Rostbodenelement zum Aufbau einer Rostfläche sowie Verfahren zur Warmbehandlung

Abstract

 Ein Rostbodenelement (19) dient dem Aufbau eines Rostbodens zur Aufnahme von Feststoffen bei deren Warmbehandlung. Es weist Öffnungen (10) zum Einbringen von Gas (Luft) in die Feststoffe auf. Um eine günstige Luftverteilung, Kühlung und Durchfallfreiheit gegen den Feststoff zu erreichen, ist das Rostbodenelement kastenartig ausgebildet und hat quer zu seitlichen Tragstegen (4) verlaufende, einen hohen Widerstand gegen Gasdurchtritt und ein Hindernis gegen Eindringen oder Durchfall transportierter Feststoff bildende, vorzugsweise geneigte Schlitze (10).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Rostbodenelement zum Aufbau einer Rostfläche bzw. eines Rostbodens zur Aufnahme von Feststoffen bei deren Verbrennung, Kühlung oder anderweitigen Warmbehandlung, wobei das Rostbodenelement eine durch Gasaustrittsöffnungen durchbrochene Oberfläche zum Tragen der auf dem Rost befindlichen Feststoffe aufweist, sowie auf einen aus einer Mehrzahl solcher Rostbodenelemente aufgebauten Rost.

[0002] Rostböden werden üblicherweise aus Roststäben, Rostplatten oder Rostblöcken gebildet, die so bemessen sind, daß sie sich bei Wärmedehnung nicht verwerfen. Diese Rostböden tragen die Feststoffe und fördern sie infolge ihrer Neigung oder Bewegung. Die Förderung kann auch von Kratzern oder von dem zur Behandlung dienenden Gas in der Regel Luft, übernommen werden.

[0003] Wesentliches Merkmal von Rostböden sind Öffnungen für den Durchtritt des Gases. Sie werden zwischen den Roststäben gebildet oder in die Rostplatten oder Rostblöcke eingearbeitet. Besondere Anforderungen an den Gasdurchtritt werden von Anströmböden oder Düsenböden erfüllt. Für den Einsatz bei hohen Temperaturen können solche Böden aus keramischen Werkstoffen hergestellt sein. Wegen geringer mechanischer Festigkeit erfüllen sie jedoch in der Regel nicht die Förderfunktion beweglicher Roste.

[0004] Bekannte Rostböden erfüllen die Forderung nach guter Eigenkühlung und definiertem Widerstand zur Gleichverteilung des Gases in den darüber befindlichen, zu behandelnden Feststoff in unterschiedlicher Weise. Auf der Gasseite angeordnete Kühlrippen oder Kanäle wurden in den DE Al 32 13 294 und C1 32 30 597 weiterentwickelt.

[0005] Eine Kennzahl für den Rostwiderstand ist die offene Rostfläche. 5% offene Rostfläche besagen, daß das zugeführte Gas in den Öffnungen die 20-fache Geschwindigkeit annimmt. Dadurch wird ein Auftrieb verursacht, der größer als das Eigengewicht des Rostelements sein kann. Nach der DE-OS 17 58 067 erhalten drehbar verlegte Rostplatten deshalb ein Zusatzgewicht.

[0006] Die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Gases in senkrechter Richtung kann störend sein. Nach der DE Al 33 13 615 hat ein Rostblock für einen Schubrost eine annähernd horizontale Ausblasöffnung.

[0007] Die Vorteile von horizontal aus Rostböden austretendem Gas beschreibt die US-PS 3 304 619: Durch hohe Austrittsgeschwindigkeiten wird die Förderung des Feststoffes bewirkt und der Wärmeübergang verbessert. Ein hitzebeständiger Rostboden, der diese Vorteile realisiert, wird jedoch nicht beschrieben.

[0008] Zur Förderrichtung quer und geneigt angeordnete Schlitze werden bisher zwischen einzelnen Roststäben gebildet. Im Gegensatz zu direkt auf Rostträgern verlegte Rostplatten erfordern sie längs verlegte Zwischenträger. Der dichte Anschluß der Kammern für die Gaszufuhr, besonders bei hohen Drücken für hohe Rostwiderstände, und die Übertragung der Förderbewegungen auf die Rostfläche wird durch solche Zwischenträger konstruktiv erschwert.

[0009] Bekannt ist ferner allgemein, daß eine kleine, offene Rostfläche in Verbindung mit hoher Gasgeschwindigkeit den Rostdurchfall stark vermindert. Dennoch müssen Roste aufwendige Einrichtungen für das Ausschleusen von durchgefallenem Feststoff aus den Kammern und für das Abfördern haben. Erst bei Düsenböden wird beispielsweise durch eine überlappende Abdeckung der Öffnungen dafür gesorgt, daß auch bei Unterbrechnungen der Gaszufuhr der Feststoff nicht in die Öffnungen gelangt.

[0010] In der DE-OS 20 05 869 wird eine jalousieartige Treppenwand beschrieben, in der quer zum Gasdurchtritt ein Pulver gefördert wird. Die Jalousietreppen verlaufen etwasentgegen der Schwerkraft, so daß kein Feststoff auslaufen kann.

[0011] Die beiden letzten Beispiele zeigen, daß durch an der Schwerkraftrichtung orientierte Hindernisse Rostdurchfall vermieden werden kann. Die Jalousie-Lösung hat jedoch den Nachteil, daß ein für die Gasverteilung ausreichender Widerstand nicht realisiert wird, während sich Düsenböden bisher nicht in einem mechanisch fördernden Rost verwirklichen lassen.

[0012] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mechanisch beanspruchbare Rostbodenelemente zum Aufbau einer Rostfläche und damit eines Rostes zu schaffen, der die aus den verschiedenen vorerwähnten Konstruktionen von Roststäben, Rostplatten, Rostblöcken und Düsenböden bekannten Vorteile hinsichtlich Eigenkühlung, Gasverteilung (u.a. Widerstand) und Durchfallfreiheit vereint, wobei die Rostbodenelemente insbesondere wirtschaftlich herstellbar sein sollen.

[0013] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rostbodenelement kastenartig ausgebildet ist und seine Breite bestimmende, zwischen sich die Oberfläche aufspannende seitliche Tragstege aufweist, an denen die Oberfläche bestimmende Körper angeordnet sind, wobei sich die Tragstege nach Art von Wangen von der Oberfläche nach unten sowie die die Oberfläche bestimmenden Körper unter Bildung feiner, im wesentlichen quer zu den Wangen verlaufender Gasschlitze zwischen den Wangen erstrecken, und daß die Gasschlitze in Bezug auf die Oberfläche derart bemessen und angeordnet sind, daß sie einen hohen Widerstand gegen Gasdurchtritt und ein Hindernis gegen Eindringen oder Durchfallen der transportierten Feststoffe bilden.

[0014] Ein solches kastenartiges Rostbodenelement ist in seiner Funktion mit Belüftungskästen vergleichbar, die mit halbdurchlässigen Geweben oder porösen Stoffen belegt sind und im Bereich niedriger Temperaturen und feiner Pulver angewendet werden. Mit der Erfindung ist die Anwendung von Rostbodenelementen einer'solchen Funktion nunmehr auch für heiße und grobe Feststoffe möglich. Die in einfacher Weise z.B. durch Gießen wirtschaftlich herzustellenden Rostbodenelemente lassen sich, ohne daß zwischen den Tragstegen weitere Öffnungen entstehen, unmittelbar auf Rostträgern verlegen. Dadurch bestimmen nur die ausgebildeten Gasschlitze den Rostwiderstand und die Gasaustrittsgeschwindigkeit, die das Eindringen von Feststoff verhindert. Bei Unterbrechung der Gaszufuhr bilden die Rostschlitze aufgrund ihrer auf die Gesamtoberfläche des Rostes abgestimmten Bemessung und Anordnung ein wirksames Hindernis gegen Rostdurchfall, so daß Einrichtungen zum Ausschleusen und Abfördern des Rostdurchfalls überflüssig werden.

[0015] Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung können die Tragstege und Körper als aneinander zur Ausbildung eines starren Rostbodenelements befestigbare Teile vorgesehen sein. Dadurch werden die Handhabung und Verlegung erleichtert, wobei die leichte Herstellung durch Gießen erhalten bleibt.

[0016] Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Tragstege und Körper formschlüssig zusammensteckbar sein. Der damit erzielbare Vorteil liegt in der Beweglichkeit der Teile zueinander infolge der mechanischen Beanspruchung, die einen Selbstreinigungseffekt bewirkt bzw. unterstützt.

[0017] Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können die Tragstege und Körper in Form von zwei komplementären Grundbauteilen vorgesehen sein, von denen jedes einen Tragsteg mit einer Mehrzahl von sich quer dazu erstreckenden Körpern umfaßt. Solche Rostbodenelemente sind leicht gießbar und verkörpern besonders stabile, geschlossene Kästen mit beliebig engen, innen liegenden Gasschlitzen.

[0018] Nach einer anderen Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung können die Schlitze gegen die Rostoberfläche geneigt sein. Vorzugsweise erfolgt die - eine Hindernisbildung gegen Rostdurchfall maßgeblich beeinflussende - Neigung in Förderrichtung, um den Fördervorgang zu unterstützen. Besonders vorteilhaft ist eine solche Förderung des Feinanteils von auf dem Rost zu behandelnden Feststoffen bei Verwendung eines Kratzerförderers oder bei einem Schubrost, da Feinanteil mechanisch schwierig zu fördern ist.

[0019] Dabei kann vorzugsweise die Neigung der Schlitze geringer als 400 gegen die Oberfläche sein, wodurch die austretende Gasströmung an der Oberfläche anliegt. Der Vorteil besteht in der zusätzlichen Kühlung der Oberfläche und in der Verteilung des Gases aus einer zur Rostfläche parallelen Schicht unabhängig von der Feinteiligkeit der Schlitze.

[0020] Nach einer weiteren Ausführung sind die Schlitze siphonartig an ihrem Gaseintritt entgegen der Schwerkraft gekrümmt. Diese Form stellt ein besonders einfach herzustellendes und wirksames Hindernis gegen Rostdurchfall in Verbindung mit geneigten Schlitzen dar.

[0021] Vorzugsweise weisen die Schlitze Drosseln und Erweiterungen auf. Durch Drosseln und Erweiterungen wird die innere Kühlung des Rostbodenelements durch den Joule-Thomson-Effekt weiter verbessert. Gleichzeitig wird der Widerstand gegen den Gasdurchtritt erhöht.

[0022] Eine Mehrzahl der nach der Erfindung ausgebildeten Rostbodenelemente baut einen Rost auf, in dem die Rostbodenelemente nebeneinander auf Rostträgern in Rostreihen sowie mehrere solcher Rostreihen hintereinander angeordnet und bei dem in Weiterbildung der Erfindung die Rostträger Hohlträger mit Anschluß an die Gaszufuhr und die Rostbodenelemente dichtend an den Rostträgern befestigt sein können, wobei Öffnungen für die Gaszufuhr aus den Rostträgern in das Innere der Rostbodenelemente vorgesehen sind und in Deckung untereinander liegen. Während bekannte Luftkammern zur Belüftung von Rosten wegen der Einrichtung zum Austragen des Rostdurchfalls stets mehrere Rostreihen umfassen müssen, wird durch diese Art der Anordnung der erfindungsgemäßen Rostbodenelemente eine Einteilung der Rostbelüftung in einzelne Rostreihen möglich. Einbauten in den Rostträgern können die Luftverteilung weiter beeinflussen.

[0023] Bei einem solchen Rost kann das aus den in den Rostbodenelementen vorgesehenen Schlitzen austretende Gas das Fördermittel für die auf dem Rost befindlichen Feststoffe bilden. Während die Förderung der Feststoffe mittels Bewegung des Rostes oder mittels zusätzlicher Fördereinrichtung durch den Gasaustritt aus dem in Förderrichtung geneigten Schlitzen unterstützt wird, ist es bei feinem Feststoff, hier schon in Verbindung mit einem horizontalen Rost, oder bei grobem Feststoff in Verbindung mit einer Neigung der Rostfläche in Förderrichtung möglich, den Feststoff nur mit dem Prozeßgas zu fördern. Dies ist dann von Nutzen, wenn der Rostboden starr oder der Feststoff für eine mechanische Förderung zu heiß ist.

[0024] Der Rost kann zweckmäßigerweise eine Einrichtung zur pulsierenden Zufuhr des Gases (Luft) zu den Schlitzen oder ein Ventil zur gesteuerten Intervallzufuhr des Gases zu den Schlitzen umfassen. Durch beide Einrichtungen ist die für die Förderung notwendige Gasgeschwindigkeit unabhängig von der verfahrenstechnisch notwendigen Gasmenge einstellbar.

[0025] Weitere Vorteile und Ausbildungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der in den schematischen Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele hervor. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Teil eines Rostbodenelements im Längsschnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Rostbodenelement der Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Teils eines Rostbodenelements im Längsschnitt,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform, ebenfalls im Längsschnitt,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Rostbodenelements im Längsschnitt,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Rostbodenelement der Fig. 5,

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform eines Rostbodenelements mit einem zur Belüftung vorgesehenen Rostträger in geschnittener Seitenansicht und

Fig. 8 eine aus Rostbodenelementen nach der Erfindung aufgebaute Rostreihe in räumlicher Darstellung.

[0026] Ein Rostbodenelement 19, das einen Teil einer in Fig. 8 dargestellten und weiter unten erläuterten Rostreihe 20 bildet, kann metallisch oder keramisch gegossen ausgeführt sein und umfaßt nach Fig. 1 und 2 Grundbauteile 1 und 2 mit Hauptkörpern 3, die Teil der wirksamen Rostoberfläche bilden bzw. bestimmen und im Text der Einfachheit halber nur als "Körper" bezeichnet sind. Diese Körper 3 sind abwechselnd an einander gegenüberliegenden Tragstegen 4 der Grundbauteile 1 und 2 angegossen und bilden nach dem Zusammenfügen aufgrund ihrer Abmessungen in Längsrichtung des Rostbodenelements zwischen sich Schlitze 5 aus.

[0027] Die Rostoberfläche wird, wie aus Fig. 2 und 6 erkennbar, aus den Körpern 3, den Tragstegen 4 und den Schlitzen 5 gebildet. Das Flächenverhältnis von Körpern 3 : Tragstegen 4 : Schlitzen 5 kann von 1 : 5 : 1 bis hin zu 40 : 1 : 1 reichen. Die Schlitze 5 können durch die Ausbildung von Gießkonen an den Körpern 3 von der gezeigten 90 Grad Winkelstellung zu den Tragstegen jedoch auch abweichen.

[0028] In Fig. 1 sind schräge Schlitze 5 gezeigt, die bevorzugt so geneigt sind, daß sie in Förderrichtung austreten. Die Neigung sollte, um eine an der Oberfläche anliegende Strömung des Gases zu erzeugen, einen Winkel 23 (Fig. 5) von 40⁰ nicht übersteigen. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich mit Neigungswinkeln von 30 bis 35o erzielen.

[0029] Die Schlitze 5 können verschiedenen Anforderungen angepaßt werden, z.B. bezüglich Neigung, Krümmung und Konizität. Es können auch verschiedene Schlitzformen innerhalb eines Rostbodenelements verwirklicht werden.

[0030] Fig. 3 zeigt siphonartig an ihrem Gaseintritt 14 entgegen der Schwerkraft gekrümmte Luftschlitze 10 als Hindernis gegen Rostdurchfall.

[0031] Fig. 4 zeigt Luftschlitze 11 mit Drosseln 12 und Erweiterungen 13 zur Erhöhung des Rostwiderstandes und zur inneren Kühlung nach dem Joule-Thomson-Effekt.

[0032] Die Schlitzformen 10 und 11 können auch kombiniert werden.

[0033] Nach Fig. 5 und 6 sind die Rostbodenelemente aus einzelnen Tragstegen 4 und Körpern 3 durch formschlüssiges Zusammenstecken gebildet. Zu diesem Zweck weisen die Körper 3 Zapfen 8 auf, die von Löchern 9 in den Tragstegen 4 aufgenommen werden. Anstelle der Zapfen 8 und Löcher 9 können beispielsweise nicht gezeigte Konsolen an den Tragstegen 4 zur Aufnahme der Körper 3 befestigt sein. Eine derart vereinfachte Konstruktion wird beispielsweise bei der Verwendung keramischer anstelle metallischer Werkstoffe bevorzugt.

[0034] Eines oder mehrere der Rostbodenelemente der Fig. 1 und 2 bzw. der Fig. 5 und 6 werden durch Zugstangen 15 (Fig. 2) zusammengehalten, die durch Bohrungen 7 geführt werden. Außer durch die Körper 3 kann der Abstand der Tragstege 4 zusätzlich durch Abstandhalter 6 sichergestellt werden. Anstelle der Zugstangen 15 können die Haltekräfte für den dichten Sitz der Tragstege 4 aneinander auch durch Druck aufgebracht werden.

[0035] Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung von Rostbodenelementen 19, hier mit siphonartigen Schlitzen 10 auf einem Rostträger 16 zum Aufbau einer Rostreihe 20. Es ist dem Fachmann ohne weiteres geläufig, daß mehrere solcher Rostreihen nach- und nebeneinander zu einem hier nicht dargestellten Rost irgendeiner der bekannten Bauarten (Schub-, Wanderrost, stationärer Rost) zusammengesetzt werden. Die Tragstege 4 sind bei einer solchen Anordnung so gestaltet, daß sie formschlüssig auf einem als Hohlträger ausgebildeten Rostträger 16 befestigt werden können. Dabei sind die Rostbodenelemente 19 auf dem Rostträqer 16 quer durch den Rost verschiebbar, so daß sie während des Betriebes gewechselt werden können. Die Luft- bzw. Gaszufuhr erfolgt über den Rostträger 16, der dadurch gut gekühlt ist. Einer der beiden Tragstege 4 weist eine Bodenplatte 17 auf, um die Belüftung über den Rostträger 16 sicherzustellen. Durch diese Art der Belüftung wird eine besonders enge Einteilung der Luftkammern unter dem Rostboden verwirricht. Die Rostträger können zur weiteren Luftverteilung verstellbare Klappen 24 enthalten.

[0036] Die Bodenplatte 17 kann auf dem nicht gezeigten, folgenden Rostbodenelement aufliegen, wodurch ein Stufenrost gebildet wird. Die Förderung kann dabei in bekannter Weise durch die Schubbewegungen der Rostreihen erfolgen. Durch die aus den Schlitzen 10 tretende Luft wird die für die Förderung von Feststoffen notwendige Frequenz dieser Schubbewegung verschleißgünstig herabgesetzt.

[0037] Bei vollständiger Übernahme der Förderung des Feststoffes durch das Gas bzw. die Luft, die in einem bestimmten Prozeß verfahrenstechnisch mit Bezug auf die Feststoffmenge bemessen wird, ist es notwendig, die für die Förderung notwendige Geschwindigkeit am Austritt aus den Schlitzen 5 bzw. 10 unabhängig von der Menge einzustellen. Der Rostträger 16 hat einen Anschluß 21 für die Gaszufuhr. Diesem sind Einrichtungen 22 zur Pulsierung bzw. hier nicht gezeigte Ventile zum gesteuerten Einlaß der Luft zugeordnet.

Ansprüche

1. Rostbodenelement zum Aufbau einer Rostfläche bzw. eines Rostbodens zur Aufnahme von Feststoffen bei deren Verbrennung, Kühlung oder anderweitigen Warmbehandlung, wobei das Rostbodenelement eine durch Gasaustrittsöffnungen durchbrochene Oberfläche zum Tragen der auf dem Rost befindlichen Feststoffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rostbodenelement (19) kastenartig ausgebildet ist und seine Breite bestimmende, zwischen sich die Oberfläche aufspannende seitliche Tragstege (4) aufweist, an denen die Oberfläche bestimmende Körper (3) angeordnet sind, wobei sich die Tragstege nach Art von Wangen von der Oberfläche nach unten sowie die die Oberfläche bestimmenden Körper unter Bildung feiner, im wesentlichen quer zu den Wangen verlaufender Gasschlitze (5, 10) zwischen den Wangen erstrecken, und daß die Gasschlitze in Bezug auf die Oberfläche derart bemessen und angeordnet sind, daß sie einen hohen Widerstand gegen Gasdurchtritt und ein Hindernis gegen Eindringen oder Durchfallen der transportierenden Feststoffe bilden.

2. Rostbodenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstege (4) und Körper (3) als aneinander zur Ausbildung eines starren Rostbodenelements (19) befestigbare Teile vorgesehen sind.

3. Rostbodenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstege (4) und Körper (3) formschlüssig zusammensteckbar sind.

4. Rostbodenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstege (4) und Körper (3) in Form von zwei komplementären Grundbauteilen (1, 2) vorgesehen sind, von denen jedes einen Tragsteg mit einer Mehrzahl von sich quer dazu erstreckenden Körpern umfaßt.

5. Rostbodenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (5, 10) gegen die Oberfläche geneigt sind.

6. Rostbodenelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Schlitze (5, 10) geringer als 400 gegen die Oberfläche ist.

7. Rostbodenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (5, 10) siphonartig an ihrem Gaseintritt (14) ; entgegen der Schwerkraft gekrümmt sind.

P. Rostbodenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (5, 10) Drosseln (12) und Erweiterungen (13) aufweisen.

9. Aus einer Mehrzahl von Rostbodenelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufgebauter Rost, in dem die Rostbodenelemente nebeneinander auf Rostträgern in Rostreihen und mehrere solcher Rostreihen hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeich- n e t, daß die Rostträger (16) Hohlträger mit einem Anschluß (21) an die Gaszufuhr sind und daß die Rostbodenelemente (19) dichtend an den Rostträgern befestigt sind, wobei Öffnungen (18a, b) für die Gaszufuhr aus den Rostträgern (16) in das Innere der Rostbodenelemente vorgesehen sind und in Deckung untereinander liegen.

10. Rost nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß das aus den in den Rostbodenelementen (19) vorgesehenen Schlitzen (5, 10) austretende Gas das Fördermittel für die auf dem Rost befindlichen Feststoffe bildet.

11. Rost nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß er eine Einrichtung (22) zur pulsierenden Zufuhr des Gases zu den Schlitzen (5, 10) umfaßt.

12. Rost nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, daß er ein Ventil zur gesteuerten Intervallzufuhr des Gases zu den Schlitzen (5, 10) umfaßt.

Zeichnung