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J
DIM360 (Ver 1.5 21 Nov 2005) - 1100000/0
1321711
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20030625
EP
02028385.9
20021218
de
de
de
10163670
20011221
DE
20030625
200326
20030625
200326
7
7F 23H 3/02 A
de
Luftgekühlter Roststab für eine Schubrostfeuerung
en
Air cooled grate plate for a rocking grate
fr
Barreau refroidi à air pour grille à gradins
2
FISIA Babcock Environment GmbH
04302080
2624 EP
Babcock Environment GmbH, FISIA
Environment GmbH, FISIA Babcock
Fabrikstrasse 1
51642 Gummersbach
DE
Zimmermann, Bernhard, Dr.
Nonnenstrombergweg
51503 Rösrath
DE
Mantsch, Christian
Nösnerland 62
51674 Wiehl
DE
Radünz, Ingo, Dipl.-Ing.
00038351
Schumannstrasse 100
40237 Düsseldorf
DE
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Der Roststab (1) für eine Schubrostfeuerung weist ein U-förmiges Profil mit einem Rücken (5) und Seitenflanken (6) auf und ist auf seiner Unterseite mit einem von Luft durchströmten Kühlsystem versehen, das auf der Unterseite des Roststabes (1) einen Austritt für die Luft aufweist. Das Kühlsystem besteht aus einem Kühlspalt (9), der in Längsrichtung des Roststabes (1) verläuft und sich über die gesamte Breite des Roststabes (1) zwischen den Seitenflanken (6) erstreckt. Die Höhe des Kühlspaltes (9) ist um ein Mehrfaches geringer als die Höhe des Roststabes (1). Der Kühlspalt (9) endet in dem auf der Unterseite des Roststabes (1) angeordneten Austrittsspalt (10), der der Breite des Kühlspaltes (9) entspricht.
Die Erfindung betrifft einen gekühlten Roststab für eine Schubrostfeuerung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Zur Kühlung der Roststäbe von Verbrennungsrosten dient die Verbrennungsluft, die als sogenannte Primärluft durch den Verbrennungsrost in das darauf ruhende Brennstoffbett geblasen wird. Der Kühleffekt durch den Primärluftstrom wird bestimmt durch die Spaltgröße zwischen den Roststäben oder durch definierte Austrittsöffnungen und den Strömungswiderstand der Primärluft durch das Brennstoffbett an dieser Stelle. Wird der Primärluftstrom z. B. durch flüssige Schlacken verlegt, die den Spalt versperren oder die Austrittsöffnungen verstopfen, so wird der betroffene Roststab praktisch nicht gekühlt.
Um die Kühlung des Roststabes durch die Primärluft zu verbessern, kann der Roststab auf der Unterseite mit Kühlrippen versehen werden, die von der Primärluft angeblasen werden. Aus der DE 41 05 330 C1 ist ein Roststab mit einem hohlkastenartigen Querschnitt bekannt. Zwischen der Oberseite und der Unterseite dieses Roststabes sind durch eine Mittelrippe zwei Kammern gebildet, die von der Hinterseite her mit Luft beaufschlagt sind. Die Luft tritt durch dem Durchströmen der Kammern durch eine Schlitzdüse an der Vorderseite des Roststabes in den Verbrennungsraum aus. Auch bei dieser Art der Kühlung besteht die Gefahr der Verstopfung der Schlitzdüse, so dass die Luft nicht aus dem Roststab austreten und diesen daher nicht kühlen kann.
Weiterhin ist aus der EP 0 924 464 A1 ein gekühlter Roststab bekannt, an dessen Unterseite auf eine nicht näher beschriebene Weise eine mäanderförmig gewundene, von Luft durchströmte Rohrschlange befestigt ist. Nach dem Durchströmen der Rohrschlange tritt die Luft aus dem Roststab auf dessen Unterseite durch seitlich angeordnete Austrittsöffnungen aus. Bei einer ungenügenden Befestigung der Rohrschlange ist der Wärmeübergang vom Roststab in die kühlende Luft durch die Rohrschlange erheblich beeinträchtigt. Die mäanderförmig verlegte Rohrschlange führt prinzipiell zu einer asymmetrischen Temperaturverteilung im Roststab. Die Folge ist ein Verziehen des Roststabes mit einer unerwünschten Spaltbildung zwischen nebeneinander liegenden Roststäben. Die aus den seitlichen Austrittsöffnungen austretenden Luft strömt nur auf einer Seite den dahinter liegenden Roststab an, was wiederum zu einer asymmetrischen Temperaturverteilung in dem betroffenen Roststab führt. Dadurch dass nur ein Kanal durchströmt wird, ist die mögliche Kühlluftmenge sehr begrenzt und damit die Küühlwirkung nur gering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Roststab derart zu gestalten, dass er sicher und gleichmäßig mit Luft gekühlt wird.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Roststab erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der symmetrisch bezüglich der Längsachse des Roststabes verlaufende Kühlspalt und der sich über die gesamte Roststabbreite erstreckende Austrittsspalt sorgen für eine gleichmäßige Kühlung des Roststabes. Der auf die Unterseite des Roststabes verlegte Austrittsspalt kann nicht durch das auf dem Verbrennungsrost ruhende Brennstoffbett verstopft werden, so dass der Roststab stets von Kühlluft durchströmt ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
schematisch die Seitenansicht eines Verbrennungsrostes,
Fig. 2
den Längsschnitt durch einen einzelnen Roststab,
Fig. 3
den Schnitt III - III nach Fig. 2,
Fig. 4
den Längsschnitt durch einen einzelnen Roststab gemäß einer anderen Ausführungsform und
Fig. 5
den Schnitt III - III nach Fig. 4.
Der als Verbrennungsschubrost ausgebildete, schräg nach unten gerichtete Verbrennungsrost einer Schubrostfeuerung besteht aus mehreren Stabreihen von nebeneinander angeordneten Roststäben 1. Die Schubrostfeuerung dient zur Verbrennung von Brennstoff oder vorzugsweise Müll, der als Brennstoffschicht auf den Verbrennungsrost aufgebracht wird. Die Roststäbe 1 einer Stabreihe sind auf einem Roststabträger 2 gelagert. An jeden Roststabträger 2 greift ein nicht gezeigter Antrieb an, durch den die betreffende Stabreihe hin und herbewegt wird. Die Roststäbe 1 der einzelnen Stabreihen liegen dachziegelartig übereinander.
Unterhalb des Verbrennungsrostes befindet sich ein Trichter 3, durch den der Rostdurchfall abgeführt wird. In den Trichter 3 mündet eine Hauptluftleitung 4 ein, über die der Primärluftanteil an der Verbrennungsluft zur Verbrennung des Brennstoffes zugeführt wird. Die Primärluft tritt durch die Spalten zwischen den einzelnen Roststäben 1 in die auf dem Verbrennungsrost ruhende Brennstoffschicht ein. Die Pfeile geben die Strömungsrichtung der Primärluft an.
Der Roststab 1, der vorzugsweise aus einem Gussteil besteht, weist ein U-förmiges Profil mit einem Rücken 5 und zwei Seitenflanken 6 auf. Der Roststab 1 ist mit einem geschlossenen Kopfstück 7 und mit einem Endstück 8 versehen. Das Kopfstück 7 der Roststäbe 1 einer Stabreihe liegt gleitend auf dem Rücken 5 der Roststäbe 1 der jeweils nachfolgenden Stabreihe auf. Das Endstück 8 ist auf dem Roststabträger 2 gelagert.
Der Roststab 1 ist auf seiner Unterseite, das heißt auf der der Brennstoffschicht abgewandten und dem Trichter 3 zugewandten Seite mit einem Kühlspalt 9 versehen. Der Kühlspalt 9 erstreckt sich zwischen den Seitenflanken 6 über die gesamte Breite des Roststabes 1 und endet in einem Austrittsspalt 10, der der Breite des Kühlspaltes 9 entspricht. Die Höhe des Kühlspaltes 9 ist um ein Mehrfaches geringer als die Höhe des Roststabes 1.
Der Kühlspalt 9 ist durch die Seitenflanken 6 und eine Abdeckplatte 11 begrenzt, die in einem der Höhe des Kühlspaltes 9 entsprechenden Abstand von dem Rücken 5 auf dem Roststab 1 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Unterseite des Rückens 5 des Roststabes 1 mit einer Oberflächenstruktur versehen, die die Form von Rillen 12 aufweist. Die Rillen 12 verlaufen in Längsrichtung des Roststabes 1 von dem Endstück 8 bis zu dem Kopfstück 7. Der genaue Verlauf der Rillen 12 kann vielfältig sein und ist wärmetechnisch optimiert. Bei dieser Ausführung liegt die Abdeckplatte 11 auf den Kämmen der Rillen 12 auf.
Der Kühlspalt 9 ist von Kühlluft durchströmt, die als Teilstrom von der dem Verbrennungsrost zugeführten Primärluft abgezweigt ist. Zu diesem Zweck ist von der Hauptluftleitung 4 eine Luftleitung 13 abgezweigt. In der Luftleitung 13 ist eine Drosselklappe 14 angeordnet. Die Luftleitung 13 ist zu einer Verteilerleiltung 15 geführt. Über flexible Zweigleitungen 16 ist die Verteilerleiltung 15 den Roststabträgern 2 verbunden, die zur Führung der Kühlluft hohl ausgebildet und an den Enden geschlossen sind. Von den Roststabträgern 2 sind flexible Rohrabschnitte 17 zu den einzelnen Roststäben 1 geführt. Die Abdeckplatte 11 ist mit einer Zuführöffnung 18 versehen, in die jeweils einer der Rohrabschnitte 17 einmündet.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Roststab 1 befinden sich die Zuführöffnung 18 in der Nähe des Endstückes 8 und der Austrittsspalt 10 in der Nähe des Kopfstückes 7. Die Abdeckplatte 11 folgt zur Fortführung des Kühlspaltes 9 der Gestalt des Kopfstückes 7, wobei zwischen der Unterkante der Abdeckplatte 11 und einer Schulter der Kopfstückes 7 einen horizontalen Abschnitt gebildet ist, der den Austrittsspalt 10 bildet. Die dem Roststab 1 zugeführte Kühlluft durchströmt den Kühlspalt 9 in Längsrichtung des Roststabes 1 über die gesamte Roststabbreite bis zu dem Kopfstück 7 und tritt horizontal und symmetrisch aus dem Austrittsspalt 10 aus. Die aufgeheizte Kühlluft mischt sich mit der Primärluft aus dem Trichter 3, wobei der Rücken 5 des darunter liegenden Roststabes 1 gekühlt wird. Anschließend strömt die mit der Kühlluft gemischte Primärluft durch die Spalten zwischen den Roststäben 1 in den oberhalb der Verbrennungsrost liegenden Verbrennungsraum, wobei die Seitenflanken 6 der Roststäbe 1 gekühlt werden.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Roststab 1 befinden sich die Zuführöffnung 18 in der Nähe des Kopfstückes 7 und der Austrittsspalt 10 in der Nähe des Endstückes 8. Die Abdeckplatte 11 endet in einem Abstand von dem Endstück 8 und bildet so den Austrittsspalt 10, der in diesem Fall vertikal nach unten gerichtet ist. Die dem Roststab 1 zugeführte Kühlluft durchströmt den Kühlspalt 9 in Längsrichtung des Roststabes 1 über die gesamte Roststabbreite ausgehend von dem Kopfstück 7 als dem heißesten Abschnitt des Roststabes 1 und tritt in der Nähe des Endstückes 8 symmetrisch und vertikal nach unten aus dem Austrittsspalt 10 aus. Diese Variante ist wärmetechnisch günstiger als die in Fig. 2 dargestellte Variante, da im ersten Fall die kalte Kühlluft direkt in die heiße Zone des Roststabes 1 geleitet wird, und aufgrund des hohen Temperaturunterschieds an dieser Stelle eine verbesserte Kühlung erzielt werden kann. Die aufgeheizte Kühlluft mischt sich mit der Primärluft aus dem Trichter 3 zu einer einheitlichen Mischtemperatur. Anschließend strömt das Luftgemisch aus aufgeheizter Kühlluft und Primärluft durch die Spalten zwischen den Roststäben 1 in den oberhalb des Verbrennungsrostes liegenden Verbrennungsraum, wobei die Seitenflanken 6 der Roststäbe 1 gekühlt werden.
Die Menge der den Roststäben 1 zugeführte Kühlluft als ein Teilstrom der gesamten Primärluft wird über die Drosselklappe 14 in der Luftleitung 13 eingestellt. Damit ist es in einfacher Weise möglich, die Roststabkühlung einem veränderten Heizwert des zu verbrennenden Mülls anzupassen. Ebenfalls kann die Roststabkühlung den verschiedenen Rostzonen, das heißt dem Fortschritt der thermischen Umsetzung auf dem Verbrennungsrost, einfach angepasst werden. Dies spielt bei den heutigen Anforderungen an Müllverbrennungsanlagen bezüglich eines breiten Heizwertbandes eine entscheidende Rolle.
1. Roststab für eine Schubrostfeuerung, wobei der Roststab (1) ein U-förmiges Profil mit einem Rücken (5) und Seitenflanken (6) aufweist und auf seiner Unterseite mit einem von Luft durchströmten Kühlsystem versehen ist, das auf der Unterseite des Roststabes (1) einen Austritt für die Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem aus einem Kühlspalt (9) besteht, der in Längsrichtung des Roststabes (1) verläuft und sich über die gesamte Breite des Roststabes (1) zwischen den Seitenflanken (6) erstreckt, dessen Höhe um ein Mehrfaches geringer ist als die Höhe des Roststabes (1) und der in dem auf der Unterseite des Roststabes (1) angeordneten Austrittsspalt (10) endet, der der Breite des Kühlspaltes (9) entspricht.
2. Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlspalt (9) durch die Unterseite des Rückens (5) des Roststabes (1) und eine auf dem Roststab (1) befestigte Abdeckplatte (11) begrenzt ist.
3. Roststab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücken (5) des Roststabes (1) auf der Unterseite mit einer Oberflächenstruktur in Form von in Längsrichtung der Roststabes (1) verlaufenden Rillen (12) versehen ist, auf deren Kämme die Abdeckplatte (11) aufliegt.
4. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Luft zu dem Kühlspalt (9) am Ende des Roststabes (1) und der Austrittsspalt (10) am Kopf des Roststabes (1) vorgesehen ist und dass der Austrittsspalt (10) horizontal ausgerichtet ist.
5. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Luft zu dem Kühlspalt (9) am Kopf des Roststabes (1) und der Austrittsspalt (10) am Ende des Roststabes (1) vorgesehen ist und dass der Austrittsspalt (10) nach unten gerichtet ist.
6. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roststab (1) auf einen geschlossenen, hohlen, einer Reihe von Roststäben (1) gemeinsamen Roststabträger (2) gelagert ist, dass der Roststabträger (2) einerseits über Rohrabschnitte (17) mit dem Kühlspalt (9) der Roststäbe (1) und andererseits mit einer Luftleitung (13) verbunden ist, die von einer die Schubrostfeuerung mit Verbrennungsluft versorgenden Hauptluftleitung (4) abgezweigt ist und in der eine Drosselklappe (14) angeordnet ist.