DE4000973C1 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H11/00—Travelling-grates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rost für einen Brennstoffkessel be
stehend aus stufenförmig angeordneten Platten, von denen jede
zweite hin- und herbewegbar und mit einem entsprechenden Antrieb
versehen ist, wobei durch Zwischenräume zwischen Platten Verbren
nungsluft hindurchtritt. Die Erfindung betrifft ferner einen Kessel
mit einem derartigen Rost.
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 Brennstoff
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 Brennstoff nachge
fördert werden kann, so daß sich ein einigermaßen gleichförmiger
Zustand einstellt. Bei dem Transport des Brennstoffes von einem
Ende des Rostes zum anderen ist anzustreben, daß kein Brennstoff
anteil vor Erreichen des ascheseitigen Endes des Rostes durch den
Rost hindurchfallen kann, da der hindurchfallende Brennstoff mög
licheweise noch nicht vollständig verbrannt ist.
Aus einem Prospekt der Firma Vyncke ist ein Rost der eingangs
erwähnten Art bekannt. Er besteht aus stufenförmig angeordneten
feststehenden Platten, zwischen denen jeweils eine hin- und her
bewegbare Platte angeordnet ist. Die bewegbaren Platten sind hohl
ausgebildet und wasserdurchströmt, wodurch eine Schonung des Plat
tenmaterials erreicht werden soll. Durch Zwischenräume zwischen
den bewegbaren und feststehenden Platten strömt Primärluft für
die Verbrennung hindurch, während durch seitliche Öffnungen der
Kesselwand Sekundärluft in Höhe des Brennstoffbettes eintreten
kann. Durch die Bewegung der bewegbaren Platten des Rostes wandert
der Brennstoff auf den Stufen des Rostes hinab, bis er am unteren
Ende des Rostes in einen Aschebehälter fällt. Die Verbrennung im
Feuerraum wird durch eine von einer Seitenwand des Kessels auf
den Rost gerichtete Flamme unterstützt, die durch einen anderen
Brennstoff, beispielsweise Gas, gespeist wird. Um eine an die sich
beim Wandern über den Rost ändernde Brennstoffqualität angepaßte
Luftzuführung zu erreichen, sind unterhalb des Rostes verschiedene
Kammern vorgesehen, in die Verbrennungsluft in unterschiedlichen
Mengen einblasbar ist, die dann durch die zugehörigen Zwischenräume
des Rostes austritt. Ein schräg über dem Rost angeordneter wasser
gekühlter Hitzeschild sorgt für eine relativ schnelle Abkühlung
der Verbrennungsgase oberhalb des Rostes. Die Anordnung der be
weglichen Platten und festen Platten des Rostes ist so erfolgt,
daß zwischen zwei stationären Platten jeweils nur ein Spalt ent
steht, weil eine stationäre Platte und eine feste Platte jeweils
unmittelbar aneinander anliegen.
Der bekannte Rost weist eine Reihe von Nachteilen auf. Die Verwen
dung von Primär- und Sekundärluft läßt keine vollständig kontrol
lierte Verbrennung zu. Gleiches gilt für die Wasserkühlung der
bewegbaren Rostplatten, die eine vollständige Verbrennung eines
schwieriger zu verbrennenden Brennstoffes, beispielsweise Müll,
nicht erlaubt. Die an den festen Platten gelagerten bewegbaren
Platten unterliegen einem erheblichen Verschleiß, da feste Teilchen
des Brennstoffes bei der relativen Bewegung der beiden aufeinander
liegenden Platten deren Oberfläche beschädigen. Ein weiterer Nach
teil des bekannten Kessels besteht darin, daß der Brennstoff über
eine Schräge auf den Rost fällt. Es unterliegt daher völlig Zufäl
ligkeiten, wie weit der Brennstoff auf dem Rost herunterpoltert,
bis er zum Stehen kommt. Es ist ersichtlich, daß hieraus völlig
unterschiedliche Verweilzeiten von Brennstoffteilen auf dem Rost
resultieren.
Der bekannte Kessel erlaubt daher keine vollständige und keine
hinreichend kontrollierte Verbrennung des Brennstoffes. Darüber
hinaus ermöglicht der bekannte Kessel nicht, den Schadstoffgehalt
in den Verbrennungsgasen deutlich zu reduzieren.
Die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung besteht darin,
einen Rost beziehungsweise einen Kessel zu erstellen, der eine
kontrollierte und vollständige Verbrennung des gegebenenfalls auch
problematischen Brennstoffes, beispielsweise Müll, ermöglicht.
Ausgehend von dieser Problemstellung ist ein Rost der eingangs
erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die festen Platten an
einer gemeinsamen ersten Halterung und die bewegbaren Platten an
einer gemeinsamen zweiten Halterung befestigt sind und daß die
Befestigung jeder Platte an seiner Halterung höhenverstellbar ist.
Die Höhenverstellbarkeit der einzelnen Platten des Rostes erlaubt
die Einstellung unterschiedlicher Zwischenräume für den Durchtritt
der Verbrennungsluft, so daß die Zwischenräume einerseits an un
terschiedliche Brennstoffe angepaßt werden können, andererseits
über die Länge des Rostes unterschiedlich einstellbar sind, um
ein gewünschtes Strömungsprofil für die Verbrennungsluft durch
den Rost hindurch zu erzeugen. Erfindungsgemäß kann auf diese Weise
am Rostanfang eine unterstöchiometrische Verschwelung eingestellt
werden, während zum Rostende eine überstöchiometrische vollständige
Verbrennung stattfinden kann. Hierzu können die Zwischenräume
zwischen den Platten zum Rostende hin vergrößert werden.
Der erfindungsgemäße Rost wird in einer besonders bevorzugten Weise
so ausgebildet, daß die Verbrennung ausschließlich mit der durch
die Plattenzwischenräume hindurchtretenden Primärluft erfolgt und
daß keine Sekundärluft zugelassen wird. Durch die Lagerung der
festen Platten einerseits und der bewegbaren Platten andererseits
an jeweils gemeinsamen Halterungen ist eine Lagerung der benach
barten festen und bewegbaren Platten unabhängig voneinander rea
lisiert. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, Platten der einen
Art auf Platten der anderen Art aufliegen zu lassen, wodurch es
zu erheblichen mechanischen Beanspruchungen kommt. Erfindungsgemäß
bestehen Luftspalte zwischen einer festen Platte und beiden benach
barten bewegbaren Platten beziehungsweise einer bewegbaren Platte
und beiden benachbarten festen Platten. Aufgrund der gemeinsamen
Halterung für die bewegbaren Platten ist deren Antrieb für die
Hin- und Herbewegung leicht realisierbar, indem die gesamte Hal
terung hin- und herbewegt wird.
Die bewegbaren Platten sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie
auch in ihren Extremstellungen der Hin- und Herbewegung mit beiden
benachbarten festen Platten überlappen. Dadurch wird ein Durchfal
len von Brennstoff durch den Rost verhindert.
In einer konstruktiv einfachen und bevorzugten Ausführungsform
liegen die Platten auf vertikal stehenden plattenförmigen Stützen
auf, die an den gemeinsamen Halterungen höhenverstellbar angebracht
sind.
Die gemeinsame zweite Halterung der bewegbaren Platten ist vor
zugsweise als eine im Querschnitt etwa U-förmige Rinne ausgebildet,
an deren Seitenwänden die vertikal stehenden Stützen für die be
wegbaren Platten befestigt sind. Die Verbindung der bewegbaren
Platten mit den vertikal stehenden Stützen kann durch eine Ver
schraubung erfolgen.
Hingegen weisen die vertikal stehenden plattenförmigen Stützen,
die mit der gemeinsamen ersten Halterung verbunden sind, eine
abgestufte Oberkante auf, durch die eine Vertiefung gebildet ist,
die die zugehörige Platte aufnimmt. Die Vertiefung kann dabei zur
in Neigungsrichtung vorhergehenden Stütze offen sein, so daß die
Festlegung der festen Platten durch zwei aneinander anliegende
plattenförmige Stützen erfolgt.
Vorzugsweise sind die vertikalen Stützen dicht an dicht aneinander
anschließend angeordnet und die Luftzuführung erfolgt innerhalb
der vertikalen Stützen. Auf diese Weise kann eine Zuführung von
seitlicher Sekundärluft zuverlässig vermieden werden.
Der erfindungsgemäße, mit einem oben beschriebenen Rost ausgestat
tete Kessel arbeitet mit Verbrennungsluft, die ausschließlich durch
die Zwischenräume zwischen den Platten hindurchtritt. Vorzugsweise
wird die Verbrennungsluft durch eine stromabwärts von dem Feuerraum
angeordnete Saugquelle durch die Zwischenräume bewegt. Der Feuer
raum steht somit unter einem Unterdruck, der zu einem Absaugen
von Verbrennungsluft durch die Zwischenräume zwischen den Rost
platten führt. Mit Hilfe des Unterdruckes lassen sich sehr defi
nierte Verbrennungsverhältnisse einstellen. Besonders bevorzugt
ist dabei die Einhaltung einer niedrigen Brennstoffbett-Temperatur,
die dafür sorgt, daß etwaige durch die Zugabe von basischen Ad
ditiven eingebundene Säurebildner in der Asche verbleiben und nicht
durch zu hohe Feuerbett-Temperaturen in den gasförmigen Zustand
zerfallen un die Verbrennungsgase als Schadstoffe belasten.
Der erfindungsgemäße Kessel kann vorzugsweise mit einer Nachbrenn
kammer ausgebildet sein, in der aufgrund von Strahlungswärme und
einer guten Isolation sehr hohe Temperaturen entstehen, die etwaige
nicht gebundene Schadstoffe thermisch in ungefährliche Gase zer
setzen.
Der erfindungsgemäße Kessel arbeitet ohne eine Zusatzflamme, da
sich die Brennstoffmenge aufgrund der dosierten Brennstoffzuführung
und aufgrund des dosierten Transportes auf dem Rost jederzeit
zuverlässig regeln läßt, wodurch auch bei in seinen Eigenschaften
stark variierendem Brennstoff definierte Temperaturen und Verbren
nungszustände erreicht werden können.
Eine definierte Zuführung des Brennstoffes zum Rostanfang wird
dadurch erreicht, daß ein Zuführboden in der Höhe des Rostanfangs
angeordnet ist, der als Zuführeinrichtung für den Brennstoff zum
Rost dient.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von in der Zeichnung dar
gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungs
ofens, insbesondere für Müll,
Fig. 2 eine Einzeldarstellung eines Rostes in dem Verbren
nungsofen in Fig. 1,
Fig. 3 eine im Querschnitt U-förmige Halterung für die
bewegbaren Platten,
Fig. 4 eine mit Bohrungen versehene Profilschiene zur
(einseitigen) Halterung der festen Platten,
Fig. 5 einen Rost großer Breite, aufgebaut aus drei neben
einander aufgebauten Einzelrosten gemäß Fig. 2.
Dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Verbrennungsofen wird
Brennstoff über eine in der Decke angeordnete Klappe 1 zugeführt.
Der Brennstoff ist vorzugsweise homogen mit einem basischen Additiv
vermischt, um Säurebildner durch eine Neutralisationsreaktion zu
ungefährlichen Salzen einzubinden. Der Brennstoff fällt auf einen
Schubboden 2, der mit sägezahnförmigen Keilen 3 ausgestattet ist,
von denen zumindest einige durch einen Antrieb 4 hin- und herbe
wegbar sind. Da der Brennstoff über die flache Schräge des säge
zahnförmigen Keils 3 hinüberwandern kann, von der steilen Schräge
jedoch vorwärtsgeschoben wird, wandert der Brennstoff zur vorderen
Kante 4 des Schubbodens und drückt eine pendelnd aufgehängte Klappe
5 zur Seite und fällt auf einen Boden 6, auf dem ein Schiebestößel
7 von einem Antrieb 8 hin- und herbewegt wird. Durch die Decke
des Verbrennungsofens hindurch kann dem auf dem Boden 6 liegenden
Brennstoff ein basisches Additiv in flüssiger Form zugegeben wer
den, wie dies durch die beiden Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist.
Diese Zugabe ist überflüssig, wenn der Brennstoff vorher homogen
mit einem basischen Additiv versetzt worden ist.
An den Boden 6 schließt sich auf gleicher Höhe der Anfang eines
Rostes 9 an, der aus stufenförmig angeordneten festen Platten 10
und dazwischen angeordneten bewegbaren Platten 11 besteht. Die
bewegbaren Platten 11 sind in Fig. 1 in ihrer eingefahrenen Stel
lung gezeigt, in der sie etwas mit der unter ihr angeordneten
festen Platte 10 überlappen. Durch eine Hin- und Herbewegung, die
durch denselben Antrieb 8 wie für den Schiebestößel 7 verursacht
wird, wird der Brennstoff auf dem Rost 9 schräg nach unten bewegt,
bis er vollständig verbrannt in einen Aschebehälter 12 fällt, aus
dem die Asche beispielsweise mit Hilfe einer Förderschnecke 13
abtransportiert wird. Der oberhalb des Rostes 9 angeordnete Brenn
raum 14 ist zum Boden 6 und Schubboden 2 hin durch eine Wand 15
begrenzt, die in einer etwas oberhalb des Rostanfangs angeordneten
Halterung 16 gehalten wird. Die Verbrennungsgase gelangen über
einen unterhalb der Decke angeordneten Durchtritt 17 zum Ausgang
18 des Kessels. Sofern die Kesselwände gut isolieren und eine hohe
Wäremkapazität aufweisen und ggf. Wärmestrahlung abgeben können,
kann sich der Raum oberhalb des Rostes 9 auf sehr hohe Temperaturen
aufheizen und damit in den Verbrennungsgasen enthaltene Schadstoffe
in unschädliche Komponenten zerfallen lassen. An den Ausgang 18
des Kessels können sich Wärmetauscher, Filter o.ä. anschließen.
Der Aufbau des Rostes wird im folgenden anhand der Fig. 2 erläu
tert. Die bewegbaren Platten 11 erstrecken sich - ebenso wie die
festen Platten 10 - über die gesamte Breite des Rostes. Innerhalb
dieser Breite sind zwei U-förmige Profilstücke 19 angeordnet, die
als erste gemeinsame Halterung 20, und zwar für die feststehenden
Platten 10 fungieren. Ein Profilstück 19 ist als Einzelheit in
Fig. 4 dargestellt. Es weist acht Löcherpaare 21 auf, an denen
jeweils eine plattenförmige Stütze 22 angeschraubt ist. Die plat
tenförmigen Stützen 22 weisen zwei Langlöcher 23, 24 auf, von denen
eines T-förmig ausgebildet ist und so eine Justierungsmöglichkeit
in vertikaler und in horizontaler Richtung bietet. Durch die Ver
schraubung der plattenförmigen Stützen 22 in deren Langlöchern
23, 24 sind die Stützen 22 an der ersten gemeinsamen Halterung 20
höhenverstellbar. Die Stützen 22 weisen an ihrer oberen Kante eine
Abstufung 25 auf, durch die eine Vertiefung 26 gebildet ist, die
zur in Förderrichtung vorhergehenden Stütze 22 offen ist. In die
Vertiefung 26 ist die zugehörige feste Platte 10 eingelegt, die
somit auf zwei nahe den gegenüberliegenden Kesselwänden angeord
neten vertikalen plattenförmigen Stützen 22 ruht. ln Fig. 2
schließen acht vertikale plattenförmige Stützen 22 dicht an dicht
aneinander an und bilden Fugen 27.
Innerhalb der ersten gemeinsamen Halterung 20 ist eine im Quer
schnitt U-förmige Rinne 28 angeordnet, die die zweite gemeinsame
Halterung, nämlich für die bewegbaren Platten 11 bildet. Die Rinne
28 ist in Fig. 3 als Einzelheit dargestellt und besteht aus einem
rechteckigen Boden 30 und zwei Seitenwänden 31, deren Höhe ent
sprechend der Neigung des Rostes 9 in Förderrichtung abnimmt. Die
Seitenwände 31 sind mit Bohrungspaaren 32 versehen, die miteinander
fluchten. Mit Hilfe eines Bohrungspaares 32 ist jeweils eine ver
tikale plattenförmige Stütze 33 an der betreffenden Seitenwand 31
der Rinne 28 befestigt. Auch hier erfolgt die Befestigung über
Langlochpaare 34, 35, so daß die vertikalen Stützen 33 höhenver
stellbar sind. Auf ihren Oberkanten 36 stützt sich jeweils eine
bewegbare Platte 11 ab, die mit Hilfe eines Befestigungswinkels
an die Stütze 33 angeschraubt ist. Die bewegbaren Platten 11 werden
somit ebenfalls von zwei vertikalen plattenförmigen Stützen 33
gestützt gehalten, wobei der Abstand der Stützpunkte etwas geringer
ist als der Abstand der Stützpunkte für die festen Platten 10
aufgrund der zugehörigen vertikalen Stützen 22. Auch die vertikalen
Stützen 33 schließen dicht an dicht aneinander an und bilden Fugen
37.
Die Luftzufuhr erfolgt innerhalb der U-förmigen Rinne 28, und zwar
mittels eines oberhalb des Rostes 9 erzeugten Unterdrucks, durch
den Luft zwischen den Platten 10, 11 hindurchgesaugt wird. Aufgrund
der durch einen Unterdruck bewirkten Luftführung entsteht eine
außerordentlich gleichmäßige Luftströmung, die ggf. durch unter
schiedliche Abstände zwischen den Platten 10, 11 am Rostende ge
genüber dem Rostanfang so gesteuert werden kann, daß am Rostanfang
eine unterstöchiometrische Verschwelung bewirkt wird, während eine
überstöchiometrische Verbrennung am Rostende entsteht, die aber
nicht zu einer unzulässigen Erhöhung der Brennstoffbett-Temperatur
führt, weil der Brennstoff am Rostende schon weitgehend verascht
ist, so daß eine Temperaturerhöhung trotz der im Überangebot vor
handenen Verbrennungsluft nicht entstehen kann. Der überschüssige
Sauerstoff kann in der Nachreaktionskammer den thermischen Zerfall
von Schadstoffen begünstigen bzw. ermöglichen.
Da die Unterstützung der Platten 10, 11 - wie dargestellt - nur
an zwei Linien nahe des Endes der Platten durch die Kanten der
vertikalen Stützen 22 bzw. 33 erfolgt, können nur Platten einer
gewissen maximalen Länge verwendet werden, da andernfalls ein
Durchbiegen der Platten 10, 11 - und damit undefinierte Verbren
nungsluftzuführungen - riskiert würden. Soll aufgrund der ange
strebten Leistung des Verbrennungsofens ein Rost größerer Breite
Verwendung finden, kann dieser - wie in Fig. 5 schematisch dar
gestellt ist - aus mehreren Einzelrosten 9 zusammengesetzt werden.
Die Platten 10, 11 der im dargestellten Ausführungsbeispiel 3
Einzelroste 9 können sich dabei ohne merklichen Zwischenraum zu
der angestrebten Gesamtbreite des Rostes ergänzen, so daß auch
größere Rostbreiten realisierbar sind, ohne daß die Gefahr eines
Durchbiegens der Platten 10, 11 bestünde.
Claims (13)
1. Rost für einen Brennstoffkessel bestehend aus stufenförmig
angeordneten Platten (10, 11), von denen jede zweite (11) hin
und herbewegbar und mit einem entsprechenden Antrieb versehen
ist, wobei durch Zwischenräume zwischen den Platten (10, 11)
Verbrennungsluft hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß
die festen Platten (10) an einer gemeinsamen ersten Halterung
(20) und die bewegbaren Platten (11) an einer gemeinsamen
zweiten Halterung (29) befestigt sind und daß die Befestigung
jeder Platte (10, 11) an seiner Halterung (20, 29) höhenver
stellbar ist.
2. Rost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg
baren Platten (11) auch in ihren Extremstellungen der Hin
und Herbewegung mit beiden benachbarten festen Platten (10)
überlappend angeordnet sind.
3. Rost nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Platten (10, 11) auf vertikal stehenden plattenförmigen Stüt
zen (22, 33) aufliegen, die an den gemeinsamen Halterungen
(20, 29) höhenverstellbar angebracht sind.
4. Rost nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemein
same zweite Halterung (29) der beweglichen Platten (11) als
im Querschnitt etwa U-förmige Rinne (28) ausgebildet ist, an
deren Seitenwänden (31) die vertikal stehenden Stützen (33)
für die bewegbaren Platten (11) befestigt sind.
5. Rost nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg
baren Platten (11) durch Verschraubung mit den zugehörigen
vertikal stehenden Stützen (33) verbunden sind.
6. Rost nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit der gemeinsamen ersten Halterung (20) verbundenen
vertikal stehenden plattenförmigen Stützen (22) eine abge
stufte Oberkante aufweisen und daß die durch die Abstufung
(25) gebildete Vertiefung (26) die zugehörige feste Platte
(10) aufnimmt.
7. Rost nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
tiefung (26) zur in Neigungsrichtung vorhergehenden Stütze
(22) offen ist.
8. Rost nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die vertikalen Stützen (22, 33) dicht an dicht aneinander
anschließen und daß die Luftzuführung innerhalb der vertikalen
Stützen (22, 33) erfolgt.
9. Kessel mit einem Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft ausschließlich
durch die Zwischenräume zwischen den Platten (10, 11) hin
durchtritt.
10. Kessel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
brennungsluft durch eine stromabwärts vom Feuerraum angeord
nete Saugquelle durch die Zwischenräume bewegt wird.
11. Kessel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenräume zwischen den Platten (10, 11) zur Einstel
lung eines vorbestimmten Strömungsprofils durch den Rost (9)
mit unterschiedlichen Höhen eingestellt sind.
12. Kessel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe
der Zwischenräume zum Rostende hin zunimmt.
13. Kessel nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch
einen Zuführboden (6), der in der Höhe des Rostanfangs an
geordnet ist, als Zuführeinrichtung für den Brennstoff zum
Rost (9).
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