NO310485B1 - Ristelement med v¶skekjöling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et ristelement med væskekjøling, med i det minste en kanal beregnet for å lede væsken, med parallelle partier og et væskeinnløp og et væskeutløp.

Ristelementer i en rist som består av takstenlignende, over hverandre liggende og innbyrdes bevegelige risttrinn, som er dannet av ett eller flere ved siden av hverandre liggende ristelementer, utsettes for høye, sterkt svingende varmebelastninger, høy mekanisk slitasje og kjemiske angrep. Slitasjen på et ristelement avhenger hovedsakelig av varmebelastningen, slik at det i den senere tid har blitt benyttet væskekjølte ristelementer, ettersom det med væskekjøling forventes en bedre kjøling og en mere ensartet temperaturfordeling inne i ristelementet.

Fra EP-A-0 621 449 er det kjent et plateformet ristelement som er utført som et hult plateelement og oppviser et innløp og et utløp for kjølevann. I dette kjente ristelementet kan det også være anordnet ledeelementer i det hule elementet, for å oppnå en meanderformet gjennomstrømning for kjølevannet gjennom ristelementet. Innløpet og utløpet er derved anordnet i området ved fastgjørings-, henholdsvis drivenden av ristelementet. Med en slik oppbygning av et ristelement oppstår det meget store strømningstverrsnitt og dermed forbundne dødvolumer, strømningsforstyrrelser og uregelmessig fordeling av kjølevæske. Dessuten er slike ristelementer bare utilstrekkelig utluftbare, slik at det kan danne seg større luftansamlinger som i dette området fører til en vesentlig dårligere kjøling og dermed en overheting av ristelementet. Dette er særlig en ulempe når ristelementene er anordnet i en tilbakeskyvningsrist, i hvilken ristelementhodene på grunn av den skrå monteringsstillingen befinner seg på et høyere sted enn fastgjørings-, henholdsvis drivenden av ristelementet. Med en slik monteringsstilling samler luft seg i hodeområdet av ristelementet, hvilket uavhengig av risttype utsettes for en høyere varmebelastning, slik at slitasjen på ristelementet øker sterkt i forbindelse med den dårligere kjølevirkningen som oppnås med blåsing av luft. Dessuten kan ristelementene som er utformet som hule plateelementer deformeres ved uensartet kjøling og således føre til forstyrrelser av driften av risten. Anordningen av innløp og utløp for kjølevæske i det bakre området av ristelementet, dvs. i nærheten av fastgjørings-, henholdsvis drivenden fører til en utilfredsstillende temperaturregistrering for kjølemediet, ettersom innløps- og utløpsstedene befinner seg i et kjøligere område og temperaturfølere hensiktsmessig anbringes ved utløpet. De ovenfor nevnte overhetinger som kan tilbakeføres til blåsing av luft, særlig i hodeområdet, kan dermed bare registreres i utilstrekkelig grad.

Fra DE-C-44 00 992 er det kjent en væskekjølt riststav som oppviser i det minste en kanal med partier som forløper i lengderetningen av riststaven, parallelt med hverandre, og som står i forbindelse med en ombøyning i hodeområdet av riststaven. Inn- og utløpet for denne kanalen befinner seg også for denne kjente riststaven i et bakre område, dvs. i området ved fastgjørings-, henholdsvis drivenden, slik at det også her oppstår hovedsakelig lignende ulemper som ved det førstnevnte, plateformede ristelementet. Også for denne kjente riststaven, som oppviser en i tverrsnitt hovedsakelig firkantet kanal og et buktende forløp for ombøyning i hodeområdet, kan det ikke med sikkerhet unngås strømningsforstyrrelser eller hvirvler og luftansamlinger. Ettersom både innløpet og utløpet er anordnet i det bakre området av riststaven er ikke bare temperaturregistreringen, slik som nevnt ovenfor, utilstrekkelig, men også utluftingen, dvs. bortføringen av eventuelle dannede luftblærer fra hodeområdet, blir også meget vanskelig.

En oppgave for oppfinnelsen er å utforme et ristelement med væskekjøling av den ovenfor angitte typen slik at det muliggjøres en kontrollert kjøling av ristelementene som er tilpasset de aktuelle forhold, med enkle konstruktive og reguleringstekniske tiltak.

Denne oppgaven løses med utgangspunkt i et ristelement av den innledningsvis angitte typen, ved at de parallelle partier av kanalen forløper på tvers av lengderetningen til ristelementet og dermed på tvers av transportretningen til brennstoffet, og at kanalpartiene forløper rettlinjet og oppviser et tverrsnitt som medfører en kompakt, uforstyrret og dødvolumfri strømning.

På grunn av utformningen av kanalpartiene på tvers av lengderetningen til ristelementet i forbindelse med trange tverrsnitt unngås faren for ansamling av luftblærer eller dampblærer, ettersom hvert parti av en kanal ligger i den samme høyden, slik at det unngås høyereliggende hulrom som delvis ikke gjennomspyles tvangsmessig, og i hvilke luftblærer kan samle seg, mens det på grunn av valget av et trangt tverrsnitt oppnås en kompakt, uforstyrret og dødvolumfri strømning i hele tverrsnittet, hvilket fører til en bedre bortføring av eventuelle luftblærer som dannes enn når det skjer inhomogen strømning med dødvolum i store rom. Dermed innstilles av hensyn til den nødvendige varme-bortføring et Reynolds tall som er større enn 10.000.

I en fordelaktig utførelse er to rettlinjede kanalpartier forbundet via en ombøyning, slik at de kan gjennomstrømmes i serie av væsken, og væskeinnløpet er anordnet i området ved fastgjørings-, henholdsvis drivenden og væskeutløpet er anordnet i hodeområdet av ristelementet. På grunn av anordningen av væskeinnløpet ved den bakre, kjøligere enden av ristelementet og anordningen av væskeutløpet i hodeområdet, dvs. i den varmeste enden av ristelementet, skjer en temperaturstigning i kjølemediet som tilsvarer den temperaturøkningen som inntreffer i lengderetningen av ristelementet, slik at kjølemediet som oppvarmes bortføres etter å ha oppnådd den høyeste temperatur ved det varmeste stedet i riststaven, og dermed er det dannet forutsetning for en temperaturregistrering i ristelementet som tilsvarer de faktiske forhold. En vesentlig fordel består i at med denne anordningen av innløpet og utløpet i forbindelse med den nevnte tverr-gjennomstrømning i ristelementet blir temperaturfordelingen i ristelementet på et bestemt tverrsnittssted i høy grad ensartet, dvs. at det unngås temperatursvingninger mellom de to flankene til et ristelement. Dette er særlig fordelaktig for slike ristelementer som forløper i hele ristbredden og således oppviser en meget lang bane for kjølemediet. I det kjente, plateformede ristelementet, der det kjøligere innløpet er anordnet på den ene siden og det varmere utløpet er anordnet på den andre siden, blir kantområdet av ristelementet som er tilordnet utløpet varmere enn kant-, henholdsvis flankeområdet av ristelementet som er tilordnet innløpet. Dette kan i meget brede ristelementer og som består av hule plateelementer føre til deformasjoner av ristelementet. Dette unngås med utformningen i henhold til oppfinnelsen.

En mulighet er også at samtlige kanalpartier oppviser et felles væskeinnløp og et felles væskeutløp, slik at de kan gjennomstrømmes parallelt av væsken.

En fordelaktig utførelse består i at kanalpartiene oppviser et sirkelformet tverrsnitt med en diameter fra 5 til 25 mm.

For tverrsnitt som avviker fra sirkelformen er det fordelaktig at kanalpartiene oppviser et trangt tverrsnitt fra 20 til 500 mm<2>.

I henhold til en foretrukket utformning av oppfinnelsen består ristelementet av en massiv, trykkfast, plateformet hoveddel og på hver side fastgjorte, smale, massive, trykkfaste sidedeler, og hoveddelen oppviser de rettlinjede kanalpartier og sidedelene oppviser ombøyningene. På grunn av denne utformning er det mulig å fremstille hoveddelen av ristelementet av en massiv stålplate ved dannelse av gjennomgående boringer, idet sidedelene som er festet til disse oppviser ombøyningene. Dermed kan sidedelene støpes i ett stykke eller fremstilles i to deler av valset stål, for f.eks. å fremstille ombøyningene ved fresing, hvilket bevirker dannelse av særdeles glatte innervegger i ombøyningene. Med henblikk på en mest mulig kompakt, uforstyrret og dødvolumfri strømning er det fordelaktig at hele kanalen oppviser en innervegg fremstilt ved finbearbeiding, hvilket ved fremstillingen av de rettlinjede kanalpartier kan utføres ved boring og ved fremstilling av ombøyningene ved fresing.

For å ta hensyn til den forskjellige temperaturfordeling i lengderetningen av ristelementet, dvs. i retning fra fastgjørings-, henholdsvis drivenden til hodeenden, kan avstandene mellom kanalpartiene være minst i hodeområdet og være større i retning mot fast-gjørings-, henholdsvis drivenden.

Når det i en annen utførelse av oppfinnelsen er anordnet en temperaturføler ved utløpet for regulering av kjølemediumtemperaturen ved forandring av strømningshastigheten og/eller trykket i kjølemediet, kan det på grunn av det faktum at utløpet befinner seg i hodeområdet, dvs. i det varmeste området av riststaven, utføres en særlig fintfølende regulering, fordi det med denne utførelsen kan registreres den høyeste temperaturen i kjølemediet og riststaven, hvilket ved anordningen av utløpet ved den bakre enden av ristelementet ikke er mulig med en slik nøyaktighet. Forandringen av trykket i kjøle-mediet er nødvendig i et lukket system i området ved koketemperaturen til kjølemediet, for å unngå at dette utsettes for dampblærer. Anordningen av en temperaturføler i utløpet medfører den fordelen at f.eks. den nødvendige tilførselsledningen kan legges inne i utløpsledningen for kjølemediet, slik at denne tilførselsledningen er særdeles godt beskyttet. Frittliggende tilførselsledninger til temperaturfølere på riststaver utsettes ofte for fare for skader ved disse krevende driftsforhold.

På grunn av kanalpartiene som forløper på tvers av lengderetningen til ristelementet og som er rettlinjet, og slik at det ikke foreligger noen sløyfedannelser i hodeområdet, kan det i hodeområdet anordnes luftutløpsåpninger for den tilførte primærforbrenningsluften, for fyringsristen som er dannet under ristelementene som befinner seg trinnformet over hverandre, uten at det må treffes særskilte tiltak for utformningen av slike luftutløps-åpninger.

I en rist for forbrenningsanlegg med risttrinn som befinner seg liggende etter hverandre i transportretningen til brennstoffet, og som overlapper hverandre i likhet med taksten samt er vekselvist bevegelige og faststående, og som er oppbygget av enkeltvise ristelementer som rager i hele ristbredden eller av flere ristelementer liggende ved siden av hverandre, er hvert risttrinn tilordnet et eget, regulerbart kjølevæskekretsløp. I det tilfellet at hvert risttrinn er oppbygget av flere ristelementer kan disse tilføres kjølevæske enten i seriekobling eller i parallellkobling.

Et særdeles gunstig reguleringsmulighet for temperaturen i kjølevæsken og dermed i ristelementet oppnås ved at for flere ristelementer er et risttrinn i hvert ristelement tilordnet et eget, regulerbart kjølevæskekretsløp.

For forenkling av de konstruktive tiltak og særlig de reguleringstekniske tiltak er i det minste to etter hverandre liggende risttrinn tilordnet et eget kjølevæskekretsløp.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved hjelp av et utførelseseksempel vist på tegningen, som viser en illustrasjon av to ristelementer i henhold til oppfinnelsen som ligger over hverandre i likhet med taksten.

Som det fremgår av tegningen er en rist oppbygget av flere ristelementer 1 og 2 som overlapper hverandre i likhet med taksten, idet ristelementene 1 kan beveges frem og tilbake i retning av dobbeltpilen 3, mens ristelementene 2 er anordnet faststående. Ristelementene 1 er tilordnet en drivinnretning 4, som bevirker den nødvendige forskyvning. Hvert ristelement oppviser en fastgjørings-, henholdsvis drivende 5, som er opphengt på en holder 6, idet denne holderen 6 for ristelementene som drives er fast forbundet med drivinnretningen 4. Dessuten oppviser hvert ristelement en hodeende 7 og en bakre ende 9.

I det utførelseseksempel som er vist på tegningen er hvert ristelement 1, 2 oppbygget av tre deler og består av en hoveddel 10 og to sidedeler 11 og 12. Hoveddelen 10 består av en massiv, trykkfast plate, som på tvers av lengderetningen, dvs. på tvers av transportretningen for brennstoffet, har gjennomgående boringer 13 forløpende parallelt med hverandre og rettlinjet, og som danner de rettlinjede kanalpartiene for kjølevæske. I sidedelene 11 og 12 er det utformet ombøyninger 14, og hver ombøyning er tilordnet to nabokanalpartier 13. Den første ombøyningen som ligger i det bakre ristområdet er forbundet med en innløp 15 og den siste ombøyningen i hodeområdet er forbundet med et utløp 16. Kjølevæsken strømmer således inn ved innløpet 15 og strømmer inn gjennom de enkelte kanalpartier i rekken bakfra og forover, parallelt med overflaten av ristelementet og på tvers av lengderetningen til ristelementet, inntil den strømmer ut gjennom utløpet 16 i hodeområdet. I henhold til temperaturfordelingen i lengderetningen av ristelementet, dvs. fra fastgjøringsenden, henholdsvis fra drivenden 1, sett i retning mot hodeenden 7, er partiene mellom de enkelte rettlinjede kanalpartier 13 valgt forskjellig, idet kanalpartiene i hodeområdet ligger vesentlig nærmere hverandre enn i det bakre området av ristelementet. Denne fordelingen er dannet for å ta hensyn til den høyere varmebelastningen på ristelementet i hodeområdet. Henvisningstallet 17 angir en temperaturføler for registrering av kjølemediumtemperaturen i utløpet 16. Med 18 er angitt luftutløpsåpninger, som er utformet som nedover åpne utsparinger ved foten av et ristelement, for å kunne tilføre primærforbrenningsluft som tilføres nedenfra til brennstoffet som ligger på ristelementene. Disse luftutløpsåpninger rengjøres for fastklemte deler av fremspring 19 som er anordnet i det bakre område av den bakre enden 9 av ristelementene, ved innstilling av den lengste bevegelsen.

På tegningen er sidedelene 11 og 12 vist fjernet fra hoveddelen 10. Når ristelementet er klart til bruk er disse sidedelene fast forbundet med hodedelen 10, hvilket f.eks. kan skje ved hjelp av ikke viste skruer. For å oppnå en mest mulig glatt indre overflate i ombøyningene 14 kan sidedelene 11 og 12 utføres delt, slik at ombøyningene 14 f.eks. kan fremstilles ved fresing.

Claims (10)

1. Ristelement med væskekjøling, med i det minste en kanal beregnet for å lede væsken, med parallelle partier og med et væskeinnløp og et væskeutløp, karakterisert ved at de parallelle partier (13) av kanalen (13, 14) forløper på tvers av lengderetningen til ristelementet og dermed på tvers av transportretningen til brennstoffet, og at kanalpartiene (13) forløper rettlinjet og oppviser et tverrsnitt som bevirker en kompakt, uforstyrret og dødvolumfri strømning.

2. Ristelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at to rettlinjede kanalpartier (13) er forbundet via en ombøyning (14) og således kan gjennomstrømmes i serie av væsken, og at væske-innløpet (15) er anordnet i området ved fastgjørings-, henholdsvis drivenden (5) og væskeutløpet (16) er anordnet i hodeområdet (7) av ristelementet (1,2).

3. Ristelement som angitt i krav 1, karakterisert ved at samtlige kanalpartier (13) oppviser et felles væske-innløp og et felles væskeutløp, og således kan gjennomstrømmes parallelt av væsken.

4. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 3, karakterisert ved at kanalpartiene (13) oppviser et sirkelformet tverrsnitt med en diameter fra 5 til 25 mm.

5. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 3, karakterisert ved at kanalpartiene (13) oppviser et trangt tverrsnitt på 20 - 500 mm<2>.

6. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 5, karakterisert ved at det består av en massiv, trykkfast, plateformet hoveddel (10) og på hver side fastgjorte, smale, massive, trykkfaste sidedeler (11, 12), og at hoveddelen (10) oppviser de rettlinjede kanalpartier (13) og sidedelene (11, 12) oppviser ombøyningene (14).

7. Ristelement som angitt i ett av kravene 4-6, karakterisert ved at de rette kanalpartiene (13) er dannet av gjennomgående boringer i hoveddelen (10).

8. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 7, karakterisert ved at avstandene mellom kanalpartiene (13) er minst i hodeområdet (7), og er større i retning mot fastgjørings-, henholdsvis drivenden (5).

9. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 8, karakterisert ved at en temperaturføler (17) for regulering av kjølevæske-temperaturen ved forandring av strømningshastigheten og/eller trykket i kjølevæsken er anordnet ved utløpet (16).

10. Ristelement som angitt i ett av kravene 1 - 9, karakterisert ved at det i hodeområdet (7) er anordnet luftutløpsåpninger (18) for primærforbrenningsluft som tilføres fra under risten som er dannet av trinn-formede, over hverandre anordnede ristelementer (1, 2).