DE3313615C2 - Rostblock eines Rostbelages zu einem Verbrennungsrost zur Müllverbrennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rostblock eines Rostbelages zu einem Verbrennungsrost zur Müllverbrennung mit dachziegelartig zueinander und auf einem zur Horizon­ talen geneigten Rostgerüst angeordneten Rostblöcken.

Durch die Veränderung in der Müllzusammensetzung und vor allen Dingen durch den in den letzten Jahren stän­ dig zunehmenden Heizwert des Mülls ist der Verbrennungs­ rost insgesamt und einzelne Rostteile im besonderen erhöh­ ten thermischen Belastungen ausgesetzt. Da ein Verbren­ nungsrost durch seine Doppelfunktion als Verbrennungsun­ terlage mit Belüftungseinrichtung sowie als Transportvor­ richtung für das Brenngut mit beispielsweise alternierend festen und bewegbaren Rostabschnitten verhältnismäßig komplex und vielteilig ausgeführt ist, und zudem solch ein Verbrennungsrost als Bestandteil eines Regelkreises, von dem entsprechend schnelle Antwort auf einen Regeleingriff erwartet wird, einen bestimmten Grad an Präzision seiner Dynamik nicht unterschreiten darf, müssen Randbedingungen, in denen der Verbrennungsrost störungsfrei arbeiten kann, z. T. durch spezielle Eingriffe gegen ein sich normal ein­ stellendes Gleichgewicht erzwungen werden.

Eine aus einer Anzahl wesentlicher Randbedingun­ gen ist beispielsweise die Rosttemperatur. Der spezielle Eingriff ist die Erzwingung einer Temperaturführung der Verbrennung, derart, daß beispielsweise längs des Rostes bei beispielsweise einer Feuerraumtemperatur von zirka 1000°C die mittlere Temperatur des Rostbelags 300°C nicht übersteigen soll.

Das in Fachkreisen bekannte Problem der lokalen Überhitzung des Rostbelages infolge Wärmestau führt zu einer erhöhten Korrosions- bzw. Verzunderungsrate und letztlich zur vollständigen Zerstörung von Rostbelagteilen in kurzer Zeit. Solche Rostbelagstellen müssen ersetzt werden; Aus­ wechselbarkeit ist dabei erwünscht und durch mannigfaltige konstruk­ tive Lösungen in dieser Richtung auch erfüllt.

Eine präventive Maßnahme zur Verhütung großer Korro­ sions- bzw. Verzunderungsraten und von erhöhtem mechanischem Ver­ schleiß, was zur frühzeitigen Zerstörung größerer Einheiten führt, ist durch eine Zwangskühlung des Rostbelages gegeben. Praktisch aus­ nahmslos wird nach dem Stand der Technik mindestens ein Teil der Kühlungs­ luft auch als primäre Verbrennungsluft weiterverwendet. Die Steuerung der primären Verbrennungsluft ist dadurch auch eine Maßnahme zur Temperaturführung (DE 25 47 155 C3).

Der Rostbelag wird im allgemeinen zur Zwangskühlung vom Rostunterwind angeströmt, wobei Luftdurchtrittsöffnungen im Rostbe­ lag einen Teil des Kühlungsmediums in das zu verbrennende Müllbett eintreten lassen, wo es als Primärluft an der Verbrennung teilnimmt. Das Verstopfen der Luftdurchtrittsöffnungen bewirkt einen Strömungs­ stau der Kühlungsluft und damit einen Wärmestau in der betroffenen Stelle des Rostbelags; dies führt zur thermischen Überlastung des Rostteiles und zum erhöhten Verschleiß sowie zu größeren Verzunde­ rungsraten und schließlich innert kurzer Zeit zur Zerstörung dieses Rostteiles.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Rostblock als Element einer Rostauflage zu schaffen, der die geschil­ derten Nachteile nicht mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Anhand der nachfolgenden Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a-1d in schematischer Darstellung Ausführungs­ formen eines bekannten Rostblocks, die zu Betriebs­ störungen führen,

Fig. 2 die Anordnung von Rostblöcken gemäß der Erfindung zueinander,

Fig. 3a + 3b die Ausführungsform eines Rostblocks ge­ mäß der Erfindung, und

Fig. 4a-4c die Dimensionierung und Lage der Ausblas­ öffnungen.

Die Fig. 1a bis 1d zeigen schematisch darge­ stellt einen Teil eines bekannten Rostblocks 1 im Schnitt von der Seite gesehen sowie die dazugehörige frontale Ansicht des Rostblocks, die mit 1′ bezeichnet ist. Die Luftdurchtritts­ öffnungen sind mit 5a bis 5d angegeben; ein Pfeil L symbo­ lisiert den austretenden Luftstrom. Die Luftdurchtritts­ öffnungen 5a bis 5d sind als Schlitze beispielsweise im Fall 5a und 5b oder als kreisrunde Öffnungen im Fall 5c und 5d ausgebildet. Jede dieser hier gezeigten Anordnungen und Formen sowie Dimensionierungen ist in der Praxis ange­ wendet worden; keines dieser Beispiele führte zu einem be­ friedigenden Erfolg.

Die Ausführung gemäß Beispiel 1a zeigt eine nasenförmige, über die ganze Breite der Stirnseite des Rostblocks verlaufende Auskragung 2, an deren Unterseite die Luftdurchtrittsöffnung 5a spaltförmig ausgeführt ist. Über hier nicht näher dargestellte Luftleitelemente ge­ langt ein Teil des Kühlungsluftstroms L an die spaltför­ mige Öffnung 5a und tritt dort im wesentlichen parallel zur Stirnfläche des Rostblocks 1, 1′ aus. Die Rostblöcke stehen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, dachziegelartig angeordnet schräg aufeinander; die ausströmende Sekundär­ luft trifft also bei der eben beschriebenen Rostblockaus­ führung direkt auf den oberen Teil des darunterliegenden Rostblocks. Das über dem Rostbelag liegende, brennende Müllbett verteilt den Luftstrom wohl, doch in der Nähe der Luftdurchtrittsöffnung kommt es durch örtliche Überhitzun­ gen zunehmend zu Verbackungen, wobei die spaltförmige Öff­ nung langsam "zuwächst". An dieser Stelle kommt die Tempe­ raturführung lokal zum Erliegen, und mit der Überhitzung setzt eine rasche Verzunderung ein.

Um diesem Zustand abzuhelfen, wurde, wie Fig. 1b zeigt, das direkte Anströmen des folgenden Rostblocks mit Primärbrennluft vermieden; die Strömungsführung wurde um 90° von der Stirnseite des Rostblocks weggerichtet. Zwei zur ersten Ausführung nun senkrecht stehende, spalt­ förmige Luftaustrittsöffnungen 5b gestatten es jetzt, die Kühlungs- bzw. Sekundärluft L direkt in das Müllbett ein­ zublasen, ohne den darunterliegenden Rostblock (Fig. 2) noch wesentlich zu tangieren. Völlig überraschend war, daß sich trotz vermeintlicher Abhilfe die gleichen nachteili­ gen Erscheinungen einstellten wie zuvor: Verbackungen in der Nähe der Luftspalte traten auf, sie wuchsen langsam zu, die Verzunderung setzte ein, und die Rostblöcke muß­ ten ausgewechselt werden.

Ein Weglassen solch offensichtlich anfälliger, spaltförmiger Luftaustrittsöffnungen zugunsten düsenarti­ ger, kreisrunder Öffnungen war angezeigt. Dies ist in Fig. 1c dargestellt. Um das brennende Müllbett ausreichend mit Sekundärluft zu belüften, wurden die Öffnungen 5c auf der Stirnseite des Rostblocks 1′ möglichst tief angesetzt, und es wurde auf eine zur Oberseite des folgenden Rost­ blocks möglichst parallele Stromführung L geachtet. Das Resultat war genauso unbefriedigend; die neu entworfenen Luftaustrittsöffnungen neigten zur Verstopfung mit Asche oder Buntmetallschmelze, was natürlich wieder zur Verzun­ derung und Zerstörung des Rostblocks führte.

Fig. 1d zeigt den nächsten folgerichtigen Schritt, nämlich die Anordnung der Luftaustrittsöffnungen möglichst hoch über der keilförmigen Senke, die durch das schuppenartige Aufeinanderlegen der Rostblöcke zustande­ kommt. In dieser keilförmigen Senke ist eine Anreicherung von Schlacken- oder Buntmetallschmelze zu erwarten. Die Anordnung der Luftaustrittsöffnungen oberhalb der Mitte der Rostblockfront bringt die für Verstopfung anfälligen Öffnungen aus diesem Problembereich in eine dafür günsti­ gere Zone. Der Luftstrom L, nun etwas höher im Müllbett austretend, sollte aber für eine Primärbelüftung aus­ reichen.

Ganz unerwartet zeigte sich, daß Asche und z. T. auch Buntmetallschmelze in den Rostblock hineinge­ langen konnten, und zwar gegen die Strömungsrichtung L, was in Fig. 1d durch einen entgegengesetzten Pfeil A dargestellt ist. Die sich bildende Anreicherung von Fremd­ stoffen im Rostblockinnern ist mit 3 bezeichnet. Auch bei dieser Anordnung wird das Durchströmen der Sekundärluft durch den Rostblock und damit die Kühlung allmählich ge­ stört, was zu den schon bekannten Erscheinungen führte.

Fig. 3a zeigt nun in frontaler Ansicht einen Rostblock 10 gemäß der Erfindung mit beispielsweise zwei rechteckförmigen Ausblasöffnungen sowie einer stirnseiti­ gen, in Fig. 3b der geschnittenen, seitlichen Ansicht ge­ zeigten Abschrägung 12. In der Projektion auf die Stirn­ seite sind in bezug auf die Ausblasöffnungen 15 und die Frontfläche unterhalb der Abschrägung folgende Proportio­ nen, wie in Fig. 4a gezeigt, einzuhalten:

l₁ ist die größere Länge der Ausblasöffnung,
l₂ ist die kleinere Länge der Ausblasöffnung,
L₁ ist die größere Länge der Stirnfläche ohne Abschrägung,
L₂ ist die kleinere Länge der Stirnfläche ohne Abschrägung,
f ist die Fläche der Ausblasöffnung,
F ist die Fläche der Stirnfläche,

dann gilt folgender, die Proportionen bestimmender Zusam­ menhang:

L₁ : L₂ < l₁ : l₂, wenn L₁ < L₂; l₁ ≧ l₂ (I)

20 ≦ F : 2f ≦ 40 (II)

in folgender, auf die Stirnfläche F bezogener Lage:

L_1(1-i) × L_2(1-j) = kY_ÿ Teilfelder (III)

i = j ganzzahlig positiv.

Vorzugsweise beträgt:

L₁ : L₂ ≅ 1,7 bei einer Blockbreite L₁ ≅ 206 mm;
l₁ : l₂ ≅ 2,2
F : 2f ≅ 34-38.

Praktisch ausnahmslos bewährt hat sich bei den gegebenen Dimensionen die Anordnung von zwei Ausblasöff­ nungen in den Zonen Z₁₁ und Z₁₄ gemäß Fig. 4b. Variatio­ nen in den Zonen Y₁₁ und Y₁₃ gemäß Fig. 4c ergaben noch brauchbare Resultate, zeigten aber eine Abhängigkeit der Lage der Ausblasöffnung auf der Stirnfläche. Die Fig. 4b und 4c sind als gleichmäßige Aufteilung der durch L₁ × L₂ gebildeten Frontfläche zu verstehen; Z₁₁ bedeutet das 1/16-Feld oben links und Z₁₄ das 1/16-Feld oben rechts. L₁ und L₂ sind dabei in vier gleich große Abschnitte auf­ geteilt. Weniger eingeschränkt ist die Y-Aufteilung gemäß Fig. 4c, eine Aufteilung in drei Abschnitte ergibt größ­ ere Felder zur Anordnung der Ausblasöffnungen. Außerhalb der Felder Y₁₁ und Y₁₃ bringt eine Anordnung der Ausblas­ öffnungen zunehmend die geschilderten Schwierigkeiten, d. h. die Langzeitstabilität der Rostblöcke beginnt abzu­ nehmen.

Eine zusätzliche Maßnahme zur Verhinderung des Eindringens von Asche und Schmelze durch die Einblasöff­ nung in das Innere des Rostblocks ist in Fig. 3b gezeigt. Durch einen Steg 30 und eine mit ihm korrespondierende, parallellaufende Dachseite 31 wird ein schräg abfallender Ausblaskanal 33 geschaffen, dessen Schräge in diesem Bei­ spiel bzw. in bezug auf die gegebene Dimensionierung einen Winkel α zwischen 15° und 25° zur Rostblockoberkante bil­ den soll. Der Winkel soll derart bemessen sein, daß die ausströmende Primärluft den unter bzw. vor der Mündung liegenden, nächstfolgenden Rostblock gerade nicht ange­ strömt wird. Diese Bedingung ist an den zwei Rostblöcken gemäß Fig. 2 gut zu erkennen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rost mit Rostblöcken gemäß der Erfindung. Die Rostblöcke 10 sind auf festen 8 und beweglichen Blockhalterungen 9 auf den jeweiligen Rostblocklagerungen 11 drehbar gelagert aufgelegt und quer zur Rostlängsrichtung mit Zugstangen 7 gruppenweise zusammengefaßt. Mit der Zahl 6 ist ein da­ für nötiger Haltebügel bezeichnet. Der Ausblaskanal 33 mündet in die Ausblasöffnung 15 und erzeugt bei einem von der Mündung weggerichteten, sich ausweitenden Luft­ strahl L, der ohne die Strahlablenkwirkung eines sich auf dem Rost befindenden Müllbetts gerade noch über die Kante der Abschrägung 31 hinwegzielt. Mit H wird eine Horizonta­ le bezeichnet, die senkrecht zur Schwerkraft steht. An dieser Horizontalen ist die ungefähre Neigung der Rost­ bahn zu ersehen. Die bereits erläuterte Querschnittswahl der Luftaustrittsöffnungen ermöglicht durch den hohen Druckverlust, der beim Austritt der Primärluft erzeugt wird, eine von der Müllschichtdicke mehr oder weniger un­ abhängige Verbrennungsluftverteilung über die mit Müll belegte Rostoberfläche, was zu einem gleichmäßigen Ver­ brennungsablauf führt. Als Bestandteil eines Regelkreises muß der Rost einerseits über gute Förder- und Schüreigen­ schaften verfügen und andererseits einen gleichmäßigen Verbrennungsablauf gewährleisten, wobei Kühlung und der schon erwähnte Druckverlust eine maßgebliche Wirkung haben.

Claims (4)

1. Rostblock eines Rostbelages zu einem Verbrennungsrost für Müllverbrennung mit dachziegelartig zueinander und auf einem zur Horizontalen geneigten Rostgerüst angeordneten Rostblöcken, welcher Rostblock (10) Einrichtungen zur Zwangskühlung und zur Wegleitung der Kühlungsluft in das zu verbrennende Müllbett als Primärverbrennungsluftstrahl (L) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopfteil des Rostblocks (10) zwei aus einem Ausblaskanal (33) im Bereich einer rechteckigen Stirnfläche (10′) des Rostblocks (10), deren Breite (L₁) größer ist als ihre Höhe (L₂), ausmündende rechteckige Ausblasöffnungen (15) angeordnet sind, so daß

• - bei den Ausblasöffnungen (15) das Verhältnis zwischen Breite (l₁) und Höhe (l₂) größer ist als dieses Verhältnis L₁ zu L₂ bei der Stirnfläche (10′),
• - das Verhältnis der Stirnfläche (10′) zur Gesamtfläche der Ausblasöffnungen (15) zwischen 20 und 40 liegt und
• - die Ausblasöffnungen (15) in oberen Eckfeldern liegen, wenn die Stirnfläche (10′) in m×m gleiche Teilfelder mit m3 unterteilt ist.

2. Rostblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Stirnfläche (10′) zur Gesamtfläche der Ausblasöffnungen (15) zwischen 34 und 38 liegt.

3. Rostblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblaskanal (33) im Kopfteil des Rostblocks (10) durch einen Steg (30) und einen parallel dazu verlaufenden Dachteil (31) gebildet ist, welche beide zu den Ausblasöffnungen (15) hin abfallen und mit der Rostblockoberseitenfläche einen spitzen Winkel (α) einschließen.

4. Rostblock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (α) zwischen 15° und 25° beträgt.