DE19860553C2

DE19860553C2 - Liquid-cooled combustion grate

Info

Publication number: DE19860553C2
Application number: DE1998160553
Authority: DE
Inventors: Manfred Kuehl; Emil Zurl
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: DE19860553A1

Description

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsrost, insbesondere einen Vorschubrost.The invention relates to a liquid-cooled combustion grate, in particular one Moving grate.

Verbrennungsroste werden beispielsweise in mit festen Brennstoffen befeuerten thermischen Kraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen eingesetzt. Es sind sowohl feststehende Verbrennungsroste als auch sogenannte Vorschubroste bekannt, bei denen sich bestimmte Teile des Rostbelages gegenüber anderen feststehenden Teilen des Rostbelages bewegen und dadurch einen langsamen Transport des Brenngutes auf dem Rost bewirken. Infolge der steigenden verfahrenstechnischen Anforderungen an ein modernes Rostsystem durch Behandlung hochkalorischer Abfälle haben sich die thermischen Belastungen für Verbrennungsroste erheblich verstärkt. In diesem Zusammenhang ist es seit vielen Jahren bekannt, den Rostbelag gezielt zu kühlen. Hierzu können die Rostbeläge beispielsweise mit Flüssigkeitskühlungen versehen werden.Combustion grates are, for example, fired with solid fuels thermal power plants or waste incineration plants. It is both fixed combustion grates as well as so-called feed grates are known, in which certain parts of the grate cover against other fixed parts of the Move the rust coating and thereby slow transport of the firing material on the Cause rust. As a result of the increasing process engineering requirements modern grate system by treating high-calorific wastes have become thermal loads for combustion grates significantly increased. In this Context, it has been known for many years to specifically cool the grate surface. For this For example, the grate coverings can be provided with liquid cooling.

Aus der DE 196 13 507 C1 ist ein Verbrennungsrost mit mehreren divergent ausgebildete Luftdurchtrittsdüsen in der Stirnseite des Roststabkopfes bekannt, wobei diese Luftdurchtrittsdüsen in Durchströmungsrichtung gesehen mit einem Winkel von 10-60° gegenüber der Waagrechten abwärts gerichtet sind.DE 196 13 507 C1 describes a combustion grate with several divergent designs Air passage nozzles in the front of the grate bar head known, this Air passage nozzles seen in the flow direction at an angle of 10-60 ° are directed downwards from the horizontal.

Aus der DE 196 48 128 A1 ist ein Rost für eine Feuerungsanlage bekannt, der als flüssigkeitsgekühlter Vorschubrost ausgebildet ist. Der Verbrennungsrost besteht aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Roststabblöcken, die ihrerseits jeweils aus mehreren nebeneinander und an den Seitenflächen durch Schraubverbindungen miteinander fest verbundenen Roststäben gebildet sind. Die einzelnen Roststäbe weisen in ihrem Inneren einen mäanderförmig verlaufenden Kanal auf, durch den das verwendete Kühlmittel geführt wird. Um die Flüssigkeitsverbindung zwischen den benachbarten Roststäben herzustellen, sind jeweils U-förmige oder S-förmige Rohrverbindungen vorgesehen, die an der Unterseite der Roststäbe angeordnet sind. Die Schraubverbindungen an den aneinanderstoßenden Seitenflächen müssen von der Unterseite des Rostbelags eingesetzt und festgezogen werden. Zur Intensivierung der Kühlung im vorderen Bereich des Roststabs (Roststabkopf) ist die Rohrteilung, d. h. der Abstand der gegenläufig parallel zueinander verlaufenden Stränge des mäanderförmigen Kanals in Richtung des Roststabkopfs zunehmend enger gewählt. An der Stirnseite des Roststabkopfs sind jeweils zwei Bohrungen angeordnet, durch die die Primärluft für die Verbrennung in den Verbrennungsraum gelangen kann. Kühlrippen für eine Luftkühlung der Roststäbe sind nicht vorgesehen. Der Kanal für die Flüssigkeitskühlung wird aus Stahlrohren vorgefertigt und zur Bildung eines Roststabes mit Stahlguß umgossen.From DE 196 48 128 A1 a grate for a furnace is known, which as liquid-cooled feed grate is formed. The combustion grate consists of a Large number of grate bar blocks arranged one behind the other, each consisting of several side by side and on the side surfaces by screw connections interconnected grate bars are formed. The individual grate bars point in on the inside a meandering channel through which the used Coolant is guided. To the fluid connection between the neighboring To produce grate bars are U-shaped or S-shaped pipe connections provided, which are arranged on the underside of the grate bars. The Screw connections on the abutting side surfaces must be from the Insert the underside of the grate covering and tighten it. To intensify the Cooling in the front area of the grate bar (grate bar head) is the pipe division, d. H. the distance of the oppositely parallel strands of the meandering channel in the direction of the grate rod head increasingly narrow. Two holes are arranged on the front of the grate bar head, through that the primary air for combustion can enter the combustion chamber. Cooling fins for air cooling of the grate bars are not provided. The channel for the Liquid cooling is prefabricated from steel pipes and to form a Cast stainless steel around the grate.

Aus der gattungsbildenden DE 196 50 742 C1 ist ein wassergekühlter Vorschubrost bekannt, der ebenfalls aus mehreren sich über die Rostbreite erstreckenden Roststabblöcken gebildet ist, die jeweils aus mehreren mit ihren Seitenflächen fluchtend nebeneinanderliegenden Roststäben zusammengesetzt sind. In ihrem Inneren weisen die Roststäbe jeweils einen mäanderförmig verlaufenden Kanal für die Durchleitung des Kühlwassers auf, wobei an jedem Roststab ein Einlaß und ein Auslaß für das Kühlmedium vorgesehen ist, die jeweils in der Nähe der Seitenflächen an der dem Roststabkopf gegenüberliegenden Seite angeordnet sind. Die Hauptströmungsrichtung der parallel zueinander verlaufenden Stränge des mäanderförmigen Kanals liegt in Längsrichtung des Verbrennungsrosts. Zur starren mechanischen Verbindung zweier unmittelbar benachbarter Roststäbe sind bei diesem Verbrennungsrost massive Verbindungsstücke vorgesehen, die durch Schraubverbindungen an den Roststäben befestigt werden. Diese Verbindungsstücke bilden gleichzeitig die Roststabauflage und weisen in ihrem Inneren einen Verbindungskanal auf, der jeweils die Verbindung zwischen dem Auslaß des einen Roststabs und dem Einlaß des unmittelbar benachbarten Roststabs herstellt. Für die beiden jeweils außenliegenden Roststäbe sind spezielle, kürzere Verbindungsstücke vorgesehen, die jeweils einen Außenanschluß für die Zuleitung des Kühlmittels zum jeweiligen Roststabblock bzw. einen Außenanschluß für die Ableitung des Kühlmittels vom jeweiligen Roststabblock beinhalten. Der Vorteil dieses Verbrennungsrostes gegenüber dem Verbrennungsrost gemäß DE 196 48 128 A1 liegt darin, daß auf die Anbringung von speziellen Rohr- oder Schlauchverbindungen zur Herstellung der Flüssigkeitsverbindung zwischen den benachbarten Roststäben verzichtet werden kann. Allerdings bedarf es hierzu der speziellen Verbindungsstücke mit den darin enthaltenen Verbindungskanälen. Ein weiterer Vorteil dieses Verbrennungsrostes liegt in der Zugänglichkeit der Schraubverbindungen von der Oberseite der Roststäbe. Für die Einleitung von Verbrennungsluft für den Verbrennungsraum über dem Verbrennungsrost sind ausgehend von der Stirnseite des Roststabkopfs jeweils lange schmale Primärluftschlitze eingefräßt, die parallel zu den Leitungssträngen des Kanals für das Kühlwasser verlaufen und bis etwa zur Mitte des Roststabs dessen Körper durchteilen. Das Brenngut ruht also unmittelbar auf den Primärluftschlitzen, so daß ein Teil des Brennguts durch den Verbrennungsrost fallen kann. Kühlrippen für eine Luftkühlung der Roststäbe sind nicht erwähnt. Es werden auch keinerlei Angaben dazu gemacht, ob als Werkstoff für thermisch stark belastete Verbrennungsroste auch andere Werkstoffe als temperaturbeständige Stähle infrage kommen können.A water-cooled moving grate is known from the generic DE 196 50 742 C1 known, which also consists of several extending over the grate width Grate bar blocks are formed, each of several with their side surfaces are aligned aligned rust bars. In your Inside, the grate bars each have a meandering channel for the Passage of the cooling water, with an inlet and an on each grate bar Outlet for the cooling medium is provided, each in the vicinity of the side surfaces are arranged on the side opposite the grate bar head. The Main flow direction of the parallel strands of the meandering channel lies in the longitudinal direction of the combustion grate. To stare mechanical connection of two directly adjacent grate bars are in this Combustion grate provided massive connectors through Screw connections are fastened to the grate bars. These connectors simultaneously form the grate bar support and have one inside Connection channel on, each the connection between the outlet of the one Produces grate bars and the inlet of the immediately adjacent grate bar. For the Both outer grate bars are special, shorter connecting pieces provided, each having an external connection for the supply of the coolant to respective grate bar block or an external connection for the discharge of the coolant of the respective grate bar block included. The advantage of this combustion grate compared to the combustion grate according to DE 196 48 128 A1 is that on the Attachment of special pipe or hose connections for the production of the Liquid connection between the neighboring grate bars can be dispensed with can. However, this requires the special connectors with those in it contained connection channels. Another advantage of this combustion grate is in the accessibility of the screw connections from the top of the grate bars. For the introduction of combustion air for the combustion chamber above the Combustion grates are long starting from the front of the grate head narrow primary air slots milled in parallel to the ductwork of the duct for the cooling water and up to about the middle of the grate bar its body divide. The material to be fired rests directly on the primary air slots, so that a Part of the material to be burned can fall through the combustion grate. Cooling fins for one Air cooling of the grate bars is not mentioned. There is also no information about it made, whether as a material for thermally stressed combustion grates other materials than temperature-resistant steels can be considered.

Da die Primärluftzufuhr üblicherweise von der Unterseite eines Rostbelags in das Brenngut geführt wird, findet an der Unterseite eines Verbrennungsrostes regelmäßig auch eine Luftkühlung statt, die die Flüssigkeitskühlung unterstützt. Bei hochenergiereichen Brennstoffen wie etwa Kunststoffabfall wird durch eine Drosselung der Primärluftzufuhr eine Verzögerung des Verbrennungsablaufes bezweckt, was mit dem unerwünschten Effekt einer verminderten Luftkühlung verbunden ist. Daher werden für derartige Verbrennungsroste heute regelmäßig nur hochwertige Stahlwerkstoffe mit guter thermischer Stabilität eingesetzt.Since the primary air supply usually from the bottom of a grate in the Firing material is routinely found on the underside of a combustion grate air cooling also takes place, which supports liquid cooling. At High energy fuels such as plastic waste are throttled the primary air supply is intended to delay the combustion process, what with is associated with the undesirable effect of reduced air cooling. Therefore are currently only high quality for such combustion grates Steel materials with good thermal stability are used.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Verbrennungsrost dahingehend weiterzubilden, daß auch bei Verbrennung von hochenergiereichem Brenngut mit gedrosselter Primärluftzufuhr eine ausreichende Kühlung der Roststäbe gewährleistet werden kann und möglichst preisgünstige Werkstoffe zu deren Herstellung einsetzbar sind, ohne daß die Einsatzzeiten der Roststäbe unzulässig vermindert werden.The object of the present invention is to provide a generic combustion grate to further develop that even when burning high-energy Firing material with throttled primary air supply sufficient cooling of the grate bars can be guaranteed and materials that are as inexpensive as possible Manufacturing can be used without the operating times of the grate bars being impermissible can be reduced.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Verbrennungsrost mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved in a generic combustion grate with the characterizing features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of Invention are specified in the dependent subclaims.

Die wesentlichen Grundgedanken der vorliegenden Erfindung liegen darin, daß zum einen Maßnahmen getroffen werden, die trotz einer Drosselung der Primärluftzufuhr eine effektivere Luftkühlung durch die zugeführte Primärluft gewährleisten, und zum anderen Maßnahmen für eine möglichst gute Verteilung und möglichst sanfte Einleitung der Primärluft in das Brenngut getroffen werden, damit der sogenannte Schmiedefeuereffekt im Bereich des Luftaustritts vermieden wird. Durch eine stark konzentrierte Luftzuführung kommt es nämlich zu örtlich stark erhöhten Verbrennungstemperaturen und dadurch bedingt zu entsprechend hohen thermischen Belastungen und Verzunderungen am jeweiligen Roststab.The essential principles of the present invention are that for measures are taken despite a reduction in the primary air supply ensure more effective air cooling through the supplied primary air, and to other measures for the best possible distribution and as gentle as possible Introduction of the primary air into the firing material can be hit, so that the so-called Forging fire effect in the area of the air outlet is avoided. By a strong Concentrated air supply leads to locally greatly increased Combustion temperatures and, as a result, correspondingly high thermal temperatures Loads and scaling on the respective grate bar.

Erfindungsgemäß sind die Primärluftöffnungen in der Stirnseite des Roststabkopfes angeordnet. In Einbaulage sind die Primärluftöffnungen im Querschnitt im wesentlichen aufrecht stehend angeordnet, haben also im Querschnitt eine wesentlich größere Höhe als Breite. Der seitliche Abstand benachbarter Primärluftöffnungen voneinander beträgt maximal 80 mm, vorzugsweise maximal 60 mm. Die Querschnittsfläche und die Geometrie der Primärluftöffnungen sind in Abhängigkeit vom Volumenstrom der zugeführten Verbrennungsluft derartig ausgelegt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Primärluft ausreicht, um eine Verstopfung der Primärluftöffnungen durch das Brenngut bzw. die Asche und Rostdurchfall im wesentlichen zu vermeiden.According to the primary air openings in the front of the grate bar head arranged. In the installed position, the primary air openings are essentially cross-section Arranged upright, so they have a much greater height in cross section than Width. The lateral distance between adjacent primary air openings is a maximum 80 mm, preferably a maximum of 60 mm. The cross-sectional area and the geometry of the Primary air openings are dependent on the volume flow of the supplied Combustion air designed so that the flow rate of the primary air is sufficient to block the primary air openings through the firing material or the ashes and to essentially avoid rust diarrhea.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Primärluftöffnungen so gestaltet, daß sich die Querschnittsfläche zur Erzielung einer Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Luftaustrittsseite um mindestens 40% gegenüber der Querschnittsfläche im Bereich des Lufteintritts erweitert. Vorzugsweise beträgt diese Erweiterung der Querschnittsfläche in der Nähe eines Luftaustritts mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%.In a development of the invention, the primary air openings are designed so that the Cross-sectional area for slowing the flow velocity in the Near the air outlet side by at least 40% compared to the cross-sectional area in the Area of air intake expanded. This expansion is preferably the Cross-sectional area in the vicinity of an air outlet at least 50%, particularly preferred at least 60%.

Zweckmäßigerweise werden an den Seitenflächen der einzelnen Roststäbe Ausnehmungen eingearbeitet, die in ihrer Form jeweils eine Hälfte einer Primärluftöffnung bilden, so daß sich im montierten Zustand, wenn die einzelnen Roststäbe fluchtend, eng aneinander gelegt sind, zwischen den jeweils benachbarten Roststäben ebenfalls eine Primärluftöffnung ergibt.Recesses are expediently provided on the side faces of the individual grate bars incorporated, each of which form one half of a primary air opening, so that when assembled, when the individual grate bars are aligned and placed close together, there is also a primary air opening between the adjacent grate bars.

Durch diese Gestaltung der Primärluftöffnungen wird eine besonders gleichmäßige und im Hinblick auf eine Vermeidung von örtlichen Überhitzungen sehr sanfte Einleitung der Primärluft in das Brenngut gewährleistet. Dennoch ist naturgemäß gerade der Bereich des Roststabkopfes den höchsten thermischen Belastungen ausgesetzt. Um diese Belastung in erträglichen Grenzen zu halten, wird der Effekt der Flüssigkeitskühlung durch eine Verstärkung der Luftkühlung unterstützt. Hierzu sieht die Erfindung besondere bauliche Maßnahmen vor, die eine durch Verminderung der Primärluftzufuhr bedingte Einschränkung der Luftkühlung kompensieren sollen. Diese Maßnahmen bestehen insbesondere darin, daß an der Unterseite des Roststabs jeweils im Bereich des Roststabkopfes zahlreiche in Längsrichtung des Roststabs verlaufende Kopfkühlrippen ausgebildet sind. Die Kühlfläche der Kopfkühlrippen ist erfindungsgemäß so ausgelegt, daß hierdurch die Oberfläche des Roststabkopfes auf dessen Innenseite, also die Luftkühlfläche ohne Berücksichtigung der Kühlrippen, um mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 100% und besonders bevorzugt mindestens 150% vergrößert wird. Hierdurch wird trotz der Verminderung der zugeführten Luftmenge eine effektivere Ableitung der Wärme aus dem Körper der Roststäbe ermöglicht. Die Kopfkühlrippen laufen in ihrer Ausrichtung im wesentlichen parallel zu den schlitzförmigen Primärluftöffnungen. Vorzugsweise werden zwischen zwei unmittelbar benachbarten Primärluftschlitzen jeweils zwei Kopfkühlrippen angeordnet, so daß sich im Bereich der Materialanhäufung zwischen zwei Primärluftöffnungen ein besonders starker Kühleffekt ergibt.This design of the primary air openings is particularly uniform and In order to avoid local overheating very gentle initiation of the Guaranteed primary air in the firing material. Nevertheless, the area of Grate rod head the highest thermal loads exposed. To keep this burden within tolerable limits, the effect of Liquid cooling supported by an intensification of air cooling. This looks the invention special structural measures that a by reducing the Primary air supply should compensate for air cooling restrictions. This Measures consist in particular in that on the underside of the grate bar numerous in the longitudinal direction of the grate bar in the area of the grate bar head extending head cooling fins are formed. The cooling surface of the head cooling fins is designed according to the invention so that the surface of the grate bar head thereby its inside, i.e. the air cooling surface without taking the cooling fins into account at least 70%, preferably at least 100% and particularly preferred is enlarged at least 150%. This will, despite the reduction in amount of air supplied a more effective dissipation of heat from the body of the Allows grate bars. The head cooling fins run essentially in their orientation parallel to the slit-shaped primary air openings. Preferably between two immediately adjacent primary air slots, two head cooling fins each arranged so that in the area of material accumulation between two Primary air openings result in a particularly strong cooling effect.

Vorteilhafterweise werden an der Unterseite eines Roststabs auch Querkühlrippen angeordnet, also Kühlrippen, die quer zur Längserstreckung der Roststäbe und der Transportrichtung des Verbrennungsrostes verlaufen. Wenn die einzelnen gegenläufigen Stränge des mäanderfömig verlaufenden Kanals für das Kühlmittel mit ihrer Hauptströmungsrichtung parallel zu den Querkühlrippen ausgerichtet sind, sollte die Anordnung der Querkühlrippen jeweils so erfolgen, daß sie in dem Bereich zwischen zwei benachbarten Strängen des Kanals und nicht etwa direkt unter dem jeweiligen Kanalstrang liegen. Die Querkühlrippen sollen sich also in entsprechender Weise wie die Kopfkühlrippen jeweils im Bereich der größten Materialansammlung im Körper des Roststabs befinden.Cross-cooling fins are also advantageously provided on the underside of a grate bar arranged, so cooling fins that are transverse to the longitudinal extension of the grate bars and the The combustion grate is transported in the same direction. If the individual opposite strands of the meandering channel for the coolant their main flow direction should be parallel to the transverse cooling fins the arrangement of the transverse cooling fins are each such that they are in the area between two adjacent strands of the canal and not directly under the respective channel strand. The cross cooling fins should therefore be in a corresponding Way as the head cooling fins in the area of the largest material accumulation in the Body of the grate bar.

Aufgrund der wirksamen Kühlung hat es sich herausgestellt, daß die Roststäbe nicht unbedingt aus hochwertigen Stahlqualitäten hergestellt werden müssen, sondern daß hierzu auch wesentlich preisgünstigere Eisengießwerkstoffe verwendbar sind, insbesondere Gußeisen der Qualitäten GG 20 bis GG 40, vorzugswiese GG 40. Gegenüber höherwertigen Stahlqualitäten hat ein solcher Gußwerkstoff nicht nur einen Vorteil im Hinblick auf die Materialkosten, sondern ist auch in technischer Hinsicht vorteilhaft. Dieser Vorteil resultiert aus der höheren Wärmeleitfähigkeit eines solchen Gußeisenmaterials. Diese ermöglicht eine vergleichsweise bessere Wärmeabfuhr durch das eingesetzte flüssige Kühlmittel und insbesondere auch durch die zugeführte Primärluft zur Verbrennung. Durch diese Effekte ist also die Verwendung einfacherer und billigerer Werkstoffe trotz der hohen technischen Anforderungen bei der Verbrennung von hochengiereichem Brenngut möglich.Due to the effective cooling, it has been found that the grate bars do not necessarily have to be made from high-quality steel qualities, but that much cheaper iron casting materials can also be used for this, in particular cast iron of the qualities GG 20 to GG 40 , preferably GG 40 . Compared to higher-quality steel grades, such a cast material not only has an advantage in terms of material costs, but is also advantageous in technical terms. This advantage results from the higher thermal conductivity of such a cast iron material. This enables a comparatively better heat dissipation through the liquid coolant used and in particular also through the primary air supplied for combustion. These effects make it possible to use simpler and cheaper materials in spite of the high technical requirements for the combustion of high-energy fuel.

Im Hinblick auf die Herstellung der erfindungsgemäßen Roststäbe empfiehlt es sich, diese in an sich bekannter Weise so zu fertigen, daß der Kanal für die Kühlflüssigkeit als Rohrschlange aus einem Eisen- oder Stahlwerkstoff vorgefertigt und in den Grundkörper des Roststabs eingegossen wird.With regard to the manufacture of the grate bars according to the invention, it is advisable to manufacture them in a manner known per se so that the channel for the cooling liquid prefabricated as a coil of an iron or steel material and in the Base body of the grate bar is poured.

Zur weiteren Absenkung der Herstell- und Erhaltungsaufwendungen ist es zweckmäßig, die Roststäbe in der Weise zu gestalten, daß an der dem Brenngut zugewandten Oberseite eines Roststabs sowie an der Lauffläche des Roststabkopfes jeweils eine plattenförmige Verschleißschicht befestigt werden kann.It is to further reduce manufacturing and maintenance expenses expedient to design the grate bars in such a way that on the kiln facing top of a grate bar and on the tread of the grate bar head a plate-shaped wear layer can be attached.

Anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:On the basis of the embodiment shown in the figures, the invention explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 die Draufsicht auf einen Roststabblock, Fig. 1 is a plan view of a grate bar block,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Roststab gemäß Linie A-A in Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section through a grate bar taken along line AA in Fig. 1,

Fig. 3 die Seitenansicht eines Roststabes, Fig. 3 is a side view of a grate bar,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Roststab gemäß Linie B-B in Fig. 3 und Fig. 4 shows a cross section through a grate bar according to line BB in Fig. 3 and

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Roststab gemäß Linie C-C in Fig. 3. Fig. 5 is a cross-section through a grate bar taken along line CC in Fig. 3.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Roststabblock 1 wird aus vier Roststäben gebildet, von denen die beiden innenliegenden mit dem Bezugszeichen 4 und der links außen liegende mit dem Bezugszeichen 3 und der rechts außen liegende mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet sind. Die einzelnen Roststäbe 3, 4, 5, die vorzugsweise baugleich ausgeführt sind, weisen jeweils einen mäanderförmig verlaufenden Kanal 6 für die Durchleitung eines Kühlmediums, vorzugsweise Wasser, auf. Die Hauptströmungsrichtung des Kanals 6 verläuft in Längsrichtung des Roststabblocks, also quer zur Förderrichtung des vorzugsweise als Vorschubrost ausgebildeten Verbrennungsrostes, der aus einer Vielzahl von (nicht weiter dargestellten) Roststabblöcken 1 gebildet ist, die sich jeweils überlappend aufeinander abstützen. Diese Überlappung ist so vorgesehen, daß die Ausnehmungen 16 in der Oberfläche der Roststäbe 3, 4, 5, die für die von oben erfolgende Montage der Schraubverbindungen 9 für den mechanischen Zusammenhalt der jeweils benachbarten Roststäbe 3, 4, 5 vorgesehen sind, von dem jeweils nächsten Roststabblock 1 überdeckt werden. Die Kanäle 6, deren Hauptströmungsrichtung auch in Längsrichtung des Verbrennungsrostes angeordnet sein könnte, weisen bei den innenliegenden Roststäben 4 jeweils an der einen Längsseite einen Einlaß 7 und an der anderen Längsseite einen Auslaß 8 auf, wobei Einlaß 7 und Auslaß 8 in bevorzugter Ausführung der Erfindung koaxial verlaufen. Der linke Roststab 3 ist an seiner Rückseite, also der dem Kopfende 15 des Roststabes 3 gegenüberliegenden Seite, mit einem Außenanschluß für eine Zuleitung 10 für das Kühlmittel versehen und weist einen in entsprechender Weise wie bei den beiden Roststäben 4 angeordneten Auslaß 8 auf. In hierzu spiegelbildlicher Ausführung ist der rechte Roststab 5 mit einem Einlaß 7 und einem an der Rückseite angeordneten Außenanschluß für die Ableitung 11 des Kühlmittels versehen. Um eine dichte Verbindung der Kanäle zwischen zwei unmittelbar benachbarten Roststäben 3, 4, 5 zu gewährleisten, ist jeweils eine ringförmige Dichtung 12 aus einem Graphitwerkstoff vorgesehen. Da die Grundkörper aller Roststäbe 3, 4, 5 sowohl Öffnungen für den Einlaß 7 und den Auslaß 8 als auch für die Außenanschlüsse einer Zuleitung 10 und einer Ableitung 11 aufweisen, sind die jeweils nicht benötigten Öffnungen mittels Blindstopfen verschlossen. Bei den mittleren Roststäben 4 ist dies an den rückwärtigen Öffnungen für die Zuleitung 10 und Ableitung 11 der Fall, während beim linken Roststab 3 der Einlaß 7 und die Ableitung 11 und bei dem rechten Roststab 5 der Auslaß 8 und die Zuleitung 10 verschlossen sind. Die Dichtung 12 am Ein- bzw. Auslaß 7, 8 ist, wie sich aus der Detaildarstellung X und aus der Seitenansicht des Roststabes 4, 5 ergibt (Fig. 3), in eine Nut eingelegt, die ringförmig um die Öffnung des Ein- bzw. Auslasses 7, 8 eingefräst ist und eine glatte Dichtfläche gewährleistet. Die Verbindung zwischen dem Einlaß 7 und dem Auslaß 8 benachbarter Roststäbe 3, 4, 5 kann vorzugsweise auch im Sinne einer Nut-Feder-Verbindung ausgebildet sein. Für die beiden Schraubverbindungen 9 in der Nähe der Roststabauflage 13, die sich bezüglich des Ein- bzw. Auslasses 7, 8 diametral gegenüberliegen, sind in den Seitenflächen 2 entsprechende Durchgangslöcher für die Schrauben vorgesehen. Im Bedarfsfall kann eine Verstärkung der mechanischen Verbindung zwischen den benachbarten Roststäben 3, 4, 5 durch eine zusätzliche Schraubverbindung (Durchgangsloch 14) in der Nähe des Roststabkopfs 15 vorgesehen werden. Durch die Schraubverbindungen 9 wird die jeweils zwischen zwei benachbarten Roststäben 3, 4, 5 befindliche Dichtung 12 unter ständiger Druckspannung gehalten und somit zuverlässig auf die zugeordneten Dichtflächen gepreßt.The grate bar block 1 shown schematically in FIG. 1 is formed from four grate bars, of which the two on the inside are designated by the reference number 4 and the one on the left outside by the reference number 3 and the one on the right outside by the reference number 5 . The individual grate bars 3 , 4 , 5 , which are preferably of identical construction, each have a meandering channel 6 for the passage of a cooling medium, preferably water. The main flow direction of the channel 6 runs in the longitudinal direction of the grate bar block, that is to say transversely to the conveying direction of the combustion grate, which is preferably designed as a feed grate and which is formed from a multiplicity of grate bar blocks 1 (not shown further), each of which is supported overlapping one another. This overlap is provided so that the recesses 16 in the surface of the grate bars 3 , 4 , 5 , which are provided for the assembly of the screw connections 9 from above for the mechanical cohesion of the respectively adjacent grate bars 3 , 4 , 5 , of which next grate bar block 1 are covered. The channels 6 , the main flow direction of which could also be arranged in the longitudinal direction of the combustion grate, each have an inlet 7 on the one long side and an outlet 8 on the other long side of the inner grate bars 4 , inlet 7 and outlet 8 in a preferred embodiment of the invention run coaxially. The left grate bar 3 is provided on its rear side, that is to say the side opposite the head end 15 of the grate bar 3 , with an external connection for a supply line 10 for the coolant and has an outlet 8 arranged in a manner corresponding to the two grate bars 4 . In a mirror-image version of this, the right grate bar 5 is provided with an inlet 7 and an external connection arranged on the rear for the discharge 11 of the coolant. In order to ensure a tight connection of the channels between two immediately adjacent grate bars 3 , 4 , 5 , an annular seal 12 made of a graphite material is provided in each case. Since the base body of all grate bars 3 , 4 , 5 have openings for the inlet 7 and the outlet 8 as well as for the external connections of a feed line 10 and a discharge line 11 , the openings which are not required in each case are closed by means of blind plugs. In the middle grate bars 4 , this is the case at the rear openings for the feed line 10 and discharge line 11 , while in the left grate bar 3 the inlet 7 and the discharge line 11 and in the right grate bar 5 the outlet 8 and the feed line 10 are closed. The seal 12 at the inlet or outlet 7 , 8 is, as can be seen from the detailed representation X and from the side view of the grate bar 4 , 5 ( FIG. 3), inserted into a groove which is ring-shaped around the opening of the inlet or Outlet 7 , 8 is milled in and ensures a smooth sealing surface. The connection between the inlet 7 and the outlet 8 of adjacent grate bars 3 , 4 , 5 can preferably also be designed in the sense of a tongue and groove connection. For the two screw connections 9 in the vicinity of the grate bar support 13 , which are diametrically opposed with respect to the inlet and outlet 7 , 8 , corresponding through holes for the screws are provided in the side surfaces 2 . If necessary, the mechanical connection between the adjacent grate bars 3 , 4 , 5 can be strengthened by an additional screw connection (through hole 14 ) in the vicinity of the grate bar head 15 . The screw connections 9 keep the seal 12 located between two adjacent grate bars 3 , 4 , 5 under constant pressure and thus reliably press it onto the associated sealing surfaces.

Der in Fig. 2 dargestellte Längsschnitt A-A gemäß Fig. 1 zeigt die Anordnung des mäanderförmig verlaufenden Kanals 6 innerhalb des Grundkörpers des Roststabes 4. Auch im unteren Teil des schräg zur im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche des Roststabs 4, auf der das Brenngut aufliegt, angesetzten Roststabkopfes 15 ist ein Strang des Kanals 6 für das Kühlmittel angeordnet, so daß in diesen Bereich, wo der Roststab 4, auf dem (nicht dargestelltem) nächsten Roststabkopf aufliegt, eine gute Flüssigkeitskühlung erzielt wird. Man erkennt in diesem Bild auch deutlich die Ausnehmungen 16 für die Schraubverbindungen 9. Zur intensiven Kühlung des Roststabes 3, 4, 5 sind außer Längskühlrippen 17 zusätzlich noch Querkühlrippen 18 an der Unterseite des Grundkörpers des Roststabes 3, 4, 5 vorgesehen. Dadurch ist eine zusätzliche Luftkühlung möglich, die durch die zugeführte Verbrennungsluft bewirkt wird. Diese Verbrennungsluft kann durch eine Vielzahl von Primärluftaustritten 19 austreten, die jeweils am Roststabkopf 15 stirnseitig eingearbeitet sind. Die Primärluftaustritte 19 sind schlitzförmig in der Weise gestaltet, daß sie sich zum Luftaustritt an der Stirnseite 21 des Roststabkopfes 15 hin in ihrer Höhe und somit im Querschnitt vergrößern. Dadurch wird erreicht, daß die Luftströmung nicht wie bei einer Düse mit Strahlwirkung austritt, so daß aufgrund der aus Fig. 1 ersichtlichen Vielzahl von Primärluftaustrittsöffnungen 19 eine sehr gleichmäßige Zuführung der Verbrennungsluft zum Verbrennungsgut stattfindet. Durch zusätzliche in Längsrichtung des Roststabs 3, 4, 5 verlaufende Kopfkühlrippen 20, die lediglich im Bereich des Roststabkopfes 15 angeordnet sind, wird eine verstärkte Luftkühlung gerade in diesem vorderen Teil des Roststabes 3, 4, 5, der thermisch besonders belastet ist, sichergestellt. Die Anordnung der Querkühlrippen 18 ist gezielt so gewählt, daß sie im Bereich zwischen den einzelnen Windungen des Kanals 6 liegen, wo jeweils die größte Materialansammlung vorliegt. In entsprechender Weise sind auch die Kopfkühlrippen 20, deren Ausrichtung in Längsrichtung des Roststabs 3, 4, 5 und somit in Richtung des Verlaufs der Primärluftöffnungen 19 aus den Schnitten B-B und C-C in den Fig. 4 bzw. 5 deutlich hervorgeht, im Bereich der größten Materialansammlung des Roststabkopfs 15 angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen zwei Primärluftöffnungen 19 sind jeweils zwei Kopfkühlrippen 20 vorgesehen. Man erkennt in Fig. 4 die im Querschnitt als schmales aufrecht stehendes Rechteck gestaltete Form der Primärluftöffnungen 19 und weiterhin entsprechende Ausnehmungen 19a bzw. 19b in den Seitenflächen 2 des Roststabs 3, 4, 5. Diese Ausnehmungen 19a und 19b bilden jeweils eine Hälfte einer Primärluftöffnungen zwischen zwei im montierten Zustand unmittelbar nebeneinander liegenden Roststäben 3, 4, 5.The longitudinal section AA according to FIG. 1 shown in FIG. 2 shows the arrangement of the meandering channel 6 within the base body of the grate bar 4 . A strand of the channel 6 for the coolant is also arranged in the lower part of the grate bar head 15, which is attached obliquely to the essentially flat outer surface of the grate bar 4 , on which the firing material rests, so that in this area, where the grate bar 4 , on the ( not shown) next grate bar head, good liquid cooling is achieved. The recesses 16 for the screw connections 9 can also be clearly seen in this image. For intensive cooling of the grate bar 3 , 4 , 5 , in addition to longitudinal cooling fins 17 , transverse cooling fins 18 are additionally provided on the underside of the base body of the grate bar 3 , 4 , 5 . This allows additional air cooling, which is caused by the supplied combustion air. This combustion air can escape through a large number of primary air outlets 19 , which are each incorporated on the grate rod head 15 at the end. The primary air outlets 19 are slit-shaped in such a way that they increase in height and thus in cross section towards the air outlet on the end face 21 of the grate bar head 15 . It is thereby achieved that the air flow does not emerge as in the case of a nozzle with a jet effect, so that, due to the large number of primary air outlet openings 19 shown in FIG. 1, the combustion air is supplied to the combustion material very uniformly. By additional head cooling ribs 20 extending in the longitudinal direction of the grate bar 3 , 4 , 5, which are arranged only in the area of the grate bar head 15 , increased air cooling is ensured precisely in this front part of the grate bar 3 , 4 , 5 , which is particularly thermally stressed. The arrangement of the transverse cooling fins 18 is specifically selected so that they lie in the area between the individual turns of the channel 6 , where the greatest amount of material is present. In a corresponding manner, the head cooling fins 20 , the alignment of which in the longitudinal direction of the grate bars 3 , 4 , 5 and thus in the direction of the course of the primary air openings 19 from the cuts BB and CC in FIGS. 4 and 5 are clearly evident, in the area of the largest Material accumulation of the grate bar head 15 is arranged. Two head cooling fins 20 are provided in the space between two primary air openings 19 . It can be seen in Fig. 4 in cross-section designed as a narrow upright rectangular shape of the primary air openings 19, and further corresponding recesses 19 a and 19 b in the side surfaces 2 of the grate bar 3, 4, 5. These recesses 19 a and 19 b each form one half of a primary air opening between two grate bars 3 , 4 , 5 lying directly next to one another in the assembled state.

Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel vergrößert sich der Querschnitt der Primärluftöffnungen 19 vom Lufteintritt bis zum Luftaustritt an der Stirnseite 21 um etwa 60%, so daß an dieser Stelle eine erhebliche Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit und ein Luftaustritt ohne ausgeprägte Richtcharakteristik vorliegt. Der sogenannte Schmiedefeuereffekt wird hierbei vermieden. Die einzelnen Primärluftöffnungen liegen etwa nur 60 mm auseinander, so daß eine sehr gleichmäßige Verteilung der Primärluftzufuhr über die Breite eines Roststabblocks 1 erreicht wird. Durch die Kopfkühlrippen 20 wird eine Vergrößerung der innenliegenden Oberfläche des Roststabkopfs 15, der kurz vor dem Durchgangsloch für die zusätzliche Schraubverbindung 14 endet, um etwa 100% erzielt. Dadurch läßt sich die an sich mit der Drosselung der Primärluftzufuhr zur Verbrennung hochenergiehaltigem Brennguts verbundene Verminderung der Luftkühlwirkung weitgehend kompensieren. Im Vergleich zu einer für den Primärluftaustritt bei einer normalen Verbrennung vorgesehenen sogenannten freien Rostfläche von etwa 1,8% bis 3% der Rostfläche weist der mit erfindungsgemäß gestalteten Roststäben für die Verbrennung hochenergiehaltiger Brennstoffe vorgesehene Verbrennungsrost lediglich eine freie Rostfläche von vorzugsweise etwa 1,25% auf. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Roststäbe erfolgt vorteilhaft durch Eingießen einer vorgefertigten Stahlrohrschlange. Es kann wegen der vergleichsweise sehr guten Wärmeleitfähigkeit und wegen der erfindungsgemäß verbesserten Luftkühlung an der Unterseite des Roststabs anstelle der für die Herstellung üblicherweise bisher eingesetzten höherwertigen Stahlgußwerkstoffe ein deutlich preisgünstigerer und bezüglich seiner thermischen Beständigkeit an sich weniger leistungsfähiger Gußeisenwerkstoff wie etwa GG 20 bis 40, vorzugsweise GG 40 eingesetzt werden, ohne daß die Haltbarkeit des Rostbelags in unzulässiger Weise vermindert wird. Dadurch läßt sich der Investitionsaufwand für den Verbrennungsrost deutlich absenken.In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the cross section of the primary air openings 19 increases from the air inlet to the air outlet on the end face 21 by approximately 60%, so that at this point there is a considerable slowdown in the flow velocity and an air outlet without a pronounced directional characteristic. The so-called forge fire effect is avoided. The individual primary air openings are only about 60 mm apart, so that a very uniform distribution of the primary air supply over the width of a grate bar block 1 is achieved. The head cooling fins 20 increase the inner surface of the grate bar head 15 , which ends shortly before the through hole for the additional screw connection 14 , by approximately 100%. This largely compensates for the reduction in air cooling effect associated with the throttling of the primary air supply for the combustion of high-energy combustible material. Compared to a so-called free grate area of about 1.8% to 3% of the grate area provided for the primary air outlet during normal combustion, the grate provided with grate bars designed according to the invention for the combustion of high-energy fuels has only a free grate area of preferably about 1.25% on. The grate bars according to the invention are advantageously produced by pouring a prefabricated steel tube coil. Because of the comparatively very good thermal conductivity and because of the improved air cooling on the underside of the grate bar according to the invention, instead of the higher-quality cast steel materials usually used for the production to date, a cast iron material such as GG 20 to 40 , which is less efficient in terms of its thermal resistance, is preferred GG 40 can be used without unduly reducing the durability of the grate. As a result, the investment in the combustion grate can be significantly reduced.

Claims

1. Liquid-cooled combustion grate, in particular feed grate, which is formed from a plurality of grate bar blocks ( 1 ) extending across the grate width, each of which is composed of a plurality of grate bars ( 3 , 4 , 5 ) lying flush with one another with their side faces ( 2 ), and in their Have internal channels ( 6 ) for the cooling medium to pass through, the grate bars ( 3 , 4 , 5 ) having slit-shaped primary air openings ( 19 ) for introducing combustion air into a combustion chamber located above the combustion grate, which widens towards an air outlet Openings are formed in an end face ( 21 ) of a grate bar head ( 15 ), characterized in that the primary air openings ( 19 ) are arranged upright in cross-section in the installed position and are at a maximum lateral distance of 80 mm from one another that on an underside of the grate bars ( 3 , 4 , 5 ) in the area of Grate bar head ( 15 ) numerous in the longitudinal direction of the grate bars ( 3 , 4 , 5 ) extending head cooling fins ( 20 ) are formed and the cooling surface of these head cooling fins ( 20 ) increases the surface of the grate bar head ( 15 ) on the inside thereof by at least 70%.

2. Combustion grate according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the primary air openings ( 19 ) for slowing down the flow velocity in the vicinity of the air outlet widens by at least 40% compared to the cross-sectional area in the region of an air inlet.

3. Combustion grate according to claim 2, characterized in that the expansion of the cross-sectional area of the primary air openings ( 19 ) is at least 50%, preferably at least 60%.

4. Combustion grate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the primary air openings ( 19 ) have a lateral distance from one another of at most 60 mm.

5. combustion grate according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the area of the grate rod head ( 15 ) on the side surfaces ( 2 ) recesses ( 19 a, 19 b) are incorporated, each forming one half of a primary air opening ( 19 ).

6. Combustion grate according to one of claims 1 to 5, characterized in that the increase in the cooling surface by the head cooling ribs ( 20 ) is at least 100%, preferably at least 150% of the surface of the grate bar head ( 15 ) on the inside thereof.

7. combustion grate according to one of claims 1 to 6, characterized in that transverse cooling fins ( 18 ) are arranged on the underside of the grate bar ( 3 , 4 , 5 ).

8. Combustion grate according to claim 7, characterized in that the channel ( 6 ) is formed from individual opposing strands which run in a meandering manner and are aligned with their main flow direction parallel to the transverse cooling fins ( 18 ) and the transverse cooling fins ( 18 ) in each case in an area between two adjacent strands of the channel ( 6 ) are arranged.

9. combustion grate according to one of claims 1 to 8, characterized in that the grate bars ( 3 , 4 , 5 ) are made of a cast iron material.

10. Combustion grate according to claim 9, characterized in that the grate bars are made of cast iron GG 20 to 40 .

11. Combustion grate according to claim 9, characterized in that the channel ( 6 ) has been prefabricated as a coil of a steel material and has been cast into a base body of the grate bar ( 3 , 4 , 5 ).

12. Combustion grate according to one of claims 1 to 10, characterized in that a plate-shaped wear layer is attached to the top of the grate bar ( 3 , 4 , 5 ) and a running surface of the grate bar head ( 15 ) facing a firing material.