DE2833255A1

DE2833255A1 - Luftgekuehlter roststab

Info

Publication number: DE2833255A1
Application number: DE19782833255
Authority: DE
Inventors: Balduin Dr Pauli
Original assignee: Pauli Waermetechnik GmbH
Current assignee: Pauli Waermetechnik GmbH
Priority date: 1978-07-28
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2833255C2; US4275706A

Description

Luftgekühlter Roststab

Die Erfindung betrifft luftgekühlte Roststäbe, insbesondere für mechanisch transportierende Roste wie Stufenschwenkroste.

Besonders bei großen und breiten Roststabelementen, insbesondere breiten Roststabelementen_?reicht bei extremen Verbrennungsverhältnissen die aus dem Lufttrichter an den Seiten der Roststäbe, d.h. zwischen den Roststäben vorbeistreichendenbzw. durchtretenden Luft nicht aus, um die Roststäbe ausreichend zu kühlen. Werden auf den Roststäben sperrige Güter, wie beispielsweise Kabeltrommeln aus Holz verbrannt, so fehlt im allgemeinen die die Roststaboberfläche schützende Brennstoffschicht und man hat extreme Verbrennungsverhältnisse. Das heißt, die Temperaturen an der Roststaboberfläche über schreiten die zulässigen Temperaturen von 900° bis 1000⁰C. Die Roststaboberfläche erweicht. Korrosive Stoffe wie Chlor, Schwefel etc. dringen ein; der Roststab verzundert und korrodiert.

Bekannte Roststabkühlungen (DRP 48 347), bei denen die Teile mit Nieten zusammengesetzt sind, sind nur für relativ geringe Verbrennungstemperatüren geeignet. Auch werden die Roststäbe im Bereich des sie trennenden Luftspaltes nicht gekühlt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Roststabkühlung zwangsweise zu steuern und insbesondere auch den Bereich zwischen den Roststäben, das sind vor allen Dingen die Seitenflanken der Roststäbe, zu kühlen.

Diese Doppelfunktion wird erfindungsgemäß überraschend einfach gelöst durch eine über dem jeweiligen Roststab vorgesehene, insbesondere angeschweißte Kappe von U-Gestalt, die mit dem darunter befindlichen Roststab in Roststablängsrichtung ver-

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laufende Kanäle bildet. Durch diese Kanäle wird die Verbrennungsluft geführtund vorgewärmt. Es wird nicht nur der Roststab gekühlt, die Verbrennungsluft wird auch erwärmt; durch weiter unten zu beschreibende Maßnahmen erfolgt auch eine Flankenkühlung.

Vorzugsweise ist die Kappe am lagerseitigen Ende des Roststabes bis kurz vor das Krümmungsende geführt und die Kappe und damit die Kanäle am Kappenende sind stirnseitig jeweils geschlossen.

Vorteilhaft münden die Luftaustritte der Roststäbe sowohl im Flachbereich wie im Steilbereich in die unter jeder Stufe befindlichen Lufttrichter . Dies wird dazu ausgenutzt, die vorgewärmte Verbrennungsluft aus den Lufttrichtern über Luftspalte zwischen den Roststäben zuzuführen. Im allgemeinen wird die gesamte Verbrennungsluft zwangsweise ih 'den~ Roststäbengeführt und die gesamte Verbrennungsluft tritt zwischen den Roststäben aus dem Lufttrichter in den Verbrennungsraum aus. Es geht also keine Wärme verloren.

Zweckmäßig wird die Verbrennungsluft aus einem den Roststäben jeweils eines Rostes gemeinsamen Luftkasten über einen Luftverteiler mit je einem Austrittsstutzen pro Roststab und einen angeschlossenen Metallschlauch in den Lufteintrittsstutzen des jeweiligen Roststabes geführt.

Mit besonderem Vorzug besteht die Kappe aus DIN X 15 CrNiSi 2012 Stahl, kann aber auch aus Edelstahlguß Cr 28 Ni 5 (Werkstoff 48 23) hergestellt sein. Der nunmehr geschützte Roststab kann aber auch aus billigeren Materialien bestehen. Nach dem Verschweißen der Rostkappe werden die Seitenflächen glattgeschlj ffen, so daß nach außen hin der Roststab wieder die Form eines nach unten gegebenenfalls halboffenen Kastens hat. Die dem Verschleißschutz dienende Kappe hat die Form eines mit den Schenkeln nach unten weisenden U-Eisens im Querschnitt mit einem sich gegen

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die Rostfläche abstützenden laufend unterbrochenen Quersteg. Dies trägt dazu bei, daß Verwerfungen nicht entstehen. Es ergibt sich ein sogenannter Torsionskasten, was festigkeitsmäßig besonders günstig ist.

Es bilden sich also unmittelbar unter der Kappe durchgehende Kanäle, die aufgrund der Unterbrechnungen der Querstäbe in Verbindung stehen.

Die Höhe der Kanäle liegt bei etwa 8 mm bis 14 mm. Der (nach oben weisende) Steg des U-Eisens, d.h. die Dicke der Verschleißschutzkappe, liegt bei etwa 6 mm bis 8 mm. Es ergibt sich somit eine Art gerichteter MantelStromkühlung für die Roststaboberflache.

Auf der Roststaboberfläche können gegebenenfalls, um eine Ausdehnung in besonders hoch belasteten Bereichen zu ermöglichen, Sollbruchstellen, beispielsweise in V-Form (V-Nuten) zur Spannungsentlastung vorgesehen sein.

Um das Abheben der Verschleißauflage bzw. Kappe sowie einen Verwurf der Oberfläche zu verhindern, werden zur Bildung der Stege hochwarmfeste Stifte auf den Roststab aufgeschweißt, im Bereich der Stifte wird das Verschleißfutter mit Löchern, deren Umfang größer als der Durchmesser der Stifte oder Bolzen ist, eingebrannt oder eingeschnitten, die Kappe wird aufgelegt, wobei die Bolzen in die Löcher nach oben vorstehen. Es wird dann das Loch unter Verbindung mit dem Bolzen verschweißt, die Oberflächen werden wieder glattgeschliffen.

Die Luftbeaufschlagung kann so erfolgen, daß der Luftstrom sich in entgegengesetzte Richtung aufteilend den Roststab durchströmt und diese Luft dann in den darunter befindlichen Lufttrichter ausströmt.

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Die Luftbeaufschlagung kann aber auch so vorgenommen werden, daß der Lufteinlaß an der einen Seite der gebildeten Luftlcanäle erfolgt, der Auslaß an der anderen Seite. Bei beweglichen Rosten, für die die Maßnahme nach der Erfindung besonders bestimmt ist, wird man die Luftzuführung möglichst nahe am Gelenk vorsehen, damit der Hub des LuftZuführungselementes (Metallschlauch) nicht zu groß wird.

Nach Verschleiß wird beispielsweise durch Trennschneiden die Kappe vom Roststab entfernt, der Roststab wieder neu vorbereitet und eine neue Kappe aufgeschweißt. Da der Roststab ein Vielfaches der Kosten der Verschleißkappe ausmacht, werden hier erhebliche Kosten eingespart.

Die Maßnahme nach der Erfindung eignet sich besonders für große und breite Roststäbe feststehender sowie mechanisch transportierender (beweglicher) Roste. Insbesondere kommen hierfür Stufenroste, vorzugsweise Stufenschwenkroste, in Betracht.

Bei der Luftkühlung erwärmt sich die Luft auf 40 bis 50⁰C und evtl. mehr. Sie wird in den geschlossenen Lufttrichter ausgeblasen und tritt von dort zwischen den Roststäben als vorgewärmte Verbrennungsluft durch und begünstigt somit den Verbrennungsprozeß erheblich. Bei Durchtritt durch die Luftkanäle des Roststabs erfolgt eine Abkühlung der Roststaboberfläche von bis zu 300°, die bis zu mehreren 100°^c an den einzelnen Flächen führen kann. Durch diese erhebliche Kühlung kann entweder das Material der Kappe selbst weniger hochwarmfest und somit weniger aufwendig gewählt oder im Feuerraum kann für den unbedeckten Rost eine höhere Temperatur zugelassen werden.

Bei den Stufenrosten können die Seitenwandstäbe (zwischen beweglichem Steilrost und beweglichem Flachrost), die in etwa dreieckige Gestalt haben, gegebenenfalls oben und seitlich mit einer solchen Kappe überdeckt sein.

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Betrachtet man einen Roststab von der Seite, so ist er auf der Seite, an der er gelenkig gelagert ist, unter Bildung des Lagers um sich selbst gekrümmt. Die Kappe folgt dem Roststab soweit nach unten, bis keine Wärmeeinwirkung mehr zu erwarten ist und ist dann stirnseitig geschlossen. Die Luft tritt im Bereich der äußeren Krümmung in etwa radial durch Löcher in das Innere des Lufttrichters. -

Für einen Stufenschwenkrost haben sich günstige Werte bei einem Luftdurchsatz von 50 - 100 Nm /h und eine Ltiftgeschwindigkeit von 20 - 40 m/sec. im Roststab bei einem Druckverlust von 30 - 150 mm Wassersäule ergeben. Hierbei ist das Gebläse für 400 - 500 mm Wassersäule Druckverlust ausgelegt, da noch weitere Verluste zu überwinden sind.

Die Seitenwandstäbe, die die "Seitenwand gegen einen aus Flachstrecke und Steilstrecke bestehenden Roststab abschliessen und feststehend sind, können gegebenenfalls ebenfalls mit einer solchen Kappe versehen sein, wobei hier besondere Anpassungen wegen der Form vorzunehmen sind.

Wenn auch die Luftzuführung in den Roststab im wesentlichen benachbart der gelenkigen Lagerung erfolgen wird, so wird doch die Luft nach dem Eintritt in den Roststab zu beiden Seiten möglichst gleichmäßig verteilt. Hierzu können Einbauten vorgesehen sein, wodurch dann über die entstehenden Düsen die Luft zugeführt wird. Allerdings werden die Seitenflanken durch die erwärmte aus dem Lufttrichter zwischen Seitenwand und benachbarten Roststab durchtretende Luft gekühlt.

Nach einer anderen Verwirklichungsform kann die Luft aber auch anstatt senkrecht zum Roststab, etwa im Bereich der gelenkigen Lagerung parallel zum Roststab eingeblasen werden.

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Hierbei durchströmt die gesamte Luft dann den Roststab in einer Richtung und tritt am freien, das heißt bei der Flachstrecke am geraden Ende, bei der Steilstrecke an dem auf dem unteren Roststab aufliegenden Ende in den Lufttrichter aus.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in

Fig.1 eine schematische Darstellung einer Roststufe; Fig.2 einen Schnitt durch ein Roststab: Fig.3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2; Fig.4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3; und Fig.5 einen Luftverteilerkasten.

Das Schwenkrostelement nach Fig. 1 besteht in an sich bekannter Weise aus der Anordnung eines Steilrostes (Steilstrecke) 10 und eines darunter befindlichen Flachrostes (Flachstrecke) 12, wobei der Steilrost 10 sich mit seinem unteren Ende 11 auf den mit seinem äußeren Ende 14 schwenkbar gelagerten Flachrost 12 abstützt und beim Aufwärtsgehen des Flachrostes 12 die Mitnahme des Steilrostes 10 erfolgt, wie in der DBP 1 299 093 beschrieben. Jedes Schwenkrostelement ist vom nächsten durch einen gasdichten Luftverteilungstrichter 18 getrennt; jeder Stufenrost unabhängig vom anderen für sich bewegbar, einstellbar und mit Luft verschiedener Pressung beaufschlagt.

In der Nähe der Schwenklagerung 14 für die Flachstrecke mündet der Lufteintrittsstutzen 32, der über einen Metallschlauch 34 mit dem schematisch gezeigten Luftverteilerkasten 36 in Verbindung steht. Der Luftverteilerkasten kann aber auch, wie beispielsweise für die Steilstrecke 38 dargestellt, außerhalb des Lufttrichters 18 vorgesehen sein. Wichtig

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ist auch hier, daß der Lufteintrittsstutzen 32 nahe dem (bei der Steil strecke) oben befindlichen Lager vorgesehen ist, um den Schwenkweg des Schlauches möglichst zu begrenzen.

Fig. 1 zeigt lediglich schematisch, wie auf die Roststäbe eine im wesentlichen über den gesamte Roststab, zumindest im Bereich hoher Wärmebeanspruchung aufgeschweißte Kappe vorgesehen ist, wobei das Ende 26 der Kappe des Roststabes der Flachstrecke offen ist, die Kappen an den Enden 26 (Schwenk!agerung Flachstrecke) bzw. im Bereich des Bezugszeichens 40 für die Steil strecke sowie bei der Schwenklagerung für die Steilstrecke geschlossen sind. Lediglich im Bereich des Endes der Kappe sind dort Luftaustrittsschlitze, nämlich 40 im Bereich der Schwenklagerung für den Roststab 20 der Flachstrecke und im Bereich der . Schwenklagerung des Roststabes 22 der Steilstrecke 10 vorgesehen.

Über ein nicht dargestelltes Gebläse wird Luft über den Luftverteilerkasten in die Lufteintrittsstutzen 32 geführt und verteilt sich zu beiden Seiten. Luft tritt dann über die Lüftaustrittssch]itze jeweils in den dichten Lufttrichter 18 aus. Von dort wird sie aufgrund der Überdrucke zwischen den Roststäben entlang in den Verbrennungsraum gedrückt und dient dort als alleinige Luftzufuhr in Form von vorgewärmter Luft. Das gleiche ist für die Steilstrecke angedeutet. Die Roststäbe 20; 22 erhalten auf diese Weise die Funktion eines Luftvorwärmers.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Flachroststab 20 für einen Stufenschwenkrost genauer dargestellt. Die gleichen Be.zugszeichen bezeichnen gleiche Teile. Hier lässt sich deutlich ersehen, wie über dem normalen Roststab 20, dessen Lagerung, insbesondere die Lagerschale 30, die Tragstege 44, die Halterung 42 für Haltelaschen und das Lager genauer dargestellt sind, die Kappe 24 aufgeschweißt ist. Damit ein Verziehen bzw.

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Verwerfen oder auch ein Abheben der Kappe gegenüber dem Roststab nicht erfolgen kann, sind Distanzstifte oder Bolzen, die insbesondere die Form 50 χ 10 mm haben können, auf den Roststab aufgeschweißt. Etwa durch Trennschneiden werden entsprechende Aussparungen in der Kappe vorgesehen» die Kappe aufgelegt und die in die Kappe vorstehenden Bolzen sattverschweißt. Anschließend werden die Schweißstellen glattgeschliffen. Am fertigen Roststab sind die Schweißungen nicht mehr zu erkennen. Im Bereich 28, dem Ende der Kappen, befinden sich für diesen Roststab die Luftaustrittsschlitze der Luftkanäle, wie deutlicher in Fig. 3 zu sehen. Mit 48 ist die hier nicht näher bezeichnete Rückholvorrichtung für den Rost angedeutet. Man erkennt deutlich, wie die Kappe in Fig. 2 soweit heruntergezogen ist, bis ihr verschlossenes Ende 26 eine Wärmeeinwirkung nicht mehr zu erwarten hat. Die Luft, die den Roststab durchströmt hat, tritt über die Luftöffnungen 40 in das Innere der Roststablagerung und von dort in den Lufttrichter aus, kühlt also zusätzlich noch das Lager. Die Richtung der Luftöffnung 40 ist gegenüber der Horizontalen um 15° nach unten gerichtet.

Der Lufteintrittsstutzen 32 tritt unter einer Richtung von 45° gegen die Vertikale in den Roststab ein. Es ist allerdings möglich, den Lufteintrittsstutzen senkrecht zum Roststab einzuführen und dabei durch Einbauten zwei Düsenströmungen entgegengesetzter Richtung hervorzurufen.

Fig. 3 lässt gut erkennen, wie durch das Aufsetzen bzw. Aufschweißen der Kappe 24 ein Torsionskasten mit dem Roststab entsteht, der, und dazu trägt der unterbrochene Mittelsteg 52 bei, besonders verwindungssteif ist. Der Schnitt A-A in Fig. 2 ist durch die Lagerkonstruktion des Schwenkroststabes gelegt, so daß sich für den Roststab ebenfalls ein Torsionskasten ergibt. Man erkennt, daß durch das Schleifen nach dem Schweißen sich dem Betrachter nur der Roststab als Ganzes darstellt. Im Bereich der Mittelstege kann bei Ver-

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schleiß die Kappe allerdings abgetrennt und eine neue Kappe aufgeschweißt werden. Fig. 4 lässt einen Steilroststab 22 erkennen. Hier sind die gleichen Teile wie bei der vorherigen Figur nur mit dem Zusatz "a" bezeichnet worden. Der Roststab ist um seine Lagerung, und insbesondere mit der Lagerschale 30a verschwenkbar; die Halterung für die Haltelasche ist" mit 42a bezeichnet. Da die Schwenklagerung sich im wesentlichen unter Mauerwerk befindet, endet die Kappe 24a bereits vor der Höhenprojektion der Lagermitte. Nach dem Beispiel ist die Kappe zum Roststab hin schräg abgeschlossen. Mit 52a ist eine senkrechte Bohrung im Bereich der Lagerung, mit 40a eine unter 60 zur Horizontalen liegende Bohrung des freien Roststabendes bezeichnet. Die Kappe endet tangential zur Rundung des vorderen Roststabendes.Durch die Haltestege 46a ergeben sich wieder in Verbindung stehende Luftkanäle im Innern der Kappe. Der Lufteintrittsstutzen 32a ist unter 45° gegen die Vertikale in den Roststab geführt. Der Lufteintrittsstutzen selbst hat eine Krümmung von 105°. Durch den Schutz der Luftaustrittsschlitze 52 und 40a vor der Brennstoffschicht, bleiben diese Schlitze auch bei extremen Verbrennungsverhältnissen von Verklebungen frei, die gesamte vorgewärmte Luft aus dem Lufttrichter steht zur Flankenkühlung der Roststäbe zur Verfügung.

In Fig. 5 schließlich ist der in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Luftverteilerkasten 38 dargestellt. Es handelt sich um einen viereckigen in der Draufsicht rechteckigen und in der Ansicht kegelstumpfförmige sich verjüngenden Kasten mit beim Ausführungsbeispiel 11 Luftaustrittsstutzen 56. Von den Luftaustrittsstutzen 56 gehen .z.B. 11 flexible Metallschläuche 34 zu den Lufteintrittsstutzen 32 der Roststäbe. Jeder Roststab hat also einen eigenen Luftaustrittsstutzen 56 am Luftverteilerkasten und einen eigenen Lufteiiitrittsstutzen. Es ist möglich, durch eine einzubauende Regeleinrichtung, beispielsweise eine Klappe, jeden Roststab gesondert mit Luft zu beaufschlagen. Es ist

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so möglich, gezielt eine eigene Kühlung des Roststabes zu veranlassen und so beispielsweise die in der Mitte befindlichen Roststäbe beispielsweise mehr, die am Rand befindlichen weniger zu kühlen. Jedes Schwenkrostelement hat einen eigenen Luftverteilerkasten 38 bzw. 36 für die Steilstrecke bzw. für die Flachstrecke. Die Luft zum Luftverteilerkasten ist insgesamt durch eine Regeleinrichtung, beispielsweise eine Klappe 58 steuerbar und kann so beispielsweise beim Anfahren des Stufenschwenkrostes geschlossen sein. Mit 60 ist eine hier nicht näher behandelte Tragkonstruktion für den Luftverteilerkasten bezeichnet. Der Luftverteilerkasten kann sowohl außerhalb wie innerha.lb des Luf ttrichters vorgesehen sein.

Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, daß also Luft zu jedem Roststab gezielt mittels eines Luftleitungssystems zugeführt werden kann, wobei das Leitungssystem durch die Verschleißkappen als Luftkanal ausgebildet ist. Die gesamte Luft wird über die Roststäbe in den Lufttrichter geführt und tritt als vorgewärmte Luft erst von dort entlang der Flanken der Roststäbe in den Feuerraum. Jedes Verkleben der Luftaustrittsschlitze wird vermieden, da die Luft nicht direkt in den Feuerraum ausgeblasen wird. Die Luftspalten bleiben frei, was beim Stufenschwenkrost durch die Bewegung der Roststäbe unterstützt wird. Da an der Kappe direkt ein Ausblasen nicht erfolgt, können die Schlitze auch nicht verkleben. Der Roststab kann infolge der gekühlten Kappe aus einem Material niedriger Qualität hergestellt sein. Dies führt zu langen Standzeiten und einer geringen Reparaturanfälligkeit. Die Reparatur wird einfach durch Austausch der Verschleißkappe, was ebenfalls die Haltbarkeit des Roststabes verlängert.

Der Rost kann während des Betriebes sogar unbedeckt bleiben. Er hält überraschend infolge Strahlung auftretende hohe Feuerraumtemperaturen aus. Es können so auch sprerrige Teile,

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beispielsweise Kabeltrommeln, die die Rostfläche nicht
bedecken, verbrannt werden. Infolge Kühlung hat das Material eine höhere Widerstandsfähigkeit; die Korrosionsbeständigkeit steigt. Infolge der nunmehr höheren Feuerraumtemperaturen ergibt sich ein besserer Ausbrand und damit ein besserer
Wirkungsgrad. Die Luftzuführung wird sehr genau, da jeder Roststab gesondert versorgt wird und gegebenenfalls Lufteins tellklapperi eingebaut sind.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Luftgekühlter Roststab, insbesondere für mechanisch transportierende mechanische Roste wie Stufenschwenkroste, gekennzeichnet durch eine über dem jeweiligen Roststab vorgesehene, insbesondere aufgeschweißte Kappe (24; 24a) von U-Gestalt, die mit dem darunter befindlichen Roststab (20; 22) in Roststablängsrichtung verlaufende Kanäle (50) bildet.

2. Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe am lagerseitigen Ende des Roststabes bis kurz vor das Krümmungsende geführt ist und die Kappe (24;24a) und damit die Kanäle am gekrümmten Kappenende stirnseitig jeweils geschlossen sind (26).

ORIGINAL INSPECTED

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3. Roststab nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustritte der Roststäbe sowohl im Flachbereich wie im Steilbereich in den jeder Stufe zugeordneten gasdichten Lufttrichter (18) münden.

4. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die vorgewärmte Verbrennungsluft aus dem Lufttrichter (18) über Luftspalte zwischen den Roststäben zuführbar ist.

5. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die gesamte Verbrennungsluft zwangsweise über die Roststäbe geführt ist.

6. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbrennungsluft aus einem den Roststäben jeweils eines Rostes gemeinsamen Luftkasten (38) über einen Luftverteiler mit je einem Austrittsstutzen (32) pro Roststab über einen angeschlossenen Metallschlauch (34) in den Lufteintrittsstutzen (32) des jeweiligen Roststabes geführt ist.

7. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kappe aus hitzebeständigem Stahl, insbesondere X 15 CrNiSi 2012 oder einem Edelstahlguß Cr 28 Ni 5 besteht.

8. Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Kappe und Roststab aus schweißbarem Guß; aus Stahl und Guß; und aus Stahl und Stahl oder aus Guß und Stahl hergestellt sind.

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