DE19910425A1 - Rostsystem für einen Brennstoffkessel - Google Patents
Rostsystem für einen BrennstoffkesselInfo
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Abstract
Ein Rostsystem für einen Brennstoffkessel besteht aus in Längsrichtung des Rostsystems stufenförmig angeordneten Platten. Das Rostsystem erlaubt die Verbrennung hochkaloriger Brennstoffe, indem mindestens zwei Platten in Querrichtung nebeneinander angeordnet sind und Firstwangen (1) zwischen den nebeneinanderliegenden Platten vorgesehen sind, wobei die Firstwangen (1) Austrittsöffnungen (8, 9) haben.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rostsystem für einen Brennstoffkessel
bestehend aus in Längsrichtung des Rostsystems stufenförmig an
geordneten Platten.
In Verbrennungsöfen, denen der Brennstoff kontinuierlich oder
intermittierend zugeführt wird, wird eine möglichst vollständige
Verbrennung des Brennstoffs angestrebt, um den Ascheanfall mög
lichst klein zu halten. Hierfür ist es erforderlich, den Brenn
stoff relativ lange auf dem Rost verweilen zu lassen, um die für
die vollständige Verbrennung benötigte Brenndauer zur Verfügung
zu stellen. Um dabei gleichmäßige Verbrennungsbedingungen zu
erzeugen ist es erforderlich, den Brennstoff auf dem Rost von
einem Ende zum anderen zu transportieren, damit frischer Brenn
stoff nachgefördert werden kann, so daß sich ein einigermaßen
gleichförmiger Zustand einstellt. Bei dem Transport des Brenn
stoffs von einem Ende des Rostes zum anderen ist anzustreben,
daß kein Brennstoffanteil vor Erreichen des ascheseitigen Endes
des Rostes durch den Rost hindurchfallen kann, da der hindurch
fallende Brennstoff möglicherweise noch nicht vollständig ver
brannt ist.
In der DE-PS 40 00 973 ist ein Rost und ein damit aufgebauter
Brennstoffkessel beschrieben, bei dem in Längsrichtung des Rost
systems eine Anzahl Platten stufenförmig aufeinanderfolgend an
geordnet sind. Ein Teil der Platten sind feststehend an eine
erste Halterung befestigt und die anderen Platten sind bewegbar
an einer zweiten Halterung montiert. Die Befestigung jeder Plat
te an seiner Halterung ist höhenverstellbar. Hierdurch können
unterschiedliche Zwischenräume für den Durchtritt von Verbren
nungsluft, eingestellt werden. Die beweglichen Platten sind in
Längsrichtung des Rostsystems hin- und herbewegbar. Hierdurch
kann das Brenngut kontinuierlich von dem Eintrittsende bis zum
Austrittsende des Brennstoffkessels transportiert werden.
Zur Verbrennung hochkoleriger Brennstoffe treten höhere Verbren
nungstemperaturen auf, die zu einer thermischen Überlastung des
Rostplattenmaterials des beschriebenen Rostsystemes führen. Zur
Erhaltung der optimalen Verbrennung kann die Luftzufuhr nur be
grenzt erhöht werden. Dies bedingt andererseits eine unzurei
chende Kühlung der Rostplatten.
In der EP 811 803 A2 ist ein Rostelement mit flüssigkeitsgekühl
ten Rosten beschrieben. Es wird vorgeschlagen, daß das Kühlmit
tel durch geradlinige Kanäle in den Rosten quer zur Längsrich
tung der Rostelemente geführt wird. An den Seitenkanten der Ro
ste ist ein Zulauf und ein Ablauf sowie Umlenkungen zwischen den
Kanälen vorgesehen. Der Kühlmittelfluß ist so gewählt, daß die
Kanäle entweder in Reihen oder in Parallelschaltung betrieben
werden können. Hierdurch kann die Kühlleistung den Anforderungen
entsprechend festgelegt werden.
In der EP 621 449 ist ein flüssigkeitsgekühltes Rostelement be
schrieben, bei dem das Kühlwasser mäanderförmig durch einen
Hohlraum in dem Rost geführt wird.
Diese gekühlten Rostelemente können zwar mit hohen Temperaturen
betrieben werden. Die Belüftung des Brennraums kann aber nicht
so gesteuert werden, daß eine optimale vollständige Verbrennung
gewährleistet ist.
Ausgehend von diesen bekannten Rostelementen war es die Aufgabe
der Erfindung, ein Rostsystem für einen Brennstoffkessel zu
schaffen, der aus in Längsrichtung des Rostsystems stufenförmig
angeordneten Platten besteht, wobei das Rostsystem eine kon
trollierte und vollständige Verbrennung von hochkalorigen Brenn
stoffen mit hohen Temperaturen ermöglichen sollte.
Ausgehend von dieser Aufgabe ist ein Rostsystem der eingangs
erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Plat
ten in Querrichtung nebeneinander angeordnet sind und daß First
wangen zwischen den nebeneinanderliegenden Platten vorgesehen
sind, wobei die Firstwangen Austrittsöffnungen für Gase und Gas
gemische haben.
Durch die Firstwangen wird es erstmals möglich, Roste quer zum
Brennraum nebeneinander anzuordnen, wobei jedes der Roste eigen
ständig beheizt werden kann. Die Roste können damit kleiner ge
halten und ideal an die erforderliche Verbrennungsleistung ange
paßt werden. Durch die Luftaustrittsöffnungen in den Firstwangen
kann eine Luftzufuhr auch innerhalb des Brennraumes erfolgen, so
daß optimale Verbrennungsleistungen erzielt werden können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform hat die First
wange eine im Querschnitt kuppelförmige Deckplatte, so daß eine
räumliche Trennung des Brennraums in dem Brennstoffkessel er
folgt. Die Deckplatte sollte zudem in Längsrichtung des Brenn
raums geneigt und damit an die stufenförmig aufeinanderfolgenden
Platten, die an die Firstwangen angrenzen, angepaßt sein.
Es ist vorteilhaft, wenn die Firstwangen jeweils eine Nase an
der vorderen und hinteren Frontfläche haben, wobei die Nasen so
angeordnet sind, daß die Nasen von in Längsrichtung des Brenn
raums aneinander angrenzenden Wangen übereinanderliegen und die
Firstwangen damit ineinandergreifen. Durch die Nasen ist ein
ausreichendes Spiel der Firstwangen ermöglicht, so daß sich die
Wärmeausdehnung der Firstwangen nicht nachteilig auswirkt.
Die Austrittsöffnungen sind vorteilhafterweise an der hinteren
Frontfläche unterhalb der Deckplatte sowie an den Seitenflächen
oberhalb von den angrenzenden Platten angeordnet. Damit werden
die Hauptbrennzonen der Roste in Abhängigkeit von dem Brennstoff
durch zusätzliche Verbrennungsluft ausreichend belüftet. Um die
Bildung von thermischen NOx zu verringern, die vor allem bei
mittel- und hochkalorischen Brennstoffen und den dabei auftre
tenden höheren Verbrennungstemperaturen anfallen, ist es vor
teilhaft, wenn Rauchgase durch die Austrittsöffnungen in den
Brennraum zurückgeführt werden.
Die Belüftung des Brennraumes kann weiterhin verbessert werden,
indem Seitenwangen angrenzend an die freien Seitenwände der
Platten angeordnet sind. Die Seitenwangen sollten Austrittsöff
nungen oberhalb von den angrenzenden Platten haben. Damit können
Rauchgase oder Zusatzluft sowohl über den Feuerraumquerschnitt
als auch von der Seitenwand zugesetzt werden.
Die Seitenwangen sollten vertikale Stege aufweisen, die als Trä
ger für die Seitenwangen und als Zuführungskanäle dienen.
Die Seitenwangen bzw. die Firstwangen werden vorteilhafterweise
von Kanälen getragen, die in Längsrichtung entlang des Rohrsy
stems angeordnet sind. Die Kanäle sind vorzugsweise als
tragendes Element ausgebildet, so daß Rauchgas oder Zusatzluft
zu den Austrittsöffnungen in den Seitenwangen und/oder Firstwan
gen geleitet werden kann.
Es hat sich herausgestellt, daß die Roste zur Verbrennung von
hochkalorischen Brennstoffen mit einem separaten sekundären
Kühlmittel gekühlt werden sollten. Die Platten sind hierzu vor
teilhafterweise als Hohlkörper ausgebildet und in den Platten
sind wendelförmige Leit- und Stabilisierungsrippen vorgesehen.
Jede Platte hat einen an den Hohlkörper angeschlossenen Einlaß
und einen Auslaß für das Kühlmittel. Durch das separate Kühlmit
tel ist die Steuerung der Temperatur des Rostes unabhängig von
der zugeführten Verbrennungsluft, so daß die Verbrennungsluft
derart gestuft zuführbar ist, daß die Verbrennung aussetzt bzw.
unterstöchometrisch als Pyrolyse mit Nachverbrennung bzw. über
stöchometrisch in der Brennkammer erfolgen kann.
Als sekundäres Kühlmedium können Gase, Gasgemische und alle hy
draulischen Medien eingesetzt werden, sofern deren Viskosität
dies zuläßt und der Zweck der Kühlung erfüllt wird. Der Einlaß
bzw. der Auslaß zum Anschluß des Kühlmediums befindet sich vor
teilhafterweise unterhalb der Rostplatte, wobei die Durchströ
mungsrichtung frei wählbar ist. Durch den gewendelten Kanal wird
das Kühlmedium vorteilhafterweise gleichmäßig in der Platte ver
teilt und der Kühlfluß wird stabilisiert.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Wärmetauscher für das
Kühlmittel vorgesehen ist, wobei die von dem Kühlmittel abge
führte Energie einem Einsatzstoff zur Rostverbrennung zugeführt
wird. Hierdurch kann die Energie z. B. verbrennungsfördernd wei
ter genutzt werden, indem diese der Verbrennungsluft zugeführt
wird. Die Energie kann auch dem Brennstoff zur Trocknung zuge
führt werden, oder zur Kondensataufwärmung eingesetzt werden.
Eine besonders vollständige und kontrollierte Verbrennung des
Brennstoffes wird dadurch ermöglicht, daß jede zweite Platte in
Längsrichtung hin- und herbewegbar und mit einem entsprechenden
Antrieb versehen ist, wobei die festen Platten an einer gemein
samen ersten Halterung und die bewegbaren Platten an einer ge
meinsamen zweiten Halterung befestigt sind und die Befestigung
jeder Platte an seiner Halterung höhenverstellbar ist. Dadurch
kann der Zwischenraum zwischen den stufenförmig angeordneten
Platten frei wählbar und die Luftzufuhrmenge entsprechend der
Anforderung in dem Brennraum eingestellt werden. Durch die Bewe
gung jeder zweiten Platte wird verhindert, daß Brenngut durch
den Rost durchfällt.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Firstwangen und die Sei
tenwangen starr sind.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von dem in den Zeichnun
gen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Firstwange im Querschnitt;
Fig. 2 eine Frontansicht der Firstwange mit seitlichen Aus
trittsöffnungen im Querschnitt;
Fig. 3 eine Frontansicht der Firstwange mit einer Aus
trittsöffnung an der hinteren Frontfläche;
Fig. 4 eine Frontansicht einer Seitenwange mit Austrittsöff
nungen und Stegen;
Fig. 5 eine Schnittansicht der Seitenwange mit Austrittsöff
nung und Steg;
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Platte mit wendelförmigen
Leit- und Stabilisierungsrippen im Querschnitt;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Platte mit Kanälen für
ein Kühlmittel;
Fig. 8 einen Querschnitt durch die Platte.
In der Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Firstwange 1 gezeigt,
die eine in Längsrichtung des Brennraums geneigte Deckplatte 2
erkennen läßt. An der vorderen Frontfläche 3 und der hinteren
Frontfläche 4 sind jeweils Nasen 5 und 6 vorgesehen. Es ist er
kennbar, daß das Niveau der Nasen 5 und 6 unterschiedlich ist,
so daß die Nasen aneinander angrenzender Firstwangen übereinan
der liegen. Die Firstwange 1 hat Stege 7, durch die die First
wangen getragen werden können und die Kanäle für Gase und Gasge
mische bilden.
Aus der Fig. 1 ist weiterhin erkennbar, daß, eine Austrittsöff
nung 8 für Gase und Gasgemische an der hinteren Frontfläche 4
der Firstwange 1 und seitliche Luftaustrittsöffnungen 9 an der
Seitenfläche der Firstwange 1 vorgesehen sind.
Die Fig. 2 läßt die seitlichen Austrittsöffnungen 9 an den Sei
tenflächen der Firstwange 1 erkennen, die mit einem Zufuhrkanal
10 für Gase und Gasgemische im Innenraum der Firstwange 1 in
Verbindung stehen. Die seitlichen Austrittsöffnungen 9 sollten
oberhalb der an die Firstwange 1 angrenzenden Platten liegen,
die nicht dargestellt sind.
Die Fig. 3 läßt eine Frontansicht auf die hintere Frontfläche 4
der Firstwange 1 erkennen. Es ist ersichtlich, daß die Deckplat
te 2 im Querschnitt der Firstwange kuppelförmig ist. Weiterhin
ist die radial entsprechend der Kuppelform gebogene Luftaus
trittsöffnung 8 erkennbar.
Die Firstwangen 1 sind vorzugsweise aus Gußstahl. Die Zuführung
der Rauchgase bzw. Zufuhrluft zu den Firstwangen 1 erfolgt mit
nicht dargestellten Kanälen, die in Längsrichtung des Brennrau
mes angeordnet sind. Diese Kanäle sind vorzugsweise so geformt,
daß sie an die Stege 7 der Firstwangen 1 angepaßt sind und diese
tragen.
Die Fig. 4 läßt eine Seitenwange 11 erkennen, die an die freien
Seitenwände der Platten angrenzen. Die Seitenwange 11 hat Aus
trittsöffnungen 12, die vorzugsweise oberhalb von den an die
Seitenwange 11 angrenzenden Platten liegen. Die Seitenwangen 11
werden durch Stege 13 getragen, die gleichzeitig als Zuführungs
kanäle ausgebildet sind. An der oberen Seitenkante der Seiten
wangen 11 ist vorzugsweise eine Nut 14 auf der einen und eine
entsprechende Feder 15 auf der anderen Seite vorgesehen, damit
die Seitenwangen 11 ineinandergreifend nebeneinander angeordnet
werden können.
In der Fig. 5 ist die Seitenwange 11 im Querschnitt darge
stellt. Es sind die konische Austrittsöffnung 12 sowie die ge
neigten Stege 13 zu erkennen. An der hinteren Seite der Seiten
wange 11 ist eine Lasche 16 vorgesehen, um die Seitenwange 11
auf einen nicht dargestellten Träger einzuhängen.
Zwischen die Seitenwange 11 und die Firstwange 1 werden Platten
17 angeordnet, die in der Draufsicht als Querschnitt in der
Fig. 6 dargestellt sind. Eine Platte 17 besteht aus einem ersten
Gußteil 18 mit quer zur Platte 17 verlaufenden Leit- und Stabi
lisierungsrippen 19. In dem ersten Gußteil 18 sind Bohrungen für
einen Einlaß 20 und einen Auslaß 21 zum Einleiten und Ausleiten
von Kühlmittel in bzw. aus dem Hohlraum der Platte 17 vorgese
hen. Die Fig. 6 läßt weiterhin erkennen, daß ein zweites Teil
22 in das erste Gußteil 18 eingeschoben und mit diesem ver
schweißt ist. Das zweite Teil 22 hat entsprechende Leit- und Sta
bilisierungsrippen 23, die zusammen mit den Leit- und Stabili
sierungsrippen 19 des ersten Gußteils 18 einen mäanderförmigen
Kanal in der Platte 17 bilden.
Die Platte 17 ist in der Fig. 7 im Längsschnitt dargestellt. Es
ist erkennbar, daß durch die Leit- und Stabilisierungsrippen 19,
23 Kanäle 24 für Kühlmittel geschaffen werden. Ferner ist zu er
kennen, daß ein Befestigungsbock 25 unterhalb der Platte 17 vor
gesehen ist, um die Platte an eine nicht dargestellte Halterung
zu montieren. Die Halterung kann entweder feststehend sein oder
mit einem Antrieb in Längsrichtung des Brennraums hin- und her
bewegt werden. Hierdurch durch die Bewegung der Platte ist vor
teilhafterweise ein Transport des Brenngutes durch den Brennraum
möglich.
Der Aufbau der Platte 17 wird durch den in der Fig. 8 darge
stellten Querschnitt durch die Platte 17 im weiteren Detail er
kennbar. Es ist zu sehen, daß die Stoßkante 26 des ersten Guß
teils 18 um einen Winkel α geneigt ist.
Die Platten 17 werden in nicht dargestellter Weise stufenförmig
in Längsrichtung des Brennraumes aufeinandergelegt, wie es prin
zipiell bereits in der DE-PS 40 00 973 gezeigt und ausführlich
beschrieben ist. Mindestens zwei dieser stufenförmig aufeinan
derfolgenden Plattenbahnen werden nebeneinander in dem Brennraum
angeordnet, wobei zwischen den Platten 17 eine in Längsrichtung
stufenförmig aufeinanderfolgende Anreihung von Firstwangen 1
vorgesehen ist. Seitlich an die freien Seitenenden der Platten
17 grenzt jeweils eine Reihe von Seitenwangen 11 an.
Claims (20)
1. Rostsystem für einen Brennstoffkessel, bestehend aus in
Längsrichtung des Rostsystems stufenförmig angeordneten
Platten (17), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei
Platten (17) in Querrichtung nebeneinander angeordnet sind,
und daß Firstwangen (1) zwischen den nebeneinanderliegenden
Platten (17) vorgesehen sind, wobei die Firstwangen (1)
Austrittsöffnungen für Gase und Gasgemische (8, 9) haben.
2. Rostsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Firstwangen (1) eine im Querschnitt kuppelförmige Deckplat
te (2) haben.
3. Rostsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Firstwangen (1) eine in Längsrichtung geneigte
Deckplatte (2) haben.
4. Rostsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
jeweils eine Nase (5, 6) an der vorderen und hinteren
Frontfläche (3, 4) der Firstwangen (1) vorgesehen ist, wo
bei die Nasen (5, 6) so angeordnet sind, daß die Nasen (5,
6) angrenzender Firstwangen (1) übereinander liegen.
5. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an der hinteren Frontfläche (4) der
Firstwangen (1) unterhalb der Deckplatte (2) eine Aus
trittsöffnung für Gase und Gasgemische (8) vorgesehen ist.
6. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Seitenflächen der Firstwange (1)
jeweils Austrittsöffnungen für Gase und Gasgemische (9)
oberhalb von den angrenzenden Platten (17) vorgesehen sind.
7. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Seitenwangen (11) angrenzend an die
freien Seitenwände der Platten (17) vorgesehen sind, wobei
die Seitenwangen (11) Austrittsöffnungen für Gase und Gas
gemische (12) oberhalb von den angrenzenden Platten (17)
haben.
8. Rostsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenwangen (11) vertikale Stege (13) aufweisen und die
Stege (13) als Träger für die Seitenwangen (11) und als Zu
führungskanäle für Gase und Gasgemische ausgebildet sind.
9. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß in Längsrichtung entlang des Rost
systems Kanäle vorgesehen sind und die Kanäle als Träger
für die Seitenwangen (11) und/oder Firstwangen (1) und als
Zuführungskanäle für Gase und Gasgemische ausgebildet sind.
10. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Rauchgase durch die Zuführungskanäle
und Austrittsöffnungen (8, 9) in den Brennraum des Brenn
stoffkessels geleitet wird.
11. Rostsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß Zusatzluft durch die Zuführungskanäle und
Austrittsöffnungen (8, 9) in den Brennraum des Brennstoff
kessels geleitet wird.
12. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platten (17) als Hohlkörper ausge
bildet sind, die Platten (17) wendelförmige Leit- und Sta
bilisierungsrippen (19, 23) haben und einen an den Hohlkör
per angeschlossenen Einlaß (20) und einen Auslaß (21) für
ein Kühlmittel aufweisen.
13. Rostsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaß (20) und der Auslaß (21) an der Unterseite je
weils einer Platte (17) angeordnet ist.
14. Rostsystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß das Kühlmittel ein Gas, Gasgemisch oder ein Fluid
ist.
15. Rostsystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Wärmetauscher für das Kühlmittel vor
gesehen ist, wobei die von dem Kühlmittel abgeführte Ener
gie einem Einsatzstoff zur Rostverbrennung zugeführt wird.
16. Rostsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einsatzstoff Verbrennungsluft ist.
17. Rostsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die abgeführte Energie dem Brennstoff zur Trocknung zuge
führt wird.
18. Rostsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die abgeführte Energie zur Kondensataufwärmung verwendet
wird.
19. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jede zweite Platte (17) hin- und herbe
wegbar und mit einem entsprechenden Antrieb versehen ist,
wobei die festen Platten an einer gemeinsamen ersten Halte
rung und die bewegbaren Platten an einer gemeinsamen zwei
ten Halterung befestigt sind, und daß die Befestigung jeder
Platte (17) an seiner Halterung höhenverstellbar ist.
20. Rostsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Firstwangen (1) und die Seitenwan
gen (11) starr sind.
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