Rostelement und Verfahren zum Kühlen desselben

Abstract

 Das Rostelement (3) für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall, umfasst eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung (L) hintereinander angeordnete Rostblöcke (4,5), welche als feststehende Rostblöcke (4) und in Längsrichtung (L) bewegliche Rostblöcke (5) ausgestaltet sind, wobei jeder Rostblock (4,5) einen Fuss (26) aufweist, welcher auf dem in Längsrichtung (L) nachfolgenden Rostblock (4,5) aufliegt, wobei nur die feststehenden Rostblöcke (4) zum Kühlen mit einem Fluid ausgestaltet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Rostelement für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Kühlen eines Rostelementes gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 6.

[0002] Aus der Druckschrift EP 0 713 056 A1 ist ein Rostelement einer Abfallverbrennungsanlage bekannt, mit welchem der Abfall durch einen Feuerungsraum gefördert und dabei getrocknet und verbrannt wird. Das Rostelement weist mehrere treppenartig hintereinander angeordnete Rostblöcke auf, wobei jeweils abwechselnd ortsfeste und bewegliche Rostblöcke einander folgend angeordnet sind. Das sich auf dem Rostelement befindende Abfallmaterial, beispielsweise Müll, wird durch eine Schubbewegung der beweglichen Rostblöcke vorwärts geschoben, durchgemischt, getrocknet und verbrannt. Zur Reduktion der hohen thermischen Beanspruchung ist jeder Rostblock mit Wasser gekühlt.

[0003] Nachteilig an diesem bekannten Rostelement ist die Tatsache, dass die Zuführung des Wasser auf Grund der hohen Temperaturen und der mechanischen Belastungen schwierig und störungsanfällig ist.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich vorteilhafteres Rostelement zu bilden.

[0005] Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Rostelement aufweisend die Merkmale von Anspruches 1. Die Unteransprüche 2 bis 5 beziehen sich auf weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des Rostelementes.

[0006] Die Aufgabe wird weiter gelöst mit einem Verfahren zum Kühlen eines Rostelementes aufweisend die Merkmale von Anspruch 6. Die Unteransprüche 7 und 8 beziehen sich auf weitere, vorteilhafte Verfahrensschritte.

[0007] Die Aufgabe wird insbesondere gelöst mit einem Rostelement umfassend eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung hintereinander angeordneter Rostblöcke, welche entweder als feststehende Rostblöcke oder als in Längsrichtung bewegliche Rostblöcke ausgestaltet sind, wobei jeder Rostblock einen Fuss aufweist, welcher auf dem in Längsrichtung nachfolgenden Rostblock aufliegt, wobei nur die feststehenden Rostblöcke zum Kühlen mit einer Fluid ausgestaltet sind.

[0008] Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass es nicht erforderlich ist die beweglichen Rostblöcke mit Hilfe eines durchströmenden Fluides zu kühlen, sofern die feststehenden, gekühlten Rostblöcke derart ausgestaltet sind und derart auf die beweglichen Rostblöcke wirken, dass den beweglichen Rostblöcken eine genügend grosse Wärmemenge entzogen wird. Die feststehenden Rostblöcke weisen einen gekühlten Fuss auf, der eine Auflagefläche ausbildet, welche auf dem darunter liegenden, in Längsrichtung beweglichen Rostblock aufliegt. Diese Auflagefläche überstreicht einen Teil der Oberfläche des beweglichen Rostblockes und bewirkt dadurch eine Kühlung der Oberfläche des beweglichen Rostblockes. Üblicherweise weist der bewegliche Rostblock ebenfalls einen Fuss auf, welcher auf der Oberfläche eines gekühlten, feststehenden Rostblockes aufliegt und in Längsrichtung hin und her bewegt und dadurch gekühlt wird. Als Fluid zur Kühlung ist insbesondere eine Flüssigkeit wie Wasser geeignet.

[0009] Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere in der wirksamen Kühlung zu sehen, wodurch Wärmespannungen und Wärmedehnungen im Rostblock weitgehend eliminiert werden. Dadurch, dass nur die feststehenden Rostblöcke gekühlt werden, entfallen die bisher erforderlichen, beweglichen Fluidleitungen, welche erforderlich waren um dem beweglichen Rostblock insbesondere Wasser zuzuführen. Der Betrieb der erfindungsgemässen Rostelemente ist dadurch weniger störungsanfällig und kostengünstiger. Zudem ist die Montage und der Wechsel der beweglichen Rostblöcke vereinfacht. Die beweglichen Rostblöcke benötigen zudem keine Fluid leitenden Innenräume und sind daher kostengünstiger herstellbar.

[0010] Die Erfindung wird an Hand mehrerer Ausführungsbeispielen mit Hilfe der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0011] Es zeigen:

Fig.1

ein Ausführungsbeispiel eines Rostelements als Teil eines Rostes;

Fig.2

schematisch dargestellt ein Ausführungsbeispiel eines feststehenden Rostblocks von unten in Pfeilrichtung P nach Fig.1 gesehen;

Fig.3

einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig.2;

Fig.4

eine perspektivische Ansicht eines weiteren feststehenden Rostblockes;

Fig. 5

einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 6

eine perspektivische Ansicht des Rohrverlaufes im Rostblock gemäss Fig. 4.

[0012] In Fig.1 ist ein Rostelement 3 als Teil eines Rostes für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall wie Müll dargestellt. Eine Rostbahn setzt sich, wie strichliert angedeutet, in der Länge aus mehreren Rostelementen 3 zusammen. In der Regel werden drei bis sechs Rostelemente 3 hintereinander angeordnet. Ausserdem können mehrere Rostbahnen nebeneinander angebracht werden; üblicherweise bilden eine bis vier Rostbahnen die Breite des Rostes. Die Anzahl der Rostelemente 3 und der Rostbahnen hängt von der vorgegebenen Durchsatzmenge des Abfalls und von dessen Heizwert ab.

[0013] Jedes Rostelement 3 weist im dargestellten Ausführungsbeipiel acht in Längsrichtung L hintereinander angeordnete Rostblöcke 4,5 auf, wobei jeweils ein feststehender Rostblock 4 einem beweglichen Rostblock 5 folgt. Alle Rostblöcke 4,5 sind an deren einem Ende um ein Blockhalterohr 7 schwenkbar gelagert. Das Blockhalterohr 7 der feststehenden Rostblöcke 4 ist an einer ortsfesten Konsole 8 befestigt, wogegen das Blockhalterohr 7 der beweglichen Rostblöcke 5 an einer in Längsrichtung L linear beweglichen Konsole 9 befestigt ist. Alle beweglichen Konsolen 9 sind an einem in Längsrichtung L hin und her beweglichen Rostwagen 10 befestigt, welcher über Rollen 12 an einem Träger 13 des Rostelementes 3 gelagert ist. Diese Bewegung in Längsrichtung L bewirkt im wesentlichen eine Bewegung der beweglichen Rostblöcke 5 in Bewegungsrichtung L1, wobei alle Rostblöcke zudem eine geringe Schwenkbewegung um das jeweilige Blockhalterohr 7 ausführen. In zur Darstellungsebene senkrechter Richtung können eine Mehrzahl von Rostblöcken 4,5 nebeneinander angeordnet sein, welche über eine Zugstange 14 gegenseitig verspannt sind. Die durch die Rostblöcke 4,5 gebildete Förderstrecke ist seitlich durch einen Seitenabschluss 15 begrenzt.

[0014] Während dem Betrieb des Rostelementes 3 wird der bewegliche Rostblock 5 in Bewegungsrichtung L1 hin und her bewegt, so dass dessen Fuss 26 auf dem darunter liegenden, feststehenden und gekühlten Rostblock 4 gleitet und dadurch gekühlt wird. Zudem liegt ein Fuss 26 des feststehenden, gekühlten Rostblockes 4 auf der Oberfläche des beweglichen Rostblockes 5 auf und kühlt diesen ebenfalls.

[0015] Fig. 2 zeigt in einer Unteransicht aus Richtung P ein Ausführungsbeispiel eines gekühlten, feststehenden Rostblocks 4. Fig. 3 zeigt denselben Rostblock 4 als Querschnitt entlang der Linie A-A.

[0016] Der Rostblock 4 weist einen Blockkörper 20 von einem U-förmigen Querschnitt auf, dessen obere Wand mit 23 bezeichnet ist. Die Aussenfläche der oberen Wand 23 bildet eine Nutzfläche 33, auf welcher der zu behandelnde Abfall zu liegen kommt und entlang welcher dieser transportiert wird. Eine hintere Wand 21 des Blockkörpers 20 ist mit einem Haken 22 zum Einhängen am Blockhalterohr 7 versehen. Zwischen der oberen Wand 23 und einer vorderen Wand 24 befindet sich eine Ecke 25. Unten ist der Rostblock 4 mit einem schrägen Boden 28 und einem Fuss 26 mit einer Auflagefläche 26a versehen.

[0017] Durch den Blockkörper 20, den Boden 28 den Fuss 26 und zwei Seitenwände 29 wird ein innerer Kühlraum 27 umschlossen. In den Kühlraum 27 mündet eine Wasserzufuhrleitung 30 wobei die Wasserzufuhrrichtung mit einem Pfeil W1 bezeichnet ist. Parallel zur hinteren Wand 21 erstreckt sich eine an die Wasserzufuhrleitung 30 angeschlossene Wasserzufuhr-Querleitung 31, welche an einzelnen Stellen mit Austrittsöffnungen 32 versehen ist. Von der Wasserzufuhr-Querleitung 31 zweigen drei längs angeordnete Wasserzufuhr-Verzweigungsleitungen 34 ab, die sich bis zur vorderen Wand 24 hin erstrecken und dort derart abgewinkelt sind, dass sich ihre Austrittsöffnung 35 unmittelbar vor dem Fuss 26 befindet. Das aus der Austrittsöffnung 35 ausströmende Wasser füllt zusammen mit dem aus den Austrittsöffnungen 32 austretenden Wasser den geschlossenen Kühlraum 27, wobei diese beide Wasserströmungen im gewissen Sinne entgegenwirken und für eine gute Wasserdurchmischung bzw. für einen verstärkten Kühlungseffekt sorgen. Es ist dabei von Bedeutung, dass die insbesondere stark mechanisch beanspruchte Stelle des Rostblocks 4, nämlich der Fuss 26, direkt mit dem Kühlwasser beaufschlagt wird.

[0018] Der grössten Temperaturen und daher der grössten thermischen Beanspruchung ist die vordere Ecke 25 ausgesetzt. Unmittelbar in diesem Bereich sind Eintrittsöffnungen 41 von zwei Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 angebracht. Der Eintritt vom erhitzten Wasser in die Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 ist mit einem Pfeil W4 bezeichnet. Die Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 erstrecken sich schräg entlang des Bodens 28 und münden in eine parallel zur Wasserzufuhr-Querleitung 31 angeordnete, gegenüber dieser tiefer versetzte Wasserabfuhr-Querleitung 42. Von dort wird das erwärmte Wasser mittels einer Abfuhrleitung 43 in Richtung eines Pfeiles W5 aus dem Kühlraum 27 weggeführt.

[0019] Die zweckmässige Anordnung der Kaltwasserzufuhr und der Warmwasserabfuhr sowie dessen Strömungsverlauf im Blockkörper 20 sichert den optimalen Kühlungsstrom, schont den mechanisch beanspruchten Fuss 26 und vermeidet zu hohe thermische Spannungen im Bereich der vorderen Ecke 25.

[0020] Die Wasserzufuhrleitung 30 sowie die Wasserabfuhrleitung 43 sind in nicht näher dargestellten Weise an ein Kaltwasser-Niederdrucksystem angeschlossen. Ein Anschluss an ein geschlossenes Kühlwassersystem mit einem eingebauten Wärmeaustauscher ist zu bevorzugen.

[0021] Fig. 4 zeigt in einer perspektivische Unteransicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kühlbaren, feststehenden Rostblocks 4. Fig. 5 zeigt denselben Rostblock 4 als Querschnitt entlang der Linie B-B.

[0022] Der Blockkörper 20 umfasst eine vordere Wand 24 mit Fuss 26 und Auflagefläche 26a, eine hintere Wand 21, zwei Seitenwände 29, zwei Haken 22 sowie eine obere Wand 23 mit Nutzfläche 33. In diesem Blockkörper 20 ist ein Rohr 16 eingegossen, welches an eine Wasserzufuhrleitung 30 sowie an eine Wasserabfuhrleitung 43 anschliessbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verlauf des Rohrs 16 derart gewählt, dass sich eine gute Kühlung der oberen Wand 23 ergibt, als auch eine gute Kühlung im Bereich des Fusses 26, in dem das Rohr 16, wie in Fig. 5 dargestellt, zur Darstellungsebene senkrecht und damit parallel zur Verlaufsrichtung des Fusses 26 innerhalb des Fusses 26 verläuft. Durch diese Anordnung kann dem Fuss 26 eine grosse Wärmemenge entzogen werden.

[0023] Der bewegliche Rostblock 5 kann identisch dem feststehenden Rostblock 4 ausgestaltet sein.

[0024] Vorteilhafterweise weist der bewegliche Rostblock 5 jedoch kein Fluidleitsystem auf, d.h. keinen Kühlraum 27 sowie keine Leitungen 31,40,42 gemäss dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bzw. kein Rohr 16 gemäss dem in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungbeispiel. Ein derartiger Rostblock ohne Fluidleitsystem ist sehr kostengünstig herstellbar.

[0025] Die Länge L3 des Fusses 26 in Längsrichtung L beträgt in einer vorteilhaften Ausführungsform sowohl beim feststehenden Rostblock 4 als auch beim beweglichen Rostblock 5 zumindest 1 cm. Die Länge L3 kann auch grösser sein und bis zur halben Länge L4 des Rostblockes 4,5 betragen. Zudem kann die Auflagefläche 26a nebst einer glatten Oberfläche auch eine strukturierte Oberfläche aufweisen, derart, dass eine möglichst grosse Wärmemenge vom beweglichen Rostblock 5 auf den fluidgekühlten, feststehenden Rostblock 4 übertragbar ist.

[0026] Fig. 4 zeigt eine perspektivische Unteransicht des Rostblock 4, welcher symmetrisch zu einer in Fig. 6 angedeuteten, in Längsrichtung L und senkrecht zur Oberfläche 33 verlaufenden Symmetrieebene S ausgestaltet ist. Fig. 6 zeigt den Verlauf des im Rostblock 1 gemäss Fig. 4 eingegossenen Rohres 16. Das Wasser wird über den Stutzen 30 zugeführt, und fliesst daraufhin über die Teilabschnitte 16a,16b,16i,16d,16k,16h zum in Längsrichtung L und entlang der Seitenwand 29 verlaufenden Teilabschnitt 16e, und daraufhin über den Teilabschnitt 16f zum senkrecht zur Längsrichtung L verlaufenden Teilabschnitt 16g, und daraufhin über den symmetrisch ausgestalteten Verlauf des Rohres 16 zurück zum Stutzen 43.

[0027] Vorzugsweise wird der Rostblock derart gekühlt, dass dieser einerseits möglichst warm ist, um dem auf der Fläche 33 aufliegenden Müll wenig Wärme zu entziehen, andererseits jedoch derart kühl ist, dass der aus Guss bestehende Rostblock keine übermässige Abnutzung durch die hohe Temperatur erfährt.

Ansprüche

1. Rostelement (3) für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall, umfassend eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung (L) hintereinander angeordnete Rostblöcke (4,5), welche als feststehende Rostblöcke (4) und in Längsrichtung (L) bewegliche Rostblöcke (5) ausgestaltet sind, wobei jeder Rostblock (4,5) einen Fuss (26) aufweist, welcher auf dem in Längsrichtung (L) nachfolgenden Rostblock (4,5) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass nur die feststehenden Rostblöcke (4) zum Kühlen mit einem Fluid ausgestaltet sind.

2. Rostelement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder feststehende Rostblock (4) mit einer Flüssigkeitszufuhrleitung (30) sowie mit einer Flüssigkeitsabfuhrleitung (34) verbunden ist.

3. Rostelement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (L) abwechslungsweise ein feststehender Rostblock (4) sowie eine bewegliche Rostblock (5) angeordnet sind.

4. Rostelement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fuss (26) der feststehenden Rostblöcke (4) eine Auflagefläche (26a) aufweist, deren Länge in Längsrichtung (L) zumindest 1 cm und maximal die Hälfte der Gesamtlänge (L4) des feststehenden Rostblockes (4) beträgt.

5. Rostelement (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kühlen bestimmte Flüssigkeit, insbesondere Wasser, derart innerhalb des feststehenden Rostblockes (4) geleitet ist, dass ein wesentlicher Anteil der gesamten zu entziehenden Wärmemenge dem Fuss (26) entziehbar ist.

6. Verfahren zum Kühlen eines Rostelementes (3) in einer Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall, wobei das Rostelement (3) eine Mehrzahl von in einer Längsrichtung (L) hintereinander angeordnete Rostblöcke (4,5) umfasst, welche als feststehende Rostblöcke (4) und in Längsrichtung (L) bewegliche. Rostblöcke (5) ausgestaltet sind, wobei jeder Rostblock (4,5) einen Fuss (26) aufweist, welcher auf dem in Längsrichtung (L) nachfolgenden Rostblock (4,5) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass einzig die feststehenden Rostblöcke (4) von einer durchströmenden Fluid gekühlt werden, dass die beweglichen Rostblöcke (5) in Längsrichtung (L) hin und her bewegt werden, und dass die beweglichen Rostblöcke (5) über Berührungskontakte mit den feststehenden Rostblöcken (4) gekühlt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Rostblock (5) derart in Längsrichtung (L) hin und her bewegt wird, dass zumindest die Hälfte der Länge (L4) des beweglichen Rostblockes (5) vom Fuss (26) des feststehenden Rostblockes (4) überstrichen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (L) gesehen jeder zweite Rostblock (4,5) in Längsrichtung (L) hin und her bewegt wird.

9. Müllverbrennungsanlage umfassend ein Rostelement (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder betrieben mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8.

Zeichnung