EP0924464A1 - Verfahren zur Kühlung des Rostes von Verbrennungsanlagen und Verbrennungsrost - Google Patents

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EP0924464A1
EP0924464A1 EP97122464A EP97122464A EP0924464A1 EP 0924464 A1 EP0924464 A1 EP 0924464A1 EP 97122464 A EP97122464 A EP 97122464A EP 97122464 A EP97122464 A EP 97122464A EP 0924464 A1 EP0924464 A1 EP 0924464A1
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Theodor Koch
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    • 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
    • F23H1/00—Grates with solid bars
    • F23H1/02—Grates with solid bars having provision for air supply or air preheating, e.g. air-supply or blast fittings which form a part of the grate structure or serve as supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
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    • F23H7/00—Inclined or stepped grates
    • F23H7/06—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding
    • F23H7/08—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding reciprocating along their axes
    • 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 present invention relates to a method for Cooling of grates of incinerators after the The preamble of claim 1 and a grate therefor the preamble of claim 3.
  • Incinerators with fireboxes for use in which the fuel, for example, mechanically actuated rust is applied and burned thereon.
  • This type of cooling is also included suffers from the disadvantage that the amount of combustion air in primarily has a procedural function and does not have to perform a cooling function. A change in The amount of combustion air is dependent on the cooling effect usually not feasible. This is the required one The cooling effect of the grate covering is not guaranteed.
  • Water cooling of the rust coating is also known, such as described for example in WO 96/29544. Doing so a liquid cooling medium, such as water Channels passed through the grate. The cooling medium is then fed to a heat exchanger in which the Cooling medium can either be cooled or heated before it in a closed loop again rust is fed.
  • the disadvantage of such cooling is in having its own cooling circuit with its own Coolant must be provided, resulting in a additional effort compared to known, air-cooled grate leads.
  • the object of the present invention was now to a cooling process resp. a burn grate too find which optimal cooling or have tempering properties and on the other hand have a simple structure.
  • this object is achieved by the method solved according to claim 1. Preferably this will continue Proposed method according to claim 2.
  • the cooling of the grate proposed according to the invention using air in two stages leads to optimal cooling or Temperature control of the grate, while the cooling air can be used as additional combustion air.
  • the cooling air can be used as additional combustion air.
  • special coolant which is in its own closed cycle must be used.
  • Incinerators always supply additional air is intended for incineration necessary facilities such as air transport already available and can advantageously also for the Cooling can be used. So that a rust cooling with little additional effort for the furnace will be realized.
  • the grate according to the invention respectively.
  • the Grate bars designed such that the cooling air in one Forced guidance over the entire area of the grate bar flows through and thus also causes homogeneous cooling.
  • the preferred embodiment of the feed gap in the grate bar has the advantage that this is not due to slag or Combustion residues can clog and thus the supply the additional air can interrupt.
  • Figure 1 shows the top view of a grate bar 1, respectively. a Grate bar element. These elements can be side by side connected to practically any width, around the requirements of the dimensions of the combustion chamber to do justice to an incinerator.
  • the narrow head end 3 of the grate bar 1 has one corrugated resp. ribbed shape on, in continuation of the for example, also ribbed combustion surface 4 of the Grate bar 1.
  • Cooling channel 5 of the grate bar 1 the course of the Cooling channel 5 of the grate bar 1 shown.
  • the cooling air now enters the cooling channel 5 through the feed opening 6.
  • This is now in the form of a loop in the beginning trained to cover virtually the entire central area to include the combustion surface 4 of the grate bar 1 and is then still in straight channel areas the side edges 7, 8 of the grate bar 1 to Discharge opening 9 continued.
  • the cooling channel 5 has advantageously a constant, preferably circular flow cross-section.
  • FIG Figure 1 The side view of the grate bar 1 is shown in FIG Figure 1 shown. This is particularly good trough-shaped shape of the grate bar 1 can be seen, as well arranged in the side edges 7 circular Recesses, for example for the connection of the Grate bars 1 can be used side by side. Is too here the open socket 2 can be seen particularly well.
  • FIG 3 is a longitudinal section A-A through the grate bar 1, in which the cross sections of the cooling duct 5 are clearly visible.
  • the cooling channel 5 is here for example in the bottom of the combustion surface 4 formed semicircular ribs.
  • transverse cooling fins 10 are formed, advantageously in extension of the semicircular ribs of the Cooling channel 5. These fins serve the bottom of the Grate bar 1 brought up additional air as active surfaces.
  • the gap 11 is shown here, through which the additional air under the grate bar 1 through Combustion side, i.e. over the combustion surface 4 can be passed through.
  • Figure 4 is the cross section B-B through the Grate bar 1 shown, from which the course is dashed of the cooling channel 5 emerges. They are also further here at the bottom of the combustion surface 4 down protruding longitudinal ribs 13 shown, which on the one hand the rigidity and strength of the grate bar 1 improve and on the other hand also as cooling fins for the Serve additional air.
  • FIG 5 is the side view of several one after the other, overlapping each other Grate bars 1 with the supply lines 14 for the cooling air shown. Every second grate bar 1 is in not known way by one in this figure shown drive according to the orientation of the Combustion surfaces 4 moved back and forth to that on the grate bars 1 and whose combustion surfaces 4 lying Convey combustion material slowly from left to right.
  • FIG. 6 shows a larger section of the Incinerator in side view in the area of the the grate bars 1 formed grate shown, with a grate element 1 'the two end positions of the Shifting movement are shown in dashed lines.
  • the supply lines 14 of the immovable Grate bars 1 lead into a likewise rigid Header 15, which leads to the cooling air supply.
  • the Feed lines 14 of the movable grate bars 1 open into a common manifold 16, which in turn in a guide 17 is slidably disposed. This leadership 17 is parallel to the combustion surfaces 4 of the grate bars 1 aligned.
  • One end 16 'of the common Bus line 16 is via a single, flexible Connection line 18 with an immovable feed line 19 connected, which like the bus 15 to Cooling air supply leads.
  • the big advantage of this arrangement is that only one, flexible Line piece 18 for the supply of all grate bars 1 of the Incinerator is enough.
  • Cooling air can now either be by means of separate lines be dissipated, or advantageously directly in the Space below the respective neighboring grate bars 1 emanate. From here, this exhaust air gets below the Grate bars 1 along the cooling fins 10, 13 below additional cooling effect through the gap 11 in the Combustion chamber above the combustion surfaces 4 and serves as additional air to support the Combustion.

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Abstract

Der für die Bildung eines Rostes für Verbrennungsanlagen verwendete Roststab (1) weist einen schlaufenartig angeordneten Kanal (5) zur Durchführung von Kühlluft auf. Die an der Ausführöffnung (9) austretende Kühlluft wird vorzugsweise direkt in den Raum unterhalb des Roststabes (1) eingeleitet. Dort umfliesst sie mit erneuter Kühlwirkung die Unterseite des Roststabes (1) und vorzugsweise davon abragenden Kühlrippen (10;13), um anschliessend durch einen Schlitz (11) am freien Kopfende (3) des Roststabes (1) nach oben in den Verbrennungsbereich als Zuluft geleitet zu werden. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Rosten von Verbrennungsanlagen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen Rost hierfür nach dem Oberbegriff von Anspruch 3.
Für die Verbrennung unterschiedlicher Brennstoffe, wie Hausmüll, Industriemüll, Holzabfälle, feste, poröse und flüssige Brennstoffe sowie Brennstoffe mit hoher und niedriger Zündwilligkeit, kommen herkömmlicherweise Verbrennungsanlagen mit Feuerräumen zur Anwendung, in welchem der Brennstoff beispielsweise auf einen mechanisch betätigten Rost aufgebracht und darauf verbrannt wird.
Es sind nun Rostbelagskühlungen bekannt, bei welchen die Kühlung des Rostbelages durch die in unterhalb des Rostes positionierten Lufttrichtern vorbeiströmende Verbrennungsluft oder durch Zwangskühlung des Rostbelages durch die Verbrennungsluft, welche durch einen Raum, der aus dem Roststab und einem Leitblech gebildet ist, und in den Feuerraum gepresst wird, erfolgt. Diese bekannten Kühlarten sind von der Verbrennungsluftmenge abhängig, wobei die Luftaustritte des Rostes in den Feuerraum durch Asche, feste Metalle oder Schlacke verstopft werden können. Damit ist einerseits die Kühlung des entsprechenden Belags nicht mehr gesichert und die Zufuhr von Verbrennungsluft entspricht nicht mehr der geforderten Menge für eine optimale Verbrennung. Ueberdies ist diese Kühlungsart mit dem Nachteil behaftet, dass die Verbrennungsluftmenge in erster Linie eine verfahrenstechnische Funktion hat und nicht eine Kühlfunktion erfüllen muss. Eine Aenderung der Verbrennungsluftmenge in Abhängigkeit der Kühlwirkung ist in der Regel nicht durchführbar. Damit ist die geforderte Kühlwirkung des Rostbelages nicht gewährleistet.
Es sind auch Wasserkühlungen des Rostbelages bekannt, wie beispielsweise in der WO 96/29544 beschrieben. Dabei wird ein flüssiges Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser, durch Kanäle im Rost hindurchgeführt. Das Kühlmedium wird anschliessend einem Wärmetauscher zugeführt, in welchem das Kühlmedium entweder gekühlt oder erhitzt werden kann, bevor es in einem geschlossenen Kreislauf wieder dem Rost zugeführt wird. Der Nachteil einer solchen Kühlung liegt darin, dass ein eigener Kühlkreislauf mit einem eigenen Kühlmittel vorgesehen werden muss, was zu einem zusätzlichen Aufwand im Vergleich mit bekannten, luftgekühlten Rosten führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, einen Kühlungsverfahren resp. einen Verbrennungsrost zu finden, welche einerseits optimale kühl- resp. temperiereigenschaften aufweisen und andererseits einen einfachen Aufbau aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorzugsweise wird weiter das Verfahren nach Anspruch 2 vorgeschlagen.
Die Aufgabe wird überdies erfindungsgemäss durch einen Rost nach Anspruch 3 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 4 bis 12.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagene Kühlung des Rostes mittels Luft in zwei Stufen, nämlich einer ersten Stufe beim Durchströmen der Roststäbe und danach beim Umströmen der Roststäbe von unten nach oben in den Verbrennungsbereich führt zu einer optimalen Kühlung resp. Temperierung des Rostes, wobei gleichzeitig die Kühlluft als Zusatzverbrennungsluft eingesetzt werden kann. Damit kann auf ein separates, spezielles Kühlmittel verzichtet werden, welches in einem eigenen, geschlossenen Kreislauf eingesetzt werden muss. Da bei den mit den erfindungsgemässen Rosten ausgestatteten Verbrennungsanlagen immer auch die Zufuhr von Zusatzluft für die Verbrennung vorgesehen ist, sind die dafür notwendigen Einrichtungen wie Luftfördermittel bereits vorhanden und können vorteilhafterweise auch für die Kühlung mitgenutzt werden. Damit kann eine Rostkühlung mit wenig zusätzlichem Aufwand bei der Feuerungsanlage realisiert werden. Selbstverständlich ist auch denkbar, hierfür speziell ausgelegte Vorrichtungen einzusetzen, welche den Wirkungsgrad der Anlage erhöhen können.
Vorzugsweise sind der erfindungsgemässe Rost, resp. die Roststäbe derart ausgestaltet, dass die Kühlluft in einer Zwangsführung den gesamten Bereich des Roststabes durchfliesst und damit auch eine homogene Kühlung bewirkt.
Die bevorzugte Ausführung des Zuführungsspaltes im Roststab hat den Vorteil, dass diese nicht durch Schlacke oder Verbrennungsrückstände verstopfen kann und damit die Zufuhr der Zusatzluft unterbrechen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren der beiliegenden Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen
  • Fig. 1 die Aufsicht auf ein erfindungsgemässe Roststabelement;
  • Fig. 2 die Seitenansicht des Roststabelementes von Figur1;
  • Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Roststabelement von Figur 1;
  • Fig. 4 eine Querschnitt durch das Roststabelement von Figur 1;
  • Fig. 5 die Seitenansicht mehrerer, hintereinander zu einem Verbrennungsrost angeordneter erfindungsgemässer Roststäbe; und
  • Fig. 6 die Seitenansicht des Verbrennungsraumes einer Verbrennungsanlage mit erfindungsgemässem Rost.
    • Figur 1 zeigt die Aufsicht auf einen Roststab 1 resp. ein Roststabelement. Diese Elemente können nebeneinander verbunden zu praktisch beliebiger Breite angeordnet werden, um den Anforderungen der Dimensionen des Verbrennungsraumes einer Verbrennungsanlage gerecht zu werden.
    Am schmalen Fussende des Roststabes 1 sind offene, schalenförmige Buchsen 2 angeordnet, in welche entsprechend ausgebildete Zapfen des Rostgerüstet einer Verbrennungsanlage in an sich bekannter Weise eingreifen können. Das schmale Kopfende 3 des Roststabes 1 weist eine gewellte resp. gerippte Form auf, in Fortsetzung der beispielsweise ebenfalls gerippten Verbrennungsfläche 4 des Roststabes 1.
    In der Figur 1 ist nun gestrichelt der Verlauf des Kühlkanales 5 des Roststabes 1 dargestellt. Die Kühlluft tritt nun durch die Zuführöffnung 6 in den Kühlkanal 5 ein. Dieser ist nun im Anfangsbereich in Schlaufenform ausgebildet, um praktisch den gesamten mittleren Bereich der Verbrennungsfläche 4 des Roststabes 1 zu umfassen und wird anschliessend noch in geraden Kanalbereichen entlang der Seitenkanten 7, 8 des Roststabes 1 bis zur Abführöffnung 9 weitergeführt. Der Kühlkanal 5 weist vorteilhafterweise einen konstanten, vorzugsweise kreisrunden Strömungsquerschnitt auf.
    In Figur 2 ist nun die Seitenansicht des Roststab 1 nach Figur 1 dargestellt. Daraus ist insbesondere gut die wannenförmige Gestalt des Roststabes 1 ersichtlich, sowie in den Seitenkanten 7 angeordnete kreisförmige Ausnehmungen, welche beispielsweise für die Verbindung der Roststäbe 1 nebeneinander genutzt werden können. Auch ist hier die offene Buchse 2 besonders gut ersichtlich.
    In Figur 3 ist nun ein Längsschnitt A-A durch den Roststab 1 dargestellt, in welchem die Querschnitte des Kühlkanals 5 gut ersichtlich sind. Der Kühlkanal 5 ist hier beispielsweise in an der Unterseite der Verbrennungsfläche 4 ausgebildeten Halbrundrippen ausgebildet. Vorzugsweise sind weitere, querverlaufende Kühlrippen 10 ausgebildet, vorteilhafterweise in Verlängerung der Halbrundrippen des Kühlkanales 5. Diese Rippen dienen der von unten an den Roststab 1 herangeführten Zusatzluft als Wirkflächen. Weiter ist hier nun der Spalt 11 dargestellt, durch welchen die Zusatzluft unter dem Roststab 1 hindurch zur Verbrennungsseite, d.h. über die Verbrennungsfläche 4 hindurchgeführt werden kann. Vor der Spaltöffnung ist eine im schmalen Kopfende 3 ausgebildete Blende 12 ausgebildet, welche verhindert, dass von oben nach unten fliessende Verbrennungsrückstände den Spalt 11 verstopfen könnten und damit die Zusatzluftzufuhr unterbrechen.
    In Figur 4 ist nun noch der Querschnitt B-B durch den Roststab 1 dargestellt, aus welchem gestrichelt der Verlauf des Kühlkanals 5 hervorgeht. Weiter sind hier auch noch die an der Unterseite der Verbrennungsfläche 4 nach unten abragend ausgebildeten Längsrippen 13 dargestellt, welche einerseits die Steifikgeit und Festigkeit des Roststabes 1 verbessern und andererseits auch als Kühlrippen für die Zusatzluft dienen.
    In Figur 5 ist nun die Seitenansicht mehrerer hintereinander angeordneter, einander überlappender Roststäbe 1 mit den Zuführleitungen 14 für die Kühlluft dargestellt. Jeweils jeder zweite Roststab 1 wird in bekannter Weise durch einen in dieser Figur nicht dargestellten Antrieb entsprechend der Ausrichtung der Verbrennungsflächen 4 hin und her verschoben, um das auf den Roststäben 1 resp. deren Verbrennungsflächen 4 liegende Verbrennungsgut langsam von links nach rechts zu fördern.
    In Figur 6 ist nun ein grösser Ausschnitt der Verbrennungsanlage in Seitenansicht im Bereich des durch die Roststäbe 1 gebildeten Rostes dargestellt, wobei bei einem Rostelement 1' die beiden Endpositionen der Verschiebebewegung gestrichelt dargestellt sind. Hier sind nun die starren Zuführleitungen 14 für die Kühlluft ersichtlich. Die Zuführleitungen 14 der unbeweglichen Roststäbe 1 führen dabei in eine ebenfalls starre Sammelleitung 15, welche zur Kühlluftspeisung führt. Die Zuführleitungen 14 der beweglichen Roststäbe 1 münden in eine gemeinsame Sammelleitung 16, welche ihrerseits in einer Führung 17 verschiebbar angeordnet ist. Diese Führung 17 ist parallel zu den Verbrennungsflächen 4 der Roststäbe 1 ausgerichtet. Das eine Ende 16' der gemeinsamen Sammelleitung 16 ist über eine einzige, flexible Verbindungsleitung 18 mit einer unbeweglichen Speiseleitung 19 verbunden, welche wie die Sammelleitung 15 zur Kühlluftspeisung führt. Der grosse Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass nur ein einziges, flexibles Leitungsstück 18 für die Speisung aller Roststäbe 1 der Verbrennungsanlage genügt.
    Die aus den Abführöffnungen 9 der Roststäbe 1 austretende Kühlluft kann nun entweder mittels eigenen Leitungen abgeführt werden, oder vorteilhafterweise direkt in den Raum unterhalb der jeweiligen, benachbarten Roststäbe 1 ausströmen. Von hier aus gelangt diese Abluft unterhalb der Roststäbe 1 entlang der Kühlrippen 10, 13 unter zusätzlicher Kühlwirkung durch den Spalt 11 in den Verbrennungsraum oberhalb der Verbrennungsflächen 4 und dient hier als Zusatzluft zur Unterstützung der Verbrennung.

    Claims (12)

    1. Verfahren zur Kühlung eines Rostes für Verbrennungsanlagen mit hintereinander angeordneten, sich teilweise überlappenden Roststäben (1), welche eine der Verbrennungsseite zugewandte, im wesentlichen geschlossene Oberfläche aufweisen (4), dadurch gekennzeichnet, dass mittels Zuleitungen (14,15,16,17,18,19) Luft in ein in den Roststäben (1) angeordnetes Kanalsystem (5) zugeführt wird, diese anschliessend nach Durchlaufen des Kanalsystems (5) über Ableitungen (9) in den der Verbrennungsseite abgewandten Zuluftraum unterhalb des Rostes geleitet wird, um die Roststäbe (1) von unten, aussen zu umströmen und anschliessend durch Öffnungen (11) in den Verbrennungsraum geführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gesteuerte Ventile in der Zuleitung (19) der Luft und/oder der Ableitung (19) vorhanden sind, und damit die Menge der zugeführten Luft und die Menge der abgeführten und dem Zuluftraum zuzuführenden Luft eingestellt werden.
    3. Rost für Verbrennungsanlagen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit hintereinander angeordneten, sich teilweise überlappenden Roststäben (1), welche eine der Verbrennungsseite zugewandte, im wesentlichen geschlossene Oberfläche (4) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils im Körper der Roststäbe (1) mindestens im Bereich nahe der Oberfläche (4) ein unter Bildung von Schlaufen durchgehender Kanal (5) angeordnet ist, mit einer Zu- (6) und einer Abführöffnung (9).
    4. Rost für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (5) im Roststab (1) einen konstanten Durchmesser aufweist und vorzugsweise einen runden Strömungsquerschnitt aufweist.
    5. Rost für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Roststab (1) eine wannenförmige Gestalt aufweist, wobei der Wanneninnenraum der Verbrennungsseite (4) abgewandt ist und auf der Innenseite mindestens eine, vorzugsweise mehrere im wesentlichen senkrecht von der Innenfläche abragende Kühlrippen (10;13) aufweist.
    6. Rost für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (10) jeweils parallel und unterhalb der im Roststab (1) angeordneten Kanalabschnitte (5) angeordnet sind.
    7. Rost für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (1) jeweils an einer Kante eine mindestens eine offene Muffe (2) aufweist.
    8. Rost für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Roststäbe (1) jeweils an der Ueberlappungskante (3) mindestens einen Spalt (11) senkrecht zur Oberfläche (4) weisend aufweist, welcher labyrintartig den Spalt in der Ueberlappungskante (3) mit der Unterseite des Roststabes (1) verbindet.
    9. Rost für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnungen (6) über starre Leitungen (14) miteinander verbunden sind.
    10. Rost für Verbrennungsanlagen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der starren Leitungen (14) in einen Sammelleiter (16) münden, welcher seinerseits über eine flexible Verbindungsleitung (18) mit einer Zuführleitung (19) verbunden ist und längsverschiebbar in einer Führung (17) in der Verbrennungsanlage angeordnet ist.
    11. Rost für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (5) mit Luft gespiesen sind, welche anschliessend als Verbrennungsunterluft der Unterseite der Roststäbe (1) zuführbar ist.
    12. Rost für Verbrennungsanlagen nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die hintereinander angeordneten Roststäbe (1) jeweils alternierend fest und längsverschiebbar beweglich zueinander zu einem Verbrennungsrost angeordnet sind.
    EP97122464A 1997-12-19 1997-12-19 Verfahren zur Kühlung des Rostes von Verbrennungsanlagen und Verbrennungsrost Withdrawn EP0924464A1 (de)

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