定的，另一些成组的在移送方向上或相对固定部分来回移动。
在此整个炉篦通常是由许多前后相互邻近安放的炉条或炉篦板所组成。通过在炉条或炉篦板上安装的缝隙式喷嘴将燃烧气体吹到位于炉条上的燃烧物。
炉条或炉篦板在工作状态通过位于其上的燃烧的固体被剧烈的加热。因为大多数情况下燃烧空气是被预热的，或者由于燃烧技术的原因位于流量控制器下，通过喷嘴喷出的燃烧空气只能起到很微弱的冷却效果。因此无冷却的炉条温度是相当高的，有可能导致炉条的强烈化学腐蚀或机械磨损。这一点当然是不希望的。
炉篦板的剧烈加热会使其在工作状态下产生膨胀。因此必须留有一定的间隙。而这种间隙又会导致在炉条之间产生缝隙，通过这些缝隙空气进入燃烧室。这将导致失控，因此是不希望的。另一方面过量的空气也将对燃烧过程产生负面影响。此外作为漏料颗粒可能会掉进炉篦下面，这同样是不希望的。
出于这两个原因要求炉条在工作状态下被冷却或保持在一恒定的温度下。对此由DE 19613507C1一种延伸跨越整个炉篦带宽度的炉篦板是为公众所知的。这种炉篦板具有很多在纵向平行延伸的冷却剂通道，所有这些通道在其端部汇入总通道。
在这种炉篦板上可以产生有效的冷却，而不必在每个炉篦板间留有可吹入所不期望的空气的膨胀间隙。然而跨越整个炉体宽度的炉篦板相对来说太大了。
由EP 0621449B1一种带有曲流状冷却剂通道的炉篦板是为公众所知的。这种通道横着通过炉篦板，因此是垂直于移送方向通过炉篦板的。在此曲流状冷却剂通道的各段是各自在纵向排列的。
由于冷却水在炉篦板的一边通入，而被加热的冷却水在炉篦板的另一边流出，因此在炉篦板上产生热梯度。这种热梯度可能会在炉篦板的两边导致不同的膨胀。这种膨胀差可能导致炉篦板翘曲。由此可能产生缝隙，这种缝隙明显大于热膨胀本身。为使其尽可能小就需要相对大的冷却剂通过量。此外为了防止炉篦板由于不同的热膨胀产生翘曲和偏斜，只能使冷却剂的温升很小。否则会在相邻的炉篦板间构成缝隙，通过这些缝隙失控的空气进入燃烧室并出现漏料。
由此引出本发明的任务，实现一种只有微少翘曲偏斜的炉篦板。
这个任务通过根据权利要求1的具有根据炉篦板热负荷定位的冷却系统的炉篦板被解决。
在按照本发明的炉篦板中具有一冷却剂通道，该通道具有一中心冷却剂接头，而按照现有技术接头大部分是安置在边上的。通过冷却剂接头的中心布置，炉篦板冷却剂从冷却剂通道中心的通入和流出。从这里出发冷却剂通道通至炉篦板的周边区域，在周边区域冷却剂流出和通入。
通过沿着冷却剂通道的冷却剂的加热沿着冷却剂通道产生一热梯度。当炉篦板在工作状态由上面被加热时，因此产生一由中心接头到炉篦板周边区域的热梯度，或相反由炉篦板周边区域到中心接头的热梯度。在这种情况下热量分布或多或少是均匀的。按照冷却剂流动方向炉篦板在中心区域或周边区域被强烈冷却。但无论如何温度分布是关于纵向中心面基本对称的。因此膨胀特性及炉篦板热应力分布通过重点冷却被大大改善。因此可以避免翘曲以及由此在相邻炉篦条或炉篦板之间形成的空隙断面或运动炉篦板的粘接。由此可以防止漏料，即防止各炉篦板或炉篦条之间的固体漏料。此外可以减少所需冷却水量并全面提高温度差，即冷却水被剧烈加热并由此进一步来减少所需冷却水量。
通过冷却剂中心通入或流出可以使炉篦板的大部分区域保持冷却，由此全面实现相对微小的热膨胀，尽管边缘区域被加热。此外可以消除膨胀差，并以最少的冷却剂量平衡炉篦板热膨胀和减少铸造材料上的热应力。
炉篦板主要是用于移送式炉篦。为此在其一端具有连接装置，通过这个连接装置炉篦板可与炉篦板支撑相连。该支撑例如为圆棒或其它的支撑。在炉篦板的另一端具有一个支撑装置，例如一种支腿状的支撑装置，通过该支撑装置炉篦板可移动的位于相应的支座上。支座例如可以是在移动方向上相邻的炉篦板。
就中心地安置在炉篦板两个凸缘之间的冷却剂接头而言，可以根据需要将其安置在支撑装置或连接装置附近。在这两种情况下可以实现一个或多或少稳定的对于两个凸缘的热梯度。因此不必一定要求冷却剂接头安置在炉篦板两个端点之间的中心。重要的是其位于一个想象中两凸缘之间中心的并位于炉篦板端点相互连线上的一个位置。具有优点的是冷却剂接头稍偏向炉篦板的前端一点，以使对端部的距离比例为1∶2。通过冷却剂的这种中心的通入和流出能够保证足够精确的热均匀度并在上述范围实现一高效的冷却。
第二个冷却剂接头可以安置在炉篦板上任意的另一个位置。在此由中心接头引至距此一段距离的第二冷却剂接头的冷却剂通道可以由单一通道构成或被分成多个分通道。
冷却剂通道结构可以是不同的，例如通道可以由空腔构成，该空腔在炉篦板边缘具有多个冷却剂流出接头。冷却剂通过中心冷却剂接头通入。此外冷却剂通道也可以是螺线形(圆形)或有棱角的螺线。根据需要冷却剂通道也可以是由星形构成的。分通道径向的由中心接头延伸出去。这些分通道能够被引至到炉篦板边缘的单一或成组的另一冷却剂接头。
在各种情况下炉篦板上表面上的热分布可以通过适宜的冷却剂通道截断面实现。例如为达此目的在放射形的分通道的情况下，为了提高冷却剂流动速度，在中心区域中使分通道截面变窄。由此使大部分炉篦板中心区域保持相对较冷，即热膨胀最少。在螺线形冷却剂通道结构中也得到一类似的热分布。冷却剂通道全长的大部分分摊到炉篦板的边缘区域，反之相应的冷却剂通道的较大范围却分派到内圈，这些内圈占据了大部分面积。
按照本发明的炉篦板可以对与中心接头连接的冷却剂通道附加连接另一冷却剂通道，该通道例如或最好安置在构成支撑装置的支腿附近。这种附加的冷却剂通道可以用来减少在此产生的特别大的热应力。当在这一范围形成通入燃烧气体的气体缝隙时，这一点尤其具有优点。由通入的燃烧气体正好在此产生一强的热负荷。由通入的新鲜空气引起的燃烧对热炉篦板的金属表面产生腐蚀性侵蚀，这一点通过冷却被防止了。
炉篦板不仅可以由一块而且可以由多块所组成。以一块铸件构成的炉篦板结构可以特别经济的被制造。对此在炉篦板铸造过程中冷却剂通道可以通过管道的浇铸和围铸而构成。因此相对复杂的冷却剂通道几何形状可以无需型芯而被制造。
本发明实施例的有益的细节是从属权利要求的主题。附图中以图形表示了本发明的实施例。其中：
图1为在安置在炉体内部的由多个炉篦板组合而成的移送炉篦的简化轴侧图。
图2为按照图1的移送炉篦的轴侧简图。
图3为按照图2的在炉篦板中构成冷却剂通道的轴侧简图。
图4为按照图2和图3的炉篦板的俯视图。
图5为图4中的炉篦板沿Ⅴ-Ⅴ的截面图。
图6为按照本发明的炉篦板的变化结构形式的轴侧简图。
图7为按照本发明的炉篦板的另一变化结构形式的轴侧简图。
图8为按照图1的炉篦板冷却剂通道简图的移送炉篦的俯视图。
图9为按照图1和图8的移送炉篦中各冷却剂通道单独供水的炉篦板组简图。
图10a为按照图1和图8的移送炉篦中以炉篦板式前后相互连通冷却剂通道并在炉篦板中心通入冷却剂的炉篦板组简图。
图10b为按照图1和图8的移送炉篦中以炉篦板式前后相互连通冷却剂通道并在前端冷却剂通道通入冷却剂的炉篦板组简图。
图11为按照图1和图8的移送炉篦中以一组方式前后相互连通前端冷却剂通道和环绕冷却剂通道的炉篦板组简图。
图12为按照图1和图8的移送炉篦中以板式前后相互连通冷却剂通道并选择冷却剂通道前后连通炉篦板的炉篦板组简图。
图1为安置在仅以简图表示的垃圾燃烧炉燃烧室2中的移送炉篦1的断面图。移送炉篦1由多个独立的垂直于炉体纵向4相邻设置的炉篦板3所构成。这些炉篦板3构成炉篦板组5，在此移送炉篦1由多个这样前后相互安置的炉篦板组5,6,7以及其它在图1中没有画出的炉篦板组所构成。
炉篦板3，炉篦板组5在其炉体纵向4上的上游端部8具有一向下敞开的横向空隙9，这个凹口例如由图5可以看出，在炉篦板3的两个侧面具有凹口状的支撑面。通过横向空隙9的凹口，炉篦板3位于例如由圆棒11构成的炉篦板支撑件上，该支撑件在整个移送炉篦1宽度上延伸。在炉篦板的另一端12具有构成炉篦板3支撑物的支腿14。通过支腿14炉篦板3位于紧接着的下一炉篦板组6的炉篦板3a上，如图1所见。因此炉篦板3a构成炉篦板3的支座。与所描述炉篦板3相同的所有炉篦板一样，炉篦板3a通过其横向空隙9支撑在棒15上，棒15平行于棒11延伸横跨于整个移送炉篦1宽度。
其它的棒16在整个移送炉篦1长度上横置分布。在此每第二根棒是固定装配的。位于其间的棒与驱动装置连接，驱动装置给予有关的棒以沿炉体纵向4的往返移动运动。这一运动在图1中对于炉篦板3用箭头17,18表示。由此产生一整体的台阶状移送炉篦1，其炉篦板组5,6,7按照台阶形式相互叠置，在此每第二个炉篦板组6前后摆动，以给予燃烧物体在炉体纵向4上一移送运动。图8给出了移送炉篦1的俯视图。
图2至5给出了单一炉篦板3的结构。炉篦板3由铸件构成。铸件为炉篦板体21，其上表面22具有一基本上平的矩形的燃烧物支承面。炉篦板体21的后端8和前端12基本上被倒圆。在端部12的被倒圆区域和支腿14之间设有一道横槽24，用于引入燃烧气体的气体缝隙25通入此横槽24中。这些空气缝隙25由图5可以清晰看出。空气缝隙25将设在移送炉篦1下面的区域与燃烧室2相连，该区域通入预热的燃烧空气。在此空气缝隙25构成炉篦以下区域与燃烧室2之间的唯一通道。相邻的炉篦板3基本上是相互密闭连接的。
炉篦板3在工作状态处于强烈的热负荷下。为了防止炉篦板3在工作期间被位于炉篦板上的燃烧过的燃烧物而剧烈加热，在每个炉篦板3上设有冷却剂通道31。这种冷却剂通道31用来冷却炉篦板3的上表面并与上表面保持热接触．由图4给出的冷却剂通道31具有第一中心冷却剂接头32，该接头形成于炉篦板体21下部。一个没有画出的用于冷却剂通入或流出的管道接在冷却剂接头32上。如果炉篦板3是移动的，则管道是柔性的或通过相应的铰链连接的。
如图4所示，冷却剂接头32位于炉篦板体21的两个凸缘33,34之间的中心。在此冷却剂接头32位于一假想的连线33上的位置上，该位置与端部8相比更靠近端部12。
由冷却剂接头32开始冷却剂通道31经多圈引至位于凸缘33上的冷却剂接头36。在此冷却剂通道31环绕着冷却剂接头32以同一方向旋转。冷却剂通道为与实际上的炉篦板体21的长宽比例无关的螺线，尤其是正方形螺线。其各圈位于同一平面上，因此每圈与上表面22距离相等。
为了平衡炉篦板体21上表面22的温度，各圈也可以以对上表面22不同的距离安置。例如作为进口的冷却剂接头32或36及其所在的圈就可以稍微远离上表面22。在这种情况下各圈不是位于一个平面而是位于锥平面。
如同图4所示那样，冷却剂通道31的某段31′可以由波纹状构成，以进一步改善热传导。在此不仅是某一段而且是整个冷却剂通道31都可以做成波纹状。
冷却剂通道31可以通过型芯在炉篦板体21铸造时形成。然而一特别经济而可靠的制造方法是，冷却剂通道31首先由管道构成，并安放在要浇铸的炉篦板体21的模型里，然后由炉篦板体21的流体材料围铸。在此炉篦板体21首选铸钢件。对于管道可以采用通常的管材(钢或其它材料)。一紧密且具有强导热能力的连接以良好热传导产生于管道与炉篦板体21之间。
在炉篦板体21的端部12出现相对高的温度。尤其是在横槽24的范围更是如此。为了避免过热，横着装有另一冷却剂通道41，该通道具有两个自身的冷却剂接头42,43。冷却剂通道41仅用于炉篦板体21端部的重点冷却并可以相应的单独而有针对性地供水。
如果整个炉篦板3在较高温度下工作，冷却水首先通过冷却剂通道41通入。如果整个炉篦板3在较低温度下工作，则冷却水首先流经通道31。在此冷却水首先通入到冷却剂接头32。在此冷却剂通道31,41在每个炉篦板3以及炉篦板3之间存在很多种连通的可能性。
移送炉篦1的各个炉篦板3可以单独地连接到冷却剂源，如图9所示那样。进水管44通过相应的连接管道连接到作为冷却剂通道31,41的输入接头32,42。由接头36,43将被加热的冷却水以炉篦板的形式导出至回水管45。由此实现炉篦板3的有效冷却。这种冷却方案可以用于移送炉篦1的高热区域。
为了适应不同的炉篦板温度，炉篦板也可以按照不同的方案连续地以同一冷却剂穿过，即串联连接在一起。这一点可以由图11看出。这种连接特别适合于热负荷较低的炉篦板区域。
冷却剂通道31,41也可以相应的以炉篦板的形式串联连接。这一点可以由图10a和10b看出。如果上表面22要被重点冷却的话，冷却剂通入可以由进水管首先通入接头32(图10a)。如果端部要被重点冷却的话，则冷却剂先通入接头42(图10b)。根据需要冷却剂也可以通入接头36。这一点在图中没有继续画出，但是可以调换图10b中的进水管和回水管来实现。
在图12中给出了冷却剂通道31,41的连接变化，在此冷却剂通道31,41对于每个炉篦板3是各自串联的。此外多个炉篦板各自也是串联的。炉篦板3串通的顺序是由炉篦板中心到边缘。首先流经热负荷最强的中心炉篦板，然后在流经炉篦板3的边缘区域。
通过对冷却方案进行适当的选择或组合能够很好的适应不同设备状况下或不同炉篦区域下的各种不同情况。所有在图9至图12中所给出的冷却方案都可以通过交换进水管44和回水管45予以替代，如果相应的热负荷需要的话。
移送炉篦是这样工作的：
在运行状态被燃烧的固体，例如垃圾位于移送炉篦1上。每两个炉篦板组6施行一往返运动(箭头17,18)。通过空气缝隙25燃烧气体进入到燃烧室2。冷却剂通道31,41通入冷却水。在此在冷却水通道41具有一垂直于炉体纵向4的横流。冷却剂通道31可以实现一环绕水流，在此冷却水由冷却剂接头32通过数圈水道径向的流送到外圈，直至冷却剂接头36并排出。在切线方向上的流体速度相对来说是快的，而流体速度的径向分量是较小的。通过在固定在炉篦板上的基本螺线状的冷却剂通道31中相对较快的切线速度使温度得到较好的平衡。在对冷却剂接头32相等的距离上与径向无关的得到几乎相同的温度。因此在两个凸缘33,34上温度是相同的。从炉篦体21的这一边到那一边没有热梯度存在。
图6和图7给出了炉篦板3的其它结构形式。在图6的炉篦板3中冷却剂通道31由中央冷却剂接头32分布到分通道31a,31b,…31n。这些分通道从冷却剂接头开始首先沿星状路径延伸。分通道31a至31g转向通至横置的总管51，该总管安置在炉篦板3端部12，并具有冷却剂接头36a。分通道31h至31n呈曲线状引至总管52，该总管引到冷却剂接头36b。
按照图6所述的炉篦板3与前述的炉篦板3是相符的，前面所述也适用于图6的炉篦板。
在图4中给出的炉篦板3同样具有中心冷却剂通入和流出。从第一冷却剂接头32开始，冷却剂通道31分支成多个从冷却剂接头32派生出的放射状分通道31a至31n。这些分通道在其边缘端部与环绕设置的汇总管53连接，该汇总管具有一个或多个冷却剂接头36。分通道31a至31n可以在同一平面上，或安置在一锥平面上。此外其横截面可以沿其长度变化。
水冷炉篦板3，尤其是用于垃圾燃烧炉的配件，具有至少一冷却剂通道31。这个通道用于冷却炉篦板3的上表面22。冷却剂通道31上连有安置在炉篦板3中心区域的冷却剂接头32。在此冷却剂接头32基本上中心的位于炉篦板3的两个凸缘33,34的之间，在此接头可以距炉篦板3的端部8或12偏置的安放。

Claims (26)

1．尤其是用于移送炉篦(1)的带有冷却装置的炉篦板(3)，其中装有多个前后相邻、最好是部分的相互叠置的炉篦板，炉篦板带有一炉篦板体(21)，在其上表面具有一燃烧物的支承面(22)，该面与冷却剂通道(31)热连接，冷却剂通道至少具有第一冷却剂接头(32)，其特征为，炉篦板体(21)的第一冷却剂接头(32)中心地位于其凸缘(33,34)之间。
2．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，炉篦板体(21)具有一用于炉篦板支撑(11)的连接装置(9)。
3．按照权利要求2的炉篦板，其特征为，连接装置(9)为一凹口，凹口在炉篦板体(21)的下部并容纳炉篦板支撑(11)，在此凹口最好位于炉篦板(3)的端部(8)，并在炉篦板体(21)的凸缘(33,34)之间延伸。
4．按照权利要求3的炉篦板，其特征为，在远离连接装置(9)的端部(12)具有一支撑装置(14)，通过支撑装置炉篦板(3)可以由支撑物来支撑。
5．按照权利要求4的炉篦板，其特征为，中心地安置在凸缘(33,34)之间的冷却剂通道(31)的第一冷却剂接头(32)是以距两端(8,12)不等距离设置的。
6．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)从设在凸缘(33,34)中间的第一冷却剂接头(32)开始通至第二冷却剂接头(36)，该接头与第一冷却剂接头(32)具有一段距离。
7．按照权利要求6的炉篦板，其特征为，第二冷却剂接头(36)安置在凸缘(33,34)附近。
8．按照权利要求6的炉篦板，其特征为，第二冷却剂接头(36)安置在炉篦板体的端部(8)旁边。
9．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)在炉篦板体(21)内基本上位于一个平面上。
10．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)从其第一接头(32)开始以至少一圈环绕安置。
11．按照权利要求10的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)具有相同环绕方向的多圈数。
12．按照权利要求10的炉篦板，其特征为，各圈至少具有一直形或波形段。
13．按照权利要求12的炉篦板，其特征为，各圈基本上是矩形的。
14．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)具有至少两个相互连接的首、尾侧的分通道(31a,31b)。
15．按照权利要求14的炉篦板，其特征为，分通道(31a,31b)从第一冷却剂接头(32)开始径向安置。
16．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)在其长度上具有恒定的横截面。
17．按照权利要求6的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)具有在两个冷却剂接头之间变化的横截面。
18．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，在用来作为冷却剂通入的第一或第二冷却剂接头(32,36)附近的横截面宽于在冷却剂接头(36,32)另一端的横截面。
19．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，其具有另一冷却剂通道(41)。
20．按照权利要求4的炉篦板，其特征为，这另一冷却剂通道(41)安置在支撑装置(14)附近并且最好在凸缘(33,34)之间延伸。
21．按照权利要求20的炉篦板，其特征为，这另一冷却剂通道(41)和冷却剂通道(31)相互串联或并联连接，在此相邻炉篦板的冷却剂通道(31,41)最好是相互连接的。
22．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，炉篦板由铸件构成。
23．按照权利要求22的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)由铸进炉篦板体(21)的管道所构成。
24．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，冷却剂通道(31)由铸进炉篦板体(21)的中空空间所构成。
25．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，炉篦板体(21)由一个部件构成。
26．按照权利要求1的炉篦板，其特征为，炉篦板体(21)由多个部件构成。
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