DE2833255C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Roststab, insbe­ sondere für mechanisch transportierende mechanische Roste wie Stufenschwenkroste, mit längs des Roststabs verlaufenden kanalartigen Ausbildungen, unter Verwendung der vorgewärmten Luft für Verbrennungszwecke.

Besonders bei großen und breiten Roststabelementen, ins­ besondere bei breiten Roststabelementen, reicht bei extremen Verbrennungsverhältnissen die aus dem Lufttrichter an den Seiten der Roststäbe, d. h. zwischen den Roststäben vorbeistreichende bzw. durchtretende 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 Rost­ staboberfläche schützende Brennstoffschicht und man hat extreme Verbrennungsverhältnisse. Das heißt, die Tempe­ raturen an der Roststaboberfläche überschreiten die zu­ lässigen Temperaturen von 900° bis 1000°C. Die Roststabober­ fläche erweicht. Korrosive Stoffe wie Chlor, Schwefel etc. dringen ein; der Roststab verzundert und korrodiert.

Bekannte Roststabkühlungen (DE-PS 48 347), bei denen die Teile mit Nieten zusammengesetzt sind, sind nur für relativ geringe Verbrennungstemperaturen geeignet. Auch werden die Roststäbe im Bereich des sie trennenden Luftspalts nicht gekühlt.

Weiterhin ist eine Sonderkonstruktion bekannt (CH-PS 38 290), die zur Zuführung von Luft in den Brennraum von Feuerungen vor­ gesehen ist, wobei eine Düse zwischen und auf den Roststäben sitzt. Der Düsenhohlraum verjüngt sich von der Lufteintrittsstelle zur Mündung und ist dachartig abgeschlossen. Vorgewärmte Luft wird auf das Brennmaterial gerichtet.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Roststab selbst, und zwar zwangsweise und vor allen Dingen auch den Bereich zwischen den Roststäben, das sind vor allen Dingen die Seitenflanken der Roststäbe, zu kühlen. Die CH-PS 38 290 vermittelt in dieser Richtung keine Lösung.

Diese Doppelfunktion wird erfindungsgemäß überraschend dadurch gelöst, daß auf jedem Roststab eine mit dessen Oberseite einen in Roststablängsrichtung verlaufenden Kanal bildende Kappe von U-Gestalt vorgesehen, insbesondere aufgeschweißt ist.

Der Roststab selbst wird also gekühlt.

Vorzugsweise ist die Kappe am lagerseitigen Ende des Rost­ stabes 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 Luft­ spalte zwischen den Roststäben zuzuführen. Im allgemeinen wird die gesamte Verbrennungsluft zwangsweise in den Rost­ stäben geführt 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 zugeordneten 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 Stahl X 15 CrNiSi 2012, kann aber auch aus Edelstahlguß Cr 28 Ni 5 (Werkstoff Nr. 4823) hergestellt sein. Der nunmehr geschützte Roststab kann aber auch aus billigeren Materialien bestehen. Nach dem Verschwei­ ßen der Rostkappe werden die Seitenflächen glattgeschliffen, so daß nach außen hin der Roststab wieder die Form eines nach unten gegebenenfalls halboffenen Kastens hat. Die dem Verschleiß­ schutz dienende Kappe hat die Form eines mit den Schenkeln nach unten weisenden U-Eisens im Querschnitt mit einem sich gegen die Rostfläche abstützenden laufend unterbrochenen Mittelsteg. Dies trägt dazu bei, daß Verwerfungen nicht entstehen. Es ergibt sich ein sogenannter Torsionskasten, was festigkeits­ mäßig besonders günstig ist.

Die Höhe des Kanals beträgt 8 mm bis 14 mm. Der (nach oben weisende) Steg des U-Eisens, beträgt 6 mm bis 8 mm. Es ergibt sich somit eine Art gerichteter Mantelstromkühlung für die Roststaboberfläche.

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

Um das Abheben der Verschleißauflage bzw. Kappe sowie ein Verwerfen 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 aufge­ legt, wobei die Bolzen in die Löcher nach oben vorstehen. Sodann werden die Löcher unter Verbindung mit den Bolzen ver­ schweißt und die Oberflächen 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.

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

Nach Verschleiß wird beispielsweise durch Trennscheiben die Kappe vom Roststab entfernt, der Roststab wieder neu vorbe­ reitet 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 50°C 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 den Luft­ kanal des Roststabs erfolgt eine Abkühlung der Roststab­ oberfläche 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 seit­ lich mit einer solchen Kappe überdeckt sein.

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 so weit nach unten, bis keine Wärme­ einwirkung mehr zu erwarten ist und ist dann stirnseitig geschlossen. Die Luft tritt im Bereich der äußeren Krüm­ mung in etwa radial durch Löcher in das Innere des Luft­ trichters.

Für einen Stufenschwenkrost haben sich günstige Werte bei einem Luftdurchsatz von 50-100 Nm³/h und eine Luft­ geschwindigkeit von 20-40 m/s 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 ab­ schließen 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 wesent­ lichen 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 Luft­ trichter zwischen Seitenwand und benachbartem 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.

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 Luft­ trichter aus.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Roststufe;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen 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 be­ kannter Weise aus der Anordnung eines Steilrostes (Steil­ strecke) 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 schwenk­ bar gelagerten Flachrost 12 abstützt und beim Aufwärtsgehen des Flachrostes 12 die Mitnahme des Steilrostes 10 erfolgt, wie in der DE-PS 12 99 093 beschrieben. Jedes Schwenkrost­ element ist vom nächsten durch einen gasdichten Luftver­ teilungstrichter 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 Metall­ schlauch 34 mit dem schematisch gezeigten Luftverteilerkasten 36 in Verbindung steht. Der Luftverteilerkasten, beispielsweise für die Steilstrecke mit 38 dargestellt, kann auch, außerhalb des Lufttrichters 18 vorgesehen sein. Wichtig ist auch hier, daß der Lufteintrittsstutzen 32 nahe dem (bei der Steilstrecke) oben befindlichen Lager vorgesehen ist, um den Schwenkweg des Schlauches möglichst zu begren­ zen.

Fig. 1 zeigt lediglich schematisch, wie auf die Roststäbe eine im wesentlichen über den gesamten Roststab, zumindest im Bereich hoher Wärmebeanspruchung aufgeschweißte Kappe 24 vorgesehen ist, wobei das Ende 26 der Kappe des Roststabes der Flachstrecke offen ist, die Kappen an den Enden 26 (Schwenklagerung Flachstrecke) bzw. im Bereich des Bezugs­ zeichens 40 für die Steilstrecke sowie bei der Schwenk­ lagerung für die Steilstrecke geschlossen sind. Lediglich im Bereich des Endes der Kappe sind dort Luftaustritts­ schlitze, 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 ge­ führt und verteilt sich zu beiden Seiten. Luft tritt dann über die Luftaustrittsschlitze jeweils in den dichten Luft­ trichter 18 aus. Von dort wird sie aufgrund der Überdrücke zwischen den Roststäben entlang in den Verbrennungsraum ge­ drückt und dient dort als alleinige Luftzufuhr in Form von vorgewärmter Luft. Das gleiche ist für die Steilstrecke an­ gedeutet. Die Roststäbe 20; 22 erhalten auf diese Weise die Funktion eines Luftvorwärmers.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Flachroststab 20 für einen Stufenschwenkrost genauer dargestellt. Die gleichen Bezugs­ zeichen 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. Verwerfen oder auch Abheben der Kappe gegenüber dem Roststab nicht erfolgen kann, sind Distanzstifte oder Bol­ zen, die insbesondere die Form 50 × 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 Bol­ zen 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 so weit 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 gegen­ über 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 aller­ dings möglich, den Lufteintrittsstutzen senkrecht zum Rost­ stab einzuführen und dabei durch Einbauten zwei Düsen­ strömungen entgegengesetzter Richtung hervorzurufen.

Fig. 3 läßt gut erkennen, wie durch das Aufsetzen bzw. Aufschweißen der Kappe 24 ein Torsionskasten mit dem Rost­ stab entsteht, der, und dazu trägt der unterbrochene Mittel­ steg 52 bei, besonders verwindungssteif ist. Der Schnitt A-A in Fig. 2 ist durch die Lagerkonstruktion des Schwenkrost­ stabes 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 schleiß die Kappe allerdings abgetrennt und eine neue Kappe aufgeschweißt werden. Fig. 4 läßt einen Steilrost­ stab 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 30 a verschwenkbar; die Halterung für die Haltelasche ist mit 42 a bezeichnet. Da die Schwenk­ lagerung sich im wesentlichen unter Mauerwerk befindet, endet die Kappe 24 a bereits vor der Höhenprojektion der Lagermitte. Nach dem Beispiel ist die Kappe zum Roststab hin schräg abgeschlossen. Mit 52 ist eine senkrechte Bohrung im Bereich der Lagerung, mit 40 eine unter 60° zur Horizontalen liegende Bohrung des freien Roststabendes bezeichnet. Die Kappe endet tangential zur Rundung des vorderen Roststabendes. Durch die Haltestege 46 ergeben sich wieder in Verbindung stehende Luftkanäle im Innern der Kappe. Der Lufteintrittsstutzen 32 a ist unter 45° gegen die Vertikale in den Roststab geführt. Der Lufteintritts­ stutzen selbst hat eine Krümmung von 105°. Durch den Schutz der Luftaustrittsschlitze 52 und 40 vor der Brennstoff­ schicht, bleiben diese Schlitze auch bei extremen Ver­ brennungsverhältnissen von Verklebungen frei, die gesamte vorgewärmte Luft aus dem Lufttrichter steht zur Flanken­ kühlung 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 kegelstumpfförmig sich verjüngenden Kasten mit (beim Ausführungsbeispiel) 11 Luftaustritts­ stutzen 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 Lufteintrittsstutzen. Es ist möglich, durch eine einzubauende Regeleinrichtung, beispielsweise eine Klappe, jeden Roststab gesondert mit Luft zu beaufschlagen. Es ist 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 Luft­ verteilerkasten ist insgesamt durch eine Regeleinrichtung, beispielsweise eine Klappe 58 steuerbar und kann so beispielsweise beim Anfahren des Stufenschwenkrostes ge­ schlossen sein. Mit 60 ist eine hier nicht näher behandelte Tragkonstruktion für den Luftverteilerkasten bezeichnet. Der Luftverteilerkasten kann sowohl außerhalb wie innerhalb des Lufttrichters 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 Reparatur­ anfälligkeit. Die Reparatur wird einfach durch Austausch der Verschleißkappe durchgeführt, was ebenfalls die Haltbarkeit des Rost­ stabes verlängert.

Der Rost kann während des Betriebes sogar unbedeckt bleiben. Er hält überraschend infolge Strahlung auftretende hohe Feuerraumtemperaturen aus. Es können so auch sperrige Teile, 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 Luftzufuhr ist genau dosierbar, da jeder Roststab gesondert versorgt wird und gegebenenfalls Luft­ einstellklappen eingebaut sind.

Claims (8)

1. Luftgekühlter Roststab, insbesondere für mechanisch transportierende mechanische Roste wie Stufenschwenk­ roste, mit längs des Roststabs verlaufenden kanalartigen Ausbildungen, unter Verwendung der vorgewärmten Luft als Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Roststab eine mit dessen Oberseite (20; 22) einen in Rost­ stablängsrichtung verlaufenden Kanal (50) bildende Kappe (24; 24 a) von U-Gestalt vorgesehen, insbesondere aufge­ schweißt ist.

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; 24 a) und damit der Kanal am gekrümmten Kappenende stirnseitig jeweils geschlossen sind (26).

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

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

5. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Verbrennungs­ luft 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 zugeordneten gemeinsamen Luftkasten (38) über einen Luftverteiler mit je einem Austrittsstutzen (32) pro Roststab über einen angeschlossenen Metallschlauch (34) in den Luft­ eintrittsstutzen (32) des jeweiligen Roststabes ge­ führt ist.

7. Roststab nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe aus hitzebe­ ständigem 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.