EP1617143B1 - Rostplatte, zugehöriger Verbrennungsrost und korrespondierende Reststoffverbrennungsanlage - Google Patents
Rostplatte, zugehöriger Verbrennungsrost und korrespondierende Reststoffverbrennungsanlage Download PDFInfo
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- EP1617143B1 EP1617143B1 EP05014330A EP05014330A EP1617143B1 EP 1617143 B1 EP1617143 B1 EP 1617143B1 EP 05014330 A EP05014330 A EP 05014330A EP 05014330 A EP05014330 A EP 05014330A EP 1617143 B1 EP1617143 B1 EP 1617143B1
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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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H17/00—Details of grates
- F23H17/12—Fire-bars
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- F23H3/00—Grates with hollow bars
- F23H3/04—Grates with hollow bars externally cooled, e.g. with water, steam or air
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- 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 grate plate for a combustion grate, a grate formed from grate plates and a waste incineration plant with such a combustion grate.
- the most important component of a waste incineration plant is the combustion grate, which is arranged horizontally or inclined and on which the firing material, for example refuse, is conveyed from a first end to a second end, usually Ausbrandrost.
- the required combustion air is forced through the combustion grate.
- corresponding openings are provided in the grate.
- combustion grates there are several types of combustion grates, including but not limited to the so-called booster combustion grate.
- a grate has moving parts (grate plates) which are suitable for carrying out scrubbing, whereby the kiln (the residue) is conveyed on the combustion grate.
- the individual grate plates staggered in relation to each other in the region of their side facing the combustion chamber, lie on top of one another. If, for example, every second grate plate is movably arranged, it is achieved by the movement of this grate plate that the residue, which rests on the grate plate following in the transport direction, is transported on to the next grate plate.
- RDF refuse derived fuel
- the individual types of residue differ with regard to their calorific value. However, this also applies within the individual types of residues.
- household waste may have a calorific value between 5 and 20 MJ / kg. Depending on this calorific value, the thermal and mechanical stress of the combustion grate or its grate plates changes.
- An air-cooled combustion grate describes the EP 0 391 146 A1. At an assumed temperature in the combustion chamber of 900 ° - 1,250 ° C and a temperature in the resting on the combustion grate furnace layer of> 800 ° C, the temperature of these air-cooled grate plates on their surface, for example 400 ° - 600 ° C,
- the grate plates with a liquid, especially water are cooled (EP 954 722 B1).
- the procedural outlay for water cooling is significantly higher than for air cooling.
- the more intensive water cooling leads to undesirably intensive cooling of the grate plates, in which the temperature at the surface of the grate plates can be 90 ° -110 ° C., at a temperature in the firing layer (on the combustion grate) of, for example, 700 ° -800 ° ° C.
- EP 0921354 A1 shows a liquid-cooled grate plate having an upper side, a lower side, two longitudinal sides and two broad sides, which has a device for connecting a support element adjacent to a first longitudinal side and in which a plurality of air nozzles are arranged below and next to the second longitudinal side. Air is guided from an area below the grate plate through these nozzles, which are arranged approximately at the center of the second longitudinal side. In the area of the first longitudinal side, a section of a coolant channel runs.
- the object of the invention is to provide a way to make the known systems variable in terms of their application.
- each grate plate is above all to the firebox, so in particular exposed at its top and front end, a particularly intense heat load.
- Primary air is directed against the underside of the grate plates, so it cools from below, and is forced through openings in the grate plates or between the grate plates in the lying on the grate plates Brenngut Anlagen.
- the heat-loaded part of each grate plate is on the underside of a certain cooling volume to dissipate the heat generated. However, especially in the edge region, the cooling is insufficient.
- Such areas for example, the combustion chamber facing end side (longitudinal side) of a grate plate, are therefore particularly susceptible to corrosion and erosion.
- a first approach provides in this context, the area below the top and next to the front side longitudinal side of the grate plate with at least one flow channel, along the air from below targeted against the top or the adjacent front longitudinal side is performed.
- this at least one flow channel is designed such that it has an air outlet opening on the portion of the corresponding end face (end face) adjacent to the underside, so that the air flow is then selectively directed to the surface of the grate plate following in the direction of transport of the material to be burned, and this surface likewise cools.
- a channel which is traversed by a cooling medium such as a fluid and / or a gas.
- the "back" part of the grate plate is intensively cooled with a liquid, while the same plate (rust stage) is cooled in the front part (the firing and combustion chamber adjacent) with air, with increased cooling effect over a known air cooling.
- the "front" grate plate part can also be cooled conventionally with air, for example, instead of the air cooling along the flow channel air is simply guided from below against the grate plate in this section.
- the rear part of the grate plate can also be cooled by pushing a gas, in particular air, through the channel.
- a gas in particular air
- the invention relates in its most general embodiment, a grate plate for a combustion grate with the features of claim 1.
- the grate plate is formed below the top with a plurality of recesses extending from an area adjacent to the first longitudinal side to an area adjacent to the second longitudinal side and open to the bottom.
- the flow channel or the flow channels extend according to an embodiment perpendicular to the longitudinal side of the grate plate.
- the air flow along the flow channels extends in the direction of the front end surface of the grate plate.
- the length of the flow channel can normally be limited to a length corresponding to 10-50% of the width of the grate plate, with a length between 10 and 30% or 10 and 20% usually sufficient. This is especially the section that is not swept over by a booster combustion grate. Accordingly, about 10 to 80% of the width of the grate plate is available for the formation of the channel, with 40 to 70% frequently being favorable. Basically, the areas in which the channel or the flow channel runs, could also overlap.
- the channel can extend substantially over the entire length of the grate plate and extend between the broad sides helical or meander-shaped to increase the length of the cooling channel.
- the supply and removal of the cooling medium takes place, for example, as described in EP 954 722 B1, reference is made to the.
- a grate plate on the circumference no exact cuboid shape.
- the front end face (second longitudinal side) therefore does not run perpendicular to the top of the grate plate. Rather, the second longitudinal side can extend at an angle ⁇ ⁇ 90 ° to the upper side and optionally additionally have at least one further bend.
- the flow channel is not rectilinear, but follows the shape of the grate plate in this area, that is, for example - describes - on average - a semicircle or has several bends. In this way, at the same time results in an extension of the flow channel.
- An intensification of the cooling is achieved when the flow channel is relatively close to the respective surface areas of the grate plate.
- an upper (outer) boundary wall of the flow channel is formed by an (inner) surface of the upper side and an (inner) surface of the second longitudinal side.
- a lower (inner) boundary wall for the flow channel can be formed by a rib which extends between walls or webs which form, for example, lateral boundaries of said recesses.
- Is the underside of the grate plate also called rust level
- rust level designed so that the top of the grate plate when resting the grate plate on a horizontal surface from the first longitudinal side to the second longitudinal side (ie from back to front) rising (slope, for example: 3-10 ° )
- slope for example: 3-10 °
- the corresponding grate plate with this paragraph is on the following in the direction of transport of the fuel grate plate (rust level).
- its front longitudinal side terminates preferably at a distance from the upper side of the following grate plate, and correspondingly, the outlet opening of the flow channel is also above the contact surface of the following grate plate. In this way, the targeted flow of the surface of the adjacent grate plate is additionally favored. This too is illustrated and explained in the following description of the figures.
- the additional cooling creates the possibility of making the sections of the grate plate which are adjacent to the flow channel thinner than the remaining sections of the grate plate. This not only saves material, but also increases the cooling effect.
- This "thinner” section can refer not only to the front longitudinal side of the grate plate, but also to the adjacent portion of the top of the grate plate.
- the other (first) part of the top of the grate plate, however, is “thicker", because in this section runs the channel.
- Grate plates of the type mentioned have a width of 40-60 cm and a length of several meters.
- grate bars may be castings, wherein the flow channel and the channel can be formed in-situ. Each section is thus one piece.
- the sections (grate bars) can also be composed of sub-sections, especially if they are made of sheets be welded.
- a grate bar for example, a width (in the longitudinal direction of the entire grate plate) of 30-100 cm, but also beyond.
- connection of adjacent grate bars by means of known connection technology, for example by screwing or in that a plurality of grate bars are connected to each other via connecting rods. Groups of grate bars formed in this way can in turn be connected to each other analogously.
- connection technology for example by screwing or in that a plurality of grate bars are connected to each other via connecting rods. Groups of grate bars formed in this way can in turn be connected to each other analogously.
- constructive solutions are shown, which can also be seen how connections of channel sections of the grate bars flow-related.
- the grate plates in such a way that at least one recess of two adjoining grate bars (sections) is formed, so a grate bar forms a part, for example, one half of the corresponding recess.
- a flow channel can also be formed by two grate bars.
- the invention further relates to a combustion grate, in particular a Schubverbrennungsrost, with a plurality of grate plates of the aforementioned type.
- shear combustion grate includes all types of shear combustion grates, regardless of whether they are horizontal or inclined or the kiln is conveyed in one direction or the other.
- shear combustion grate is also not limiting insofar as she decorations are detected in which, for example, every other grate plate is movably arranged, but also such grates in which more than a stationary grate plate are placed between grate plates that perform Schürhübe.
- the invention comprises a waste incineration plant, for example a waste incineration plant, with a combustion grate of the aforementioned type.
- the grate plate has an upper side 10, a lower side 12, a rear longitudinal side 14, a front longitudinal side 16 and correspondingly two broad sides, which can not be seen due to the sectional view.
- the upper end face 10o of the upper side 10 is flat.
- the front, second longitudinal side 16 is angled at an angle ⁇ (approximately 45 °) with respect to the surface 10o and then has an angling 16w.
- the grate plate Adjacent to the first (rear) longitudinal side 14, the grate plate on the underside a longitudinally extending (in the plane) recess 18, in which a connector 19 is placed, which has a further recess 19o, in which a round rod 20 is located, on which the grate plate (indirectly) is supported.
- a connector 19 Adjacent to the first (rear) longitudinal side 14, the grate plate on the underside a longitudinally extending (in the plane) recess 18, in which a connector 19 is placed, which has a further recess 19o, in which a round rod 20 is located, on which the grate plate (indirectly) is supported.
- this round rod 20 With the help of this round rod 20, the grate plate shown in Figure 1 in the direction of arrow P is movable.
- the connector 19 will be described later in detail.
- each grate plate is formed with a plurality of juxtaposed recesses 22.
- Each recess 22 is bounded laterally (parallel to the broad sides) of walls, in which case only one wall 24 can be seen.
- the recess 22 is bounded by a corresponding portion 14a of the first longitudinal side and at the front (in a combustion chamber 26 facing) portion of the front (second longitudinal side) 16th
- a wall 30 which has a substantially arcuate shape in the sectional view and at the front end, adjacent to the second longitudinal side 16, merges into a thickened portion 30v which projects beyond a lower end edge 16u of the front, second longitudinal side 16 and forms a support surface 30u for the grate plate.
- This wall 30 forms a lower (inner) boundary wall of a flow channel 32 which extends from the lower end 16u of the second longitudinal side 16 parallel to the wall 30 (thus forming the inner surface of the longitudinal side 16 the other boundary for the flow channel 32) and in its further course is delimited by a lower surface 10u of the upper surface 10 before opening towards the underside 12 of the grate plate.
- the wall 30 ends at the bottom End of the room 22; but he could also end earlier.
- a funnel-like inflow opening 32 k for cooling air is provided, which is provided below the grate plate and the entire recess 22 flows against, including the area below the wall 30th
- the part of the cooling air which is guided through the flow channel 32, symbolized by the arrow K.
- the cooling air thus enters the flow channel 32 at the funnel-shaped end 32k and is then guided initially along the inner surface 10a of the upper side 10 and then along the inner surface 16i of the longitudinal side 16 before the cooling air emerges in the region of the opening 32o and on the upper side 10 'hits the adjacent grate plate (shown in phantom) and this flows.
- the wall thickness of the grate plate there thinner than in the rear part can be formed, as the figure shows.
- the thickness of the upper side 10 in the front part 10v is 6 or 8 mm. This applies analogously to the wall thickness of the second longitudinal side 16.
- the grate plate is formed by a plurality of juxtaposed sections T1, T2 ..., which directly adjoin one another and are connected to one another. These cuts are also called grate bars.
- the rear portion 10r of the top 10 is much thicker, for example 25-70 mm thick, to form the channel 40 therein.
- the channel 40 extends substantially from one broad side of the grate plate to the opposite broad side, and alternately between the first longitudinal side 14 and the front portion 10v of the top. In other words, the channel runs in the region 10r of the upper side 10, which runs behind the part 10v in which the flow channel 32 is formed.
- ports 40a for introducing and discharging a cooling medium are placed on an inner surface of the recess 18.
- the connecting pieces 19 are fastened to the grate bars T1, T2 by screw connections 19v (FIG. 3).
- the holes 36 shown in Figure 1 serve to receive rods for connecting adjacent sections T1, T2.
- each grate bar T1, T2 is in one piece, that is, for example, the wall 30 extends materially to the wall 24th
- grate bar for example T1 -in the direction of the longitudinal sides 14, 16 of the grate plate -comprises several flow channels 32 (here: seven) next to one another and correspondingly several (here: nine) walls 24. Two adjacent walls 24 each engage around the top 10 and the wall 30 a recess 22. On the outside, the grate bar ends in each case in the middle of the flow channel 32, so that together with a subsequent grate bar (Fig. 3) results in a closed further flow channel 32.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rostplatte für einen Verbrennungsrost, einen aus Rostplatten gebildeten Verbrennungsrost sowie eine Reststoffverbrennungs-anlage mit einem solchen Verbrennungsrost.
- Wichtigster Bestandteil einer Reststoffverbrennungsanlage ist der Verbrennungsrost, der horizontal oder geneigt angeordnet ist und auf dem das Brenngut, beispielsweise Müll, von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende, meist Ausbrandrost genannt, befördert wird. Die erforderliche Verbrennungsluft wird durch den Verbrennungsrost gedrückt. Dazu sind im Rost entsprechende Öffnungen vorgesehen. Auf diese Weise wird das Brenngut (der Reststoff) im Wesentlichen in drei Verfahrensschritten "getrocknet", danach "verbrannt" und schließlich zu Schlacke umgewandelt. Diese drei Verfahrensschritte können bei Bedarf individuell gesteuert werden.
- Es gibt verschiedene Typen von Verbrennungsrosten, zu denen unter anderem der so genannte Schubverbrennungsrost zählt. Ein solcher Rost weist bewegliche Teile (Rostplatten) auf, die geeignet sind, Schürhübe auszuführen, wodurch das Brenngut (der Reststoff) auf dem Verbrennungsrost gefördert wird. Dabei liegen die einzelnen Rostplatten, treppenartig zueinander versetzt, im Bereich ihrer dem Verbrennungsraum zugewandten Längsseite, aufeinander auf. Ist beispielsweise jede zweite Rostplatte beweglich angeordnet, wird durch die Bewegung dieser Rostplatte erreicht, dass der Reststoff, der auf der in Transportrichtung folgenden Rostplatte aufliegt, auf die dann folgende Rostplatte weitertransportiert wird.
- In einer Verbrennungsanlage der genannten Art können unterschiedliche Arten von Reststoffen verbrannt werden. Typische Reststoffe sind Hausmüll, Gewerbemüll, Holz-Sägespäne, Restholz, Altholz, aufbereitete Fraktionen verschiedener Reststoffe (RDF = refuse derived fuel), Biomasse, oder dergleichen, zum Beispiel Klärschlamm. Die einzelnen Reststoffarten unterscheiden sich hinsichtlich ihres Heizwertes. Dies gilt aber auch innerhalb der einzelnen Reststoffarten. So kann Hausmüll beispielsweise einen Heizwert zwischen 5 und 20 MJ/kg aufweisen. In Abhängigkeit von diesem Heizwert verändert sich die thermische und mechanische Beanspruchung des Verbrennungsrostes beziehungsweise seiner Rostplatten.
- Um diesem Verschleiß entgegenzutreten genügt es bei der Verbrennung von Reststoffen mit einem Heizwert bis etwa 10 MJ/kg, die Rostplatten mit Luft zu kühlen. Einen luftgekühlten Verbrennungsrost beschreibt die EP 0 391 146 A1. Bei einer angenommenen Temperatur im Verbrennungsraum von 900° - 1.250° C und einer Temperatur in der auf dem Verbrennungrost aufliegenden Brenngutschicht von > 800° C beträgt die Temperatur dieser luftgekühlten Rostplatten an ihrer Oberfläche beispielsweise 400° - 600° C,
- Bei der Verbrennung von Brenngut mit höherem Heizwert werden häufig Verbrennungsroste bevorzugt, deren Rostplatten mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gekühlt werden (EP 954 722 B1). Der verfahrenstechnische Aufwand bei einer Wasserkühlung ist jedoch deutlich höher als bei einer Luftkühlung. Für bestimmte Verbrennungsprozesse führt die intensivere Wasserkühlung zu einer unerwünscht intensiven Kühlung der Rostplatten, bei der die Temperatur an der Oberfläche der Rostplatten 90° - 110° C betragen kann, bei einer Temperatur in der Brenngutschicht (auf dem Verbrennungsrost) von beispielsweise 700° - 800° C.
- Die skizzierten Technologien und verfahrenstechnischen Parameter zeigen, dass es sich bei luft- beziehungsweise wassergekühlten Rostplatten/Verbrennungsrosten um zwei klar abgegrenzte Systeme handelt. Dies gilt auch dann, wenn gemäß EP 954 722 B 1 beide Systeme hintereinander geschaltet werden.
- Die EP 0921354 A1 zeigt eine flüssigkeitsgekühlte Rostplatte mit einer Oberseite, einer Unterseite, zwei Längsseiten und zwei Breitseiten, die benachbart zu einer ersten Längsseite eine Einrichtung zum Anschluss eines Stützelements aufweist und bei der unterhalb und neben der zweiten Längsseite mehrere Luftdüsen angeordnet sind. Luft wird von einem Bereich unterhalb der Rostplatte durch diese Düsen geführt, die etwa auf der Mitte der zweiten Längsseite angeordnet sind. Im Bereich der ersten Längsseite verläuft ein Abschnitt eines Kühlmittelkanals.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, die bekannten Systeme hinsichtlich ihrer Anwendung variabler zu gestalten.
- Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von folgenden Überlegungen aus: Jede Rostplatte ist vor allem zum Feuerungsraum hin, also insbesondere an ihrer Oberseite und ihrer vorderen Stirnseite, einer besonders intensiven Wärmebelastung ausgesetzt. Primärluft wird gegen die Unterseite der Rostplatten geführt, kühlt diese also von unten, und wird durch Öffnungen in den Rostplatten oder zwischen den Rostplatten in die auf den Rostplatten aufliegende Brenngutschicht gedrückt. Dem wärmebelasteten Teil jeder Rostplatte steht unterseitig ein bestimmtes Abkühlungsvolumen zum Abführen der entstehenden Wärme gegenüber. Insbesondere im Kantenbereich ist die Abkühlung jedoch unzureichend. Solche Bereiche, beispielsweise die dem Feuerungsraum zugewandte Stirnseite (Längsseite) einer Rostplatte, sind dadurch besonders korrosions- und erosionsgefährdet.
- Ein erster Lösungsansatz sieht in diesem Zusammenhang vor, den Bereich unterhalb der Oberseite und neben der stirnseitigen Längsseite der Rostplatte mit mindestens einen Strömungskanal auszubilden, entlang dem Luft von unten gezielt gegen die Oberseite beziehungsweise die benachbarte vordere Längsseite geführt wird.
- Auf diese Weise wird eine Art Luftdüse ausgebildet, wobei die Luft mit entsprechend hoher Strömungsgeschwindigkeit den kritischen vorderen (dem Verbrennungsraum zugewandten) Abschnitt der jeweiligen Rostplatte "von unten" kühlt. Diese Kühlung ist deutlich höher als bei einer konventionellen Kühlung gemäß Stand der Technik, aber geringer als bei einer Wasserkühlung.
- Gleichzeitig ist dieser mindestens eine Strömungskanal so ausgebildet, dass er eine Luftauslassöffnung an dem der Unterseite benachbarten Abschnitt der korrespondierenden Stirnseite (Stirnfläche) aufweist, sodass der Luftstrom anschließend auf die Oberfläche der - in Transportrichtung des Brenngutes - folgenden Rostplatte gezielt geführt wird und diese Oberfläche ebenfalls kühlt. Durch diese gezielte Luftanstrahlung der benachbarten Rostplatte ergibt sich der weitere Vorteil, dass dort im Stand der Technik beobachtete Ablagerungen weitestgehend vermieden werden können. Solche Ablagerungen, auch Aufschweißungen genannt, entstehen bei Brennrosten im Stand der Technik beispielsweise durch Niederschläge von Metallen aus dem Brenngut.
- Im "hinteren" Teil der Rostplatte verläuft im ersten Abschnitt der Oberseite (also zwischen erster Längsseite und zweitem Abschnitt der Oberseite) ein Kanal, der von einem Kühlmedium, beispielsweise einem Fluid und/oder einem Gas durchströmbar ist.
- Entlang dieses Kanals kann eine Fluidkühlung der Rostplatte erfolgen, insbesondere mit Wasser. Bei dieser Ausführungsform wird also der "hintere " Teil der Rostplatte intensiv mit einer Flüssigkeit gekühlt, während dieselbe Platte (Roststufe) im vorderen Teil (dem Brenngut und Feuerungsraum benachbart) mit Luft gekühlt wird, und zwar mit erhöhter Kühlwirkung gegenüber einer bekannten Luftkühlung.
- Soweit dies als ausreichend angesehen wird, kann der "vordere" Rostplattenteil aber auch konventionell mit Luft gekühlt werden, indem anstelle der Luftkühlung entlang des Strömungskanals beispielsweise Luft einfach von unten gegen die Rostplatte in diesem Abschnitt geführt wird.
- Alternativ kann der rückwärtige Teil der Rostplatte auch dadurch gekühlt werden, indem ein Gas, insbesondere Luft, durch den Kanal gedrückt wird. Diese Ausführungsform, mit "doppelter Luftkühlung" im vorderen und hinteren Teil der Rostplatte, wird dann gewählt, wenn die Kühlung, insbesondere im hinteren Teil der Rostplatte, weniger intensiv sein braucht.
- In Abhängigkeit vom Brenngut und den Verfahrensbedingungen bei der Verbrennung kann im ersten Abschnitt der Rostplatte auch zwischen Luft- und Wasserkühlung umgeschaltet werden, wozu bei vorausgegangener Fluidkühlung der Kanal (die Wasserleitung) vorher freigemacht wird.
- Danach betrifft die Erfindung in ihrer allgemeinsten Ausführungsform eine Rostplatte für einen Verbrennungsrost mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
- Nach einer Ausführungsform ist die Rostplatte unterhalb der Oberseite mit einer Vielzahl von Ausnehmungen gestaltet, die sich jeweils von einem Bereich benachbart der ersten Längsseite bis in einen Bereich benachbart der zweiten Längsseite erstrecken und zur Unterseite hin offen sind.
- Diese Ausnehmungen erlauben eine weitere Luftkühlung der Oberseite von unten und damit auch des im Kanal strömenden Fluids und/oder Gases.
- Der Strömungskanal beziehungsweise die Strömungskanäle erstrecken sich nach einer Ausführungsform senkrecht zur Längsseite der Rostplatte. Anders ausgedrückt: Die Luftströmung entlang der Strömungskanäle verläuft in Richtung auf die vordere Stirnfläche der Rostplatte.
- Die Länge des Strömungskanals kann im Normalfall auf eine Länge beschränkt werden, die 10-50 % der Breite der Rostplatte entspricht, wobei eine Länge zwischen 10 und 30 % oder 10 und 20 % in der Regel ausreicht. Dies ist insbesondere der Abschnitt, der bei einem Schubverbrennungsrost nicht überstrichen wird. Entsprechend stehen etwa 10 - 80 % der Breite der Rostplatte für die Ausbildung des Kanals zur Verfügung, wobei 40 - 70 % häufig günstig sein werden. Grundsätzlich könnten sich die Bereiche, in denen der Kanal beziehungsweise der Strömungskanal verläuft, auch überlappen.
- Zur Optimierung der Kühlwirkung kann der Kanal sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Rostplatte erstrecken und zwischen den Breitseiten wendel- oder mäanderförmig verlaufen, um die Länge des Kühlkanals zu erhöhen. Über entsprechende Anschlussstellen erfolgt die Zu- und Abfuhr des Kühlmediums, beispielsweise so, wie in der EP 954 722 B1 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.
- Üblicherweise weist eine Rostplatte umfangsseitig keine exakte Quaderform auf. Insbesondere die vordere Stirnfläche (zweite Längsseite) verläuft demnach nicht senkrecht zur Oberseite der Rostplatte. Vielmehr kann die zweite Längsseite unter einem Winkel α < 90° zur Oberseite verlaufen und gegebenenfalls zusätzlich mindestens eine weitere Abwinkelung aufweisen.
- Bezüglich des Strömungskanals bedeutet dies, dass auch der Strömungskanal nicht geradlinig ist, sondern der Form der Rostplatte in diesem Bereich folgt, also beispielsweise - im Schnitt - einen Halbkreis beschreibt oder mehrere Abwinkelungen aufweist. Auf diese Weise ergibt sich gleichzeitig auch eine Verlängerung des Strömungskanals. Eine Intensivierung der Kühlung wird erreicht, wenn der Strömungskanal relativ dicht an die jeweiligen Oberflächenbereiche der Rostplatte heranreicht. Mit anderen Worten: Eine obere (äußere) Begrenzungswand des Strömungskanals wird dabei von einer (Innen)Fläche der Oberseite und einer (Innen)Fläche der zweiten Längsseite gebildet.
- Eine untere (innere) Begrenzungswand für den Strömungskanal kann von einer Rippe gebildet werden, die sich zwischen Wänden oder Stegen erstreckt, die beispielsweise seitliche Begrenzungen der erwähnten Ausnehmungen bilden.
- Ist die Unterseite der Rostplatte (auch Roststufe genannt) so gestaltet, dass die Oberseite der Rostplatte bei Auflage der Rostplatte auf einer horizontalen Fläche von der ersten Längsseite zur zweiten Längsseite (also von hinten nach vorne) steigend verläuft (Steigung beispielsweise: 3-10°), so erleichtert dies die Auflage benachbarter Rostplatten und den Transport des Brenngutes entlang des Verbrennungsrostes.
- Zu diesem Zweck kann die Unterseite, der zweiten Längsseite (vorderen Stirnseite) benachbart, mit einem nach unten vorspringenden Absatz ausgebildet sein, wie dies auch in der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellt ist. In diesem Fall liegt die entsprechende Rostplatte mit diesem Absatz auf der in Transportrichtung des Brenngutes folgenden Rostplatte (Roststufe) auf.
- Seine vordere Längsseite endet demgegenüber vorzugsweise mit Abstand zur Oberseite der folgenden Rostplatte und entsprechend ist auch die Auslassöffnung des Strömungskanals oberhalb der Auflagefläche der folgenden Rostplatte. Auf diese Weise wird die gezielte Anströmung der Oberfläche der benachbarten Rostplatte zusätzlich begünstigt. Auch dies wird in der nachfolgenden Figurenbeschreibung dargestellt und erläutert.
- Alternativ wäre es möglich, die Auslassöffnung des Strömungskanals im unteren Abschnitt der vorderen Längsseite anzuordnen, wodurch sich eine Luftströmung im Wesentlichen parallel zur Oberseite der folgenden Rostplatte ergeben würde.
- Die Zusatzkühlung schafft die Möglichkeit, die, dem Strömungskanal benachbarten Abschnitte der Rostplatte dünner auszubilden als die übrigen Abschnitte der Rostplatte. Dadurch wird nicht nur Material gespart, sondern auch der Kühleffekt vergrößert.
- Dieser "dünnere" Abschnitt kann sich nicht nur auf die vordere Längsseite der Rostplatte beziehen, sondern auch auf den benachbarten Teilabschnitt der Oberseite der Rostplatte. Der weitere (erste) Teil der Oberseite der Rostplatte ist dagegen "dicker", weil in diesem Abschnitt der Kanal verläuft.
- Rostplatten der genannten Art weisen beispielsweise eine Breite von 40-60 cm und eine Länge von mehreren Metern auf. Insoweit ist es bekannt, eine Rostplatte aus mehreren, aneinander anschließenden, untereinander verbundenen Teilstücken, so genannten Roststäben, auszubilden. Die einzelnen Teilstücke können Gussteile sein, wobei der Strömungskanal und der Kanal in-situ ausgebildet werden können. Jedes Teilstück ist damit einstückig. Die Teilstücke (Roststäbe) können aber auch aus Unter-Teilstücken zusammengesetzt sein, insbesondere dann, wenn sie aus Blechen geschweißt werden. Ein Roststab kann beispielsweise eine Breite (in Längsrichtung der gesamten Rostplatte) von 30-100 cm, aber auch darüber hinaus aufweisen.
- Die Verbindung benachbarter Roststäbe erfolgt mittels bekannter Verbindungstechnik, beispielsweise durch Verschrauben oder dadurch, dass mehrere Roststäbe über Verbindungsstangen miteinander verbunden werden. So gebildete Gruppen von Roststäben können untereinander wiederum analog verbunden werden. In der EP 954 722 B1 sind konstruktive Lösungsmöglichkeiten gezeigt, denen auch zu entnehmen ist, wie Verbindungen von Kanal-Teilstücken der Roststäbe strömungstechnisch erfolgen.
- Dabei ist es möglich, die Rostplatten so auszubilden, dass mindestens eine Ausnehmung von zwei aneinander anschließenden Roststäben (Teilstücken) gebildet wird, also ein Roststab einen Teil, beispielsweise eine Hälfte der korrespondierenden Ausnehmung, ausbildet. Auch ein Strömungskanal kann von zwei Roststäben gebildet werden.
- Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verbrennungsrost, insbesondere ein Schubverbrennungsrost, mit einer Vielzahl von Rostplatten der vorgenannten Art.
- Dabei umfasst der Begriff "Schubverbrennungsrost" alle Arten von Schubverbrennungsrosten, unabhängig davon, ob diese horizontal oder geneigt verlaufen beziehungsweise das Brenngut in die eine oder in die andere Richtung gefördert wird. Der Begriff "Schubverbrennungsrost" ist auch insoweit nicht beschränkend, als Schubverbrennungsroste erfasst werden, bei denen beispielsweise jede zweite Rostplatte beweglich angeordnet ist, aber auch solche Roste, bei denen zwischen Rostplatten, die Schürhübe ausführen, mehr als eine stationäre Rostplatte platziert sind.
- Schließlich umfasst die Erfindung eine Reststoffverbrennungsanlage, beispielsweise eine Müllverbrennungsanlage, mit einem Verbrennungsrost der vorstehend genannten Art.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen. Die dabei offenbarten Merkmale können in beliebigen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Darstellung -
- Figur 1:
- Einen Vertikalschnitt durch eine Rostplatte eines Schubverbrennungsrostes,
- Figur 2:
- einen Teil-Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Figur 1,
- Figur 3:
- eine perspektivische Ansicht von zwei Abschnitten zweier aufeinander liegender Rostplatten eines Schubverbrennungsrostes.
- Der prinzipielle Aufbau einer Rostplatte wird anhand der Figur 1 erläutert: Die Rostplatte weist eine Oberseite 10, eine Unterseite 12, eine hintere Längsseite 14, eine vordere Längsseite 16 und entsprechend zwei Breitseiten auf, die aufgrund der Schnittdarstellung nicht zu erkennen sind. Die obere Stirnfläche l0o der Oberseite 10 ist plan. Die vordere, zweite Längsseite 16 ist um einen Winkel α (circa 45°) gegenüber der Oberfläche l0o abgewinkelt und weist anschließend eine Abwinkelung 16w auf.
- Benachbart der ersten (hinteren) Längsseite 14 weist die Rostplatte unterseitig eine in Längsrichtung (in die Zeichenebene hinein) verlaufende Ausnehmung 18 auf, in der ein Verbindungsstück 19 platziert ist, welches eine weitere Ausnehmung 19o aufweist, in der ein Rundstab 20 liegt, auf welchem sich die Rostplatte (mittelbar) abstützt. Mit Hilfe dieses Rundstabes 20 ist die in Figur 1 dargestellte Rostplatte in Pfeilrichtung P bewegbar. Das Verbindungsstück 19 wird später näher beschrieben.
- Im Bereich der Unterseite 12 ist jede Rostplatte mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Ausnehmungen 22 ausgebildet. Jede Ausnehmung 22 wird seitlich (parallel zu den Breitseiten) von Wänden begrenzt, wobei hier nur eine Wand 24 erkennbar ist. Am hinteren Ende der Rostplatte wird die Ausnehmung 22 durch einen entsprechenden Abschnitt 14a der ersten Längsseite begrenzt und am vorderen (in einen Verbrennungsraum 26 weisenden) Abschnitt von der vorderen (zweiten Längsseite) 16.
- Zwischen benachbarten Wänden 24 verläuft eine Wand 30, die in der Schnittansicht im Wesentlichen eine Bogenform aufweist und am vorderen Ende, der zweiten Längsseite 16 benachbart, in einen verdickten Abschnitt 30v übergeht, der über eine untere Stirnkante 16u der vorderen, zweiten Längsseite 16 vorsteht und eine Auflagefläche 30u für die Rostplatte bildet.
- Diese Wand 30 bildet eine untere (innere) Begrenzungswand eines Strömungskanals 32, der sich vom unteren Ende 16u der zweiten Längsseite 16 parallel zur Wand 30 erstreckt (damit bildet die Innenfläche der Längsseite 16 die andere Begrenzung für den Strömungskanal 32) und in seinem weiteren Verlauf von einer unteren Fläche 10u der Oberseite 10 begrenzt wird, bevor er sich in Richtung auf die Unterseite 12 der Rostplatte öffnet. Im dargstellten Ausführungsbeispiel endet die Wand 30 am unteren Ende des Raumes 22; er könnte aber auch vorher enden. Bei der dargestellten Ausführungsform ergibt sich eine trichterartige Einströmungsöffnung 32k für Kühlluft, die unterhalb der Rostplatte zur Verfügung gestellt wird und die gesamte Ausnehmung 22 anströmt, einschließlich des Bereiches unterhalb der Wand 30.
- Bei der in Figur 1 dargestellten Rostplatte ist der Teil der Kühlluft, die durch den Strömungskanal 32 geführt wird, durch den Pfeil K symbolisiert. Die Kühlluft tritt also an dem trichterförmigen Ende 32k in den Strömungskanal 32 ein und wird dann zunächst entlang der Innenfläche l0u der Oberseite 10 und dann entlang der Innenfläche 16i der Längsseite 16 geführt, bevor die Kühlluft im Bereich der Öffnung 32o austritt und auf die Oberseite 10' der benachbarten Rostplatte auftrifft (gestrichelt dargestellt) und diese anströmt.
- Die Zufuhr weiterer Kühlluft ist im unteren Teil von Figur 1 durch Pfeile L symbolisiert.
- Durch die Anströmung der Oberseite 10' der benachbarten Rostplatte mit Luft wird der dem Strömungskanal 32 benachbarte Abschnitt also zusätzlich von außen gekühlt. Auf diese Weise können Anbackungen (so genannte Aufschweißungen) durch Niederschläge, insbesondere metallische Niederschläge aus dem Brenngut, vermieden werden, die in Figur 1 durch den gepunkteten Bereich 34 angedeutet sind.
- Durch die intensivere Kühlung (Zusatzkühlung) im vorderen, besonders kritischen Teil der Rostplatte kann die Wandstärke der Rostplatte dort dünner als im hinteren Teil ausgebildet werden, wie die Figur zeigt.
- Beispielhaft beträgt die Dicke der Oberseite 10 im vorderen Teil 10v (dem Strömungskanal 32 benachbart) 6 oder 8 mm. Analog gilt dies für die Wandstärke der zweiten Längsseite 16.
- Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) wird die Rostplatte von einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Teilstücke T1, T2... gebildet, die unmittelbar aneinander anschließen und miteinander verbunden sind. Diese Teilstücke werden auch Roststäbe genannt.
- Der hintere Abschnitt 10r der Oberseite 10 ist sehr viel dicker, beispielsweise 25 - 70 mm dick, um darin den Kanal 40 ausbilden zu können. Der Kanal 40 verläuft im Wesentlichen von einer Breitseite der Rostplatte zur gegenüber liegenden Breitseite, und dabei alternierend zwischen der ersten Längsseite 14 und dem vorderen Abschnitt 10v der Oberseite. Anders ausgedrückt: der Kanal verläuft in dem Bereich 10r der Oberseite 10, die hinter dem Teil 10v verläuft, in dem der Strömungskanal 32 ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Anschlüsse 40a für die Einleitung und Abfuhr eines Kühlmediums an einer Innenfläche der Ausnehmung 18 platziert. Strömungstechnisch schließen sich Kanalabschnitte 40b in den bereits erwähnten Verbindungsstücken 19 an, die demnach die Kanäle 40 (Teilstücke des Kanals) der Roststäbe verbinden und - im Bereich der Breitseiten der Rostplatte - gleichzeitig Anschlussleitungen für das Kühlmedium aufnehmen (Pfeil A). Die Verbindungsstücke 19 sind an den Roststäben T1, T2 durch Verschraubungen 19v (Figur 3) befestigt.
- Wie bereits erwähnt, kann die Kühlung einer solchen Rostplatte auf unterschiedliche Art erfolgen, beispielsweise:
- Kühlung mit Wasser entlang der Kanäle 40 und Kühlung mit Luft entlang der Strömungskanäle 32,
- Kühlung mit Luft sowohl entlang der Kanäle 40 als auch entlang der Strömungskanäle 32.
- Zwischen diesen Zuständen kann auch während des Betriebes gewechselt werden. Dazu muss das Wasser natürlich vorher aus dem Kanal 40 entfernt, zum Beispiel abgesaugt werden.
- Die in Figur 1 dargestellten Bohrungen 36 dienen der Aufnahme von Stangen zur Verbindung benachbarter Teilstücke T1, T2. Eine Vielzahl solcher Teilstücke T1, T2, beispielsweise 5 oder 6 Teilstücke, bilden eine Rostplatte.
- Die dargestellte Rostplatte ist als Gussteil aus Eisen gefertigt, wobei jeder Roststab T1, T2 einstückig ist, das heißt, beispielsweise die Wand 30 verläuft materialschlüssig zur Wand 24.
- Fig. 2 zeigt, dass ein solcher Roststab (beispielsweise T1) - in Richtung der Längsseiten 14, 16 der Rostplatte - mehrere Strömungskanäle 32 (hier: sieben) nebeneinander umfasst und entsprechend mehrere (hier: neun) Wände 24. Jeweils zwei benachbarte Wände 24 umgreifen mit der Oberseite 10 beziehungsweise der Wand 30 eine Ausnehmung 22. Außenseitig endet der Roststab jeweils in der Mitte des Strömungskanals 32, so dass sich zusammen mit einem anschließenden Roststab (Fig. 3) ein geschlossener weiterer Strömungskanal 32 ergibt.
Claims (15)
- Rostplatte für einen Brenngut aufnehmenden Schubverbrennungsrost aus mehreren, treppenartig zueinander versetzt angeordneten Rostplatten, mit folgenden Merkmalen:a) die Rostplatte weist eine Oberseite (10), eine Unterseite (12), zwei Längsseiten (14, 16) und zwei Breitseiten auf,b) benachbart einer ersten Längsseite (14) weist die Rostplatte mindestens eine Einrichtung zum Anschluss eines Stützelementes (20) auf,c) unterhalb und neben der zweiten Längsseite (16) eines benachbarten zweiten Abschnitts der Oberseite (10) ist mindestens ein Strömungskanal (32) ausgebildet,d) benachbart der ersten Längsseite (14) verläuft in einem ersten Abschnitt (10r) der Oberseite (10) mindestens ein von einem Kühlmedium durchströmbarer Kanal (40), dadurch gekennzeichnet, dasse) der Strömungskanal (32) so ausgebildet ist, dass Luft entlang des Strömungskanals (32) von einem Bereich unterhalb der Rostplatte bis zu einer Öffnung (32o) an dem, der Unterseite (12) benachbarten Abschnitt (16u) der zweiten Längsseite (16) führbar ist, so dass der Luftstrom anschließend auf die Oberfläche der - in Transportrichtung des Brennguts - folgenden Rostplatte gezielt geführt wird und diese Oberfläche ebenfalls kühlt.
- Rostplatte nach Anspruch 1, die unterhalb der Oberseite (10) mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (22) gestaltet ist, die sich jeweils von einem Bereich (14a) benachbart der ersten Längsseite (14) bis in einen Bereich benachbart der zweiten Längsseite (16) erstrecken und zur Unterseite (12) hin offen sind.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Strömungskanal (32) sich senkrecht zu Längsseiten (14, 16) des Roststabes erstreckt.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Strömungskanal (32) eine Länge aufweist, die 10 bis 50% der Länge der Breitseiten entspricht.
- Rostplatte nach Anspruch 1, bei der eine obere (äußere) Begrenzungswand des Strömungskanals (32) von der Oberseite (10) und der zweiten Längsseite (16) gebildet wird.
- Rostplatte nach Anspruch 1, bei der eine untere (innere) Begrenzungswand (30) des Strömungskanals (32) von einer Rippe gebildet wird, die sich zwischen Wänden (24) erstreckt, die seitliche Begrenzungen der zugehörigen Ausnehmung (22) bilden.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Unterseite (12), der zweiten Längsseite (16) benachbart, mit einem nach unten vorspringenden Absatz (30v) ausgebildet ist.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Oberseite (10) in ihrem, dem Strömungskanal (32) benachbarten zweiten Abschnitt (10v) dünner als in dem, den Kanal (40) aufnehmenden ersten Abschnitt (10r) ist.
- Rostplatte nach Anspruch 1, bei der die zweite Längsseite (16) in ihrem, dem Strömungskanal (32) benachbarten Abschnitt dünner als die Oberseite (10) in dem den Kanal aufnehmenden ersten Abschnitt (10r) ist.
- Rostplatte nach Anspruch 1, bestehend aus mehreren, in Richtung der Längsseiten (14, 16) aneinander anschließenden, untereinander verbundenen Teilstücken (T1, T2).
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Kanal (40) mäanderförmig und im Wesentlichen über die gesamte Länge der Rostplatte verläuft.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Kanal (40) an eine Zuführ- und an eine Abführleitung für das Kühlmedium anschließbar ist.
- Rostplatte nach Anspruch 1, deren Kanal (40) sich mit seinen senkrecht zu den Längsseiten (14, 16) verlaufenden Abschnitten über 10-80 % der Länge der Breitseiten erstreckt.
- Verbrennungsrost, insbesondere Schubverbrennungsrost, mit einer Vielzahl von Rostplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
- Reststoff-Verbrennungsanlage mit einem Verbrennungsrost nach Anspruch 14.
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