DEP0013592MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 1. Oktober 1948 Bekanntgemacht am 6. September 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Es ist bekannt, daß bei Rostfeuerungen die Abführung der aus der Brennschicht aiuf den Rostbelag übertragenen Strahlungs- und Berührungswärme bei Brennstoffen mit hohem Heizwert oder bei hoher Vorwärmung der Verbrennungsluft Schwierigkeiten bereitet, so daß der Rostbelag vielfach nur eine kurze Lebensdauer hat.

Man hat versucht, die erforderliche Kühlung des Rostbelages durch Anwendung schmaler Roststäbe ίο mit hohen Rippen, also mit einem günstigen Verhältnis von luftbestrichener Kühlfläche zur wärmeaufnehmenden Oberfläche, zu erreichen. Da jedoch die je Rostflächeneinheit verfügbare Luftmenge einen aus verbrennungstechnischen und wirtschaftlichen Gründen nur wenig änderbaren, begrenzten Wert besitzt, so hat die erwähnte Aufgliederung des Rostbelages in schmale Bauteile den Nachteil, daß selbst bei sehr enger Spaltweite von nur 1 bis 2 mm und Begrenzung der Spaltanordnung auf einen Teil der Stablänge mit der verfügbaren Luftmenge in den Luftabflußspalten nur ein Staudruck von kleinerer Größe, als dem Strömungswiderstand der darüberliegenden Brennschicht entspricht, erreicht wird. Der Abfluß der Verbrennungsluft durch die Rostspalten erfolgt daher im wesentlichen in Abhängigkeit vom örtlichen Strömungswiderstand der

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Brennschicht. An Stellen, an denen beispielsweise flüssige Schlacke im unteren Bereich der Brennschicht auftritt, kommt der Luftabfluß zum großen Schaden der Roststäbe bisweilen für längere Zeitspannen ganz zum Stillstand.

Der auch als Kühlmittel benötigte Unterwind entlang den Roststäben wurde bisher im allgemeinen nicht nach den Anforderungen geführt, die sich aus der erforderlichen dauernden, gleichmäßigen Abführung der stetig aus der Brennschicht in den Rostbelag einströmenden Wärmemengen ergeben. Da zudem sogar bei normaler Durchlässigkeit der aufliegenden Brennschicht die Geschwindigkeit der Kühlluft längs der Unterseite und den Flanken der Roststäbe bei allen Rostbauarten nur gering ist und im allgemeinen bei 3 bis 5 m/Sek.

liegt, ist auch die Wärmeübertragungszahl längs

' der bestrichenen Oberfläche klein. Lediglich in dem schmalen Bereich, den die Flanken der Düsenspalten an der Stelle des Luftaustritts in die Brennschicht an jedem Roststab bilden, steigt sie auf höhere Werte, doch ist dieser Bereich flächenmäßig viel zu klein, als daß dort ein Wärmeaustausch von ins Gewicht fallendem Ausmaß stattfinden könnte.

Bei der bisher üblichen Luftführung ergeben sich bei heißgehender Brennschicht daher folgende Temperaturverhältnisse: trotzdem die Roststäbe sehr hohe, vielfach sogar über 850⁰ C liegende Betriebstemperaturen aufweisen, erfährt die Kühlluft beim Vorbeistreichen an ihnen" nur eine geringe Aufwärmung von etwa ioo° C, sie wird also kühltechnisch nur sehr mangelhaft ausgenutzt. Dies hat aber die eingangs erwähnte, ungenügende Haltbarkeit der Roststäbe zur Folge.

Es wurde schon vorgeschlagen, die Roststäbe hohl auszubilden und die Verbrennungsluft unter Verwendung von zusätzlicher Luft hohen Druckes hindurchzublasen. Hierbei mußte jedoch die Druckluft jedem einzelnen Hohlroststab unter Amvendung besonderer Verteilerleitungen zugeführt werden. Das bedingt aber hohe Herstellungs- und Betriebskosten. Die Verbrennungsluft wird hierbei durch in den Roststäben vorgesehene Luftaustrittslöcher in die Brennschicht geleitet. Erfahrungsgemäß werden aber derartige Düsenlöcher durch Schlacke usw. verstopft, so daß weder eine ordnungsgemäße Kühlung noch eine ausreichende Luftzufuhr in die Brennschicht gewährleistet ist.

Alle bekannten Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden. Durch diese wird das Druckgefälle ausgenutzt, das zwischen dem Raum unter und über dem Rost vorhanden ist und durch ein Untenvindgebläse, Saug- oder natürliche Kamin-Zugwirkung erzeugt wird. Bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Rost wird die gesamte oder ein Teil der Verbrennungsluft als Unterwind von der Rostunterseite her in die Roststäbe eingeführt und nach dem Durchlaufen der Roststäbe mit erhöhter Geschwindigkeit in die Brennschicht ausgeblasen und so der unmittelbare Durchtritt von Luft in die Brennschicht verhindert. Der erfindungsgemäße Rost ist dabei mit luftgekühlten Hohlroststäben ausgerüstet, die auf der Unterseite Lufteintrittsö'ffniungen aufweisen und mittels ebener, den unmittelbaren Luftdurchtritt vom Rostunterraum in den Feuerraum verhindernder Berührungsflächen bis auf düsenartige Luftaustrittsöffnungen im vorderen Teil der Roststäbe bildende Aussparungen dicht aneinander geführt sind.

Einzelheiten sind aus der nachfolgenden Be-Schreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Letztere stellen einige beispielsweise Ausführungsformen dar, und zwar zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt durch einen Roststab eines Stufenrostes mit Nachbarroststäben in Ansieht und Teilansicht,

Fig. 2 eine Unteransicht eines Roststabes,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Roststab,

Fig. 4 bis 15 Unteransichten und Schnitte weiterer Ausführungsformen, .

Fig. 16 und 17 perspektivische Unteransichten zweier Ausführungsformen.

Die Hohkoststäbe 1 des Feuerungsrostes weisen auf ihrer Unterseite großflächige Luftführungskanäle 3 auf (Fig. 2 und 3). Diese Kanäle können sowohl geschlossen als auch offen sein; im letzteren Falle werden sie durch eine Abdeckplatte 10 verschlossen, die entweder aus Guß mit gleichem Dehnungskoeffizient wie der Grundstoff der Roststäbe oder aus geglühtem Eisenblech besteht und zentral oder seitlich mittels Schweißung befestigt ist, wo- bei ein Dehnungsspiel und Halteleisten am Roststab vorgesehen sind. Anstatt der in Fig. 2 und 3 veranschaulichten vier nebeneinander angeordneten Luftführungskanäle können wahlweise auch drei (Fig. 4 und 5) angeordnet sein, wobei der Lufteintritt in jeden Roststab dann zweckmäßig hinten erfolgt, oder zwei, wie in Abb. 6 und 7 dargestellt; der Lufteintritt in die Kühlrippen findet bei letzterer Ausführung zweckmäßig vorn statt. Die Kühlluft kann auch in der Mitte der Roststäbe eintreten und diese in zwei Teilströmen symmetrisch durchfließen (Fig. 8 und 9). Die Kühlluf tkanäle können ferner auch übereinanderliegend angeordnet sein, wie in Fig. 10 und 11 veranschaulicht ist. Ferner kann der Kühlluftstrom jeden Roststab auch mäanderartig durchfließen, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt.

Es ist zweckmäßig, daß der Querschnitt der Luftführungskanäle entsprechend dem durch die Erwärmung zunehmenden Luftvolumen in der Strömungsrichtung erweitert ist.

Um ein unerwünscht großes Durchströmen der nicht durch die Roststäbe, sondern an deren Seitenflanken vorbeistreichenden Nebenluft 9 (Fig. 1 und 2) zu vermeiden, sind die Roststäbe außer mit der erwähnten Abdeckplatte 10 an den Seitenflanken mit aneinanderstoßenden Berührungsflächen 4 ausgerüstet, die einen Druckausgleich zwischen der Lufteinström- und Ausströmöffnung jedes Roststabes im wesentlichen verhindern, somit also als Drucksperre wirken.

Die durch die Berührungsflächen 4 doch noch hindurchtretende Nebenluf t9 wird beim Vorbeistreichen an den Außenseiten der Roststäbe gleichfalls auf hohe Geschwindigkeit (größenordnungsmäßig 20

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bis 45 m/Sek.) beschleunigt, so daß sie ebenfalls wirksam zur Wärmeabfuhr beiträgt; die Nebenluft 9 vereinigt sich nach Durchtritt durch die Berührungsfläche mit dem Hauptluftstrom 12.
Die Luftabflußaussparungen 5 können auf beiden Seitenflanken jedes Roststabes angeordnet (Fig. 1 bis 5 sowie 8, 9) oder jeweils nur auf einer Roststabseite vorhanden sein (Fig. 6, 7, 10 bis 15). Die aneinanderliegenden Aussparungen 5 zweier benachbarter Roststäbe bilden dabei die düsenartige Luftaustrittsöffnung 13.

Der Raum 14 (Fig. 1 und 16) kann an jedem Roststab seitlich und unten für sich praktisch gegen die Umgebung luftdicht abgeschlossen sein, so daß die durch jeden Roststab durchgeströmte Luft nur durch die für den Luftaustritt vorgesehene Luftaustrittsöffnungi3 in die Brennschicht 2 übertreten kann.

Die Einrichtung kann aber auch so getroffen sein, daß die Kühlströme aller Stäbe einer Roststufe in einen zwischen der Berührungsfläche 4 und den Luftaustrittsöffraungen 13 der Roststäbe liegenden gemeinsamen Raum 14'einmünden (Fig. 17), so daß die durch einen Roststab geströmte Luftmenge 12 beispielsweise durch die Austrittsöffnungen 13 benachbarter, d. h. in der gleichen Reihe liegender Roststäbe in die Brennschicht 2 austreten kann. Bei dieser Ausführungsart werden selbst solche Roststäbe noch von Kühlluft durchflossen, deren Luftaustrittsöffnung nach der Brennschicht beispielsweise durch eine örtliche Ansammlung flüssiger Schlacke vorübergehend verlegt ist.

Die beschriebene neuartige Luftführung innerhalb der Roststäbe gestattet, die Zahl der Luftaustrittsöffnungen 13 des Rostbelags je Flächeneinheit zugunsten der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit längs allen vom Unterwind bestrichenen Flächen wesentlich geringer zu halten, als dies bei der bisher üblichen Luftführung möglich ist.

Falls bei Rosten mit gegeneinander bewegbaren, übereinanderliegenden Stufen die Unterseite des Raumes 14 durch die Oberfläche der in der darunterliegenden Stufe befindlichen Roststäbe gebildet wird, muß auf dichten Abschluß des Raumes 14 gegenüber dem Lufteintrittsraum 15 während der ganzen Hubstrecke der Roststäbe geachtet werden. Die beschriebene Kühlluftführung kann auch bei den Roststäben von Plan- oder Wanderrosten angewendet werden.

Da das der Verbrennungsluft durch die Unterwindeinrichtung aufgedrückte mechanische Arbeitsvermögen bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Rostbelags stets an der Stelle des größten Engpasses frei wird, wird bei der erfindungsgemäßen Roststabauebildung eine viel bessere Sauberhaltung der Rostspalten erzwungen, als dies bisher möglich ist.

Das sich an der engsten Stelle zwischen den Roststäben ergebende Säuberungsbestreben der Kühl- und Verbrennungsluft kann in an sich bekannter Weise durch Verwendung von konisch nach unten erweiterten Düsenspalten an den gegeneinander verschiebbar angeordneten Roststäben unter-J stützt werden (Fig. 6 mittlerer Roststab). Die als »Drucksperre« wirkenden Berührungsflächen 7 (Fig. 6) an den verschiebbaren Roststäben werden in diesem Falle zweckmäßig um die Größe des Verschiebungsweges breiter gehalten als die Berühnungsflächen 4, mit denen sie zusammenarbeiten.

Stufenartig übereinanderliegende Roststäbe können so angeordnet sein, daß ihre Luftaustrittsöffnungen miteinander fluchten; zwecks möglichst gleichmäßiger Brennschichtdurchblasung können dieLuftaustrittsöfrnungen von Stufe zu Stufe jeweils um die halbe Stabbreite versetzt werden.

Um ein Anheben einzelner Roststäbe z. B. durch Wärmespannungen unmöglich zu machen, können Haltevorsprünge 8 (Fig. 14 und 15) angeordnet sein, die jeweils am Nachbarstab 'untergreifen.

Die Führung des jedem Roststab zukommenden Verbrennungsluftanteils mit großer Geschwindigkeit in einem verhältnismäßig langen Kanal großer Wandfläche, ferner die Einschaltung von Ausströmdüsen mit möglichst groß gehaltenen Flankenflächen unter Geschwindigkeitssteigenung der Kühl- und Verbrennungsluft sowie die Verminderung der Luftausströmungsstellen des Rostbelags je Flächeneinheit ergeben einerseits eine beträchtlich gesteigerte Wärmeaufnahme der Verbrennungsluft, im Zusammenhang damit anderseits die erforderliche wirksame Kühlhaltung der Roststäbe in ungleich stärkerem Maße, als dies bei der bisher üblichen, im Parallelstrom in offenen Kanälen ■ und anschließender unmittelbarer Ausströmung in die Brennschicht erfolgenden Führung des Unterwindes der Fall ist.

Durch das Leiten des ' Kühlluftstromes durch einen langen Kanal verhältnismäßig engen Querschnitts läßt sich mit der für die Verbrennung erforderlichen Luftmenge ein so hoher Druckverlust (beispielsweise 100 mm Wassersäule und mehr) in jedem einzelnen Roststab erzeugen, daß dieser den Durchdringungswiderstand der Brennschicht (größenordniungsmäßig 30 bis 60 mm Wassersäule) weit übersteigt, so daß die in die Brennschicht abströmende Luftmenge von Änderungen des Schichtwiderstandes praktisch unabhängig wird.

Der hohe Druckverlust, der in jedem einzelnen Roststab auftritt, läßt sich außer zur Erzwingung einer äußerst wirkungsvollen Kühlung aber auch zu mehreren verbrennungstechnisch sehr wertvollen Nebenwirkungen verwenden, wodurch sich eine Stabilisierung des Abbrandes durch Vergleichmäßigung der örtlich in die Brennschicht eintretenden Luftmenge sowie eine Verbesserung der Vortrocknung und Zündung insbesondere feuchter oder minderwertiger Brennstoffe ergibt.

Bei normalen Schichtdurchdringungsverhältnissen, also einem im Verhältnis zur Gebläsepressung (beispielsweise 200 mm Wassersäule) geringen Schichtwiderstand, wird das Arbeitsvermögen der Verbrennungsluft zum größten Teil in den Kühlkanälen und in den Ausströmspalten vernichtet; dies hat aber zur Folge, daß auch an Stellen örtlich schwacher oder fehlender Schichtbedeckung der Roststäbe nur eine ganz geringe (größenord-

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nungsmäßig nur ίο bis 15%betragende) Steigerung der austretenden Luftmenge gegenüber dem Normalwert möglich ist, so daß sich also keine kraterartigen Durchbruchstellen in der Brennstoffschicht bilden können. Dies ist besonders wichtig bei grobkörnigen Brennstoffen mit geringem Strömungswiderstand, aber auch bei solchen, die vom Luftstrom leicht mitgerissen werden.

Tritt umgekehrt örtlich über einem Rostglied Neigung zur Vergrößerung des Schichtwiderstandes und als Folge davon eine Verminderung der Luftdurchströmmenge durch die Brennschicht ein, so sinkt der Drosselverlust, den die verminderte Luftmenge in den Kanälen des betreffenden Roststabes erfährt, erheblich ab. Da die Windpressung in der zugehörigen Rostzone ihren früheren Wert in diesem Fall mindestens beibehält, so steigt infolge der beschriebenen starken Verminderung des Drosselverlustes im Roststab der für die Durchdringung der Brennschacht verfügbare Druckanteil im gleichen Maße an und erzwingt so sowohl den weiteren Abbrand der Brennschicht auch an Stellen dichter Schaltung oder flüssig gewordener Schlacke als auch die weitere Wärmeabfuhr aus dem darunterliegenden Roststab. Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Roststabausbildung wird daher das mit Rostfeuerungen beherrschbare Brennstoffprogramm sowohl hinsichtlich der zulässigen Kornfeinheit bzw. -Verschiedenheit als auch hinsichtlich niedriger Schlackenschmelzpunkte vergrößert.

Erstreckt sich die Vergrößerung des Schichtwiderstandes auf eine ganze Rostzone oder erhebliche Teile einer solchen, so tritt infolge der Leistungsabhängigkeit der Gebläsedruckcharakteristik zusätzlich eine Erhöhung des Zonenwirkdruckes, also des Eintrittsdruckes der Luft in die Kühlkanäle, ein.

Hierdurch wird die Rückführung der Brennschichtdurchblasung auf den Normalwert zusätzlich begünstigt. Die gute Wärmeabgabe der Roststäbe an die Verbrennungsluft und deren Aufwärmung kommt auch der raschen Vortrocknung und Zündung feuchter oder aus sonstigen Gründen heizwertarmer Brennstoffe zugute. Wenn die Zündung bei solchem Brennstoff beispielsweise wegen örtlich besonders niedrigem Heizwert der aufliegenden Brennschicht oder bei kurzfristig notwendig werdender Leistungserhöhung zum Abreißen neigen möchte, wirken die erfindungsgemäß ausgebildeten Roststäbe als Rekuperativwärmespeicher, erleichtern durch die Abführung ihres Wärmevorrats an die Verbrennungsluft die Aufrechterhaltung der Zündtemperatur und tragen so in wertvoller Weiße zur Stabilisierung des Schichtabbrandes bei. Hierdurch wird nicht nur die Betriebssicherheit bei heizwertarmen Brennstoffen erheblich gesteigert, sondern auch die Flächenwärmeleistung der Rostfeuerungen merklich vergrößert.

Um die thermische Beanspruchung der Roststäbe überwachen und damit deren Lebensdauer erhöhen zu können, werden gegebenenfalls an geeigneten Stellen des Rostbelages Temperaturfühler bekannter Art eingebaut, die nach Wahl mit einem anzeigenden oder registrierenden Meßinstrument zusammenarbeiten. . ' .

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Aus luftgekühlten Hohlroststäben bestehender Rost für Feuerungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlroststäbe (1) mit Luftkanälen (3) und auf der Unterseite . mit Lufteintrittsöffniungen versehen sind und mittels ebener, den (Unmittelbaren Luftdurchtritt vom Rostunterraum in den Feuerraum verhindernden Berührungsflächen (4) bis auf düsenartige Luftaustrittsöffniungen (13) im vorderen Teil der Roststäbe bildende Aussparungen (5) dicht aneinandergeführt sind.

2. Rost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vor den Berühungsflächen (4) liegende Luftraum (14) der Hohlroststäbe gegen seine Umgebung bis auf die die Verbindung nach der Brennschicht bildende Luftaustrittsöffnung(l3) gegen Luftabfluß abgeschlossen ist.

3. Rost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Hohlroststäbe in dem zwischen den Berührungsflächen (4). und den Aussparungen (5) nach der Brennschicht (2) hin gebildeten Luftraum (14') miteinander in Verbindung stehen (Fig. 1 und 17).

4. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft in einen Mittelkanal der Hohlroststäbe eintritt und anschließend in zwei symmetrisch zur Roststabachse liegenden Teilsträngen abfließt (Fig. 8 und 9).

5. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle der Hohlroststäbe übereinander angeordnet sind (Fig. 10 und 11).

6. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftführungskanal der Hohlroststäbe mäanderförmig oder ähnlich verläuft (Fig. 12 und 13).

7. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Luftführungskanäle der Hohlroststäbe entsprechend dem durch die Erwärmung zunehmenden Luftvolumen in Strömungsrichtung' erweitert ist. .

8. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Austritt der Kühl- bzw. Verbrennungsluft in die Brennschicht dienenden Luftaustrittsöffnungen (13) der Hohlroststäbe aus sich konisch nach unten erweiternden Aussparungen (5) der gegeneinander verschiebbaren Roststäbe gebildet sind.

9. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei stufenförmig übereinander angeordneten Hohlroststäben die Luftaustrittsöffnungen (13) fluchtend verlaufen.

10. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei stufenförmig übereinander angeordneten Hohlroststäben die Luftaustrittsöffnungen (13) jeweils um die halbe Roststabbreite versetzt sind.

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11. Rost nach einem der Ansprüche ι bis io, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Hohlroststäbe einander mittels seitlicher Vorsprünge (8) in ihrer räumlichen Lage halten und so ein Anheben einzelner Roststäbe vierhindern (Fig. 14 und 15).

12. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle (3) der Hohlroststäbe allseitig geschlossen sind.

13. Rost nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle der Hohkoststäbe einseitig offen und durch gesonderte Abdeckplatten (10) verschlossen sind.

14. Rost nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatten (10) und die Hohlroststäbe (1) aus Guß mit gleichem Dehnungskoeffizient bestehen.

15. Rost nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatten (10) aus geglühtem Eisenblech bestehen und zentral und/ oder seitlich unten an den Hohlroststäben befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen