JP5111033B2 - 廃棄物焼却炉の火格子ブロック - Google Patents

Description

本発明は、ストーカ式廃棄物焼却炉の炉床に設置される火格子ブロックに関する。

ストーカ式焼却炉の炉床部には、固定火格子列と可動火格子列とを前後方向に交互に配置し、可動火格子列を前後に往復移動させることにより、廃棄物を燃焼室後部の乾燥部から燃焼部を介して前部の後燃焼部に送るものがある。このような炉床部では、下方の風箱から供給される燃焼空気を、火格子ブロックで受け止めて火格子ブロックを冷却した後、火格子ブロックの前壁部に形成されたノズル口から、前壁部の前方または下方に噴出させるものが特許文献１〜３に提案されている。
特開平１１−６６１３号公報 特許第３０１７８６１号公報 特許第３６０１８８９号公報

しかしながら、特許文献１〜３のように、燃焼空気を前壁部から前方または下方に送り出すと、前壁部の直前で廃棄物が局部的に激しく燃焼する。この局部燃焼により、火格子ブロックの前壁部が高熱に晒されて割れが発生し、さらにこの割れから燃焼空気が噴出してさらに廃棄物を燃焼させることにより、前壁部に溶損が発生する。また廃棄物に含まれる金属が溶融し、この溶融金属が、前壁部の底面と、前方に隣接する火格子ブロックの天面との間の摺動部に流れ込んで溶着したり、また溶融金属によるヒートショックで割れが発生するという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、火格子ブロックの前壁部の割れや溶損、溶融金属による割れ、溶着を防止することができる廃棄物焼却炉の火格子ブロックを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、幅方向の固定火格子列と、前後方向に往復移動自在な幅方向の可動火格子列とが、前後方向に交互に配置された炉床部に設置される火格子ブロックであって、ブロック本体の底面で廃棄物の送り方向の後部に後壁部を下方に突設するとともに前部に前壁部を下方に突設し、ブロック本体の底面で前壁部と後壁部との間に前後方向の複数の凹部を形成して、これら凹部を、燃焼空気を後部から前方に案内する案内通路とし、前記案内通路の前端部にブロック本体を貫通して天面から上方に燃焼空気を噴出するスリット状のノズル口を、前後方向に沿って形成し、前記案内通路のノズル口の後側に、前壁部との間にノズル口への導入通路を形成する仕切り部を設け、前記仕切り部により、前記案内通路に沿って前方に案内される燃焼空気を下方に迂回させた後、前記前壁部に衝突させて前記導入通路に導くように構成したものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、ノズル口から噴出させる燃焼空気を、ブロック本体の天面に対して前部上方に傾斜させるように、導入通路を傾斜させたものである。

請求項１記載の発明によれば、ブロック本体の前部天面に、上方に燃焼空気を噴出するノズル口を設けることにより、燃焼空気により局部燃焼させる部位から、この火格子ブロックの前壁部および後側に隣接配置される隣接火格子ブロックの前壁部を離間させることができ、前壁部が局部燃焼による高熱に晒されなくなり、過熱を防止することができる。また案内通路から前方に案内される燃焼空気を、仕切り部に衝突させて下方に迂回させ、さらに燃焼空気を前壁部の内面に衝突させて導入通路に導入し、さらに前壁部の内面に沿ってノズル口に案内するので、燃焼空気と仕切り部および前壁部の内面との接触面積および接触時間を長くしてブロック本体や前壁部を効果的に冷却することができる。これにより、火格子ブロックの前壁部の割れや溶損、溶融金属による割れ、摺接部の溶着を防止す
ることができる。さらにまた、ノズル口を前後方向に沿うスリット状に形成することにより、廃棄物の侵入を防止できるとともに、可動火格子列の火格子ブロックの往復動により、ノズル口に侵入した廃棄物を効果的に落下させることができ、ノズル口の詰まりを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、燃焼空気をノズル口から前部上方に噴出させることにより、局部燃焼部位を前方にずらせて、隣接火格子ブロックの前壁部からさらに離間させることにより、前壁部の過熱をより効果的に防止することができる。また導入通路を形成する前壁部の内面を傾斜させて前壁部の下部を厚肉に形成することにより、耐久性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図６に示すように、本発明に係る廃棄物焼却炉の火格子ブロック１１は、ストーカ式焼却炉の炉床部１に設置されるもので、焼却炉の燃焼室２には、図示しない後端部の廃棄物投入口から前端部の灰排出口にかけて、炉床部１上に乾燥部、燃焼部、後燃焼部が形成され、下方に配置された風箱から燃焼空気を炉床部１を介して燃焼室２に供給するように構成されている。

炉床部１には、幅方向に複数の火格子ブロック１１を配置した固定火格子列３と、幅方向に複数の火格子ブロック１１を配置した可動火格子列４とが前後方向に交互に設けられ、送り駆動装置５により、可動火格子列４の火格子ブロック１１を所定のストロークＬ（図５）で往復駆動して廃棄物を乾燥部から燃焼部、後燃焼部に順次搬送するように構成されている。

本発明に係る火格子ブロック１１は、たとえば後燃焼部を除く乾燥部と燃焼部の固定火格子列３および可動火格子列４にそれぞれ設置されるものである。
すなわち、火格子ブロック１１は、図１〜図４に示すように、後側に隣接配置される隣接火格子ブロック１１および廃棄物を下方から支持する平面視矩形状のブロック本体１２と、ブロック本体１２の前端部から全幅にわたって下方に垂設された前壁部１３と、ブロック本体１２の後部側から全幅にわたって下方に垂設された後壁部１４と、後壁部１４から後方に突出されて支持軸２２（または駆動軸）の嵌合空間１５ａを形成するブラケット部１５とを具備している。

前壁部１３はブロック本体１２の天面前端から面取り部１３ａを介して下方に垂下された前面部１３ｂと、後部上方に傾斜角（後述する噴出角と同一）θで傾斜された傾斜内面１３ｃとを有し、下端部の前後方向の厚みＴがブロック本体１２の厚みｔの約３〜４倍で、下端側ほど厚い厚肉状に形成され、耐久性の増加が図られている。また前壁部１３の下端面には、全幅方向にわたって逆台形断面（アリ溝形）の係合溝１３ｄが形成され、この係合溝１３ｄにスライドピース１９が着脱自在に装着されている。

後壁部１４は前壁部１３と略同一長さに形成されるとともに、ブラケット部１５より長く形成されて下方に突出されている。そして、下端面にビス２３ａを介して装着板２３を装着する複数のビス穴１４ａが形成され、装着板２３により嵌合空間１５ａに嵌合された支持軸２２（または駆動軸）を抜け止めする。

ブロック本体１２の天面後部には、後側に隣接配置される隣接火格子ブロック１１のスライドピース１９がストロークＬ（図５）の範囲で摺接される前側の摺動面１２ａが形成され、天面の前部には、摺動面１２ａより下位に形成されて廃棄物を燃焼させる燃焼面１２ｂが形成され、摺動面１２ａと燃焼面１２ｂとが傾斜面１２ｃにより接続されている。

ブロック本体１２の底面で前壁部１３と後壁部１４の間には、左右側面に沿う左右一対の外縦リブ１６Ａが下方に突設され、また外縦リブ１６Ａ間には、外縦リブ１６Ａに平行な３枚の内縦リブ１６Ｂが下方に突設されて一体成形されている。そしてこれら外内縦リブ１６Ａ，１６Ｂ間に形成された４本の凹部が、風箱から吹き込まれた燃焼空気を後部から前方に案内する案内通路１７に構成されている。

各案内通路１７の前端部には、ブロック本体１２を貫通して燃焼面１２ｂに開口するノズル口２０がそれぞれ形成されている。またノズル口２０の下部には、案内通路１７の一部を区画してノズル口２０への導入通路１８を形成する仕切り部２１ａが設けられている。この仕切り部２１ａは、ブロック本体１２の厚肉部１２ｄに、取付ボルト２１ｂを介して基板部２１ｃが取り付けられたＬ字形断面の仕切り部材２１により形成されているが、図９に示すように、鋳造成形により仕切り部２１ａをブロック本体１２に一体に形成してもよい。

仕切り部２１ａは板状に形成されるとともに、その内面が、対向する前壁部１３の傾斜内面１３ｃと平行な傾斜角θに傾斜され、この仕切り部２１ａの内面と導入通路１８を傾斜内面１３ｃとにより導入通路１８を前部上方に傾斜させている。これにより、ノズル口２０から噴出させる燃焼空気を前部上方に傾斜角θ（以下、噴出角θという）に沿って傾斜させることができる。

ここで、ノズル口２０からの燃焼空気に噴出角θを持たせることで、燃焼面１２ｂ上における廃棄物の局部燃焼部位を前方にずらせて、局部燃焼部位を、摺動面１２ａの前端部まで移動される隣接火格子ブロック１１の前壁部１３から離間させ、前壁部１３が局部燃焼による高熱に晒されないようにしている。なお、図では、燃焼空気の噴出角θを１０°で示したが、この噴出角θは５°以上で３０°の範囲が適しており、噴出角θが５°未満では局部燃焼部の前方へのずれ量か少ないためであり、また噴出角θが３０°を越えると、前壁部１３が下端部で厚肉になりすぎて重量が増加し過ぎるためである。

そして仕切り部２１ａにより、案内通路１７に沿って後部から前方に案内された燃焼空気を衝突させ、一旦下方に迂回させて冷却しつつ、さらに前壁部１３の傾斜内面１３ｃに衝突させて導入通路１８に導入することで、仕切り部２１ａを介してブロック本体１２を冷却するとともに、燃焼空気と傾斜内面１３ｃとの接触面積と接触時間とを十分に確保して、前壁部１３をより効果的に冷却するように構成されている。

またノズル口２０は、可動火格子列４の移動方向に対応して、前後方向に長いスリット状に形成されている。これは、廃棄物の侵入を防止するとともに、可動火格子列４の往復移動により侵入した廃棄物を短時間で下方に落下させ、廃棄物の詰まりを防止するためである。

上記構成において、図５に示すように、風箱からの燃焼空気ａは、炉床部１の底面に吹き付けられ、固定火格子列３および可動火格子列４でそれぞれ前部上方に傾斜された火格子ブロック１１の底面後部で受け止められる。そして、燃焼空気ａが案内通路１７に沿って前方に案内されて、ブロック本体１２を底面側から冷却する。さらに燃焼空気ａが仕切り部２１ａに衝突して下方に迂回された後、前壁部１３の傾斜内面１３ｃに衝突して導入通路１８に導入されるが、この時、燃焼空気ａが仕切り部２１ａの表面と前壁部１３の傾斜内面１３ｃに沿って流れ、燃焼空気ａと火格子ブロック１１との接触面積および接触時間が増大されて、ブロック本体１２と前壁部１３とが効果的に冷却される。さらに燃焼空気ａがノズル口２０から燃焼室２に傾斜角θで吹き込まれ、燃焼面１２ｂ上で廃棄物を燃焼させる。

上記実施の形態によれば、ブロック本体１２の天面前部の燃焼面１２ｂから上方に燃焼空気を噴出するノズル口２０を形成することにより、後側に隣接配置される隣接火格子ブロック１１の前壁部１３、およびこの火格子ブロックの前壁部１３からそれぞれ離れた部位で、廃棄物を局部燃焼させることができ、前壁部１３が局部燃焼による高熱に晒されるのを防止することができる。また仕切り部２１ａにより、案内通路１７から導入通路１８に流入する燃焼空気ａを一旦下方に迂回させ、さらに前壁部１３の傾斜内面１３ｃを介して導入通路１８に導入することで、燃焼空気ａを仕切り部２１ａと前壁部１３の傾斜内面１３ｃにそれぞれに十分に接触させて効果的に冷却することができる。これにより、火格子ブロック１１の前壁部１３の割れや溶損を効果的に防止することができ、また溶融金属が摺動面１２ａに侵入して固着したり割れが発生するのを防止することができる。

またノズル口２０から噴出される燃焼空気に噴出角θを設けたので、局部燃焼部位を前方にずらせて、摺動面１２ａの隣接火格子ブロック１１の前壁部１３からさらに離間させることができ、前壁部１３の過熱を効果的に防止することができる。さらに噴出角θを形成するために導入通路１８の傾斜内面１３ｃを噴出角θに平行に傾斜させることで、前壁部１３の下部を十分に厚肉に形成することができ、耐久性を高めることができる。

さらにまた、前壁部１３の下端面に係合溝１３ｄを介してスライドピース１９を着脱自在に取り付けたので、スライドピース１９を容易に交換することができ、磨耗対策を容易に行える。

また、ノズル口２０を、可動火格子列の移動方向（廃棄物の移動方向）である前後方向に長いスリット状に形成することにより、廃棄物の侵入を防止するとともに、侵入した廃棄物を速やかに落下させることができ、ノズル口２０の詰まりを防止することができる。

図７は、実施の形態の火格子ブロック１１について、使用時における表面温度分布の解析結果を示す図である。図８はその比較例であり、特許文献３の従来の火格子ブロックについて、使用時における表面温度分布の解析結果を示した図である。この解析結果により、前壁部１３の表面温度を、比較例に比べて約３０℃低減できることがわかった。また摺動面１２ａの表面温度を、比較例に比べて約４０℃低減することができることがわかった。これにより、十分な冷却効果が得られることが判明した。

本発明に係る廃棄物焼却炉の火格子ブロックの実施の形態を示す縦断面図である。 火格子ブロックの底面側斜視図である。 火格子ブロックの天面側斜視図である。 導入通路の拡大縦断面図である。 炉床部の部分縦断面図である。 炉床部を示す斜視図である。 火格子ブロックの表面温度分布を示す斜視図である。 従来の火格子ブロックの表面温度分布を示す斜視図である。 火格子ブロックの他の実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 炉床部
３ 固定火格子列
４ 可動火格子列
１１ 火格子ブロック
１２ ブロック本体
１２ａ 摺動面
１２ｂ 燃焼面
１３ 前壁部
１３ｃ 傾斜内面
１３ｄ 係合溝
１４ 後壁部
１５ ブラケット部
１５ａ 嵌合空間
１６Ａ 外縦リブ
１６Ｂ 内縦リブ
１７ 案内通路
１８ 導入通路
１９ スライドピース
２０ ノズル口
２１ 仕切り部材
２１ａ 仕切り部
２２ 支持軸（駆動軸）
２３ 装着板

Claims (2)

1. 幅方向の固定火格子列と、前後方向に往復移動自在な幅方向の可動火格子列とが、前後方向に交互に配置された炉床部に設置される火格子ブロックであって、
   ブロック本体の底面で廃棄物の送り方向の後部に後壁部を下方に突設するとともに前部に前壁部を下方に突設し、
   ブロック本体の底面で前壁部と後壁部との間に前後方向の複数の凹部を形成して、これら凹部を、燃焼空気を後部から前方に案内する案内通路とし、
   前記案内通路の前端部にブロック本体を貫通して天面から上方に燃焼空気を噴出するスリット状のノズル口を、前後方向に沿って形成し、
   前記案内通路のノズル口の後側に、前壁部との間にノズル口への導入通路を形成する仕切り部を設け、
   前記仕切り部により、前記案内通路に沿って前方に案内される燃焼空気を下方に迂回させた後、前記前壁部に衝突させて前記導入通路に導くように構成した
   ことを特徴とする廃棄物焼却炉の火格子ブロック。
2. ノズル口から噴出させる燃焼空気を、ブロック本体の天面に対して前部上方に傾斜させるように、導入通路を傾斜させた
   ことを特徴とする請求項１記載の廃棄物焼却炉の火格子ブロック。

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