EP4048951B1 - Schubrost für einen verbrennungsofen - Google Patents

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EP4048951B1
EP4048951B1 EP20808009.3A EP20808009A EP4048951B1 EP 4048951 B1 EP4048951 B1 EP 4048951B1 EP 20808009 A EP20808009 A EP 20808009A EP 4048951 B1 EP4048951 B1 EP 4048951B1
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EP
European Patent Office
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grate
grate bars
bars
rows
driven
Prior art date
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EP20808009.3A
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French (fr)
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EP4048951C0 (de
EP4048951A2 (de
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Andreas Mozuch
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Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Original Assignee
Steinmueller Babcock Environment GmbH
Nippon Steel Engineering Co Ltd
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Publication date
Application filed by Steinmueller Babcock Environment GmbH, Nippon Steel Engineering Co Ltd filed Critical Steinmueller Babcock Environment GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP4048951B1 publication Critical patent/EP4048951B1/de
Publication of EP4048951C0 publication Critical patent/EP4048951C0/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H7/00—Inclined or stepped grates
    • F23H7/06—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding
    • F23H7/08—Inclined or stepped grates with movable bars disposed parallel to direction of fuel feeding reciprocating along their axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/002—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor characterised by their grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H17/00—Details of grates
    • F23H17/12—Fire-bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/101—Furnace arrangements with stepped or inclined grate

Definitions

  • the invention relates to a moving grate for an incinerator, in particular a waste incineration plant, according to the preamble of claim 1.
  • Moving grates are used, for example, in waste incineration plants where waste is burned as fuel.
  • Moving grates usually consist of individual rows of grate bars arranged one behind the other in the direction of fuel flow, stacked on top of each other like roof tiles.
  • the grate bars of a row of grate bars are mounted on a grate bar support.
  • Drives engage every other grate bar support, initiating a drive movement in the corresponding driven grate bar rows. This sets the driven grate bar rows in motion relative to the non-driven, stationary grate bar rows.
  • the movement of the driven grate bar rows transports the fuel applied to a moving grate surface through the furnace and stokes the fuel layer.
  • the moving grate surface is formed by the surfaces of the individual grate bars.
  • a circular segment-shaped first drive movement is introduced into the grate bar supports by the drive via torsion shafts and torsion levers, resulting in a corresponding grate bar movement of the grate bars mounted on the driven grate bar supports, as for example in US 6,332,410 B1.
  • a linear first drive movement via rods is also possible, resulting in a linear movement of the grate bars mounted on the driven grate bar supports.
  • the disadvantage here is that the torsion shafts or rods, along with associated mechanical components such as bearings or guides, are inevitably located in the downdraft area of the combustion plant, where they are more susceptible to failure. Therefore, if more complex motion patterns of the grate bar rows and the grate bars via the grate bar supports are intended, the additional mechanical drive elements required in the downdraft increase the susceptibility to failure, making the combustion process less reliable.
  • the object of the invention is therefore to provide a moving grate with which even more complex movement patterns of the grate bar rows can be realized with low susceptibility to failure and thus high reliability.
  • the surfaces of grate bars of at least some grate bar rows of the generic pusher grate for an incinerator, in particular a waste incineration plant have a non-planar surface contour, so that a second drive movement can be introduced into the grate bars, which are supported with their second ends on the non-planar surface contour, by the relative movement between the grate bars of driven and non-driven grate bar rows.
  • this can cause a complex grate bar movement of the grate bars of the moving grate, whereby this complex grate bar movement is achieved by the surface shape of the existing grate bars.
  • the drive means conventionally ensure that at least some of the grate bar rows of the moving grate, preferably every second grate bar row, are driven, whereby for this purpose a first drive movement can be introduced into the grate bars via the drive means, so that a relative movement results between the grate bars of the driven grate bar rows and the grate bars of non-driven grate bar rows, i.e. those not driven by the drive means.
  • the second drive movement which is introduced via the second ends, is superimposed on this first drive movement, which is introduced into the grate bars via the first ends.
  • complex movement patterns can be generated in the respective grate bar rows, which can improve the transport and/or stoking of the fuel layer without increasing the susceptibility of the moving grate to failure.
  • the non-planar surface contours of the grate bars of at least some grate bar rows have a curved profile running in the flow direction.
  • the curved profile further comprises at least one curved section with a specific, defined radius.
  • the surface of the grate bar is curved with a specific radius, along which the respective second end of the grate bar supported thereon can slide continuously.
  • adjacent curved sections can have different radii. This can, for example, achieve an up-and-down movement or, depending on the relative movement between the grate bars, a specific periodic movement of the sliding grate surface.
  • the at least one curved section is concave or convex with the respective radius and/or adjacent curved sections of a curved profile have different curvatures, for example, alternating convex and concave curvatures. This allows a correspondingly predefined complex movement sequence (up and down) to be generated in order to optimize transport and stoking.
  • the first drive movement is in the shape of a circular segment or in a straight line.
  • a drive means can be selected in the downwind direction, via which a first drive movement can be transmitted to the first end of the grate bar in a simple manner and without great susceptibility to failure.
  • the drive means can comprise torsion levers attached to a torsion shaft, which connect a linear actuator, for example a hydraulic cylinder, to the driven grate bar supports to effect a circular segment-shaped first drive movement about a second axis of rotation defined by the torsion shaft when the linear actuator is actuated.
  • a straight-line movement can be transmitted from the linear actuator via linkages to the first end, so that this is also moved in a straight line.
  • a complex movement pattern of the grate bar rows or grate bars can also be advantageously achieved, in that the grate bars themselves—via the second drive movement—influence the linear or circular segment-shaped first drive movement toward a more complex movement.
  • the inventive shape of the grate bars does not cause any greater susceptibility to failure than in the prior art, thus eliminating the need for additional, potentially failure-prone drive mechanisms.
  • FIG. 1 is in a sectional view and in Fig. 2 A perspective view of a moving grate 100 for an incinerator 101, in particular a waste incineration plant, is shown, onto which a fuel layer 1, for example, consisting of incinerated waste, is applied during a combustion process.
  • the moving grate 100 has a plurality of grate bar rows 2a, 2b arranged along a flow direction F, each of which is formed from grate bars 3a, 3b arranged next to one another in the transverse direction Q (perpendicular to the flow direction F).
  • the grate bars 3a, 3b of a grate bar row 2a, 2b are mounted on a grate bar support 5a, 5b via a first end 4a, 4b, so that each grate bar 3a, 3b can rotate about a first axis of rotation D1 defined by the respective grate bar support 5a, 5b.
  • the grate bars 3a, 3b of the individual grate bar rows 2a, 2b continue to lie one above the other like roof tiles, with a second end 6a, 6b of the respective grate bar 3a, 3b being supported by gravity on a surface 7a, 7b of the adjacent grate bar 3a, 3b, viewed in the flow direction F.
  • the surfaces 7a, 7b of the individual grate bars 3a, 3b thus form a continuous moving grate surface 8, on which the fuel layer 1 is transported, stoked, and burned.
  • every second grate bar support 5a (driven grate bar support) cooperates with a drive means 9 arranged in a downdraft 200 of the combustion furnace 101.
  • the intermediate grate bar supports 5b (non-driven grate bar supports) are not driven.
  • a first drive movement A1 (see Fig. 3 and Fig. 4 ) into the driven grate bar supports 5a and thus also into the first end 4a of the grate bar 3a mounted thereon.
  • the first drive movement A1 can be circular segment-shaped (dotted in Fig. 3 and Fig. 4 ), wherein the drive means 9 for this purpose have at least two torsion levers 11a, 11b fastened to a torsion shaft 10, which connect a linear actuator 12, for example a hydraulic cylinder, to the driven grate bar supports 5a.
  • a linear actuator 12 for example a hydraulic cylinder
  • a circular segment-shaped first drive movement A1 about a second axis of rotation D2 defined by the torsion shaft 10 can be effected, resulting in a circular segment-shaped movement of the driven grate bar supports 5a and of the first end 4a of the grate bars 3a mounted thereon about the second axis of rotation D2.
  • drive means 9 are also possible which provide a rectilinear first drive movement A1 (dotted line in Fig. 3 and Fig. 4 ) and thus also cause a rectilinear movement of the driven grate bar supports 5a and the first end 4a of the grate bars 3a mounted thereon.
  • the circular segment-shaped or rectilinear first drive movement A1 already results in a first grate bar movement Ba of the grate bars 3a mounted on the driven grate bar supports 5a, which has a directional component both in the flow direction F and vertically upwards (to the flow direction F and to the transverse direction Q), whereby the fuel layer 1 can be transported along the flow direction F and simultaneously stirred.
  • the surfaces 7a, 7b of the individual grate bars 3a, 3b are designed in such a way that a second drive movement A2 can be introduced into the respective grate bar 3a, 3b via the second end 6a, 6b of the respective grate bar 3a, 3b (see Fig. 3 and Fig. 3 ).
  • this second drive movement A2 can be introduced both into the grate bars 3a, which are mounted on the driven grate bar supports 5a, and into the grate bars 3b, which are mounted on the non-driven grate bar supports 5b, as described below:
  • the surfaces 7a, 7b of the respective grate bars 3a, 3b have, in section, a non-rectilinear surface contour 13a, 13b in the manner of a curved profile K.
  • the second ends 6a, 6b of the respective adjacent grate bar 3a, 3b opposite to the flow direction F, which are supported thereon are moved upwards or downwards depending on their position on the curved profile K, resulting in the second drive movement A2.
  • the second drive movement A2 introduced into the second end 6a, 6b of the respective grate bar 3a, 3b is therefore particularly dependent on the position of the second end 6a, 6b on the curved profile K of the adjacent grate bar 3a, 3b in the flow direction F.
  • a first grate bar movement Ba results, which is a combination of the first drive movement A1 and the second drive movement A2.
  • a second grate bar movement Bb results, which results solely from the second drive movement A2.
  • the second drive movement A2 is determined by the curve profile K of the respective surface contours 13a, 13b, whereby this Curve profile K itself is not stationary, since the surfaces 7a, 7b of the grate bars 3a, 3b also move due to the respective grate bar movement Ba, Bb.
  • the first and/or second drive movement A1, A2 thus causes a complex grate bar movement Ba, Bb of the respective grate bars 3a, 3b.
  • the transport and stoking process can therefore be optimized by such a moving grate 100.
  • a first curved region K1 with a first radius R1 results towards the first end 4a, 4b of the respective grate bars 3a, 3b and a second curved region K2 with a second radius R2 results towards the second end 6a, 6b.
  • the first radius R1 is smaller than the second radius R2 and, on the other hand, the first curved region K1 is concave and the second curved region K2 is convex.
  • each grate bar 3a, 3b only one curved area K1 can be provided, which is convex or concave, or more than two curved areas K1, K2, K3, K4, ..., which have a different curvature and/or different radii R1, R2, R3, R4, ..., for example to form an S-shape or a wave shape (see Fig. 5b ) to form.
  • grate bars 3a which are mounted on driven grate bar supports 5a, have a different curve profile K than grate bars 3b, which are mounted on non-driven grate bar supports 5b.
  • the grate bars 3a, 3b of every second grate bar row 2a, 2b (driven or non-driven) have a curved profile K and the other grate bars 3a, 3b have a planar surface 7a, 7b.
  • the portion of the second drive movement A2 resulting from the curved profile K is only introduced into every second grate bar row 2a, 2b.
  • the bearing of the grate bars 3a, 3b on the respective grate bar support 5a, 5b can accordingly only be provided for every second grate bar row 2a, 2b, in particular for the driven grate bar row 2a.
  • a complex grate bar movement Ba, Bb can therefore be achieved from a combination of the two drive movements A1, A2 via the first end 4a, 4b and the second end 6a, 6b of a grate bar 3a, 3b, without having to change the drive means 9 or position further extensive drive means in the underwind 200, so that the susceptibility to failure is not increased by this solution and reliability is maintained.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schubrost für einen Verbrennungsofen, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Derartige Schubroste werden beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen eingesetzt, in denen Müll als Brennstoff verbrannt wird. Schubroste bestehen meist aus einzelnen Roststabreihen, die in Fließrichtung des Brennstoffes hintereinander angeordnet sind und dabei dachziegelartig übereinander liegen. Die Roststäbe einer Roststabreihe sind auf einem Roststabträger gelagert. An jeden zweiten Roststabträger greifen Antriebe an, die eine Antriebsbewegung in die betreffenden angetriebenen Roststabreihen einleiten. Dadurch werden die angetriebenen Roststabreihen gegenüber den nicht-angetriebenen, feststehenden Roststabreihen in Bewegung versetzt.
  • Die Bewegung der angetriebenen Roststabreihen bewirkt einerseits einen Transport des auf eine Schubrostfläche des Schubrostes aufgebrachten Brennstoffes durch die Feuerung und andererseits die Schürung der Brennstoffschicht. Die Schubrostfläche wird dabei durch die Oberflächen der einzelnen Roststäbe gebildet. Bei bekannten Schubrosten wird durch den Antrieb über Torsionswellen und Torsionshebel eine kreissegmentförmige erste Antriebsbewegung in die Roststabträger eingeleitet, so dass sich eine entsprechend daran angelehnte Roststabbewegung der an den angetriebenen Roststabträgern gelagerten Roststäbe ergibt, wie beispielsweise in US 6'332'410 B1 beschrieben. Alternativ ist auch eine geradlinige erste Antriebsbewegung über Gestänge möglich, wobei daraus eine geradlinige Roststabbewegung der an den angetriebenen Roststabträgern gelagerten Roststäbe resultiert.
  • In DE 30 07 678 C2 wird zudem ein Schubrost mit Torsionswelle beschrieben, dessen Wellenlager derart höhenverstellbar sind, dass der Antrieb der Roststabreihen wieder gemäß einer geradlinigen Antriebsrichtung erfolgen kann.
  • Nachteilig hierbei ist, dass sich die Torsionswellen oder Gestänge samt zugehöriger Maschinenelemente, z.B. Lager oder Führungen, zwangsläufig im Bereich eines Unterwindes der Verbrennungsanlage befinden, wo sie einer erhöhten Störungsanfälligkeit unterliegen. Ist also beabsichtigt, komplexere Bewegungsformen der Roststabreihen sowie der Roststäbe über die Roststabträger umzusetzen, sorgen die dafür zusätzlich benötigten mechanischen Antriebselemente im Unterwind für eine erhöhte Störungsanfälligkeit, was den Verbrennungsprozess unzuverlässiger macht.
  • Weitere Schubroste mit Roststäben, die eine nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, sind in DE 20 20 17 00 6 429 U1 , JP H04 320713 A sowie DD 11 482 B2 offenbart.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Schubrost bereitzustellen, mit dem sich bei geringer Störungsanfälligkeit und damit hoher Zuverlässigkeit auch komplexere Bewegungsformen der Roststabreihen darstellen lassen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Schubrost nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüche angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass die Oberflächen von Roststäben zumindest einiger Roststabreihen des gattungsgemäßen Schubrostes für einen Verbrennungsofen, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, eine nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, so dass in die Roststäbe, die sich mit ihren zweiten Enden auf der nicht-planaren Oberflächenkontur abstützen, eine zweite Antriebsbewegung durch die Relativbewegung zwischen den Roststäben von angetriebenen und nicht-angetriebenen Roststabreihen eingeleitet werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann dadurch eine komplexe Roststabbewegung der Roststäbe des Schubrostes bewirkt werden, wobei diese komplexe Roststabbewegung durch die Oberflächenform der ohnehin vorhandenen Roststäbe erreicht wird. Damit sind keine Anpassungen der herkömmlichen Antriebsmittel im Unterwind nötig, so dass sich die Störungsanfälligkeit nicht weiter erhöht. Die Antriebsmittel sorgen dabei herkömmlicherweise dafür, dass zumindest einige der Roststabreihen des Schubrostes, vorzugsweise jede zweite Roststabreihe, angetrieben werden, wobei dazu über die Antriebsmittel eine erste Antriebsbewegung in die Roststäbe eingeleitet werden kann, so dass sich eine Relativbewegung zwischen den Roststäben der angetriebenen Roststabreihen und den Roststäben von nicht-angetriebenen, d.h. nicht über die Antriebsmittel angetriebenen, Roststabreihen ergibt. Dieser ersten Antriebsbewegung, die über die ersten Enden in die Roststäbe eingeleitet wird, wird erfindungsgemäß die zweite Antriebsbewegung, die über die zweiten Enden eingeleitet wird, überlagert.
  • Daraus folgt vorzugsweise, dass
    • eine erste Roststabbewegung der Roststäbe der angetriebenen Roststabreihen zusammengesetzt ist aus der über die ersten Enden induzierten ersten Antriebsbewegung und der über die zweiten Enden induzierten zweiten Antriebsbewegung. Ferner folgt erfindungsgemäß, dass
    • eine zweite Roststabbewegung der Roststäbe der nicht-angetriebenen Roststabreihen aus der über die zweiten Enden induzierten zweiten Antriebsbewegung resultiert.
  • Je nachdem, welche Roststäbe die nicht-planare Oberflächenkontur aufweisen, können also in den jeweiligen Roststabreihen komplexe Bewegungsformen erzeugt werden, durch die der Transport und/oder das Schüren der Brennstoffschicht verbessert werden kann, ohne dass dabei die Störanfälligkeit des Schubrostes erhöht wird.
  • Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die nicht-planaren Oberflächenkonturen der Roststäbe der zumindest einigen Roststabreihen ein in Fließrichtung verlaufendes Kurvenprofil aufweisen. Dadurch kann vorteilhafterweise eine zweite Antriebsbewegung gemäß einem vorgebbaren Kurvenprofil erzeugt werden, wenn das zweite Ende des jeweiligen Roststabes durch die Schwerkraft durch die Relativbewegung zwischen den Roststäben entlang des Kurvenprofils gleitet. Je nach Verlauf des Kurvenprofils wird dadurch eine Roststabbewegung mit einer Richtungskomponente in Fließrichtung sowie senkrecht zur Fließrichtung, d.h. nach oben, bewirkt, um einen Transport und ein Schüren der Brennstoffschicht gemäß einem komplexen Bewegungsablauf zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Roststäbe
    • aller Roststabreihen oder
    • lediglich der angetriebenen Roststabreihen oder
    • lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen
    ein in Fließrichtung verlaufendes Kurvenprofil aufweisen und die sonstigen Roststäbe beispielsweise planar ausgeführt sind. Dadurch kann flexibel festgelegt werden, welche Roststabreihen einen komplexen Bewegungsablauf durchführen sollen. Je nach Anwendung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Antriebsbewegung lediglich in die nicht-angetriebenen Roststabreihen eingeleitet wird und die angetriebenen Roststabreihen lediglich durch die erste Antriebsbewegung aktiv von den Antriebsmitteln angetrieben werden. Dazu sind lediglich die angetriebenen Roststabreihen mit einem Kurvenprofil zu versehen.
  • Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass das Kurvenprofil zumindest einen Kurvenbereich mit einem bestimmten festgelegten Radius aufweist. Demnach ist die Oberfläche des Roststabes mit einem bestimmten Radius gekrümmt, entlang dessen das jeweilige zweite Ende des sich darauf abstützenden Roststabes kontinuierlich gleiten kann. Insbesondere kann bei mehreren Kurvenbereichen vorgesehen sein kann, dass benachbarte Kurvenbereiche unterschiedliche Radien aufweisen. Dadurch kann beispielsweise eine Auf- und Ab-Bewegung oder, je nach Relativbewegung zwischen den Roststäben, eine bestimmte periodische Bewegung der Schubrostfläche erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist dazu weiterhin vorgesehen, dass der mindestens eine Kurvenbereich konkav oder konvex mit dem jeweiligen Radius gekrümmt ist und/oder benachbarte Kurvenbereiche eines Kurvenprofils unterschiedliche Krümmungen, beispielsweise konvexe und konkave Krümmungen im Wechsel, aufweisen. Dadurch kann ein entsprechend vorgegebener komplexer Bewegungsablauf (Auf und Ab) erzeugt werden, um den Transport und das Schüren zu optimieren.
  • Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die Roststäbe
    • jeder Roststabreihe oder
    • lediglich der angetriebenen Roststabreihen oder
    • lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen
    an den jeweiligen Roststabträgern drehbar gelagert sind. Dadurch kann der komplexe Bewegungsablauf je nach gewählter Art des Einleitens der beiden Antriebsbewegungen in die jeweiligen Roststäbe erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass die erste Antriebsbewegung kreissegmentförmig oder geradlinig verläuft. Demnach kann ein Antriebsmittel im Unterwind gewählt werden, über das in einfacher Weise und ohne große Störungsanfälligkeit eine erste Antriebsbewegung auf das erste Ende des Roststabes übertragen werden kann. Beispielsweise können die Antriebsmittel an einer Torsionswelle befestigte Torsionshebel aufweisen, die einen Linearaktuator, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, mit den angetriebenen Roststabträgern verbinden zum Bewirken einer kreissegmentförmigen ersten Antriebsbewegung um eine durch die Torsionswelle definierte zweite Drehachse bei Betätigen des Linearaktuators. In entsprechender Weise kann eine geradlinige Bewegung von dem Linearaktuator über Gestänge auf das erste Ende übertragen werden, so dass dieses ebenfalls geradlinig bewegt wird.
  • Damit kann vorteilhafterweise mit den eine geradlinige oder kreissegmentförmige Bewegung der Roststabträger bewirkenden Antrieben des Standes der Technik auch eine komplexe Bewegungsform der Roststabreihen bzw. Roststäbe erreicht werden, indem die Roststäbe selber - über die zweite Antriebsbewegung - für eine Beeinflussung der geradlinigen bzw. kreissegmentförmigen ersten Antriebsbewegung hin zu einer komplexeren Bewegung sorgen. Die erfindungsgemäße Form der Roststäbe verursacht dabei keine höhere Störanfälligkeit als im Stand der Technik, so dass keine zusätzlichen, potenziell störungsanfälligen Antriebsmechaniken erforderlich sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Ausschnitt eines Schubrostes in einer eingefahrenen Antriebsstellung in einer Schnittansicht;
    Fig. 2
    den Ausschnitt des Schubrostes in der eingefahrenen Antriebsstellung gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht;
    Fig. 3
    einen Ausschnitt des Schubrostes in einer ausgefahrenen Antriebsstellung in einer Schnittansicht;
    Fig. 4
    einen Ausschnitt des Schubrostes in der ausgefahrenen Antriebsstellung gemäß Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht;
    Fig. 5a, 5b
    beispielhafte Kurvenprofile eines Roststabes.
  • In Fig. 1 ist in einer Schnittansicht und in Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht ein Schubrost 100 für einen Verbrennungsofen 101, insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, dargestellt, auf der eine Brennstoffschicht 1, beispielsweise aus verbranntem Müll, während eines Verbrennungsprozesses aufgebracht ist. Das Schubrost 100 weist mehrere, entlang einer Fließrichtung F angeordnete Roststabreihen 2a, 2b auf, die jeweils aus in Querrichtung Q (senkrecht zur Fließrichtung F) nebeneinander liegenden Roststäben 3a, 3b gebildet sind.
  • Die Roststäbe 3a, 3b einer Roststabreihe 2a, 2b sind über ein erstes Ende 4a, 4b auf einem Roststabträger 5a, 5b gelagert, so dass sich jeder Roststab 3a, 3b um eine durch den jeweiligen Roststabträger 5a, 5b definierte erste Drehachse D1 verdrehen kann. Die Roststäbe 3a, 3b der einzelnen Roststabreihen 2a, 2b liegen weiterhin dachziegelartig übereinander, wobei sich dazu ein zweites Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b auf einer Oberfläche 7a, 7b des in Fließrichtung F gesehen benachbarten Roststabes 3a, 3b durch die Schwerkraft abstützt. Die Oberflächen 7a, 7b der einzelnen Roststäbe 3a, 3b bildet damit eine durchgängige Schubrostfläche 8 aus, auf welcher die Brennstoffschicht 1 transportiert, geschürt und verbrannt wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wirkt jeder zweite Roststabträger 5a (angetriebener Roststabträger) mit einem Antriebsmittel 9 zusammen, das in einem Unterwind 200 des Verbrennungsofens 101 angeordnet ist. Die dazwischenliegenden Roststabträger 5b (nicht-angetriebene Roststabträger) sind nicht-angetrieben. Über die Antriebsmittel 9 kann eine erste Antriebsbewegung A1 (s. Fig. 3 und Fig. 4) in die angetriebenen Roststabträger 5a und damit auch in das erste Ende 4a des darauf gelagerten Roststabes 3a eingeleitet werden.
  • Die erste Antriebsbewegung A1 kann kreissegmentförmig (punktiert in Fig. 3 und Fig. 4) ausgebildet sein, wobei die Antriebsmittel 9 dazu mindestens zwei an einer Torsionswelle 10 befestigte Torsionshebel 11a, 11b aufweisen, die einen Linearaktuator 12, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, mit den angetriebenen Roststabträgern 5a verbinden. Damit kann durch ein Betätigen des Linearaktuators 12 eine kreissegmentförmige erste Antriebsbewegung A1 um eine durch die Torsionswelle 10 definierte zweite Drehachse D2 bewirkt werden, wodurch sich eine kreissegmentförmige Bewegung der angetriebenen Roststabträger 5a sowie des ersten Endes 4a der darauf gelagerten Roststäbe 3a um die zweite Drehachse D2 ergibt.
  • Grundsätzlich sind jedoch auch Antriebsmittel 9 möglich, die eine geradlinige erste Antriebsbewegung A1 (strichpunktiert in Fig. 3 und Fig. 4) und damit auch eine geradlinige Bewegung der angetriebenen Roststabträger 5a sowie des ersten Endes 4a der darauf gelagerten Roststäbe 3a bewirken.
  • Durch die kreissegmentförmige oder geradlinige erste Antriebsbewegung A1 ergibt sich bereits eine erste Roststabbewegung Ba der an den angetriebenen Roststabträgern 5a gelagerten Roststäbe 3a, die eine Richtungskomponente sowohl in Fließrichtung F als auch senkrecht nach oben (zur Fließrichtung F und zur Querrichtung Q) aufweist, wodurch die Brennstoffschicht 1 entlang der Fließrichtung F transportiert und gleichzeitig auch geschürt werden kann.
  • Um dies zu optimieren, sind die Oberflächen 7a, 7b der einzelnen Roststäbe 3a, 3b derartig ausgebildet, dass sich über das zweite Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b eine zweite Antriebsbewegung A2 in den jeweiligen Roststab 3a, 3b einleiten lässt (s. Fig. 3 und Fig. 3). Diese zweite Antriebsbewegung A2 lässt sich gemäß der dargestellten Ausführungsform sowohl in die Roststäbe 3a, die an den angetriebenen Roststabträgern 5a gelagert sind, als auch in die Roststäbe 3b, die an den nicht angetriebenen Roststabträgern 5b gelagert sind, wie nachfolgend beschrieben einleiten:
  • Die Oberflächen 7a, 7b der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b weisen im Schnitt eine nicht-geradlinige Oberflächenkontur 13a, 13b nach Art eines Kurvenprofils K auf. Dadurch werden die sich darauf abstützenden zweiten Enden 6a, 6b des jeweiligen entgegen der Fließrichtung F benachbarten Roststabes 3a, 3b je nach Position auf dem Kurvenprofil K nach oben oder nach unten bewegt, wodurch sich die zweite Antriebsbewegung A2 ergibt. Die in das zweite Ende 6a, 6b des jeweiligen Roststabes 3a, 3b eingeleitete zweite Antriebsbewegung A2 ist demnach insbesondere abhängig von der Position des zweiten Endes 6a, 6b auf dem Kurvenprofil K des in Fließrichtung F benachbarten Roststabes 3a, 3b.
  • Zusammenfassend ergibt sich also für die Roststäbe 3a, die an einem angetriebenen Roststabträger 5a gelagert sind, eine erste Roststabbewegung Ba, die eine Kombination aus der ersten Antriebsbewegung A1 und der zweiten Antriebsbewegung A2 ist. Für die Roststäbe 3b, die an einem nicht-angetriebenen Roststabträger 5b gelagert sind, ergibt sich eine zweite Roststabbewegung Bb, die lediglich aus der zweiten Antriebsbewegung A2 resultiert. Die zweite Antriebsbewegung A2 wird dabei jeweils durch das Kurvenprofil K der jeweiligen Oberflächenkonturen 13a, 13b bestimmt, wobei dieses Kurvenprofil K wiederum selbst nicht feststehend ist, da sich die Oberflächen 7a, 7b der Roststäbe 3a, 3b aufgrund der jeweiligen Roststabbewegung Ba, Bb ebenfalls bewegen. Durch die erste und/oder die zweite Antriebsbewegung A1, A2 wird also eine komplexe Roststabbewegung Ba, Bb der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b bewirkt. Der Transport- und Schürprozess lässt sich durch ein solches Schubrost 100 also optimieren
  • In Fig. 5a und Fig. 5b sind beispielhafte Kurvenprofile K dargestellt, wobei sich zum ersten Ende 4a, 4b der jeweiligen Roststäbe 3a, 3b hin ein erster Kurvenbereich K1 mit einem ersten Radius R1 ergibt und zum zweiten Ende 6a, 6b hin ein zweiter Kurvenbereich K2 mit einem zweiten Radius R2. Zum einen ist gemäß dieser Ausführungsform der erste Radius R1 kleiner als der zweite Radius R2 und zum anderen ist der erste Kurvenbereich K1 konkav und der zweite Kurvenbereich K2 konvex gekrümmt.
  • Je Roststab 3a, 3b kann aber auch lediglich ein Kurvenbereich K1 vorgesehen sein, der konvex oder konkav gekrümmt ist, oder auch mehr als zwei Kurvenbereiche K1, K2, K3, K4, ..., die eine unterschiedliche Krümmung und/oder unterschiedliche Radien R1, R2, R3, R4,... aufweisen, um beispielsweise eine S-Form oder eine Wellenform (s. Fig. 5b) zu bilden.
  • Es ist auch möglich, dass die Roststäbe 3a, die an angetriebenen Roststabträgern 5a gelagert sind, ein anderes Kurvenprofil K aufweisen als Roststäbe 3b, die an nicht-angetriebenen Roststabträgern 5b gelagert sind.
  • Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass nur die Roststäbe 3a, 3b jeder zweiten Roststabreihe 2a, 2b (angetrieben oder nicht-angetrieben) ein Kurvenprofil K aufweisen und die anderen Roststäbe 3a, 3b eine planare Oberfläche 7a, 7b. Dadurch wird der Anteil der zweiten Antriebsbewegung A2, der vom Kurvenprofil K resultiert, nur in jede zweite Roststabreihe 2a, 2b eingeleitet. Auch die Lagerung der Roststäbe 3a, 3b an dem jeweiligen Roststabträger 5a, 5b kann entsprechend nur für jede zweite Roststabreihe 2a, 2b vorgesehen sein, insbesondere für die angetriebene Roststabreihe 2a.
  • Insgesamt kann daher aus einer Kombination der beiden Antriebsbewegungen A1, A2 über das erste Ende 4a, 4b und das zweite Ende 6a, 6b eines Roststabes 3a, 3b eine komplexe Roststabbewegung Ba, Bb erreicht werden, ohne dass dazu die Antriebsmittel 9 zu verändern sind bzw. weitere umfangreiche Antriebsmittel im Unterwind 200 zu positionieren sind, so dass sich die Störungsanfälligkeit durch diese Lösung nicht erhöht und die Zuverlässigkeit erhalten bleibt.
  • Liste der verwendeten Bezugszeichen
    • 1
    Brennstoffschicht
    2a
    angetriebene Roststabreihe
    2b
    nicht-angetriebene Roststabreihe
    3a
    Roststab am angetriebenen Roststabträger 5a
    3b
    Roststab am nicht-angetriebenen Roststabträger 5b
    4a, 4b
    erstes Ende des Roststabes 3a, 3b
    5a
    angetriebener Roststabträger
    5b
    nicht-angetriebener Roststabträger
    6a, 6b
    zweites Ende des Roststabes 3a, 3b
    7a, 7b
    Oberfläche des Roststabes 3a, 3b
    8
    Schubrostfläche
    9
    Antriebsmittel
    10
    Torsionswelle
    11a, 11b
    Torsionshebel
    12
    Linearaktuator
    13a
    Oberflächenkontur des Roststabes 3a
    13b
    Oberflächenkontur des Roststabes 3b
    100
    Schubrost
    101
    Verbrennungsofen
    200
    Unterwind
    A1
    erste Antriebsbewegung
    A2
    zweite Antriebsbewegung
    Ba
    Roststabbewegung der Roststäbe 3a
    Bb
    Roststabbewegung der Roststäbe 3b
    D1
    erste Drehachse
    D2
    zweite Drehachse
    F
    Fließrichtung
    K
    Kurvenprofil
    K1, K2, K3, K4
    erster, zweiter, dritter, vierter, ... Kurvenbereich
    Q
    Querrichtung
    R1, R2, R3, R4
    erster, zweiter, dritter, vierter, ... Radius

Claims (11)

  1. Schubrost (100) für einen Verbrennungsofen (101), insbesondere einer Müllverbrennungsanlage, mit mehreren Roststabreihen (2a, 2b), die jeweils einen Roststabträger (5a, 5b) aufweisen, mit dem mehrere Roststäbe (3a, 3b) über ihre ersten Enden (4a, 4b) verbunden sind, wobei Oberflächen (7a, 7b) der Roststäbe (3a, 3b) eine Schubrostfläche (8) zum Transportieren einer Brennstoffschicht (1) entlang einer Fließrichtung (F) ausbilden,
    wobei die Roststäbe (3a, 3b) benachbarter Roststabreihen (2a, 2b) derartig dachziegelartig übereinanderliegen, dass sich ein zweites Ende (6a, 6b) des jeweiligen Roststabes (3a, 3b) auf einer Oberfläche (7a, 7b) eines in Fließrichtung (F) benachbarten Roststabes (3a, 3b) abstützt, wobei einige der Roststabreihen (2a, 2b) über ein Antriebsmittel (9) angetriebene Roststabreihen (2a) sind, wobei über das Antriebsmittel (9) eine erste Antriebsbewegung (A1) in die Roststäbe (3a) der angetriebenen Roststabreihen (2a) eingeleitet werden kann, so dass sich eine Relativbewegung zwischen den Roststäben (3a) der angetriebenen Roststabreihen (2a) und den Roststäben (3b) von nicht-angetriebenen Roststabreihen (2b) ergibt,
    wobei die Oberflächen (7a, 7b) der Roststäbe (3a, 3b) zumindest einiger Roststabreihen (2a, 2b) eine nicht-planare Oberflächenkontur (13a, 13b) aufweisen, so dass in die Roststäbe (3a, 3b), die sich mit den zweiten Enden (6a, 6b) auf der nicht-planaren Oberflächenkontur (13a, 13b) abstützen, eine zweite Antriebsbewegung (A2) durch die Relativbewegung zwischen den Roststäben (3a, 3b) von angetriebenen und nicht-angetriebenen Roststabreihen (2a, 2b) eingeleitet werden kann, und wobei eine zweite Roststabbewegung (Bb) der Roststäbe (3b) der nicht-angetriebenen Roststabreihen (2b) lediglich aus der über die zweiten Enden (6b) induzierten zweiten Antriebsbewegung (A2) resultiert.
  2. Schubrost (100) nach Anspruch 1, wobei
    - eine erste Roststabbewegung (Ba) der Roststäbe (3a) der angetriebenen Roststabreihen (2a) zusammengesetzt ist aus der über die ersten Enden (4a) induzierten ersten Antriebsbewegung (A1) und der über die zweiten Enden (6a) induzierten zweiten Antriebsbewegung (A2).
  3. Schubrost (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die nicht-planaren Oberflächenkonturen (13a, 13b) der Roststäbe (3a, 3b) der zumindest einigen Roststabreihen (2a, 2b) ein in Fließrichtung (F) verlaufendes Kurvenprofil (K) aufweisen.
  4. Schubrost (100) nach Anspruch 3, wobei die Roststäbe (3a, 3b)
    - aller Roststabreihen (2a, 2b) oder
    - lediglich der angetriebenen Roststabreihen (2a) oder
    - lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen (2b) ein in Fließrichtung (F) verlaufendes Kurvenprofil (K) aufweisen.
  5. Schubrost (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Kurvenprofil (K) zumindest einen Kurvenbereich (K1, K2, K3, K4) mit einem Radius (R1, R2, R3, R4) aufweist.
  6. Schubrost (100) nach Anspruch 5, wobei benachbarte Kurvenbereiche (K1, K2, K3, K4) unterschiedliche Radien (R1, R2, R3, R4) aufweisen.
  7. Schubrost (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der mindestens eine Kurvenbereich (K1, K2, K3, K4) konkav oder konvex gekrümmt ist und/oder benachbarte Kurvenbereiche (K1, K2, K3, K4) eines Kurvenprofils (K) unterschiedliche Krümmungen aufweisen.
  8. Schubrost (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede zweite Roststabreihe (2a) eine über das Antriebsmittel (9) angetriebene Roststabreihe (2a) ist.
  9. Schubrost (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Roststäbe (3a, 3b)
    - jeder Roststabreihe (2a, 2b) oder
    - lediglich der angetriebenen Roststabreihen (2a) oder
    - lediglich der nicht-angetriebenen Roststabreihen (2b) an den jeweiligen Roststabträgern (5a, 5b) drehbar gelagert sind.
  10. Schubrost (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebsbewegung (A1) kreissegmentförmig oder geradlinig verläuft.
  11. Schubrost (100) nach Anspruch 10, wobei die Antriebsmittel (9) an einer Torsionswelle (10) befestigte Torsionshebel (11a, 11b) aufweisen, die einen Linearaktuator (12), beispielsweise einen Hydraulikzylinder, mit den angetriebenen Roststabträgern (5a) verbinden zum Bewirken einer kreissegmentförmigen ersten Antriebsbewegung (A1) um eine durch die Torsionswelle (10) definierte zweite Drehachse (D2) bei Betätigen des Linearaktuators (12).
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