EP1321711A1 - Luftgekühlter Roststab für eine Schubrostfeuerung - Google Patents

Luftgekühlter Roststab für eine Schubrostfeuerung Download PDF

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EP1321711A1
EP1321711A1 EP02028385A EP02028385A EP1321711A1 EP 1321711 A1 EP1321711 A1 EP 1321711A1 EP 02028385 A EP02028385 A EP 02028385A EP 02028385 A EP02028385 A EP 02028385A EP 1321711 A1 EP1321711 A1 EP 1321711A1
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EP
European Patent Office
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grate bar
grate
gap
cooling
air
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EP02028385A
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EP1321711B1 (de
Inventor
Bernhard Dr. Zimmermann
Christian Mantsch
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Original Assignee
Fisia Babcock Environment GmbH
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Publication date
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a cooled grate bar for a Moving grate firing with the characteristics of the generic term of Claim 1.
  • The is used to cool the grate bars of combustion grates Combustion air, the so-called primary air through the Blown combustion grate into the fuel bed resting on it becomes.
  • the cooling effect through the primary air flow is determined by the gap size between the grate bars or by defined outlet openings and the flow resistance of the Primary air through the fuel bed at this point. Will the Primary airflow z. B. laid by liquid slags, the Block the gap or clog the outlet openings, so the affected grate bar is practically not cooled.
  • the grate bar on the bottom with cooling fins be provided, which are blown by the primary air.
  • Out DE 41 05 330 C1 is a grate bar with a hollow box-like Cross section known. Between the top and bottom of this grate bar are two chambers by a central rib formed, which is charged with air from the rear are. The air passes through the chambers a slot nozzle on the front of the grate bar in the Combustion chamber. This type of cooling also exists the risk of clogging the slot nozzle so that the air do not come out of the grate bar and therefore do not cool it can.
  • EP 0 924 464 A1 describes a cooled grate bar known, on the underside of an unspecified Wise a meandering, air flow Pipe coil is attached. After flowing through the Pipe coil the air comes out of the grate bar Underside through laterally arranged outlet openings. If the pipe coil is insufficiently secured, the Heat transfer from the grate bar into the cooling air through the Pipe coil significantly affected.
  • the meandering Laying the pipe coil basically leads to an asymmetrical one Temperature distribution in the grate bar. The result is warping the grate bar with an undesirable gap formation between side by side grate bars.
  • the invention has for its object the generic To design the grate bar so that it is safe and even with Air is cooled.
  • the symmetrical with respect to the longitudinal axis of the grate bar running cooling gap and that over the entire Grid bar width extending exit gap ensure a uniform cooling of the grate bar.
  • the one on the bottom of the Grid rod laid outlet gap can not be through the on the Burning rust dormant fuel bed can be clogged, so that the grate bar is always flowed through by cooling air.
  • sloping downwards directed combustion grate of a moving grate combustion consists of several rows of grids arranged side by side 1.
  • the moving grate firing is used to burn fuel or preferably garbage, which as a fuel layer on the Burn grate is applied.
  • the grate bars 1 one Row of bars are mounted on a grate bar support 2.
  • the Grate bars 1 of the individual rows of bars are roof tiles one above the other.
  • a funnel 3 is located below the combustion grate, through which the grate diarrhea is removed.
  • Into the funnel 3 opens a main air line 4 through which the Primary air share in the combustion air for burning the Fuel is supplied.
  • the primary air passes through the Gaps between the individual grate bars 1 in the on the Burning rust resting fuel layer. Give the arrows the direction of flow of the primary air.
  • the grate bar 1 which preferably consists of a cast part, has a U-shaped profile with a back 5 and two Side flanks 6 on.
  • the grate bar 1 is closed with a Head piece 7 and provided with an end piece 8.
  • the head 7 the grate bars 1 of a row of bars slide on the back 5 the grate bars 1 of the subsequent row of bars.
  • the End piece 8 is mounted on the grate bar support 2.
  • the grate bar 1 is on its underside, that is on the Fuel layer facing away and the funnel 3 facing Provide side with a cooling gap 9.
  • the cooling gap 9 extends between the side flanks 6 over the entire width of the Grate bar 1 and ends in an exit gap 10, the Width of the cooling gap 9 corresponds.
  • the height of the cooling gap 9 is several times less than the height of the grate bar 1.
  • the cooling gap 9 is through the side flanks 6 and Cover plate 11 limited in one of the height of the cooling gap 9 corresponding distance from the back 5 on the grate bar 1 is attached.
  • the underside of the back 5 of the Grate bar 1 provided with a surface structure that the Has the shape of grooves 12.
  • the grooves 12 run in Longitudinal direction of the grate bar 1 from the end piece 8 to the Headpiece 7.
  • the exact course of the grooves 12 can be varied and is thermally optimized.
  • the cover plate 11 rests on the ridges of the grooves 12.
  • the cooling gap 9 is flowed through by cooling air, which is a partial flow branched off from the primary air supplied to the combustion grate is.
  • one of the main air line 4 Air line 13 branches.
  • the air line 13 is one Throttle valve 14 arranged.
  • the air line 13 is one Distribution line 15 out.
  • Via flexible branch lines 16 the distributor line 15 is connected to the grate bar supports 2, which are hollow for guiding the cooling air and at the ends are closed.
  • the grate bar supports 2 are flexible Pipe sections 17 led to the individual grate bars 1.
  • the Cover plate 11 is provided with a feed opening 18 into which each one of the pipe sections 17 opens.
  • Die Cover plate 11 follows the continuation of the cooling gap 9 Shape of the head piece 7, being between the lower edge of the Cover plate 11 and a shoulder of the head piece 7 a horizontal section is formed, the outlet gap 10th forms.
  • the cooling air supplied to the grate bar 1 flows through the Cooling gap 9 in the longitudinal direction of the grate bar 1 over the entire Grate bar width up to the head piece 7 and occurs horizontally and symmetrically from the exit gap 10.
  • the heated one Cooling air mixes with the primary air from the funnel 3, the back 5 of the underlying grate bar 1 is cooled becomes.
  • the mixed with the cooling air flows Primary air through the gaps between the grate bars 1 in the Combustion chamber located above the combustion grate, whereby the side flanks 6 of the grate bars 1 are cooled.
  • the cover plate 11 ends at a distance from the end piece 8 and thus forms the Exit gap 10, which in this case is vertically downward is directed.
  • the cooling air supplied to the grate bar 1 flows through the cooling gap 9 in the longitudinal direction of the grate bar 1 over the entire grate bar width starting from the head piece 7 than the hottest section of the grate bar 1 and occurs in the Near the end piece 8 symmetrically and vertically downwards the exit gap 10 from.
  • This variant is thermal cheaper than the variant shown in Fig.
  • the heated cooling air mixes with the primary air from the Funnel 3 to a uniform mixing temperature. Subsequently the air mixture flows from heated cooling air and primary air through the gaps between the grate bars 1 in the above the Combustion grate lying combustion chamber, the Side flanks 6 of the grate bars 1 are cooled.
  • the amount of cooling air supplied to the grate bars 1 as one Partial flow of the entire primary air is via the throttle valve 14 set in the air line 13. So it's in easier Way possible, the grate bar cooling a changed calorific value of the waste to be incinerated.

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Abstract

Der Roststab (1) für eine Schubrostfeuerung weist ein U-förmiges Profil mit einem Rücken (5) und Seitenflanken (6) auf und ist auf seiner Unterseite mit einem von Luft durchströmten Kühlsystem versehen, das auf der Unterseite des Roststabes (1) einen Austritt für die Luft aufweist. Das Kühlsystem besteht aus einem Kühlspalt (9), der in Längsrichtung des Roststabes (1) verläuft und sich über die gesamte Breite des Roststabes (1) zwischen den Seitenflanken (6) erstreckt. Die Höhe des Kühlspaltes (9) ist um ein Mehrfaches geringer als die Höhe des Roststabes (1). Der Kühlspalt (9) endet in dem auf der Unterseite des Roststabes (1) angeordneten Austrittsspalt (10), der der Breite des Kühlspaltes (9) entspricht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen gekühlten Roststab für eine Schubrostfeuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Zur Kühlung der Roststäbe von Verbrennungsrosten dient die Verbrennungsluft, die als sogenannte Primärluft durch den Verbrennungsrost in das darauf ruhende Brennstoffbett geblasen wird. Der Kühleffekt durch den Primärluftstrom wird bestimmt durch die Spaltgröße zwischen den Roststäben oder durch definierte Austrittsöffnungen und den Strömungswiderstand der Primärluft durch das Brennstoffbett an dieser Stelle. Wird der Primärluftstrom z. B. durch flüssige Schlacken verlegt, die den Spalt versperren oder die Austrittsöffnungen verstopfen, so wird der betroffene Roststab praktisch nicht gekühlt.
Um die Kühlung des Roststabes durch die Primärluft zu verbessern, kann der Roststab auf der Unterseite mit Kühlrippen versehen werden, die von der Primärluft angeblasen werden. Aus der DE 41 05 330 C1 ist ein Roststab mit einem hohlkastenartigen Querschnitt bekannt. Zwischen der Oberseite und der Unterseite dieses Roststabes sind durch eine Mittelrippe zwei Kammern gebildet, die von der Hinterseite her mit Luft beaufschlagt sind. Die Luft tritt durch dem Durchströmen der Kammern durch eine Schlitzdüse an der Vorderseite des Roststabes in den Verbrennungsraum aus. Auch bei dieser Art der Kühlung besteht die Gefahr der Verstopfung der Schlitzdüse, so dass die Luft nicht aus dem Roststab austreten und diesen daher nicht kühlen kann.
Weiterhin ist aus der EP 0 924 464 A1 ein gekühlter Roststab bekannt, an dessen Unterseite auf eine nicht näher beschriebene Weise eine mäanderförmig gewundene, von Luft durchströmte Rohrschlange befestigt ist. Nach dem Durchströmen der Rohrschlange tritt die Luft aus dem Roststab auf dessen Unterseite durch seitlich angeordnete Austrittsöffnungen aus. Bei einer ungenügenden Befestigung der Rohrschlange ist der Wärmeübergang vom Roststab in die kühlende Luft durch die Rohrschlange erheblich beeinträchtigt. Die mäanderförmig verlegte Rohrschlange führt prinzipiell zu einer asymmetrischen Temperaturverteilung im Roststab. Die Folge ist ein Verziehen des Roststabes mit einer unerwünschten Spaltbildung zwischen nebeneinander liegenden Roststäben. Die aus den seitlichen Austrittsöffnungen austretenden Luft strömt nur auf einer Seite den dahinter liegenden Roststab an, was wiederum zu einer asymmetrischen Temperaturverteilung in dem betroffenen Roststab führt. Dadurch dass nur ein Kanal durchströmt wird, ist die mögliche Kühlluftmenge sehr begrenzt und damit die Küühlwirkung nur gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Roststab derart zu gestalten, dass er sicher und gleichmäßig mit Luft gekühlt wird.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Roststab erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der symmetrisch bezüglich der Längsachse des Roststabes verlaufende Kühlspalt und der sich über die gesamte Roststabbreite erstreckende Austrittsspalt sorgen für eine gleichmäßige Kühlung des Roststabes. Der auf die Unterseite des Roststabes verlegte Austrittsspalt kann nicht durch das auf dem Verbrennungsrost ruhende Brennstoffbett verstopft werden, so dass der Roststab stets von Kühlluft durchströmt ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
schematisch die Seitenansicht eines Verbrennungsrostes,
Fig. 2
den Längsschnitt durch einen einzelnen Roststab,
Fig. 3
den Schnitt III - III nach Fig. 2,
Fig. 4
den Längsschnitt durch einen einzelnen Roststab gemäß einer anderen Ausführungsform und
Fig. 5
den Schnitt III - III nach Fig. 4.
Der als Verbrennungsschubrost ausgebildete, schräg nach unten gerichtete Verbrennungsrost einer Schubrostfeuerung besteht aus mehreren Stabreihen von nebeneinander angeordneten Roststäben 1. Die Schubrostfeuerung dient zur Verbrennung von Brennstoff oder vorzugsweise Müll, der als Brennstoffschicht auf den Verbrennungsrost aufgebracht wird. Die Roststäbe 1 einer Stabreihe sind auf einem Roststabträger 2 gelagert. An jeden Roststabträger 2 greift ein nicht gezeigter Antrieb an, durch den die betreffende Stabreihe hin und herbewegt wird. Die Roststäbe 1 der einzelnen Stabreihen liegen dachziegelartig übereinander.
Unterhalb des Verbrennungsrostes befindet sich ein Trichter 3, durch den der Rostdurchfall abgeführt wird. In den Trichter 3 mündet eine Hauptluftleitung 4 ein, über die der Primärluftanteil an der Verbrennungsluft zur Verbrennung des Brennstoffes zugeführt wird. Die Primärluft tritt durch die Spalten zwischen den einzelnen Roststäben 1 in die auf dem Verbrennungsrost ruhende Brennstoffschicht ein. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung der Primärluft an.
Der Roststab 1, der vorzugsweise aus einem Gussteil besteht, weist ein U-förmiges Profil mit einem Rücken 5 und zwei Seitenflanken 6 auf. Der Roststab 1 ist mit einem geschlossenen Kopfstück 7 und mit einem Endstück 8 versehen. Das Kopfstück 7 der Roststäbe 1 einer Stabreihe liegt gleitend auf dem Rücken 5 der Roststäbe 1 der jeweils nachfolgenden Stabreihe auf. Das Endstück 8 ist auf dem Roststabträger 2 gelagert.
Der Roststab 1 ist auf seiner Unterseite, das heißt auf der der Brennstoffschicht abgewandten und dem Trichter 3 zugewandten Seite mit einem Kühlspalt 9 versehen. Der Kühlspalt 9 erstreckt sich zwischen den Seitenflanken 6 über die gesamte Breite des Roststabes 1 und endet in einem Austrittsspalt 10, der der Breite des Kühlspaltes 9 entspricht. Die Höhe des Kühlspaltes 9 ist um ein Mehrfaches geringer als die Höhe des Roststabes 1.
Der Kühlspalt 9 ist durch die Seitenflanken 6 und eine Abdeckplatte 11 begrenzt, die in einem der Höhe des Kühlspaltes 9 entsprechenden Abstand von dem Rücken 5 auf dem Roststab 1 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Unterseite des Rückens 5 des Roststabes 1 mit einer Oberflächenstruktur versehen, die die Form von Rillen 12 aufweist. Die Rillen 12 verlaufen in Längsrichtung des Roststabes 1 von dem Endstück 8 bis zu dem Kopfstück 7. Der genaue Verlauf der Rillen 12 kann vielfältig sein und ist wärmetechnisch optimiert. Bei dieser Ausführung liegt die Abdeckplatte 11 auf den Kämmen der Rillen 12 auf.
Der Kühlspalt 9 ist von Kühlluft durchströmt, die als Teilstrom von der dem Verbrennungsrost zugeführten Primärluft abgezweigt ist. Zu diesem Zweck ist von der Hauptluftleitung 4 eine Luftleitung 13 abgezweigt. In der Luftleitung 13 ist eine Drosselklappe 14 angeordnet. Die Luftleitung 13 ist zu einer Verteilerleiltung 15 geführt. Über flexible Zweigleitungen 16 ist die Verteilerleiltung 15 den Roststabträgern 2 verbunden, die zur Führung der Kühlluft hohl ausgebildet und an den Enden geschlossen sind. Von den Roststabträgern 2 sind flexible Rohrabschnitte 17 zu den einzelnen Roststäben 1 geführt. Die Abdeckplatte 11 ist mit einer Zuführöffnung 18 versehen, in die jeweils einer der Rohrabschnitte 17 einmündet.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Roststab 1 befinden sich die Zuführöffnung 18 in der Nähe des Endstückes 8 und der Austrittsspalt 10 in der Nähe des Kopfstückes 7. Die Abdeckplatte 11 folgt zur Fortführung des Kühlspaltes 9 der Gestalt des Kopfstückes 7, wobei zwischen der Unterkante der Abdeckplatte 11 und einer Schulter der Kopfstückes 7 einen horizontalen Abschnitt gebildet ist, der den Austrittsspalt 10 bildet. Die dem Roststab 1 zugeführte Kühlluft durchströmt den Kühlspalt 9 in Längsrichtung des Roststabes 1 über die gesamte Roststabbreite bis zu dem Kopfstück 7 und tritt horizontal und symmetrisch aus dem Austrittsspalt 10 aus. Die aufgeheizte Kühlluft mischt sich mit der Primärluft aus dem Trichter 3, wobei der Rücken 5 des darunter liegenden Roststabes 1 gekühlt wird. Anschließend strömt die mit der Kühlluft gemischte Primärluft durch die Spalten zwischen den Roststäben 1 in den oberhalb der Verbrennungsrost liegenden Verbrennungsraum, wobei die Seitenflanken 6 der Roststäbe 1 gekühlt werden.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Roststab 1 befinden sich die Zuführöffnung 18 in der Nähe des Kopfstückes 7 und der Austrittsspalt 10 in der Nähe des Endstückes 8. Die Abdeckplatte 11 endet in einem Abstand von dem Endstück 8 und bildet so den Austrittsspalt 10, der in diesem Fall vertikal nach unten gerichtet ist. Die dem Roststab 1 zugeführte Kühlluft durchströmt den Kühlspalt 9 in Längsrichtung des Roststabes 1 über die gesamte Roststabbreite ausgehend von dem Kopfstück 7 als dem heißesten Abschnitt des Roststabes 1 und tritt in der Nähe des Endstückes 8 symmetrisch und vertikal nach unten aus dem Austrittsspalt 10 aus. Diese Variante ist wärmetechnisch günstiger als die in Fig. 2 dargestellte Variante, da im ersten Fall die kalte Kühlluft direkt in die heiße Zone des Roststabes 1 geleitet wird, und aufgrund des hohen Temperaturunterschieds an dieser Stelle eine verbesserte Kühlung erzielt werden kann. Die aufgeheizte Kühlluft mischt sich mit der Primärluft aus dem Trichter 3 zu einer einheitlichen Mischtemperatur. Anschließend strömt das Luftgemisch aus aufgeheizter Kühlluft und Primärluft durch die Spalten zwischen den Roststäben 1 in den oberhalb des Verbrennungsrostes liegenden Verbrennungsraum, wobei die Seitenflanken 6 der Roststäbe 1 gekühlt werden.
Die Menge der den Roststäben 1 zugeführte Kühlluft als ein Teilstrom der gesamten Primärluft wird über die Drosselklappe 14 in der Luftleitung 13 eingestellt. Damit ist es in einfacher Weise möglich, die Roststabkühlung einem veränderten Heizwert des zu verbrennenden Mülls anzupassen. Ebenfalls kann die Roststabkühlung den verschiedenen Rostzonen, das heißt dem Fortschritt der thermischen Umsetzung auf dem Verbrennungsrost, einfach angepasst werden. Dies spielt bei den heutigen Anforderungen an Müllverbrennungsanlagen bezüglich eines breiten Heizwertbandes eine entscheidende Rolle.

Claims (6)

  1. Roststab für eine Schubrostfeuerung, wobei der Roststab (1) ein U-förmiges Profil mit einem Rücken (5) und Seitenflanken (6) aufweist und auf seiner Unterseite mit einem von Luft durchströmten Kühlsystem versehen ist, das auf der Unterseite des Roststabes (1) einen Austritt für die Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem aus einem Kühlspalt (9) besteht, der in Längsrichtung des Roststabes (1) verläuft und sich über die gesamte Breite des Roststabes (1) zwischen den Seitenflanken (6) erstreckt, dessen Höhe um ein Mehrfaches geringer ist als die Höhe des Roststabes (1) und der in dem auf der Unterseite des Roststabes (1) angeordneten Austrittsspalt (10) endet, der der Breite des Kühlspaltes (9) entspricht.
  2. Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlspalt (9) durch die Unterseite des Rückens (5) des Roststabes (1) und eine auf dem Roststab (1) befestigte Abdeckplatte (11) begrenzt ist.
  3. Roststab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücken (5) des Roststabes (1) auf der Unterseite mit einer Oberflächenstruktur in Form von in Längsrichtung der Roststabes (1) verlaufenden Rillen (12) versehen ist, auf deren Kämme die Abdeckplatte (11) aufliegt.
  4. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Luft zu dem Kühlspalt (9) am Ende des Roststabes (1) und der Austrittsspalt (10) am Kopf des Roststabes (1) vorgesehen ist und dass der Austrittsspalt (10) horizontal ausgerichtet ist.
  5. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Luft zu dem Kühlspalt (9) am Kopf des Roststabes (1) und der Austrittsspalt (10) am Ende des Roststabes (1) vorgesehen ist und dass der Austrittsspalt (10) nach unten gerichtet ist.
  6. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roststab (1) auf einen geschlossenen, hohlen, einer Reihe von Roststäben (1) gemeinsamen Roststabträger (2) gelagert ist, dass der Roststabträger (2) einerseits über Rohrabschnitte (17) mit dem Kühlspalt (9) der Roststäbe (1) und andererseits mit einer Luftleitung (13) verbunden ist, die von einer die Schubrostfeuerung mit Verbrennungsluft versorgenden Hauptluftleitung (4) abgezweigt ist und in der eine Drosselklappe (14) angeordnet ist.
EP02028385A 2001-12-21 2002-12-18 Luftgekühlter Roststab für eine Schubrostfeuerung Expired - Lifetime EP1321711B1 (de)

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