DE10011791B4

DE10011791B4 - Fluidgekühltes Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste und Mittelbalken

Info

Publication number: DE10011791B4
Application number: DE10011791A
Authority: DE
Inventors: Abby-Christoph Rudolph; Rainer Dipl.-Ing. Dr. Faatz
Original assignee: Fisia Babcock Environment GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: EP1134495A1; JP2001289426A; DE10011791A1; JP4729184B2; EP1134495B1; TW475051B; ATE274677T1; ES2228677T3; KR20010091991A; DE50103369D1; KR100756093B1

Abstract

Fluidgekühltes Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus Kanälen für das Fluid, Zuführungen und Abführungen für das Fluid, bei dem das Mittelbalkenelement (15) aus zwei übereinander liegenden miteinander verbunden, nach unten offenen glockenförmig ausgebildeten Innen (1)- und Außenteilen (2) die einen Kanal (a, b) bilden, durch den ein Kühlmedium strömt, wobei der Kanal durch Rippen (3) zwischen den Teilen (1, 2) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein fluidgekühltes Mittelbalkenelement entsprechend den Merkmalen des 1. Patentanspruches und einen fluidgekühlten Mittelbalken.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo mehrbahnige Verbrennungsroste mit einem Mittelbalken vorhanden sind und verschleißmindernde Maßnahmen, Ausfall- und Reparaturzeiten der Roste die Betriebskosten der Anlage erhöhen.
Beim Einsatz von mehrbahnigen Verbrennungsrosten kann eine seitliche Trennung einer jeden Rostbahn zur Nachbarrostbahn erforderlich sein. Diese Trennung ermöglicht eine unterschiedliche Fahrweise benachbarter Rostbahnen, wenn die dafür eingesetzte Installation der Rostbahnen mechanisch und lufttechnisch entkoppelt ist. Dazu werden Bauteile eingesetzt, die fest mit der Unterkonstruktion des Verbrennungsofens verbunden sind und bis in den Feuerungsraum hineinreichen. Sofern mehr als zwei Rostbahnen nebeneinander angeordnet sind, kann diesen Bauteilen auch die Aufgabe der Aufnahme von Längenänderungen über die Rostbahnbreite infolge von Temperaturänderungen zugeordnet werden.

Aus DE 3343022 A1 geht ein fluidgekühlten Roststab für Verbrennungsroste, bestehend aus Kanälen für das Fluid, Zuführungen und Abführungen für das Kühlmittel hervor, bei dem der Roststab aus zwei übereinanderliegenden, miteinander verbundenen Teilen besteht, die einen Kanal bilden, durch den ein Kühlmedium strömt. Der Kanal wird in der Weise gebildet, daß eine Deckplatte, die rinnenartig ausgebildet ist und innenseitig Stifte aufweist, mit der Oberfläche eines bewegten Roststabes, der nach unten offen ist, einen Kühlkasten bildet. Dieser Kühlkasten soll einen vorzeitigen Verschleiß der Rostoberfläche und dessen Kühlung verhindern. Lediglich der Roststab ist nach unten offen. Die den Kühlkasten bildende Deckplatte ist nach unten durch den Roststab verschlossen. Eine Kühlung der Wandung des Roststabes kann nicht erfolgen. Im Roststab sind auch keine Rippen angeordnet.

Die zur Rostbahntrennung eingesetzten Bauteile unterliegen hohem thermischen und, je nachdem, ob zusätzliche Verschleißelemente an den Seiten der beweglichen Roststab- bzw. Rostbalkenreihen eingesetzt werden, auch mechanischem Verschleiß durch Abrieb.

Dem Verschleißproblem an den eingesetzten Bauteilen wird entsprechend dem derzeit bekannten Stand der Technik durch den Einsatz von hochwertigen Gusswerkstoffen mit Luftkühlung oder durch fluidgekühlte Schweißkonstruktionen aus Stahl begegnet.

Bei luftgekühlten Gusselementen ist aber infolge des gestiegenen Heizwertes des Verbrennungsgutes in vielen Fällen eine Kühlung mittels Luft nicht mehr ausreichend. Außerdem ist das Heranführen von eigentlicher Kühlluft durch Leckstellen in den bekannten Bauteilen am Rostrand unerwünscht.

Fluidgekühlte Schweißkonstruktionen aus Stahl haben den Nachteil mangelnder Notlaufeigenschaften, so dass bei kurzzeitiger Unterbrechung der Wärmeabführung infolge von Schäden am Kühlsystem starke Deformationen oder Zerstörungen von Bauteilen zu verzeichnen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und Mittelbalkenelemente sowie einen Mittelbalken für mehrbahnige Verbrennungsroste zu entwickeln, wobei gute Notlaufeigenschaften vorhanden sein sollen.

Diese Aufgabe wird durch ein Mittelbalkenenlement nach den kennzeichnenden Merkmalen des 1. Patentanspruches und einen Mittelbalken nach den Merkmalen des 14. und 15. Patentanspruches gelöst.

Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das fluidgekühlte Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste aus zwei übereinander liegenden, miteinander verbundenen, nach unten offenen Teilen besteht, die mindestens einen Kanal bilden, durch den ein Kühlmittel strömt, und der vollflächig und parallel an den thermisch belasteten Außenflächen anliegt.

In vorteilhafter Weise sind übereinander liegende Teile glockenförmig ausgebildet. Der Kanal befindet sich beidseitig des Innenteiles. Das wird dadurch erreicht, dass oberhalb des inneren Teiles eine den Raum teilende Rippe angeordnet ist, die verhindert, dass das Fluid von einer Seite des Raumes in die andere Seite des Raumes dringt.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass zwischen Innen- und Außenteil weitere Rippen angeordnet sind. Das können beispielweise auf jeder Seite zwei Rippen längs des Mittelbalkenelementes sein, wobei es vorteilhaft ist, das Innenteil aus Guss auszuführen und so zu gestalten, dass die Gussrippen am Innenteil angeordnet sind. Dadurch entstehen mehrere übereinander liegende Kanäle, die vollflächig an den thermisch belasteten Außenflächen anliegen und in denen die Kühlflüssigkeit von der einen zur anderen Seite des Mittelbalkenelementes strömen kann. Vorteilhaft ist es, an der einen Seite des Mittelbalkenelementes die Einströmöffnung anzuordnen und an der anderen Seite des Mittelbalkenelementes die Ausströmöffnung vorzusehen. Das Kühlmedium kann dann auf einer Seite des Mittelbalkenelementes in dieses hineinfließen, wird dann am anderen Ende des Mittelbalkenelementes in die darüber liegende Kammer gedrückt, fließt dann beidseitig des Innenteiles zur anderen Seite zurück, wo die Kühlflüssigkeiten aus beiden Seiten zusammen in die nächste, darüber befindliche Kammer gedrückt werden, in der sie wieder getrennt fließen und zur anderen Seite gelangen, auf der sie gemeinsam in einem Kanal nach unten zur Auslauföffnung fließen. Das Innenteil ist in vorteilhafter Weise aus Gusseisen, welches gute Notlaufeigenschaften aufweist. Um eine günstige Befestigung zu gewährleisten, kann das Innenteil Querrippen für Haltebleche aufweisen.

Das Außenteil, welches mit dem Innenteil fest und für Flüssigkeiten undurchlässig mit dem Innenteil verbunden ist, kann zum Rostbelag hin Nocken aufweisen. Es ist günstig aus Guss fertigbar. Es ist vorteilhaft, beidseitig des Außenteils ungekühlte Verschleißplatten anzuordnen. Diese können aufgeschweißt sein und gewährleisten, dass es durch Verschleiß nicht zu Wanddurchbrüchen des Außenteiles kommt. Damit ist eine lange Laufdauer gewährleistet.

Weiterhin ist es vorteilhaft, das Außenteil so auf dem Innenteil anzuordnen, dass die Auslaufseite vom höchsten Punkt des durchströmten Mittelbalkenelementes wegführt.

Als Kühlmedium kann Wasser oder ein anderes, höhersiedendes Kühlmittel Verwendung finden.

Mehrere, hintereinander liegende, fluidgekühlte Mittelbalkenelemente können zu einem fluidgekühlten Mittelbalken zusammengebaut werden, wobei es vorteilhaft ist, die Mittelbalkenelemente in Reihenschaltung anzuordnen.

Ebenso ist aber auch eine Parallelschaltung denkbar, wenn es das Kühlregime sinnvoll erscheinen lässt. Mittelteil und Außenteil werden einzeln, beispielsweise durch Gießen aus Stahlguss gefertigt und zusammengesetzt.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass ein Mittelbalkenelement und ein Mittelbalken entwickelt wurden, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigen und gute Notlaufeigenschaften bei Fluidkühlung aufweisen. Durch die Ausführung in Form eines zusammengesetzten Gussteiles lässt sich das Mittelbalkenelement kostengünstig und zuverlässig herstellen.

Im Folgenden sei die erfindungsgemäße Lösung an zwei Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1 Schnitt B-B von 2 durch den erfindungsgemäßen fluidgekühlten Mittelbalken,
2 Schnitt A-A von 1 durch das erfindungsgemäße Mittelbalkenelement.
Der in 1 gezeigte Mittelbalken besteht aus einzelnen Mittelbalkenelementen 15, die je nach Länge des Mittelbalkens hintereinander aufgebaut werden können und in der vorliegenden Ausführungsform in Reihe geschaltet sind. Ein Mittelbalkenelement 15 besteht aus zwei glockenförmig übereinander gestülpten, einseitig offenen Hohlkörpern, von denen das Innenteil 1 und das Außenteil 2 unterschieden werden. Beide Teile, aus Guss bestehend, werden einzeln gegossen und dann zusammengefügt. Auf der Außenfläche des Innenteiles 1 sind Rippen 3 angeordnet, die nach dem Aufsetzen des Außenteiles 2 die Begrenzung der Kühlkanäle (a, b) bilden und den Verschluss des gesamten Hohlraumes für die Aufnahme des Kühlmediums gewährleisten. Die Rippen 3 des Innenteiles 1 sind so angeordnet, dass sich hinter der Einströmöffnung 4 Kanäle (a, b) auf beide Seiten des Innenteiles 1 aufteilen und erst auf der Auslaufseite 5 wieder zusammengeführt sind, um in einer weiteren zweiten Ebene wieder gegenläufig aufgeteilt zu werden, um auf der Einlaufseite wieder zusammenzutreffen. Von dort wieder gegenläufig geführt, werden die Strömungen auf der obersten Ebene zur Auslaufseite 5 geführt, wo sie als eine Strömung in das Auslaufrohr 7 münden. Das Auslaufrohr 7 ist zur Mitnahme von Luftblasen bis an die oberste Stelle im Hohlraum geführt und durchdringt auf seinem Weg zum unten liegenden Auslauf 8 die Kühlmedium führenden, darunter liegenden Ebenen der Rippen 3. Zur Aufnahme von Halteblechen 9 hat das Innenteil 1 Querrippen 10 mit eingegossenen Löchern. Die Haltebleche 9 sind in ihrer Breite der Innenkontur des Innenteiles 1 angepasst, damit sie formschlüssig nach außen auf das Mittelbalkenelement 15 einwirkende Querkräfte aufnehmen können. Bei mehreren, hintereinander geschalteten Mittelbalkenlementen 15 ist es – wie 1 zeigt – vorteilhaft, die Kühlflüssigkeit nacheinander von einem Mittelbalkenelement zum nächsten fließen zu lassen.
Wie die 2 zeigt, sind an das Außenteil 2 ungekühlte Verschleißplatten 11 zwischen Rostbelag 12 und dem Mittelbalkenelement 15 anbringbar, wobei das Mittelbalkenelement 15 in 2 mit Nocken 13 versehen ist. Die Verschleißplatten 11 werden auf diese Nocken 13 aufgelegt und sind mit einer kurzen Schweißnaht 14 an dem Mittelbalkenelement 15 gesichert.

1: Innenteil
2: Außenteil
3: Rippen
4: Einströmöffnung
5: Auslaufseite
6: Zweite Ebene
7: Auslaufrohr
8: Auslauf
9: Halteblech
10: Querrippe
11: Verschleißplatte
12: Rostbelag
13: Nocken
14: Schweißnaht
15: Mittelbalkenelement
16: Kanal (a, b)

Claims

Fluidgekühltes Mittelbalkenelement für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus Kanälen für das Fluid, Zuführungen und Abführungen für das Fluid, bei dem das Mittelbalkenelement (15) aus zwei übereinander liegenden miteinander verbunden, nach unten offenen glockenförmig ausgebildeten Innen (1)- und Außenteilen (2) die einen Kanal (a, b) bilden, durch den ein Kühlmedium strömt, wobei der Kanal durch Rippen (3) zwischen den Teilen (1, 2) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die den Kanal (a, b) bildenden Rippen (3) vollflächig und parallel an den thermisch belasteten Außenflächen anliegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2., dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Innenteiles (1) mehrere, übereinander liegende Kanäle (a, b) angeordnet sind, die vollflächig und parallel an den thermisch belasteten Außenflächen anliegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Innenteil (1) in Richtung auf das Außenteil (2) Rippen (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Innenteiles (1) Querrippen (10) für Haltebleche (9) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenteil (2) mindestens eine ungekühlte Verschleißplatte (11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenteil (2) beidseitig ungekühlte Verschleißplatten (11) angelegt und mittels Schweißnaht gesichert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (2) zwischen Rostbelag (12) und Mittelbalkenelement (15) Nocken (13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelbalkenelement (15} einen Gusskörper darstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einströmöffnung (4) gegenüber einer Auslaufseite (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufseite (5) vom höchsten Punkt des durchströmten Mittelbalkenelementes (15) wegführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Mittelbalkenelementes (15) mindestens drei Ebenen für Kanäle (a, b) vorhanden sind.
Fluidgekühlter Mittelbalken für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus mehreren, hintereinander liegenden Mittelbalkenelementen (15) nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Reihenschaltung der Mittelbalkenelemente (15).
Fluidgekühlter Mittelbalken für mehrbahnige Verbrennungsroste, bestehend aus mehreren, nebeneinander liegenden Mittelbalkenelementen (15) nach den Ansprüchen 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung der Mittelbalkenlemente (15).