EP0406396B1 - Vorrichtung zum verbrennen und/oder thermischen zersetzen von brennmaterial, insbesondere festen brennstoffen - Google Patents

Vorrichtung zum verbrennen und/oder thermischen zersetzen von brennmaterial, insbesondere festen brennstoffen Download PDF

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EP0406396B1
EP0406396B1 EP90902219A EP90902219A EP0406396B1 EP 0406396 B1 EP0406396 B1 EP 0406396B1 EP 90902219 A EP90902219 A EP 90902219A EP 90902219 A EP90902219 A EP 90902219A EP 0406396 B1 EP0406396 B1 EP 0406396B1
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EP
European Patent Office
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grate
bar
combustion
grate bars
pipe sections
Prior art date
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EP90902219A
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French (fr)
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EP0406396A1 (de
Inventor
Nils Erik TUNSTRöMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Energima Nord Te Froesoen Zweden AB
Original Assignee
Tunstromer Nils Erik
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Publication date
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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
    • F23B1/00—Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/16—Combustion apparatus using only lump fuel the combustion apparatus being modified according to the form of grate or other fuel support
    • F23B1/20—Combustion apparatus using only lump fuel the combustion apparatus being modified according to the form of grate or other fuel support using step-type grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H15/00—Cleaning arrangements for grates; Moving fuel along grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H3/00—Grates with hollow bars
    • F23H3/02—Grates with hollow bars internally cooled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H2900/00—Special features of combustion grates
    • F23H2900/03021—Liquid cooled grates

Definitions

  • the invention relates to a device for burning and / or thermally decomposing fuel, in particular solid fuels, such as peat, coal, wood, straw or waste, according to the preamble of claim 1.
  • DE-A-116 441 describes a vibrating wicker grate, which is characterized in that fixed tines engage in the grating gaps, which break the slag which is fixed there when the grate moves.
  • the tines only act over a partial area of the basket grate, so that the efficiency of the known construction is accordingly limited.
  • the grate bars warp due to local thermal stresses, with the result that the fixed tines rub on the grate bars and block the grating from swinging in unfavorable cases.
  • the grate bars are also made of solid material and are therefore particularly sensitive to thermal stress.
  • DE-C-34 18 864 proposes that the material loosening agents engaging in the grating gaps each with play, ie. H. movable in relation to the grate bars. This largely prevents the pendulum grate from being blocked by heat-related warping of the grate bars and accordingly promotes combustion. The risk of clogging the bar grate is reduced considerably.
  • the object of the present invention is to further develop the construction according to DE-C-34 18 864 in such a way that the material loosening agents, which are subject to considerable wear and tear, can be exchanged effortlessly or replaced by material loosening agents of a different type.
  • cover shells made of fire-resistant and heat-resistant material such as stainless steel, ceramic or the like are arranged on the upper sides of the pipe sections.
  • the grate bars which also serve as cooling tubes, are protected from mechanical damage and all too protected from high heat.
  • the cover shells are preferably only firmly connected at one point to the respectively assigned pipe section, e.g. B. by welding.
  • the measures according to claims 8ff are also of particular importance, the cooling of the grate bars as well as more intensive combustion of the fuel being achieved by the air supply according to claims 9 to 11.
  • the measures according to claim 9 are used, according to which the primary air introduced is directed in such a way that it tries to penetrate the slatted frames from bottom to top. In this way, the material to be burned is literally “lifted” from the bar grates or loosened from below.
  • due to the cooling of the grate bars described slag formation and thus clogging of the bar grids is effectively delayed due to the blowing of the bar grids from below. This is especially true when burning straw that is very prone to slag formation.
  • the above-mentioned material loosening agents also help to reliably avoid clogging of the bar gratings even under extreme conditions.
  • the air supply according to claim 10 is primarily used for improved combustion or thermal decomposition of the fuel.
  • the air supply is assigned throttle bodies, preferably in the form of throttle valves, which can be actuated individually or jointly, so that the throughput can be varied accordingly or adapted to the desired combustion or thermal decomposition.
  • the material loosening means provided according to the invention have a double function in the specific embodiment of the device according to claim 8.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a device for burning solid fuels, in particular straw or straws, preferably also pelletized, with a fuel supply 10 and three combustion sites arranged within a combustion chamber 28 in the form of three rod grids 12, 13 and 14 arranged in a step-like manner
  • the fuel supply is horizontal Extending, tubular fuel supply channel 31, within which a rotary screw conveyor 32 is arranged or mounted, the screw conveyor 32 being driven by a suitably flanged electric or similar motor 33.
  • the screw conveyor channel 31 opens into a vertical shaft 34 through which the nearest bar grate 12 is fed with fuel.
  • the fuel is supplied in the direction of arrow 35.
  • the material grids 12, 13 and 14 are each assigned material loosening means which are in the form of disks or plates 15, 16, 17 extending through the grate gaps. These are each fitted with play on support rods extending below and transversely to the grate bars 18, each with essentially rectangular cross sections, in such a way that they can be individually displaced in the direction of the support bars 19.
  • the support rods 19 are coupled to an oscillation drive in the form of a piston-cylinder unit which can be acted upon from two sides. The coupling takes place in each case on the part of the piston rod protruding from the cylinder of the piston-cylinder unit.
  • Sliders of a conveyor rake 26 extending transversely to the grate bars 18 or parallel to the support axes 19 are additionally fastened to this, each of which has a triangular cross section, one side being approximately parallel, the other, namely the fuel or the fuel Entry faces away from the side approximately vertically and the third side extends flatly inclined to a floor 25 arranged below the bar gratings 12, 13, 14.
  • the above-mentioned slides of the conveyor rake 26 are arranged below the respectively associated loosening disks 15, 16, 17 such that the lower or bottom side of the respective rod-like slides rests on the floor 25.
  • the cross-sectional shape of the rod-like slide described has the advantage that when the same moves in the direction away from the fuel inlet, the upright sides become effective while pushing off ashes falling on the floor 25 or the like.
  • ashes falling on the floor 25 are only “driven under” by the sliders forming the conveyor rakes because of the flat inclined design of the rear sides thereof.
  • ash or the like falling on the floor 25 is thus only pushed in the direction away from the fuel inlet, specifically to a pressure-like collecting container, not shown, into which a screw conveyor projects, through which the from the floor 25 removed ash or the like can be transported out of the device.
  • the final removal of ash or the like can then take place via a conveyor hose connected to a vacuum source, the connection of which is at the end of the last-mentioned conveyor screw on the discharge side.
  • the combustion chamber or combustion chamber 28 is delimited on the one hand by the rod grates 12, 13, 14 and on the other hand by an end wall 36 and top and side walls 37, each made of refractory material, the top wall continuing into an outlet channel 30, which opens into a flue gas outlet or the like.
  • a hot air lance 39 is assigned to the fuel inlet, which is identified in FIG. 1 by the reference numeral 38, by means of which the ignition of the fuel or fuel is to be triggered and promoted in combination with an igniter (not shown in more detail).
  • a photocell is preferably arranged in the area of the fuel inlet 40 above it, which indicates whether the combustion is proceeding properly and which triggers the interruption of further fuel supply in the event of improper combustion.
  • the photocell could also be coupled to the air supply 11 in such a way that it is regulated in accordance with the determined combustion so that an optimal combustion takes place.
  • the material loosening disks 15, 16 and 17 are each approximately rectangular plates made of fire and heat-resistant material, each having an incision 20 on one side corresponding to the cross section of the associated support rod 19, the cross-sectional width of the support rod 19 is dimensioned somewhat smaller than the clear width of the incision 20 into which the support rod 19 can be inserted when the disks 15, 16, 17 are fitted.
  • the disks 15, 16, 17 can thus be assembled without disassembling the support rods 19 or bar gratings 12, 13, 14, namely they can be pushed onto the associated support rod 19 between two adjacent grate bars.
  • the upper side or the side 40 of the material loosening disks 15, 16, 17 protruding upwards between the grate bars 18 can be bevelled in each case, namely towards the fuel inlet 10 or the fuel inlet 38 either downward (loosening disks 15 in Fig. 1) or upwards (loosening discs 17 in Fig. 1).
  • the loosening disks 16 assigned to the central bar grate 13 have an upper edge which extends approximately horizontally or parallel to the grate bars 18.
  • the width of the loosening discs 15, 16, 17 is dependent on the distance between two adjacent grate bars. It is somewhat smaller than the last-mentioned distance and is approximately 10 mm in a specific exemplary embodiment.
  • the grate bars 18 are designed as pipe sections through which a cooling liquid, namely water, flows.
  • cover shells 21 are arranged as protective hoods made of fire and heat-resistant material such as stainless steel, ceramic or the like. These protective hoods or cover shells extend essentially over the entire length of the pipe sections. However, they are only permanently connected to the assigned pipe sections at one point in order to avoid thermal stresses between cover shells on the one hand and assigned pipe sections on the other hand.
  • the cover shells 21 extend in the direction transverse to the longitudinal extent of the pipe sections over an angular range of approximately 100 ° to 120 °. In this way, the function of the material loosening disks arranged between adjacent pipe sections is not hindered.
  • the pipe sections forming the grate bars 18 open on the end side into a cooling water inlet and outlet chamber 22 and secondly into a cooling water transfer chamber 23, the cooling water inlet and outlet chamber 22 having a partition wall 24, through which the inlet area is separated from the outlet area is.
  • cooling water flows through said inlet area into a predetermined number of pipe sections which, in the flow direction, lie in front of the partition wall 24.
  • the cooling water then reaches the remaining pipe sections via the diametrically arranged cooling water transfer chamber 23, in order then to leave them again through the outlet area of the cooling water inlet and outlet chamber 22.
  • the flow through the pipe sections forming the grate bars 18 is indicated by the arrows 41 in FIG. 3.
  • Temperature sensors by means of which the throughput of the cooling liquid is regulated, are preferably assigned to both the inlet and the outlet region of each bar grate in such a way that an essentially constant and predetermined flow temperature of the cooling medium is established after a short operating time.
  • Fig. 1 Of particular importance for the combustion and also the avoidance of slag formation in the area of the bar gratings are arrangements for the supply of air to the bar gratings 12, 13, 14, and under pressure in such a way that each individual bar grate is blown obliquely from below, such as this is indicated in Fig. 1 with the reference number 11. Furthermore, a further air supply is defined by air ducts 28, which are arranged just above and to the side of the bar gratings 12, 13 and 14 and each have air inlet openings 27 directed towards the bar gratings.
  • the air supply mentioned is variable in terms of throughput, by means of throttle and / or closing flaps which can be actuated individually or together. Since these are known construction measures, they are not shown in detail in FIG. 1.
  • the air supply described is provided by a blower 42 arranged outside the device.
  • the air supply lines leading to the air inlet openings arranged below and above and to the side of the bar gratings are identified in FIG. 1 by reference numerals 11 and 28. These air supply lines extend in the region of the side walls of the combustion chamber 28.
  • air collecting tubes 43 are arranged at each end, which extend transversely through the combustion chamber 28 and have air outlet openings which permit oblique blowing of the bar grilles from below.
  • the material loosening disks 15, 16 and 17 protrude above the top of the respectively assigned bar grids by a length which corresponds approximately to the diameter of the grate bars 18.
  • the oscillating back and forth movement of both the material loosening disks and the ash conveyor rake 26 is indicated in FIG. 1 by the double arrow 45.
  • the main combustion zone lies in the area of the central bar grate 13 and is indicated by a dash-dotted area line 46 in FIG. 1.
  • the fuel supply in particular in the area or preferably in front of the fuel conveyor screw 32, can also be assigned an extinguishing water inlet which is connected to a water reservoir via a closing valve.
  • an extinguishing water inlet which is connected to a water reservoir via a closing valve.
  • a closing valve In case of overheating and e.g. B. by the aforementioned photo cell correspondingly triggered signal opens said valve so that fire water can escape from the water reservoir in the area of the fuel supply.
  • Appropriately watered fuel then reaches the area of the bar grates, causing the combustion to stop.
  • extinguishing water flows directly into the combustion chamber.
  • this type of combustion interruption is only intended for emergencies.
  • the oscillating material loosening disks 15, 16, 17 on the one hand and the likewise oscillating ash conveyor rake 26 on the other hand can each be assigned separate oscillation drives in the form of piston-cylinder units.
  • a common drive is preferred, in which case the support rods 19 must be coupled to the conveyor rake 26, namely must be rigidly connected, as is indicated in FIG. 1 by laterally arranged connecting webs 47.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen und/oder thermischen Zersetzen von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen, wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei der Verbrennung und/oder thermischen Zersetzung von festen Brennstoffen auf einem Stabrost läßt es sich nicht vermeiden, daß der Rost sich durch ablagerndes Brenn- und/oder Schlacken- od. dgl. -material im Laufe des Betriebes zusetzt, mit der Folge eines zunehmend schlechteren Wirkungsgrades. Dieses Problem ist bei kleineren Kohle- und/oder Holzöfen seit Jahrzehnten bekannt. Zur Aufrechterhaltung der Verbrennung muß daher der Ofenrost von Zeit zu Zeit mittels eines Schürhakens od. dgl. von sich ablagernden Verbrennungsresten freigemacht werden.
  • Es gibt auch Öfen, die zu diesem Zweck mit Rüttelrosten versehen sind. Bei größeren Heizanlagen sind diese Maßnahmen jedoch nicht anwendbar. Darüberhinaus sind sie auch nur wenig wirksam.
  • In der DE-A-116 441 ist ein schwingender Korbrost beschrieben, der dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Rostspalte feststehende Zinken eingreifen, welche bei der Bewegung des Rostes die sich dort festsetzende Schlacke zerbrechen. Die Zinken wirken jedoch nur über einen Teilbereich des Korbrostes, so daß die Effizienz der bekannten Konstruktion dementsprechend begrenzt ist. Darüberhinaus hat sich gezeigt, daß sich durch lokale Wärmespannungen die Roststäbe verwerfen mit der Folge, daß die feststehenden Zinken an den Roststäben scheuern und in ungünstigen Fällen ein Pendeln des Rostes blockieren. Die Roststäbe bestehen darüberhinaus aus Vollmaterial, und sind dementsprechend besonders wärmespannungsempfindlich.
  • Zur Vermeidung der genannten Probleme ist in der DE-C-34 18 864 vorgeschlagen, die in die Rostspalte eingreifenden Materialauflockerungsmittel jeweils mit Spiel, d. h. beweglich gegenüber den Roststäben, zu lagern. Dadurch wird ein Blockieren des Pendelrostes durch wärmebedingte Verwerfungen der Roststäbe weitgehend verhindert und die Verbrennung dementsprechend begünstigt. Die Gefahr des Zusetzens des Stabrostes wird ganz erheblich reduziert.
  • Um die genannten Verwerfungen der Roststäbe zu vermindern, ist auch schon vorgeschlagen worden, diese in Form von Rohrabschnitten auszubilden, die von einem Kühlmedium, insbesondere Luft, durchströmt werden (DE-A-33 43 024 und DE-A-31 49 548). Unter extremen Bedingungen reichen diese Maßnahmen allein jedoch nicht aus, um eine blockierungsfreie Relativbewegung zwischen den Roststäben und den Materialauflockerungsmitteln zu gewährleisten. Für diesen Fall haben sich die zusätzlichen Vorkehrungen nach der DE-C-34 18 864 als unerläßlich erwiesen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion nach der DE-C-34 18 864 dahingehend weiterzubilden, daß die einen nicht unerheblichen Verschleiß unterworfenen Materialauflockerungsmittel mühelos ausgetauscht oder durch Materialauflockerungsmittel anderer Art ersetzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Demnach ist es ohne weiteres möglich, die Materialauflockerungsmittel ohne Demontage der Stabrostkonstruktion, insbesondere der Tragelemente für die Materialauflockerungsmittel auszutauschen oder durch Materialauflockerungsmittel anderer Art zu ersetzen. Des weiteren ist es möglich, die Anzahl der verwendeten Materialauflockerungsmittel zu variieren bzw. zu ändern, ohne daß es einer Demontage der vorgenannten Anordnung bzw. Tragelement bedarf. Die Materialauflockerungsmittel in Form von Scheiben bzw. Platten werden erfindungsgemäß in denkbar einfacher Weise auf das sich unterhalb der Roststäbe erstreckende Tragelement in Form einer Tragstange mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt aufgesteckt derart, daß sie in Richtung der Tragstange individuell verlagerbar sind. Dementsprechend erfolgt das Aufstecken der Materialauflockerungsscheiben auf der Tragstange mit ausreichend großem Spiel.
  • Bevorzugte konstruktive Details der erfindungsgemäßen Materialauflockerungsscheiben sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.
  • Bei Verwendung von Roststäben in Form von Rohrabschnitten, die von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden, ist es gemäß Anspruch 4 von Vorteil, wenn an den Oberseiten der Rohrabschnitte Abdeckschalen aus feuer- und hitzebeständigem Material, wie Edelstahl, Keramik od. dgl., angeordnet sind. Durch diese Abdeckschalen werden die zugleich als Kühlrohre dienenden Roststäbe vor mechanischer Beschädigung und allzu großer Hitzeeinwirkung geschützt. Um Wärmespannungen zwischen den Abdeckschalen und den zugeordneten Rohrabschnitten zu vermeiden, sind die Abdeckschalen vorzugsweise nur an einer Stelle mit dem jeweils zugeordneten Rohrabschnitt fest verbunden, z. B. durch Schweißung.
  • Von besonderer Bedeutung sind auch noch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 8ff, wobei durch die Luftzufuhr gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 sowohl eine Kühlung der Roststäbe als auch eine intensivere Verbrennung des Brennmaterials erreicht wird. Zu diesem Zweck dienen insbesondere die Maßnahmen nach Anspruch 9, nach denen die eingeleitete Primärluft so gerichtet ist, daß sie die Stabroste von unten nach oben zu durchdringen versucht. Das zu verbrennende Material wird auf diese Weise von den Stabrosten regelrecht "abgehoben" bzw. von unten her aufgelockert. Des weiteren wird durch die beschriebene Kühlung der Roststäbe aufgrund der Anblasung der Stabroste von unten eine Schlackenbildung und damit ein Zusetzen der Stabroste wirkungsvoll verzögert. Dies gilt insbesondere bei Verbrennung von sehr stark zur Schlackenbildung neigendem Stroh. Im übrigen tragen die oben genannten Materialauflockerungsmittel ebenfalls dazu bei, ein Zusetzen der Stabroste auch unter extremen Bedingungen sicher zu vermeiden.
  • Die Luftzufuhr nach Anspruch 10 dient vornehmlich der verbesserten Verbrennung bzw. thermischen Zersetzung des Brennmaterials.
  • Gemäß Anspruch 11 sind der Luftzufuhr Drosselorgane zugeordnet, vorzugsweise in Form von Drosselklappen, die individuell oder gemeinsam betätigbar sind, so daß dementsprechend der Durchsatz variierbar bzw. der gewünschten Verbrennung oder thermischen Zersetzung anpaßbar ist.
  • Von besonderer Bedeutung sind noch die Merkmale nach den Ansprüchen 12 bis 14, durch die in besonders einfacher und effektiver Weise Asche od. dgl. aus dem Bereich der Verbrennung herausgefördert bzw. entfernt werden kann.
  • Schließlich wird durch die stufenartige Anordnung mehrerer Stabroste eine bessere Verteilung des zu verbrennenden Materials erreicht, wobei die Verteilung desselben vornehmlich durch die hin- und herbewegbaren Materialauflockerungsmittel erfolgt. Dementsprechend besitzen die erfindungsgemäß vorgesehenen Materialauflockerungsmittel bei der konkreten Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 8 eine Doppelfunktion.
  • Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Vorrichtung gemäß Erfindung in schematischer Seitenansicht;
    Fig. 2
    eine erfindungsgemäß ausgebildete Materialauflockerungsscheibe in Seitenansicht;
    Fig. 3
    einen Stabrost mit von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Rohrabschnitten als Roststäbe in Draufsicht; und
    Fig. 4
    als Roststäbe dienende Rohrabschnitte mit "Schutzhaube" im Querschnitt und vergrößertem Maßstab.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht eine Vorrichtung zum Verbrennen von festen Brennstoffen, insbesondere Stroh bzw. Strohhalmen, vorzugsweise auch pelletiert, mit einer Brennstoffzufuhr 10 und drei innerhalb einer Verbrennungskammer 28 angeordneten Verbrennungsorten in Form von drei hintereinander stufenartig angeordneten Stabrosten 12, 13 und 14. Die Brennstoffzufuhr umfaßt einen sich horizontal erstreckenden, rohrförmigen Brennstoff-Zuführungskanal 31, innerhalb dem eine drehangetriebene Förderschnecke 32 angeordnet bzw. gelagert ist, wobei der Antrieb der Förderschnecke 32 durch einen entsprechend angeflanschten Elektro- od. dgl. -motor 33 erfolgt. Der Förderschnecken-Kanal 31 mündet in einen senkrechten Schacht 34, durch den hindurch der nächstgelegene Stabrost 12 mit Brennmaterial beschickt wird. Die Brennstoffzufuhr erfolgt in Richtung des Pfeiles 35.
  • Den Stabrosten 12, 13 und 14 sind jeweils Materialauflockerungsmittel zugeordnet, die in Form von sich durch die Rostspalte hindurch erstreckenden Scheiben bzw. Platten 15, 16, 17 ausgebildet sind. Diese sind jeweils mit Spiel auf sich unterhalb und quer zu den Roststäben 18 erstreckenden Tragstangen mit jeweils im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitten aufgesteckt derart, daß sie in Richtung der Tragstangen 19 individuell verlagerbar sind. Die Tragstangen 19 sind mit einem Oszillationsantrieb in Form einer zweiseitig beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt. Die Ankoppelung erfolgt jeweils an dem aus dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit herausragenden Teil der Kolbenstange. An dieser sind zusätzlich sich quer zu den Roststäben 18 bzw. parallel zu den Tragachsen 19 erstreckende Schieber eines Förderrechens 26 befestigt, die jeweils einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die eine Seite sich etwa parallel, die andere, nämlich fordere bzw. dem Brenn-Stoff-Eintritt abgewandte Seite etwa senkrecht und die dritte Seite flach geneigt zu einem unterhalb der Stabroste 12, 13, 14 angeordneten Boden 25 erstreckt. Konkret sind die genannten Schieber des Förderrechens 26 unterhalb der jeweils zugeordneten Auflockerungs-Scheiben 15, 16, 17 angeordnet derart, daß die untere bzw. dem Boden zugewandte Seite der jeweils stabartigen Schieber auf dem Boden 25 aufliegt. Die beschriebene Querschnittsform der stabartigen Schieber hat den Vorteil, daß bei Bewegung derselben in Richtung vom Brennstoff-Eintritt weg die aufrechten Seiten unter Abschieben von auf den Boden 25 fallender Asche od. dgl. wirksam werden. Bei der Rückbewegung des Förderrechens 26 wird auf den Boden 25 fallende Asche von den den Förderrechen bildenden Schiebern lediglich "unterfahren" aufgrund der flach geneigten Ausbildung der Rückseiten derselben. Trotz der oszillierenden Bewegung des Förderrechens 26 wird demnach auf den Boden 25 fallende Asche od. dgl. lediglich in Richtung vom Brennstoff-Eintritt weg geschoben, und zwar zu einem nicht näher dargestellten Druckartigen Sammelbehälter, in den eine Förderschnecke hineinragt, durch die die vom Boden 25 abgeschobene Asche od. dgl. aus der Vorrichtung heraustransportierbar ist. Der endgültige Abtransport von Asche od. dgl. kann dann über einen an eine Vakuumquelle angeschlossenen Förderschlauch erfolgen, dessen Anschluß am abförderseitigen Ende der zuletzt erwähnten Förderschnecke liegt.
  • Der Brennraum bzw. die Verbrennungskammer 28 wird zum einen durch die Stabroste 12, 13, 14 und zum anderen durch eine Stirnwand 36 sowie Deck- und Seitenwand 37, jeweils aus feuerfestem Material, begrenzt, wobei die Deckwand in einen Austrittskanal 30 fortgesetzt ist, welcher in einen Rauchgasabzug od. dgl. mündet. Dem Brennstoff-Eintritt, der in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 38 gekennzeichnet ist, ist eine Heißluft-Lanze 39 zugeordnet, durch die die Zündung des Brennstoffs bzw. Brennmaterials ausgelöst und begünstigt werden soll in Kombination mit einem nicht näher dargestellten Zünder. Vorzugsweise ist des weiteren im Bereich des Brennstoff-Eintritts 40 oberhalb desselben eine Fotozelle angeordnet, die anzeigt, ob die Verbrennung ordnungsgemäß abläuft und die bei nicht ordnungsgemäßer Verbrennung die Unterbrechung weiterer Brennstoffzufuhr auslöst. Die Fotozelle könnte auch mit der Luftzufuhr 11 gekoppelt sein dahingehend, daß diese entsprechend der festgestellten Verbrennung geregelt wird, so daß eine optimale Verbrennung stattfindet.
  • Wie Fig. 2 erkennen läßt, sind die Materialauflockerungsscheiben 15, 16 bzw. 17 jeweils etwa rechteckförmige Platten aus feuer- und hitzebeständigem Material, die jeweils an einer Seite einen Einschnitt 20 entsprechend dem Querschnitt der zugeordneten Tragstange 19 aufweisen, wobei die Querschnittsbreite der Tragstange 19 etwas kleiner dimensioniert ist als die lichte Weite des Einschnitts 20, in den die Tragstange 19 beim Aufstecken der Scheiben 15, 16, 17 einführbar ist. Die Scheiben 15, 16, 17 können also ohne Demontage der Tragstangen 19 oder Stabroste 12, 13, 14 montiert, nämlich auf die zugeordnete Tragstange 19 zwischen zwei benachbarten Roststäben hindurch aufgesteckt werden.
  • Die obere bzw. die zwischen den Roststäben 18 hindurch nach oben herausragende Seite 40 der Materialauflockerungsscheiben 15, 16, 17 kann jeweils abgeschrägt ausgebildet sein, und zwar in Richtung zum Brennstoffeinlaß 10 bzw. zum Brennstoff-Eintritt 38 hin entweder nach unten (Auflockerungsscheiben 15 in Fig. 1) oder nach oben (Auflockerungsscheiben 17 in Fig. 1). Die den mittleren Stabrost 13 zugeordneten Auflockerungsscheiben 16 weisen eine obere Kante auf, die sich etwa horizontal bzw. parallel zu den Roststäben 18 erstreckt.
  • Die Breite der Auflockerungsscheiben 15, 16, 17 ist abhängig vom Abstand zwischen zwei benachbarten Roststäben. Sie ist etwas kleiner als der zuletztgenannte Abstand und beträgt bei einem konkreten Ausführungsbeispiel etwa 10 mm.
  • Entsprechend den Fig. 3 und 4 sind die Roststäbe 18 als von einer Kühlflüssigkeit, nämlich Wasser, durchströmte Rohrabschnitte ausgebildet. An den Oberseiten der Rohrabschnitte sind Abdeckschalen 21 als Schutzhauben aus feuer- und hitzebeständigem Material, wie Edelstahl, Keramik od. dgl. angeordnet. Diese Schutzhauben bzw. Abdeckschalen erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrabschnitte. Sie sind jedoch jeweils nur an einer Stelle mit den zugeordneten Rohrabschnitten fest verbunden, um Wärme-Spannungen zwischen Abdeckschalen einerseits und zugeordneten Rohrabschnitten andererseits zu vermeiden. Wie Fig. 4 erkennen läßt, erstrecken sich die Abdeckschalen 21 in Richtung quer zur Längserstreckung der Rohrabschnitte über einen Winkelbereich von etwa 100° bis 120°. Auf diese Weise wird die Funktion der zwischenbenachbarten Rohrabschnitten angeordneten Materialauflockerungsscheiben nicht behindert.
  • Die die Roststäbe 18 bildenden Rohrabschnitte münden stirnseitig zum einen in eine Kühlwasser-Ein- und Auslaßkammer 22 und zum anderen in eine Kühlwasser-Transferkammer 23, wobei die Kühlwasser-Ein- und Auslaßkammer 22 eine Trennwand 24 aufweist, durch die der Einlaßbereich vom Auslaßbereich getrennt ist. Dementsprechend strömt Kühlwasser durch den genannten Einlaßbereich in eine vorbestimmte Anzahl von Rohrabschnitten, die in Strömungsrichtung gesehen vor der Trennwand 24 liegen. Über die diametral angeordnete Kühlwasser-Transferkammer 23 gelangt dann das Kühlwasser in die restlichen Rohrabschnitte, um diese dann durch den Auslaßbereich der Kühlwasser-Ein- und Auslaßkammer 22 hindurch wieder zu verlassen. Die geschilderte Durchströmung der die Roststäbe 18 bildenden Rohrabschnitte ist in Fig. 3 mit den Pfeilen 41 angedeutet. Vorzugsweise sind sowohl dem Ein- als auch Auslaßbereich eines jeden Stabrostes Temperatursensoren zugeordnet, durch die der Durchsatz der Kühlflüssigkeit geregelt wird, dahingehend, daß sich nach kurzer Betriebszeit eine im wesentlichen konstante und vorbestimmte Durchlauftemperatur des Kühlmediums einstellt.
  • Von besonderer Bedeutung für die Verbrennung und auch die Vermeidung von Schlackenbildung im Bereich der Stabroste sind Vorkehrungen zur Zufuhr von Luft zu den Stabrosten 12, 13, 14, und zwar unter Druck derart, daß jeder einzelne Stabrost schräg von unten her angeblasen wird, so wie dies in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 11 angedeutet ist. Des weiteren ist eine weitere Luftzufuhr durch jeweils knapp oberhalb und seitlich der Stabroste 12, 13 und 14 angeordnete Luftkanäle 28 definiert, die jeweils zu den Stabrosten hin gerichtete Lufteintrittsöffnungen 27 aufweisen. Die genannte Luftzufuhr ist hinsichtlich Durchsatz variabel, und zwar mittels jeweils individuell oder gemeinsam betätigbarer Drossel- und/oder Schließklappen. Da es sich dabei um an sich bekannte Konstruktionsmaßnahmen handelt, sind diese in Fig. 1 im einzelnen nicht dargestellt. Die beschriebene Luftversorgung erfolgt durch ein außerhalb der Vorrichtung angeordnetes Gebläse 42. Die zu den unterhalb und oberhalb sowie seitlich der Stabroste angeordneten Lufteintrittsöffnungen führenden Luftzufuhrleitungen sind in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 11 und 28 gekennzeichnet. Diese Luftzufuhrleitungen erstrecken sich in Bereich der Seitenwände der Verbrennungskammer 28. Unterhalb der Stabroste sind endseitig jeweils Luftsammelrohre 43 angeordnet, die sich quer durch die Verbrennungskammer 28 hindurcherstrecken und Luftaustrittsöffnungen aufweisen, die eine schräge Anblasung der Stabroste von unten her erlauben.
  • Für eine zusätzliche Reduzierung des CO-Gehalts kann es von Vorteil sein, im Bereich des Austrittskanals 30 zusätzlich Öffnungen 29 für die Einleitung von Sekundärluft vorzusehen, wobei bei der dargestellten Ausführungsform eine Vielzahl derartiger Öffnungen etwa gleichmäßig über den Umfang des Austrittskanals 30 verteilt angeordnet sind. Die genannte Sekundärluft wird durch ein gesondertes Gebläse 44 geliefert.
  • Entsprechend Fig. 1 stehen die Materialauflockerungsscheiben 15, 16 und 17 über der Oberseite der jeweils zugeordneten Stabroste um eine Länge vor, die etwa dem Durchmesser der Roststäbe 18 entspricht. Die oszillierende Hin- und Herbewegung sowohl der Materialauflockerungsscheiben als auch des Asche-Förderrechens 26 ist in Fig. 1 mit dem Doppelpfeil 45 angedeutet.
  • Die Hauptverbrennungszone liegt im Bereich des mittleren Stabrostes 13 und ist durch eine strichpunktierte Bereichslinie 46 in Fig. 1 angedeutet.
  • Der Brennstoffzufuhr, insbesondere im Bereich oder vorzugsweise vor der Brennstoff-Förderschnecke 32 kann noch ein Löschwassereinlaß zugeordnet sein, der über ein Schließventil mit einem Wasserreservoir verbunden ist. Bei Überhitzung und z. B. durch die erwähnte Fotozelle entsprechend ausgelöstem Signal öffnet das genannte Ventil, so daß aus dem Wasserreservoir Löschwasser in den Bereich der Brennstoffzufuhr entweichen kann. Entsprechend gewässertes Brennmaterial gelangt dann in den Bereich der Stabroste, wodurch die Verbrennung zum Stillstand kommt. Zusätzlich fließt Löschwasser unmittelbar in die Verbrennungskammer. Diese Art der Unterbrechung der Verbrennung ist jedoch nur für Notfälle gedacht.
  • Selbstverständlich können den oszillierend bewegten Materialauflockerungsscheiben 15, 16, 17 einerseits und dem ebenfalls oszillierend bewegten Asche-Förderrechen 26 andererseits jeweils gesonderte Oszillationsantriebe in Form von Kolben-Zylinder-Einheiten zugeordnet sein. Bevorzugt ist jedoch ein gemeinsamer Antrieb, wobei dann die Tragstangen 19 mit dem Förderrechen 26 gekoppelt, nämlich starr verbunden sein müssen, so wie dies in Fig. 1 durch seitlich angeordnete Verbindungsstege 47 angedeutet ist.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Verbrennen und/oder thermischen Zersetzen von Brennmaterial, insbesondere festen Brennstoffen wie Torf, Kohle, Holz, Stroh oder Müll, mit einer Brennstoff- (10) sowie Luft- (11) -zufuhr zu einem als Verbrennungsort dienenden Stabrost (12; 13; 14), dem sich durch die Rostspalte hindurcherstreckende Material-Auflockerungsmittel in Form von auf einem sich quer zu den Roststäben (18) erstreckenden Tragelement (19) mit Spiel gelagerten Scheiben (15; 16; 17), Zinken od. dgl. zugeordnet sind, wobei die Scheiben (15; 16; 17) in Richtung der Roststäbe (18) relativ zu diesen hin- und herbewegbar sind (Doppelpfeil 45),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Material-Auflockerungsscheiben (15; 16; 17) auf das sich unterhalb der Roststäbe (18) erstreckende Tragelement (19) in Form einer Tragstange mit im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt aufsteckbar sind, derart daß sie in Richtung der Tragstange individuell verlagerbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Material-Auflockerungsscheiben (15; 16; 17) etwa rechteckförmige Platten aus feuer- und hitzebeständigem Material sind, die jeweils an einer Seite einen Einschnitt (20) entsprechend dem Querschnitt der Tragstange (19) aufweisen, wobei die Querschnittsbreite der Tragstange (19) etwas kleiner dimensioniert ist als die lichte Weite des Einschnitts (20), in den die Tragstange (19) beim Aufstecken einer Scheibe (15; 16; 17) einführbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die obere bzw. die zwischen den Roststäben (18) hindurch nach oben herausragende Seite (40) zumindest eines Teils der Material-Auflockerungsscheiben (15; 16; 17) abgeschrägt ausgebildet ist, und zwar in Richtung zum Brennstoff-Eintritt (38) hin entweder nach unten oder nach oben geneigt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Roststäbe (18) als von einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Kühlwasser durchströmte Rohrabschnitte ausgebildet sind, und daß an den Oberseiten der Rohrabschnitte als Schutzhauben dienende Abdeckschalen (21) aus feuer- und hitzebeständigem Material wie Edelstahl, Keramik od. dgl., angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Rohrabschnitte erstreckenden Abdeckschalen (21) jeweils an nur einer Stelle mit den zugeordneten Rohrabschnitten fest verbunden sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Abdeckschalen (21) sich in Querschnitt der Rohrabschnitte über einen Winkelbereich von etwa 100° bis 120° erstrecken.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die die Roststäbe (18) bildenden Rohrabschnitte Stirnseitig zum einen in eine Kühlwasser-Ein- und -Auslaßkammer (22) und zum anderen in eine Kühlwasser-Transferkammer (23) münden, wobei die Kühlwasser-Ein- und -Auslaßkammer (22) eine Trennwand (24) aufweist, durch die der Einlaßbereich vom Auslaßbereich getrennt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Ort der Verbrennung mindestens zwei, vorzugsweise drei Stabroste (12; 13; 14) vorgesehen sind, die in Fortsetzung der Brennstoffzufuhr (10) hintereinander und stufenartig voneinander abgesetzt angeordnet sind, wobei sämtlichen Stabrosten (12; 13; 14) ein gemeinsamer Boden (25) zugeordnet ist, auf dem ein hin- und herbewegbarer Förderrechen (26) angeordnet ist, mittels dem von den Stabrosten (12; 13; 14) herabfallende Asche od. dgl. zu einer gemeinsamen Austragseinrichtung, insbesondere in Form einer Förderschnecke bringbar, nämlich schiebbar, ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    jedem Stabrost (12; 13; 14) eine gesonderte, vorzugsweise individuell regulierbare Luftzufuhr (11) zugeordnet ist, durch die Primärluft, insbesondere Umgebungsluft, unter Druck einleitbar ist, und zwar derart, daß jeder einzelne Stabrost schräg von unten her angeblasen wird.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine weitere Luftzufuhr (27, 28) durch jeweils knapp oberhalb und seitlich des bzw. der Stabroste (12; 13; 14) angeordnete Luftkanäle (28) definiert ist, die jeweils zu den Stabrosten (12; 13; 14) hin gerichtete Lufteintrittsöffnungen (27) aufweisen.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Luftzufuhr hinsichtlich Durchsatz variabel ist, insbesondere mittels jeweils individuell betätigbarer Drossel- und/oder Schließklappen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Tragachsen (19) für die Material-Auflockerungsscheiben (15; 16; 17) mit einem vorzugsweise gemeinsamen Oszillationsantrieb (hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit) gekoppelt sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Förderrechen (26) mit einem Oszillationsantrieb verbunden ist, vorzugsweise mit dem Oszillationsantrieb für die den Stabrosten (12; 13; 14) zugeordneten Material-Auflockerungsscheiben (15; 16; 17).
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Förderrechen (26) mehrere im Abstand voneinander sowie dicht über den Boden (25) und quer zu den Roststäben (18) bzw. quer zur Richtung ihrer Oszillationsbewegung (Doppelpfeil 43) erstreckende Schieber mit jeweils dreieckförmigem Querschnitt umfaßt, wobei die Unterseite sich etwa parallel, die andere, nämlich vordere bzw. dem Brennstoff-Eintritt (38) abgewandte Seite etwa senkrecht und die dritte obere, dem Brennstoff-Eintritt (38) zugewandte Seite flach geneigt zum Boden (25) erstreckt.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    am Austritt der die Stabroste (12; 13; 14) umfassenden Verbrennungskammer (28) Öffnungen (29) für die Einleitung von Sekundärluft angeordnet sind, wobei vorzugsweise eine Vielzahl derartiger Öffnungen (29) etwa gleichmäßig über den Umfang des sich an die Verbrennungskammer (28) anschließenden Austrittskanals (30) verteilt angeordnet ist.
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