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Aus luftgekühlten Hohlroststäben bestehender Rost Es ist bekannt,
daß bei Rostfeuerungen die Abfüh.rung der aus der Brennschicht auf den Rostbelag
übertragenen Strahlungs- und Berührungswärme bei Brennstoffen mit hohem Heizwert
oder bei hoher Vorwärmung der Verbrennungsluft Schwierigkeiten bereitet, so daß
der Rostbelag vielfach nur eine kurze Lebensdauer hat.
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Man hat versucht, die erforderliche Kühlung des Rostbelages durch
Anwendung schmaler Roststäbe mit hohen Rippen, also mit einem günstigen Verhältnis
von luftbestrichener Kühlfläche zur wärmeaufnehmenden Oberfläche, zu erreichen.
Da jedoch die je Rostflächeneinheit verfügbare Luftnen.-. einen aus verbrennungstechnischen
und wirtschaftlichen Gründen nur wenig änderbaren, begrenzten Wert besitzt, so hat
die erwähnte Aufgliederung des Rostbelages in schmale Bauteile den Nachteil, daß
selbst bei sehr enger Spaltweite von nur z bis 2 mm und Begrenzung der Spaltanordnung
auf einen Teil der Stablänge mit der verfügbaren Luftmenge in den Luftabfliußspalten
nur ein Staudruck von kleinerer Größe, als dem Strömungswiderstand der darüberliegenden
Brennschicht entspricht, erreicht wird. Der Abfluß der Verbrennungsluft durch die
Rostspalten erfolgt daher im wesentlichen in Abhängigkeit vom örtlichen Strömungswiderstand
der
Brennschicht. An Stellen, an denen beispielsweise flüssige Schlacke
in`i unteren Bereich der Brennschicht auftritt, kommt der Luftabfluß zum großen
Schaden der Roststäbe bisweilen für längere Zeitspannen ganz zum Stillstand.
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Der auch als Kühlmittel benötigte Unterwind entlang den Roststäben
wurde bisher im allgemeinen nicht nach den Anforderungen geführt, die sich aus der
erforderlichen dauernden, gleichmäßigen Abfühmung der stetig aus der Brennschicht
in den Rostbelag einströmenden Wärmemengen ergeben. Da zudem sogar bei normaler
Durchlässigkeit der aufliegenden Brennschicht die Geschwindigkeit der Kühlluft längs
der Unterseite und den Flanken der Roststäbe bei allen Rostbauarten nur gering ist
und im allgemeinen bei 3 bis 5 m/Sek. liegt, ist auch die Wärmeübertragungszahl
längs der bestrichenen Oberfläche klein. Lediglich in dem schmalen Bereich, den
die Flanken der Düsenspalten an der Stelle des Luftaustritts in die Brennschicht
an jedem Roststab bilden, steigt sie auf höhere Werte, doch ist dieser Bereich flächenmäßig
viel zu klein, als daß dort ein Wärmeaustausch von ins Gewicht fallendem Ausmaß
stattfinden könnte.
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Bei der bisher üblichen Luftführung .ergeben sich bei heißgehender
Brennschicht daher folgende Temperaturverhältnisse: trotzdem die Roststäbe sehr
hohe, vielfach sogar über 85o° C liegende Betriebstemperaturen aufweisen, erfährt
die Kühlluft beim Vorbeistreichen an ihnen nur eine geringe Aufwärmung von etwa
ioo° C, sie wird also kühltechnisch nur sehr mangelhaft ausgenutzt. Dies hat aber
die eingangs erwähnte, ungenügende Haltbarkeit der Roststäbe zur Folge.
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Es wurde schon vorgeschlagen, die Roststäbe hohl auszubilden und die
Verbrennungsluft unter Verwendung von zusätzlicher Luft hohen Druckes hindurchzublasen.
Hierbei mußte jedoch die Druckluft jedem einzelnen Hohlroststab unter Anwendung
besonderer Verteilerleitungen zugeführt werden. Das bedingt aber hohe Herstellungs-
und Betriebskosten. Die Verbrennungsluft wird hierbei durch in den Roststäben vorgesehene
Luftaustrittslöcher in die Brennschicht geleitet. Erfahrungsgemäß werden aber derartige
Düsenlöcher durch Schlacke USW. verstopft, so daß weder eine ordnungsgemäße
Kühlung noch eine ausreichende Luftzufuhr in die Brennschicht gewährleistet ist.
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Alle bekannten Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.
Durch diese wird das Druckgefälle ausgenutzt, das zwischen dem Raum unter und über
denn Rost vorhanden ist und durch ein Unterwindgebläse, Sang- oder natürliche Kamin-Zugwirkung
erzeugt wird. Bei einem nach der Erfindung ausgebildeten Rost wird die gesamte oder
ein Teil der Verbrennungsluft als Unterwind von der Rostunterseite her in die Roststäbe
eingeführt und nach dem Durchlaufen der Roststäbe mit erhöhter Geschwindigkeit in
die Brennschicht ausgeblasen und so der unmittelbare Durchtritt von Luft in die
Brennschicht verhindert. Der erfindungsgemäße Rost ist dabei mit luftgekühlten Hohlroststäben
ausgerüstet, die auf der Unterseite Lufteintrittsöffnungen aufweisen und mittels
ebener, den unmittelbaren Luftdurchtritt vom Rostunterraum in den Feuerraum verhindernder
Berührungsflächen bis auf düsenartige Luftaustrittsöffnungen im vorderen Teil der
Roststäbe bildende Aussparungen dicht aneinander geführt sind.
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Einzelheiten sind aus der nachfolgenden Beschreibung urid den Zeichnungen
ersichtlich. Letztere stelleneinigebeispielsweise Ausführungsformen dar, und zwar
zeigt Fig. i einen Längsschnitt durch einen Roststab eines Stufenrostes mit Nachbarroststäben
in Ansicht und Teilansicht, Fig. 2 eine Unteransicht eines Roststabes, Fig. 3 einen
Querschnitt durch den Roststab, Fig. 4 bis 15 Unteransichten und Schnitte weiterer
Ausführungsformen, Fig. 16 und 17 perspektivische Unteransichten zweier Ausführungsformen.
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Die Hohlroststäbe i des Feuerungsrostes weisen auf ihrer Unterseite
großflächige Luftführungskanäle 3 auf (Fig. 2 und 3). Diese Kanäle können sowohl
geschlossen als auch offen sein; im letzteren Falle werden sie durch ,eine Abdeckplatte
io verschlossen, die entweder aus Guß mit gleichem Dehnungskoeffizient wie der Grundstoff
der Roststäbe oder aus geglühtem Eisenblech besteht und zentral oder seitlich mittels
Schweißung befestigt ist, wobei ein Dehnungsspiel und Halteleisten am Roststab vorgesehen
sind. Anstatt der in Fig. 2 und 3 veranschaulichten vier nebeneinander angeordneten
Luftführungskanäle können wahlweise auch drei (Fig. 4 und 5) angeordnet sein, wobei
der Lufteintritt in jeden Roststab dann zweckmäßig hinten erfolgt, oder zwei, wie
in Abb. 6 und 7 -dargestellt; der Lufteintritt in die Kühlrippen findet bei letzterer
Ausführung zweckmäßig vorn statt. Die Kühlluft kann auch in der Mitte der Roststäbe
eintreten und diese in zwei Teilströmen symmetrisch durchfließen (Fig.8 rund 9).
Die Kühlluftkanäle können ferner auch übereinanderliegend angeordnet sein, wie in
Fig. io und ii veranschaulicht ist. Ferner kann der Kühlluftstrom jeden Roststab
auch mäanderartig durchfließen, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt.
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Es ist zweckmäßig, daß der Querschnitt der Luftführu,ngskanäle entsprechend
dem durch die Erwärmung zunehmenden Luftvolumen in der Strömungsrichtung erweitert
ist.
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Um ein unerwünscht großes Durchströmen der nicht durch die Roststäbe,
sondern an deren Seitenflankenvorbeistreichenden.Nebenluft 9 (Fig. iund2) zu vermeiden,
sind die Roststäbe außer mit der erwähnten Abdeckplatte io an den Seitenflanken
mit aneinanderstoßenden Berührungsflächen 4 ausgerüstet, die einen Druckausgleich
zwischen der Lufteinström- und Ausströmöffnung jedes Roststabes im wesentlichen
verhindern, somit also als Drucksperre wirken.
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Die durch die Berührungsflächen 4 doch noch hinduirchtretende Nebenluft9
wird beim Vorbeistreichen an den Außenseiten der Roststäbe gleichfalls auf hohe
Geschwindigkeit (größenordnungsmäßig 20
bis 45 m/Sek.) beschleunigt,
so daß sie ebenfalls wirksam zur Wärmeabfuhr beiträgt; die Nebenluft 9 vereinigt
sich nach Durchtritt durch die Berührungsfläche mit dem Hauptluftstrom 12.
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Die Luftabflußaussparungen 5 können auf beiden Seitenflanken jedes
Roststabes angeordnet- (Fig. i bis 5 sowie 8, 9) oder jeweils nur auf einer Roststabseite
vorhanden sein (Fig. 6, 7, 1o bis i5). Die aneinanderliegenden Aussparungen 5 zweier
benachbarter Roststäbe bilden dabei die düsenartige Luftaustrittsöffnung
13.
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Der Raum 14 (Fig. i .und 16) kann an jedem Roststab seitlich und unten
für sich praktisch gegen die Umgebung luftdicht abgeschlossen sein, so daß die durch
jeden Roststab durchgeströmte Luft nur durch die für den Luftaustritt vorgesehene
Luftaustrittsöffnung 13 in die Brennschicht z übertreten kann.
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Die Einrichtung kann aber auch so getroffen sein, daß die Kühlströme
aller Stäbe einer Roststufe in einen zwischen der Berührungsfläche q. und den Luftaustrittsöffnungen
13 der Roststäbe liegenden gemeinsamen Raum 14 einmünden (Fig. i7), so daß die durch
einen Roststab geströmte Luftmenge 1a beispielsweise durch die Austrittsöffnungen
13 benachbarter, d. h. in der gleichen Reihe liegender Roststäbe in die Brennschicht
2 austreten kann. Bei dieser Ausführungsart werden selbst solche Roststäbe noch
von Kühlluft durchflossen, deren; Luftaustrittsöffnung nach der Brennschicht beispielsweise
durch eine örtliche Ansammlung flüssiger Schlacke vorübergehend verlegt ist.
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Die beschriebene neuartige Luftführung innerhalb der Roststäbe gestattet,
die Zahl der Luftaustrittsöffnungen 13 des Rostbelags je Flächeneinheit zugunsten
der Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit längs allen vom Unterwind hestrichenen
Flächen wesentlich geringer zu halten, als dies bei der bisher üblichen Luftführung
möglich ist.
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Falls bei Rosten mit gegeneinander bewegbaren, übereinanderliegenden
Stufen die Unterseite des Raumes 1q. durch die Oberfläche der in der Barunterliegenden
Stufe befindlichen Roststäbe gebildet wird, muß auf dichten Abschluß des Raumes
1q. gegenüber dem Lufteintrittsraum 15 während der ganzen Hubstrecke der
Roststäbe geachtet werden.
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Die beschriebene Kühlluftführung kann auch bei den Roststäben von
Plan- oder Wanderrosten angewendet werden.
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Da das der Verbrennungsluft durch die Unterwindeinrichtung aufgedrückte
mechanische Arbeitsvermögen bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Rostbelags
stets an der Stelle des größten Engpasses frei wird, wird bei der erfindungsgemäßen
Roststabawsbildung eine viel bessere Sauberhaltung der Rostspalten erzwungen, als
dies bisher möglich ist.
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Das sich an der engsten Stelle zwischen den Roststäben ergebende Säuberungsbestreben
der Kühl- .und Verbrennungsluft kann in an sich bekannter Weise durch Verwendung
von konisch. nach unten erweiterten Düsenspalten an den gegeneinander verschiebbar
angeordneten Roststäben unterstützt werden (Fig. 6 mittlerer Roststab). Die als
»Drucksperre« wirkenden Berührungsflächen 7 (Fig. 6) an den verschiebbaren Roststäben
werden in diesem Falle zweckmäßig um die Größe des Verschiebungsweges breiter gehalten
als die Berührungsflächen q., mit denen sie zusammenarbeiten.
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Stufenartig übereinanderliegende Roststäbe kön-
nen so angeordnet
sein, daß ihre Luftaus-trittsöffnungen miteinander fluchten; zwecks möglichst gleichmäßiger
Brennschichtdurchblasung können die Luftaustrittsöffnungen von .Stufe zu Stufe jeweils
um die halbe -Stabbreite versetzt werden.
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Um ein Anheben einzelner Roststäbe z. B. durch Wärmespannungen unmöglich
zu machen, können Haltevorsprünge 8 (Fig. 1q. und 15) angeordnet sein, die jeweils
am Nachbarstab Untergreifen.
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Die Führung des jedem Roststab zukommenden Verbrennungsluftanteils
mit großer Geschwindigkeit in einem verhältnismäßig langen Kanal großer Wandfläche,
ferner die Einschaltung von Ausströmdüsen mit möglichst groß gehaltenen Flankenflächen
unter Geschwindigkeitssteigerung der Kühl- und Verbrennungsluft sowie die Verminderung
der Luftausströmungsstellen des Rostbelags je Flächeneinheit ergeben einerseits
eine beträchtlich gesteigerte Wärmeaufnahme der Verbrennungsluft, im Zusammenhang
damit anderseits die erforderliche wirksame Kühlhaltung der Roststäbe in ungleich
stärkerem Maße, als dies bei der bisher üblichen, im Parallelstrom in offenen Kanälen
und anschließender unmittelbarer Ausströmung in die Brennschicht erfolgenden Führung
des Unterwinds der Fall ist.
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Durch das Leiten des Kühlluftstromes durch einen langen Kanal verhältnismäßig
engen Querschnitts läßt sich mit der für die Verbrennung erforderlichen Luftmenge
ein so hoher Druckverlust (beispielsweise ioo mm Wassersäule und mehr) in Jedem
einzelnen Roststab erzeugen, daß dieser den Durchdringungswiderstand der Brennschicht
(größenoTdnu,ngsm.äßig 3o bis 6o mm Wassersäule) weit übersteigt, so daß die in
die Brennschicht abströmende Luftmenge von Änderungen des Schichtwiderstandes praktisch
unabhängig wird.
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Der hohe Druckverlust, der in jedem einzelnen Roststab auftritt, läßt
sich außer zur Erzwingung einer äußerst wirkungsvollen Kühlung aber auch zu mehreren
verbrennungstechnisch sehr wertvollen Nebenwirkungen verwenden, wodurch sich eine
Stabilisierung des Abbrandes durch Vergleichmäßigung der örtlich in die Brennschicht
eintretenden Luftmenge sowie eine Verbesserung der Vortrocknun.g und Zündung insbesondere
feuchter oder minderwertiger Brennstoffe ergibt.
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Bei normalen Schichtdurchdringungsverhältnissen, also einem im Verhältnis
zur Gebläsepressung (beispielsweise Zoo mm Wassersäule) geringen Schichtwiderstand,
wird das Arbeitsvermögen der Verbrennungsluft zum größten Teil in den Kühlkanälen
und in den A,usströmspalten vernichtet; dies hat aber zur Folge, daß auch an Stellen
örtlich schwacher oder fehlender Schichtbedeckung der Roststäbe nur eine ganz geringe
(größenordnungsmäßg
nur i o bis i 5,% betragende) Steigerung der
austretenden Luftmenge gegenüber dem Normalwert möglich ist, so daß sich also keine
kraterartigen Durchbruchstellen in der Brennstoffschicht bilden können. Dies ist
besonders wichtig bei grobkörnigen Brennstoffen mit geringem Strömungswiderstand,
aber auch bei solchen, die vom Luftstrom leicht mitgerissen werden.
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Tritt umgekehrt örtlich über einem Rostglied Neigung zur Vergrößerung
des Schichtwiderstandes und- als Folge davon eine Verminderung der Ltuftdurchströmmenge
durch die Brennschicht ein, so sinkt der Drosselverlust, den die verminderte Luftmenge
in den Kanälen des betreffenden Roststabes erfährt, erheblich ab. Da die Windpressung
in der zugehörigen Rostzone ihren früheren Wert in diesem Fall mindestens beibehält,
so steigt infolge der beschriebenen starken Verminderung des Drosselverlustes im
Roststab der für die Durchdringung der BrennschichtverfügbareDruckanteil im gleichen
Maße an und erzwingt so sowohl den weiteren Abbrand der Brennschicht auch an Stellen
dichter SchÜttung oder flüssig gewordener Schlacke- als auch die weitere Wärmeabfuhr
aus dem darunterliegenden Roststab. Durch die Anwendung der erfindiungsgemäßen Roststabausbildung
wird daher das mit Rostfeuerungen beherrschbare Brennstoffprogramm sowohl hinsichtlich
der zulässigen Kornfeinheit bzw. -verschiedenheit als auch hinsichtlich niedriger
Schlackenschmelzpunkte vergrößert.
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Erstreckt sich die Vergrößerung des Schicht wideTstandes auf eine
ganze Rostzone oder erhebliche Teile einer solchen, so tritt infolge der Leistungsabhängigkeit
der Gebläsedruckcharakteristik zusätzlich eine Erhöhung des Zonenwirkdruckes, also
des Eintrittsdruckes der Luft in die Kühlkanäle, ein.
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Hierduzch wird die Rückführung der Brennschichtdurchblasung auf den
Normalwert zusätzlich begünstigt. Die gute Wärmeabgabe der Roststäbe an die Verbrennungsluft
und deren Aufwärmung kommt auch der raschen Vortrocknung und Zündung feuchter oder
aus sonstigen Gründen heizwertarmer Brennstoffe zugute. Wenn die Zündung bei solchem
Brennstoff beispielsweise wegen örtlich besonders niedrigem Heizwert der aufliegenden
Brennschicht oder bei kurzfristig notwendig werdender Leistungserhöhung zum Abreißen
neigen möchte, wirken die erfindungsgemäß ausgebildeten Roststäbe als Rekuperativwärmespeicher,
erleichtern durch die Abführung ihres Wärmevorrats an die Verbrennungsluft die Aufrechterhaltung
der Zündtemperatur und tragen so in wertvoller Weise zur Stabilisierung des Schichtabbrandes
bei. Hierdurch wird nicht nur die Betriebssicherheit bei heizwertarmen Brennstoffen
erheblich gesteigert, sondern auch die Flächenwärmeleistung der Rostfeuerungen merklich
vergrößert.
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Um die thermische Beanspruchung der Roststäbe überwachen und damit
deren Lebensdauer erhöhen zu können, werden gegebenenfalls ar. geeigneten Stellen
des Rostbelages Temperaturfühler bekannter Art eingebaut, die nach Wahl mit einem
anzeigenden oder registrierenden Meßinstrument zusammenarbeiten.