DE4105330C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Roststab und einen Rost für
Verbrennungsanlagen gemäß den Oberbegriffen der
Ansprüche 1 und 8.
Ein Rost für Verbrennungsöfen ist üblicherweise durch
quer zur Transportrichtung des Brenngutes sich
erstreckende dachziegelartig übereinanderliegende
Reihen von Roststäben gebildet. Die Roststäbe in
Abfallverbrennungsanlagen sind sowohl thermisch als
auch mechanisch erheblich höheren Belastungen
ausgesetzt als jene in mit fossilen Brennstoffen
befeuerten Kraftwerke, da das Brenngut in
Abfallverbrennungsanlagen ständig in Größe, Gewicht,
Heizwert, Brennverhalten und ähnlichem variiert. Die
Standzeit von Roststäben muß aus Gründen der
Instandhaltung und Gesamtverfügbarkeit der Anlagen
möglichst lang und konstant sein.
Am die Roststäbe von Verbrennungsanlagen werden daher
sehr unterschiedliche Anforderungen gestellt, denen mit
verschiedenen Roststabformen, insbesondere jedoch mit
wechselnden Roststabmaterialien zu entsprechen versucht
wird.
Es ist ein gattungsgemäßer hohlkastenförmiger
zweiteiliger Roststab bekannt, der Luftzuführleitungen
an der Rückseite aufweist und Austrittsöffnungen auf
der Oberfläche des Roststabes hat (EP-B1-02 05 658).
Derartige Roststäbe bedingen einen konstanten
Mindestluftdruck, um das Eindringen von Brenngut in die
Roststäbe zu verhindern. Dem Problem schmelzenden
Buntmetalles und kleiner, spezifisch schwerer
Stahlschrotteile wurde keine Beachtung geschenkt.
Ein Roststab gemäß der EP-A1 01 70 803 besteht aus
einem Trägerteil und einem davor geflanschten Kopfteil
aus thermisch besonders widerstandsfähigem Material.
Das Rost erhält für die Oxidation des Brenngutes einen
Teil seiner Luft von der Rostunterseite und
folgerichtig weist daher das Kopfteil jedes Roststabes
eine Luftaustrittsöffnung auf. Im Brennraum herrscht
relativ zur Rostunterseite Luftunterdruck. Der Roststab
ist mittig aus Stabilitäts- und Luftleitgründen durch
eine Rippe geteilt, ansonsten aber unten offen. Der
Roststab hat einige Mängel. In der Lücke zwischen
Trägerteil und Kopfteil des Roststabes können sich
geschmolzene Buntmetalle und kleine Stahlschrotteile
festsetzen. Durch die an der Unterseite des Roststabes
angeordneten Roststabträger und die besondere Kopfform
läßt sich die Roststabreihe gegenüber der benachbarten
nicht um das gesamte Versatzmaß bewegen. Die
Luftkühlung der Stäbe ist wegen variabler
Zuströmquerschnitte aufgrund der Bewegung der Roststäbe
nicht konstant.
Aus der DE-A1-33 13 615 sind Roststäbe bekannt, die im
Kopfteil eine Luftaustrittsöffnung aufweisen, die einen
Luftstrahl austreten lassen, dessen Strahlwinkel sowohl
über die Horizontalebene des Rostes hinaus streicht als
auch über den Kopf der benachbarten Roststabreihe. Der
Roststab ist im übrigen unten offen und läßt daher
ebenfalls keine konstante Luftkühlung der Roststäbe zu.
Die Oberflächen der Roststäbe sind gestuft ausgeführt und
der Hub jeder Roststabreihe ist auf etwa die Hälfte der
freien Roststaboberfläche begrenzt. Die Möglichkeit eines
kastenförmigen auch an der Stabunterseite geschlossenen
Querschnittes mit einer Luftzufuhr im wesentlichen von der
Hinterseite des Stabes zu nutzen, um so die Kühlung des
Roststabes zu verbessern, ist nicht offenbart. Schließlich
ist aus der DE-A1 38 13 441 ein Roststab bekannt, der
doppelstöckig mit zwei Luftaustrittsebenen an dem
vorspringenden Kopfteil des Roststabes aufweist. Die
vordere Fläche des Roststabes oberhalb der unteren
Luftaustrittsebene läßt sich nie räumen. Derartige Roststäbe
lassen sich sinnvoll nur für Schrägroste und nicht für
Horizontalroste einsetzen. Dem Problem von schmelzendem
Buntmetall wird keinerlei Beachtung geschenkt.
Der Erfindung liegt von daher das Problem zugrunde,
Roststäbe und einen Rost zu schaffen, die sehr
widerstandsfähig sind, ungewollte.Luftaustritte zwischen
den Roststäben verhindern, sowohl im kalten als auch im
warmen Zustand eine möglichst dichte Oberfläche haben und
gegen Störungen durch Buntmetallfluß oder kleinvolumigen
Stahlschrott unanfällig sind, dabei aber ein vollständiges
Räumen der Roststabreihen bei größtmöglichem Hub der
Roststäbe zulassen.
Die Erfindung wird durch die Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Roststab für Verbrennungsöfen,
insbesondere für Müllverbrennungsanlagen, weist vordere
Luftaustrittsöffnungen für Unterluft auf, hat einen
hohlkastenartigen trapezförmigen geschlossenen
Querschnitt in der Längs- und Querachse und eine
Luftzufuhröffnung für Unterluft an der hinteren
Roststabseite. Zusätzlich kann der Roststab in
Längsrichtung eine oder mehrere, die Hohlkastenform
innen teilende, Rippen aufweisen. Weiterhin kann der
Roststab ein unter der Oberfläche, auf der das
Brenngut liegt, anbringbares Vorderteil aufweisen. das
bei Verschleiß auswechselbar ist.
Der große Vorteil dieses Roststabes liegt in der sich
durch die Abschrägung am vorderen und hinteren Ende
des Roststabes ergebende Trapezform (Längsschnittes
durch den Stab). Der Antriebspunkt kann an der
Unterseite des Stabes, etwa gegenüber dem Ende der
Oberfläche des Stabes, angeordnet werden und die
Unterkante des Vorderteiles des Stabes liegt gerade
noch auf der Oberfläche des vorhergehenden Roststabes
auf. Diese Anordnung ermöglicht es, dem Stab einen
großen Hub zu verleihen, der bei mehr als zwei Drittel
seiner Gesamtlänge liegt. Trotzdem kann die auf der
vorhergehenden Roststabreihe aufliegende Spitze des
Kopfteiles den vor ihr liegenden Roststab komplett von
Brenngut räumen. Bei der Rückbewegung des Roststabes
wird dessen Oberfläche von dem darüberliegenden
Roststab geräumt. Durch den großen Hub ergibt sich
zudem eine Verbesserung des Brenngutvorschubes und
gleichzeitig eine Verringerung des Reibverschleißes
der Roststäbe.
Die Oxidation des Brenngutes und die Umwälzung des
Brenngutes wird durch die, gegenüber der horizontalen
Konstruktionsebene des Rostes nach unten gerichtete,
Luftaustrittsdüse und einen entsprechend gerichteten
Luftstrom unterstützt. Auch bei abgestellter oder
reduzierter Unterluftströmung ist daher ein Eindringen
von Brenngut wie flüssigem Buntmetall oder ähnliches in
die Düse aufgrund ihrer Anordnung etwa in Mitte der
Vorderfront des Roststabes unmöglich. Die Luftzufuhr
von der Rückseite des Roststabes wird komplett in eine
durch die Hohlkastenform und die Innenrippen des
Roststabes zwangsweise gerichtete Luftströmung zum
Kopfteil des Roststabes geleitet. Damit ist der
Roststab optimal gekühlt, zumal die Zuström- und
Abströmquerschnitte für die Unterluft im Roststab
konstant bleiben.
Aus fertigungstechnischen Gründen bzw. aus
Gewichtsgründen zur Erleichterung des Einbaus der
schweren Roststäbe können diese aus doppel-T-förmigen
oder U-förmigen, gegossenen Profilen zu einem
hohlkastenartigen Roststab zusammengesetzt werden.
Auch in Querrichtung hat der erfindungsgemäße Roststab
einen trapezförmigen Querschnitt, wobei die Oberfläche
oder Deckfläche des Roststabes auf der das Brenngut
aufliegt, schmaler ist als die untere Fläche des
hohlkastenartigen Roststabes. Dies ist die Beschreibung
des Roststabes in kaltem Zustand. Bei
Betriebstemperatur dehnt sich der Roststab auf der von
dem Brenngut erwärmten Oberseite stärker aus als die
Unterseite des Roststabes, die durch die Unterluft eine
stärkere Kühlung erhält. Diese Ausbildung des
Roststabes führt dazu, daß im Betriebszustand bei
Ofen-Betriebstemperatur die Seitenflächen benachbarter
Roststäbe parallel zueinander liegen. Somit ist eine
erste Voraussetzung für eine Dichtigkeit der Fugen
zwischen benachbarten Roststäben gegeben.
Unter Berücksichtigung, daß die Kopfseite des
Roststabes im Betriebszustand heißer ist als die
Rückseite des Roststabes wird auch das Kopfteil des
kalten Roststabes entsprechend schmaler gefertigt als
die hintere Seite des Roststabes. Somit ergibt sich
ein sowohl im kalten als auch im heißen Zustand
dichter Rost.
Um zu verhindern, daß während des Betriebes, die
Roststäbe in vertikaler Richtung aufsteigen, zum
Beispiel durch Unterwandern des Brenngutes zwischen
zwei Roststabreihen, wird dem Roststabträger eine
bogenartige Form verliehen, so daß sich die
Rostoberfläche als Wannenlage ergibt, die im
Betriebszustand erhalten bleibt.
Die Möglichkeit, den Roststabträger gebogen
auszubilden, ergibt sich erst durch die
erfindungsgemäße trapezförmige Ausgestaltung des
Roststabes in seiner Querrichtung und die Verjüngung
des Roststabes in Richtung des Kopfteiles des
Roststabes.
Falls im Betriebszustand die Rostoberfläche eben sein
soll, wird die Bogenhöhe des Roststabträgers
entsprechend geringer gewählt.
Wichtig ist, daß die komplette räumbare
Roststaboberfläche möglichst eben ist, damit kein
Brenngut in einer Nische verbleiben kann, wenn
entsprechend dem zuvor beschriebenen maximalen Hub
eines Roststabes die vorhergehende Roststabreihe
komplett von Brenngut befreit werden soll.
Um auch zerschmelzendem Buntmetall und kleinstückigem
Stahlschrott keine Ablagerung in Nischen auf der
Rostoberfläche zu ermöglichen, wird das auswechselbare
Kopfteil des Roststabes formschlüssig unter die
Oberfläche des Roststabes gesetzt. Es kann z. B. durch
Stifte mit dem oberen Teil des hohlkastenartigen
Roststabes verbunden werden. In diesem Falle ist das
einsetzbare Kopfteil schmaler als der Roststab
ausgebildet, so daß sich zwischen benachbarten
Rohrstäben eine Luftaustrittsdüse ergibt. Alternativ
können mehrere Kopfteile einem Roststab zugeordnet
werden, die dann ebenfalls zwischen sich eine als
Rücksprünge ausgeformte gemeinsame Luftdüse bilden.
Anhand einiger Zeichnungen soll die Erfindung näher
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Roststab in
Längsschnitt,
Fig. 2 einen weiteren erfindungsgemäßen Roststab in
Teillängsschnitt,
Fig. 3 eine Luftaustrittsdüse im Querschnitt,
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen schematisierten
Roststab,
Fig. 5 eine Vorderansicht einer Roststabreihe in
Wannenlage.
Der schematisierte Roststab gemäß Fig. 1 zeigt eine
Oberfläche 1 auf der Brenngut liegt und eine Unterseite
2, die zumindest teilweise auf der vor ihr angeordneten
Roststabreihe mit einer nicht dargestellten Oberfläche
aufliegt. Eine Mittelrippe 4 teilt den Roststab in
Längsrichtung in zwei Kammern, die jeweils von der
offenen Hinterseite 3 des Roststabes mit Luft
beaufschlagt werden können, die als Unterluft dem
Verbrennungsrost zugeführt wird. Die Luft strömt durch
den Hohlkasten und tritt an der Schlitzdüse 6 aus.
Diese Düse 6 an der Vorderseite des Roststabes liegt
oberhalb der Vorderkante 7 des Roststabes, die bei
jedem Hub Brenngut von der vor ihr liegenden
Roststabreihe schiebt und somit sowohl den Vorschub des
Brenngutes besorgt als auch eine zusätzliche
Schürwirkung im Brenngut erzeugt. Die eingezeichnete
konstruktive horizontale Ebene H des Rostes zeigt, daß
der Luftstrom um einen Winkel alpha von der
horizontalen Ebene weg in das Brenngut gerichtet ist.
Versuche haben ergeben, daß eine derartige Richtung des
Luftstromes zu optimalen Verbrennungsergebnissen führt.
Die Luftzuströmquerschnitte und die
Ausströmquerschnitte bleiben stets gleich groß,
unabhängig von dem Hub, der von einem nicht
dargestellten Roststabträger oder Mitnehmer auf den
Roststab am Antriebspunkt 5 übertragen wird.
In Fig. 2 ist der Kopfteil eines anderen Roststabes
dargestellt, zwischen dessen Unterfläche 2 und
Oberfläche 1 ein auswechselbares Vorderteil 10, das
formschlüssig eine Nase 11 an der Oberfläche 1 des
Roststabes umgreift und dort einem nicht dargestellten,
in Gewindebohrung 8 eingesetzten, Gewindestift locker
gehalten wird.
Das eingesetzte Vorderteil 10 und ein paralleles,
jenseits der Mittelrippe 4 eingesetztes, nicht
dargestelltes Vorderteil bzw. ein Vorderteil des
benachbarten Roststabes bilden an der Vorderkante der
Roststäbe einen Lufkanal 12 und eine Luftausströmdüse 15,
die einen Luftstrom unter dem Winkel α wie
zuvor beschrieben gegenüber der Horizontalen H des
Rostes austreten läßt.
In Fig. 3 ist diese Situation als Schnitt III-III
gemäß Fig. 2 an zwei benachbarten Roststäben 13, 14
dargestellt.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Roststab ähnlich Fig.
1 in Draufsicht. Mit HU ist die hintere untere Kante
des Roststabes bezeichnet mit HO die hintere obere
Kante der Oberfläche des Roststabes. Analog dazu sind
mit VO die Vorderkante des Roststabes an seiner
Oberfläche und mit VU die Vorderkante des Roststabes an
seiner unteren Fläche gekennzeichnet. Es ist zu sehen,
daß den unterschiedlichen Wärmedehnungen des Roststabes
im Betriebszustand dadurch Rechnung getragen wird, daß
sowohl die Vorderkanten gegenüber den hinteren Kanten
des Roststabes in kaltem Zustand schmaler sind, als
auch die Oberfläche des Roststabes gegenüber der
unteren Fläche. Die gestrichelte Darstellung zeigt den
Roststab im Betriebszustand, bei dem sich die
Roststab-Seitenflächen in die Senkrechte und Parallele
ausgedehnt haben und nicht mehr trapezförmig
(in Querrichtung) erscheinen. In dieser Situation wäre die
Rostoberfläche eben.
Die Darstellung ist etwas übertrieben. Die
tatsächlichen Rücksprungmaße bewegen sich bei einigen
Zehntel mm; sie können durch unparalleles Schleifen der
Flächen erzeugt werden.
Soll die Wannenlage der Rostoberfläche (Fig. 5) im
Betriebszustand erhalten bleiben, wird jeder Roststab
16 derart geformt, daß er auch im heißen
Betriebszustand in Querrichtung seine Trapezform
beibehält, also die Seitenflächen der Roststäbe in
senkrechter Richtung unparallel bleiben.
Der Roststabträger 17 erhält dann ebenfalls eine
Bogenform.
Claims (9)
1. Roststab für Verbrennungsöfen, insbesondere von
Müllverbrennungsanlagen, mit einer
Luftzufuhröffnung (3) für Unterluft, einer
geschlossenen nach hinten offenen hohlkastenartigen
Form und einer im Längs- und Querschnitt
trapezförmigen Kontur mit einer als Düse (6, 15)
ausgebildeten vorderen Luftaustrittsöffnung.
2. Roststab nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine geschlossene Fläche (1) für Brenngut an
der Roststaboberseite.
3. Roststab nach einem der Ansprüche 1 und 2,
gekennzeichnet durch den Roststab in Längsrichtung
teilende Innenrippen (4).
4. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fläche (1) für Brenngut
auf dem Roststab und die Unterfläche (2) des
Roststabes trapezförmig ausgebildet sind.
5. Roststab nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch ein unter der Fläche (1) für
Brenngut anbringbares Vorderteil (10) des
Roststabes.
6. Roststab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß seine hohlkastenartige Form durch
Aneinanderfügen zweier oder mehrerer, im
Querschnitt doppel-T-förmiger oder U-förmiger
Stäbe gebildet wird.
7. Rost für Verbrennungsöfen, insbesondere von
Müllverbrennungsanlagen, mit dachziegelartig
übereinanderliegenden Reihen von Roststäben,
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die
je Reihe mindestens einen Roststabträger (17) und
mindestens an jeder zweiten Reihe einen Antrieb
für den Roststabträger (17) aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, daß vordere Luftaustrittsöffnungen
(6, 15) der Roststäbe (13, 14, 16) mit Düsenform
derart angeordnet sind, daß ein Luftstrom mit
einem Winkel (α) von der Horizontalen (H) aus
nach unten richtbar ist.
8. Rost nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Roststabträger (17) in vertikaler Richtung von
der Roststabunterfläche (2) weg derart bogenförmig
ausgebildet sind, daß sich eine wannenförmige
Rostoberfläche (Fig. 5) ergibt.
9. Rost nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß bei abwechselnd bewegbaren und
feststehenden Roststabreihen die bewegbaren
Roststäbe eine variable Hubgröße haben, die
maximal dem Versatz zwischen benachbarten
Roststabreihen entspricht.
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