EP3168534B1 - Roststab, rost und verbrennungsanlage - Google Patents

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EP3168534B1
EP3168534B1 EP15194438.6A EP15194438A EP3168534B1 EP 3168534 B1 EP3168534 B1 EP 3168534B1 EP 15194438 A EP15194438 A EP 15194438A EP 3168534 B1 EP3168534 B1 EP 3168534B1
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EP
European Patent Office
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grate bar
grate
bar
air
face
Prior art date
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Active
Application number
EP15194438.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3168534A1 (de
Inventor
Dieter Koch
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Seko-Patent GmbH
Seko Patent GmbH
Original Assignee
Seko-Patent GmbH
Seko Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Seko-Patent GmbH, Seko Patent GmbH filed Critical Seko-Patent GmbH
Priority to EP15194438.6A priority Critical patent/EP3168534B1/de
Priority to PCT/EP2016/077011 priority patent/WO2017081025A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • 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
    • 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
    • F23H17/00—Details of grates
    • F23H17/12—Fire-bars

Definitions

  • the present invention relates to a grate bar, a grate and an incinerator according to the independent claims.
  • Combustion systems with combustion chambers for use in which the fuel is applied, for example, to a mechanically operated grate and burned on it.
  • the grate may include one or more grate bars.
  • Incineration plants generally process combustion products with high and low calorific value, so that large heat-related problems can occur with the grate bars used.
  • in the grate head region of the grate bars can burn or corrode due to excessive thermal stress.
  • An object of the present invention is to provide a grate bar which has a long life. It is also an object to provide a grate for use in an incinerator and a combustion system with at least one such grate.
  • a grate bar having a substantially closed surface facing a combustion side, a grate bar support adapted to rest on a grate surface, a head portion and a plurality of air cooling fins projecting from the underside of the surface, the head portion comprising at least one flow channel, which is subdivided downstream into at least a first and second partial flow channel, wherein the first partial flow channel leads to at least one first outlet opening at the front side of the head part and the second partial flow channel leads to at least one second outlet opening spaced from the front side, which is open to the underside of the surface.
  • Such a trained grate bar has a much longer life, since particularly heat-stressed portions of the grate bar faces a temperature-adapted cooling volume for dissipating the heat.
  • the head part of the grate bar which is exposed to particularly high temperature influences and is therefore subject to high wear, reliably cooled.
  • the first outlet opening can allow the airflow to escape to the front and / or to the side.
  • the second outlet opening can allow the air flow to emerge upwards and / or to the side.
  • an example triple cooling of the head part of the grate bar can be achieved.
  • combustion air enters from below the grate bar in the flow direction, whereby a high heat dissipation is made possible by air circulation.
  • the head part of the grate bar in the area facing the combustion chamber side of the incinerator is cooled by circulating combustion air.
  • the heat input of the grate bar during operation in the combustion system is removed by the plurality of cooling fins.
  • the cooling fins extend from the bottom of the surface of the grate bar down.
  • six cooling fins running parallel to one another may be provided, wherein the two closing longitudinal edges of the grate bar may likewise be designed as cooling fins.
  • the cooling fins are thus formed as cooling channels and provide sufficient cooling surface.
  • the number of cooling fins and / or their dimensions, for example their thickness, can be adaptable and can be matched to the respective combustion purpose.
  • the second partial flow channel emerges upwards in relation to the longitudinal direction of the grate bar and / or upwards from at least one of the sides of the grate bar.
  • Fanning does not become too high, can e.g. decreases air upwards and more air is directed forward.
  • the flow channel is formed at least in sections between the inner surface of the end face of the head part and a portion of a flow air guide element arranged at a distance therefrom.
  • the flow-air guide element may also be formed as at least one cooling fin, which extends substantially perpendicular to the longitudinal extent of the grate bar.
  • the end face and at least a portion of the flow air guide element may in this case run parallel to each other.
  • the first outlet opening is formed by a gap between a section of the front side and a front edge section of the surface.
  • This gap forms a portion of the first partial flow passage.
  • a first portion of the divided flow air can escape through this gap.
  • the first partial flow channel can be changed in its dimensions, so as to vary the air ejection or volume flow from the first outlet opening at the front end side.
  • this proportion of the flow air cools the combustion chamber facing the front side of the grate bar by heat dissipation to the outside.
  • the front edge section of the surface may overlap the upper end of the front side, so that the first portion of the flow air emerging from the first partial flow channel can be deflected by 180 °.
  • This deflected portion of the flow air can then sweep downstream as large a surface area of the outer end face and thus dissipate heat.
  • different deflection angles are adjustable, which differ from 180 °.
  • the front side and / or the surface is at least partially with a heat-resistant layer which comprises a plurality of ceramic sheets.
  • the heat-resistant layer comprises a ceramic material.
  • the refractory layer may alternatively or additionally comprise slag and / or non-combustible components.
  • the heat-resistant layer may be provided at least on the head part of the grate bar.
  • the heat-resistant layer can extend to the second outlet opening.
  • the heat-resistant layer may extend across the second exit aperture to e.g. 50% to 70% of the length of the grate bar extend.
  • the heat-resistant layer may extend over the entire length of the grate bar.
  • the heat-resistant layer comprises the plurality of ceramic sheets, which serve as a total heat shield and thus prevent excessive heating of the grate bar. Thus, the life of the grate bar can be extended.
  • At least portions of the end face and / or the surface comprise a plurality of wedge-shaped depressions, within which the ceramic webs are registered at least in sections.
  • the wedge-shaped depressions are formed such that they are tapered in the direction of the outside.
  • the cross-section of the recess decreases toward the outside.
  • Edge length of the recess in the material of the grate bar greater than the edge length on the outside thereof.
  • the material of the grate bar and the material of the ceramic sheets usually have different thermal expansion coefficients.
  • the design of the depressions in wedge-shaped form reliably prevents detachment of the ceramic sheets or the ceramic layer from the grate bar despite the entry of great heat and also different thermal expansion coefficients between the grate bar material and the ceramic sheet material.
  • the ceramic material is thus reliable in the wells and thus provides a durable heat shield.
  • the wedge-shaped depressions on the front side and / or on the surface in relation to the grate bar vertically and / or horizontally aligned.
  • the ceramic sheets can run in a variant on the front side and / or on the surface in several parallel paths.
  • the ceramic webs run on the front side and / or on the surface in vertical and horizontal paths.
  • the tracks preferably cross each other perpendicular. Due to the cross-shaped extent of Ceramic tracks are prevented from being levered out during operation.
  • the cured ceramic sheets are in fact positively connected in all directions with the material of the grate bar and therefore can not be displaced by resting material, eg on the surface, or by adjacent material, for example on the front side. This reliably prevents portions of the ceramic layer or even the entire ceramic layer from detaching or detaching from the grate bar.
  • the ceramic layer protects the grate bar overall reliable and durable against heat.
  • the grate bar comprises at least one deflecting element, which is arranged at the first outlet opening, wherein at least one air guide surface of the deflecting element is aligned in such a way to deflect the exiting air flow directed at an angle to the front.
  • the air flow can be deflected in such a way that the air flow impinges on the fuel at a predetermined distance from the end face of the head part, or impinges the burning fuel with air and thus ignites it.
  • the angle thus the temperature can be adjusted on the front page.
  • by redirecting the exiting air too much fluidization of material e.g. Ashes, which lies in front of the front, are avoided.
  • an end of the leading edge portion of the surface is spaced a predetermined distance from a support surface of the grate bar, the distance being at least 50%, preferably at least 70%, spaced from the overall height of the leading edge portion.
  • the distance at which the front edge portion of the surface is spaced from a support surface of the grate bar also assume other values, such as at least 80%, at least 90%, etc.
  • the front Outlet opening is clogged.
  • the said embodiment allows a long-lasting and reliable cooling of the grate bar and an associated extended life of the grate bar.
  • the second partial flow channel is at least partially formed between an underside of the surface and a spaced therefrom arranged portion of the flow air guide element.
  • the second partial flow channel can be changed in its dimensions, so as to vary the air ejection or volume flow from the second outlet opening at the surface.
  • Another section of the second partial flow channel is formed by the direct connection from below the grate bar via the cooling fins to the second outlet opening.
  • the air ejection or volume flow respectively from the front first outlet opening and the upper second outlet opening of the surface are variable in relation to each other from 0 to 100%. For example, a volume flow of 30% from the first outlet opening and a volume flow of 70% from the second outlet opening of the surface can be set. All settings in the range of 0 to 100% are possible.
  • This setting or variation can be achieved, for example, by appropriate dimensioning of the first and / or second Part flow channels can be realized. It should be noted that by reducing the first outlet opening, an increased volume flow is set via the direct path between the underside of the grate bar and the second outlet opening. Overall, this allows a cooling adapted to the respective application.
  • the second partial flow channel is at least partially formed between the underside of the grate bar and at least one of the second outlet openings, which is introduced in the longitudinal side of the grate bar.
  • the exit of air at the end face, i.e., at the end of the grate bar can take place. forward, and / or on the surface, i. upwards, the grate bar adjusted or regulated.
  • the flow-air guide element is formed integrally with the cooling fins and formed at least in sections as a wear element.
  • the flow air guide element arranged behind the end face can simultaneously serve as a wear element.
  • a continued use of the grate bar can be realized. Overall, the life of the grate bar is extended.
  • the cooling fins preferably extend in the longitudinal direction of the grate bar and protrude in relation to the longitudinal direction with a variable depth from the underside of the surface, wherein preferably the depth of the cooling fins is decreasing from the head part in the direction of the grate bar support in the longitudinal direction.
  • the cooling fins are more in the range of the claimed by particularly high temperatures headboard than in the area over the length of the grate bar opposite grate bar support.
  • This transition can be linear or non-linear.
  • the depth of the cooling fins over the length of the grate bar may be linear or non-linearly variable.
  • the variable in relation to the longitudinal direction of the grate bar depth of the cooling fins are related to the temperature profile of the grate bar during operation.
  • the cooling fins are adapted to the temperature profile of the grate bar during operation, whereby on the one hand a further reliable heat dissipation is realized to extend the life and on the other hand material and weight and thus costs of the grate bar are saved altogether. It also costs in warehousing and transport are saved.
  • the depth of the cooling fins can decrease from the head part in the direction of the grate bar support in the longitudinal direction. As a result, a greater heat dissipation can be realized in the region of the head part than in the region of the grate bar support opposite the length of the grate bar.
  • the at least one second exit opening is arranged at a maximum of 20% in relation to the total length of the surface away from the front edge.
  • the distance between the second exit opening in relation to the total length of the surface from the leading edge may, of course, also have other values as long as the second exit opening is located at a position in the surface at which only fuel is run over during operation. This avoids that the second outlet opening of a grate bar is covered by one or more grate bars of a row of grate bars arranged above and in this way the air ejection from the second outlet opening is partially or completely blocked.
  • the grate bar may comprise a material containing metal.
  • the grate bar may be formed of a material of a metal alloy.
  • the grate bar is designed as a Wenderoststab.
  • Such reversible rods can, as soon as the end of the life of the first head part (advanced wear), which is exposed during operation particularly high temperature influences is reached, are turned, or turned 180 ° about the central axis perpendicular to the surface or pivoted. After turning then the former opposite headboard of the grate bar can be used again over a long period of operation.
  • two support surfaces or grate bar supports arranged symmetrically with respect to the center of the grate bar are formed on the underside of the grate bar.
  • the life of the grate bar can be nearly doubled, thereby realizing high cost savings.
  • a grate for use in an incinerator wherein the grate comprises at least one grate bar according to one of claims 1 to 16.
  • Such a rust for use in one Combustion plant offers a large combustion area. It can be arranged with their long sides parallel to each other aligned to a transverse row several grate bars.
  • the grate comprises a plurality of successively arranged transverse rows of a plurality of grate bars.
  • the transverse rows arranged one behind the other can be arranged overlapped at least in sections.
  • At least one grate bar can overlap with its bearing surface the surface of a subsequent grate bar shingled.
  • a first transverse row of several grate bars is arranged to be movable and, following the first transverse row, an at least partially overlapped second transverse row of several grate bars is fixedly arranged.
  • FIG. 1 shows a plan view of a grate bar 10th
  • FIG. 2a shows a side sectional view of the in FIG. 1 shown grate bar 10 along a line EE in a first embodiment.
  • the grate bar 10 comprises a arranged at its front end head portion 12. Further, the grate bar 10 comprises a arranged at the opposite end of the grate bar 10 grate bar support 14 for resting on a Rostbelagswelle 16 for supporting the grate bar 10.
  • the grate bar 10 is from above by a planar surface 18 completed. The top of the surface 18 is the Furnace combustion chamber (not shown) exposed while the underside of the surface is, for example, by an airflow unit, not shown, with an upward flow of air flow.
  • the head part 12 comprises an end face 20, the outside of which is exposed to the combustion chamber of the incinerator.
  • the upper end of the end face 20 is surmounted by a front edge portion 22 of the surface 18, wherein the front edge portion 22 at least partially follows the contour of the upper end of the end face 20.
  • the end face 20 and the front edge portion 22 of the surface 18 are spaced from each other by a predetermined gap.
  • the front edge portion 22 of the surface 18 is bent around the upper end of the end face 20 substantially oriented at 90 ° downwards.
  • the downwardly directed distal end of the front edge portion 22 overlaps only with the upper end of the end face 20.
  • This provides the distance between the downwardly bent distal end of the surface 18 and the underside of the end face 20, which hereinafter also referred to as support surface 23
  • the distance between the distal end of the leading edge portion 22 of the surface 18 and the support surface 23 in relation to the total height of the grate bar 10 is a predominant proportion
  • the gap between the end face 22 and the surface 18 as far as possible from the support surface 23 and the underside of the grate bar 10 spaced, which can be avoided that foreign substances enter the gap and can clog it.
  • the grate bar 10 further includes a flow air guide element 24 which is disposed within the grate bar 10 and is integrally formed therewith.
  • the flow air guide element 24 comprises a vertical section 24a, which is aligned substantially parallel to the front side 20, and a horizontal section 24b, which is aligned substantially parallel to the surface 18. All sections 24a, 24b of the flow-air guide element 24 are in this case both the end face 20 and the underside of the surface 18 spaced.
  • the longitudinal sides of the grate bar 10 are delimited by side surfaces 26 to the outside.
  • the inner region of the grate bar 10, that is to say the underside thereof streamed by the air flow, is equipped with a multiplicity of cooling ribs 28 which project from the underside of the surface 18, as best illustrated in FIG FIGS. 2b . 3b and 3c to recognize.
  • the cooling fins 28 are used for air cooling and extend parallel to each other in the longitudinal direction, as best with reference to FIGS. 1 and 4 to recognize.
  • the cooling fins 28 also extend parallel to the side surfaces 26 and together form one increased surface area, thus offering a significantly increased heat radiation surface.
  • four cooling fins 28 (exclusively the two side surfaces 26) may be provided.
  • the number of cooling fins 28 may vary depending on the application.
  • the cooling fins 28 are preferably formed integrally with the entire grate bar 10.
  • the grate bar 10 is flown from below with an air flow. A portion of this air flow flows within cooling channels, which are each formed between the cooling fins 28 as well as between the side surfaces 26 and a respectively spaced apart therefrom cooling fin 28.
  • cooling channels which are each formed between the cooling fins 28 as well as between the side surfaces 26 and a respectively spaced apart therefrom cooling fin 28.
  • the head portion 12 is exposed to a particularly high temperature in relation to other portions of the grate bar 10. It has therefore been shown in practice that in particular the head part 12 of the grate bar 10 may be exposed to a relatively rapid heat-related wear, this wear can lead to failure of the entire grate bar 10.
  • the cooling ribs 28 protrude in the region of the Head portion 12 maximum from the bottom of the surface 18 before. With increasing distance from the head part 12 in the direction of the opposite grate bar support 14, the cooling fins 28 protrude progressively reduced from the underside of the surface 18.
  • the decreasing from the head portion 12 to the grate bar support 14 depth of the cooling fins 28 is based on the FIGS. 2a and 3a particularly clearly visible.
  • the cooling fins 28 have a dimension or depth adapted to the temperature profile.
  • heat induced mechanical stresses in the grate bar 10 can be reduced by reducing temperature differences across the grate bar 10 by means of the matched cooling fins 28.
  • the risk is substantially reduced that the grate bar 10 is destroyed by temperature breakage.
  • Another portion of the flowed air stream flows along a flow channel 30, which is formed between the end face 20 and a vertical portion 24 a of the flow air-guiding element 24.
  • the air flowing inside the flow channel 30 carries off the heat radiated from the end face 20.
  • the flow channel 30 merges into a first partial flow channel 32.
  • the first partial flow channel 32 leads to an outlet opening 36 (gap) between the upper end of the front side 20 and the downwardly bent front edge portion 22 of the surface 18th
  • a second partial flow channel 34 leads to at least one introduced in the surface 18 second outlet opening 38. It should be noted that a high proportion of the total volume flow supplied via the second partial flow channel 34, ie the direct path from below the grate bar on the cooling fins 28, at the second outlet opening 38 can be ejected.
  • the second outlet opening 38 is preferably formed as an outlet slot.
  • a proportion of the air flow flowing via the second partial flow channel 34 can be conducted via a channel between the horizontal section 24b and the underside of the surface 18 in the direction of the first outlet opening 36 and ejected there.
  • the first and second partial flow channel 32, 34 and the flow direction of the volume flows are in the FIG. 3a indicated schematically by arrows.
  • two second outlet openings 38 are designed as slots. Although not shown, second exit openings may be provided laterally which laterally vent at least a portion of the airflow, spaced from the end face. Of course, the number of second outlet openings 38 may vary.
  • the second outlet openings 38 are arranged in areas of the surface 18 between the cooling fins 28.
  • the second outlet openings 38 can be introduced into the surface 18 in each case in an area to the right and to the left of a respective cooling rib 28 and / or side surface 26.
  • the portions of the air flow or of the volume flow respectively flowing in the first and second partial flow channels 32, 34 are thus expelled to the outside through the front first outlet opening 36 and the upper second outlet opening 38, thereby dissipating heat to the outside.
  • the expelled by the first outlet opening 36 portion of the air flow is ejected in the first embodiment, due to the deflection of substantially 180 ° down.
  • the expelled portion of the air flow can flow over significant portions of the outer surface of the end face 20 and thus dissipate the heat radiated therefrom.
  • a plurality of first outlet openings can be provided, through which a portion of the air flow in the region of the head part 12 can be ejected laterally.
  • the first and second partial flow channel 32,34 are at least partially variable to variable flow rates or variable air outlet adjustable.
  • the volume flows of each of the air ejection from the first outlet opening 36 on the end face 20 and the air ejection from the second outlet opening 38 on the surface 18 are advantageously variable.
  • the setting can be 0 to 100% in relation to the total volume flow supplied. It can be provided, for example, that 30% of the total volume flow is expelled through the front outlet opening 36, while 70% thereof is ejected through the upper second outlet opening 38.
  • the volume flow of the portion flowing through the second outlet opening 38 can be achieved, for example, by adjusting or adapting the second outlet opening 38 itself.
  • the extent or the dimension of the second outlet opening 38 can be changed.
  • the length of the slot of the second exit port 38 may be changed (shortened or extended).
  • the width can be changed.
  • outlet openings 38 are indicated in a region of the surface 18 between the second and third and the third and fourth cooling rib 28, the outlet openings 38 may alternatively or additionally be arranged in a region of the surface 18 between the further cooling fins 28 and outside the side surfaces 26 , If the front first outlet opening 36, for example, by changing the variably adjustable exiting air volumes, is greatly narrowed or completely blocked, the portion of the air flow flowing through the flow channel 30 is wholly or partly passed through the channel between the horizontal portion 24 b and the underside of the surface 18 in the direction of the second outlet opening 38.
  • variable air volumes exiting is that this also the respectively expelled air pressure can be regulated.
  • the air emanates under the grate with a relatively low air pressure.
  • the reduction of the air pressure at this point can be achieved, for example, by increasing the second outlet openings 38.
  • the dust turbulence within the combustion chamber is reduced by the incinerator.
  • the dust re-agitation can be further reduced in an application-specific manner.
  • this second outlet opening 38 is positioned such that it is run over only by fuel.
  • the outlet opening (s) 38 is or are arranged such that they are not covered by sections of a grate bar 10 arranged above it (eg the support surface of an upper grate bar) and thus blocked.
  • the dimension of the second outlet opening 38 can also advantageously be chosen such that no or only reduced foreign material from above, such as ash and light metals, can pass through the second outlet openings 38 and thus fall through the grate bar 10. Overall, a drop of foreign material can be prevented by a particularly narrow design of the outlet openings 38.
  • a levering of the grate bar 10 can be prevented by the grate bar support 14 is adapted to the Rostbelagswelle 16 the shape of this wave.
  • FIG. 5a shows a grate bar 10 of a second embodiment in a side sectional view taken along a line EE of FIG FIG. 1 shown grate bar 10
  • FIG. 5b shows a sectional view taken along a line CC of FIG FIG. 5a shown grate bar 10.
  • FIG. 6a shows a schematic side view of the grate bar 10 in the second embodiment
  • FIGS. 6b, c each show a view of a rear or a front end of the grate bar 10 in the second embodiment.
  • the same components are also given the same reference numerals throughout the description.
  • the grate bar 10 in the second embodiment comprises a deflecting element 39, which is arranged at the first outlet opening 36, wherein at least one air guide surface of the deflecting element 39 is oriented such that the outgoing air flow is deflected at an angle facing the front.
  • a targeted air deflection is possible.
  • the air flow can be deflected such that the air impinges on a predetermined distance to the end face 20 of the head part 12 on the upstream fuel and the burning fuel is supplied with air and thus, for example. fanning.
  • the angle thus the temperature at the end face 20 can be reduced.
  • by redirecting the exiting air too much fluidization of the upstream material, e.g. Ash to be avoided.
  • the deflecting element 39 comprises a first wedge section 39a arranged on the outer side of the end face 20 and / or a second wedge section 39b formed on the edge section by the surface 18.
  • air guide surfaces of the wedge sections 39a, 39b face each other and form therebetween an outlet channel, which is aligned at an angle to the front.
  • Another advantage of the deflecting element 39 is that air turbulences can advantageously be produced on the end face 20, which can bring about improved heat dissipation. Further, these air turbulences may have beneficial effects of fuel combustion. Further advantageously, by the first and second wedge portion 39a, 39b penetration of eg fuel, ash and slag in the first outlet opening 36 can be prevented. Thus, a blocking of the first outlet opening 36 is advantageously prevented.
  • FIG. 7 shows a side sectional view along a line EE of in FIG. 1 shown grate bar 10 in a third embodiment.
  • a further flow air guide element 24 ' is provided, which is arranged in the direction of the interior of the grate bar 10 behind an upstream flow air guide element 24.
  • FIG. 8a shows a partial section of the head part 12 of the grate bar 10 in a first variant of a third embodiment
  • FIG. 8b shows a partial section of the head part 12 of the grate bar 10 in a second variant of the third embodiment
  • the downstream flow air guide element 24 ' which is arranged behind the upstream flow air guide element 24 ", so as to serve in the event of wear of the upstream flow air guide element 24" as a further Verschleissêt.
  • the end face 20 and a portion of the surface 18 in the region of the head part 12 are covered with a heat-resistant layer, which is also referred to below as a ceramic layer.
  • the ceramic layer comprises a plurality of refractory sheets 40, which may comprise ceramic.
  • the heat-resistant webs 40 are also referred to below as ceramic webs 40. Overall, the ceramic layer protects the grate bar 10 reliably against heat.
  • the end face 20 and the portion of the surface 18 in the region of the head part 12 are provided with wedge-shaped recesses 42, within which the ceramic sheets 40 are registered.
  • the wedge-shaped recesses 42 are shown in the transverse direction to the grate bar 10 and horizontally aligned (see FIGS. 8a, b ).
  • the wedge-shaped recesses 42 are also shown aligned transversely to the grate bar 10 (see FIG. 8b ).
  • the ceramic sheets 40 are aligned parallel to each other tracks.
  • the ceramic sheets on the end face 20 and on the surface or at the front edge portion 22 can extend in horizontal and vertical paths.
  • the recesses 42 are entered perpendicular to each other in the material of the grate bar.
  • the ceramic sheets extend perpendicular to each other (not shown). Due to the cross-shaped extent of the ceramic sheets whose Aushebung from the recesses 42 is reliably prevented. In other words, the cured ceramic sheets are positively connected in all directions with the material of the grate bar. Thus, it is avoided that the ceramic sheets are displaced by resting on the surface of the material and applied to the end face 20 material.
  • FIG. 8c Another advantage of in FIG. 8c shown crosswise arrangement of the ceramic sheets 40 is that they thus provide an enlarged area. In other words, As a result, a smaller area of the material of the grate bar 10 is exposed to the intense heat.
  • the depressions 42 are shown with recessed ceramic sheets 40.
  • the ceramic sheets 40 may alternatively or in addition to the ceramic also include slag, non-combustible components or refractory concrete.
  • the ceramic sheets 40 may be provided at least in the region of the head portion 12 of the grate bar 10 on the surface 18 and in this case extend only to the second outlet opening 38.
  • the ceramic sheets 40 may extend across the second exit opening 38 along, for example, 50% to 70% of the length of the grate bar 10.
  • the ceramic sheets 40 may extend over the entire length of the grate bar 10.
  • the ceramic layer with the respective ceramic tracks 40 serves as a heat shield and protects the grate bar 10 against excessive heating.
  • the ceramic sheets 40 are inserted within the wedge-shaped recesses 42.
  • the wedge-shaped recesses 42 are formed so that they are in the direction of the outside rejuvenate. In other words, the cross-section of the depressions 42 decreases towards the outside, or the edge length of the respective depressions 42 in the material of the grate bar 10 is greater than the edge length on the outside thereof.
  • the ceramic layer 40 is reliably held within the recesses 42.
  • other materials can alternatively be fixed, such as slag, non-combustible components or refractory concrete.
  • the coefficient of thermal expansion of the grate bar 10 is higher than that of the ceramic sheets 40.
  • the recesses 42 are wedge-shaped such that the recesses 42 in the direction taper to the outside, or the cross-section of the recesses 42 decreases towards the outside.
  • the ceramic sheets 40 remain reliably connected to the grate bar 10, even if its material expands by heat stronger than the ceramic sheets 40 itself.
  • An additional stop is through the in FIG. 8c shown cross-like arrangement of ceramic tracks 40 given to each other.
  • the ceramic sheets 40 are thus positively connected in all directions with the material of the grate bar 10.
  • the ceramic sheets 40 thus remain reliably within the recesses 42 and therefore form a durable and reliable heat shield.
  • a plurality of grate bars 10 are arranged in several rows one above the other stepwise and thus form an inclined plane over which the kiln (not shown) runs, or thus serve to transport the kiln via a thus formed overall grate 44.
  • the individual transverse rows may be displaceable relative to one another, in order thus to enable a transport of the fuel by a mutual displacement of the overlapping grate bars 10.
  • a fixed, that is not movable, transverse row of grate bars 10 may be interposed between two movable transverse rows of grate bars 10.

Landscapes

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roststab, einen Rost und eine Verbrennungsanlage gemäss den unabhängigen Ansprüchen.
  • Für die Verbrennung unterschiedlicher Brennstoffe, wie z.B. Hausmüll, Industriemüll, Holzabfälle, feste oder poröse Brennstoffe, sowie Brennstoffe mit hoher und niedriger Zündwilligkeit, kommen herkömmlicherweise
  • Verbrennungsanlagen mit Feuerräumen zur Anwendung, in welchen der Brennstoff beispielsweise auf einen mechanisch betätigten Rost aufgebracht und darauf verbrannt wird. Der Rost kann einen oder mehrere Roststäbe umfassen. Bei Verbrennungsanlagen wird in der Regel Verbrennungsgut mit hohem und tiefem Heizwert verarbeitet, so dass bei den eingesetzten Roststäben grosse hitzebedingte Probleme auftreten können. Insbesondere im Rostkopfbereich der Roststäbe können diese aufgrund zu hoher thermischer Belastung verbrennen bzw. korrodieren.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Roststab bereitzustellen, welcher eine lange Lebensdauer hat. Ferner ist es Aufgabe einen Rost für den Einsatz in einer Verbrennungsanlage sowie eine Verbrennungsanlage mit wenigstens einem solchen Rost bereitzustellen.
  • Dokument US 4 460 333 offenbart einen Roststab gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die erfindungsgemässe Aufgabe wird mittels eines Roststabs gemäss Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
  • Vorgeschlagen wird ein Roststab mit einer im Wesentlichen geschlossenen, einer Verbrennungsseite zugewandten Oberfläche, einer zur Auflage auf eine Rostbelagswelle ausgebildeten Roststabauflage, einem Kopfteil und einer Vielzahl von Kühlrippen zur Luftkühlung, welche von der Unterseite der Oberfläche vorstehen, wobei das Kopfteil mindestens einen Strömungskanal umfasst, welcher stromabwärts in wenigstens einen ersten und zweiten Teilströmungskanal unterteilt ist, wobei der erste Teilströmungskanal zu wenigstens einer ersten Austrittsöffnung an der Stirnseite des Kopfteils führt und der zweite Teilströmungskanal zu wenigstens einer von der Stirnseite beabstandeten zweiten Austrittsöffnung führt, welche zur Unterseite der Oberfläche geöffnet ist. Ein derart ausgebildeter Roststab hat eine wesentlich verlängerte Lebensdauer, da besonders wärmebelasteten Abschnitten des Roststabes ein temperaturangepasstes Abkühlungsvolumen zum Abführen der Wärme gegenübersteht. Hierbei wird insbesondere das Kopfteil des Roststabes, welches besonders hohen Temperatureinflüssen ausgesetzt ist und daher einem hohen Verschleiss unterliegt, zuverlässig gekühlt. Die erste Austrittsöffnung kann die Luftströmung nach vorne und/oder zur Seite austreten lassen. Die zweite Austrittsöffnung kann die Luftströmung nach oben und/oder zur Seite austreten lassen. Insgesamt kann eine z.B. dreifache Kühlung des Kopfteils vom Roststab erreicht werden. Zum einen tritt nämlich Verbrennungsluft von unterhalb des Roststabs in Strömungsrichtung ein, wobei durch Luftzirkulation eine hohe Wärmeabfuhr ermöglicht wird. Ein z.B. wesentlicher Anteil der direkt von unterhalb des Roststabs in Strömungsrichtung einströmenden Luft wird direkt durch die wenigstens eine zweite Austrittsöffnung in der Oberfläche nach oben ausgestossen. Zum anderen wird vorteilhafterweise das Kopfteil des Roststabes in dem der Feuerraumseite der Verbrennungsanlage zugewandten Bereich durch zirkulierende Verbrennungsluft gekühlt. Weiterhin wird der Wärmeeintrag des Roststabes während des Betriebes in der Verbrennungsanlage durch die Vielzahl von Kühlrippen abgeführt. Die Kühlrippen erstrecken sich hierbei von der Unterseite der Oberfläche des Roststabes nach unten. Es können beispielsweise sechs parallel zueinander verlaufende Kühlrippen vorgesehen sein, wobei die beiden abschliessenden Längskanten des Roststabes ebenfalls als Kühlrippen ausgebildet sein können. Die Kühlrippen sind somit als Kühlkanäle ausgebildet und bieten ausreichend Kühlfläche. Hierdurch wird eine hohe Wärmeabfuhr gewährleistet, welche durch die zuvor genannte zirkulierende Strömungsluft nach aussen abgeführt wird. Die Anzahl der Kühlrippen und/oder deren Dimensionierung, beispielsweise deren Dicke, können anpassungsfähig sein und auf den jeweiligen Verbrennungszweck vorteilhaft abgestimmt sein.
  • Vorzugsweise tritt der erste Teilströmungskanal in Relation zur Längsrichtung des Roststabes nach vorne und/oder von wenigstens einer der Seiten des Roststabes nach vorne gerichtet aus. Indem z.B. vermehrt Luft an die Stirnseite geleitet wird, kann die Luftzufuhr an die Stirnseite und somit das Anfachen des hier anliegenden brennenden Materials reguliert werden. Damit die Temperatur an der Stirnseite durch das Anfachen nicht zu hoch wird, kann z.B. vermindert Luft an die Stirnseite und vermehrt Luft nach oben geleitet werden.
  • Vorzugsweise tritt der zweite Teilströmungskanal in Relation zur Längsrichtung des Roststabes nach oben und/oder von wenigstens einer der Seiten des Roststabes nach oben gerichtet aus. Damit die Temperatur an der Oberseite von der Oberfläche des Roststabes durch z.B. Anfachen nicht zu hoch wird, kann z.B. vermindert Luft nach oben und vermehrt Luft nach vorne geleitet werden.
  • Erfindungsgemäß ist der Strömungskanal wenigstens abschnittsweise zwischen der Innenfläche der Stirnseite des Kopfteils und einem hiervon beabstandet angeordneten Abschnitt eines Strömungsluft-Leitelements ausgebildet. Hierbei kann das Strömungsluft-Leitelement ebenfalls als wenigstens eine Kühlrippe ausgebildet sein, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Roststabes erstreckt. Die Stirnseite und wenigstens ein Abschnitt des Strömungsluft-Leitelements können hierbei parallel zueinander beabstandet verlaufen. Innerhalb des somit ausgebildeten Strömungskanals kann die Strömungsluft frei strömen und hierdurch vorteilhafterweise Wärme nach aussen abführen.
  • Erfindungsgemäß ist die erste Austrittsöffnung durch einen Spalt zwischen einem Abschnitt der Stirnseite und einem vorderen Kantenabschnitt der Oberfläche ausgebildet. Dieser Spalt bildet einen Abschnitt des ersten Teilströmungskanals. Mit anderen Worten, kann durch diesen Spalt ein erster Anteil der unterteilten Strömungsluft austreten. Der erste Teilströmungskanal kann in seiner Dimensionierung geändert werden, um somit den Luftausstoss bzw. Volumenstrom aus der ersten Austrittsöffnung an der vorderen Stirnseite zu variieren. Vorteilhafterweise kühlt dieser Anteil der Strömungsluft die dem Feuerungsraum zugewandte Stirnseite des Roststabes durch Wärmeabfuhr nach aussen. Der vordere Kantenabschnitt der Oberfläche kann hierbei das obere Ende der Stirnseite überlappen, sodass der erste Anteil der aus dem ersten Teilströmungskanal austretenden Strömungsluft um 180° umgelenkt werden kann. Dieser umgelenkte Anteil der Strömungsluft kann dann stromabwärts eine möglichst grosse Fläche der äusseren Stirnseite überstreichen und somit Wärme abführen. Selbstverständlich sind unterschiedliche Umlenkwinkel einstellbar, welche sich von 180° unterscheiden. Vorzugsweise ist bzw. sind die Stirnseite und/oder die Oberfläche wenigstens abschnittsweise mit einer hitzebeständigen Schicht bedeckt, welche eine Mehrzahl von Keramikbahnen umfasst.
  • Vorzugsweise umfasst die hitzebeständige Schicht ein Keramikmaterial. Die hitzebeständige Schicht kann alternativ oder zusätzlich Schlacke und/oder nicht brennbare Bestandteile umfassen. Hierbei kann die hitzebeständige Schicht wenigstens am Kopfteil des Roststabes vorgesehen sein. Beispielsweise kann die hitzebeständige Schicht bis zur zweiten Austrittsöffnung verlaufen. Alternativ kann sich die hitzebeständige Schicht über die zweite Austrittsöffnung hinweg bis z.B. 50% bis 70% der Länge des Roststabes erstrecken. Ferner alternativ kann sich die hitzebeständige Schicht über die gesamte Länge des Roststabes erstrecken. Die hitzebeständige Schicht umfasst die mehreren Keramikbahnen, welche insgesamt als Hitzeschild dienen und somit eine übermässige Erhitzung des Roststabes verhindern. Somit kann die Lebensdauer des Roststabes verlängert werden.
  • Vorzugsweise umfassen wenigstens Abschnitte von der Stirnseite und/oder der Oberfläche eine Mehrzahl von keilförmigen Vertiefungen, innerhalb welcher die Keramikbahnen wenigstens abschnittsweise eingetragen sind. Die keilförmigen Vertiefungen sind derart ausgebildet, dass sie in Richtung zur Aussenseite verjüngt sind. Mit dem Ausdruck "keilförmig zur Aussenseite verjüngte Vertiefung" ist gemeint, dass der Querschnitt der Vertiefung zur Aussenseite hin abnimmt. Mit anderen Worten, ist die Kantenlänge der Vertiefung im Material des Roststabes grösser als die Kantenlänge an der Aussenseite hiervon. Durch diese Ausgestaltung wird das Material der Keramikbahnen nach dem Aushärten zuverlässig in den Vertiefungen gehalten. In den ausgebildeten Vertiefungen können sich alternativ auch weitere Materialien festsetzen, wie z.B. Schlacke, nicht brennbare Bestandteile oder feuerfester Beton. Das Material des Roststabes und das Material der Keramikbahnen haben zumeist unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Ausgestaltung der Vertiefungen in keilförmiger Form verhindert trotz dem Eintrag von grosser Hitze und zudem unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Roststabmaterial und Keramikbahnmaterial zuverlässig ein Ablösen der Keramikbahnen bzw. der Keramikschicht vom Roststab. Das Keramikmaterial setzt sich also zuverlässig in die Vertiefungen fest und bietet somit ein dauerhaftes Hitzeschild.
  • Vorzugsweise sind die keilförmigen Vertiefungen an der Stirnseite und/oder an der Oberfläche in Relation zum Roststab vertikal und/oder horizontal ausgerichtet. Somit können die Keramikbahnen in einer Variante an der Stirnseite und/oder an der Oberfläche in mehreren parallelen Bahnen verlaufen. In einer bevorzugten Variante verlaufen die Keramikbahnen an der Stirnseite und/oder an der Oberfläche jedoch in vertikalen und horizontalen Bahnen. Hierbei kreuzen sich die Bahnen bevorzugt senkrecht zueinander. Durch die kreuzförmige Erstreckung der Keramikbahnen wird deren Aushebelung im Betrieb verhindert. Die ausgehärteten Keramikbahnen sind nämlich in alle Richtungen formschlüssig mit dem Material des Roststabs verbunden und können daher nicht durch aufliegendes Material, z.B. auf der Oberfläche, oder durch anliegendes Material, z.B. an der Stirnseite, verschoben werden. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, dass sich Abschnitte der Keramikschicht oder sogar die gesamte Keramikschicht vom Roststab ablösen bzw. ablöst. Somit schützt die Keramikschicht den Roststab insgesamt zuverlässig und dauerhaft gegen Hitze.
  • Vorzugsweise umfasst der Roststab wenigstens ein Umlenkelement, welches an der ersten Austrittsöffnung angeordnet ist, wobei wenigstens eine Luftleitfläche des Umlenkelements derart ausgerichtet ist, um den austretenden Luftstrom in einem Winkel nach vorne gerichtet umzulenken. Hierbei kann der Luftstrom derart umgelenkt werden, dass der Luftstrom bei einem vorbestimmten Abstand zur Stirnseite des Kopfteils auf das Brennmaterial auftrifft, bzw. das brennende Brennmaterial mit Luft beaufschlägt und somit anfacht. Durch entsprechende Auswahl des Winkels kann somit die Temperatur an der Stirnseite eingestellt werden. Ausserdem kann durch Umlenken der austretenden Luft eine zu starke Aufwirbelung von Material, z.B. Asche, welche vor der Stirnseite liegt, vermieden werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Umlenkelement einen an der Aussenseite der Stirnseite angeordneten ersten Keilabschnitt und/oder einen am Kantenabschnitt von der Oberfläche ausgebildeten zweiten Keilabschnitt. Hierbei sind Luftleitflächen der Keilabschnitte einander zugewandt und bilden dazwischen einen Austrittskanal aus, welcher winklig ausgerichtet ist. Ein weiterer Vorteil des Umlenkelements besteht darin, dass dieses Luftverwirbelungen an der Stirnseite erzeugen kann, welche eine verbesserte Wärmeabfuhr herbeiführen können. Ebenso kann durch den ersten und zweiten Keilabschnitt ein Eindringen von Fremdmaterial, z.B. Brennmaterial, Asche, Schlacke, usw., in die erste Austrittsöffnung verhindert werden, wodurch ein Blockieren der ersten Austrittsöffnung verhindert werden kann.
  • Vorzugsweise ist ein Ende des vorderen Kantenabschnitts der Oberfläche um eine vorbestimmte Distanz von einer Auflagefläche des Roststabes beabstandet, wobei die Distanz mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, von der Gesamthöhe des vorderen Kantenabschnitts beabstandet ist. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die vordere Austrittsöffnung nicht oder stark reduziert mit von aussen anliegenden Materialien, beispielsweise Brenngut, Schlacke, Asche, usw., in Kontakt gelangt. Selbstverständlich kann die Distanz, mit welcher der vordere Kantenabschnitt der Oberfläche von einer Auflagefläche des Roststabes beabstandet ist, in Abhängigkeit der jeweiligen Ausführung auch weitere Werte annehmen, wie z.B. mindestens 80%, mindestens 90%, usw. Somit wird auf einfache und zuverlässige Weise verhindert, dass die vordere Austrittsöffnung verstopft wird. Ein Verstopfen der vorderen Austrittsöffnung hat den ungewünschten Effekt, dass die Luftzirkulation unterbrochen wird, welches wiederum eine negative Beeinflussung auf die Kühlwirkung hat. Somit ermöglicht die genannte Ausführungsform eine lang andauernde und zuverlässige Kühlung des Roststabes und eine damit einhergehende verlängerte Lebensdauer des Roststabes.
  • Vorzugsweise ist der zweite Teilströmungskanal wenigstens abschnittsweise zwischen einer Unterseite der Oberfläche und einem hiervon beabstandet angeordneten Abschnitt des Strömungsluft-Leitelements ausgebildet. Der zweite Teilströmungskanal kann in seiner Dimensionierung geändert werden, um somit den Luftausstoss bzw. Volumenstrom aus der zweiten Austrittsöffnung an der Oberfläche zu variieren. Ein weiterer Abschnitt des zweiten Teilströmungskanals ist gebildet durch die direkte Verbindung von unterhalb des Roststabs über die Kühllamellen an die zweite Austrittsöffnung. Der Luftausstoss bzw. Volumenstrom jeweils aus der vorderen ersten Austrittsöffnung und der oberen zweiten Austrittsöffnung der Oberfläche sind in Relation zueinander von 0 bis 100% variabel. So kann beispielsweise ein Volumenstrom von 30% aus der ersten Austrittsöffnung und ein Volumenstrom von 70% aus der zweiten Austrittsöffnung der Oberfläche eingestellt werden. Es sind alle Einstellungen im Bereich von 0 bis 100% möglich. Diese Einstellung bzw. Variation kann z.B. durch entsprechende Dimensionierung des ersten und/oder zweiten Teilströmungskanals realisiert werden. Es ist zu erwähnen, dass durch eine Reduktion der ersten Austrittsöffnung ein verstärkter Volumenstrom über den direkten Weg zwischen der Unterseite des Roststabs und der zweiten Austrittsöffnung eingestellt wird. Insgesamt wird hierdurch eine der jeweiligen Anwendung angepasste Kühlung ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist der zweite Teilströmungskanal wenigstens abschnittsweise zwischen der Unterseite des Roststabes und wenigstens einer der zweiten Austrittsöffnungen ausgebildet, welche in der Längsseite des Roststabes eingebracht ist. Indem die Luft aus wenigstens einer Öffnung an wenigstens einer der Längsseiten austritt, kann, in Relation zum Roststab, der Austritt von Luft jeweils an der Stirnseite, d.h. nach vorne, und/oder an der Oberfläche, d.h. nach oben, des Roststabes eingestellt bzw. reguliert werden.
  • Vorzugsweise ist das Strömungsluft-Leitelement einstückig mit den Kühlrippen ausgebildet und wenigstens abschnittsweise als Verschleisselement ausgebildet. Hierdurch kann beim fortschreitenden Verschleiss des vorderen Kopfteils, zum Beispiel eine betriebsbedingte Materialablösung an der besonders beanspruchten Stirnseite des Roststabs (Verschleiss), das hinter der Stirnseite angeordnete Strömungsluft-Leitelement gleichzeitig als Verschleisselement dienen. Somit kann vorteilhafterweise ein fortgesetzter Einsatz des Roststabes realisiert werden. Insgesamt wird die Lebensdauer des Roststabes verlängert. Vorzugsweise erstrecken sich die Kühlrippen in Längsrichtung des Roststabes und stehen in Relation zur Längsrichtung mit veränderlicher Tiefe von der Unterseite der Oberfläche vor, wobei vorzugsweise die Tiefe der Kühlrippen vom Kopfteil in Richtung zur Roststabauflage in Längsrichtung abnehmend ist. Beispielsweise stehen die Kühlrippen im Bereich des durch besonders hohe Temperaturen beanspruchten Kopfteils weiter vor als im Bereich der über die Länge des Roststabs entgegengesetzten Roststabauflage. Dieser Übergang kann linear oder nicht-linear sein. Mit anderen Worten, kann die Tiefe der Kühlrippen über die Länge des Roststabes linear oder nicht-linear veränderlich sein. Hierbei kann die in Relation zur Längsrichtung des Roststabes veränderliche Tiefe der Kühlrippen in Relation stehen zum Temperaturverlauf des Roststabes im Betrieb. Somit sind die Kühlrippen dem Temperaturverlauf des Roststabes im Betrieb angepasst, wodurch einerseits eine weiterhin zuverlässige Wärmeabfuhr realisiert wird um die Lebensdauer zu verlängern und andererseits Material und Gewicht und somit Kosten des Roststabs insgesamt eingespart werden. Es werden auch Kosten in der Lagerhaltung und im Transport eingespart. Die Tiefe der Kühlrippen kann vom Kopfteil in Richtung zur Roststabauflage in Längsrichtung abnehmen. Hierdurch kann im Bereich des Kopfteils eine stärkere Wärmeableitung realisiert werden als im Bereich der über die Länge des Roststabs entgegengesetzten Roststabauflage. Dieses Merkmal trägt dem Umstand Rechnung, dass das vordere Kopfteil sehr viel höheren Temperaturen ausgesetzt ist und somit stärker gekühlt werden sollte als der am gegenüberliegenden Ende des Roststabes befindliche Bereich der Roststabauflage. Die Zwischenräume zwischen jeweils benachbarten Kühlrippen sind als Kühlkanäle ausgebildet. Hierdurch wird die Kühlfläche insgesamt erhöht. Ferner kann die an der Oberfläche der Kühlrippen abgestrahlte Wärme einfach durch zirkulierende Luftkühlung innerhalb der Kühlkanäle abgeführt werden. Die Anzahl und Dimensionierung (z.B. Tiefe) der Kühlkanäle können an unterschiedliche Heizwerte, Brennstoffe und Rostsysteme angepasst werden. Ferner können die Kühlkanäle in Abhängigkeit des Verbrennungszwecks in ihrer Grösse und Anzahl angepasst werden. Hierdurch kann die Effizienz des Roststabes erhöht werden, bei gleichzeitig ausreichender Kühlung und der hieraus resultierenden verlängerten Lebensdauer. Durch die Verringerung der Temperaturdifferenz mittels der angepassten Kühlrippen werden durch Hitze eingeleitete mechanische Spannungen im Roststab reduziert. Somit wird die Gefahr von Temperaturbrüchen wesentlich reduziert.
  • Vorzugsweise ist die wenigstens eine zweite Austrittsöffnung maximal bis 20% in Relation zur Gesamtlänge der Oberfläche von der Vorderkante entfernt angeordnet. Der Abstand zwischen der zweiten Austrittsöffnung in Relation zur Gesamtlänge der Oberfläche von der Vorderkante kann selbstverständlich auch andere Werte annehmen, solange die zweite Austrittsöffnung an einer Position in der Oberfläche angeordnet ist, an welcher im Betrieb lediglich Brennmaterial überfahren wird. Hierdurch wird vermieden, dass die zweite Austrittsöffnung eines Roststabes durch einen oder mehrere Roststäbe einer oberhalb angeordneten Reihe von Roststäben überdeckt wird und hierdurch der Luftausstoss aus der zweiten Austrittsöffnung teilweise oder ganz blockiert wird. Der Roststab kann ein Material umfassen, welches Metall enthält. Der Roststab kann aus einem Material einer Metalllegierung ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist der Roststab als Wenderoststab ausgebildet. Derartige Wenderoststäbe können, sobald das Ende der Lebensdauer des ersten Kopfteils (fortgeschrittener Verschleiss), welcher im Betrieb besonders hohen Temperatureinflüssen ausgesetzt ist, erreicht ist, gewendet werden, bzw. um 180° um die Mittenachse senkrecht zur Oberfläche gewendet bzw. geschwenkt werden. Nach dem Wenden kann dann das vormals gegenüberliegende Kopfteil des Roststabs nochmals über eine lange Betriebsdauer eingesetzt werden. Zur Realisierung des Wendestabs sind an der Unterseite des Roststabs zwei in Bezug auf die Mitte des Roststabes symmetrisch angeordnete Auflageflächen bzw. Roststabauflagen ausgebildet. Somit kann die Lebensdauer des Roststabes nahezu verdoppelt werden, wodurch hohe Kosteneinsparungen realisiert werden.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch einen Rost für den Einsatz in einer Verbrennungsanlage, wobei der Rost wenigstens einen Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst. Ein solcher Rost für den Einsatz in einer Verbrennungsanlage bietet eine grosse Verbrennungsfläche. Es können mehrere Roststäbe mit ihren Längsseiten parallel zueinander ausgerichtet zu einer Querreihe angeordnet werden.
  • Vorzugsweise umfasst der Rost eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Querreihen aus jeweils einer Mehrzahl von Roststäben. Die hintereinander angeordneten Querreihen können wenigstens abschnittsweise überlappt angeordnet werden. Wenigstens ein Roststab kann mit seiner Auflagefläche die Oberfläche eines nachfolgenden Roststabes schuppenartig versetzt überlappen. Beispielsweise ist eine erste Querreihe aus mehreren Roststäben beweglich angeordnet und ist im Anschluss an die erste Querreihe eine wenigstens abschnittsweise überlappte zweite Querreihe aus mehreren Roststäben fest angeordnet. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass das Verbrennungsgut kontinuierlich in Richtung zur Verbrennungsseite bewegt bzw. vorgeschoben werden kann.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch eine Verbrennungsanlage, umfassend einen Rost nach Anspruch 17 oder 18. Bei einer solchen Verbrennungsanlage können Wartungsintervalle verlängert werden. Eine solche Verbrennungsanlage muss somit vorteilhafterweise seltener häufig heruntergefahren werden als bei derzeit bekannten Verbrennungsanlagen. Somit wird die Effizienz der Verbrennungsanlage verbessert.
  • Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Ausführungsvarianten beliebig kombinierbar sind. Lediglich diejenigen Kombinationen von Ausführungsvarianten sind ausgeschlossen, die durch die Kombination zu Widersprüchen führen würden. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Draufsicht auf eine Oberfläche eines Roststabes,
    Fig. 2a:
    eine Seitenschnittansicht entlang einer Linie E-E des in Fig. 1 gezeigten Roststabes in einer ersten Ausführungsform,
    Fig. 2b:
    eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C des in Fig. 2a gezeigten Roststabes,
    Fig. 3a:
    eine schematische Seitenansicht des Roststabes in der ersten Ausführungsform,
    Fig. 3b:
    eine Ansicht auf ein hinteres Ende des Roststabes in der ersten Ausführungsform,
    Fig. 3c:
    eine Ansicht auf ein vorderes Ende des Roststabes in der ersten Ausführungsform,
    Fig. 4:
    eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A des in Fig. 2a gezeigten Roststabes in einer Draufsicht,
    Fig. 5a:
    eine Seitenschnittansicht entlang einer Linie E-E des in Fig. 1 gezeigten Roststabes in einer zweiten Ausführungsform,
    Fig. 5b:
    eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C des in Fig. 5a gezeigten Roststabes,
    Fig. 6a:
    eine schematische Seitenansicht des Roststabes in der zweiten Ausführungsform,
    Fig. 6b:
    eine Ansicht auf ein hinteres Ende des Roststabes in der zweiten Ausführungsform,
    Fig. 6c:
    eine Ansicht auf ein vorderes Ende des Roststabes in der zweiten Ausführungsform,
    Fig. 7:
    eine Seitenschnittansicht entlang einer Linie E-E des in Fig. 1 gezeigten Roststabes in einer weiteren Variante der zweiten Ausführungsform,
    Fig. 8a:
    einen Teilausschnitt des Kopfteils vom Roststab in einer ersten Variante einer dritten Ausführungsform,
    Fig. 8b:
    einen Teilausschnitt des Kopfteils vom Roststab in einer zweiten Variante der dritten Ausführungsform,
    Fig. 8c:
    eine Ansicht auf die Stirnseite des Kopfteils in der zweiten Variante der dritten Ausführungsform, und
    Fig. 9:
    eine schematische Seitenansicht von mehreren übereinander angeordneten Roststäben zur Ausbildung eines Rosts.
  • Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Roststab 10. Figur 2a zeigt eine Seitenschnittansicht des in Figur 1 gezeigten Roststabes 10 entlang einer Linie E-E in einer ersten Ausführungsform. Der Roststab 10 umfasst ein an seinem vorderen Ende angeordnetes Kopfteil 12. Ferner umfasst der Roststab 10 eine am gegenüberliegenden Ende des Roststabes 10 angeordnete Roststabauflage 14 zur Auflage auf eine Rostbelagswelle 16 zur Lagerung des Roststabs 10. Der Roststab 10 ist von oberhalb durch eine planare Oberfläche 18 abgeschlossen. Die Oberseite der Oberfläche 18 ist dem Feuerungsraum einer Verbrennungsanlage (nicht gezeigt) ausgesetzt, während die Unterseite der Oberfläche z.B. durch ein nicht gezeigtes Luftstromaggregat mit einem nach oben gerichteten Luftstrom angeströmt wird.
  • Das Kopfteil 12 umfasst eine Stirnseite 20, deren Aussenseite dem Feuerungsraum der Verbrennungsanlage ausgesetzt ist. Das obere Ende der Stirnseite 20 ist überragt durch einen vorderen Kantenabschnitt 22 der Oberfläche 18, wobei der vordere Kantenabschnitt 22 wenigstens abschnittsweise der Kontur von dem oberen Ende der Stirnseite 20 folgt. Die Stirnseite 20 und der vordere Kantenabschnitt 22 der Oberfläche 18 sind voneinander um einen vorbestimmten Spalt beabstandet. Der vordere Kantenabschnitt 22 von der Oberfläche 18 ist um das obere Ende der Stirnseite 20 herum im Wesentlichen um 90° nach unten ausgerichtet abgekantet.
  • Das nach unten ausgerichtete distale Ende des vorderen Kantenabschnitts 22 überlappt sich lediglich mit dem oberen Ende der Stirnseite 20. Hierdurch stellt der Abstand zwischen dem nach unten abgekanteten distalen Ende der Oberfläche 18 und der Unterseite der Stirnseite 20, welche im Folgenden auch als Auflagefläche 23 bezeichnet wird, in Relation zum überlappten Abschnitt einen weitaus grösseren Anteil dar. Mit anderen Worten, stellt der Abstand zwischen dem distalen Ende des vorderen Kantenabschnitts 22 der Oberfläche 18 und der Auflagefläche 23 in Relation zur gesamten Höhe des Roststabes 10 einen überwiegenden Anteil dar. Hierdurch ist der Spalt zwischen Stirnseite 22 und Oberfläche 18 möglichst weit von der Auflagefläche 23 bzw. der Unterseite des Roststabs 10 beabstandet, wodurch vermieden werden kann, dass Fremdstoffe in den Spalt eintreten und diesen verstopfen können.
  • Der Roststab 10 umfasst ferner ein Strömungsluft-Leitelement 24, welches innerhalb des Roststabs 10 angeordnet ist bzw. hiermit einstückig ausgebildet ist. Das Strömungsluft-Leitelement 24 umfasst einen vertikalen Abschnitt 24a, welcher im Wesentlichen parallel zur Stirnseite 20 ausgerichtet ist, und einen horizontalen Abschnitt 24b, welcher im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 18 ausgerichtet ist. Alle Abschnitte 24a,24b des Strömungsluft-Leitelements 24 sind hierbei sowohl zur Stirnseite 20 als auch zur Unterseite der Oberfläche 18 beabstandet.
  • Die Längsseiten des Roststabs 10 sind durch Seitenflächen 26 zur Aussenseite abgegrenzt. Der Innenbereich des Roststabs 10, das heisst die vom Luftstrom angeströmte Unterseite hiervon, ist mit einer Vielzahl von Kühlrippen 28 bestückt, welche von der Unterseite der Oberfläche 18 vorstehen, wie am besten anhand von Figuren 2b, 3b und 3c zu erkennen. Die Kühlrippen 28 dienen zur Luftkühlung und erstrecken sich parallel zueinander in Längsrichtung, wie am besten anhand von Figuren 1 und 4 zu erkennen. Die Kühlrippen 28 erstrecken sich ebenfalls parallel zu den Seitenflächen 26 und bilden hiermit zusammen eine vergrösserte Oberfläche, um somit eine wesentlich vergrösserte Wärmeabstrahlungsfläche zu bieten. Es können beispielsweise vier Kühlrippen 28 (ausschliesslich der beiden Seitenflächen 26) vorgesehen sein. Selbstverständlich kann die Zahl der Kühlrippen 28 anwendungsspezifisch variieren. Die Kühlrippen 28 sind bevorzugt einstückig mit dem gesamten Roststab 10 ausgebildet.
  • Wie zuvor erwähnt, wird er Roststab 10 von unterhalb mit einem Luftstrom angeströmt. Ein Anteil dieses Luftstroms strömt innerhalb von Kühlkanälen, welche jeweils zwischen den Kühlrippen 28 als auch zwischen den Seitenflächen 26 und einer jeweils hierzu parallel beabstandeten Kühlrippe 28 ausgebildet sind. Somit kann die von den Kühlrippen 28 als auch den Seitenflächen 26 abgestrahlte Wärme mittels des durch die Kühlkanäle durchströmten Luftstroms leicht abgeführt werden, wodurch insgesamt die Temperatur des Roststabs 10 im Betrieb reduziert werden kann.
  • Im Betrieb ist das Kopfteil 12 in Relation zu anderen Bereichen des Roststabs 10 einer besonders hohen Temperatur ausgesetzt. Es hat sich daher in der Praxis gezeigt, dass insbesondere das Kopfteil 12 des Roststabes 10 einem relativ raschen hitzebedingten Verschleiss ausgesetzt sein kann, wobei dieser Verschleiss zum Versagen des gesamten Roststabs 10 führen kann. Um diesen sehr hohen Wärmeeintrag im Bereich des Kopfteils 12 besonders zuverlässig abzuleiten, ragen die Kühlrippen 28 im Bereich des Kopfteils 12 maximal von der Unterseite der Oberfläche 18 vor. Mit zunehmendem Abstand vom Kopfteil 12 in Richtung zur gegenüberliegenden Roststabauflage 14 ragen die Kühlrippen 28 fortlaufend reduziert von der Unterseite der Oberfläche 18 vor. Die vom Kopfteil 12 zur Roststabauflage 14 abnehmende Tiefe der Kühlrippen 28 ist anhand der Figuren 2a und 3a besonders deutlich zu erkennen. Mit anderen Worten, haben die Kühlrippen 28 eine dem Temperaturverlauf angepasste Dimension bzw. Tiefe. Vorteilhafterweise können durch Hitze eingeleitete mechanische Spannungen im Roststab 10 reduziert werden, indem Temperaturdifferenzen über den Roststab 10 hinweg mittels der angepassten Kühlrippen 28 verringert werden. Somit wird die Gefahr wesentlich reduziert, dass der Roststab 10 durch Temperaturbruch zerstört wird.
  • Ein weiterer Abschnitt des angeströmten Luftstroms strömt entlang eines Strömungskanals 30, welcher zwischen der Stirnseite 20 und einem vertikalen Abschnitt 24a des Strömungsluft-Leitelements 24 ausgebildet ist. Die innerhalb des Strömungskanals 30 strömende Luft führt hierbei die von der Stirnseite 20 abgestrahlte Wärme ab. Im oberen Bereich des Strömungskanals 30 geht der Strömungskanal 30 in einen ersten Teilströmungskanal 32 über. Der erste Teilströmungskanal 32 führt zu einer Austrittsöffnung 36 (Spalt) zwischen dem oberen Ende der Stirnseite 20 und dem nach unten abgekanteten vorderen Kantenabschnitt 22 der Oberfläche 18.
  • Ein zweiter Teilströmungskanal 34 führt zu wenigstens einer in der Oberfläche 18 eingebrachten zweiten Austrittsöffnung 38. Es ist zu erwähnen, dass ein hoher Anteil des gesamten zugeführten Volumenstroms über den zweiten Teilströmungskanal 34, d.h. den direkten Weg von unterhalb des Roststabs über die Kühlrippen 28, an die zweite Austrittsöffnung 38 ausgestossen werden kann. Die zweite Austrittsöffnung 38 ist bevorzugt als Austrittsschlitz ausgebildet. Ein Anteil des über den zweiten Teilströmungskanal 34 strömenden Luftstroms kann über einen Kanal zwischen dem horizontalen Abschnitt 24b und der Unterseite der Oberfläche 18 in Richtung zur ersten Austrittsöffnung 36 geleitet werden und dort ausgestossen werden. Der erste und zweite Teilströmungskanal 32, 34 und die Strömungsrichtung der Volumenströme sind in der Figur 3a schematisch durch Pfeile angezeigt. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind zwei zweite Austrittsöffnungen 38 als Schlitze ausgeführt. Obwohl nicht gezeigt, können zweite Austrittsöffnungen seitlich bereitgestellt werden, welche zumindest einen Anteil des Luftstroms, von der Stirnseite beabstandet, seitlich auslassen. Selbstverständlich kann die Anzahl der zweiten Austrittsöffnungen 38 variieren. Die zweiten Austrittsöffnungen 38 sind in Bereichen der Oberfläche 18 zwischen den Kühlrippen 28 angeordnet. Die zweiten Austrittsöffnungen 38 können in der Oberfläche 18 jeweils in einem Bereich rechts und links von einer jeweiligen Kühlrippe 28 und/oder Seitenfläche 26 eingebracht werden. Die jeweils im ersten und zweiten Teilströmungskanal 32,34 strömenden Anteile der Luftströmung bzw. des Volumenstroms werden somit jeweils durch die vordere erste Austrittsöffnung 36 und die obere zweite Austrittsöffnung 38 nach aussen ausgestossen und führen hierbei Wärme nach aussen ab. Der durch die erste Austrittsöffnung 36 ausgestossene Anteil der Luftströmung wird in der ersten Ausführungsform, bedingt durch die Umlenkung von im Wesentlichen 180°, nach unten ausgestossen. Der ausgestossene Anteil der Luftströmung kann hierbei über wesentliche Abschnitte der Aussenfläche von der Stirnseite 20 strömen und somit die hiervon abgestrahlte Wärme abführen. Obwohl nicht gezeigt, können mehrere erste Austrittsöffnungen bereitgestellt werden, durch welche ein Anteil des Luftstroms im Bereich des Kopfteils 12 seitlich ausgestossen werden kann.
  • Der erste und zweite Teilströmungskanal 32,34 sind wenigstens abschnittsweise auf variable Volumenströme bzw. zum variablen Luftausstoss veränderlich einstellbar. Somit sind die Volumenströme jeweils des Luftausstosses aus der ersten Austrittsöffnung 36 an der Stirnseite 20 und des Luftausstosses aus der zweiten Austrittsöffnung 38 an der Oberfläche 18 vorteilhafterweise variabel. Selbstverständlich können zusätzlich oder alternativ die jeweiligen Volumenströme des Luftausstosses aus der ersten Austrittsöffnung 36 und/oder des Luftausstosses aus der zweiten Austrittsöffnung 38, jeweils von wenigstens einer der Seiten des Roststabes 10, variabel sein. Die Einstellung kann jeweils 0 bis 100% in Relation zu dem insgesamt zugeführten Volumenstrom betragen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass 30% des gesamten Volumenstroms durch die vordere Austrittsöffnung 36 ausgestossen wird, während 70% hiervon durch die obere zweite Austrittsöffnung 38 ausgestossen wird. Durch die variabel einstellbaren Volumenströme im Bereich des Kopfteils 12 des Roststabs 10 kann eine anwendungsspezifisch effiziente Kühlung hiervon eingestellt werden.
  • Der Volumenstrom des durch die zweite Austrittsöffnung 38 strömenden Anteils kann beispielsweise durch Einstellen bzw. Anpassen der zweiten Austrittsöffnung 38 selber erzielt werden. Hierzu kann beispielsweise das Ausmass bzw. die Dimension der zweiten Austrittsöffnung 38 verändert werden. In einem Beispiel kann die Länge des Schlitzes der zweiten Austrittsöffnung 38 verändert werden (verkürzt bzw. verlängert). Alternativ oder zusätzlich kann die Breite verändert werden. Obwohl in Figur 2b zwei Austrittsöffnungen 38 in einem Bereich der Oberfläche 18 zwischen der zweiten und dritten sowie der dritten und vierten Kühlrippe 28 angezeigt sind, können die Austrittsöffnungen 38 alternativ oder zusätzlich in einem Bereich der Oberfläche 18 zwischen den weiteren Kühlrippen 28 als auch ausserhalb der Seitenflächen 26 angeordnet werden. Wenn die vordere erste Austrittsöffnung 36, z.B. durch ein Verändern der variabel einstellbar austretenden Luftvolumina, stark verengt ist oder ganz blockiert ist, wird der durch den Strömungskanal 30 strömende Anteil der Luftströmung ganz oder teilweise durch den Kanal zwischen dem horizontalen Abschnitt 24b und der Unterseite der Oberfläche 18 in Richtung zur zweiten Austrittsöffnung 38 geleitet.
  • Ein weiterer Vorteil der variabel einstellbar austretenden Luftvolumina besteht darin, dass hierdurch ebenfalls der jeweils ausgestossene Luftdruck reguliert werden kann. So ist es beispielsweise bei Verbrennung von Biomasse und Holzschnitzel gewünscht, dass die Luft unter dem Rost mit einem relativ geringen Luftdruck ausströmt. Die Reduktion des Luftdrucks an dieser Stelle kann beispielsweise erreicht werden, indem die zweiten Austrittsöffnungen 38 vergrössert werden. Somit wird insgesamt die Staubaufwirbelung innerhalb des Feuerungsraums von der Verbrennungsanlage reduziert. Durch den Ausstoss der Luft von wenigstens einer der Seiten des Roststabes 10 aus kann die Staubaufwirbelung weiterhin anwendungsspezifisch reduziert werden.
  • Um weiterhin einen zuverlässigen Luftausstoss aus der zweiten Austrittsöffnung 38 zu gewährleisten, ist diese zweite Austrittsöffnung 38 derart positioniert, dass sie lediglich von Brennmaterial überfahren wird. Mit anderen Worten, ist bzw. sind die Austrittsöffnung(en) 38 derart angeordnet, dass sie nicht durch Abschnitte eines darüber angeordneten Roststabs 10 (z.B. die Auflagefläche eines oberen Roststabs) überdeckt und somit blockiert werden. Die Dimension der zweiten Austrittsöffnung 38 kann ferner vorteilhaft derart gewählt werden, dass kein oder nur reduziert Fremdmaterial von oberhalb, beispielsweise Asche und Leichtmetalle, durch die zweiten Austrittsöffnungen 38 passieren können und somit durch den Roststab 10 herabfallen. Insgesamt kann ein Herabfallen von Fremdmaterial durch eine besonders schmale Ausführung der Austrittsöffnungen 38 verhindert werden. Durch die Anpassungsfähigkeit der Austrittsöffnungen 38 kann ein hoher Luftwiderstand des Rostbelages erzielt werden, welches insbesondere für die Verbrennung von Müll vorteilhaft ist. Ein Aushebeln des Roststabs 10 kann verhindert werden, indem die Roststabauflage 14 auf der Rostbelagswelle 16 der Form dieser Welle angepasst wird.
  • Figur 5a zeigt einen Roststab 10 einer zweiten Ausführungsform in einer Seitenschnittansicht entlang einer Linie E-E des in Figur 1 gezeigten Roststabes 10, und Figur 5b zeigt eine Schnittansicht entlang einer Linie C-C des in Figur 5a gezeigten Roststabes 10. Figur 6a zeigt eine schematische Seitenansicht des Roststabes 10 in der zweiten Ausführungsform, und Figuren 6b,c zeigen jeweils eine Ansicht auf ein hinteres bzw. ein vorderes Ende des Roststabes 10 in der zweiten Ausführungsform. In unterschiedlichen Ausführungsformen des Roststabes 10 sind über die Beschreibung hinweg den gleichen Bauteilen auch die gleichen Bezugszeichen zugesprochen.
  • Der Roststab 10 in der zweiten Ausführungsform umfasst ein Umlenkelement 39, welches an der ersten Austrittsöffnung 36 angeordnet ist, wobei wenigstens eine Luftleitfläche des Umlenkelements 39 derart ausgerichtet ist, dass der austretende Luftstrom in einem Winkel nach vorne gerichtet umgelenkt wird. Somit ist eine gezielte Luftablenkung möglich. Hierbei kann der Luftstrom derart umgelenkt werden, dass die Luft bei einem vorbestimmten Abstand zur Stirnseite 20 des Kopfteils 12 auf das vorgelagerte Brennmaterial auftrifft und das brennende Brennmaterial mit Luft beaufschlägt und somit z.B. anfacht. Durch entsprechende Auswahl des Winkels kann somit die Temperatur an der Stirnseite 20 reduziert werden. Ausserdem kann durch Umlenken der austretenden Luft eine zu starke Aufwirbelung des vorgelagerten Materials, z.B. Asche, vermieden werden.
  • Das Umlenkelement 39 umfasst einen an der Aussenseite der Stirnseite 20 angeordneten ersten Keilabschnitt 39a und/oder einen am Kantenabschnitt von der Oberfläche 18 ausgebildeten zweiten Keilabschnitt 39b. Hierbei sind Luftleitflächen der Keilabschnitte 39a,39b zueinander zugewandt und bilden dazwischen einen Austrittskanal aus, welcher winklig nach vorne ausgerichtet ist. Ein weiterer Vorteil des Umlenkelements 39 besteht darin, dass an der Stirnseite 20 vorteilhaft Luftverwirbelungen entstehen können, welche eine verbesserte Wärmeabfuhr herbeiführen können. Ferner können diese Luftverwirbelungen vorteilhafte Wirkungen beim Anfachen des Brennmaterials haben. Ferner vorteilhaft kann durch den ersten und zweiten Keilabschnitt 39a,39b ein Eindringen von z.B. Brennmaterial, Asche und Schlacke in die erste Austrittsöffnung 36 verhindert werden. Somit wird ein Blockieren der ersten Austrittsöffnung 36 vorteilhaft verhindert.
  • Figur 7 zeigt eine Seitenschnittansicht entlang einer Linie E-E des in Figur 1 gezeigten Roststabes 10 in einer dritten Ausführungsform. In der gezeigten Ausführungsform des Roststabs 10 ist ein weiteres Strömungsluft-Leitelement 24' vorgesehen, welches in Richtung zum Innenraum des Roststabs 10 hinter einem vorgelagerten Strömungsluft-Leitelement 24" angeordnet ist. Im Falle eines Verschleisses des vorgelagerten Strömungsluft-Leitelements 24" dient dieses weitere Strömungsluft-Leitelement 24' dann als Verschleissobjekt. Somit ist ein fortgesetzter Betrieb des Roststabs 10 auch nach einem Verschleiss des vorgelagerten Strömungsluft-Leitelements 24" gewährleistet. Hierdurch wird insgesamt die Lebensdauer des Roststabs 10 verlängert, wodurch Intervalle zum Austauschen des Roststabs 10 hinausgezögert werden können. Insgesamt können somit hohe Kosteneinsparungen realisiert werden.
  • Figur 8a zeigt einen Teilausschnitt des Kopfteils 12 vom Roststab 10 in einer ersten Variante einer dritten Ausführungsform, und Figur 8b zeigt einen Teilausschnitt des Kopfteils 12 vom Roststab 10 in einer zweiten Variante der dritten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform des Roststabes 10 ist gleich der zweiten Ausführungsform das nachgelagerte Strömungsluft-Leitelement 24' umfasst, welches hinter dem vorgelagerten Strömungsluft-Leitelement 24" angeordnet ist, um somit im Falle eines Verschleisses des vorgelagerten Strömungsluft-Leitelements 24" als weiteres Verschleissobjekt zu dienen.
  • In der dritten Ausführungsform sind zusätzlich die Stirnseite 20 und ein Abschnitt der Oberfläche 18 im Bereich des Kopfteils 12 mit einer hitzebeständigen Schicht bedeckt, welche im Folgenden auch als Keramikschicht bezeichnet wird. Die Keramikschicht umfasst eine Mehrzahl von hitzebeständigen Bahnen 40, welche Keramik umfassen können. Die hitzebeständigen Bahnen 40 werden im Folgenden auch als Keramikbahnen 40 bezeichnet. Die Keramikschicht schützt insgesamt den Roststab 10 zuverlässig gegen Hitze.
  • Hierzu sind die Stirnseite 20 und der Abschnitt der Oberfläche 18 im Bereich des Kopfteils 12 mit keilförmigen Vertiefungen 42 versehen, innerhalb welcher die Keramikbahnen 40 eingetragen sind. An der Stirnseite 20 sind die keilförmigen Vertiefungen 42 in Querrichtung zum Roststab 10 bzw. horizontal ausgerichtet gezeigt (siehe Figuren 8a,b). An der Oberfläche 18 sind die keilförmigen Vertiefungen 42 ebenfalls in Querrichtung zum Roststab 10 ausgerichtet gezeigt (siehe Figur 8b). Somit sind die Keramikbahnen 40 zu parallel zueinander verlaufenden Bahnen ausgerichtet.
  • Wie in Figur 8c gezeigt, in einer bevorzugten Variante, können die Keramikbahnen an der Stirnseite 20 und an der Oberfläche bzw. am vorderen Kantenabschnitt 22 in horizontalen und vertikalen Bahnen verlaufen. Hierzu sind die Vertiefungen 42 senkrecht zueinander in das Material des Roststabes eingetragen. Sobald das Keramikmaterial in die Vertiefungen 42 eingelassen und ausgehärtet ist, erstrecken sich die Keramikbahnen zueinander senkrecht (nicht gezeigt). Durch die kreuzförmige Erstreckung der Keramikbahnen wird deren Aushebelung aus den Vertiefungen 42 zuverlässig verhindert. Mit anderen Worten, sind die ausgehärteten Keramikbahnen in alle Richtungen formschlüssig mit dem Material des Roststabs verbunden. Somit wird vermieden, dass die Keramikbahnen durch auf der Oberfläche aufliegendes Material und durch an der Stirnseite 20 anliegendes Material verschoben werden. Zudem wird am stark beanspruchten vorderen Kantenabschnitt 22 ebenfalls ein Ablösen der Keramikbahnen verhindert. Insgesamt wird durch die kreuzförmige Anordnung bzw. Ausbildung der Keramikbahnen zuverlässig verhindert, dass sich Abschnitte der Keramikschicht ablösen oder sogar die gesamte Keramikschicht vom Roststab ablöst. Somit schützt die Keramikschicht insgesamt zuverlässig und dauerhaft den Roststab gegen starke Hitze.
  • Ein weiterer Vorteil der in Figur 8c gezeigten kreuzweisen Anordnung der Keramikbahnen 40 besteht darin, dass diese somit eine vergrösserte Fläche bieten. Mit anderen Worten, ist hierdurch eine geringere Fläche des Materials des Roststabes 10 der starken Hitze ausgesetzt.
  • Zur besseren Veranschaulichung sind in Figuren 8a,b im Bereich der Stirnseite 20 bzw. zusätzlich im Bereich des Oberflächenabschnitts vom Kopfteil 12 die Vertiefungen 42 mit eingelassenen Keramikbahnen 40 gezeigt. Die Keramikbahnen 40 können alternativ oder zusätzlich zu der Keramik auch Schlacke, nicht brennbare Bestandteile oder feuerfesten Beton umfassen. Wie in Figur 8b gezeigt, können die Keramikbahnen 40 wenigstens im Bereich des Kopfteils 12 des Roststabes 10 auf der Oberfläche 18 vorgesehen sein und hierbei lediglich bis zur zweiten Austrittsöffnung 38 verlaufen. Obwohl nicht gezeigt, können sich die Keramikbahnen 40 über die zweite Austrittsöffnung 38 hinweg entlang von z.B. 50% bis 70% der Länge des Roststabes 10 erstrecken. Auch können sich die Keramikbahnen 40 über die gesamte Länge des Roststabes 10 erstrecken. Die Keramikschicht mit den jeweiligen Keramikbahnen 40 dient als Hitzeschild und schützt den Roststab 10 gegen übermässige Erhitzung.
  • Wie zuvor erwähnt, sind die Keramikbahnen 40 innerhalb der keilförmigen Vertiefungen 42 eingetragen. Hierbei kann die Oberseite der jeweiligen Keramikbahnen 40 mit der oberen Kante der Vertiefungen 42, d.h. die nicht entnommenen Abschnitte des Roststabes, im Wesentlichen bündig abschliessen. Die keilförmigen Vertiefungen 42 sind derart ausgebildet, dass sie sich in Richtung zur Aussenseite verjüngen. Mit anderen Worten, nimmt der Querschnitt der Vertiefungen 42 zur Aussenseite hin ab, bzw. ist die Kantenlänge der jeweiligen Vertiefungen 42 im Material des Roststabes 10 grösser als die Kantenlänge an der Aussenseite hiervon. Somit wird die Keramikschicht 40 nach deren Aushärten zuverlässig innerhalb der Vertiefungen 42 gehalten bzw. festgesetzt. In den Vertiefungen 42 können sich alternativ auch weitere Materialien festsetzen, wie z.B. Schlacke, nicht brennbare Bestandteile oder feuerfester Beton.
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Roststabes 10 ist höher als jener der Keramikbahnen 40. Um dennoch ein Ablösen der Keramikbahnen 40 vom Roststab 10 zu verhindern, während der Roststab 10 hohen Temperaturen ausgesetzt wird, sind die Vertiefungen 42 keilförmig derart ausgeformt, dass sich die Vertiefungen 42 in Richtung zur Aussenseite verjüngen, bzw. der Querschnitt der Vertiefungen 42 zur Aussenseite hin abnimmt. Somit verbleiben die Keramikbahnen 40 auch dann zuverlässig am Roststab 10 angebunden, wenn sich dessen Material durch Hitze stärker ausdehnt als die Keramikbahnen 40 selber. Ein zusätzlicher Halt ist durch die in Figur 8c gezeigte kreuzartige Anordnung der Keramikbahnen 40 zueinander gegeben. Die Keramikbahnen 40 sind somit in alle Richtungen formschlüssig mit dem Material des Roststabes 10 verbunden. Die Keramikbahnen 40 verbleiben somit zuverlässig innerhalb der Vertiefungen 42 und bilden daher ein dauerhaftes und zuverlässiges Hitzeschild.
  • Wie in Figur 9 gezeigt, sind mehrere Roststäbe 10 in mehreren Reihen stufenartig übereinander angeordnet und bilden somit eine geneigte Ebene, über die das Brenngut (nicht gezeigt) läuft, bzw. dienen somit zum Transport des Brenngutes über einen somit insgesamt ausgebildeten Rost 44. Hierbei überlappen sich Querreihen aus jeweils mehreren Roststäben 10 teilweise übereinander. Die einzelnen Querreihen können gegeneinander verschiebbar sein, um somit einen Transport des Brenngutes durch ein gegenseitiges Verschieben der überlappenden Roststäbe 10 zu ermöglichen. In einem Beispiel kann zwischen zwei beweglichen Querreihen aus Roststäben 10 eine feste, das heisst nicht bewegliche Querreihe aus Roststäben 10 zwischengeordnet sein.

Claims (19)

  1. Roststab (10), umfassend eine im Wesentlichen geschlossene, einer Verbrennungsseite zugewandte Oberfläche (18), eine zur Auflage auf eine Rostbelagswelle (16) ausgebildete Roststabauflage (14), ein Kopfteil (12) und eine Vielzahl von Kühlrippen (28) zur Luftkühlung, welche von der Unterseite der Oberfläche (18) vorstehen, wobei das Kopfteil (12) mindestens einen Strömungskanal (30) umfasst, welcher stromabwärts in wenigstens einen ersten und zweiten Teilströmungskanal (32,34) unterteilt ist, wobei der erste Teilströmungskanal (32) zu wenigstens einer ersten Austrittsöffnung (36) an der Stirnseite (20) des Kopfteils (12) führt und der zweite Teilströmungskanal (34) zu wenigstens einer von der Stirnseite (20) beabstandeten zweiten Austrittsöffnung (38) führt, welche zur Unterseite der Oberfläche (18) geöffnet ist, wobei der Strömungskanal (30) wenigstens abschnittsweise zwischen der Innenfläche der Stirnseite (20) des Kopfteils (12) und einem hiervon beabstandet angeordneten Abschnitt (24a) eines Strömungsluft-Leitelements (24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Austrittsöffnung (36) durch einen Spalt zwischen einem Abschnitt der Stirnseite (20) und einem vorderen Kantenabschnitt (22) der Oberfläche (18) ausgebildet ist.
  2. Roststab (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Teilströmungskanal (32) in Relation zur Längsrichtung des Roststabes (10) nach vorne und/oder von wenigstens einer der Seiten des Roststabes (10) nach vorne gerichtet austritt.
  3. Roststab (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Teilströmungskanal (34) in Relation zur Längsrichtung des Roststabes (10) nach oben und/oder von wenigstens einer der Seiten des Roststabes (10) nach oben gerichtet austritt.
  4. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnseite (20) und/oder die Oberfläche (18) wenigstens abschnittsweise mit einer hitzebeständigen Schicht bedeckt ist bzw. sind, welche eine Mehrzahl von Keramikbahnen (40) umfasst.
  5. Roststab (10) nach Anspruch 4, wobei die hitzebeständige Schicht ein Keramikmaterial umfasst.
  6. Roststab (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei wenigstens Abschnitte von der Stirnseite (20) und/oder der Oberfläche (18) eine Mehrzahl von keilförmigen Vertiefungen (42) umfassen, innerhalb welcher die Keramikbahnen (40) wenigstens abschnittsweise eingetragen sind.
  7. Roststab (10) nach Anspruch 6, wobei die keilförmigen Vertiefungen (42) an der Stirnseite (20) und/oder an der Oberfläche (18) in Relation zum Roststab (10) vertikal und/oder horizontal ausgerichtet sind.
  8. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend wenigstens ein Umlenkelement (39), welches an der ersten Austrittsöffnung (36) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Luftleitfläche des Umlenkelements (39) derart ausgerichtet ist, um den austretenden Luftstrom in einem Winkel nach vorne gerichtet umzulenken.
  9. Roststab (10) nach Anspruch 8, wobei das Umlenkelement (39) einen an der Aussenseite der Stirnseite (20) angeordneten ersten Keilabschnitt (39a) und/oder einen am Kantenabschnitt (22) von der Oberfläche (18) ausgebildeten zweiten Keilabschnitt (39b) umfasst.
  10. Roststab (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Ende des vorderen Kantenabschnitts (22) von der Oberfläche (18) um eine vorbestimmte Distanz von einer Auflagefläche (23) des Roststabes (10) beabstandet ist, wobei die Distanz mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70%, von der Gesamthöhe des vorderen Kantenabschnitts beabstandet ist.
  11. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Teilströmungskanal (34) wenigstens abschnittsweise zwischen einer Unterseite der Oberfläche (18) und einem hiervon beabstandet angeordneten Abschnitt (24b) des Strömungsluft-Leitelements (24) ausgebildet ist.
  12. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Teilströmungskanal (34) wenigstens abschnittsweise zwischen der Unterseite des Roststabes (10) und wenigstens einer der zweiten Austrittsöffnungen (38) ausgebildet ist, welche in der Längsseite des Roststabes (10) eingebracht ist.
  13. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strömungsluft-Leitelement (24) einstückig mit den Kühlrippen (28) und wenigstens abschnittsweise als Verschleisselement ausgebildet ist.
  14. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Kühlrippen (28) in Längsrichtung des Roststabes (10) erstrecken und in Relation zur Längsrichtung mit veränderlicher Tiefe von der Unterseite der Oberfläche (18) vorstehen, wobei vorzugsweise die Tiefe der Kühlrippen (28) vom Kopfteil (12) in Richtung zur Roststabauflage (14) in Längsrichtung abnehmend ist.
  15. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine zweite Austrittsöffnung (38) maximal bis 20% in Relation zur Gesamtlänge der Oberfläche von der Vorderkante entfernt angeordnet ist.
  16. Roststab (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Wenderoststab.
  17. Rost (44) für den Einsatz in einer Verbrennungsanlage, umfassend wenigstens einen Roststab (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
  18. Rost (44) nach Anspruch 17, umfassend eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Querreihen aus jeweils einer Mehrzahl von Roststäben (10).
  19. Verbrennungsanlage, umfassend einen Rost (44) nach Anspruch 17 oder 18.
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