DE102007033825B4

DE102007033825B4 - Walzenrost mit Hydraulikantrieb und ein Verfahren zum Betreiben des Walzenrostes

Info

Publication number: DE102007033825B4
Application number: DE102007033825.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bange; Frank Bartels; Dr. Priesmeier Ulrich
Original assignee: Steinmueller Babcock Environment GmbH; Nippon Steel and Sumikin Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: US20090020050A1; DE102007033825A1; FR2919044A1

Abstract

Walzenrost, bestehend aus hintereinander angeordneten Walzen (3), mit denen ein Brenngut (1) bewegt wird, und einem Antrieb für die Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung durch einen oder mehrere Hydraulikmotoren (2) erfolgt, die jeweils eine oder mehrere Walzen (3) antreiben,wobei derHydraulikmotor einen hydraulischen Walzenstellantrieb darstellt,ein Sollwertgeber angeordnet ist, der den Sollwert für den Walzenstellantrieb vorgibt, wobeider hydraulische Walzenantrieb mit einer Winkelpositionsmesseinrichtung gekoppelt ist und ein Proportional-Durchfluss-Ventil und ein Regler vorhanden sind, welche die Abweichung vom vorgegebenen Positionssollwert messen und zu Null ausregeln.

Description

Die Erfindung betrifft einen Walzenrost mit Hydraulikantrieb entsprechend den Merkmalen des ersten Patentanspruches und ein Verfahren zum Betreiben des Walzenrostes.
Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo Walzenroste eingesetzt werden, vorzugsweise in Müllverbrennungsanlagen.
Für Rostfeuerungen in Müllverbrennungsanlagen werden entweder Schubroste oder Walzenroste eingesetzt. Die an sich bekannten Walzenroste bestehen aus mehreren, zum Beispiel 6 Stück, Rostwalzen, die im Allgemeinen einen Durchmesser von 1,5 m haben und eine Breite zwischen 2 und 9 m aufweisen können. Die Abmaße richten sich nach der Dimensionierung und der gewünschten Verbrennungsleistung. Die Rostwalzen sind mit Luftschlitzen versehen, durch die primäre Verbrennungsluft in das brennende Müllbett geführt wird. Das brennende Müllbett liegt auf den Rostwalzen und wird durch Drehung der Walzen langsam über den Feuerungsrost transportiert, wobei die Verbrennung kontinuierlich fortschreitet.
In DE 1 187 761 ist ein Walzenrost für die Verfeuerung schwer brennbarer und ballastreicher Brennstoffe, insbesondere Müll, beschrieben, bei dem die Walzen nebeneinander angeordnete und innen gekühlte Hohlkörper darstellen.
Ein anderer Walzenrost für Müllverbrennungsanlagen wird in DE 33 16 363 C2 beschrieben, wobei in diesem Dokument keine Angaben darüber gemacht werden, wie der Antrieb der Walzen erfolgt.
Hydraulische Antriebe sind grundsätzlich bekannt, nicht jedoch für Wal- zenroste. In DE 33 17 328 C2 ist ein Stufenrost für Verbrennungsanlagen und eine Verbrennungsanlage beschrieben, bei der doppelt wirkende Hydraulikzylinder als Antrieb der Rostträger angeordnet sind. Von diesen geht eine lineare Bewegung aus.
Ferner ist aus DE 39 04 272 C3 ein Rost aus Müllverbrennungsanlagen bekannt, bei dem der Zuteiler für das Brenngut hydraulisch betätigt wird. Die Tatsache, dass Hydraulikzylinder eine lineare Bewegung mit hoher Kraft und geringer Geschwindigkeit ausführen, lässt sie offensichtlich für einen Antrieb für Walzenroste nicht geeignet erscheinen. Daher ist es nach dem bekannten Stand der Technik üblich, Walzenroste mittels Elektromotor anzutreiben.
Üblicherweise verfügt jede Rostwalze über einen eigenen Drehantrieb, um die Transportgeschwindigkeit optimal an die lokal unterschiedlichen Verbrennungsbedingungen anpassen zu können. In der aktuell üblichen Ausführung besteht jede Antriebseinheit aus einem Drehstrom-Elektromotor mit einstellbarer Drehzahl mittels elektrischer Drehfrequenzumrichter, einem Untersetzungsgetriebe und einer Rutschkupplung zur Drehmomentbegrenzung. Bekannt sind auch Antriebe mit stufenlos verstellbaren mechanischen Getriebestufen. Die Drehantriebe werden üblicherweise für einen kontinuierlichen Betrieb in einem Drehzahlband zwischen 12 Umdrehungen pro Stunde für Schnellentleerung und 0,6 Umdrehungen pro Stunde für minimale Lasten ausgelegt. Das erforderliche Getriebe weist dann ein Übersetzungsverhältnis von beispielsweise 7.500 Umdrehungen zu 1 auf. Die bekannten elektrischen Drehantriebe an Walzenrosten weisen den Nachteil eines hohen Gewichtes und Bauvolumens durch das Untersetzungsgetriebe auf. Verwendete Rutschkupplungen sind als empfindliches und schwierig einzustellendes Bauteil bekannt, das im Fall der Nutzung einer sehr hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist und daher ein Verschleißteil bildet, welches häufig auszuwechseln ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Walzenrost zu entwickeln und zu betreiben, welcher bei geringem Verschleiß und Gewicht seiner Antriebsaggregate zuverlässig funktioniert.
Diese Aufgabe wird durch einen Walzenrost nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und ein Verfahren zu dessen Betreiben nach Anspruch 5 gelöst.
Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht einen Walzenrost, bestehend aus hintereinander angeordneten Walzen, mit denen das Brenngut bewegt wird, und einem Antrieb für die Walzen vor, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die Drehbewegung durch einen oder mehrere Hydraulikmotore erfolgt, die jeweils eine oder mehrere Walzen antreiben.
Der Hydraulikmotor stellt einen hydraulischen Walzenstellantrieb dar. Dieser wird so betrieben, dass die Walzen in Winkelgeschwindigkeit drehen. Dazu ist ein Sollwertgeber erforderlich. Dieser ist so zu betreiben, dass er den Sollwert an den Walzenstellantrieb auf der Grundlage einer Addition von Winkelpositionen vorgibt. Damit werden die Walzen nicht vollständig gleichförmig gedreht, sondern in winzigen kleinen Winkelschritten, zwischen denen eine Wartezeit liegt. Die Winkelschritte liegen zwischen 1 und 10 Grad, vorzugsweise bei 5 Grad.
Weiterhin verfügt der hydraulische Walzenstellantrieb über eine Winkelpositionsvermessung, ein Proportionalventil und einen Regler, der die Abweichung vom vorgegebenen Positionssollwert minimiert.
Vorteilhaft kann es sein, dass zwischen Hydraulikmotor und Walze ein Getriebe angeordnet ist. Hydraulikmotoren sind zwar für niedrige Drehzahlen und hohe Drehmomente ausgelegt und werden mit Hydrauliköldrücken zwischen 50 und 300 bar, vorzugsweise zwischen 150 und 250 bar, betrieben. Dennoch kann es vorteilhaft sein, die Drehzahl des Hydraulikmotors mittels Getriebe auf die geforderte niedrige Walzendrehzahl zu reduzieren. Abhängig von technisch/wirtschaftlichen Gründen liegt das Untersetzungsverhältnis des Getriebes bei ca. 500 zu 1.
Weiterhin ist es vorteilhaft, im Hydraulikstrang ein Druckbegrenzungsventil als Drehmomentbegrenzung anzuordnen.
Im Folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und zwei Figuren näher erläutert werden.
Die Figuren zeigen:

1 Müllverbrennungsanlage mit Walzenrosten;
2 Walzenrost mit Hydraulikantrieb an jeder Walze;
3 Walzenrost mit Hydraulikantrieb an jeder Walze in Ansicht von oben.

Die 1 zeigt den Kessel einer Müllverbrennungsanlage, deren Verbrennungsrost aus sechs hintereinander angeordneten Walzen 3 besteht, über die das Brenngut bewegt wird, wobei sich die Walzen langsam drehen. Erfindungsgemäß werden die Walzen 3 mittels Hydraulikmotor 2 angetrieben, wobei an jeder einzelnen Walze 3 ein Hydraulikmotor 2 angeordnet ist.
Die 2 und 3 zeigen vier hintereinander angeordnete Walzen 3 eines Walzenrostes über das das Brenngut 1 geleitet wird. Die Wellenzapfen 4 der Walzen 3 sind durch die Kesselwand 5 geführt und beidseitig gelagert. Die Lagerung erfolgt auf der einen Seite in einem frei drehenden Lager 6 und auf der anderen Seite im Drehantrieb mit Hydraulikmotor 2. Im Fall a wird die Walze 3 direkt vom Hydraulikmotor 2 angetrieben. In den Fällen b, c und d ist jeweils ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen. Im Fall b handelt sich um ein koaxial-Getriebe, dass üblicherweise als Planetengetriebe ausgeführt wird. Im Fall c handelt es sich um ein Stirnradgetriebe mit Achsversatz. Im Fall d handelt es sich um ein Winkel-Getriebe mit 90° Achsversatz.
Der Hydraulikmotor 2 stellt einen hydraulischen Walzenstellantrieb dar, der die Walze 2 zum Beispiel mit einer Winkelgeschwindigkeit von 5° und einer Taktzeit von 30 Sekunden bewegt, so dass eine Umdrehung in 72 Schritten erfolgt und die gesamte Umdrehung einer Walze 3 jeweils 36 Minuten beträgt. Die zum Beispiel als Proportionalventil ausgeführten Hydraulikventile sind zusammen mit der Hydraulikpumpe in einer Hydraulikstation angeordnet, die in einem Abstand vom Kessel aufgestellt ist. Die Hydraulikstation entspricht dem Stand der Technik und ist in der Skizze nicht dargestellt.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass Walzenroste bei geringem Gewicht für ihre Antriebsaggregate mit hoher Zuverlässigkeit und geringem Verschleiß der Antriebsaggregate betreibbar sind.

Claims

Walzenrost, bestehend aus hintereinander angeordneten Walzen (3), mit denen ein Brenngut (1) bewegt wird, und einem Antrieb für die Walzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbewegung durch einen oder mehrere Hydraulikmotoren (2) erfolgt, die jeweils eine oder mehrere Walzen (3) antreiben, wobei der Hydraulikmotor einen hydraulischen Walzenstellantrieb darstellt, ein Sollwertgeber angeordnet ist, der den Sollwert für den Walzenstellantrieb vorgibt, wobei der hydraulische Walzenantrieb mit einer Winkelpositionsmesseinrichtung gekoppelt ist und ein Proportional-Durchfluss-Ventil und ein Regler vorhanden sind, welche die Abweichung vom vorgegebenen Positionssollwert messen und zu Null ausregeln.
Walzenrost nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Hydraulikmotor (2) und Walze (3) ein Getriebe angeordnet ist.
Walzenrost nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Hydraulikstrang ein Druckbegrenzungsventil angeordnet ist.
Walzenrost nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil ein Überströmventil darstellt.
Verfahren zum Betreiben eines Walzenrostes nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der hydraulische Walzenstellantrieb die Walzen (3) in Winkelschritten dreht, wobei Sollwertgeber den Sollwert für den Walzenstellantrieb auf der Grundlage einer Addition der Winkelpositionen vorgibt, die Winkelschritte der Walzen zwischen 1 und 10 Grad liegen und die Drehzahl des Hydraulikmotors auf ein Untersetzungsverhältnis von 500 zu 1 untersetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Winkelschritte der Walzen bei 5 Grad liegen.
Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Hydraulikmotor mit einem Druck zwischen 50 und 300 bar betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass der Hydraulikmotor mit einem Druck zwischen 150 und 250 bar betrieben wird.