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Vorschub-Treppenrost für Feuerungsanlagen für minderwertige Brennstoffe
Die Erfindung betrifft einen Vorschub-Treppenrost für Feuerungsanlagen für minderwertige
Brennstoffe, wie Torfgrus, Reiskleie, getrockneten Abwasserschlamm und andere krümelige,
während der Verbrennung zerfallende Brennstoffe.
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Es ist eine Feuerungsanlage mit Vorschub-Treppenrost bekannt (USA.-Patentschrift
1344 144), dessen feststehende Stufen aus quer über die Feuerungsbreite sich
erstreckenden Rostbalken gebildet sind, deren Stirnseiten Öffnungen für die Verbrennungsluftzufuhr
aufweisen, wobei zwischen den Rostbalken Durchlässe für mittels einer Antriebsvorrichtung
hin- und herbewegbare Vorschubelemente frei gelassen sind. Bei dieser Konstruktion
wird die Verbrennungsluft lediglieh über den hohlen Innenraum der einzelnen Rostbalken
zugeführt und tritt dann durch Öffnungen in den Brennstoff aus. Der Raum zwischen
den einzelnen Rostbalken ist vollständig durch die Vorschubelemente abgedichtet.
Um genügend Verbrennungsluft zuleiten zu können, muß die Verbrennungsluft mit überdruck
zugeführt werden.
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Diese Feuerungsanlage ist für die Verbrennung minderwertigen Brennstoffes
nicht geeignet, denn dieser leicht zerfallende Brennstoff würde unter der Wirkung
der mit beträchtlicher Geschwindigkeit aus den Öffnungen austretenden Luft in den
Feuerungsraum verblasen werden. Demzufolge sind die Flugstaubverluste sehr groß.
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Ähnliches gilt für eine andere bekannte Feuerungsanlage (USA.-Patentschrift
1941197), bei der in einer dem Feuerungsrost vorgeschalteten Verkokungsstufe
zwei Treppenrostbalken übereinander angeordnet und deren Zwischenraum durch ein
bewegliches Vorschubelement freigestoßen werden kann. Auch hierbei wird die im Treppenrostbereich
wirksame Luft nur durch öffnungen in den hohlen Rostbalken zugeführt. Hierbei ist
eine sehr genaue Steuerung der Durchlaufgeschwindigkeit des Brennstoffes erforderlich,
denn die Zweistufenanordnung funktioniert nur, wenn die Verkokung in dem Augenblick
abgeschlossen ist, in dem der Brennstoff die Verkokungsstufe verläßt, andernfalls
sind Verluste durch Flugstaubbildung oder durch Rostdurchfall zu groß.
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Bei einer weiteren bekannten Feuerungsanlage (deutsche Patentschrift
430 440) besteht ein Treppenrost aus feststehenden und beweglichen Rostbalken, die
etwa die gleiche Form haben. Sie enden an der Feuerseite in überhängenden Kanten,
hinter welchen in einigem Abstand durch querliegende, entgegengesetzt zur Vorschubrichtung
des Brennstoffes schräg ansteigende Stege sich erweiternde Luftschlitze angeordnet
sind. Nur diese Luftschlitze sind für die Luftzufuhr vorgesehen; sie setzen sich
aber im Betrieb rasch zu.
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Noch weniger eignet sich für die Verbrennung minderwertiger Brennstoffe
eine Feuerungsanlage (deutsche Patentschrift 387 461), bei der jede bewegliche
Roststufengruppe als geschlossene Treppe ausgebildet ist, in deren senkrechten Stufenabschnitten
Durchlässe für die Verbrennungsluft vorgesehen sind. Diese Durchlässe würden sich
in kürzester Zeit zusetzen.
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Sodann sind Feuerungsanlagen mit einem Vorschubrost bekannt (deutsche
Patentschrift 563 205),
bei dem die Rostbalken und die Vorschubelemente schräg
nach oben gerichtet sind. Hierbei würden die Brennstoffteilchen des minderwertigen
Brennstoffes längs der Schräge unmittelbar in den Aschenkasten wandern.
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Für die Verbrennung minderwertigen Brennstoffes sind eine Reihe von
Sonderkonstruktionen bekannt, beispielsweise Mehretagenöfen, Schwebefeuerungen oder
Wirbelschichtfeuerungen. Aber auch bei diesen Sonderkonstruktionen ist, abgesehen
vom konstruktiven Aufwand, der Verlust an Unverbranntem, sei es durch Rostdurchfall
oder durch Flugstaubbildung noch zu groß.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine für die Verbrennung
fester Brennstoffe bekannte Feuerungsanlage derart abzuwandeln, daß eine möglichst
vollständige Verbrennung von minderwertigem Brennstoff möglich ist.
Zur
Lösung dieser Aufgabe wird von einer Feuerungsanlage mit Vorschub-Treppenrost ausgegangen,
dessen feststehende Stufen aus quer über die Feuerung, sbreite sich erstreckenden
Rostbalken gebildet sind, deren Stirnseiten öffnungen für die Verbrennungsluftzufuhr
aufweisen, wobei zwischen den Rostbalken Durchlässe für mittels einer Antriebsvorrichtunr,
hin- und herbewegbare Vorschubelemente frei C, gelassen sind. Die Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Rostbalken aus nach unten offenen Winkelprofilen
bestehen, daß zwischen der Unterkante jedes die Stirnseite bildenden kürzeren Winkelschenkels
und der schräg hin zum Brennstoffbett geneigten Oberseite des längeren Winkelschenkels
des darunter befindlichen Rostbalkens ein über die gesamte Feuerungsbreite sich
erstreckender Spalt größerer Höhe als derjenigen des darin verschiebbaren, sich
ebenfalls über die gesamte Feuerungsbreite erstreckenden Vorschubelements gebildet
ist, und daß die kürzeren Winkelschenkel mit Öffnungen versehen sind, deren Längsachse
stärker als die Ebene der längeren Winkelschenkel hin zum Brennstoffbett geneigt
sind.
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Bei dieser Anlage wird der Hauptteil der Verbrennungsluft nicht durch
Öffnungen im hohlen Rostbalken, sondern durch die Zwischenräume zwischen den Rostbalken
durchgeleitet. Diese Zwischenräume werden in gewissen zeitlichen Abständen von den
Vorschubelementen von der Schlacke gereinigt, die sich eventuell dort festgesetzt
haben könnte. Infolgedessen steht ein sehr großer Luftaustrittsquerschnitt zur Verfügung,
der es erlaubt, mit einem geringeren Luftwiderstand und deshalb mit einem geringeren
überdruck der Verbrennungsluft zu arbeiten. Es ist sogar möglich, lediglich den
natürlichen Zug anzuwenden. Infolgedessen tritt keine Flugstaubbildung auf. Auch
die aus den Öffnungen in den kürzeren Winkelschenkeln austretende Verbrennungsluft
kann das Brennstoffbett nicht durchblasen, da diese Öff-
nungen stärker geneigt
sind als die darunterliegenden Rostbalken. Brennstoffverluste durch Rostdurchfall
sind wegen der Ausbildung des Treppenrostes ohnehin nicht zu erwarten. Es kommt
hinzu, daß die Vorschubelemente dauernd durch Verbrennungsluft gekühlt werden.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Vorschubelemente in ihrer hintersten
Stellung bis hinter den sich unterhalb der kürzerenWinkelschenkel der Rostbalken
erstreckenden Brennstoff-Böschungskegel zurückgezogen sind. Auf diese Weise ist
ein vollständiaes Freistoßen einer Luftöffnung gewährleistet. Bei dem bekannten
Treppenrost dagegen liegen die Vorschubelemente in ihrer hintersten Stellung noch
vollständig in dem Zwischenraum zwischen zwei übereinanderliegenden Rostbalken.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Tiefe bzw. Länge der Öffnungen
in den kürzeren Winkelschenkeln größer ist als die Basislän-ge der in diese öffnungen
hineintretenden Brennstoff-Böschungskegel. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß
sich diese Öffnungen höchstens teilweise mit Brennstoffteilchen füllen und daher
leicht freigeblasen werden können.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dar. Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die Feuerungsanla-e,
F i g. 2 einen aus F i g. 1 ersichtlichen Teil, F i g. 3 einige
aus F i g. 2 ersichtliche Einzelheiten und F i g. 4 die eine Hälfte
eines aus F i g. 1 ersichtlichen Kipprostes.
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Mit 1 ist ein oben mit einem Einfülltrichter 2 versehener Füllschacht
für die Aufgabe des Brennstoffes bezeichnet. Der Füllschacht 1 führt zu einem
Vorschub-Treppenrost 3, an dessen unterem Ende ein Kipprost 4 angeordnet
ist. Beide Roste 3 und 4 sind in ein und demselben Feuerungsraum
5 unterolebracht. Die Stufen des Treppenrostes 3 sind durch im Querschnitt
winkelförmige, quer über die Feuerungsbreite sich erstreckende Rostbalken 3a dargestellt,
wobei der längere Winkelschenkel 3 b jedes Rostbalkens eine schwache
Neigung gegen die nächstuntere Stufe hin besitzt und wobei der kürzere, die Treppensteigung
bestimmende Winkelschenkel 3 c
mit öffnungen 3 d versehen
ist, deren Strömungsachsen 3 e gegen das Brennstoffbett 6 hin schwach
nach unten geneigt verlaufen, wie dies aus F i g. 2 und 3 ersichtlich
ist. Auf den längeren Winkelschenkeln 3 b der Rostbalken liegen schieberartige
Vorschubelemente, 3 f auf, die wenigstens angenähert parallel zu den
längeren Winkelschenkeln 3b verlaufen und die mit einer Antriebsvorrichtung
in Verbindung stehen, mittels welcher den Vorschubelementen 3f in der Richtung
ihrer Ebenen eine hin-und hergehende Bewegung erteilt werden kann. Im gezeichneten
Beispiel besteht diese Antriebsvorrichtung aus zwei als Druckzylinder ausgebildeten
Servomotoren 7 und 8, deren Kolben über Kolbenstangen 7a bzw. 8a und
kreuzkopfartig wirkende Führungen 7b bzw. 8b mit Stangen in gelenkiger
Verbindung stehen, an welch letzteren die Vorschubelemente 3f
angelenkt sind.
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Der Treppenrost 3 ist für die Unterwindzufuhr in drei Zonen
10, 11 und 12 unterteilt, wobei in den diese Zonen voneinander trennenden
Wänden 13 und 14 Luftregulierklappen 15 bzw. 16 eingebaut sind.
Mit 17 ist ein Stutzen für die Unterwindzufuhr bezeichnet. In den Feuerungsraum
5 mündet eine Sekundärluftdüse 18 ein, mittels welcher Sekundärluft
im Quer- bzw. Gegenstrorn zu den Feuergasen eingeblasen werden kann. Am Treppenrostanfang
ist ein Regulierpendel 19 höhenverstellbar angeordnet, mittels dem die Höhe
des Brennstoffbettes bzw. der Brennstoffschicht wahlweise eingestellt bzw. reguliert
werden kann.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, ist der Kipprost 4 zweiteilig
ausgebildet, wobei die beiden Rosthälften um zwei aufeinander gegenüberliegenden
Seiten angeordnete Achsen 20 und 21 schwenkbar sind. Der Kipprost 4 ist ebenfalls
treppenförmig ausgebildet, wobei in den Treppensteigungen 4a Luftdurchlässe 4
b ausgenommen sind, deren Bohrungs- bzw, Strömunasachsen 4 c ebenfalls angenähert
horizontal bzw. gegen das Brennstoffbett hin schwach nach unten geneigt verlaufen,
so daß die Luftdurchlässe 4 b
beider Kipprosthälften gegeneinander
gerichtet sind. Die beiden Kipprosthälften stehen, wie aus F i g. 1
hervorgeht,
über ein Gestänge 22 mit einem Servomotor 23 in Antriebsverbindung, mittels
welch letzterem die beiden Flügel bzw. Hälften des Kipprostes zur Entaschung und
Entschlackung wenigstens angenähert in die Vertikale gekippt bzw. verschwenkt werden
können.
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Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist die Tiefe bzw. Länge L der
öffnungen 3 d und dementsprechend C
auch der
Durchlässe 4b größer bemessen als die, Basisläno,eB der in die Durchlässe hineintretenden
Brennstoff-Böschungskegel 6a. Im Treppenrost 3 befinden sich sodann
weitere Spalte 3 g für den Zutritt der Verbrennungsluft zum Brennstoffbett
6, und zwar liegen dieselben zwischen den Unterkanten 3h der kürzeren
Winkelschenkel 3 d und den längeren Winkelschenkeln 3 b. Auch hier
überlappen die Rostbalken so stark, daß die Hinterkante 3 i jedes längeren
Winkelsdhenkels 3 b weiter zurückliegt als die Unterkante
6 b des in den Spalt 3 g hineintretenden Böschungskegels 6c.
Die öffnungen bzw. Durchlässe für den Zutritt der Verbrennungsluft zum Brennstoffbett
sind also überall derart anaeordnet und ausgebildet, daß ihre Lufteintrittsöffnungen
außerhalb der in die öffnungen bzw. Durchlässe hineintretenden Brennstoff-Böschungskegel
liegen, so daß ein Durchfallen von unverbrannten Brennstoffteilchen durch die Roste
verhindert wird.
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Der oben durch den Einfülltrichter 2 und den Füllschacht
1 aufgegebene Brennstoff gelangt zunächst auf den Treppenrost 3 bzw,
auf die Rostbalken. Der auf den Rostbalken liegende Brennstoff besitzt
je nach seiner Art und seinem Feinheits- und Trocknungsgrad einen bestimmten
Schütt- oder Böschungswinkel, durch den auch die Neigung der Treppe bzw. der Rostbalken
bestimmt wird, Die gegenseitige überlappung der Rostbalken ist, wie bereits erwähnt,
so bemessen, daß kein unverbrannter Brennstoff durch den Rost hindurchfallen kann.
Die durch die Schwerkraft bewirkte Abwärtsbewegung des Brennstoffes auf dem Treppenrost
wird durch die Vorschubelemente 3 f wirkungsvoll unterstützt, welch letztere
während des Betriebes der Feuerungsanlage durch die Servomotoren 7 und
8 über das Gestänge 7 a
bzw. 8 a und 9 in eine
hin- und hergehende Bewegung versetzt werden. Diese Vorschubelemente, die aus Gründen
einer guten Auflage aus einzelnen an je einer Achse 3 k der
gemeinsamen Verbinclungsstange 9 aufgehängten Platten bestehen, treten in
ihrer einen Grenzlage bis in die Böschungskegel 6c des auf dem Treppenrost
3 liegenden Brennstoffbettes 6 hinein und unterstützen so die Vorwärts-
bzw. Abwärtsbewegung des Brennstoffes auf dem Treppenrost. Unter Umständen, besonders
bei leicht backenden Brennstoffen, wie z. B. Reiskleie, kann es angezeigt sein,
die schieberartigen Vorschubelemente 3f so weit gegen den Feuerungsraum
5 hin vorzuverschieben, daß die Vorschubelemente die vorderen, gegen den
Feuerungsraum hin liegenden Kanten der Rostbalken überstreichen und dabei die backende
Brennstoffschicht abstreifen.
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Die Unterteilung des Treppenrostes in mehrere Zonen ist deshalb zweckmäßig,
weil dadurch der nach unten abnehmenden Schichtdicke und dem Feuchtigkeitsgehalt
des Brennstoffbettes weitgehend Rechnung getragen werden kann. Mittels der Klappen
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und 16 in den Zwischenwänden 13 und 14 läßt sich der Unterwinddruck
in den verschiedenen Zonen 10,
11 und 12 und damit die Belüftung des
Brennstoffbettes unterschiedlich einstellen. Jeder Zone 10, 11
und 12 ist
ein Aschenkasten 24, 25 bzw. 26 zugeordnet, in denen ein Teil der
Asche anfällt, sich dort ansammelt und periodisch ausgetragen wird. Nach Passieren
des Treppenrostes gelangt der Brennstoff schließlich auf dem Kipprost zum vollständigen
Ausbrand. Die hierfür benötigte Verbrennungsluft kann entweder vom Unterwindgebläse
des Treppenrostes abgezweigt oder aber durch einen separaten Ventilator geliefert
werden, Die Feuerungsanlage ist im übrigen nach Art einer Vorfeuerung ausgebildet,
mit oberem Abzug der heißen Verbrennungsgase und groß bemessenem Feuerungsraum,
der den Ausbrand der flüchtigen Bestandteile und der mitgerissenen Brennstoffteile
ermöglicht. Wie F i g. 1. zeigt, wird zur Unterstützung des Ausbrandes der
Gase und Staubteile in bekannter Weise zweckmäßig Sekundärluft durch die Düse
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eingeführt. Wenn es die Feinheit und der Trocknungsgr - ad des Brennstoffes
erlauben, z. B. bei Reiskleie u. dgl., kann die Feuerungsanlage, auch nur mit natürlichem
Zug betrieben werden, in welchem Fall die Flugstaubbildung besonders gering ist
und die Rostzonenunterteilung entfallen kann.
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Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Feuerungsanlage können wie
folgt zusammengefaßt werden: Der Aufbau der Anlage ist sehr einfach und ihre Herstellung
daher billig, was für Abfallbrennstoffe von großer Bedeutung ist. Die, Menallwile
der Anlage sind auch nicht sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, was die Verwendung
von normalem Gußeisen ermöglicht.
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Durch die Rostneigung, Zonenunterteilung und Variation des Vorschubes
der Vorschubplatten kann die Feuerung leicht den besonderen Eigenschaften der Abfallbrennstoffe
angepaßt werden.
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Der Ausbrand des Brennstoffes ist gesichert durch die in weiten Grenzen
wählbare Ausbranddauer auf den Kipprosten.
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Der Flugstaubanfall ist sehr gering, und der Durchfall von unverbrannten
Brennstoffteilchen durch die Roste ist durch die besondere Konstruktion der Durchlässe
praktisch ausgeschlossen, Die billige Bauweise und insbesondere die einfachen Rostelemente
erlauben es, die Rosten besonders großflächig auszubilden, so daß die, Brennstoffschicht
relativ niedrig gehalten und mit geringem Unterwinddruck, ja sogar mit natürlichem
Zug gefahren werden kann, was zur Verhinderung des Mitreißens von Flugstaub und
Brennstoffteilchen wesentlich beiträgt.
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Bei dem vorbeschriebenen Beispiel arbeiten die Vorschubelemente aller
Zonen 10, 11 bzw. 12 im Gleichtakt. Die Anordnung kann aber auch so getroffen
werden, daß die Vorschubelemente der verschiedenen Zonen im versetzten Takt arbeiten.
Auch können Mittel vorgesehen sein, um sowohl die Hublänge wie auch die Hubzahl
der Vorschubplatten insgesamt oder aber auch nur zonenweise in gewissen Grenzen
ändern zu können. Weiter können Mittel vorgesehen sein, um dem Treppenrost und/oder
dem Kipprost bzw. den Kipprosten vorgewärmte Luft zuführen zu können.