Verbrennungsschürrost für die Verbrennung von Stadt- und Industrieabfall
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsschürrost für die Verbrennung von Stadt- und Industrieabfall, mit den Durchfall des Brenngutes verhindernden Roststäben und im wesentlichen horizontaler Rostanordnung.
Die effektive Verbrennung von Stadt- und Industrieabfall stellt ein schwieriges Problem dar insbesondere deswegen, weil das Heizvermögen, die Körnigkeit, die Struktur und die Verbrennungseigenschaften der Abfälle sehr unterschiedlich sind je nach dem, welchen Produktionsvorgängen sie entstammen.
So beinhalten die Abfälle der Sommerzeit überwiegend Anteile pflanzlicher Herkunft, während im Gegensatz dazu die des Winters grösstenteils Haushaltsasche enthalten. Eine wirtschaftliche, vollkommene und hygienisch einwandfreie Entfernung von Abfällen durch Verbrennung ist deswegen sehr schwierig.
Es sind schon eine grosse Anzahl von Rosten und Roststäben zum Zwecke der Verbrennung von Stadtund Industrieabfällen bekannt geworden. Dabei haben sich die Roste nicht ganz bewährt, bei denen der Brennstoff nur zugeführt wird und die Übertragung des Feuers nur durch den Durchfall von schon brennenden Brennstoffteilen in die unteren Brennstoffschichten unter Einwirkung der Gravitation erfolgt. Es werden deshalb vorteilhafter Bandroste und Verschieberoste angewandt.
Der Brennstoff liegt auf diesen Rosten verhältnismässig ruhig, und wird über den Rost nur vom Beschickungstrichter bis zum Rostende geführt. Es tritt hier also keine Relativbewegung der Abfallteile auf, und die Verbrennung ist daher umso schlechter, je feinkörniger und kompakter der Brennstoff ist da die Durchmischung nicht genügend intensiv ist.
Es wurde auch ein Rost bekannt, der in mehrere längsverlaufende Bänder geteilt ist, von denen eines immer beweglich und ein anderes feststehend angeordnet ist. Auch bei diesem Rost kommt es nicht zu einer ausreichenden Durchmischung der Abfälle, weil diese nur vorwärtsgeschoben werden. Die ganze Länge des Rostes wird in den einzelnen Bändern als eine einzige Baueinheit ausgebildet, und es ist deswegen nicht möglich, eine Bewegungsgeschwindigkeit und einen Hub der Roststäbe in den einzelnen Bändern zu erreichen.
Es wurde auch schon versucht, einen Durchschürrost zu verwenden. Bei den bekannten Ausführungen ist der Rost aber schräg mit grosser Neigung ausgebildet. Alle Roststäbe sind beweglich ausgeführt und haben den gleichen Hub und die gleiche Geschwindigkeit. Es ist nicht möglich, die Zündung, die eigentliche Verbrennung und die Nachbrennung nach den Brennstoffeigenschaften zu regeln. Denn die die beweglichen Roststäbe tragenden Wagen sind durchlaufend über die ganze Rostlänge angeordnet. Auch ist ein vollkommenes Abdichten des Wagendurchganges durch die Bandbleche konstruktiv sehr schwierig und verursacht ständige Betriebsschwierigkeiten, obwohl es zum Einstellen der notwendigen Ver brennungsluftmenge in die einzelnen Bänder je nach dem Verlauf der Verbrennung sehr wichtig ist.
Die bekannten Lösungen ziehen auch nicht den Umstand in Betracht, dass bei der Verbrennung des gebackenen Brennstoffes oder des die gebackene Schlakke bildenden Brennstoffes in bestimmten Rostteilen ein Anhäufen der gebackenen Masse verursacht wird. Der Rost müsste deswegen so angeordnet werden, dass die Bildung einer Anhäufung der gebackenen Masse möglichst verhindert wird bzw. dass es gegebenenfalls möglich ist, diese Masse automatisch durch die Wirkung der Rostfunktion zu zerdrücken und abzuleiten.
Bei anderen bekannten Ausführungen bestehen die Roste aus zwei oder mehreren waagerechten oder auch geneigten Rosten, von denen der erste kürzere Rost höher gelagert ist und als Beschickungs- und Vortrocknungsrost dient und der andere als eigentlicher Verbrennungsrost dient. Bei diesen Ausführungen fehlt aber ein Schichtschieber zum Einstellen der Höhe der Abfallschicht. Die Abfallschicht auf dem Beschickungsrost, welche sich je nach der Höhe der Austrittsöffnung des Beschickungstrichters und dem Böschungswinkel der Abfälle ausbildet, wird automatisch auf dem Beschikkungsvortrocknungsrost in grosser Höhe aufgeschichtet, wodurch aber eine gute Vortrocknung und die Zündung der Abfälle behindert wird.
Nicht zuletzt wird die Wirkungsweise des Rostes zur Verbrennung von Abfällen durch die Roststäbe beeinflusst, aus denen der Rost zusammengesetzt ist. Am besten haben sich dabei bisher die sogenannten schlakkendurchfallhindernden Roststäbe mit Kühlrippen erwisen. Bei diesen bekannten Ausführungen sind aber die Rippen so angeordnet, dass die Roststäbepaare Kammern, Meander und Kanäle bilden, welche die Kühlluftströmung erheblich abbremsen und verzögern, wodurch die Kühlintensität der Roststäbe herabgesetzt wird. Die unterbrochene Linie der Kühlrippen, und zwar überwiegend im oberen, thermisch maximal beanspruchten Teil der Roststäbe verursacht eine völlig unzulängliche Wärmeableitung.
Die Angüsse an der Oberfläche der Roststäbe bilden ein Hindernis für den über den Roststab verlaufenden Brennstoffvorschub und bewirken eine Verstopfung der mit Kühl- und Verbrennungsluft zu durchströmenden Lücken und Kanäle. Die Lebensdauer dieser bekannten Roststäbe ist deswegen gering.
Die angeführten Nachteile werden durch die Erfindung dadurch beseitigt, dass der Rost in abwechselnder Folge aus festen und beweglichen Roststäben besteht, welche jeweils auf einem System von inneren und äusseren Wagen angeordnet sind, der Rost in Längsrichtung in mindestens drei Bewegungszonen aufgeteilt ist, welche jeweils selbständig betätigbar und in einer selbständigen, abgedichteten Luftzone mit regelbarer Luftzuführung angeordnet sind, und der Antrieb für die beweglichen Roststäbe derart ausgebildet ist, dass ein beweglicher Roststab immer entgegengesetzt zu dem vorhergehenden beweglichen Roststab bewegbar ist, und die Hublänge und die Geschwindigkeit der beweglichen Roststäbe in jeder Bewegungszone einstellbar sind.
Im folgenden ist die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Rostes in Längsrichtung, Fig.2 und 3 die Trag- und Bewegungseinrichtung eines Rostfeldes im Längs- und Querschnitt, Fig. 4 eine kippbare und einstellbare Rollenstütze,
Fig. 5 bis 8 einzelne Arbeitsphasen des Rostes,
Fig. 9 die Seitenansicht eines Roststabes,
Fig. 10 einen Schnitt in der Schnittebene A-A der Fig. 9.
Fig. 11 die Schnittebene B-B der Fig. 9,
Fig. 12 die Schnittebene C-C der Fig. 9 und
Fig. 13 eine Ansicht in Richtung D der Fig. 9.
In der Fig. 1 ist eine Anordnung des erfindungsgemässen Rostes gezeichnet, bei welcher eine Verteilung des Rostes auf drei Bewegungsfelder durchgeführt ist.
Der Rost besteht aus den Durchfall des Brenngutes verhindernden Roststäben 4 und 6, wobei die Roststäbe 4 beweglich und die Roststäbe 6 feststehend sind. Der Bewegungsteil eines Rostfeldes ist aus dem äusseren Wagen 2 und dem inneren Wagen 1 gebildet. Jede Zone ist selbständig betätigbar, so dass es möglich ist, im Laufe des Betriebes sowohl die Geschwindigkeit als auch den Hub der beweglichen Roststäbe 4 einzustellen.
In den Fig. 2 und 3 ist die Anordnung eines Rostfeldes in der Mittellage gezeichnet. Die Reihen der festen Roststäbe 6 werden von den Trägern 5 aufgenommen.
Die Bewegungsteile des Rostes werden durch den äusseren Wagen 2 und den inneren Wagen 1 gebildet, die auf den kippbaren Rollenstützen 7 gelagert sind. Die Reihen der beweglichen Roststäbe 4 sind durch die auf den Wagen 1 und 2 befestigten Träger 3 gehaltert. Die Bewegung der Wagen 1, 2 wird durch die Schwenkbewegung der Welle 15 mittels der festgekeilten Hebel 14, der Zugstangen 12, 16 der Zapfen 11, 13 und der Konsolen 10 bewirltt. Zum Zwecke der Regulierung der Geschwindigkeit und der Hublänge der beweglichen Roststäbe wird ein System angewandt, welches aus dem Variatorantrieb mit drehbarer Kurbel 20, der Zugstange 19 und dem Kulissenhebel 17 mit Regulierrad 18 gebildet wird. Die Welle 15 ist in den schematisch dargestellten Kugellagern 21 gelagert, welche in den Seitenteilen 22 des Rostes gehalter sind.
Die Grenzlagen der beweglichen Roststäbe 4 sind gestrichelt gezeichnet.
In der Fig. 4 ist die kippbare Rollenstütze 7 in der Mittellage gezeichnet. Durch die Verdrehung der Rollenstütze 7 um den Zapfen 8 herum ist es möglich, die geradlinige Bewegung der beweglichen Roststäbe 4 in eine Schwenkbewegung umzuwandeln zum Zwecke einer besseren Durchmischung und Verbrennung des Brennstoffes auf dem Rost. Die Grenzlagen der Tragrollen 9 und der beweglichen Roststäbe 4 sind gestrichelt gezeichnet.
In den Fig. 5 bis 8 sind die einzelnen Arbeitsphasen des erfindungsgemässen Rostes schematisch dargestellt.
In der Fig. 5 sind die Roststäbe in der Mittellage gezeichnet. Die Roststäbe 6 sind feststehend, während die Roststäbe 4 beweglich sind, so dass jeder zweite Roststab beweglich ist, wobei er immer entgegengesetzt zu dem vorhergehenden beweglichen Roststab bewegbar ist.
In der Fig. 6 ist eine Endlage der Roststabreihen dargestellt, wo der äussere Wagen 2 die Reihe der beweglichen Roststäbe 4 in die höchste obere Lage herausgeschoben hat und der innere Wagen 1 die bewegliche Reihe in die tiefste Lage geschoben hat.
In der Fig. 7 ist eine Endlage dargestellt, wo der innere Wagen 1 in der höchsten oberen Lage ist und der äussere Wagen 2 in der tiefsten unteren Lage ist.
In der Fig. 8 ist die Bahn des Durchganges der Abfälle längs des Rostes dargestellt.
Wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich, ist der Kopf 23 jedes Roststabes in der Längsrichtung glatt und ohne Rippen ausgeführt, so dass der Brennstoff in der Richtung zur Front 27 des Roststabes vorgeschoben werden kann. Der Absatz 24 der Oberfläche der Roststäbe verhindert eine Rückwärtsbewegung des weitergeförderten Brennstoffes. Die Rippen 25, welche in fächerartiger Richtung angeordnet sind, verbessern die Berührung der Roststäbe mit der Kühlluft und führen die Luft den Abfällen zu. Die Verhinderung des Durchfalles wird durch die im unteren Teil der Roststaboberfläche angeordneten und zwischen die Rippen 25 des benachbarten Roststabes hineinragenden Angüsse 28 erzielt. Man erreicht auf diese Weise einen minimalen Widerstand der strömenden Kühl- und Verbrennungsluft. Die Roststäbe 4 sind mittels eines Gehänges 29 mit Spiel gegenüber den Roststabträgern 3 gelagert.
Auch die Form der Roststäbe ist so ausgeführt, dass die benachbarten Roststäbe gegeneinander ungefähr um 1,5 mm verschoben werden können. Dadurch ist die Möglichkeit des Abbröckeln von feinen Teilen von Abfällen gegeben, die zwischen den Roststäben festsitzen geblieben sind. Zu diesem Zweck können die Berührungsflächen 30 der benachbarten Roststäbe auch abgeschrägt sein und nach unten auseinander gehen. Die Kühl- und Verbrennungsluft kann längs der ganzen Roststabfläche strömen. Ein Teil der Rost stabfläche weist in der Nähe des Gehänges 29 die Ausnehmung 31 auf, zum Zwecke der müheloseren Strömung der Kühl- und Verbrennungsluft um den Roststab herum.
Durch die Tatsache, dass der erfindungsgemässe Rost mit den Durchfall des Brenngutes verhindernden Roststäben in oben beschriebener Ausführung ausgerüstet ist, ist er den Erfordernissen zur Verbrennung von Stadt- und Industrieabfällen speziell angepasst, und optimale Verbrennungsverhältnisse sind gesichert. Es lässt sich die Hublänge und die Bewegungsgeschwindigkeit der Roststäbe einstellen, und man kann auch die Verbrennungsluftmenge im Laufe des Betriebes regulieren. Dadurch sind die Bedingungen zur besseren Verbrennung von Abfällen unter Berücksichtigung ihrer Variabilität erfüllt. Der Rost weist einen guten Durchschüreffekt auf, die Abfälle werden ständig locker gemacht. Durch die Arbeit des Rostes wird eine gute Durchmischung, ein gutes Durchschüren und ein Umwälzen der Abfälle erzielt.
Durch die Ausbildung von hohen Stufen und tiefen Vertiefungen in den Endlagen der Roststäbe wird das Backen von Abfällen in grosse Stücke verhindert, der Zutritt der Strahlungswärme in die Abfallschicht ermöglicht und der vollkommene Zutritt von Verbrennungsluft erzielt. Der Rost ist waagerecht ausgeführt, so dass er eine geringe Bauhöhe aufweist, und die Anforderungen an die Höhe und den ausgemauerten Raum der Vorkammer bzw. der Verbrennungskammer sind minimal. Der Rost sichert optimale hygienische Bedingungen, da das Bedienungspersonal fast überhaupt nicht mit den Abfällen in Berührung kommt. Der Bewegungsmechanismus enthält nur eine kleine Anzahl von Funktionsteilen, die einer Abnutzung unterliegen.
Das System der Tragwagen ist in allen Lagen ausgewuchtet, wodurch ein geringer Aufwand an Antriebskraft zum Antrieb des Rostes benötigt wird. Da bei dem Rost den Durchfall des Brenngutes verhindernde Roststäbe benützt werden, die ohne Kammern und ineinander einragende Rippen ausgeführt sind, kommt es ständig zur intensiven Kühlung der Roststäbe, weshalb sie keine Abbrandstellen aufweisen und ihre Lebensdauer lang ist.
Die glatte Ausführung der Roststabköpfe in Längsrichtung macht einen ununterbrochenen Vorschub der Abfälle in Richtung der Roststabfront möglich.
Der erfindungsgemässe Rost ist zwar besonders für die Verbrennung von Abfällen bestimmt, man kann ihn aber auch mit Vorteil zum Verbrennen von minderwertigen und stark aschhaltigen Brennstoffen verwenden.