CH688840A5 - Kühlbarer Rostblock. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen kühlbaren Rostblock gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. 



  In herkömmlichen Abfallverbrennungsanlagen wird bekannterweise der Abfall auf einem Rost durch einen Feuerungsraum gefördert und dabei getrocknet und verbrannt. Der Rost sorgt neben der Transportfunktion auch für ständige Durchmischung des Abfalls, so dass immer wieder neue Abfalloberflächen der thermischen Behandlung im Feuerungsraum ausgesetzt werden. Zu diesem Zweck weist eine Rostbahn mehrere treppenartig hintereinander angeordnete Rostblockreihen auf, wobei jeweils abwechselnd ortsfeste und bewegliche Rostblockreihen einander folgen. Das sich auf dem Rost befindende Abfallmaterial, beispielsweise Müll, wird durch eine Schubbewegung der beweglichen Rostblockreihen vorwärtsgeschoben und gleichzeitig durchgemischt.

  Eine Rostblockreihe wird jeweils durch mehrere, in der Regel 16 bis 24 Rostblöcke gebildet, die nebeneinander an einem Halterohr eingehängt und mittels einer Zugstange miteinander verspannt werden. Die einzelnen Rostblöcke werden mittels durchströmender Luft gekühlt, die bei Verbrennungsrosten gleichzeitig als ein für die Verbrennung notwendiges Oxidationsmittel dient. 



  Trotz der Luftkühlung werden die Rostblöcke einer hohen thermischen Beanspruchung ausgesetzt, die starke Wärmespannungen im Material der Rostblöcke zur Folge hat. Es können sich Risse im Material bilden, wodurch die Korrosionsgefahr ansteigt. Die Rostblöcke müssen aus hochwertigem Material, beispielsweise aus hochlegiertem Stahl hergestellt werden. Wegen den grossen Wärmedehnungen ist die Grösse der einzelnen Rostblöcke limitiert; es ist  eine relativ grosse Anzahl Rostblöcke in einer Rostblockreihe nötig.

  Es ist dabei von Nachteil, dass durch die Spalten zwischen den einzelnen Rostblöcken, entstanden durch mehrmaliges Ausdehnen und Zusammenschrumpfen durch unterschiedliche Blocktemperaturen, hervorgerufen durch den Verbrennungsablauf sowie An- und Abfahren des Ofens, gewisse Anteile des zu verbrennenden Abfalls (Buntmetalle, Staub etc.) durchfallen, die dann unverbrannt in die Schlacke gelangen. Werden zwei oder drei Rostbahnen nebeneinander verwendet, so müssen nicht nur auf der Aussenseite eines solchen Rostes, sondern auch zwischen den Rostbahnen Halterungen für die Zugstangen und Abdichtungen für die Leckluft angeordnet werden. Der Wechsel einzelner Rostblöcke ist somit kompliziert und beansprucht lange Servicezeiten. 



  Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Beanspruchung des Rostblocks zu senken und einen montage- und wartungstechnisch einfacheren Aufbau eines Rostes zu ermöglichen, der dennoch auch betriebstechnisch allen Anforderungen besser standhält. 



  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. 



  Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere in der wirksamen Kühlung zu sehen, wodurch Wärmespannungen und Wärmedehnungen im Rostblock weitgehend eliminiert werden. Somit können nur wenige, breitere Rostblöcke - miteinander in einfacher Weise verbunden - eine Rostblockreihe bilden. Dadurch werden nicht nur die Montage und der Wechsel einfacher, sondern auch der Rostdurchfall bedeutend reduziert. Dabei kann der Rostblock auch aus weniger hochwertigem Material hergestellt werden. 



  Weitere besondere Vorteile ergeben sich bei Verwendung der erfindungsgemässen Rostblöcke für einen Pyrolyserost, der beim aus EP-A 0 683 358 bekannten Verfahren Anwendung findet. Bei diesem Verfahren wird keine Luft als Oxidationsmittel durch den Rost getrieben; da erfindungsgemäss die Luft als Kühlmittel ebenfalls entfällt, müssen die Rostblöcke keine der Verstopfungsgefahr ausgesetzten Luftöffnungen aufweisen. 



  Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. 



  Es zeigen: 
 
   Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Rostelements als Teil eines Rostes nach dem Stand der Technik; 
   Fig. 2 schematisch dargestellt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Rostblocks von unten in Pfeilrichtung P nach Fig. 1 gesehen; 
   Fig. 3 eine Seitenansicht des Rostblocks in Pfeilrichtung S nach Fig. 2, teilweise im Schnitt und 
   Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2. 
 



  In Fig. 1 ist ein Rostelement 3 als Teil eines Rostes für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall dargestellt. Eine geneigte Rostbahn setzt sich in der Länge aus mehreren Rostelementen 3 zusammen; in der Regel werden drei bis fünf Rostelemente 3 hintereinander  angeordnet. Ausserdem können mehrere Rostbahnen nebeneinander angebracht werden; üblicherweise bilden eine bis vier Rostbahnen die Breite des Rostes. Die Anzahl der Rostelemente 3 und der Rostbahnen hängt von der vorgegebenen Durchsatzmenge des Abfalls und von dessen Heizwert ab. 



  Jedes Rostelement 3 weist mehrere, gegebenenfalls acht hintereinander angeordnete Rostblockreihen 4, 5 auf, wobei jeweils einer festen Rostblockreihe 4 eine bewegliche Rostblockreihe 5 folgt. In jeder Rostblockreihe 4, 5 sind mehrere Rostblöcke 6 nebeneinander angeordnet. Bis jetzt war es üblich, 16 bis 24 luftgekühlte Rostblöcke 6 min  in einer Rostblockreihe 4, 5 nebeneinander zu plazieren. Wie Fig. 1 zeigt, wurden sie an einem Blockhalterohr 7 eingehängt und mittels Zugstangen 14 und Spannschlossmuttern (nicht dargestellt) verspannt. Erfindungsgemäss werden nun lediglich drei bis vier an einem Blockhalterohr 7 eingehängte, wassergekühlte Rostblöcke 6 einer Rostblockreihe 4, 5 miteinander fest verbunden, beispielsweise verschraubt. Am äussersten Block jeder festen Blockreihe wird eine Seitenplatte 15 angeschraubt. 



  Die Blockhalterohre 7 der festen Rostblockreihen 4 werden gemäss Fig. 1 von ortsfesten Konsolen 8 getragen. Die Blockhalterohre 7 der beweglichen Rostblockreihen 5 sind in Konsolen 9 befestigt, die einem beweglichen Rostwagen 10 zugeordnet sind. Jedes Rostelement 3 ist mit einem solchen Rostwagen 10 ausgestattet. Der Rostwagen 10 wird mittels zweier parallel angeordneter Hydraulikzylinder 11 angetrieben und dabei über Rollen 12 auf Laufflächen 13 vor und zurück bewegt. Somit werden auch die beweglichen Rostblockreihen 5 bewegt, die eine Schub- und Scherenwirkung auf das sich auf der Rostbahn 2 befindende Abfallmaterial ausüben, so dass immer wieder neue  Abfalloberflächen der thermischen Behandlung im Feuerungsraum ausgesetzt werden bei gleichzeitiger Vorwärtsförderung des Abfallmaterials. 



   Anhand von Fig. 2 bis 4 wird nun im folgenden ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Rostblocks 6, für einen Verbrennungsrost vorgesehen, beschrieben. 



  Der Rostblock 6 weist einen Blockkörper 20 von einem U-förmigen Querschnitt auf, dessen obere Wand in Fig. 3 und 4 mit 23 bezeichnet ist. Die Aussenfläche der oberen Wand 23 bildet eine Nutzfläche 33, auf der der zu behandelnde Abfall zu liegen kommt und entlang welcher er transportiert wird. Eine hintere Wand 21 des Blockkörpers 20 ist mit einem Haken 22 zum Einhängen am Blockhalterohr 7 (Fig. 1) versehen. Zwischen der oberen Wand 23 und einer vorderen Wand 24 befindet sich eine Ecke 25. Unten ist der Rostblock 6 mit einem schrägen Boden 28 und einem Fuss 26 versehen. Dabei ist jeweils der Fuss 26 eines Rostblocks 6 der oberen Wand 23 eines nachfolgenden Rostblocks 6 zugeordnet; sie sind jeweils gegenseitig relativ verschiebbar. 



  Durch den Blockkörper 20, den Boden 28 und den Fuss 26 und zwei Seitenwände 29 wird ein innerer Kühlraum 27 umschlossen. In den Kühlraum 27 mündet eine Wasserzufuhrleitung 30 hinein. Die Wasserzufuhr ist in Fig. 3 mit einem Pfeil W1 bezeichnet. Parallel zur hinteren Wand 21 erstreckt sich eine an die Wasserzufuhrleitung 30 angeschlossene Wasserzufuhr-Querleitung 31, welche an einzelnen Stellen (in Fig. 2 drei dargestellt) mit Austrittsöffnungen 32 versehen ist. Dieser Wasseraustritt ist in Fig. 3 mit einem Pfeil W2 bezeichnet. Von der Wasserzufuhr-Querleitung 31 zweigen mehrere, gegebenenfalls drei längs angeordnete Wasserzufuhr-Verzweigungs leitungen 34 ab, die sich bis zur vorderen Wand 24 hin erstrecken und dort derart abgewinkelt sind, dass sich ihre Austrittsöffnung 35 unmittelbar vor dem Fuss 26 befindet.

  Das aus der Austrittsöffnung 35 ausströmende Wasser füllt in Richtung eines Pfeiles W3 zusammen mit dem aus den Austrittsöffnungen 32 austretenden Wasser (Pfeil W2) den geschlossenen Kühlraum 27, wobei diese beiden Wasserströmungen in gewissem Sinne einander entgegenwirken und für eine gute Wasserdurchmischung bzw. für einen verstärkten Kühlungseffekt sorgen. Es ist dabei von Bedeutung, dass die insbesondere stark mechanisch beanspruchte Stelle des Rostblocks 6, nämlich der Fuss 26, direkt mit dem Kühlwasser beaufschlagt wird. 



  Den grössten Temperaturen und daher der grössten thermischen Beanspruchung ist die vordere Ecke 25 ausgesetzt (vgl. dazu besonders Fig. 1, nach welcher gut vorstellbar ist, welcher Bereich der Rostblöcke ständig der direkten thermischen Beanspruchung bzw. dem direkten Kontakt mit der Abfallschicht ausgesetzt ist, egal in welcher Relativstellung sich momentan bewegliche und feste Rostblockreihen 4, 5 befinden). Zu dieser Stelle des Kühlraumes 27 steigt das leichtere, bereits erwärmte Wasser und wird dort zusätzlich weiter erhitzt. Unmittelbar in diesem Bereich sind Eintrittsöffnungen 41 (Fig. 4) von mehreren, gegebenenfalls zwei Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 (vgl. Fig. 2) angebracht. Der Eintritt vom erhitzten Wasser in die Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 ist in Fig. 4 mit einem Pfeil W4 bezeichnet.

  Die Wasserabfuhr-Verzweigungsleitungen 40 erstrecken sich schräg entlang des Bodens 28 und münden in eine parallel zur Wasserzufuhr-Querleitung 31 angeordnete, gegenüber dieser tiefer versetzte Wasserabfuhr-Querleitung 42. Von dort wird das erwärmte Wasser mittels einer Abfuhrleitung 43 in Richtung eines Pfeiles  W5 (Fig. 4) aus dem Kühlraum 27 weggeführt. 



  Die zweckmässige Anordnung der Kaltwasserzufuhr (Austrittsöffnungen 35) und der Warmwasserabfuhr (Eintrittsöffnungen 41) sichert den optimalen Kühlungsstrom (es wird z.B. auch vermieden, dass sich an bestimmten Stellen sogenannte "Wassertaschen" mit nicht zirkulierendem Wasser bilden, oder dass Dampfblasen im Bereich der Ecke 25 entstehen), schont den mechanisch beanspruchten Fuss 26 und vermeidet zu hohe thermische Spannungen im Bereich der vorderen Ecke 25. 



  Die Wasserzufuhrleitung 30 sowie die Wasserabfuhrleitung 43 sind in nicht näher dargestellter Weise an ein Kaltwasser-Niederdrucksystem angeschlossen. Ein Anschluss an ein geschlossenes Kühlwassersystem mit einem eingebauten Wärmeaustauscher ist zu bevorzugen. 



  Bei der in Fig. 2 bis 4 dargestellten, für einen Verbrennungsrost vorgesehenen Ausführungsform des Rostblocks 6 wird von unten in Richtung eines Pfeiles L1 (Fig. 3) Luft als ein für die Verbrennung notwendiges Oxidationsmittel durch mehrere gleichmässig entlang der Rostblockbreite verteilte, sich zwischen dem Boden 28 und der vorderen Wand 24 durch den Kühlraum 27 erstreckende Rohre 46 geführt. Die vordere Wand 24 weist gemäss Fig. 3 mehrere den Rohren 46 zugeordnete Luftaustrittsöffnungen 47 auf, aus denen die Verbrennungsluft in Richtung eines Pfeiles L2 strömt. Da die Luft lediglich als Verbrennungsmittel, nicht aber als Kühlungsmittel wie bisher verwendet wird, sind wesentlich weniger Luftaustrittsöffnungen 47, die wegen Verstopfung mühsam gereinigt werden müssen, benötigt als bis jetzt üblich. 



  Werden die erfindungsgemässen, wassergekühlten Rostblöcke 6 für einen Pyrolyserost verwendet, bei dem keine Luft als Oxidationsmittel durch den Rost getrieben wird, so entfallen die Rohre 46 sowie die der Verstopfungsgefahr ausgesetzten Luftaustrittsöffnungen 47 gänzlich. Da keine Luft durch den Rost 1 geführt werden muss, kann eine dickere Abfallschicht auf den Rost 1 aufgetragen werden. 



  Bei einem Verbrennungsrost kann das erste Rostelement 3, das zum schnellen Zünden durch Anfahrbrenner bestimmt ist, ebenfalls aus Rostblökken 6 ohne Rohre 46 und Luftaustrittsöfnungen 47 bestehen, da nun das Wasser anstelle der Luft für die Kühlung sorgt. 



  Bei der erfindungsgemässen Wasserkühlung einzelner Rostblöcke 6 können dank den günstigeren Wärmeübergangszahlen vom Wasser im Vergleich zur Luft die mittleren Temperaturwerte am Rost wesentlich reduziert werden. Bewegten sich diese Werte bei Luftkühlung etwa zwischen 350 DEG  bis 700 DEG C, so konnten sie durch die Wasserkühlung auf ca. 50 DEG  bis 100 DEG C gesenkt werden. Die hohen thermisch bedingten Spannungen und Dehnungen im Material, die bei luftgekühlten Rostblöcken 6 min  üblich waren, entfallen bei der erfindungsgemässen Wasserkühlung. Dadurch können problemlos im Gegensatz zu früheren Rostausführungen weniger (drei bis vier), breitere Rostblöcke 6 nebeneinander in einer Rostblockreihe 4, 5 angeordnet werden und die Breite der Rostbahn 2 bilden.

   Die bisherige Verspannung durch Zugstangen 14 (Fig. 1) erübrigt sich ebenfalls; die Rostblöcke 6 einer Rostblockreihe 4 bzw. 5 können in einfacher Weise miteinander verschraubt werden. Bei Mehrbahn-Rosten entfallen somit auch die bisher notwendigen Halterungen für die Zugstangen zwischen den einzelnen Bahnen. Dadurch ist ein eventueller Wechsel von Rostblökken 6 wesentlich vereinfacht und beansprucht  kürzere Servicezeiten. Zudem war der Wechsel bei den früheren, hohen Temperaturen öfter, beispielsweise alljährlich, nötig. Ein wesentlicher Vorteil liegt erfindungsgemäss auch darin, dass durch die Verwendung von wenigen Rostblöcken 6 bzw. durch Wegfallen von Spalten der Rostdurchfall erheblich reduziert wird; die Gefahr, dass beispielsweise Buntmetalle oder Staub durch den Rost fallen und unverbrannt in die Schlacke gelangen, ist bedeutend geringer. 



   Durch die niedrigeren Temperaturen und die niedrigere thermische Beanspruchung des Rostblocks 6 ist weitgehend auch die Gefahr eliminiert, dass durch Wärmespannungen Risse im Material entstehen, die die Korrosion begünstigen. Somit kann die Verwendung von weniger hochwertigem Material für die Rostblöcke 6 in Betracht gezogen werden. 



  Vorzugsweise werden sowohl die festen, als auch die beweglichen Rostblockreihen 4 bzw. 5 aus wassergekühlten Rostblöcken 6 zusammengesetzt. Es wäre aber auch möglich, die Wasser- und Luftkühlung miteinander zu kombinieren. 

Claims (12)

1. Kühlbarer Rostblock als Teil eines Rostes für eine Anlage zur thermischen Behandlung von Abfall, mit einer oberen Wand (23), deren Aussenfläche eine Nutzfläche (33) bildet, auf der der zu behandelnde Abfall zu liegen kommt und entlang welcher der Abfall transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wand (23) einen darunterliegenden Kühlraum (27) begrenzt, der von einer Wasserzufuhrleitung (30, 31, 34) und einer Wasserabfuhrleitung (40, 42, 43) durchsetzt ist, wobei die Wasserzufuhrleitung (30, 31, 34) und die Wasserabfuhrleitung (40, 42, 43) im Kühlraum (27) enden und mehrere Austrittsöffnungen (35) bzw. mehrere Eintrittsöffnungen (41) aufweisen.

2.

Kühlbarer Rostblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlraum (27) in einem U-förmigen Blockkörper (20) gebildet, seitlich durch zwei Seitenwände (29) und von unten durch einen Boden (28) sowie einen Fuss (26) geschlossen ist, wobei jeweils der Fuss (26) eines Rostblocks (6) dazu bestimmt ist, auf der oberen Wand (23) eines nachgeschalteten Rostblocks (6) verschiebbar bewegt zu werden.

3. Kühlbarer Rostblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (35) der Wasserzufuhrleitung (30, 31, 34) im Bereich des Fusses (26) angeordnet sind.

4. Kühlbarer Rostblock nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnungen (41) der Wasserabfuhrleitung (40, 42, 43) im Bereich einer am Übergang der oberen Wand (23) zur vorderen Wand (24) gebildeten Ecke (25) angeordnet sind.

5.

Kühlbarer Rostblock nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhrleitung (30, 31, 34) eine parallel zur hinteren Wand (21) des Blockkörpers (20) angeordnete Querleitung (31) aufweist, an welche mehrere, bis in den vorderen Bereich des Kühlraumes (27) hineinragende, mit den Austrittsöffnungen (35) versehene Verzweigungsleitungen (34) angeschlossen sind.

6. Kühlbarer Rostblock nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserabfuhrleitung (40, 42, 43) eine parallel zur hinteren Wand (21) des Blockkörpers (20) angeordnete Querleitung (42) aufweist, an welche mehrere, bis in den vorderen Bereich des Kühlraumes (27) hineinragende, mit den Eintrittsöffnungen (41) versehene Verzweigungsleitungen (40) angeschlossen sind.

7.

Kühlbarer Rostblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querleitung (31) mit mehreren zusätzlichen Wasseraustrittsöffnungen (32) versehen ist.

8. Kühlbarer Rostblock nach einem der Ansprüche 2 bis 7, der einen Teil eines Verbrennungsrostes einer Abfallverbrennungsanlage bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Wand (24) des Blockkörpers (20) mit mehreren, über die Rostblockbreite gleichmässig verteilten Luftaustrittsöffnungen (47) versehen ist, denen die Luft als Verbrennungsmittel durch entsprechende, den Kühlraum (27) zwischen dem Boden (28) und der vorderen Wand (24) durchragende Rohre (46) zugeführt wird.

9.

Kühlbarer Rostblock nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzufuhrleitung (30, 31, 34) und die Wasserabfuhrleitung (40, 42, 43) an ein geschlossenes, mit einem Wärmeaustauscher versehenes Kühlwassersystem angeschlossen sind.

10. Rost aufgebaut aus kühlbaren Rostblöcken (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mehrere Rostblöcke (6) an einem Blockhalterohr (7) eingehängt und miteinander verbunden eine Rostblockreihe (4 bzw. 5) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Rostblockreihe (4 bzw. 5) aus maximal vier Rostblöcken (6) gebildet ist.

11. Rost nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenwände (29) der benachbarten Rostblöcke (6) miteinander verschraubt sind.

12.

Rost nach einem der Ansprüche 10 oder 11, mit mehreren ortsfesten Rostblockreihen (4) und mehreren beweglichen Rostblockreihen (5), die abwechselnd einander folgend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die ortsfesten Rostblockreihen (4) als auch die beweglichen Rostblockreihen (5) durch die mit Wasser kühlbaren Rostblöcke (6) gebildet sind.