EP3967926B1 - Grate block with rising lug - Google Patents
Grate block with rising lugInfo
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- EP3967926B1 EP3967926B1 EP20195290.0A EP20195290A EP3967926B1 EP 3967926 B1 EP3967926 B1 EP 3967926B1 EP 20195290 A EP20195290 A EP 20195290A EP 3967926 B1 EP3967926 B1 EP 3967926B1
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Verbrennungsrost, der für die Nutzung in einer Müllverbrennungsanlage vorgesehen ist. Verbrennungsroste für die grosstechnische Verbrennung von Abfall sind dem Fachmann seit langer Zeit bekannt. Sie sind meist aus einer Vielzahl von einzelnen Roststäben aufgebaut, die zu einem entsprechenden Verbrennungsrost zusammengefügt werden. Dieser Aufbau erlaubt bei Beschädigung einzelner Bereiche des Rostes einen einfachen Austausch einzelner Roststäbe.The present invention generally relates to a combustion grate intended for use in a waste incineration plant. Combustion grates for the large-scale incineration of waste have been known to those skilled in the art for a long time. They are usually constructed from a large number of individual grate bars that are joined together to form a corresponding combustion grate. This construction allows individual grate bars to be easily replaced if individual areas of the grate are damaged.
In solchen Müllverbrennungsanlagen wird das Brenngut normalerweise von einem einlassseitigen Ende des Verbrennungsrosts zu seinem auslassseitigen Ende hin (d.h in Förderrichtung) gefördert und währenddessen verbrannt. Zur Zuführung von Verbrennungsluft, auch Primärluft genannt, in das Brenngut werden die Roststäbe bzw. Roste von einer Unterseite mit einem Luftstrom angeströmt und weisen Auslassöffnungen auf, durch welche die angeströmte Verbrennungsluft in das Brenngut gelangen kann. Solche Roste bzw. Roststäbe sind beispielsweise aus der
Ein häufig verwendeter Verbrennungsrost stellt der sogenannte Treppenrost dar. Dieser umfasst nebeneinander angeordnete Rostblöcke, die jeweils eine Rostblockreihe bilden. Die Rostblockreihen sind dabei treppenartig übereinander angeordnet, wobei bei sogenannten Vorschubrosten das in Schubrichtung (oder Förderrichtung des Verbrennungsguts) betrachtet vordere Ende eines ersten Rostblocks auf einer Auflagefläche eines in Schubrichtung versetzt unter dem ersten Rostblock angeordneten zweiten Rostblocks aufliegt und bei entsprechender Schubbewegung auf dieser Auflagefläche bewegt wird.A frequently used combustion grate is the so-called stepped grate. This comprises grate blocks arranged next to each other, each forming a row of grate blocks. The rows of grate blocks are arranged one above the other in a stepped manner, whereby in the case of so-called pusher grates, the grate blocks in the push direction (or conveying direction) of the combustion material), the front end of a first grate block rests on a support surface of a second grate block arranged offset in the thrust direction below the first grate block and is moved on this support surface with a corresponding thrust movement.
Durch das über die Rostblöcke geförderte Brenngut sind erstere im Allgemeinen einem relativ hohen abrasivem Verschleiss ausgesetzt. Im vorderen Bereich (auch Nase genannt) eines jeweiligen Rostblocks wird das Brenngut jeweils von der Auflagefläche über eine entsprechende Abwurfkante auf die Auflagefläche des nachfolgenden Rostblocks abgeworfen. Der Abrieb bzw. die Abnutzung ist deshalb speziell in diesem vorderen Endbereich der Auflagefläche, auch genannt Vorschubabschnitt, besonders hoch.Due to the fuel being transported over the grate blocks, the former are generally exposed to relatively high levels of abrasive wear. In the front area (also known as the nose) of each grate block, the fuel is thrown from the support surface over a corresponding discharge edge onto the support surface of the following grate block. The abrasion or wear is therefore particularly high in this front end area of the support surface, also known as the feed section.
Aufgrund der hohen Temperaturen bei der Verbrennung bzw. im Feuerraum sind die Rostblöcke ferner einer sehr starken thermischen Belastung ausgesetzt. Im Normalbetrieb des Verbrennungsrosts ist diese thermische Belastung insbesondere im Bereich der Auflagefläche hoch, obwohl das auf dem Rostblock liegende Verbrennungsgut bis zu einem gewissen Grad isolierend wirkt. Belastungsspitzen treten aber besonders dann auf, wenn das Brenngut ungleichmässig auf dem Verbrennungsrost verteilt ist und stellenweise nur eine dünne Isolierschicht bildet, oder wenn diese Isolierschicht gänzlich fehlt. Die thermische Belastung fördert die Erosion durch Abrieb und an der Auflagefläche stattfindende chemische Reaktionen, welche die Auflagefläche weiter beschädigen. Diese Vorgänge führen letztendlich zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Rostblocks.Due to the high temperatures during combustion and in the combustion chamber, the grate blocks are also exposed to very high thermal loads. During normal operation of the combustion grate, this thermal load is particularly high in the area of the support surface, although the combustion material lying on the grate block has a certain insulating effect. However, peak loads occur particularly when the combustion material is unevenly distributed on the combustion grate and only forms a thin insulating layer in places, or when this insulating layer is completely missing. The thermal load promotes erosion through abrasion and chemical reactions taking place on the support surface, which further damage the support surface. These processes lead to ultimately leading to a shortening of the service life of the grate block.
Die
Um die thermische Belastung zu reduzieren, werden die Rostblöcke normalerweise mit einem Kühlmittel von unten, also auf der der Verbrennung entgegengesetzten Seite des Verbrennungsrostes, gekühlt. Als Kühlmittel werden üblicherweise Luft oder Wasser eingesetzt. Wie oben erwähnt kann die thermische Belastung aber auch durch gleichmässige Verteilung des Verbrennungsguts auf dem Rost reduziert werden.In order to reduce the thermal load, the grate blocks are normally cooled with a coolant from below, i.e. on the side of the combustion grate opposite the combustion. Air or water are usually used as coolants. As mentioned above, the thermal load can also be reduced by evenly distributing the combustion material on the grate.
In der
Um den Abfall während des Transports von einem Rostblock auf den nächsten (darunterliegenden) Rostblock zu zerkleinern und/oder mehr oder weniger stark zu schüren, wurden im Stand der Technik Rostblöcke mit speziellen Nasenformen vorgeschlagen.In order to shred and/or stir the waste more or less strongly during transport from one grate block to the next (underneath) grate block, grate blocks with special nose shapes have been proposed in the prior art.
Die
Ein Nachteil dieser Rostkonstruktion ist, dass sie für stark variierende Abfallzusammensetzungen ungeeignet ist, da die Steigung der Innenkante des Wulsts während des Betriebs nicht verändert werden kann. Ferner werden zwei verschiedene Arten von Rostkörpern verwendet (Stössel und Platten), was den Aufbau des Rosts und den Austausch der Rostkörper komplexer gestaltet.A disadvantage of this grate design is that it is unsuitable for widely varying waste compositions, since the slope of the inner edge of the bead cannot be changed during operation. Furthermore, two different types of grate bodies are used (tappets and plates), which makes the construction of the grate and the replacement of the grate bodies more complex.
Die
Ein Rostblock mit pyramidenförmigen Vorsprüngen im Bereich der Nase ist ferner in der
Die bislang bekannten Rostblöcke in Vorschubrosten haben den Nachteil, dass der zu behandelnde Abfall bei den üblichen Schubbewegungen jeweils schub- bzw. chargenweise auf den darunter liegenden Rostblock fällt. Die Weitergabe des Abfalls von einem ersten an einen darunterliegenden zweiten Rostblock kann dabei in zweierlei Art erfolgen: Einerseits indem der erste Rostblock eine Schubbewegung in Förderrichtung ausführt und so den Abfall auf den unter dem ersten Rostblock angeordneten zweiten Rostblock schiebt. Andererseits kann der Abfall auch durch Zurückziehen des ersten Rostblocks auf den zweiten darunter angeordneten Rostblock fallen. Bei der Rückzugsbewegung des Rostblocks (entgegen der Transport bzw. Förderrichtung) wird der darauf liegende Abfall aufgrund seiner Trägheit erst verzögert in Bewegung versetzt. Da der Abfall als Schicht auf dem Rostblock aufliegt, wird dessen Rückwärtsbewegung zusätzlich gehindert, wodurch der Rostblock eine grössere Rückwärtsbewegung ausführt als die darauf liegende Abfallschicht. Dies hat zur Folge, dass bei jeder Rückzugsbewegung des Rostblocks ein in Transportrichtung gesehen vorderster Teil der Abfallschicht auf den darunter angeordneten Rostblock fällt.The previously known grate blocks in pusher grates have the disadvantage that the waste to be treated falls in batches or in batches onto the grate block below during the usual pushing movements. The transfer of the waste from a first grate block to a second grate block below can take place in two ways: On the one hand, by the first grate block carrying out a pushing movement in the conveying direction and thus pushing the waste onto the grate block below. the first grate block. On the other hand, the waste can also fall onto the second grate block arranged underneath when the first grate block is pulled back. When the grate block is pulled back (opposite to the transport or conveying direction), the waste lying on top of it is only set in motion with a delay due to its inertia. Since the waste lies as a layer on the grate block, its backward movement is additionally prevented, causing the grate block to move backwards more than the layer of waste lying on top of it. This means that with each withdrawal of the grate block, the front part of the layer of waste, seen in the transport direction, falls onto the grate block arranged underneath.
Wie oben beschrieben hat die Abfallschicht eine isolierende Wirkung und schützt den Rostblock vor einer übermässigen thermischen Belastung. Insofern ist eine regelmässig Verteilung des Abfalls erwünscht. Das oben beschriebene schub- oder chargenweise "Runterfallen" des Abfalls führt auf dem "empfangenden" Rostblock allerdings oft zu einer unregelmässig dicken Abfallschicht, was die Entstehung von Temperaturspitzen begünstigt. Weiter entstehen durch das "Runterfallen" des Abfalls Luftlöcher in der auf dem unteren Rostblock gebildeten Abfallschicht, was ebenfalls zu einer punktuell verstärkten Flammbildung und einer damit einhergehenden erhöhten thermischen Belastung des Rostblocks führt.As described above, the waste layer has an insulating effect and protects the grate block from excessive thermal stress. In this respect, a regular distribution of the waste is desirable. However, the "falling down" of the waste in batches described above often leads to an irregularly thick waste layer on the "receiving" grate block, which encourages the formation of temperature peaks. Furthermore, the "falling down" of the waste creates air holes in the waste layer formed on the lower grate block, which also leads to increased flame formation in certain areas and a consequent increased thermal stress on the grate block.
Rostblöcke mit pyramidenförmigen Vorsprüngen, wie sie etwa in der
Aufgrund der unterschiedlichen Position der Rostblöcke im Rost ist auch deren Abnützung verschieden. Generell gilt je höher die thermische Belastung, desto stärker der Abrieb der Auflagefläche. Im Längsschnitt gemessen beträgt der Abrieb eines Rostblocks nach einem Jahr durchschnittlich 5 mm. In einer Zone mit hoher thermischer Belastung kann der Abrieb bis zu 10 mm nach einem Jahr betragen, was einer Lebensdauer von 2 - 3 Jahren des Rostblocks entspricht.Due to the different positions of the grate blocks in the grate, their wear also varies. In general, the higher the thermal load, the greater the abrasion of the support surface. Measured in longitudinal section, the abrasion of a grate block after one year is on average 5 mm. In a zone with high thermal load, the abrasion can be up to 10 mm after one year, which corresponds to a service life of 2 - 3 years for the grate block.
Die
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und einen Verbrennungsrost bereitzustellen, der es erlaubt, das über die Rostblöcke geförderte Brenngut gleichmässig auf der Auflagefläche der Rostblöcke zu verteilen, um Temperaturspitzen und die damit einhergehenden thermischen Belastungsspitzen zu vermeiden.It is therefore the object of the invention to eliminate the disadvantages of the prior art and to provide a combustion grate which allows the fuel conveyed over the grate blocks to be evenly distributed over the support surface of the grate blocks in order to avoid temperature peaks and the associated thermal load peaks.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Rostblock gemäss Anspruch 1 und einem Verbrennungsrost gemäss Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben.The object is achieved according to the invention with a grate block according to claim 1 and a combustion grate according to claim 14. Preferred embodiments of the invention are given in the dependent claims.
Der erfindungsgemässe Rostblock ist Teil eines Verbrennungsrostes, welcher aus mehreren solchen Rostblöcken besteht und bei welchem die Rostblöcke treppenartig übereinanderliegend angeordnet sind. Der Verbrennungsrost ist zur Verwendung in einer Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall vorgesehen, in welcher Die Rostblöcke sind dabei derart ausgestaltet, um mittels relativ zueinander ausgeführter Schubbewegungen das Brenngut während der Verbrennung umzuschichten und in einer Förderrichtung zu fördern.The grate block according to the invention is part of a combustion grate, which consists of several such grate blocks and in which the grate blocks are arranged one above the other in a stepped manner. The The combustion grate is intended for use in a plant for the thermal treatment of waste, in which the grate blocks are designed in such a way that the combustible material is rearranged during combustion and conveyed in a conveying direction by means of thrust movements carried out relative to one another.
Der erfindungsgemässe Rostblock umfasst einen als Gussteil ausgebildeten Blockkörper mit einem hinteren Ende und einem, in Förderrichtung dem hinteren Ende gegenüberliegenden, vorderen Ende. Der Blockkörper umfasst ferner eine obere Wand, die eine mindestens teilweise parallel zu einer Längsachse L des Blockkörpers verlaufende äussere, hintere Auflagefläche für den zu behandelnden Abfall bildet. Die hintere Auflagefläche definiert dabei eine im Wesentlichen horizontale Ebene. Weiter umfasst der erfindungsgemässe Rostblock eine im Bereich des vorderen Endes angeordnete gegenüber der horizontalen Ebene erhöhte Nase. Die erhöhte Nase umfasst dabei eine in Förderrichtung bis zu einem Kulminationspunkt ansteigende vordere Auflagefläche, sowie einen nach dem Kulminationspunkt an die vordere Auflagefläche anschliessenden abfallenden Endabschnitt. Der abfallende Endabschnitt umfasst eine in Förderrichtung im Wesentlichen bogenförmig abfallende Abwurffläche. Im Längsschnitt entlang der Förderrichtung F gesehen ist die vordere Auflagefläche S-förmig ausgebildet.The grate block according to the invention comprises a block body designed as a cast part with a rear end and a front end opposite the rear end in the conveying direction. The block body further comprises an upper wall which forms an outer, rear support surface for the waste to be treated, which extends at least partially parallel to a longitudinal axis L of the block body. The rear support surface defines a substantially horizontal plane. The grate block according to the invention also comprises a nose arranged in the region of the front end which is raised relative to the horizontal plane. The raised nose comprises a front support surface which rises in the conveying direction up to a culmination point, as well as a sloping end section which adjoins the front support surface after the culmination point. The sloping end section comprises a discharge surface which slopes down in a substantially arcuate manner in the conveying direction. Seen in longitudinal section along the conveying direction F, the front support surface is S-shaped.
Als treppenartig übereinanderliegende Rostblöcke werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Rostblöcke auf einem Rost definiert, welche wie die Stufen einer auf- oder absteigenden Treppe angeordnet sind.For the purposes of the present invention, grate blocks arranged one above the other in a staircase-like manner are defined as grate blocks on a grate which are arranged like the steps of an ascending or descending staircase.
Unter dem Betriff "relativ zueinander ausführbare Schubbewegungen" werden Schubbewegungen verstanden, die in bzw. entgegen der Förderrichtung des Verbrennungsguts ausgeführt werden. Die Förderrichtung des Verbrennungsguts verläuft bei einem treppenförmigen Rost somit parallel zur Neigung bzw. Steigung des Rostes.The term "pushing movements that can be carried out relative to one another" refers to pushing movements that are carried out in or against the conveying direction of the combustion material. In a stepped grate, the conveying direction of the combustion material therefore runs parallel to the incline or slope of the grate.
Die "Längsachse des Blockkörpers bzw. des Rostblocks" bezeichnet dabei eine Achse, welche sich parallel zur Gesamtneigung des treppenförmigen Rostes erstreckt und somit parallel zur Förderrichtung des zu behandelnden Abfalls verläuft.The "longitudinal axis of the block body or the grate block" refers to an axis which extends parallel to the overall inclination of the stepped grate and thus runs parallel to the conveying direction of the waste to be treated.
Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird als "Auflagefläche" eine Fläche verstanden, die auf der äusseren Oberseite des Rostblocks angeordnet ist und auf welcher der zur thermischen Behandlung vorgesehene Abfall aufliegt. Wie eingangs erwähnt ist diese Auflagefläche in Verbrennungsanlagen bekanntlich einer erhöhten mechanischen und thermischen Belastung ausgesetzt und anfällig für Anbackungen von Verbrennungsprodukten.For the purposes of the present application, a "supporting surface" is understood to mean a surface that is arranged on the outer top of the grate block and on which the waste intended for thermal treatment rests. As mentioned at the beginning, this supporting surface is known to be exposed to increased mechanical and thermal stress in incineration plants and is susceptible to caking of combustion products.
Als "Nase" wird im Allgemeinen der in Förderrichtung vorderste Teil des Blockkörpers bezeichnet. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird als "erhöhte Nase" eine Nase verstanden, deren höchster Punkt sich in vertikaler Richtung oberhalb der hinteren Auflagefläche befindet.The "nose" is generally the frontmost part of the block body in the conveying direction. For the purposes of the present application, a "raised nose" is understood to mean a nose whose highest point is located vertically above the rear support surface.
Als "Kulminationspunkt" wird im Allgemeinen ein höchster Punkt und in dieser Anmeldung der höchste Punkt der erhöhten Nase definiert. Der Kulminationspunkt kann dabei als singulärer Punkt, beispielsweise als Spitze einer Pyramide oder als oberster Punkt einer Kurve oder eines Bogens ausgebildet sein. Der Kulminationspunkt kann aber auch als horizontale Ebene ausgebildet sein. In diesem Falle würde die gesamte Ebene als Kulminationspunkt im Sinne einer Kulminationsebene definiert.The "culmination point" is generally defined as a highest point and in this application as the highest point of the raised nose. The culmination point can be a singular point, for example as the tip of a pyramid or as the highest point of a curve or a arch. The culmination point can also be a horizontal plane. In this case, the entire plane would be defined as a culmination point in the sense of a culmination plane.
Als "abfallender Endabschnitt" wird eine Fläche bezeichnet, welche sich in Förderrichtung am vorderen Ende des Blockkörpers befindet und ausgehend vom Kulminationspunkt abfällt. Der abfallende Endabschnitt fällt erfindungsgemäss in vertikaler Richtung ab. Dies bedeutet, dass der abfallende Endabschnitt eine negative Steigung aufweist.The term "descending end section" refers to a surface which is located at the front end of the block body in the conveying direction and which descends from the culmination point. According to the invention, the descending end section descends in a vertical direction. This means that the descending end section has a negative gradient.
Mit dem Begriff "im Wesentlichen bogenförmig" wird definiert, dass die abfallende Abwurffläche bogenförmig oder bevorzugt kreisbogenförmig ausgebildet ist. Eine solche bogenförmige Fläche kann auch durch Aneinanderreihen einer Vielzahl von kurzen, geradlinigen Flächensegmenten gebildet sein, die aber insgesamt einen bogenförmigen Verlauf zeigen.The term "essentially arcuate" defines that the sloping discharge surface is arcuate or preferably circular. Such an arcuate surface can also be formed by arranging a large number of short, straight surface segments in a row, which overall have an arcuate shape.
Der erfindungsgemässe Rostblock hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass der Abfall dank der erhöhten Nase sukzessiv und regelmässig, sozusagen fliessend, von einem ersten Rostblock auf einen darunterliegenden zweiten Rostblock abgegeben wird und somit einem schub- oder chargenweisen Abwurf des Abfalls entgegengewirkt wird. Die erhöhte Nase wirkt dabei wie ein Hindernis, welches ein chargenweises Runterfallen beim Rückziehen des Abfalls verhindert. In analoger Manier wird Abfall, der vom ersten an den zweiten Rostblock abgegeben wurde, bei der Vorschubbewegung des ersten Rostblocks vom zweiten auf den dritten Rostblock befördert. Diese kontrollierte Vorschubbewegung verhindert ein chargenweises "Runterfallen" des Abfalls und ermöglicht die Förderung des Abfalls in einer kontinuierlichen Fliessbewegung, was schlussendlich zur Ausbildung einer regelmässigeren Abfallschicht auf der Auflagefläche der Rostblöcke führt. Diese regelmässige Abfallschicht hat eine einheitliche Isolationswirkung und verhindert somit thermische Belastungsspitzen des Rostblocks.The grate block according to the invention has the advantage over the prior art that, thanks to the raised nose, the waste is discharged successively and regularly, so to speak in a flowing manner, from a first grate block to a second grate block below it, thus counteracting the waste being discharged in batches or in increments. The raised nose acts as an obstacle that prevents the waste from falling down in batches when it is pulled back. In an analogous manner, waste that has been discharged from the first to the second grate block is conveyed from the second to the third grate block when the first grate block is advanced. This controlled The feed movement prevents the waste from "falling down" in batches and enables the waste to be conveyed in a continuous flow movement, which ultimately leads to the formation of a more regular layer of waste on the support surface of the grate blocks. This regular layer of waste has a uniform insulating effect and thus prevents thermal load peaks on the grate block.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rostblocks ist der Kulminationspunkt von der horizontalen Ebene in vertikaler Richtung 10 - 35 mm, bevorzugt 15 - 30 mm und besonders bevorzugt, 18 - 25 mm und ganz besonders bevorzugt 20 - 21 mm, beabstandet.In a preferred embodiment of the grate block, the culmination point is spaced from the horizontal plane in the vertical direction by 10 - 35 mm, preferably 15 - 30 mm and particularly preferably 18 - 25 mm and most preferably 20 - 21 mm.
Es hat sich gezeigt, dass ein Rostblock mit den obengenannten Werten für den Abstand in horizontaler Ebene (auch als lichte Weite oder lichte Distanz bezeichnet) sich besonders gut eignet, um eine regelmässig Abfallschicht auf dem darunterliegenden Rostblock zu erzeugen.It has been shown that a grate block with the above-mentioned values for the distance in the horizontal plane (also referred to as clear width or clear distance) is particularly suitable for producing a regular layer of waste on the grate block below.
Bevorzugt ist die ansteigende, vordere Auflagefläche, rampenförmig ausgebildet und weist in einem Mittelteil eine durchschnittliche positive Steigung von 10 - 35%, bevorzugt, 15 - 32% und besonders bevorzugt 20 - 30% und ganz besonders bevorzugt 26 - 28%, auf.Preferably, the rising front support surface is ramp-shaped and has an average positive gradient of 10 - 35%, preferably 15 - 32% and particularly preferably 20 - 30% and most preferably 26 - 28% in a central part.
Als "Rampe" oder "rampenförmig" wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Fläche bezeichnet, welche an die horizontale Ebene anschliesst und eine positive Steigung aufweist, also zu einem gegenüber der horizontalen Ebene erhöhten Punkt führt. Die Rampe kann dabei jede beliebige Form aufweisen (z.B. konvex oder S-förmig) .In the context of the present invention, a "ramp" or "ramp-shaped" refers to a surface that adjoins the horizontal plane and has a positive gradient, i.e. leads to a point that is higher than the horizontal plane. The ramp can can have any shape (e.g. convex or S-shaped).
Es hat sich gezeigt, dass eine rampenförmige Auflagefläche mit einer durchschnittlichen Steigung gemäss den obengenannten Werten sich besonders gut eignet, um eine regelmässig Abfallschicht auf dem darunterliegenden Rostblock zu erzeugen.It has been shown that a ramp-shaped support surface with an average gradient according to the above values is particularly suitable for producing a regular layer of waste on the grate block below.
Erfindungsgemäss ist die vordere Auflagefläche des Rostblocks im Längsschnitt entlang der Förderrichtung gesehen S-förmig ausgebildet.According to the invention, the front support surface of the grate block is S-shaped when viewed in longitudinal section along the conveying direction.
Als eine (im Längsschnitt betrachtet) "S-förmig" ausgebildete vordere Auflagefläche wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Auflagefläche in einem ersten Bereich, welcher an die horizontale Ebene anschliesst, eine stetig zunehmende positive Steigung aufweist und in einem in Förderrichtung direkt oder indirekt an den ersten Bereich anschliessenden zweiten Bereich eine stetig abnehmende positive Steigung aufweist. Bevorzugt kann in einem dritten Bereich, welcher zwischen dem ersten und zweiten Bereich angeordnet ist, die positive Steigung konstant sein. Andere Bezeichnungen für eine "S-förmige" Kurve sind Sigmoidfunktion, Schwanenhalsfunktion oder Fermifunktion. Eine Gleichung für eine S-förmige Beispielkurve lautet:
Es hat sich gezeigt, dass ein Rostblock mit einer im Längsschnitt betrachtet S-förmigen vorderen Auflagefläche eine sehr regelmässige Weitergabe des zu verbrennenden Abfalls erlaubt und dabei eine regelmässig Abfallschicht auf den darunterliegenden Rostblöcken erzeugt.It has been shown that a grate block with an S-shaped front support surface viewed in longitudinal section allows a very regular transfer of the fuel to be burned. waste and thereby creates a regular layer of waste on the grate blocks below.
Bevorzugt umfasst die bogenförmig abfallende Abwurffläche an einem in Förderrichtung zuvorderst liegenden Punkt eine bevorzugt abgerundete Abwurfkante.Preferably, the arcuately sloping discharge surface comprises a preferably rounded discharge edge at a point lying at the front in the conveying direction.
Die abgerundete Abwurfkante hat den Vorteil, dass eine Materialabnutzung in diesem Bereich der Nase reduziert wird. Ausserdem wird eine fliessende Abfallweitergabe an den benachbart untenliegenden Rostblock ermöglicht, wodurch eine regelmässige Abfallschicht gebildet wird und ein örtlicher Schneidbrenner-Effekt verhindert wird.The rounded discharge edge has the advantage of reducing material wear in this area of the nose. It also enables the waste to be transferred smoothly to the adjacent grate block below, which creates a regular layer of waste and prevents a local cutting torch effect.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rostblocks umfasst der abfallende Endabschnitt im Bereich zwischen dem Kulminationspunkt und einem in Förderrichtung zuvorderst liegenden Punkt ein erstes bogenförmiges Segment.In a preferred embodiment of the grate block, the sloping end section comprises a first arcuate segment in the region between the culmination point and a point lying foremost in the conveying direction.
Besagtes erstes bogenförmiges Segment kann Teil der bogenförmigen Abwurffläche sein oder einen Verbindungsabschnitt zwischen Kulminationspunkt und bogenförmiger Abwurffläche bilden. Die bogenförmige Kontur des ersten bogenförmigen Segments ermöglicht einen gleichmässigen Fluss des zu verbrennenden Abfalls auf der vorderen Auflagefläche, wodurch Reibung und damit Abnutzung am Rostblock reduziert und eine regelmässig Abfallschicht auf den darunterliegenden Rostblöcken erzeugt wird.Said first arcuate segment can be part of the arcuate discharge surface or form a connecting section between the culmination point and the arcuate discharge surface. The arcuate contour of the first arcuate segment enables a uniform flow of the waste to be burned on the front support surface, which reduces friction and thus wear on the grate block and creates a regular layer of waste on the grate blocks below.
Bevorzugt weist das erste bogenförmige Segment einen ersten Krümmungsradius R1 mit einer Länge von 60 - 120 mm, bevorzugt von 70 - 110 mm, besonders bevorzugt von 80 - 100 mm und ganz besonders bevorzugt von 90 mm auf.Preferably, the first arcuate segment has a first radius of curvature R1 with a length of 60 - 120 mm, preferably from 70 - 110 mm, particularly preferably from 80 - 100 mm and most preferably from 90 mm.
Als "ersten Krümmungsradius R1" wird der durchschnittliche Radius des ersten bogenförmigen Segments definiert. Es ist dabei durchaus vorstellbar, dass das erste bogenförmige Segment aus kleineren geraden Teilstücken zusammengesetzt ist, welche als Ganzes ein bogenförmiges Segment bilden. Bevorzugt bildet die äussere Oberfläche des bogenförmigen Segments im Längsschnitt gesehen die Bogenlinie eines Kreissektors. Im Längsschnitt gesehen wird die Fläche des ersten bogenförmigen Segments somit durch den Kreisbogen und zwei Kreisradien beschränkt. Bezüglich gleichmässiger Förderung des Abfalls über das erste bogenförmige Segment hat sich ein Krümmungsradius mit den zuvor definierten Werten als besonders vorteilhaft erwiesen.The average radius of the first arcuate segment is defined as the "first radius of curvature R1". It is quite conceivable that the first arcuate segment is composed of smaller straight sections which as a whole form an arcuate segment. Preferably, the outer surface of the arcuate segment forms the arc line of a circular sector when viewed in longitudinal section. When viewed in longitudinal section, the area of the first arcuate segment is thus limited by the circular arc and two circular radii. With regard to uniform conveyance of the waste over the first arcuate segment, a radius of curvature with the previously defined values has proven to be particularly advantageous.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rostblocks spannt das erste bogenförmige Segment im Längsschnitt eine Sektorfläche mit einem Mittelpunktswinkel α zwischen 60° und 72°, vorzugsweise von etwa 66°, auf.In a preferred embodiment of the grate block, the first arcuate segment in longitudinal section spans a sector surface with a central angle α between 60° and 72°, preferably of approximately 66°.
Bevorzugt umfasst der abfallende Endabschnitt ein zweites bogenförmiges Segment, welches besonders bevorzugt in Förderrichtung an das erste bogenförmige Segment anschliesst und ganz besonders bevorzugt direkt an das erste bogenförmige Segment anschliesst.Preferably, the sloping end section comprises a second arcuate segment, which particularly preferably adjoins the first arcuate segment in the conveying direction and very particularly preferably adjoins the first arcuate segment directly.
Das erste und das zweite bogenförmige Segment können direkt miteinander verbunden sein oder über ein Mittelstück. Das Mittelstück kann dabei als gerade Fläche oder ebenfalls als bogenförmiges Segment ausgebildet sein.The first and second arched segments can be connected directly to one another or via a middle piece. The middle piece can be designed as a straight surface or also as an arched segment.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rostblocks weist das zweite bogenförmige Segment im Längsschnitt gesehen einen zweiten Krümmungsradius R2, vorzugsweise mit einer Länge von 10 - 30 mm, bevorzugt von 15 - 25 mm, besonders bevorzugt von 18 - 22 mm und ganz besonders bevorzugt von 20 mm, auf.In a preferred embodiment of the grate block, the second arcuate segment has a second radius of curvature R2 when viewed in longitudinal section, preferably with a length of 10 - 30 mm, preferably 15 - 25 mm, particularly preferably 18 - 22 mm and most preferably 20 mm.
Als "zweiter Krümmungsradius R2" wird hierbei der durchschnittliche Radius des zweiten bogenförmigen Segments definiert (im Längsschnitt gesehen). Es ist dabei durchaus vorstellbar, dass das zweite bogenförmige Segment aus kleineren geraden Teilstücken zusammengesetzt ist, welche als ganzes ein bogenförmiges Segment bilden.The "second radius of curvature R2" is defined as the average radius of the second arcuate segment (seen in longitudinal section). It is quite conceivable that the second arcuate segment is composed of smaller straight sections, which as a whole form an arcuate segment.
Bevorzugt sind der erste und der zweite Krümmungsradius unterschiedlich lang. Dies bedeutet auch, dass das erste bogenförmige Segment und das zweite bogenförmige Segment bevorzugt eine unterschiedliche Bogenkrümmung aufweisen. Unterschiedliche Bogenkrümmungen, insbesondere mit den oben genannten bevorzugten Krümmungsradien R1 und R2, haben sich hinsichtlich eines sukzessiven Müllabwurfs über die Abwurfkante als besonders effektiv gezeigt.Preferably, the first and second curvature radii are of different lengths. This also means that the first arcuate segment and the second arcuate segment preferably have a different arc curvature. Different arc curvatures, in particular with the above-mentioned preferred radii of curvature R1 and R2, have proven to be particularly effective with regard to successive waste disposal over the discharge edge.
Bevorzugt definiert das zweite bogenförmige Segment im Längsschnitt gesehen eine Sektorfläche mit einem Mittelpunktswinkel β zwischen 70° und 120°, vorzugsweise von etwa 90°.Preferably, the second arcuate segment defines, when viewed in longitudinal section, a sector surface with a central angle β between 70° and 120°, preferably of approximately 90°.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rostblocks weist der Blockkörper eine vordere Wand auf, welche gegenüber dem (in Förderrichtung gesehen) vordersten Punkt des abfallenden Endabschnitts entgegen der Förderrichtung zurückversetzt ist, so dass ein Hinterschnitt gebildet wird. In dieser bevorzugten Ausführungsform weist der Rostblock somit eine überstehende Nase auf. Besonders bevorzugt umfasst der Rostblock im Bereich des Hinterschnitts Luftöffnungen in der vorderen Wand. Dies hat den Vorteil, dass Belüftungsöffnungen zur Zufuhr von Primär- oder Sekundärluft unterhalb der Abwurfkante angeordnet werden können und sie so nicht vom herunterfallenden Abfall blockiert oder verstopft werden. Der bevorzugt bogenförmige Übergang von Abwurfkante zum Hinterschnitt ist im Hinblick auf eine gleichmässige Abfallabwurfbewegung vorteilhaft.In a preferred embodiment of the grate block, the block body has a front wall which is set back against the conveying direction relative to the foremost point of the sloping end section (seen in the conveying direction), so that an undercut is formed. In this preferred embodiment, the grate block thus has a protruding nose. The grate block particularly preferably comprises air openings in the front wall in the area of the undercut. This has the advantage that ventilation openings for supplying primary or secondary air can be arranged below the discharge edge and thus they are not blocked or clogged by falling waste. The preferably curved transition from the discharge edge to the undercut is advantageous with regard to a uniform waste discharge movement.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der im Längsschnitt gemessene Abstand zwischen dem Kulminationspunkt (23) und der Abwurf kante 60 - 100 mm, bevorzugt 70 - 90 mm und besonders bevorzugt 80 - 82 mm.In a preferred embodiment, the distance measured in longitudinal section between the culmination point (23) and the discharge edge is 60 - 100 mm, preferably 70 - 90 mm and particularly preferably 80 - 82 mm.
Bevorzugt hat die Nase eine entlang der Längsachse gemessene Länge von 170 mm. Als Länge der Nase wird dabei die lichte Distanz zwischen dem Anfangspunkt der ansteigenden rampenförmigen vorderen Auflagefläche und der Abwurfkante definiert.Preferably, the nose has a length of 170 mm measured along the longitudinal axis. The length of the nose is defined as the clear distance between the starting point of the rising ramp-shaped front support surface and the discharge edge.
Die obigen bevorzugten Dimensionen hinsichtlich Abstand zwischen Kulminationspunkt und Abwurfkante sowie Länge der Nase sind insbesondere mit Blick auf die Verwendung des Rostblocks in einer Müllverbrennungsanlage vorteilhaft.The above preferred dimensions with regard to distance between culmination point and discharge edge as well as length of the nose are particularly advantageous with regard to the use of the grate block in a waste incineration plant.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rostblock in der hinteren Auflagefläche, bevorzugt benachbart zur vorderen Auflagefläche, eine Senke auf. Im Bereich dieser Senke sind bevorzugt Belüftungsöffnungen angeordnet. Besagte Belüftungsöffnungen definieren bevorzugt den Ausgang eines Luftkanals, der durch eine Erhebung mit vulkanartiger Aussenkontur führt. Der Luftkanal weitet sich bevorzugt ausgehend von der Belüftungsöffnung in Richtung zum Innern des Blockkörpers hin stetig auf. Dadurch wird einem Verstopfen der Luftzufuhröffnungen durch Abfallpartikel effektiv entgegengewirkt.In a preferred embodiment, the grate block has a depression in the rear support surface, preferably adjacent to the front support surface. Ventilation openings are preferably arranged in the area of this depression. Said ventilation openings preferably define the Exit of an air duct that leads through a protrusion with a volcano-like outer contour. The air duct expands steadily, preferably from the ventilation opening towards the interior of the block body. This effectively counteracts clogging of the air supply openings by waste particles.
Weiter betrifft die Erfindung einen Rost umfassend mehrere erfindungsgemässe Rostblöcke.Furthermore, the invention relates to a grate comprising several grate blocks according to the invention.
Bevorzugt bewegen sich die einzelnen Rostblöcke im Rost mit einer Geschwindigkeit von 0 - 5 mm/s über eine Vorschubdistanz von 150 - 250 mm, besonders bevorzugt ca. 200 mm. In vergleichbaren bekannten Anlagen sind Vorschubdistanzen von bis 350 - 450 mm üblich. Durch die erfindungsgemäss bevorzugt vergleichsweise eher kurzen Vorschubdistanzen werden die Rostblöcke bis zu 45 Mal pro Stunde über von einer Ausgangsposition in eine Endposition und wieder zurück in die Ausgangsposition bewegt. Kürzere Vorschubdistanzen haben sich im Hinblick auf eine gleichmässige Weitergabe des Verbrennungsguts vorteilhaft gezeigt.Preferably, the individual grate blocks move in the grate at a speed of 0 - 5 mm/s over a feed distance of 150 - 250 mm, particularly preferably around 200 mm. In comparable known systems, feed distances of up to 350 - 450 mm are common. Due to the comparatively short feed distances preferred according to the invention, the grate blocks are moved up to 45 times per hour from a starting position to an end position and back to the starting position. Shorter feed distances have proven to be advantageous with regard to the even transfer of the combustion material.
In einer Hauptverbrennungszone des Rostes bewegen sich die Rostblöcke bevorzugt mit 2 - 3 mm/s und in der Nachbrennzone des Rostes bevorzugt mit 1 mm/s. Die Geschwindigkeit der einzelnen Blockkörper wird in der Regel anhand der Zusammensetzung des zu verbrennenden Abfalls angepasst.In the main combustion zone of the grate, the grate blocks preferably move at 2 - 3 mm/s and in the afterburning zone of the grate they preferably move at 1 mm/s. The speed of the individual block bodies is usually adjusted based on the composition of the waste to be burned.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Wenn alternative Ausführungsformen sich nur in einzelnen Merkmalen unterscheiden, wurden für die gleichbleibenden Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. Es zeigen jeweils rein schematisch:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemässen Rostblocks;
- Fig. 2
- ein Längsschnitt entlang der Längsachse L durch den Blockkörpers aus
Fig. 1 ; und - Fig. 3
- eine vergrösserte Ansicht eines Längsschnitts entlang der Längsachse L durch einen vorderen Bereich des Blockkörpers aus
Fig. 1 .
- Fig.1
- a perspective view of an embodiment of a grate block according to the invention;
- Fig.2
- a longitudinal section along the longitudinal axis L through the block body
Fig.1 ; and - Fig.3
- an enlarged view of a longitudinal section along the longitudinal axis L through a front region of the block body of
Fig.1 .
Der in
Der Blockkörper 3 umfasst weiter eine entgegen der Förderrichtung F vom vordersten Punkt 29 des abfallenden Endabschnitts 19 zurückversetzte vordere Wand 33, welche mit dem abfallenden Endabschnitt 19 einen Hinterschnitt 35 bildet. An die vordere Wand 33 des Blockkörpers 33 schliesst untenseitig eine Gleitfläche 37 an, mit welcher der Blockkörper 3 auf der äusseren hinteren Auflagefläche 11 eines darunterliegenden zweiten Rostblocks gleitet (nicht dargestellt). Die vordere Wand 33 umfasst Belüftungsöffnungen 39, welche durch ihre Position im Bereich des Hinterschnitts 35 vor herunterfallendem Abfall geschützt sind, sodass einem Verstopfen der Belüftungsöffnungen 39 entgegengewirkt werden kann. Die obere Wand 4 umfasst ausserdem im Bereich der horizontalen Ebene 23 eine weitere Belüftungsöffnung 41, welche den Ausgang eines Luftkanals durch eine pyramidenförmig oder vulkanförmig ausgebildete Erhebung darstellt. Der Durchmesser des Luftkanals erweitert sich ausgehend von der Belüftungsöffnung 41 zum Inneren des Blockkörpers hin konzentrisch, damit Abfall, welcher durch die Belüftungsöffnung 41 in den Luftkanal gelangt, aufgrund des sich erweiternden Durchmessers nach unten durchfällt, ohne die Belüftungsöffnung 41 zu verstopfen. Die Belüftungsöffnungen 39 und 41 dienen der Zufuhr von Primär oder Sekundärluft, um eine effiziente Verbrennung zu ermöglichen.The block body 3 further comprises a front wall 33 which is set back from the foremost point 29 of the sloping end section 19 in the opposite direction to the conveying direction F and which forms an undercut 35 with the sloping end section 19. The front wall 33 of the block body 33 is connected at the bottom by a sliding surface 37, with which the block body 3 slides on the outer rear support surface 11 of a second grate block located underneath (not shown). The front wall 33 comprises ventilation openings 39, which are protected from falling waste by their position in the area of the undercut 35, so that blockage of the ventilation openings 39 can be prevented. The upper wall 4 also comprises a further ventilation opening 41 in the area of the horizontal plane 23, which represents the outlet of an air duct through a pyramid-shaped or volcano-shaped elevation. The diameter of the air duct widens concentrically from the ventilation opening 41 towards the interior of the block body, so that waste which enters the air duct through the ventilation opening 41 falls downwards due to the widening diameter without blocking the ventilation opening 41. The ventilation openings 39 and 41 serve to supply primary or secondary air to enable efficient combustion.
Claims (14)
- Grate block (1) as part of an incineration grate in a plant for the thermal treatment of waste, in which the grate blocks are arranged one above the other in a staircase-like manner and are designed in such a way that the material to be incinerated is rearranged during incineration by means of thrust movements carried out relative to one another and conveyed in a conveying direction F,
wherein the grate block comprises a block body (3) designed as a casting with the following components:a rear end (5) and a front end (7) opposite the rear end (5) in the conveying direction F,an upper wall (4) extending substantially parallel to a longitudinal axis L of the block body (3) and forming a rear support surface (11) for the waste to be treated, wherein the rear support surface (11) defines a substantially horizontal plane (23),and a nose (13) arranged in the region of the front end (7) and raised relative to the horizontal plane (23),wherein the raised nose (13) has a front support surface (15) which rises in the conveying direction F up to a culmination point (17) and a descending end section (19) which adjoins the front support surface (15) after the culmination point (17), wherein the descending end section (19) comprises a discharge surface (21) which descends in a substantially arcuate manner in the conveying direction F,characterized in that, viewed in longitudinal section along the conveying direction F, the front support surface (15) is S-shaped. - Grate block according to claim 1, characterized in that the culmination point (17) is spaced from the horizontal plane (23) in the vertical direction by 10 - 35 mm, preferably 15 - 30 mm, particularly preferably 18 - 25 mm and most preferably 20 - 21 mm.
- Grate block according to one of claims 1 to 2, characterized in that the rising front support surface (15) is ramp-shaped and has an average gradient of 10 - 35%, preferably 15 - 32%, particularly preferably 20 - 30% and most preferably 26 - 28%, in a central part (27).
- Grate block according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the arcuately sloping discharge surface (21) comprises a preferably rounded discharge edge (31) at a point (29) lying foremost in the conveying direction F.
- Grate block according to one of claims 1 to 3, characterized in that the descending end section (19) comprises a first arcuate segment (43) in the region between the culmination point (17) and a point (29) lying uppermost in the conveying direction F.
- Grate block according to claim 5, characterized in that the first arcuate segment (43) has a first radius of curvature R1 with a length of 60 - 120 mm, preferably of 70 - 110 mm, particularly preferably of 80 - 100 mm and most preferably of 90 mm.
- Grate block according to claim 5 or 6, characterized in that the first arcuate segment (43), viewed in longitudinal section, spans a sector surface with a center point angle α of between 60° and 72°, preferably of about 66°.
- Grate block according to one of claims 5 to 7, characterized in that the sloping end section (19) comprises a second arcuate segment (45), which preferably adjoins the first arcuate segment (43) in the conveying direction F and particularly preferably adjoins it directly.
- Grate block according to claim 8, characterized in that the second arcuate segment (45) has a second radius of curvature R2, preferably with a length of 10 - 30 mm, preferably of 15 - 25 mm, particularly preferably of 18 - 22 mm and most preferably of 20 mm.
- Grate block according to claim 9, characterized in that the second arcuate segment (45), viewed in longitudinal section, spans a sector surface with a center point angle β of between 70° and 120°, preferably of about 90°.
- Grate block according to one of claims 4 to 10, characterized in that the block body (3) has a front wall (33) which is set back relative to the foremost point (29) of the descending end section (19) in the opposite direction to the conveying direction F, so that an undercut (35) is formed.
- Grate block according to claim 11, characterized in that ventilation openings (41) are provided in the region of the front wall (33) of the undercut (35).
- Grate block according to one of claims 1 to 12, characterized in that a depression (25) is formed in the rear support surface (11), preferably adjacent to the front support surface (15).
- Grate comprising a plurality of grate blocks (1) according to one of claims 1 to 13.
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17P | Request for examination filed |
Effective date: 20220912 |
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Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
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GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
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INTG | Intention to grant announced |
Effective date: 20240205 |
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RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: BRENNWALD, WERNER Inventor name: WALDNER, MAURICE |
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GRAS | Grant fee paid |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3 |
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GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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