DD152113A1 - Waermetunnel fuer schienengebundene selbstentlader zum loesen angefrorener schuettgueter - Google Patents

Abstract

Waermetunnel fuer schienengebundene Selbstentlader zum Loesen angefrorener Schuettgueter, insbesondere Rohbraunkohle fuer Waermekraftwerke. Zielgerecht sollen Energie und Auftauzeit in anhaltenden Frostperioden eingespart und die Umlaufzeit der Spezialwaggons verringert werden durch Nutzung der aufzuwendenden Waermemenge von kleiner als 2,0 GJ/Waggon und Einhaltung waggonspezifischer zulaessiger Temperaturen. Dazu wird ein investkostenguenstiger leichter Skelettbau mit einer waermegedaemmten Regenhaut errichtet.An den Laengsseiten vertikal angeordnete,dampfbeheizte wandbildende Waermestrahlplatten, unterhalb der Waggonschliesskanten angebrachte,als Flossenrohr ausgebildete Dampfzufuehrungsleitung u. ein von Warmlueftern gespeister, zwischen den Schienen verlaufender, geschlitzter Warmluftkanal gewaehrleisten den ueber den Dampfdruck regulierbaren Auftauvorgang. Auftauzeiten von weniger als 3h bei einem spezifischen Energieaufwand von weniger als 2,0 GJ pro Waggon bei Assentemparaturen von 258 K werden erreicht.

Description

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Titel der Erfindung

Wärmetunnel für schienengebundene Selbstentlader zum Lösen angefrorener Schüttgüter ' -

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung gelangt vorzugsweise in grubenfernen, auf der Basis von Rohbraunkohle arbeitenden Kraftwerken im Winterhalbjahr zur Anwendung, ist sinngemäß für andere, mit zum Anfrieren neigendem Schüttgut belieferten Verarbeitungsbetrieben anwendbar*'

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zum störungsfreien Entladen der durch Frosteinwirkung an Waggonwänden angefrorenen Schüttgüter und zum Abwenden von Produktionsunterbrechungen, zur Verminderung der Waggon-Umlaufzeiten schienengebundener Selbstentlader in den Wintermonaten ist eine Reihe technischer Lösungen bekannt

So wurde vorgeschlagen, schienengebundene Selbstentlader während der Fahrt zum Verbraucher mit Heiζeinrichtungen verschiedenster Art (elektrischer Widerstands», Kohle-, öl- oder Gasheizungen) auszurüsten» Wegen des Hauptmangels erhöhter Brandgefahr für die Ladung und die Umgebung, beispielsweise Funkenflug im Kohletagebau und auf der Strecke

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fanden diese Lösungen keine breite Anwendung« Desweiteren ist die Zugzusammenstellung erschwert, da nur mit gleicher Heizeinrichtung ausgerüstete Waggons gekoppelt werden können·.

Der Ausrüstungs- und Energieaufwand ist im Verhältnis zum Ergebnis indiskutabel, da nur ein ganz geringer Teil der Wärmeenergie im Bereich der Waggonwände verbleibt $ wahrend die weitaus größere Wärmemenge während der Fahrt an die Um« gebung abgeführt wird» .

In WP 90 152 wird vorgeschlagen, an den Stellen des Laderaumes, die zum Anbacken der Ladung neigen, die auch durch Beheizung oder Außenisolierung schlecht geschützt werden können, Kunst st off schürzen einzulegen_? unter denen sich aufb lasbare Gummikissen befinden, mit deren Hilfe Anbackungen abgelöst werden können» 'Da auch mit Hilfe von elektrischen oder hydraulischen Rüttlern, Heißgasstrahlen aus Luftstrahltriebwerken, Hochfrequenz-Aufheizeinrichtungen, teilweise in Verbindung mit Prostschutzlaugen und -filmen (WP 115 961) _t das Entleerungsproblem nicht befriedigend gelöst werden konnte, wird im WP 66 813 auf die bewährte Auf— heizung von Kohlewaggons beziehungsweise gekoppelter Züge mit Naßdampf in Hallen zurückgegriffen und in der Form modifiziert, daß möglichst nahe der senkrechten seitlichen Waggonwandung zum Waggon hin'geneigte stabile Schürzen angelegt und durch eine elastische Manschette abgedichtet sind, so daß der neben und unter dem Waggon mit Strömungsrichtung auf ihn aus Rohren austretende Naßdampf die Außen*= wände und den Sattel aufheizen kann<> Dieses Verfahren ist gegenüber der DampfbeSchickung einer gesamten Auftauhalle vorteilhafter, jedoch wegen der Gefahr·» dung der Bremseinrichtungen an DR-Waggons (Fad.-Wagen), für die eine Maximal-Temperatur von 328 K vorgeschrieben, und der thermischen Schädigung des Farbanstriches, der nicht über 3&3 K erhitzt werden darf, nicht mehr zulässig« Ein Teil des Naßdampfes entweicht ungenutzt zwischen den Stirnwänden be-

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nachbarter Waggons und verschlechtert die Energiebilanz wesentlich. Der Korrosion von Bauwerk und Waggons wird durch das Kondensieren an den kälteren Wänden Vorschub geleistet und anfallendes Kondensat und die ihm innewohnende Wärmeenergie gehen verloren* Außerdem werden sämtliche Bauteile der Waggons, wie Gestänge, Rahmen, Fahrwerke und Puffer, mit aufgeheizt, obwohl ihre Erwärmung für den Entladevorgang keinen Punktionsbezug hat. Nach der Beendigung des Auftauens verliert sich die in der Halle verbleibende Wärmemenge nutzlos in der Atmosphäre.»

So werden durchschnittlich 2,02 GJ Dampf pro Waggon zum Auftauen benötigte Dieser Wert liegt trotzdem im Vergleich zum Energieträger Heißluft (6,03 GJ/Waggon) und Elektroenergie (0,972 - 6,48 GJ/Waggon) relativ günstig. Die Auftauzeiten von Rohbraunkohle liegen in Abhängigkeit von Transportzeit und Außentemperatur zwischen vier und zwölf Stunden, so daß in mehr als zwei Tagen anhaltenden strengen Prostperioden, ohne daß zusätzlich Transportschwierigkeiten auftreten, im allgemeinen mit einer Einsenkung der Kraftwerksleistung gerechnet v/erden muß« Andererseits erfordern diese Frostperioden die volle Nutzung der installierten Wärmekapazität·' '

Weiterhin ist durch das .WP 44 091 eine Strahlungsheizfläche bekannt, die für_Hallenbauten, vorzugsweise hohe Werkhallen mit Deckenhlhen über 6 m, zum Einsatz gelangte Die Deckenhöhe der vertikal strahlenden Heizflächen ist einerseits bedingt durch den Wirkungsgrad der Strahlungsheizflächen, andererseits durch die mit ca« 305 K begrenzte Kopftemperatur in Stirnhöhe der in solchen Hallen arbeitenden Menschen· Vorzugsweise wird als Wärmeträger Heißwasser eingesetzt© ,

- 4 ~ Ziel der Erfindimg

Die Erfindung zielt hin auf eine störungsfreie, energiesparende Vorbereitung der Entladung von unter Frosteinwirkung an Waggonwänden anbackenden Schüttgütern, insbesondere Rohbraunkohle in Fad,-Waggons, um eine Produktionseinsenkung zu verhindern, die Waggon-Umlauf zeiten in besonders angespannten Energiesituationen zu verringern und den Invest-· aufwand gering zu halten©

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung war die Aufgabe gestellt_? unter geringstmöglichem Energie- und Materialaufwand, der unter 2, 0 GJ pro Waggon liegen sollte, bei gleichzeitiger Verkürzung der •Auftauzeit unter Einhaltung waggontypischer Maximaltempe— raturen die vollständige Entladung angefrorener Schüttgüter j insbesondere Rohbraunkohle in RB-Selbstentladern, mit·» tels kraftwerktypischen Energieträgern abzusichern» Erfindungsgemäß wurde, die Aufgabe durch einen Wärmetunnel gelöst, der aus einem leichten Skelettbau mit einer wärmegedämmten Dachhaut bestellte Der seitliche Wandaufbau wird im wesentlichen gebildet durch

- eine Regenhaut

- eine Wärmedämmschicht .- Wärmestrahlplatten

Diese senkrechten Wärmestrahlplatt en reichen bis über die Höhe der Waggonoberkanten und können mit den übrigen wandbildenden Elementen direkt verbunden werden_e Der seitliche Abstand der Wärmestrahlplatten von der V/aggonwand entspricht mindestens dem Regellichtraumprofil„ Er wird mitbestimmt durch die Dampfparameter und die zulässige Oberfiächentemperätur der Waggonwandung» Die Schließkanten als besonders

frostgefährdete Bereiche werden zusätzlich durch eine um 4-5° sehräggesteilte Wärmestrahlplatte beheizt. Weiterhin speisen zusatzbeheizte, nach dem Umluftprinzip arbeitende Warmlüfter einen zwischen'den Schienenprofilen verlaufenden Warmluftkanal, dessen Austrittsöffnungen gegen den Waggonsattel gerichtet sind.

Die Länge des Wärmetunnels ist abhängig von der Zugfolge und -längeο

Die Stirnwände des Wärmetunnels sind verschließbar. Den Strahlplatten zugeführter Sattdampf wird in Wärmestrahlung, die im wesentlichen in Richtung der Waggonwände des eingeschobenen Zuges wirkt, umgesetzte' Da der Dampfdruck zu Beginn des Auftauzyklus auf seinem Maximalwert gehalten wird, erfolgt eine schnelle Erwärmung der Seitenwände, die die aufgenommene Wärme an die angefrorene Schicht anliegenden Schüttgutes abgeben und diese zum Tauen und Ablösen bringen.

Gleichzeitig erwärmt die im Warmlufter erzeugte Warmluft gezielt den sattelförmigen Boden der Selbstentlader. Mit dem Erreichen der zulässigen Waggonwandtemperatur werden die vertikalen Wärmestrahlplatten gedrosselt oder völlig abgeschaltet. Die Hallenlufttemperatur wird bis zum Abruf des Zuges durch die Warmlüfterheizung zwischen 283 K und 290 K gehalt en.'

Der erfindungsgemäße Wärmetunnel zeigt seine besonderen Vorteile vor allem in seiner energiesparenden Wirkungsweise und investkostengünstigen Bauweise©' Er ist jederzeit verfügbar und für verschiedenste Schüttgüter verwendbar, die der Rohbraunkohle ähnliche Eigenschaften beim Transport in Prostperioden aufweisen,* Die Automatisierung beziehungsweise Steuerung von einer Wärmewarte des zugehörigen Kraftwerkes bietet sich an_e Eine Begehung des Wärmetunnels durch Kontrollpersonal ist nach Absinken der Strahlplattentemperatur auf ca_e 320 K (etwa 8 Minuten nach dem Abschalten) un-

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gefährdet möglich_s da die Kopftemperatur die zulässigen Werte nicht mehr übersteigt»

Waggonteile und Sicherheitseinrichtungen (Radlager, Brems- einrichtungen _f Farbanstrich) werden nicht mehr über den zulässigen Wert erwärmt» Der Auftauvorgang liegt zeitlich bei 30 % bis 45 % bisheriger dampfbeheizter Wärme- oder Auftauhallen, so daß sich auch der Spezialwaggonumlauf zum Zeitpunkt angestrengter Energiesituationen spürbar verbessern kann?

Ausfübrungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden©

Dab,ei zeigt

Figo 1 - einen Querschnitt durch den Wärmetunnel und einen darin aufzuwärmenden Fad.-Waggonβ

Ausführungsbeispiel

Ein grubenfernes Industriekraftwerk verbraucht in den Wintermonaten täglich 15ΟΟ -Mp Rohbraunkohle, die auf Reichsbahngleisen in 50 Mp Fad β-Waggons antransportiert werden» Die Transportzeit en belaufen sich auf 9 - 12 h, in denen die Ladung unter Winterbedingungen dem Frost ausgesetzt ist ο Das Schüttgut bäckt während des Transportes in Abhängigkeit vom Außentemperaturverlauf an den Waggonwänden an₀' Vor dem Entladen des Schüttgutes ist in diesen Fällen ein Abtauen des Schüttgutes,' das bis zu max. 60 % Wasser enthälts erforderliche Dazu wird ein Wärmetunnel genutzt, der aus einem gleisüberspannenden Stahlskelettbau 1 mit

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5 m. Stützweite und 4 m Stützenabstand zueinander besteht, in das wandbildende Wärmestrahlplatten 2 von jeweils 0,96 m Breite und 4 m Länge senkrecht eingehängt sind₀ Gegen Witterungseinflüsse ist das 260m lange Bauwerk mit einer Regenhaut 3 aus wärmegedämmten Aluminium-Profilblechen geschützt, die Stirnseiten sind mit motorgetriebenen Plattenrolladen versehen (nicht gezeichnet)© in d en' Längswand en sind insgesamt 34- Warmlüfter 4, pe 17 gegenüberstehend, angeordnet» Ihre Saugöffnungen sind unter die Dachhaut geführt. Die Warmluftzuführungskanä-Ie 6, paarweise gegeneinandergerichtet, münden in-einem zwischen den Schienenprofilen liegenden.Warmluftkanal 7» der nach oben in der Richtung der Waggonsättel 9 Warmluftaustrittsöffnungen 7a aufweist. Sie sind paarweise so gegeneinander gerichtet und gestaltet, daß die gegeneinander gerichteten Warmluftströme sich aufrichten und annähernd senkrecht unter die Waggonsättel 9 strömen, andererseits herabfallendes Schüttgut 20 die Warmluftaustrittsöffnungen 7a nicht verschütten kann. Weiterhin werden die seitlich unter jedem'Waggonsattel 9 in Höhe der Waggonschließkante 14 angebrachten Bremseinrichtungsteile nicht direkt angeblasen* In jeden WarmluftZuführungskanal 6 sind zwei Wärmeübertrager 10; 11 eingebunden, von denen einer mit der Kondensatleitung 12 der Wärmestrahlplatten 2, der andere mit der Dampfzuführungsleitung 13 zur Wärmestrahlplatte 2 in Verbindung stehtο Die Dampfzuführung erfolgt über ein Flossenrohr 16, das sowohl als Enthitzer als auch Wärmestrahlplatte wirkte Damit wird die ständige Wärmezufuhr für den besonders gefährdeten Bereich der Waggonschließkanten 14 auch nach Abschaltung der senkrechten Wärmestrahlplatten 2 gewährleistet» Der'Warmhaltebetrieb bis zum Abruf des Zuges aus der Halle wurde durch das weitere Betreiben der konvektiven Wärmeübertragung (Warmlürter 4, dampfbeheizte Wärmeübertrager 11) mit einer Temperatur der Luft im Wärmetunnel von kleiner als 328 K gewährleistete

Ein Zug mit 16 Waggons, in 11 Nachtstunden bei durchschnittlich 2^8 K transportiert, benötigte eine Auftauzeit von 3 Stund en*.

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Dabei wurden die Wärmestirahlplatten 80 Minuten mit 0,4 MPa Sattdampf (416 K)₅ anschließend mit 0,15 MPa (384 K) beaufschlagt« Gleichzeitig erfolgte die Zufuhr von Kondensat beziehungsweise Sattdampf ah die den Warmluftern 4 nachgeschalteten Wärmeübertrager 10; 10» An den Warmluftiaus-* trittsoffnungen ?a konnten 353 K gemessen werdeno Nach dem Abschalten der Dampfzufuhr für die Strahlplatt en. 2 und einer Wartezeit von acht Minuten war im Wärmetunnel die maximal zulässige Kopftemperatur unterschrittene Fünfzehn Minuten später wurden die Waggons im Entladebunker störungsfrei entleerte'

Der Wärmeaufwand pro 50 ti Fad,-Waggon belief sich dabei auf 1826 MJ Wärme + 84· MJ Elektroenergie _s insgesamt 1,91 GJ*

Claims (2)

222723 Erfindungsanspruch . .

1* Wärmetunnel für schienengebundene Selbstentlader zum Ιοί sen angefrorener Schüttgüter, insbesondere Rohbraunkohle, der durch einen leichten Skelettbau mit einer wärmegedämmten Regenhaut gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten des Wärmetunnels vertikal angeordnete, .dampfbeheizte Wärmestrahlplatten (2) und, unterhalb der Waggonschließkanten (14) verlaufende, als Flossenrohr (16) ausgebildete und gegen die Waggonschließkante (14) gerichtete Dampfzuführungsleitung (16a) verläuft, und daß ein Warmluftkanal (7)ι der mit nach dem Umluftprinzip arbeitenden und mit Zusatzheizung versehenen Warmluft ern (4) verbunden, angeordnet ist, v/obei die gegen Schmutzeinfall geschützten Warmluftaustritt soffnungen (7a) des Warmluftkanals (7) gegen den Waggonsattel (9) gerichtet sind* ....

2· Wärmetunnel nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftaustrittsoffnungen (7a) des Armluftkanals (7) als paarig im Winkel von 3°° bis 45° aufeinander zu verlaufende Kanäle angeordnet sind«'