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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Verfarnrzur Anspruch 1 Kühlung eines Rostes für einen
Feuerraum mittels Wasser sowie einen Rost Anspruch 7 zur Verbrennung
von Feststoffen, insbesondere Abfällen wie Haus- und Stadtmüll, welcher
im wesentlichen aus in Reihen und nebeneinander angeordneten mit
Wasser gekühlten
Rostbelageinheiten besteht.
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Es
ist bekannter Stand der Technik, stückige Feststoffe, wie z. B.
Abfall, in einer Brennkammer, in der Primärluft zugegeben wird, und einer
nachgeschalteten Nachbrennkammer, in der Sekundärluft zugegeben wird, zu verbrennen.
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Üblicherweise
wird der Feststoff dabei auf einem Verbrennungsrost umgesetzt.
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Derartige
Roste bestehen meist aus mehreren Rostreihen, welche hintereinander
angeordnet sich und sich dachziegelartig überlappen, wobei abwechselnd
feststehende und bewegliche Reihen angeordnet sind. Die Reihen werden
aus Rostbelageinheiten, z. B. aus dicht miteinander verbundenen schmalen
Roststäben
oder aus grösseren
Rostplatten, gebildet.
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Bei
luftgekühlten
Verbrennungsrosten wird die Primärluft
unter dem Rost zugeführt
und strömt von
den Unterwindzonen durch Öffnungen
im Rostbelag in das darüberliegende
Feststoffbett. Der Rostbelag wird dadurch gekühlt (Thome-Kozmiensky, K. J.: Thermische Abfallbehandlung,
EF-Verlag für
Energie- und
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Umwelttechnik
GmbH, 2. Auflage, 1994,. 157. ISBN: 3-924511-77-2.) Die Verbrennungsluft wird
somit zuerst zur Kühlung
genutzt und anschliessend zur Verbrennung. Mit der Verknüpfung der
Verbrennungsluft und der Kühlluft
müssen
Kompromisse zwischen Feuerführung
und Kühlung
eingegangen werden, die nachteilig den Einsatzbereich des Rostes
begrenzen. Zusätzlich
verstopfen die Verbrennungsluftkanäle/schlitze leicht, weil sie
in direktem Kontakt mit dem brennenden Müll stehen. Eine solche Verstopfung
blockiert dann auch die Kühlluft,
so dass die Kühlung
versagt.
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Rostkühlsysteme,
bei denen die Wärme
mit einem separaten Luftkreislauf abgeführt wird, haben folgende Nachteile:
- – Die
notwendigen Luftmengen bedingen sehr grosse Luftzufuhr- und Luftabfuhrleitungen,
die schwierig in die Rostkonstruktion zu integrieren sind.
- – Der
Leistungsbedarf für
die Kühlluftpumpen
ist gross, da die Gasgeschwindigkeit der Kühlluft in den Platten hoch
sein muss, um einen genügend guten
Wärmeübergang
zu erreichen, und damit ist der Druckabfall ebenfalls gross.
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Neben
den luftgekühlten
Verbrennungsrosten sind auch wassergekühlte Verbrennungsroste mit einem
von der Primärluft
getrennten Kühlwassersystem
bekannt, wie beispielsweise in
EP 0 621 449 B1 ,
EP 0 757 206 und
DE 44 00 992 C1 beschrieben.
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Die
Rostkühlsysteme,
die bei Wassertemperaturen unter 100°C die Wärme abführen, weisen folgende Nachteile
auf:
- – Eine
Wärmenutzung
der abgeführten
Wärmemenge
ist wegen dem tiefen Temperaturniveau nur schwer oder überhaupt
nicht möglich.
- – Um
bei einer Komponentenhavarie oder bei einem Ausfall des Wärmeabnehmers
die Kühlung sicherzustellen,
muss ein Notkühlsystem
eingesetzt werden, was zusätzliche
Investitionskosten verursacht.
- – Es
muss durch geeignete Massnahmen verhindert werden, dass sich in
den Rostplatten/Roststäben
Dampfpolster bilden, welche die Kühlung lokal verunmöglichen
und zu gefährlichen
Dampfschlägen
führen
können.
- – Wasserzufuhr
und Wasserabfuhr erfolgen über flexible
Wasserschläuche,
welche schadensanfällig
sind.
- – Da
die Rosttemperatur immer relativ tief liegt, geht die Wärmeenergie,
die zur besseren Verbrennung durch die Luftvorwärmer zugeführt wird, anstelle in das Müllbett zu
einem beträchtlichen Teil
in das Kühlwasser.
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Die
Rostkühlsysteme,
die bei Wassertemperaturen über
100°C (Wasserdruck > 1 bar) die Wärme abführen, haben
folgende Nachteile:
- – Eine Wärmenutzung der abgeführten Wärmemenge
ist zwar möglich,
erfordert aber in der Regel einen Wärmetauscher. Wird die Wärme nach aussen
abgegeben, z. B. in eine Fernwärmesystem,
so ist die Gleichzeitigkeit des Betriebes von Rostkühlung und
Fernwärme
nicht immer gegeben.
- – Um
bei Komponentenhavarie oder beim Ausfall des Wärmeabnehmers die Kühlung sicherzustellen,
muss ein Notkühlsystem
eingesetzt werden, welches zusätzliche
Investitionskosten verursacht.
- – Es
muss durch geeignete Massnahmen verhindert werden, dass sich in
den Rostplatten/Roststäben
Dampfpolster bilden, welche die Kühlung lokal verunmöglichen
und zu gefährlichen
Dampfschlägen
führen
können.
- – Wasserzufuhr
und Wasserabfuhr erfolgen über flexible
Wasserschläuche,
welche schadensanfällig
sind.
- – Zum
Teil geht auch hier die Wärmeenergie,
die zur besseren Verbrennung durch den Luftvorwärmer zugeführt wird, anstelle in das Müllbett in
das Kühlwasser.
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Die
Rostkühlsysteme,
die mit Kesselwasser aus der Trommel (Wasserdruck ca. 40 bar, Kühlung erfolgt
im Naturumlauf oder Zwangumlauf) die Wärme abführen, wie beispielsweise aus
DE 195 08 899 A1 bekannt,
haben folgende Nachteile:
- – Da die Wassergeschwindigkeit
gering ist, ist die Bildung von Dampfpolstern nicht auszuschliessen,
so dass lokal die Kühlung
verunmöglicht wird.
Dieses Problem könnte
zwar mit einer Umwälzpumpe
gelöst
werden, aber das verteuert einerseits das System, andererseits hängt dann
die Betriebssicherheit des Systems an der Funktion der Pumpe.
- – Die
Wasserzufuhr und die Wasserabfuhr können nicht über flexible Schläuche erfolgen,
da die Temperatur und der Druck des Wassers zu hoch sind. Der Naturumlauf
erfordert relativ grosse Rohre für
die Zu- und Abfuhr des umlaufenden Wassers. Mit diesen grossen Rohren
ist es praktisch unmöglich,
die bewegten Rohrreihen mit Wasser zu versorgen.
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Darstellung
der Erfindung
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Die
Erfindung versucht, diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die
Aufgabe zugrunde, ein einfaches effizientes Verfahren zur Kühlung eines
Rostes für
einen Feuerraum mittels Wasser und einen dafür geeigneten Rost zur Verbrennung
von Feststoffen, insbesondere Abfällen, zu entwickeln, welche
gewährleisten,
dass immer Kühlwasser
in genügender Menge,
mit genügendem
Druck und in einwandfreier Qualität zur Verfügung steht, so dass auf ein
Notkühlsystem
verzichtet werden kann. Der Rost soll aus preiswertem Material herstellbar
sein. Ausserdem sollen neben den beweglichen und feststehenden Roststabreihen
auch die Mittelbalken, Seitenabschlussplatten und der Absturz des
Rostes auf gleiche Art kühlbar
sein. Die Wärmeabnahme
soll in allen Betriebsfällen
gesichert sein.
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Erfindungsgemäss wird
dies bei einem Verfahren gemäss
Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, dass ein Teil
des Speisewassers nach der Speisewasserpumpe und vor dem Speisewasserregelventil
aus der Speisewasserleitung entnommen und über mindestens eine Druckabfallstelle geleitet
wird und anschliessend als Kühlwasser
den Kühlkanälen zugeführt wird,
wobei das Kühlwasser beim
Durchströmen
der Kühlkanäle mindestens
bis nahe an die Sattdampftemperatur erwärmt wird und anschliessend
einem Abnehmer zugeführt
wird.
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Da
für jeden
Kesselbetrieb die einwandfreie Funktion der Wasserversorgung (Wasseraufbereitung,
Wasservorrat, Kesselspeisepumpe) unabdingbare Voraussetzungen ist,
wird immer ein grosser Aufwand getrieben, um diese Wasserversorgung
sicherzustellen. Indem nun das Kühlwasser
für den Verbrennungsrost
von dieser sicheren Quelle angezapft wird, d. h. als Kühlwasser
für den
Rost vollentsalztes, entgastes Kesselspeisewasser benutzt wird, wird
vorteilhaft gewährleistet,
dass immer Kühlwasser
in genügender
Menge, mit genügendem
Druck und in einwandfreier Qualität zur Verfügung steht.
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Von
Vorteil ist weiterhin, dass bei einem Umbau einer bestehenden Rostfeuerung
auf die erfindungsgemässe
Rostkühlung
das Kühlsystem
ohne grossen zusätzlichen
Aufwand an die bestehende Speisewasserpumpe angeschlossen wird weil
die von der Speisepumpe geförderte
Wassermenge nicht erhöht
wird. Da eine Abgabe der abgeführten Wärmemenge
in die Trommel des Kessels immer möglich ist, kann ausserdem vorteilhaft
auf ein Notkühlsystem
verzichtet werden.
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Der
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Kühlsystem mit nur wenig Wasser
betreibbar ist, da die ganze fühlbare
Wärme und
ein Teil der Verdampfungswärme
genutzt werden. Daher können
die Kühlrohre
auch nur einen kleinen Durchmesser haben. Das hat wiederum den Vorteil,
dass die Gefahr einer Entmischung Dampf/Wasser nicht besteht.
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Da
Dank der 100%ig sicheren Wasserversorgung keine Notlaufeigenschaften
für die
Rostbelageinheiten gewährt
werden müssen,
braucht als Material für
die gegossenen Rostbelageinheiten kein teurer hochlegierter Stahlguss
eingesetzt zu werden, was zu einer Kostenreduktion führt.
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Es
ist zweckmässig,
wenn als Abnehmer des erwärmten
Kühlwassers
bzw. Kühlwasser/Dampf-Gemisches
entweder die Trommel des Kessels verwendet wird (dann erfolgt die
Kühlung
auf dem Druck- und Temperaturniveau der Trommel und die Kühlmitteltemperatur
und die Materialtemperatur in der Rostbelageinheitenreihe ist etwa
konstant), oder aber andere Abnehmer, wie z. B. Fernwärmeversorger,
Speisewassertank, Luftvorwärmer
eingesetzt werden, bei denen der sich einstellenden Dampfdruck tiefer
als der Trommeldruck sein kann, was vorteilhafterweise eine tiefere
Rostbelageinheitentemperatur bewirkt.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn das Kühlwasser/Dampf-Gemisch
einem Dampfabscheider zugeführt
wird, der abgeschiedene Dampf in die Trommel geleitet wird und das
zurückgebliebenen
Sattwasser in das Speisewasser zurückgeführt wird. Zusätzlich kann
damit das Kühlwasser
vorgewärmt
werden.
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Es
ist vorteilhaft, wenn in der mindestens einen Druckabfallstelle
ein Druckabfall im Kühlwasser erzeugt
wird, welcher mindestens ¼ des
Druckabfalles zwischen dem Austritt aus der Speisewasserpumpe und
dem Eintritt in die Trommel beträgt.
Auf diese Weise wird in allen Kühlkreisläufen ein
etwa konstanter Kühlwasserdurchfluss
erreicht.
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Weiterhin
ist es zweckmässig,
wenn als Druckabfallstellen Blenden, dünne Rohre oder Ventile benutzt
werden, wobei letztere den Nachteil haben, dass sie teuer sind.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Zu- und Abfuhrleitungen für das Kühlwasser
mit mindestens einem Dehnungskreis ausgeführt sind. Infolge des kleinen Durchmessers
der Leitungen und durch die angeordneten Dehnungskreise ist es somit
möglich,
ohne Probleme die thermischen Dehnungen und die Bewegungen der bewegten
Rostbelageinheiten oder eines Teilrostes auszugleichen.
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Schliesslich
ist es zweckmässig,
wenn pro Rostbelageinheitenreihe mehrere parallele Kühlkreisläufe vorgesehen
sind, deren Anzahl von der thermischen Belastung der zu kühlenden
Teile abhängig
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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In
der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt.
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Es
zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
einer schematisch dargestellten Müllverbrennungsanlage (Stand
der Technik);
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2 eine
schematische Darstellung des Kühlsystems
eines wassergekühlten
Rostes mit nachgeschaltetem Kessel in einer ersten Ausführungsvariante
der Erfindung, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches
die Trommel des Kessels fungiert und Ventile als Druckabfallstellen
eingesetzt sind;
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3 eine
schematische Darstellung des Kühlsystems
eines wassergekühlten
Rostes mit nachgeschaltetem Kessel in einer zweiten Ausführungsvariante
der Erfindung, bei welcher als Abnehmer des erwärmten Kühlwassers bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches die Trommel
des Kessels fungiert und Blenden als Druckabfallstellen eingesetzt sind;
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4 eine
dritte Ausführungsvariante
der Erfindung analog zu 2, bei welcher als Abnehmer
des erwärmten
Kühlwassers
bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches der Speisewassertank fungiert;
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5 eine
vierte Ausführungsvariante
der Erfindung analog zu 2, bei welcher als Abnehmer
des erwärmten
Kühlwassers
bzw. des Wasser/Dampf-Gemisches der Luftvorwärmer fungiert;
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6 eine
fünfte
Ausführungsvariante
der Erfindung analog zu 2, bei welcher als Abnehmer
des Wasser/Dampf-Gemisches ein Dampfabscheider fungiert, von welchem
der Dampf in die Trommel und das Sattwasser in das Speisewasser geführt wird;
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Es
sind nur die für
das Verständnis
der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung
der Medien ist mit Pfeilen bezeichnet.
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Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den 1 bis 6 näher erläutert.
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1 zeigt
einen Längsschnitt
einer schematisch dargestellten Müllverbrennungsanlage, welche
im wesentlichen aus einem wassergekühlten Verbrennungsrost 1, einem
darüber
angeordneten Feuerraum 2 und einem nachgeschalteten Kessel 3 mit
vertikalen Leerzügen 4 und
einem horizontalem Bündelzug 5 besteht.
Das Brenngut 6, in diesem Falle Müll, wird auf den Rost 1 aufgegeben
und unter Zufuhr von Primärluft 7 und
Sekundärluft 8 verbrannt. Die
dabei entstehenden Rauchgase 9 gelangen in den Kessel 3,
sie strömen
unter Abgabe von Wärme durch
die vertikalen Leerzüge 4 und
den horizontalen Bündelzug 5 des
Kessels 3 und werden dann einer nicht dargestellten Rauchgasreinigungsanlage
zugeführt.
Insoweit sind derartige Anlagen bekannt.
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2 zeigt
in einer schematischen Darstellung das Kühlsystems des wassergekühlten Rostes 1 mit
nachgeschaltetem Kessel 3 in einer ersten Ausführungsvariante
der Erfindung. Der Rost 1 besteht im wesentlichen aus mehreren
Reihen (10.1, 10.2, 10.3...) von nebeneinander
angeordneten Rostbelageinheiten 11. In 2 sind
beispielhaft eine thermisch hochbelastete Reihe 10.1 und
zwei thermisch niedrig belastete Reihen 10.2 und 10.3 dargestellt, wobei
die Reihe 10.2 eine feststehende Rostbelageinheitenreihe
und die Reihe 10.3 eine bewegte Rostbelageinheitenreihe
darstellen soll und die beiden Reihen 10.2 und 10.3 durch
eine flexible Verbindungsleitung 38 verbunden sind. Die
Rostbelageinheiten 11 können
schmale Roststäbe
oder breitere Rostplatten sein. Benachbarte Reihen überlappen sich
dachziegelartig. Es können
in Längsrichtung
des Rostes abwechselnd bewegte und feststehende Reihen angeordnet
sein oder es können
alle Reihen bewegt sein. Der Rost 1 weist weiterhin Seitenwände 12 auf.
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Sind
die Rostbelageinheiten 11 in mehreren Rostbahnen nebeneinander
angeordnet, dann sind diese Rostbahnen durch Mittelbalken 13 voneinander
getrennt. In den Rostbelageinheiten 11, den Seitenwänden 12,
den Mittelbalken 13 und dem nicht dargestellten Absturz
des Rostes sind Kühlkanäle 14 zur
Beaufschlagung mit Kühlwasser 15 angeordnet, was
in 2 nur in der Rostbelageinheitenreihe 10.3 schematisch
dargestellt ist. Die Kühlkanäle 14 sind vorzugsweise
in die Rostbelageinheiten 11 eingegossene Rohrschlangen,
welche mit Zufuhrleitungen 16 und Abfuhrleitungen 17 in
Verbindungen stehen, wobei die Leitungen 16, 17 dünne Rohre
sind, welche jeweils einen Dehnungskreis 18 aufweisen können. Die
Kühlkanäle 14 haben
einen vergleichsweise geringen Innendurchmesser, beispielsweise
14 mm. Dieser ist jeweils so ausgelegt, dass keine Entmischung von
Wasser und Dampf in den Rohren erfolgt. Der Innendurchmesser der
Zufuhrleitungen 16 ist wesentlich geringer als der Innendurchmesser
der Kühlkanäle 14,
beispielsweise 8 mm. Der Innendurchmesser der Abfuhrleitungen 17 ist
wegen der sich bildenden Dampfphase etwas grösser als der der Zufuhrleitungen 16,
aber immer noch wesentlich geringer als der Durchmesser der Kühlkanäle 14 in den
Rostbelageinheiten 11.
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In
jeder Zufuhrleitung 16 sind ein Dreiwegeventil 19 und
mindestens eine Druckabfallstelle 20 eingebaut. Im vorliegenden
ersten Ausführungsbeispiel
gemäss 2 sind
diese Druckabfallstellen 20 Drosselventile.
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Die
Zufuhrleitungen 16 zweigen alle von einer Leitung 21 ab,
welche wiederum von der Speisewasserleitung 22 abzweigt,
in welcher Kesselspeisewasser 23 vom Speisewassertank 24 über die
Speisewasserpumpe 25 und das Speisewasserregelventil 26 über den
Economiser 27 in die Trommel 28 des Kessels 3 geleitet
wird. Der Abzweig der Leitung 21 von der Leitung 22 erfolgt
dabei nach der Speisewasserpumpe 25 und vor dem Speisewasserregelventil 26.
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Die
Abfuhrleitungen 17 der Kühlsysteme weisen jeweils Rückschlagventile 29 auf
und münden in
eine Sammelleitung 30, welche an die Trommel 28 des
Kessels 3 angeschlossen ist. Die Trommel 28 steht
weiterhin mit einem Verdampfer 31 und einem Überhitzer 32 mit
einer Wassereinspritzung 33, welche über ein Einspritzventil 36 geregelt
wird, in Verbindung.
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Das
Kühlsystem
des Rostes besteht aus mehreren parallel geschalteten Teilsystemen.
In 2 sind beispielhaft dargestellt ein Teilsystem
für die
Kühlung
der Seitenwände 12,
ein Teilsystem für die
Kühlung
einer Rostbelageinheitenreihe 10.1 im thermisch hochbelasteten
Teil des Rostes 1, ein Teilsystem für die Kühlung von zwei Rostbelageinheitenreihen 10.2 und 10.3 im
thermisch niedriger belasteten Teil des Rostes 1 und ein
Teilsystem für
die Kühlung
der Mittelbalken 13.
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Zur
Kühlung
der Rostbelageinheiten 11, der Seitenwände 12 und der Mittelbalken 13 wird
Kühlwasser 15 benutzt,
welches ein Teilstrom des vollentsalzten entgasten Speisewassers 23 für den Betrieb des
Kessels 3 ist. Dieses Kühlwasser 15 bypasst
den Economiser 27, es wird nach der Speisewasserpumpe 25 und
vor dem Speisewasserregelventil 26 aus der Speiseleitung 22 entnommen
und strömt über die Leitung 15 in
die Zufuhrleitungen 16 der parallelen Teilsysteme des Kühlsystems.
Durch die Wahl dieser Entnahmestelle nach der Speisewasserpumpe 25 und
vor dem Speisewasserregelventil 26 wird eine sichere Kühlwasserversorgung
mit weitgehend konstantem Druck gewährleistet.
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Die
Rostkühlung
erfolgt somit parallel zum Economiser-Betrieb. Da ein Teil des Kesselspeisewassers
als Kühlwasser 15 genutzt
wird, steht für
die Rostkühlung
immer genügend
Wasser zur Verfügung,
welches zudem eine einwandfreie Qualität und einen genügenden Druck
aufweist.
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Die
Zu- und Abfuhr des Kühlwassers 15 zu den
zu kühlenden
Rostkomponenten 11, 12, 13 erfolgt über die
Leitungen 16 und 17, welche Rohre mit sehr kleinem
Durchmesser sind. Dank diesem kleinen Durchmesser sind diese so
flexibel, dass sie die Bewegung der Rostbelageinheiten oder eines
Teilrostes, die z. B. +/– 350
mm betragen können,
ohne weiteres mitmachen. Bei der in 2 gezeigten
Ausführungsvariante
sind Dehnungskreise 18 in den Leitungen 16, 17 vorgesehen
zum Ausgleich der Bewegung bzw. der thermischen Dehnungen. Selbstverständlich können die
Leitungen 16, 17 auch ohne Dehnungskreise 18 ausgebildet
sein, wie in 2 beim Teilkühlsystem des Mittelbalkens 13 dargestellt ist.
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In
jedem Teilsystem wird im Kühlwasser 15 über das
mindestens eine, in der Leitung 16 angeordnete Drosselventil 20 ein
Druckabfall bewirkt, welcher mindestens ¼ des Druckabfalls zwischen
dem Austritt aus der Speisewasserpumpe 25 und dem Eintritt
in die Trommel 28 beträgt.
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Das
Kühlwasser 15 wird
bei der Kühlung
der Rostbelageinheiten 11, der Seitenwände 12 und der Mittelbalken 13 mindestens
bis nahe an die Sattdampftemperatur erwärmt. Im Normalfall wird das Kühlwasser 15 bis
auf die Sattdampftemperatur erwärmt,
so dass ein Teil des Wassers 15 verdampft. Das Kühlwasser
kann auch vollständig
bzw. zu einem grossen Teil (Dampfgehalt > 0.3) verdampfen, d. h. die Kühlung erfolgt
nach dem Einrohrkesselprinzip.
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Die
Wärme aus
den zu kühlenden
Rostkomponenten wird mit dem Wasser bzw. dem Wasser/Dampf-Gemisch
abgeführt.
Pro Teilsystem des Kühlsystems
fliesst nur sehr wenig Kühlwasser 15, so
dass die ganze fühlbare
Wärme und
ein Teil der Verdampfungswärme
genutzt wird. Deshalb sind die Kühlkanäle 14,
also die Kühlrohre
nur von relativ kleinem Durchmesser. Das hat wiederum den Vorteil, dass
sich Dampf und Wasser nicht entmischen. Dank der stets sicheren
Wasserversorgung für
die Kühlung erübrigt sich
die Forderung nach der Gewähr von Notlaufeigenschaften,
so dass als Rostbelagmaterial kein teurer hochlegierter Stahlguss
eingesetzt werden, sondern preiswerteres niedriglegiertes Material verwendet
werden kann.
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Austrittsseitig
wird das erwärmte
Kühlwasser bzw.
Wasser/Dampf-Gemisch über
die Leitungen 17 in eine Sammelleitung 30 und
von dort aus in die Trommel 28 geführt. Die Kühlung erfolgt somit auf einem
Druck- und Temperaturniveau, das nur wenig über dem der Trommel 28 liegt.
Von Vorteil ist, dass die Abgabe der abgeführten Wärmemenge in die Trommel 28 immer
möglich
ist.
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Da
die anfallende Wärmemenge
in verschiedenen Rostbelageinheitenreihen 10.1, 10.2 sehr
unterschiedlich sein kann, ist es vorteilhaft, eine automatische
Regelung vorzusehen. Dies ist anhand der gestrichelten Linie in
der Mitte von 2 verdeutlicht. Ein Temperaturkontrollsystem
TCA misst die Austrittstemperatur des erwärmten Kühlmediums in der Leitung 17.
Die entsprechenden Signale werden zum Ventil 20 geleitet,
welches in Abhängigkeit
von der jeweiligen Temperaturhöhe
die Menge der zuzuführenden
Kühlwassers 15 regelt,
d. h. bei einem hohen Temperaturwert wird sich das Ventil 20 weiter öffnen, so
dass mehr Kühlwasser 15 in
die entsprechenden Kühlkanäle 14 geleitet
wird als bei einer niedrigeren Temperatur. Auf diese Weise kann
die Kühlung
optimiert werden, wobei in diesem Falle leicht überhitzter Dampf erzeugt wird
(Einrohrkesselprinzip).
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3 zeigt
eine schematische Darstellung des Kühlsystems eines wassergekühlten Rostes
mit nachgeschaltetem Kessel in einer zweiten Ausführungsvariante
der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der in 1 dargestellten
und oben beschriebenen Variante nur dadurch, dass als Druckabfallstellen 20 Blenden
verwendet werden. Dies ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsvariante
kostengünstiger.
Ebenso sind dünne
Röhrchen
oder handbetätigte
Nadelventile einsetzbar.
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Es
ist möglich,
das erwärmte
Kühlwasser bzw.
den bei der Kühlung
entstandenen Dampf zu einem anderen Abnehmer zu führen. Dabei
wird das erwärmte
Kühlwasser
einem Teil des Dampfnetzes zugeführt.
In welchem der Druck tiefer ist als der Trommeldruck. Dies ist in
den 4 bis 6 dargestellt.
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4 zeigt
eine dritte Ausführungsvariante der
Erfindung analog zu 2, bei welcher als Abnehmer
des erwärmten
Kühlwassers 15 bzw.
des Wasser/Dampf-Gemisches
nicht der Kessel 28, sondern der Speisewassertank 24 fungiert.
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In
der in 5 dargestellten Variante ist dagegen der Abnehmer
der Luftvorwärmer
(Economiser 27) oder wie gestrichelt dargestellt, eine
Fernwärmeversorgungseinrichtung 34.
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Bei
diesen beschriebenen Varianten kann der sich einstellende Dampfdruck
tiefer als der Trommeldruck sein, was vorteilhafterweise eine tiefere Rostbelageinheitentemperatur
bewirkt.
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Schliesslich
ist es gemäss
der in 6 gezeigten weiteren Ausführungsvariante der Erfindung auch
möglich,
die Sammelleitung 30 in einen Dampfabscheider 35 zu
führen,
so dass das Wasser/Dampf-Gemisch in den Dampfabscheider gelangt,
den abgeschieden Dampf anschliessend in die Trommel 28 des
Kessels 3 zu leiten und das zurückgebliebene Sattwasser in
den Speisewassertank 24 zurückzuführen, wobei damit zusätzlich das
Kühlwasser 15 über einen
Wärmetauscher 37 vorgewärmt werden
kann.
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Es
ist ebenfalls von Vorteil, wenn die Wasserzufuhrleitung 16 zu
einer bewegten Rostbelageinheitenreihe 10.3 führt, diese über eine
flexible Verbindungsleitung 38 mit einer feststehenden
Rostbelageinheitenreihe 10.2 verbunden ist und die Abfuhrleitung 17 von
der feststehenden Rostbelageinheitenreihe 10.2 zur Sammelleitung 30 führt. In
diesem Falle kann die Abfuhrleitung 17 einen grösseren Durchmesser
haben, da sie nicht flexibel sein muss und das darin enthaltene
Wasser/Dampf-Gemisch erzeugt nur einen kleinen Druckabfall.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.
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- 1
- Rost
- 2
- Feuerraum
- 3
- Abhitzekessel
- 4
- Leerzug
- 5
- Bündelzug
- 6
- Brenngut,
Feststoffe (Müll)
- 7
- Primärluft
- 8
- Sekundärluft
- 9
- Rauchgase
- 10
- Rostbelageinheitenreihe
- 11
- Rostbelageinheit,
z. B. Roststab, Rostplatte
- 12
- Seitenwand
- 13
- Mittelbalken
- 14
- Kühlkanal
in Pos. 11, 12, 13
- 15
- Kühlwasser
- 16
- Zufuhrleitung
zu Pos. 14
- 17
- Abfuhrleitung
von Pos. 14
- 18
- Dehnungskreis
- 19
- Dreiwegeventil
- 20
- Druckabfallstelle,
z. B. Drosselventil, Blende, dünnes
Rohr
- 21
- Leitung
für Pos. 15,
aus Pos. 22 abgezweigt
- 22
- Speisewasserleitung
- 23
- Speisewasser
- 24
- Speisewassertank
- 25
- Speisewasserpumpe
- 26
- Speisewasserregelventil
- 27
- Economiser
- 28
- Trommel
(Abnehmer)
- 29
- Rückschlagventil
- 30
- Sammelleitung
- 31
- Verdampfer
- 32
- Überhitzer
- 33
- Wassereinspritzung
- 34
- Fernwärmeversorgungseinrichtung
- 35
- Dampfabscheider
- 36
- Einspritzventil
- 37
- Wärmetauscher
- 38
- flexible
Verbindungsleitung
- TCA
- Temperaturkontrollsystem