DE3618606A1 - Walzenrost sowie roststab fuer einen walzenrost - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzenrost mit einer Mehrzahl kreisbogenförmiger, die Walzen­ peripherie bildender Roststäbe, wobei die Stäbe zwi­ schen sich Luftspalte festlegen, zur Nachaussendüsung von in der Walze unter Ueberdruck stehender Frisch­ luft, in auf dem Rost liegendes Brenngut sowie einen Roststab für einen derartigen Walzenrost.

Walzenroste sind bekannt und umfassen entlang der ganzen Walzen-Mantelfläche eine Vielzahl von Rost­ stäben, die zwischen sich Luftspalte definieren. Frischluft wird in den Zentrumsbereich der Walze ein­ geblasen, steht dort unter Ueberdruck und dringt durch die radial nach aussen führenden Luftspalte in den Verbrennungsraum, durch bzw. in das auf dem Rost lie­ gende Verbrennungsgut.

Die Spaltflächen bezüglich der gesamten Walzenrost­ oberfläche bestimmen einerseits den im Zentralraum der Walzen herrschenden Luftdruck bei pro Zeiteinheit konstant zugeführtem Luftvolumen. Je geringer die Düsenwirkung der Luftspalte wird, desto eher besteht die Gefahr, dass Schmelzreste des Brenngutes in die Spalte eindringen und diese verstopfen u.a. Nach Massgabe des im Zentrumsbereich der Walze herrschenden Ueberdrucks und der Verstopfungsanfälligkeit wegen der erwähnten Schmelzreste, wird auch die Luftver­ teilung durch die Spalte ungleichmässig.

Die bis heute bekannten Walzenroste weisen relative Luftspaltflächen bezüglich der gesamten Walzenrost­ oberfläche von 4 bis 7% auf, möglicherweise aus dem Vorurteil heraus, je breiter die Spalte seien, desto weniger verstopfungsanfällig wären sie. Dies führt dazu, dass der durch die Luftspalte der in den Zent­ rumsbereich der Walze eingeblasenen Luft beim Aus­ strömen entgegenwirkende Widerstand relativ gering ist und vornehmlich, in Analogie zur Serieschaltung zweier elektrischer Widerstände, durch den Widerstand des über den Spalten liegenden Brenngutes gebildet wird. Somit wird die pro Zeiteinheit aus den Spalten ausströmende Luft vornehmlich bestimmt durch das Brenn­ gut. Insbesondere in dem gerade aktiven Bereich des Walzenrostes, auf welchem momentan das Brenngut liegt, strömt wenig Luft aus, so dass der Verbrennungsprozess praktisch ausschliesslich durch das Brenngut bestimmt wird und nicht durch die Frischluft, die ja vornehm­ lich an momentan inaktiven Walzensegmenten ausströmt, wo kein Brenngut aufliegt, dort wenigstens als Kühlung wirkend. Im übrigen weisen die genannten Walzenroste wegen relativ geringer Luftdurchfluss-Geschwindigkeiten in den Spalten die oben erwähnte Verstopfungsgefahr auf, die Luftausdüsung aus den Spalten ist nicht gleich­ mässig verteilt, mitunter auch bedingt durch die er­ wähnten Verstopfungserscheinungen und die Brenngut- Abhängigkeit der Ausdüsung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, an einem Walzenrost eingangs genannter Art zu erreichen, dass der Verbrennungsprozess des über dem Rost liegenden Brenngutes vornehmlich durch Gegebenheiten einer ge­ steuerten Verbrennung und nicht durch das Brenngut bestimmt wird.

Dies wird an einem Walzenrost eingangs genannter Art dadurch erreicht, dass der durch die Spalte der Luft entgegengebrachte Widerstand wesentlich grösser ist als der durch über den Spalten liegendes Brenngut gebildete Widerstand.

Somit wird in völliger Analogie zu elektrischen Wider­ ständen der durch die Roststruktur gegebene Widerstand wesentlich höher ausgebildet, als der variable, unbe­ stimmte Brenngutwiderstand (Lastwiderstand), womit aber der Gesamtwiderstand weitgehendst durch die ge­ gebene Roststruktur, den hohen Widerstand, bestimmt ist.

Dabei betragen die Luftspaltflächen vorzugsweise weni­ ger als 3% der Walzenoberfläche, vorzugsweise weniger als 2%.

Im weiteren werden die Roststäbe, die die Peripherie des Walzenrostes bilden, vorzugsweise in Richtung von Walzenmantellinien miteinander verspannt.

Ein Roststab für einen derartigen Walzenrost weist seitlich einer bogenförmigen Aussenfläche mindestens eine vorspringende Auflage auf sowie mindestens eine Einnehmung, zur Bildung einer Hälfte eines Luftspaltes, wenn der Roststab mit einem weiteren Roststab seitlich an den Auflagen zusammengefügt wird, wobei die Ein­ nehmungsfläche in der bogenförmigen Aussenfläche be­ trachtet, ihrbezüglich kleiner als 3%, vorzugsweise weniger als 2% beträgt.

Um im weiteren an einem derartigen Roststab die Bruch­ anfälligkeit wesentlich zu reduzieren, wird vorgeschla­ gen, dass er aus einem T-, vorzugsweise einem Doppel- T-(I)-Profil geformt ist, mit bezüglich der bogenför­ migen Aussenfläche in der Bogenebene einragendem Längs­ steg.

Wird, wie weiter vorgeschlagen, die Berandungsfläche der Einnehmung senkrecht zur bogenförmigen Aussenflä­ che stetig gewellt, so wird einerseits die Kühlung der Roststäbe verbessert, bedingt durch eine grössere Oberfläche, entlang welcher die radial nach aussen strömende Luft streicht, anderseits wird es möglich, bei einzuhaltenden Flächenverhältnissen die Luftspalte dünner auszubilden, dafür aber länger und so regel­ mässiger an der Walzenoberfläche verteilt, was eine gleichmässige Verbrennung fördert.

Im weiteren werden im Bereich der Einnehmungen vor­ zugsweise Kühlrippen vorgesehen, vorzugsweise im Be­ reich der Einnehmungen am T-Quersteg nach innen ra­ gende, radiale Kühlrippen.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise an­ hand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung der Roststäbe an einem er­ findungsgemässen Walzenrost,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäss Linie II-II durch den Walzenrost gemäss Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Teil des Walzen­ rostes gemäss Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Roststabes für einen Walzenrost, wie in Fig. 1 dargestellt,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäss Linie V-V durch einen Roststab gemäss Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung gemäss Linie VI-VI, durch einen Roststab gemäss Fig. 4,

Fig. 7 eine schematische Aufsicht, analog zu Fig. 3, auf einen Walzenrost, mit stetig gewellten Luftspalten.

Gemäss Fig. 1 umfasst ein erfindungsgemässer Walzen­ rost 1 einen Tragrahmen, bestehend aus in Mantellinien der Walze längsausgedehnten Halterungen 3, die (nicht dargestellt) an den Stirnflächen des Walzenrostes radial abgestützt sind. Zwischen den Halterungen 3 ist hintereinander über allen zwischen Halterungen 3 gebildeten Walzensegmenten, eine Vielzahl von Rost­ stäben 5 angeordnet. Die Roststäbe 5 bilden somit die eigentliche Aussenwandung des Walzenrostes 1, der innen hohl ist.

Wie aus den Fig. 2 bis 6 ersichtlich, ist jeder Rost­ stab 5 als kreisbogenförmig gebogenes Profilstück ausgebildet, mit einem äusseren Quersteg 7, einem hierzu symmetrischen Längssteg 9 und einem zweiten, je nach Stabilitätsanforderungen, die an die Rost­ stäbe gestellt werden, mehr oder weniger stark aus­ gebildeten unteren Quersteg 11. Der obere Quersteg 7 bildet mit seiner Aussenfläche 13 den Grossteil der Walzenmantelfläche gemäss Fig. 1.

An den Seitenflächen des äusseren Quersteges 7 sind aufspringende Auflagenpartien 15 vorgesehen, eine 15 m, im Mittenbereich des Roststabes und zwei, 15 s an den Seitenbereichen, an welchen gemäss Fig. 6 der äussere Quersteg 7 auf seiner ganzen Breite radial nach unten gezogen ist. Zwischen den Auflagepartien 15 werden Luftspalte 17 gebildet, wenn zwei derarti­ ge Roststäbe aneinandergelegt werden und, wie aus den Fig. 2, 3 ersichtlich, mittels Spannbolzen mit­ einander verspannt werden. Die Spannbolzen 19 sind dabei vorzugsweise an Federtellern 21 abgestützt (Fig. 2).

Zur Aufnahme der Spannbolzen 19 sind in den Längs­ stegen 9 der Roststäbe 5 Bohrungen 23 angebracht.

In den inneren Hohlraum des Walzenrostes wird gemäss Fig. 1 Druckluft seitlich eingeblasen, so dass Luft durch die Spalte 17, wie bei L schematisch darge­ stellt, nach aussen ins Brenngut B eingedüst wird. Ist das Verhältnis der Oberflächen 13, die die geschlos­ sene Mantelfläche des Walzenrostes 1 bilden, zu den Flächen aller Luftspalte 17, d. h. (s. Fig. 3) klein, so ergeben sich bei einem konstant gehaltenen Druck P innerhalb des Walzenrostes relativ geringe Luftaustrittsgeschwindigkeiten durch die Luftspalte 17. Unter Berücksichtigung, dass das Brenngut B nur in einem oberen Bereich der Walze 1 aufliegt, ist sofort ersichtlich, dass bei solchen Verhältnissen die dort vom Brenngut bedeckten Luftspalte praktisch unwirksam werden und die Luft (L′) weitgehendst aus den nicht mit Brenngut B bedeckten Luftspalten seit­ lich und unten des Walzenrostes ausdringt. Wird nun aber obgenanntes Verhältnis wesentlich vergrössert, so wird die Wirkfunktion von Brenngut B und Luft­ spalt 17 umgekehrt. Der Widerstand der Luftspalte wird dann so gross, dass die Luftströmung durch Luft­ spalt und Brenngut hindurch weitgehendst durch die Luftspalte gegeben ist und somit weitgehend unab­ hängig von der Lage auf der Walze und von der Kon­ sistenz bzw. Beschaffenheit des Brenngutes wird. Der der Luftströmung gesamthaft entgegengesetzte Widerstand wird dann vornehmlich durch den Luftspalt gegeben. Dies ist ausserordentlich vorteilhaft, in­ dem dadurch im Walzenrost relativ einfach ein relativ hoher Ueberdruck erzeugt werden kann, was eine gleich­ mässige Luftausdüsung aus den Luftspalten entlang der Peripherie des Walzenrostes sicherstellt. Die relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit durch die Luftspalte, wenig beeinflusst durch das darüberlie­ gende Brenngut, verhindert ein Eindringen von Schmelz­ resten in die Spalten. Diese optimalen Verhältnisse werden ab einem Flächenverhältnis, an der gesamten Walze betrachtet, zwischen der geschlossenen, durch Flächen 13 gebildeten Fläche und den durch die Luft­ spalte 17 aufgenommenen Fläche, von weniger als ca. 3%, vorzugsweise von ca. 2%, erzielt.

Wie insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist unterhalb des Quersteges 7 entlang der Einnehmungen am Roststab 5, die, bei aufeinandergelegten Stäben 5, die Spalten 17 bilden, eine Mehrzahl radial ausge­ richteter Kühlrippen 25 vorgesehen. Während die Ausbil­ dung des Roststabes als T-Profil seine Bruchanfälligkeit wesentlich erniedrigt, sie kann durch grössere Ausbil­ dung des unteren Quersteges 11 gemäss Fig. 5 noch weiter erniedrigt werden, sichern die Kühlrippen 25 eine grosse Kühlfläche an jedem Roststab, wodurch es gelingt, die Roststabtemperatur unter 450°C zu halten. Dies ist notwendig, um einen raschen Verschleiss der Roststäbe durch Chlor-Wasserstoff-Korrosion zu verhindern.

Trotz des kompakten, formstabilen Aufbaues des Rostes durch Verspannen der einzelnen Roststäbe 5 sichern die vorgesehenen Federteller 21, dass thermische Volu­ menveränderungen aufgenommen werden können. Die Rost­ stäbe können in den verschiedensten Metallegierungen hergestellt werden. Vorzugsweise werden sie für lange Haltbarkeit aus Edelstahllegierungen, wie Chrom-Nickel- Stahllegierungen, hergestellt, womit auch relativ dünne Wandstärken des Profils möglich sind. Bei Ver­ stärkung dieser Querschnitte ist eine Herstellung in Keramiklegierung durchaus möglich, z.B. aus einer metallverstärkten Silicium-Karbid-Legierung.

In Fig. 7 ist in einer Darstellung analog zu Fig. 3 eine Anordnung von Roststäben 5 dargestellt, die genau gleich aufgebaut sein können, wie die bislang beschriebenen, die jedoch in der Mantelfläche stetig gewellte Luftspalte 17′ definieren. Die Luftspalt­ länge wird länger, bei, um die obigen Prozentzahlen einzuhalten, reduzierter Breite. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist es, dass pro betrachtete Flächen­ einheit der Walzenrostoberfläche eine gleichmässigere Verteilung von Luftspalten zu kompakter Oberfläche besteht und eine weitere Kühlungsverbesserung auf­ tritt. Wichtig ist weiter, dass die Luftspalte stetig gewellt sind und keine zu Kerbbildungen neigenden Unstetigkeitsstellen, wie Ecken und Kanten, aufweisen, die die Bruchanfälligkeit der Roststäbe erhöhen würden.

Claims (10)

1. Walzenrost mit einer Mehrzahl kreisbogenförmiger, die Walzenperipherie bildender Roststäbe (5), wobei die Stäbe (5) zwischen sich Luftspalte (17) festle­ gen, zur Nachaussendüsung von in der Walze unter Ueberdruck stehender Frischluft (L), in auf dem Rost liegendes Brenngut (B), dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Spalte (17) der Luft entgegengebrachte Widerstand wesentlich grösser ist als der durch über den Spalten liegendes Brenngut (B) gebildete Wider­ stand.

2. Walzenrost, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Luftspaltflächen weniger als 3% der Walzenoberfläche betragen, vorzugsweise weniger als 2%.

3. Walzenrost, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (5) in Richtung von Walzenmantellinien miteinander verspannt sind.

4. Roststab für einen Walzenrost, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er seitlich einer bogenförmigen Aussenfläche mindestens eine vorspringende Auflage (15) aufweist sowie minde­ stens eine Einnehmung (17) zur Bildung einer Hälfte eines Luftspaltes, wenn der Roststab (5) mit einem weiteren Roststab (5) seitlich zusammengefügt wird, wobei die Einnehmungsfläche in der bogenförmigen Aus­ senfläche betrachtet, ihrbezüglich kleiner als 3%, vorzugsweise weniger als 2% beträgt.

5. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Roststab aus einem T-, vorzugsweise einem Doppel-T-(I)-Profil geformt ist, mit bezüglich der bogenförmigen Aussenfläche (13) in der Bogenebene einragendem Längssteg (9).

6. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Berandungsfläche der Einneh­ mung in Richtung der Bogenachse stetig gewellt ist (Fig. 7).

7. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass Verankerungsvorkehrungen, wie Bohrungen (23) zum seitlichen Verspannen der Rost­ stäbe (5) vorgesehen sind.

8. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, dass der Stab aus Edelstahl und/oder einer Keramiklegierung, wie aus einer metall­ verstärkten Silicium-Karbid-Legierung besteht.

9. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einnehmun­ gen Kühlrippen (25) vorgesehen sind.

10. Roststab, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ein­ nehmungen am T-Querbalken (7) radial zur Bogenachse hin ragende, oberflächenvergrössernde Kühlrippen (25) vorgesehen sind.