DK171048B1 - Brændselstransporterende forbrændingsrist til forbrændingsanlæg, navnlig affaldsforbrændingsanlæg - Google Patents

Description

DK 171048 B1

Opfindelsen angår en brændselstransporterende forbrændingsrist til forbrændingsanlæg, navnlig affaldsforbrændingsanlæg, og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Sådanne forbrændingsriste er i princippet velkendte 5 og anvendes i regelen anbragt i to eller flere sektioner eller afsnit overlappende hinanden, idet den øverste sektion fungerer som en føderist, der fra en brændselsskakt ovenover ristens øvre del doseret indfører brændslet i forbrændingsanlægget, mens den eller de nedre sektioner tjener til den 10 egentlige forbrænding af brændslet, idet den nederste sektion tillige afgiver de faste forbrændingsprodukter såsom aske og slagge til dertil beregnede bortskaffelsesanordninger.

Ved en i US patentskrift nr. 4 471 704 omhandlet rist af denne art, som har to sektioner, bevæges til hinanden 15 grænsende ristebjælker frem- og tilbage i længderetningen i modtakt med hinanden, og den aftrappede risteflade består af et antal risteelementer, der er anbragt kant mod kant.

Ved en anden i US patentskrift nr. 4 494 469 omhandlet rist af den nævnte art er hver anden ristebjælke frem- og 20 tilbagebevægelig i længderetningen, mens de øvrige ristebjælker er stationære. Ristefladen består her af et antal af ristestænger sammensatte risteblokke, som hver udviser to trin af aftrapningen.

I disse kendte riste kan ristebjælkerne ikke gen-25 nemstrømmes af et varmeoverføringsmedium.

Ved affaldsforbrændingsanlæg er navnlig føderisten, altså den øverste ristesektion i anlægget, underkastet meget uensartede varmepåvirkninger på grund af dens funktion og placering i anlægget samt variationer i brændværdien af det 30 af denne indfødede affald, idet der på føderisten dels sker en tørring af affaldet, dels en begyndende forgasning og antændelse af dette, og forløbet af disse processer og dermed varmepåvirkningen af risten er i høj grad afhængige af affaldets (nedre) brændværdi, dvs. navnlig dets fugtigheds-35 indhold.

DK 171048 B1 2

Disse forhold har ved kendte forbrændingsriste som de i de nævnte US patentskrifter omhandlede gjort det vanskeligt at opnå en effektiv tætning mellem de tilgrænsende, relativt frem- og tilbagebevægede ristebjælker og nærmere 5 bestemt mellem disses sideflader på grund af temperaturforskellene langs ristebjælkerne, der bevirker forskellig varmeudvidelse af disse. En utilstrækkelig tætning mellem tilgrænsende sideflader medfører dels en større mængde riste-gennemfald af aske og uforbrændt affald, hvilket sidste er 10 meget uønskeligt, da hensigten jo netop er at opnå en sterilisering og forbrænding af affaldet, dels medfører det en utilsigtet fordeling af primærluften, der passerer ukontrolleret op gennem spalterne mellem tilgrænsende sideflader.

For at forbedre denne tætning er der i reglen ved 15 forbrændingsriste af den indledningsvis nævnte art tilvejebragt mulighed for at spænde ristebjælkerne i hver sektion sammen i sideretningen, også for at korrigere for slid på sidefladerne af ristebjælkerne. Dette slid, der jo skyldes ristebjælkernes relative bevægelse, vil grundet disses mate-20 rialeegenskaber være mindst, når de har en forholdsvis lav temperatur.

I den internationale patentansøgning WO 94/24487 er vist og beskrevet en forbrændingsrist til forbrænding af affald og bestående af et antal risteplader, der hver stræk-25 ker sig over hele forbrændingsristens bredde, overlapper hinanden på en "taglagt" måde og er indbyrdes bevægelige på tværs af deres længdeudstrækning. Hver af disse risteplader udgør således en sektion af forbrændingsristen og består af et kasselignende hullegeme, der kan gennemstrømmes af et 3 0 varmeoverføringsmedium med henblik på "temperering" af ristepladen. Gennem hulrummet i hver risteplade er ført et stort antal rørformede elementer til tilførsel af primærluft, og hulrummet gennemstrømmes af varmeoverføringsmediet fra den ene endeside til den anden. Denne kendte forbrændingsrist 35 er generisk forskellig fra den i indledningen til krav 1 angivne og frembyder ikke de ovennævnte problemer, ligesom DK 171048 B1 3 skriftet ikke anviser nogen losning af disse.

Opfindelsens formål er nu at afhjælpe de ovennævnte ulemper ved dels at tilvejebringe en mere ensartet temperatur og varmeudvidelse langs længden af ristebjælkerne dels en 5 lavere temperatur af disse samt for så vidt angår føderiste en mulighed for at fremskynde tørringen af meget fugtigt affald på disse.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at der umiddelbart under hver ristebjælkes risteflade og i varmeoverførende 10 kontakt med denne og ristebjælkens slidbestandige sideflader er tilvejebragt langsgående kanaler for et varmeoverføringsmedium samt ved ristebjælkens ene ende tilslutninger til til- og fraførsel af varmeoverføringsmediet til og fra kanalerne.

' 15 Ved cirkulation af varmeoverføringsmediet i kanalerne udlignes en foreliggende temperaturforskel langs længden af ristebjælken, og denne kan desuden afkøles eller opvarmes afhængigt af varmeoverføringsmediets temperatur.

Selv om ristefladen som ved den i US patentskrift 20 nr. 4 471 704 omhandlede rist kunne bestå af et antal særskilte risteelementer, som hver især er i varmeoverførende kontakt med de langsgående kanaler, foretrækkes det, at hver ristebjælkes risteflade er en i ét stykke over ristebjælkens længdeudstrækning sammenhængende enhed. Dette for-25 enkler konstruktionen og letter montage og vedligeholdelse.

Fortrinsvis er der tilvejebragt to kanaler, som forløber under hele ristefladens længdeudstrækning.

Ved en udførelsesform for forbrændingsristen ifølge opfindelsen, hvor der i ristefladen findes primærluftåb-30 ninger, er der midt i i hvert fald nogle trin af den aftrappede risteflade tilvejebragt langsgående primærluftåbninger, som via et langsgående mellemrum mellem de to kanaler står i forbindelse med et primærluftrum nedenunder forbrændingsristen.

35 Fortrinsvis er til- og fraførsien for varmeoverfø ringsmediet tilvejebragt ved kanalernes øvre ender, og kana- DK 171048 B1 4 lerne står ved deres nedre ender i forbindelse med hinanden. Herved strømmer varmeoverføringsmediet nedad langs den ene side af ristebjælken og opad langs dennes anden side og bevirker herved yderligere temperaturudligning langs længden 5 af ristefladen.

Varmeoverføringsmediet kan være et kølemedium, hvis dets tilførselstemperatur til ristebjælkerne i forbrændingsristen er lavere end ristefladernes gennemsnitstemperatur. Dette vil udover den primære virkning af det cirkulerende 10 varmeoverføringsmedium, nemlig en temperaturudligning langs længden af ristefladen, medføre en afkøling af denne og sidefladerne og dermed en formindskelse af sliddet på de i forhold til hinanden bevægede sideflader af til hinanden grænsende ristebjælker.

15 Alternativt kan varmeoverføringsmediet være et op varmningsmedium, når dets tilførselstemperatur er højere end ristefladernes gennemsnitstemperatur. Dette kan være fordelagtigt ved føderiste, når man i affaldsforbrændingsanlæg skal forbrænde meget fugtigt affald, idet dette så 20 allerede ved udtagningen fra skakten tilføres varme fra de opvarmede risteflader til fordampning af fugtigheden. Samtidig opnår man jo også her en temperaturudligning langs længden af ristefladen. Dette opvarmningsmedium kan så være et varmeoverføringsmedium, som har cirkuleret i en efter-25 følgende ristesektion i forbrændingsanlægget.

Varmeoverføringsmediet kan principielt være ethvert egnet fluidum såsom en gasart eller en væske eller et tofase-medium, men i praksis foretrækkes det at anvende vand som varmeoverføringsmedium og fortrinsvis alene i væskefasen.

3 0 Da dette vand for at undgå afsætning af kedelsten i kanalerne samt til- og fraførselsledningerne bør være behandlet som kedelfødevand, kan det med fordel som sådant efter cirkulationen i forbrændingsristen føres til forbrændingsanlæggets economizer. Alternativt kan det føres gennem en varmeveksler 35 med henblik på afkøling og afgivelse af udnyttelig varme.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, DK 171048 B1 5 idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser skematisk set fra siden og til dels i længdesnit en forbrændingsrist ifølge opfindelsen, fig. 2 ligeledes skematisk og i større målestok et 5 brudt tværsnit gennem en sektion af en forbrændingsrist ifølge opfindelsen, fig. 3 et længdesnit langs linien III-III i fig. 4 gennem en ristebjælke i en forbrændingsrist ifølge opfindelsen, 10 fig. 4 den i fig. 3 viste ristebjælke set ovenfra, fig. 5 i større målestok et tværsnit gennem den i fig. 3 og 4 viste ristebjælke langs linien v-v i fig. 3.

Fig. 1 viser set fra siden en forbrændingsrist ifølge opfindelsen bestående af fire sektioner I, II, III og IV, 15 hvor ristene i hver sektion består af et antal ristebjælker, der i almindelighed er betegnet med 1, hvis sideflader grænser tæt til hinanden over ristens bredde. I sektionen I er i snit vist en stationær ristebjælke 1 og i sektionen II en frem- og tilbagebevægelig ristebjælke 1. Disse er for så 20 vidt angår den foreliggende opfindelse af samme opbygning.

Som vist har ristebjælkerne 1 en aftrappet risteflade, og forløber skråt nedad i brændslets transportretning, idet ristebjælkerne 1 i en forudgående sektion overlapper ristebjælkerne 1 i en efterfølgende sektion. Under ristebjælkerne 25 1 i hver sektion findes et primærluftrum P, og over hele forbrændingsristen forløber forbrændingsanlæggets forbrændingsrum F. Ristesektionen I er en føderist, der fra en ikke vist skakt indføder affald, som skal forbrændes, i forbrændingsanlægget. Fra ristesektionen IV falder uforbrændt 30 materiale, dvs. slagge og aske, ned i en slaggegrav S, hvorfra det kan fjernes f.eks. ved hjælp af en ikke vist transportør.

Fig. 2 viser i større målestok et brudt tværsnit gennem en ristesektion af en forbrændingsrist ifølge opfin-35 delsen, hvor der mellem faststående ristebjælker 1 er anbragt frem- og tilbagebevægelige ristebjælker 1 som vist og be- DK 171048 B1 6 skrevet i det førnævnte US-patentskrift nr. 4 494 469.

Fig. 3, 4 og 5 viser en ristebjælke 1 henholdsvis i længdesnit, set ovenfra og i tværsnit.

Ristebjælken 1 omfatter to vanger 2, til hver af 5 hvilke der er fastgjort en sideflade 3, idet sidefladerne 3 i fyrristen kan være i forskydeligt anlæg imod tilsvarende sideflader på tilgrænsende ristebjælker. På overkanterne af sidefladerne 3, der har et trappeligende forløb, er fastgjort en ligeledes trappeformet, i ét stykke udformet risteflade 10 4. I den langsgående midte af ristefladen 4 findes der i hvert af dennes trin en langsgående primærluftåbning 5. Primærluftåbningerne kan være udeladt i nogle af trinene, således ved føderiste i de øverste trin, dvs. trinene til venstre i fig. 3 og 4, hvor der ikke foregår nogen forbræn-15 ding. Nedenunder ristefladen 4 og i varmeoverførende kontakt med denne samt med hver sin af sidefladerne 3 findes to kanaler 6 og 7, som strækker sig langs hele længden af ristefladen 4 og sidefladerne 3, og hvis oversider altså har et til ristefladens trappeformede forløb svarende forløb.

20 Ved den nedre ende af ristebjælken 1, dvs. i fig. 3 og 4 den højre ende, er kanalerne 6 og 7 forbundet med en rørformet åbning 10, idet kanalerne 6 og 7 er adskilt af et mellemrum 11, som forløber nedenunder primærluftåbningerne 5 i ristefladen 4, og som således forbinder primærluftåbningerne 25 5 med primærluftrummet P under forbrændingsristen og riste bjælken 1. Ved den øvre ende af ristebjælken 1, altså dens venstre ende i fig. 3 og 4, har hver af kanalerne 6 og 7 tilslutninger henholdsvis 13 og 12, som i fig. 3 og 4 kun er antydet skematisk, til til- henholdsvis fraførsel af et 30 varmeoverføringsmedium til og fra kanalerne 6 og 7.

Ledes der nu gennem tilslutningen 13 vand ved rumtemperatur ned gennem kanalen 6, via den rørformede åbning 10 til kanalen 7 og opad gennem denne til tilslutningen 12, så sker der en generel afkøling af den nedre, opvarmede 35 del (den højre del i fig. 3 og 4) af ristebjælken 1 og nærmere bestemt af dennes risteflade 4 og sideflader 3. Derved DK 171048 B1 7 sker der en termisk kontraktion af denne del af ristebjælken 1, hvilket navnlig medierer en formindskelse af dennes bredde mellem ydersiderne af sidefladerne 3. Det derved opvarmede vand bevirker ved sin strømning opad gennem kanalen 7 en 5 opvarmning af de øvre dele af den til denne grænsende sideflade 3 og den overliggende del af ristefladen 4, hvilket bevirker en termisk udvidelse af ristebjælken 1 i dette område og navnlig en forøgelse af dennes bredde mellem ydersiderne af sidefladerne 3. Afhængigt af vandets strømnings-10 hastighed vil man herved kunne opnå en egalisering af ristebjælkens bredde mellem ydersiderne af sidefladerne 3 langs dens længde og har dermed overvundet eller i hvert fald mindsket ulempen ved manglende tætning mellem til hinanden grænsende ristebjælker 1.

15 Samtidig opnås en afkøling af de varmeste dele af sidefladerne 3 og dermed et formindsket slid på disse.

Hertil kommer, at ved forbrænding af affald med en særlig høj nedre brændværdi, hvor der på føderisten udover en tørring, begyndende forgasning og antændelse af affaldet 20 sker en egentlig, uønsket forbrænding af dette, vil en afkøling af føderistens ristebjælker 1 kunne køle affaldet derpå og dermed forsinke disse processer så meget, at man undgår den uønskede forbrænding på føderisten.

Ledes der i stedet for vand ved rumtemperatur opvarmet 25 vand gennem kanalerne 6 og 7 i føderistens ristebjælker 1, eksempelvis vand, der er blevet opvarmet ved at cirkulere gennem ristebjælker 1 i en efterfølgende ristesektion i forbrændingsanlægget, så opnår man også herved den ønskede egalisering af den ydre bredde af hver ristebjælke 1 langs 30 dens længde og dermed den tilstræbte tætning mellem til hinanden grænsende ristebjælker 1 i føderisten. Ved forbrænding af meget fugtigt affald med en lav nedre brændværdi vil de opvarmede ristebjælker 1 så desuden kunne fremskynde fordampningen af fugtighed fra affaldet og dermed sikre et 35 normalt forløb af tørringen, forgasningen og antændelsen af dette på føderisten.

Claims (8)

1. Brændselstransporterende forbrændingsrist til forbrændingsanlæg, navnlig affaldsforbrændingsanlæg, og bestående af sektioner med et antal i brændslets transport- 5 retning skråt nedad forløbende ristebjælker (1) med en i denne retning aftrappet risteflade (4), hvilke ristebjælker (1) er anbragt med sideflader (3) tæt grænsende til hinanden over forbrændingsristens bredde, hvor til hinanden grænsende ristebjælker (1) er relativt frem- og tilbagebevægelige 10 i længderetningen, og hvor hver ristebjælke (1) er indrettet til at kunne gennemstrømmes af et varmeoverføringsmedium, kendetegnet ved, at der umiddelbart under hver ristebjælkes (1) risteflade (4) og i varmeoverførende kontakt med denne og ristebjælkens (1) slidbestandige sideflader (3) 15 er tilvejebragt langsgående kanaler (6,7) for varmeover-føringsmediet samt ved ristebjælkens (1) ene ende tilslutninger (12,13) til til- og fraførsel af varmeoverførings-mediet til og fra kanalerne (6,7).

2. Forbrændingsrist ifølge krav 1, kendete g-20 net ved, at hver ristebjælkes (1) risteflade (4) er en i ét stykke over ristebjælkens (l) længdeudstrækning sammenhængende enhed.

3. Forbrændingsrist ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt to kanaler 25 (6,7), som forløber under hele ristefladens (4) længdeud strækning.

4. Forbrændingsrist ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der midt i i hvert fald nogle trin af den aftrappede risteflade (4) er tilvejebragt langsgående pri- 30 mærluftåbninger (5), som via et langsgående mellemrum (11) mellem de to kanaler (6,7) står i forbindelse med et primærluftrum (P) nedenunder forbrændingsristen.

5. Forbrændingsrist ifølge krav 3 eller 4, k e n-detegnet ved, at til- og fraførslen (12,13) for 35 varmeoverføringsmediet er tilvejebragt ved kanalernes (6,7) øvre ender, og at kanalerne (6,7) ved deres nedre ender DK 171048 B1 9 står i forbindelse (ved 10) med hinanden.

6. Forbrændingsrist ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at varmeoverføringsmediet er et kølemedium.

7. Forbrændingsrist ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at varmeoverføringsmediet er et opvarmningsmedium.

8. Forbrændingsrist ifølge ethvert af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at varmeoverføringsmediet er 10 vand. <