VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERBRENNUNG VON BRENNSTOFFMATERIAL AUS ABFALL ODER BIOMASSE

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR VERBRENNUNG VON BRENNSTOFFMATERIAL AUS ABFALL ODER BIOMASSE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffmaterial aus Abfall und/oder Biomasse auf einem starren Stufenrost einer Kesselanlage gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Verbrennung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10 zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffmaterial und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist aus der DE 2 152 121 A1 bekannt.

Dieses bekannte Verfahren und die Vorrichtung zeigen zwar einen in sich starren Stufenrost einer Kesselanlage, wobei der entsprechende Stufenrost in Richtung des Auslasses für die Asche des verbrannten Brennstoffmaterials geneigt ist. Auch ist vorgesehen, dass die Rostfläche des Stufenrostes von einem Kühlmedium durchströmt wird, wobei das Kühlmedium in das vorhandene Wasserumlaufsystem der Kesselanlage eingebunden ist.

Im Hinblick auf die dabei verwendete Vorrichtung kann auch vorgesehen sein, dass die geneigte Rostfläche des starren Stufenrostes miteinander verschweißte Flossenrohre aufweist, die von dem Kühlmedium durchströmt sind und dass in den verschweißten Flossen der Flossenrohre Luftspalte zur Einbringung für Verbrennungsluft vorgesehen sein kann.

Nachteilig bei diesem Verfahren und der Vorrichtung ist, dass der in sich zwar starre Stufenrost als Schwingrost ausgebildet ist, der einen relativ aufwändigen Schwingantrieb mit federartigen Befestigungen des gesamten Stufenrostes erforderlich macht. Zudem ist auch unterhalb dieses Schwingrostes zusätzlich ein weiterer Schwingbo- den erforderlich, der vom Stufenrost abgefallene Asche zusätzlich in den Ascheausgang zuleitet.

Ein konstruktiv anders aufgebauter Stufenrost zur Müllverbrennung ist in der DE 1 262 493 A1 beschrieben. Dieser Stufenrost hat einen oberen Rostbereich, der etwa einen Neigungswinkel zwischen 25° und 35° aufweist und einen unteren Rostbereich mit einer Neigung zwischen 0° und 15°.

Konstruktiv ist dieser bekannte Stufenrost relativ kompliziert aufgebaut, da die die einzelnen Stufen bildenden Rostplatten abwechselnd fest und verschiebbar angeordnet sind.

Zudem besteht bei diesem Stufenrost ein Nachteil darin, dass die im unteren Bereich vorgesehenen Rostplatten in Förderrichtung ansteigend angelegt sind, so dass in diesem Bereich eine Verbesserung der Förderung des Brennstoffmaterials im Hinblick auf die Gesamtneigung des Stufenrostes nicht genutzt wird.

Ein weiterer, anderer Stufenrost ist aus der DE 37 40 729 A1 bekannt. Die Stufen dieses Stufenrostes sind aus Flacheisen gebildet, unter denen zur Kühlung des Stufenrostes Wasserrohre angeordnet sind, wobei das zur Kühlung genutzte Wasser in dem dort vorhandenen Wasserumlaufsystem der Kesselanlage mitintegriert ist.

Transportaspekte von Abfallstoffen im Bereich des Stufenrostes, welche die Abbrenngeschwindigkeiten und damit die spezifisch notwendig zu regelnde Luftzuführung betreffen, finden bei dieser bekannten Vorrichtung keine Berücksichtigung, noch sind diese dort möglich.

Im Gegensatz zum vorausgehend genannten Stand der Technik werden in der DD 137 962 A1 , die eine Brennkammer für Ölschlammrückstände betrifft, treppen- förmig angeordnete Schrägrostflächen vorgesehen, denen jeweils zwei Schieber zur Förderung des Brennstoffmaterials im Hinblick auf eine bessere Verbrennung zugeordnet sind.

Diese paarigen Schieber haben eine äußerst komplizierte Anlenkungsmechanik, da ein gegenläufiges Verschieben dieser Schieber vorgesehen ist.

Nachfolgend werden weitere Aspekte angeführt, die im Rahmen der Erfindung zu berücksichtigen sind. Rostfeuerungen mit Luft- oder mit Wasser gekühlten gegossenen Roststäben werden vorzugsweise in Industrie-und Biomassen-Kraftwerken zur Verbrennung von Abfällen und Biomassen mit Heizwerten von 8.000 KJ/kg bis 25.000 KJ/kg eingesetzt und betrieben.

Brennstoffe wie Biomassen, zB Holz oder Stroh aber auch Hausmüll gehören zu den schwierigsten Brennstoffen insbesondere für den Einsatz in Groß-Feuerungs- anlagen.

Hierfür sind im Wesentlichen folgende Eigenschaften dieser Brennstoffe verantwortlich:

• Heizwertschwankungen von 8.000 bis 25.000 KJ/kg,

• flüchtige Bestandteile im Brennstoff von 10 bis 65 %,

• Wassergehalte im Brennstoff von 15 bis 55 % und

• Brennstoff-Stücklängen zwischen 10 und 1000 mm,

• Volumina der Brennstoff-Fraktionen von 1 ,0 bis 5.000 cm ³ ,

• daraus resultierend Abbrennzeiten der Brennstoff-Fraktionen

zwischen 10 bis 1 .000 s(Sek.) je kg Brennstoffmasse,

• korrosionsauslösende Brennstoffbegleiter etc.

Die daraus resultierenden Brenneigenschaften des Brennstoffes Hausmüll und anderer Brennstoffe wie Biomassen von Holz bis Stroh erschweren die Zuführung der verbrennungsspezifischen Luftmengen sowohl lokal wie temporär auf die einzelnen Rostzonen und Rostteilbereiche.

Die zum Einsatz kommenden Rostsysteme für die Verbrennung von Abfällen und Biomassen weisen im Leistungsbereich von 10-160 MW Verbrennungsflächen zwischen 10 bis 120 m ² auf, bei Rost-Breiten von 2-14 m und Rost-Längen von 6-9 m.

Aus den vorausgehend aufgeführten Daten errechnet sich die Schwankungsbreite des spez. Verbrennungsluft-Bedarfs - ausgedrückt in Prozent - auf ca. 30 bis > 200 % je m ² Rostfläche im 100 % - Lastfall.

Der vorausgehend genannte 30 %-Wert bezieht sich - bei luftgekühlten Rosten - auch auf die erforderliche Mindest-Luftmenge für die Kühlung der Roststäbe. Die Brennstoff-Heizwerte und die Art und Konsistenz der zur Verteuerung kommenden Brennstoffe wie auch die eingesetzten Regelsysteme sowie die Rost- bzw. Roststabkonstruktionen generieren im Kraftwerksbetrieb in der Regel erhebliche Schieflagen im Brennbett, mit gemessenen Temperaturschwankungen im Feuerraum zwischen 600°C und 1 .200°C.

An den Roststabrändern und vor den Roststabköpfen werden bei den bekannten Roststabkonstruktionen durch temporären und lokalen Luftmangel pyrolytische Reaktionen ausgelöst. Die dann im Rauchgas enthaltenen CO+H ₂ +C _n H _m -Gehalte erreichen bis zu 28 Vol. % und - mit Bewertung der Pyrolysegastemperaturen - Heizwerte bis zu 3.500 KJ/m ³ .

Die chemophysikalischen Auswirkungen dieser auf die gegossenen Roststäbe wirkenden Boudouardschen Gasreaktionen sind weitgehend erforscht und sollen hier nicht weiter betrachtet werden.

Diese Pyrolysegas enthaltenden Rauchgase können dann bei einer nachfolgend gestuften Luftzuführung - (bei Lambda-Werten von 0,9-1 ,2) - lokale Temperaturspitzen von 1 .600°C bis zu 1 .700°C erreichen.

Insbesondere die derzeit bekannten und eingesetzten Roststäbe reagieren, unabhängig von Art und Menge von deren Legierungsbestandteilen, bei diesen Temperaturangriffen mit starken Hochtemperatur-Korrosionen an diesen Roststäben.

Diese Korrosionen treten zwar nur temporär und mit„wandernden" Lokalitäten auf, aber mit hohen Wiederholungszahlen. Da die Korrosionen im Wesentlichen an den Luftdurchlässen der Roststäbe auftreten, werden diese Korrosionsbereiche kontinuierlich vergrößert bis zur Bildung großflächiger Luftdurchtritte, so dass die Schieflagen und Probleme kontinuierlich verstärkt werden, dh die Hochtemperatur- Korrosionen werden nochmal beschleunigt.

Auch Roststäbe aus hochlegiertem Stahlguss mit eingegossenen Kühlrohren zeigen an den Roststabköpfen und an den seitlichen Stoßstellen Hochtemperatur- Korrosionen, wenn die„Hotspots" an diesen Roststabstellen Temperaturwerte von 550°C oder gar 700°C übersteigen. Diese Hochtemperatur-Korrosionen werden insbesondere verstärkt durch korrosive Bestandteile aus den Brennstoffen bzw. aus den Brennstoffaschen wie Chlor, Schwefel und den Buntmetallanteilen, die teils in Form von flüssigen Chloriden und Sulfaten auftreten, wenn deren Schmelzpunkte überschritten werden.

Schmelzpunkte von Chloriden: NaCI 801 °C

KCl 770°C

PbCI ₂ 501 °C

ZnCI ₂ 313°C

FeCI ₃ 307°C

SnCI ₂ 247°C

Schmelzpunkt von Sulfaten NaSO 884°C.

Die Eutektika der Chloride und Sulfate können dann Schmelzpunkte von 400°C ± 100K erreichen, womit eine wesentliche Grenztemperatur für diese Korrosionsart definiert werden kann.

Die bekannten und in den Verbrennungsanlagen eingesetzten„sogenannten" luftgekühlten Roststäbe mit Längs- oder auch Querrippen unter den Roststabflächen können mit ca. 450-650 Watt/m ² Wärmeabstrahlung die erforderlichen maximalen Roststab-Temperaturwerte zur Vermeidung der vorausgehend beschriebenen Korrosions- Grenzwert-Temperaturen nicht sicherstellen. Auch die Luftverteilung auf diesen Rosten - sowohl in der Längs- wie auch in der Querachse - ist ungenügend bis mangelhaft, bedingt durch die zu geringen luftseitigen Druckverluste im Rostsystem, wie sowohl die Betriebswerte als auch die folgenden Rechnungsergebnisse belegen:

ApRoststab Δρ-Brennstoff Luft-Schieflage

1 ,2 mbar 1 ,0 mbar 70-90 %

4,0 mbar 40-50 %

3,0 mbar 1 ,0 mbar 18-22 %

4,0 mbar 30-40 %

4,0 mbar 1 ,0 mbar 15-20 %

4,0 mbar 25-36 %

Bei der Bewertung der vorausgehend aufgeführten Luft-Schieflagen dh der Brenn- bett-Schieflagen sind des Weiteren die Druckverlust-Schwankungen im Brennstoffbett durch Brennstoffkrater im Brennstoffbett und ungleichmäßigen Abbrand, durch die unterschiedliche Heizwerte und Fraktionen im Brennstoffbett neben weiteren Ursachen zu beachten.

Eine wesentliche Ursache für die teils hohen Druckverlust-Schwankungen im Brennstoffbett - und die damit verbundene Forderung nach die Luftverteilung stabilisierenden hohen luftseitigen Druckverlusten vor den Roststabdüsen - ist im Wesentlichen auch in der Tatsache begründet, dass die Brennstoffe Müll und Biomassen auf einer ebenen Rost-Fläche aufliegen.

Eine gleichmäßige Luftverteilung unter und im Brennstoffbett wird so extrem stark behindert bzw. verhindert, mit den Folgewirkungen der lokal und temporär generierten Pyrolysegase sowie den vorausgehend beschriebenen extrem heißen Strähnenbildungen im Rauchgas.

Überlagert bzw. verstärkt werden die durch den vorher beschriebenen Mechanismus generierten Hochtemperatur-Korrosionen durch die im Brennstoff enthaltenen Chloride und Sulfate. Beim Auftreffen der Eutektika dieser Chloride und Sulfate auf die teils 550-800°C heißen Roststäbe wird der Korrosionsmechanismus nochmal erheblich beschleunigt. Zur Reduzierung solcher Korrosionen wurden wassergekühlte Roste entwickelt, bei welchen in die Roststäbe Kühlrohre eingegossen werden oder die Roststäbe wurden durch wassergekühlte Balken und/oder wassergekühlte Platten ersetzt.

Neben dem Vorteil, dass die Temperaturen dieser wassergekühlten Rostelemente im Wesentlichen unterhalb der Eutektika-Schmelzpunkte liegen, wurde das Problem einer besseren und gleichmäßigeren Luftverteilung auf dem Rost nicht gelöst.

Diese bisher bekannten und eingesetzten wassergekühlten Rostsysteme sind darüber hinaus noch belastet durch die Notwendigkeit, für die Rostkühlung ein investiti- onsaufwändiges kesselexternes Niedertemperatur-Kühlsystem mit Umwälzpumpen, Rückkühlern, Druckhalte- und Steuer- bzw. Regelsystemen etc. zu installieren, bei zusätzlichem Energiebedarf.

Bei diesem Verfahren geht die Rost- Kühl wärme mit den spez. Kühlwerten von 20-40 oder 50 KW/m ² Rostfläche für den Kraftwerksprozess teilweise oder in Gänze verloren.

Bei einer Rostfläche von zB 40 m ² kann die Verlustwärme Werte von >1 MW erreichen; bei 100 m ² Rostfläche erreicht die Verlustwärme Werte bis 2,5 MW.

Der sogenannte„Schüttelrost" mit seiner Flossenwandkonstruktion, der für die Ver- feuerung von Nusskohle entwickelt wurde, hat zwar das Prinzip der ebenen Brenn- stoffauflage verlassen, konnte aber die Anforderungen an eine Feuerung für die Verbrennung inhomogener Brennstoffe wie Holz, Biomassen, Müll, Abfall, etc. nicht erfüllen. Dem System Schüttelrost fehlen die verbrennungsrelevanten Kriterien wie Wälzstufen, Brennbett-Abstürze, abbrennspezifische Brennstoff-Transportsystenne für die Roststufen, in Situ-Reinigungssysteme für die Rostoberflächen und die Luftdüsen und anderes mehr.

Ein weiterer Nachteil der Vorschub- und Schürroste mit der großen Anzahl gusseiserner Roststäbe sind auch die teilweise erheblichen Erosionsschäden die durch die schwergewichtigen aufeinander liegenden beweglichen, dh reibenden Roststäbe, bedingt sind.

Die auf den Roststäben aufliegenden Aschen verstärken die Erosionen darüber hinaus nochmal erheblich. Unter Berücksichtigung der vorausgehend genannten Probleme liegt der Erfindung daher die A ufgabe zugrunde, ein sehr effizientes Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffmaterial aus Abfall, wie zum Beispiel Hausmüll, Gewerbemüll, Holz, Stroh und sonstige Biomassen, mit dem insbesondere die Korrosionsaspekte besser beherrschbar werden, und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu realisieren, die relativ einfach und kostengünstig ausgelegt ist und eine hohe Standzeit und hohe Betriebszeiten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mittels eines Verfahrens nach dem Anspruch 1 und mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 10 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, von dem bisherigen Konzept der beweglichen Roststäbe für die erforderlichen Rostflächen abzugehen und stattdessen einen starren Stufenrost aus miteinander verschweißten Flossenrohren einzusetzen, wobei dieser Stufenrost auch starr mit der entsprechenden Kesselanlage verbunden ist.

Des Weiteren werden die Stufen des Stufenrostes mit einem positiven Neigungswinkel ausgelegt, so dass dadurch eine verbesserte Förderwirkung für das Brennstoffmaterial besteht.

Weiterhin wird ein aktiver, auflockernder Transport des Brennstoffmaterials von Stufe zu Stufe vorgesehen, wobei diese Maßnahme die Verbrennung des Brennstoffmaterials verbessert und durch die Zuführung von Verbrennungsluft über mehrere unterschiedliche Luftwege dies noch weiter begünstigt wird.

Für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verbrennung von Brennstoffmaterialien wird daher ein starrer Stufenrost mit geneigter Rostfläche vorgesehen, die miteinander verschweißte Flossenrohre aufweist, welche von einem Kühlmedium, insbesondere Siedewasser der Kesselanlage durchströmt sind, und dieses Kühlmedium in das Wasserumlaufsystem der Kesselanlage eingebunden ist. Die miteinander verschweißten Flossenrohre weisen dabei Luftspalte zur Zuführung der Verbrennungsluft auf.

Der starre Stufenrost wird gemäß der Erfindung starr mit der Kesselanlage verbunden, so dass keine Dehnungskompensatoren dazwischen erforderlich sind. Zur aktiven Förderung des Brennstoffmaterials auf den jeweiligen Stufen sind verfahrbare Transportstößel in den Stufen des Stufenrostes vorgesehen. Die Förderung und Überwälzung des Brennstoffmaterials wird noch durch die Bildung von Abbruchkanten am Übergang der Stufen zu einer nachfolgenden Stufe des Stufenrosts verbessert, wobei die Abbruchkanten die zwei- bis dreifache Höhe haben als die bekannten Roststäbe.

Vorteilhafterweise werden gemäß der Erfindung die bisher eingesetzten beweglichen, hochlegierten Roststäbe durch gewalzte, miteinander verschweißte Flossenrohre aus C-Stahl ersetzt.

Die Oberflächen der Roststufen weisen gemäß der Erfindung keine Planflächen mehr auf, sondern gewellte Oberflächen mit Luftkanälen unter dem Brennstoffbett, wobei der Brennstoff auf den quer gewellten Rostoberflächen keine Flächenberührung sondern nur noch Linien- und/oder Punktberührungen hat, - und der Brenn- stofftransport keine erosiven Auswirkungen hat.

Der Brennstoff auf dem Rost wird nicht mehr mittels der beweglichen Roststäbe auf breiter Fläche„verdichtend" auf die nächste ca. 80-100 mm tiefer liegende Rostebene geschoben, sondern„auflockernd" dh luftdurchlässiger auf die nächste ca. 200- 400 mm, dh auf die mehr als doppelt so tiefe liegende Rostebene mittels Gitterstößeln überwälzt, mit dem Ergebnis geringerer luftseitiger Druckverluste und damit einer optimalen Luftverteilung im Brennstoffbett.

Mit den vorausgehend aufgeführten Maßnahmen werden die den Rost schädigenden Feuerbett-Schieflagen erheblich reduziert bzw. gänzlich verhindert und durch das Fehlen beweglicher Roststäbe Erosionsschäden vermieden.

Die Rost-Kühlwärme kann weitgehend so verlustlos unmittelbar in den vorhandenen Umlauf-Kreislauf der Kesselanlage eingebunden werden, ohne zusätzliche Umwälzpumpen, Rückkühler, Steuer- und Regelsystemen, und ohne den Bedarf an der Ein- düsung zusätzlicher Kühlluft und/oder Rezirkulationsgasen in den Feuerraum zur Einhaltung oder Unterschreitung der Aschen-Schmelztemperaturen in den Rauchgasen.

Die Rost-Oberflächentemperatur wird unabhängig von den Brennstoffheizwerten und unabhängig von der Kessellast, immer über der Taupunkttemperatur der Feuergase und immer unter den Eutektika-Schmelztemperaturen der Brennstoffbegleiter liegen.

Das wassergekühlte Rostsystem mit 4 oder max. 5 Rostzonen wird bei einem Primärluftdruck unter der Rostfläche von (Ap _Ros t ⁺ Ap _B rennstoff) = (3,5 + 4,0) mbar = 7,5 mbar ± 20 % keine Luftleckagen zwischen den Rostzonen und den Kessel-Seiten- wandabschlüssen zulassen wobei auch keine Rost-Dehnkompensatoren erforderlich sind.

Die techn. und kostenaufwändigen Abdichtungen zwischen den beweglichen Roststäben, den Rostzonen und den Kesselseitenwänden können daher entfallen.

Das Rostsystem ist daher für ein breiteres Brennstoffband geeignet, insbesondere für die vorausgehend beschriebenen Brennstoff-Werte und Eigenschaften, für Brennstoffe mit korrosiven Bestandteilen und mit hohen Aschebestandteilen.

Das Rostsystem beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung ist preisgünstiger und reparaturfreundlicher und die Wartungs- und Stillstandskosten können reduziert werden, mit dem Ergebnis längerer Reisezeiten und Anlagen- Verfügbarkeiten.

Die Erfindung hat das Ziel, dass neben den Maßnahmen zur Bekämpfung der Korrosions- und Erosions-Auswirkungen an den Rosten und Roststäben, mit den weiteren negativen Auswirkungen auf die Kesselanlagen, insbesondere die Korrosions- und Erosions-Ursachen durch ein völlig neues Stufenrost-Konzept beseitigt werden, wie zB unter gänzlichem Verzicht auf kostenaufwändige hochchromlegierte Roststäbe, neben den weiteren beschriebenen Maßnahmen.

Die Bekämpfung der Korrosions-Auswirkungen erfolgte und erfolgt bisher im Wesentlichen mit folgenden Maßnahmen: • Es werden höhere bis sehr hohe Legierungen für die Roststäbe verwendet.

• Es werden dickere„Opfer" -Wandstärken an den Roststäben vorgesehen.

• Es wird das Schleifen aller Roststabwangen vorgesehen.

• Es werden vermehrt Kühlrippen unter den Roststäben, jedoch ohne Zwangsluftkühlung der Rippen vorgesehen.

• Es werden die Luftdüsen-Lagen sowie deren Auslegungen variiert.

• Es wird eine Verringerung und Erhöhung der spez. Rostbelastungen (MW/m ² ) realisiert,

• Es wird eine Verschiebung der Primär-, Sekundär- und Tertiär-Luftmengen zugunsten des Primärluftanteils, zu Ungunsten der Kesselanlage durchgeführt.

• Es werden teilwassergekühlte Roststäbe eingesetzt.

• Es werden Wende-Roststäbe und anderes mehr eingesetzt.

Um das Problem der Korrosion in mit Müll und Biomassen befeuerten Vorrichtungen mit Stufenrosten effizient bekämpfen zu können, werden im Rahmen der Erfindung nachfolgende Maßnahmen und Verfahrensschritte berücksichtigt.

Eine erste wesentliche Maßnahme ist, dass der eingesetzte Stufenrost FLS, wie in den Figuren 1 bis 5 dargestellt, durch eine aus Flossenrohren verschweißte treppen- förmige, mit einem Winkel γ ansteigende Rostfläche gebildet wird, wobei die Flossenrohre mit einem Verteiler V fallrohrseitig und mit einem Sammler S steigrohrseitig in das Wasser-Umlaufsystem der entsprechenden Kesselanlage eingebunden sind. Damit entfällt ein aufwändiges, energieabsorbierendes, mit Umwälzpumpen ausgestattetes kesselexternes Kühlsystem für den Stufenrost. Mit dieser Maßnahme wird in dem derart ausgelegten Stufenrost die sogenannte Kühlwärme aus dem Stufenrost direkt und verlustfrei, beziehungsweise weitestgehend verlustfrei, in die entsprechende Kesselanlage eingekoppelt.

Nach einer weiteren Maßnahme wird die Höhe RSH der Roststufen RST in Abhängigkeit von der Brennstoffkonsistenz mit mindestens 200 mm bis maximal 400 mm zonenabhängig dimensioniert. Während bei konventionellen Vorschub- und Schürrosten eine Vielzahl von Roststufen vorgesehen wird, werden beim Stufenrost im Rahmen der Erfindung eine geringere Anzahl von Roststufen vorgesehen, die mit Abbruchkanten AK beziehungsweise Überwälzkanten für das Bett des Brennstoffmaterials BM ausgebildet sind.

Mit jeder Vorschubbewegung des Brennstoffmaterials BM von einer Roststufe RST auf die nächste Roststufenfläche wird das Brennstoffmaterial beziehungsweise das Brennstoffbett aufgelockert und umgewälzt, wodurch als Folgewirkung höhere Abbrenngeschwindigkeiten unter Vermeidung heißer Strähnenbildungen im Bett des Brennstoffmaterials zur Vermeidung von Korrosionen und Verschlackungen am Stufenrost und den Kesselheizflächen erreicht werden.

Bei dieser Verbrennungskinetik kann daher gleichzeitig die Zahl der Roststufen verringert werden,

die Länge RSL der Roststufen RST kann von ca. 380 mm, wie es bei klassischen Vorschubrosten realisiert ist, bei dem Stufenrost FLS im Rahmen der Erfindung auf ca. 500 mm verlängert werden,

wobei die Gesamtrostlänge RL dabei um 15% bis 20% gegenüber klassischen Vorschubrosten verkürzt werden kann,

auf diese Weise wird die spezifische Rostflächenbelastung erhöht, so dass die Rostfläche kleiner und kostengünstiger wird.

Im Rahmen einer weiteren Maßnahme der Erfindung werden in Abhängigkeit vom Aschegehalt des Brennstoffmaterials die Roststufen RST mit einem Positivwinkel ß mit mindestens 3° bis maximal 10° ausgelegt.

Demgegenüber werden die Roststäbe von klassischen Vorschub-, insbesondere von Schürrosten, im Gegensatz zum Stufenrost im Rahmen der Erfindung, ohne Neigungswinkel oder mit einem Negativwinkel bis 20° ausgelegt.

Bei dieser herkömmlichen Konstruktion wird insbesondere der Aschetransport verzögert, wobei die Asche auf den Roststäben mit der Folge von Schleiferosionen auf dem Rost rotiert, was durch erosive Aschen des Brennstoffmaterials auf der Rostoberfläche hervorgerufen wird, wobei dies auch eine Folge der erhöhten Anzahl von Roststab-Bewegungen ist.

Der Positivwinkel, bei dem aus verschweißten Flossenrohren FLR gebildeten Stufenrost FLS vermeidet solche rotierenden Schleiferosionen. Nach einer weiteren essentiellen Maßnahme im Rahmen der Erfindung erfolgt der Transport des Brennstoffmaterials auf dem Stufenrost FLS mittels vertikaler Stößel ST und nicht durch bewegliche Roststäbe oder Schwingungsantriebe. Die Stößel ST im Rahmen der Erfindung weisen eine etwa vertikale Frontfläche auf und werden unmittelbar über den verschweißten Flossen FL der Flossenrohre FLR an den abfallenden Stürzen der Roststufen durch Schlitze geführt, so dass in der Art eines über die Breite des Stufenrostes wirkendes Gitter der Transport des Brennstoffmaterials von Roststufe zu Roststufe RST auflockernd, das heißt das Brennstoffmaterial nicht verdichtend, gefördert und umgewälzt werden kann.

Diese vertikal angeordneten Stößel ST, die in Längsrichtung des Stufenrostes verfahrbar sind, können über jeder Flosse FL beziehungsweise jeder Schweißnaht SN zweier benachbarter Rohrflossen, aber auch über jeder zweiten Rohrflosse angeordnet werden. Dies kann in Abhängigkeit von dem zur Verteuerung kommenden Brennstoffmaterial und der Brennstoffkonsistenz erfolgen.

Im Rahmen einer weiteren Maßnahme gemäß der Erfindung erfolgt die Zuführung der Verbrennungsluft unter das Bett des Brennstoffmaterials über insbesondere drei verschieden ausgebildete Luftwege.

Ein erster Luftweg wird dabei durch die für den Transport des Brennstoffmaterials vorgesehenen Stößel ST gebildet, wobei die Verbrennungsluft außen an den Stößeln und/oder durch innere Luftkanäle LK in einem Winkel δ in die wellenförmigen Längskanäle PL, welche durch die verschweißten Flossen FL der Flossenrohre FLR gebildet werden, geleitet wird.

Ein zweiter Luftweg wird bei der Anordnung der vertikalen Stößel ST in jeder zweiten Rohrflosse durch vorzugsweise prismatische oder runde Düsenöffnungen RD in den stößelfreien Rohrflossen vorgesehen, wodurch die Verbrennungsluft in jede der wellenförmigen Längskanäle PL des Stufenrostes FLS eingeleitet werden kann.

Ein dritter Luftweg zur Zuführung von Verbrennungsluft wird in den verschweißten Flossen der im Wesentlichen horizontalen Roststufen RST vorgesehen, wobei dies durch konische Luftdüsen LD realisiert wird, welche durch die verschweißten Flossen gebohrt werden. Diese konischen Luftdüsen werden insbesondere im Mittel- und Endteil der Roststufen der um einen Winkel ß geneigten, aber im Wesentlichen höh- zontalen, Roststufen gebildet, worüber ergänzende Luftmengen in die Längskanäle PL eingedüst werden können und so eine gleichmäßige Luftbeaufschlagung unter das Bett des Brennstoffmaterials sichergestellt werden kann.

Zur Sicherstellung der freien Luftzuführung über die Luftwege 1 und 2 in die gewellten Luftkanäle PL unter dem Brennstoffbett wird die Funktion des Sturzes jeder Roststufe RST durch einen Negativ-Winkel α verstärkt. Das auf die jeweils nächste Roststufe RST überwälzte Brennstoffmaterial BM fällt so vor die frei liegenden Luftdüsen RD und kann diese - auch durch Schlacken - nicht verschließen.

Die Luftbeaufschlagung in das Brennstoffbett erfolgt so gleichmäßig mit geringer Geschwindigkeit, so dass auch Biomassen mit hohem Kapillar-Wassergehalt und flüchtigen Bestandteilen, - wie zB bei Stroh -, optimale Verbrennungswerte erreichen.

Mit den vorgesehenen Maßnahmen und Verfahrensschritten wird auf der gesamten Fläche des Stufenrosts ein ständiger gleichmäßig verteilter O2-Überschuß gesichert und die durch O2-Mangel induzierten Chlor-Korrosionen verhindert, - bei Rostflächentemperaturen von mindestens 180°C und max. 320°C, was abhängig vom Dampfdruck der Kesselanlage zwischen 10 bar und 120 bar ist.

Die vorausgehend angeführten Maßnahmen werden im Kerngedanken bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbrennung von Brennstoffmaterial aus Abfall und/oder Biomasse aus einem starren Stufenrost FLS einer Kesselanlage realisiert, indem das Brennstoffmaterial BM einer geneigten, von Kühlmedium durchströmten Rostfläche des Stufenrostes FLS zugeführt wird und dieses Kühlmedium in das vorhandene Wasserumlaufsystem der Kesselanlage eingebunden wird, wobei das Brennstoffmaterial BM durch mehrere Rostzonen RZ über Abbruchkanten AK an Stufen RST des starr mit der Kesselanlage KMW verbundenen Stufenrostes FLS geführt wird und die Stufen RST des Stufenrostes FLS mit einem positiven Neigungswinkel ß ausgelegt werden, wobei weiterhin ein aktiver, auflockernder Transport des Brenn- stoffmaterials BM auf jeder Stufe RST des starren Stufenrostes FLS durchgeführt wird und die Zuführung der Verbrennungsluft über mehrere unterschiedliche Luftwege erfolgt.

In vorteilhafter Weise wird als Kühlmedium für die durchströmte Rostfläche des Stufenrostes FLS Siedewasser der Kesselanlage verwendet, insbesondere in einem Temperaturbereich von mindestens 180°C bis maximal 320°C, mit Siedewasserdrücken zwischen 10 bar und 120 bar.

Die Zuführung der Verbrennungsluft erfolgt bevorzugterweise und im Wesentlichen unter das Brennstoffmaterial BM im Bereich und längs der Rostfläche des Stufenrostes FLS und etwa senkrecht von unten über in der Rostfläche eingebrachte Luftdüsen LD.

Die Luftdüsen LD werden dabei zweckmäßigerweise konisch im Bereich der miteinander verschweißten benachbarten Rohrflossen vorgesehen und insbesondere im Mittel- und Endteil der um einen Winkel ß geneigten Stufen RST des Stufenrostes FLS angeordnet.

Mittels der erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Kühlwärme des Stufenrostes FLS verlustfrei in den Wärmehaushalt der Kesselanlage, insbesondere in die Dampferzeugung, eingekoppelt werden.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, das Brennstoffmaterial BM mittels eines auflockernden Transportgitters über die Rostzonen RZ und die Stufen RST des Stufenrostes FLS zu transportieren.

Abhängig von der Brennstoffkonsistenz und dem Brennstoffaschengehalt werden die Stufen des Stufenrostes FLS in einem positiven Neigungswinkel ß von mindestens 3° bis maximal 10° bezogen auf die Gesamtneigung δ des Stufenrostes und die etwa horizontal verlaufende, aber etwas geneigt verlaufende Fläche der jeweiligen Fläche ausgelegt.

Als Kühlmedium der Rostfläche des Stufenrostes FLS wird in vorteilhafter Weise das Siedewasser der Kesselanlage genutzt, das über einen Verteiler V und einen Sammler S fallrohr- und steigrohrseitig die Flossenrohre FLR des Stufenrostes FLS durchströmt, und direkt in das vorhandene Wasser-Umlaufsystem der Kesselanlage eingebunden ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist, dass durch den Aktivtransport des Brennstoffmaterials BM die in der Rostfläche eingebauten Luftdüsen LD für die Zufuhr von Verbrennungsluft freigehalten werden, was durch die Verschiebbarkeit der dafür vorgesehenen Stößel realisiert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verbrennung von Brennstoffmaterial aus Abfall und/oder Biomasse in einer Kesselanlage ist mit einem starren Stufenrost mit geneigter Rostfläche ausgestattet, die miteinander verschweißte Flossenrohre FLR aufweist, welche von einem Kühlmedium durchströmt sind, wobei dieses in das Wasser-Umlaufsystem der Kesselanlage eingebunden ist. Im Bereich der verschweißten Flossenrohre FLR werden Luftspalte zur Zuführung für Verbrennungsluft vorgesehen und der starre Stufenrost FLS auch starr mit der Kesselanlage KMW verbunden.

Zur aktiven Förderung des Brennstoffmaterials BM auf den jeweiligen Stufen RST sind in den Stufen RST des Stufenrostes FLS verfahrbare Transportstößel ST vorgesehen. Des Weiteren sind zur Verbesserung der Auflockerung und Überwälzung des Brennstoffmaterials BM am Übergang der Stufen RST zu einer nachfolgenden Stufe des Stufenrostes FLS Abbruchkanten AK gebildet.

Die Transportstößel werden zweckmäßigerweise in Abständen von ein oder zwei Flossenrohren FLR in den Wellentälern der Flossenrohre FLR vorgesehen.

Auch ein Abstand von drei oder mehr Flossenrohren ist möglich.

Zur Verbesserung der Zuführung der Verbrennungsluft weisen die Transportstößel ST einen inneren Luftkanal LK mit einer nach unten gegen die Fläche des Stufenrostes FLS geneigten (Winkel δ), insbesondere erweiterten, Düsenöffnung PD auf. Es ist auch möglich, alternativ oder zusätzlich zu dem inneren Luftkanal LK mindestens einen äußeren Luftkanal für Verbrennungsluft an den Transportstößeln vorzusehen.

Die Transportstößel, die im Wesentlichen auf den Flossen der Flossenrohre FLR gleitend aufliegen, halten dabei beim Verschieben beziehungsweise Verfahren in den zwischen den verschweißten Flossenrohren FLR gebildeten Wellentälern die dort vorgesehen Luftdüsen RD von Brennstoffmaterial, Asche oder Schlackenansätzen frei. Diese Luftdüsen RD, die in den Wellentälern der verschweißten Flossenrohre FLR vorgesehen sind, werden bevorzugt als sich nach oben verjüngende Düsen ausgelegt.

Die Neigungsrichtung der an jedem Stufensturz vorgesehenen Abbruchkanten AK sind zur Verstärkung ihrer Wirkung zum Auflockern und Umwälzen des Brennstoffmaterials mit negativen Winkel a, insbesondere im Bereich von a = 10°±5°, ausgebildet. Es wird somit ein geringfügiger Rücksprung des entsprechenden Stufensturzes erreicht.

Zur weiteren Verbesserung der Luftzufuhr werden in den Stufen des Stufenrostes FLS beziehungsweise in den Stürzen der Stufe rechteckige oder prismatische Luftdüsen RD in den stößelfreien Wellentäler vorgesehen und insbesondere eingefräst. Die Zuführung von Verbrennungsluft auf den leicht geneigten, im Wesentlichen Horizontalflächen der Roststufen kann daher sowohl durch oder auch längs der Transportstößel einerseits und durch in den Stürzen vorgesehene Luftdüsen RD andererseits realisiert werden, wobei auch die Zuführung über diese beiden Alternativen gemeinsam erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen eines Beispiels noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittsweise eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stufenrostes mit dessen Anbindung an eine Kesselwand;

Fig. 2 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Stufenrost mit vier

Rostzonen und Berücksichtigung der entsprechenden Neigungswinkel sowie der Einbindung des Umlaufes eine Kühlmediums durch den Stufenrost über einen Verteiler und einen Sammler in ein vorhandenes Wasser-Umlaufsystem einer entsprechenden Kesselanlage;

Fig. 3A einen Vertikalschnitt durch vier miteinander verbundene, insbesondere verschweißte, Flossenrohre mit einem Bruchstück eines Transportstößels innerhalb eines Wellentals zwischen zwei Flossenrohren; Fig. 3B eine vereinfachte Darstellung eines Abschnitts eines Stufenrostes im Bereich eines Sturzes beziehungsweise eines Übergangs von einer Stufe auf die nächstfolgende Stufe des Stufenrostes mit angedeutetem Brennstoffmaterial auf einer oberen Stufe des Stufenrostes;

Fig. 4 eine bruchstückartige vereinfachte Darstellung der Anordnung und des Antriebs von Transportstößeln auf zwei nachfolgenden Stufen des Stufenrostes; und

Fig. 5 einen Teilausschnitt entsprechend der Fig. 3B mit mehreren verschweißten Flossenrohren und verdeutlichtem Transportstößel innerhalb eines Wellentals im Bereich des Sturzes einer Stufe des Stufenrostes, und

die rechte Darstellung in Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie SS gemäß linker Darstellung, mit Verdeutlichung eines inneren Luftkanals und dessen Neigung im Bereich eines Transportstößels.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt mit perspektivischer Darstellung auf einen Stufenrost FLS, der im Beispiel vier Roststufen RST aufweist. Dieser starr ausgebildete Stufenrost FLS ist im linken Bereich zum Beispiel über Kammbleche WA luftdicht mit einer vertikal ansteigenden Kesselwand KMW verbunden.

Der Stufenrost FLS selbst ist aus Flossenrohren FLR, welche zusammengeschweißt sind und im Bereich deren Schweißnaht SN sich nach oben verbreiternde Luftdüsen LD zur Zuführung von Verbrennungsluft haben. Der insgesamt nach vorn abfallende, geneigte Stufenrost FLS weist plattenartige Transportstößel ST auf, die auf den jeweiligen Roststufen in den zwischen zwei Flossenrohren FLR gebildeten Wellentälern aus- und einfahrbar sind.

Auf der unteren Stufe sind beispielhaft fünf weitgehend ausgefahrene Transportstößel ST im jeweils zweiten Wellental des Stufenrostes FLS dargestellt.

Auf der mittleren Stufe sind diese Transportstößel ST eingefahren, wobei ihre vordere schmale vertikale Fläche in dem im Sturz abfallenden Wellental zu liegen kommt und den für den Transportstößel ST vorgesehenen Schlitz sozusagen verschließt. Auf der obersten Stufe ist im Transportstößel ST ein Luftkanal LK angedeutet, über den Verbrennungsluft unter das nicht dargestellte Brennstoffmaterial eingeblasen werden kann.

Als weitere Luftzuführung sind im Sturz der mittleren Stufe abwechselnd zwischen den vertikalen Frontflächen der Transportstößel ST Düsenöffnungen RD eingebracht, die in jedem stößelfreien Wellental der Flossenrohre FLR vorhanden sind.

Die Düsenöffnungen RD in den Transportstößeln ST können rechteckige oder prismatische Öffnungen für den Austritt der Verbrennungsluft aufweisen.

Der derart aufgebaute und normalerweise von Siedewasser durchströmte und gekühlte Stufenrost FLS hat daher im Wesentlichen eine treppenförmig ausgebildete Rostfläche, die aus miteinander verschweißten Flossenrohren FLR besteht.

Die Dimensionen der Roststufen RST im Hinblick auf Länge (RSL) und Höhe (RSH) sowie die Neigungswinkel ß für die Rostfläche und γ für die Gesamtneigung des Stufenrostes FLS werden in Abhängigkeit von den Brennstoffmaterialeigenschaften und der Brennstoffkonsistenz festgelegt.

Die luftdichte, starre Verbindung des Stufenrostes FLS zum Beispiel über Kammbleche WA mit den Kesselwänden kann verschraubt oder verschweißt ausgeführt werden, so dass keine Längs- oder Querdehnungen mittels aufwändiger Konstruktionen zu berücksichtigen sind.

Längs- und Querdehnungs-Kompensatoren entfallen daher beim erfindungsgemäßen Stufenrost FLS in Gänze.

In Fig. 2 ist die Aufteilung und Auslegung eines erfindungsgemäßen Stufenrostes, wie er auszugsweise in Fig. 1 dargestellt ist, mit den prinzipiellen Anbindungen und Auslegungen im Hinblick auf Neigungswinkel mit zwölf Roststufen dargestellt. Der Stufenrost FLS weist im Beispiel nach Fig. 2 zwölf einzelne Roststufen RST von jeweiliger Länge RSL und einer Höhe der jeweiligen Roststufe von RSH auf.

Das Beispiel nach Fig. 2 zeigt den Stufenrost eingeteilt in vier Rostzonen RZ mit einer Gesamtlänge RL und einer Rosthöhe RH.

Der gezeigte Stufenrost ist von der Zuführseite (oben rechts) beziehungsweise der Aufgabe- Plattform AP des Brennstoffmaterials bis zur Ausleitzone (unten links) mit einem Neigungswinkel γ angeordnet.

Die etwas geneigten Flächen der einzelnen Roststufen RST sind unter einem Winkel ß zur Gesamtneigung des Stufenrostes angeordnet. Am Übergang von einer Rost- stufe RST zur nachfolgenden Roststufe RST ist jeweils eine Abbruchkante AK gebildet, deren vertikal nach unten ragende Fläche einen negativen Sturz mit einem Winkel α bildet.

Unterhalb des Stufenrostes FLS sind zwischen den einzelnen Rostzonen RZ Trennwände TW vorgesehen, die nach unten ragend kegelförmige Aschentrichter RS mit nachfolgenden Aschenausläufen A aufweisen.

Innerhalb dieser Aschentrichter RS sind schematisch dargestellte Luftzuführungen LZ dargestellt, über die Verbrennungsluft im Bereich der Schweißnähte SN zwischen den Flossenrohren FLR unter das zu verbrennende Brennstoffmaterial über Luftdüsen LD eingeblasen werden kann.

Die den Stufenrost FLS bildenden Flossenrohre FLR werden bevorzugt mit Siedewasser durchströmt gekühlt, wobei im oberen Bereich des Beispiels ein Steigrohrsammler S und im unteren Bereich ein Fallrohrverteiler V versehen ist, die jeweils in das bei einer Kesselanlage, insbesondere einer Dampfkesselanlage, vorhandene Wasser-Umlaufsysteme eingebunden sind.

Die Aschetrichter RS mit deren Ascheausläufen A werden ebenfalls jeweils luftdicht mit dem Stufenrost FLS verschraubt oder verschweißt, so dass die Luftzuführung leckagefrei von unten in die entsprechenden Rostzonen RZ erfolgen kann.

Der im Wesentlichen vertikale Schnitt durch einen Teil der Fläche des Stufenrostes nach Fig. 3A zeigt vier an ihren Flossen FL miteinander verschweißte Flossenrohre FLR. Die Flossenrohre selbst haben eine runde Kontur mit einem Durchmesser D und nach Verschweißen einen Rohrabstand von etwa RT, in dessen Mitte etwa die Schweißnaht SN in dem zwischen zwei Flossenrohren gebildeten Wellental verläuft. Ein Transportstößel ST ist bruchstückartig im linken Bereich der Fig. 3A eingezeichnet und liegt etwa gleitend im unteren Bereich des entsprechenden Wellentales auf der in dieser Art gebildeten Rostfläche auf.

Im Anfangs- und Endbereich der einzelnen Stufen sind bevorzugterweise auf der Linie der jeweiligen Schweißnaht konische, nach oben verjüngte Luftdüsen LD für die Zuleitung von Verbrennungsluft von unten gegen das Brennstoffmaterial vorgesehen.

In Fig. 3B ist vereinfacht eine frontale Ansicht auf einen Teil des Sturzes beziehungsweise des treppenartigen Bereiches einer Stufe des Stufenrostes FLS vereinfacht dargestellt. Die vier nebeneinander angeordneten Flossenrohre FLR sind über Schweißnähte SN miteinander verbunden.

Oberhalb der Rundrohre der Flossenrohre FLR ist Brennstoffmaterial BM schematisch und bruchstückartig dargestellt, wobei eine Art von Luftkanälen PL in den Wellentälern der miteinander verschweißten Flossenrohre FLR gebildet sind.

Im linken Wellental der Fig. 3B ist ein Transportstößel ST mit frontseitiger, schmaler Rechteckfläche dargestellt, der eine prismatische Düsenöffnung PD zum Einblasen von Verbrennungsluft hat.

Der nach rechts folgende, transportstößelfreie Wellentalbereich weist eine weitere prismatische Düsenöffnung RD für die Zuführung von Verbrennungsluft auf.

Die an den Rohrflossen FL verschweißten Flossenrohre FLR bilden daher eine gewellte Oberfläche, auf der das Brennstoffmaterial BM keine Flächenauflage auf der Oberfläche des Stufenrostes FLS hat, sondern im Wesentlichen nur noch Punkt- und/oder Linienberührung.

Hierdurch wird ein geringerer luftseitiger Druckverlust im Brennstoffbett sichergestellt und damit eine gleichmäßigere Luftverteilung unter dem Brennstoffmaterial beziehungsweise dem Brennstoffbett erreicht.

An den Stürzen der Stufen des Stufenrostes sind vorzugsweise rechteckige beziehungsweise prismatische Luftdüsen RD eingebracht oder eingefräst, um Verbrennungsluft in die zwischen den Flossenrohren FLR gebildeten Luftkanäle PL einleiten zu können. Ebenfalls sind Durchtrittsöffnungen für die Transportstößel ST im Bereich der Wellentäler dieser Stürze vorhanden.

Des Weiteren sind auch konische Düsen LD, insbesondere in den jeweiligen Endteilen der Roststufen vorhanden, die die Zufuhr von Verbrennungsluft unter das Brennstoffbett sichern beziehungsweise ergänzen.

Das Verfahren der Transportstößel ST bringt auch den Vorteil mit sich, dass die in diesem Bereich vorhandenen Luftdüsen LD bei jeder Vorschubbewegung von die Düsen verstopfenden Schlacken oder Aschen gereinigt werden.

In Fig. 4 ist schematisch ein Ausschnitt aus einem Stufenrost FLS in einem Vertikalschnitt gezeigt. Die dargestellten Transportstößel ST sind mit einem jeweiligen Antrieb STA gekoppelt, der den Vorschub und Rückzug der Transportstößel auf den entsprechenden Stufen des Stufenrostes FLS bewirkt.

Angedeutet in dieser Darstellung sind ein innerer Luftkanal LK im Transportstößel ST sowie auch Luftdüsen LD in der Längenerstreckung der jeweiligen Stufe des Stufenrostes FLS.

Die Transportstößel ST bilden auf jeder Stufe des Stufenrostes FLS eine Art Stößelgitter für den Transport des Brennstoffmaterials sowie auch für die Auflockerung des gesamten Brennstoffbettes über die vollständige Rostlänge RL.

In Fig. 5 links ist in vergleichbarer Weise wie in Fig. 3B ein Ausschnitt des Stufenrostes FLS im Bereich eines Sturzes gezeigt.

Insbesondere ist hierbei im mittleren Wellental ein Transportstößel ST mit rechteck- förmiger vertikaler Stirnfläche und einer Breite B etwa mit der Breite des Wellentals dargestellt.

Dieser Transportstößel ST weist im unteren Bereich eine Düsenöffnung RD auf, die in Verbindung mit dem in der rechten Darstellung der Fig. 5 gezeigten Luftkanal LK steht.

In den beiden außen liegenden Wellentälern sind im Bereich der Schweißnähte SN stationäre, insbesondere prismatische Düsenöffnungen für die Zuführung von Verbrennungsluft vorgesehen.

Die in Fig. 5 rechts gezeigte ausschnittsweise Darstellung ist eine Schnittdarstellung entsprechend der Linie SS der linken Darstellung.

Insbesondere wird hierbei gezeigt, dass der im Transportstößel vorgesehene Luftkanal LK frontseitig um einen Winkel δ nach unten geneigt ist, um die Zuführung von Verbrennungsluft weitgehend unter das geförderte Brennstoffmaterial zu ermöglichen. Im Bereich der Neigung des Luftkanals LK nach unten ist die Querschnittsfläche des Luftkanals erweitert, um eine großflächigere Zuführung der Verbrennungsluft und auch eine Druckreduzierung zu ermöglichen.

Die Höhe H des Transportstößels ST und seine Breite B wird in Abhängigkeit von der Konsistenz des Brennstoffmaterials, dem Brennstoffheizwert und der Flächenbelastung in MW/m ² des Stufenrostes FLS bestimmt.

Die vorausgehend beschriebene Erfindung zeigt einen in einen Umlauf-Dampfkessel wasser-/dampfseitig eingebundenen eingeschweißten Stufenrost aus Flossenrohren ohne bewegliche Roststäbe, mit Stufenhöhen, die als Abbruch- beziehungsweise Überwälzkanten für das Brennstoffmaterial und das Brennbett auflockernd wirken, wobei der Transport des Brennstoffmaterials mittels Transportstößeln mit einem gitterartigen System abbrandspezifisch geregelt werden kann. Die Luftzuführung erfolgt direkt durch Luftkanäle PL, die von den Flossenrohren gebildet sind sowie durch konische Düsen in den verschweißten Rohrflossen.

Die Temperatur der siedewassergekühlten Fläche des Stufenrostes liegt etwa zwischen 180°C und 320°C, das heißt deutlich oberhalb der Taupunkte der Feuerungsgase und deutlich unterhalb der Schmelzpunkte der eutektischen Chloride und Sulfate, welche aus den korrosiven Bestandteilen des Brennstoffmaterials stammen.

Die Wärme für die Kühlung des Stufenrostes wird ohne externe Wärmetauscher, Umwälzpumpen etc., weitgehend verlustfrei in die Kesselanlage eingebunden.

Die Erfindung überwindet daher die Nachteile der klassischen Vorschub- und Schürroste mit gegossenen Roststäben.

Mittels der Erfindung werden die Reisezeiten und die Verfügbarkeiten der über Stufenroste befeuerten Kesselanlagen verlängert und eventuell anfallende Reparaturen wesentlich vereinfacht, wobei eine Erhöhung des Anlagenwirkungsgrads zwischen 2% und 3% erreicht werden dürfte.

Mit dem erfindungsgemäßen Konzept wird daher die Verbrennung von Abfall und Biomassen auf einem starren Stufenrost ohne bewegliche, zum Beispiel schwingende Rostfläche und ohne das Brennstoffmaterial beziehungsweise das Brennstoffbett fördernde Roststäbe erreicht, wobei die gestufte Fläche des Stufenrostes aus miteinander verschweißten Flossenrohren besteht und keine beweglichen Roststufen vorhanden sind. Die Höhen RSH der einzelnen Stufen des Stufenrostes betragen mindestens 200 mm und maximal 400 mm, wobei ein Negativwinkel α von 10±5° am vertikalen Sturz einer Stufe vorgesehen ist, um eine auflockernde Überwälz- beziehungsweise Abbruchkante für das Brennstoffmaterial zu erreichen.

Auch ist vorgesehen, die Zuführung von Verbrennungsluft unter das Brennstoffbett aus prismatischen oder runden Luftdüsen durchzuführen, welche direkt oberhalb der Rohrflossen zwischen den siedewassergekühlten Flossenrohren angeordnet sind, und auch zusätzlich Luftdüsen, die im Mittel- und Endbereich der Rostflächen als konische Bohrungen in den Rohrflossen ausgebildet sind, vorzusehen.

Die Transportstößel ST werden bevorzugt mit einer Höhe H von etwa 0,4 bis 0,8 der Roststufenhöhe RSH und mit einer Breite B von der Breite einer Flosse eines Flossenrohres bis zur Breite eines Wellentals zwischen zwei verschweißten Flossenrohren dimensioniert, so dass ein gutes Verschieben der Transportstößel auf den Flossen gewährleistet ist. Die Transportstößel ST sind vorteilhafterweise mit einem internen runden oder prismatischen Luftkanal ausgestattet, der mit einem Neigungswinkel ß von ca. 15 bis 35° die Verbrennungsluft unter die Schicht des Brennstoffmaterials einblasen lässt.

Die Luftaustrittsdüsen RD haben zweckmäßigerweise einen vorgeschalteten prismatischen oder runden Luftführungskanals von der Länge des vierfachen hydraulischen Durchmessers der Luftaustrittsdüse und am Eintritt des Luftführungskanals eine Drossel mit einem Druckunterschied von ca. 3-4 mbar.

Die derart ausgelegte Länge des Luftführungskanals hat den Vorteil, dass die Richtung des Luftstrahles stabilisiert wird und der Luftstrahl an der Luftaustrittsdüse nicht zerplatzt.

Die am Eintritt des Luftführungskanals vorgesehene Drossel mit dem genannten Druckunterschied gewährleistet dabei in zweckmäßiger Weise eine bestmögliche und optimale Luftverteilung auf alle Luftdüsen.

Die bei den Luftdüsen LD bevorzugt vorgesehene sich nach oben verjüngende Form zielt hingegen darauf ab, ein Zerplatzen des Luftstrahles am Austritt aus der Luftdüse herbeizuführen, wodurch eine bessere Luftverteilung insbesondere im Endbereich der Roststufen erreicht wird.

Die Erfindung schafft daher ein Verfahren und eine Vorrichtung mit dem beziehungsweise der die Nachteile von bekannten Vorschub- und Schürrosten in relativ einfacher aber hocheffizienter Weise überwunden werden können.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Dampf-Kesselanlagen in einem thermischen Leistungsbereich von etwa 10-160 MW.