WO2020044578A1 - ストーカ炉 - Google Patents

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WO2020044578A1
WO2020044578A1 PCT/JP2018/039873 JP2018039873W WO2020044578A1 WO 2020044578 A1 WO2020044578 A1 WO 2020044578A1 JP 2018039873 W JP2018039873 W JP 2018039873W WO 2020044578 A1 WO2020044578 A1 WO 2020044578A1
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combustion
combustion stage
post
stoker
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PCT/JP2018/039873
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嘉正 澤本
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Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
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Priority to DK18931298.6T priority patent/DK3845805T3/da
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a stoker furnace.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-161818, filed on August 30, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
  • a stoker furnace that can efficiently incinerate a large amount of incinerated materials without sorting them.
  • a stoker furnace there is known a stoker furnace in which a stoker is configured in a stepwise manner and provided with a drying stage, a combustion stage, and a post-combustion stage so as to perform drying, combustion, and post-combustion functions.
  • the inclination of the stoker is being studied.
  • the inclination angle of the stalker is such that the downstream side in the transport direction of the installation surface of all of the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage faces downward. Something you are doing.
  • the drying stage is simply referred to as downward (the same applies to the combustion stage and the post-combustion stage).
  • a drying stage is inclined downward, and a combustion stage and a post-combustion stage are horizontally arranged.
  • the combustion stage is inclined downward and the downstream side of the installation surface of the post-combustion stage is inclined upward in the transport direction, all stages as described in Patent Document 5 are inclined upward. There is something.
  • the combustion stage is simply referred to as upward (the same applies to the drying stage and the post-combustion stage).
  • incinerated materials having various properties material, shape, and moisture content
  • the incinerated material having a slippery material or a spherical shape such as a spherical shape, or a material having a high moisture content (moisture content).
  • moisture content moisture content
  • Patent Literature 1 In the stoker furnaces described in Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, and Patent Literature 4, the drying stage is inclined downward and the combustion stage is inclined downward or horizontal.
  • the incinerated material having a slippery material or a shape that easily rolls is conveyed to the post-combustion stage earlier than other incinerated materials, so that the incinerated material is discharged without being incinerated sufficiently.
  • the drying efficiency of moisture in the incinerated material and the combustion efficiency of the incinerated material depend on how the radiant heat of the flame generated by the combustion of the incinerated material hits the incinerated material. In the stoker furnace described, no consideration was given to how radiant heat was hit, and combustion and incineration of the stoker as a whole was inefficient.
  • the present invention provides a stoker furnace capable of continuously charging incinerated materials regardless of the properties of the incinerated materials, efficiently performing combustion and incineration of the entire stoker, and eliminating unburned residues of the incinerated materials.
  • the purpose is to provide.
  • the stoker furnace supplies the incineration material from the feeder, and includes a plurality of fixed grate and a plurality of moving grate in the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage, and the incineration material is provided.
  • a stoker furnace that sequentially carries out drying, combustion, and post-combustion, and discharges the incinerated material after the post-combustion from a discharge chute connected to the post-combustion stage, the drying is performed from above the feeder.
  • the drying stage is arranged to be inclined such that the downstream side in the transport direction is downward, so as to face the main combustion section to be performed, and the combustion stage is connected to the drying stage, and the downstream side in the transport direction is upward.
  • the post-combustion stage is connected to the combustion stage, and is arranged so that the downstream side in the transport direction faces upward.
  • the drying stage since all of the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage are inclined so that their main surfaces face the main combustion portion, the radiant heat of the main combustion portion is effectively received. be able to. Therefore, in the drying stage, the drying efficiency can be improved, and in the combustion stage, the combustion efficiency can be improved. Even in the post-combustion stage, incineration can be effectively performed. That is, in the stoker furnace of the present invention, the incineration material can be continuously introduced regardless of the properties of the incineration material, and the stoker as a whole is efficiently burned and incinerated to eliminate the unburned residue of the incineration material. Can be.
  • a center line of the square tubular furnace wall may be on the combustion stage.
  • the position of the main combustion section is located on the combustion stage, and radiant heat can be efficiently applied to the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage.
  • downstream end of the post-combustion stage in the transport direction is located at the same position in the vertical direction as the downstream end of the combustion stage in the transport direction, or from the end of the combustion stage. May also be located above.
  • the incinerated material can be prevented from being discharged from the post-combustion stage without being sufficiently burned.
  • the fixed grate and the moving grate are arranged so as to be inclined such that the downstream side in the transport direction faces upward with respect to an installation surface of the drying stage, the combustion stage, and the post-combustion stage. May be.
  • the moving grate can be operated so as to send the incinerated material on the fixed grate to the downstream side in the transport direction while stirring.
  • the combustion stage and the post-combustion stage may be continuously connected without any level difference.
  • the incinerated material can be incinerated more continuously.
  • the incinerated material can be continuously charged regardless of the property of the incinerated material, and the unburned material of the incinerated material can be eliminated.
  • the stoker furnace of the present embodiment is a stoker furnace for burning incinerators such as refuse, and as shown in FIG. 1, a hopper 2 for temporarily storing incinerators B and an incinerator for burning the incinerators B.
  • the feeder 4 continuously extrudes the incinerated material B supplied onto the feed table 7 via the hopper 2 into the incinerator 3.
  • the feeder 4 reciprocates on the feed table 7 with a predetermined stroke by the feeder driving device 8.
  • the wind box 6 supplies primary air from a blower (not shown) to each part of the stoker 5.
  • the incinerator 3 is provided above the stoker 5 and has a combustion chamber 9 composed of a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber.
  • the incinerator 3 has a secondary air supply nozzle 10 that supplies secondary air to the combustion chamber 9.
  • the stalker 5 is a combustion device in which grate 15 and 16 are arranged in a stepwise manner.
  • the incineration material B burns on the stoker 5.
  • the direction in which the incinerated material B is transported is referred to as a transport direction D.
  • the incinerated material B is transported on the stoker 5 in the transport direction D. 1, 2 and 3, the right side is the downstream side D1 in the transport direction.
  • the surface on which the grate 15 or 16 is attached is referred to as an installation surface, and is installed on a horizontal plane with the upstream end (11b, 12b, 13b) of the drying stage 11, the combustion stage 12, or the post-combustion stage 13 as a center.
  • the angle formed on the side in the transport direction D formed by the surface is referred to as a stalker inclination angle (installation angle). If the downstream side of the installation surface in the transport direction is upward from the horizontal plane, the stoker inclination angle is a positive value. .
  • the stoker 5 includes a drying stage 11 for drying the incinerated material B, a combustion stage 12 for incinerating the incinerated material B, and a complete incineration of unburned matter (post-combustion) from the upstream side in the conveying direction of the incinerated material B. )), And a post-combustion stage 13.
  • the stoker 5 performs drying, combustion, and post-combustion in the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 while sequentially transporting the incinerated material B.
  • Each step 11, 12, 13 has a plurality of fixed grate 15 and a plurality of moving grate 16.
  • the fixed grate 15 and the moving grate 16 are alternately arranged in the transport direction D.
  • the moving grate 16 reciprocates in the transport direction D of the incinerated material B.
  • the object B on the stoker 5 is transported and agitated by the reciprocating motion of the moving grate 16. That is, the lower part of the incinerated material B is moved and replaced with the upper part of the incinerated material B.
  • the drying stage 11 receives the incinerated material B pushed out by the feeder 4 and dropped into the incinerator 3, evaporates the moisture of the incinerated material B, and partially decomposes it.
  • the combustion stage 12 ignites the incinerated material B dried in the drying stage 11 with the primary air supplied from the lower wind box 6, and burns volatiles and fixed carbon.
  • the post-combustion stage 13 burns unburned components such as fixed carbon which have passed through without being burned in the combustion stage 12 until they become completely ash.
  • a discharge chute 17 is provided at the outlet of the post-combustion stage 13. The ash is discharged from the incinerator 3 through the discharge chute 17.
  • the stoker furnace 1 has a front arch 31 extending from above the feeder 4 to at least above the drying stage 11, and a rear arch 32 extending from above the discharge chute 17 to at least above the post-combustion stage 13. I have. That is, the end 31 b of the downstream side D ⁇ b> 1 of the front arch 31 in the transport direction is located above the drying stage 11 or the combustion stage 12. Further, an end 32 a of the rear arch 32 on the upstream side in the transport direction is located above the combustion stage 12 or the post-combustion stage 13.
  • the front arch 31 and the rear arch 32 are connected to a furnace wall 33 of the incinerator 3.
  • the furnace wall 33 has a square tubular shape and guides exhaust gas generated by combustion of the incineration material B.
  • the furnace wall 33 has a front wall 34 and a rear wall 35 facing the transport direction D, and a pair of side walls 36 along the transport direction D.
  • the distance between the front wall 34 and the rear wall 35 and the distance between the pair of side walls 36 are, for example, 3 m to 4 m. Note that the front wall 34 is disposed upstream of the rear wall 35 in the transport direction D.
  • the center line C of the square cylindrical furnace wall 33 is on the combustion stage 12. That is, a center line C passing through the center of the furnace wall 33 along the front wall 34, the rear wall 35, and the side wall 36 intersects with the combustion stage 12.
  • the secondary air supply nozzle 10 is disposed on the front wall 34 and the rear wall 35.
  • the secondary air supply nozzle 10 is directed to inject secondary air from the front wall 34 and the rear wall 35 toward the center of the furnace wall 33.
  • the secondary air supply nozzle 10 is disposed on the front wall 34 and the rear wall 35, but may be disposed on the front arch 31 and the rear arch 32.
  • the front arch 31 and the rear arch 32 are portions that form the ceiling (upper wall) of the stoker 5.
  • the upstream end 31 a of the front arch 31 in the transport direction is located above the feeder 4.
  • the vertical space between the end 31a of the front arch 31 on the upstream side in the transport direction and the feeder 4 is about 1 m.
  • the front arch 31 is inclined such that an end 31b on the downstream side D1 in the transport direction is higher than an end 31a on the upstream side in the transport direction. That is, the front arch 31 is inclined so that the space in the stoker 5 becomes wider toward the downstream side D1 in the transport direction.
  • the vertical distance between the end 32b of the rear arch 32 on the downstream side D1 in the transport direction and the end of the post-combustion stage 13 on the downstream side D1 in the transport direction is about 1 m.
  • the end 32 b of the rear arch 32 on the downstream side D ⁇ b> 1 in the transport direction is located above the discharge chute 17.
  • the rear arch 32 is inclined such that the end 32b on the downstream side D1 in the transport direction is lower than the end 32a on the upstream side in the transport direction. That is, the rear arch 32 is inclined so that the space in the stoker 5 becomes narrower toward the downstream side D1 in the transport direction.
  • Each of the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 has a drive mechanism 18 for driving the moving grate 16. That is, the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 each have a drive mechanism 18 for driving a plurality of moving grate 16 separately.
  • the drive mechanism 18 is attached to a beam 19 provided on the stalker 5.
  • the drive mechanism 18 has a hydraulic cylinder 20 attached to the beam 19, an arm 21 operated by the hydraulic cylinder 20, and a beam 22 connected to a tip of the arm 21.
  • the beam 22 and the moving grate 16 are connected via a bracket 23.
  • the arm 21 operates by the expansion and contraction of the rod of the hydraulic cylinder 20.
  • the beam 22 configured to move along the installation surface 11a of the drying stage 11, the installation surface 12a of the combustion stage 12, and the installation surface 13a of the post-combustion stage 13 moves. Is driven by the moving grate 16 connected to the grate.
  • the drive mechanism 18 of the present embodiment uses the hydraulic cylinder 20, but is not limited to this, and may employ, for example, a hydraulic motor, an electric cylinder, a conductive linear motor, or the like.
  • the form of the drive mechanism 18 is not limited to the above-described form, and may be any form as long as the movable grate 16 can be reciprocated.
  • the beam 22 and the hydraulic cylinder 20 may be directly connected and driven without disposing the arm 21.
  • the driving speed of the moving grate 16 in the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 is set to the same speed or the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13. Can be at different speeds at least in part.
  • the driving speed of the moving grate 16 in the combustion stage 12 is reduced, and the incineration object on the combustion stage 12 is reduced.
  • the transport speed of B can be reduced to allow sufficient combustion.
  • the fixed grate 15 and the moving grate 16 are located downstream of the installation surfaces 11 a, 12 a, and 13 a of the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 in the transport direction. It is arranged so that the side faces upward.
  • a part of the moving grate 16 of the drying stage 11 is a grate 16P with projections (the others are normal grate described later).
  • the moving grate 16 in the range R1 of 50% to 80% from the downstream side in the transport direction is a grate 16P with projections.
  • the stirring power can be improved.
  • the grate with projection 16 ⁇ / b> P has a plate-shaped grate main body 25 and a triangular protrusion 26 provided at the tip of the grate main body 25. The protrusion 26 protrudes upward from the upper surface of the grate main body 25.
  • the shape of the projection 26 is not limited to this, and may be, for example, a trapezoidal shape or a round shape.
  • the fixed grate 15 in FIG. 3 is a grate having no protrusion on the top surface of the tip, and this shape is called a normal grate.
  • the moving grate 16 is a grate with projections 16P.
  • the present invention is not limited to this, and both the moving grate 16 and the fixed grate 15 may be grate with projections.
  • the range in which the grate with projections 16P is provided is not limited to the above-described range.
  • all grate in the drying stage 11 may be the grate with projections 16P.
  • all grate (fixed grate and moving grate) in the drying stage may be a normal grate.
  • a part of the moving grate 16 in the combustion stage 12 is a grate 16P with projections.
  • the moving grate 16 in the range R2 of 50% to 80% from the downstream side in the transport direction is the grate 16P with projections.
  • the other moving grate 16 of the combustion stage 12 is a normal grate.
  • both the moving grate 16 and the fixed grate 15 may be grate with projections, or all grate (fixed grate and moving grate) depending on the property and type of the incinerated material B. May be a normal grate.
  • the moving grate 16 and the fixed grate 15 are both shown as normal grate in FIG. May be adopted.
  • the drying stage 11, the combustion stage 12, and the post-combustion stage 13 are inclined so that their main surfaces face the main combustion part M.
  • the main combustion portion M is near the lower end of the square tubular furnace wall 33 (in other words, near the end 31b of the front arch 31 and the end 32a of the rear arch 32) due to the burning of the incineration material B. This is a portion generated near the center line C of the furnace wall 33 and above the incineration object B. Radiant heat H from the flame of the main combustion part M is emitted radially around the main combustion part M.
  • the drying stage 11 of the stoker 5 of the present embodiment is arranged downward. That is, the installation surface 11a of the drying stage 11 is inclined so that the downstream side D1 in the transport direction becomes lower.
  • the stoker inclination angle ⁇ 1 of the drying stage 11 which is an angle between the horizontal plane centered on the upstream end 11b of the drying stage 11 and the transport direction side of the installation surface 11a is ⁇ 15 ° ( ⁇ 15 °). The angle is between ⁇ 25 ° (minus 25 °).
  • the main surface (installation surface 11a) of the drying stage 11 faces the main combustion section M and receives the radiant heat H efficiently.
  • the combustion stage 12 of the stoker 5 of the present embodiment is arranged upward. That is, the installation surface 12a of the combustion stage 12 is inclined such that the downstream side D1 in the transport direction is higher.
  • the stoker inclination angle ⁇ 2 of the combustion stage 12 which is the angle between the horizontal plane centered on the upstream end 12b of the combustion stage 12 and the transport direction side of the installation surface 12a is from + 5 ° (+ 5 °).
  • the angle is between + 15 ° (plus 15 degrees), preferably between + 8 ° (plus 5 degrees) and + 12 ° (plus 15 degrees).
  • the main surface (installation surface 12a) of the combustion stage 12 faces the main combustion part M and receives the radiant heat H efficiently.
  • the post-combustion stage 13 of the stoker 5 of the present embodiment is arranged upward. That is, the installation surface 13a of the post-combustion stage 13 is inclined such that the downstream side D1 in the transport direction becomes higher.
  • the stoker inclination angle ⁇ 3 of the post-combustion stage 13 which is the angle between the horizontal plane around the upstream end 13b of the post-combustion stage 13 and the transport direction side of the installation surface 13a is the same as the stoker inclination angle ⁇ 2 of the combustion stage 12. is there.
  • the stoker inclination angle ⁇ 3 of the post-combustion stage 13 which is the angle between the horizontal plane centered on the upstream end 13b of the post-combustion stage 13 and the transport direction side of the installation surface 13a is + 5 ° (+5 degrees).
  • the main surface (installation surface 13a) of the post-combustion stage 13 faces the main combustion portion M and receives the radiant heat H efficiently.
  • a step (fall wall) 27 is formed between the drying stage 11 and the combustion stage 12.
  • the downstream end 11c of the drying stage 11 in the transport direction is formed to be vertically higher than the upstream end 12b of the combustion stage 12 in the transport direction.
  • the combustion stage 12 and the post-combustion stage 13 are positioned such that the downstream end 12c of the combustion stage 12 in the transport direction and the upstream end 13b of the post-combustion stage 13 in the transport direction are at the same height. Is formed.
  • the end 13c of the post-combustion stage 13 is disposed above the end 12c of the combustion stage 12.
  • the function of the drying stage 11 is to efficiently dry the moisture in the incinerator B by the radiant heat H from the main combustion section M above the incinerator B and the sensible heat of the primary air from below the grate.
  • the radiant heat H from the flame of the main combustion part M contributes more to the drying than the sensible heat of the primary air, and the upper layer of the incinerated material B tends to dry.
  • the drying speed is improved by moving the lower part of the incineration object B upward by the stirring operation by the grate and replacing it with the upper part.
  • the stirring operation it is necessary to ensure a sufficient length in the drying stage 11 to sufficiently evaporate water. The longer the length, the larger the device and the higher the cost, so the stalker length is required to be as short as possible.
  • the absolute value of the stoker inclination angle is larger than the angle of repose of the incinerated material B, it collapses under its own weight, and a layer of the incinerated material B is not formed.
  • the absolute value of the stoker inclination angle is made smaller than the angle of repose of the incineration object B, the stoker is realized, but the movement of the incineration object B by gravity (movement by its own weight) decreases.
  • gravity acts in a direction to push the incinerated material B back from the transport direction. If the transport amount of the incinerated material B by the stalker 5 is smaller than the amount of the incinerated material B, the transport limit is reached and the processing becomes impossible.
  • the optimum stoker inclination angle differs depending on the amount of the incinerator B to be charged and the water content of the incinerator B.
  • description will be made assuming that the amount of the incinerator B to be charged is large and the moisture content is high (the amount of water is large), and the case where the load of the incinerator to be charged is large. Conversely, when the amount of the incinerator B to be charged is small and the moisture content is low, the load of the incinerator to be charged is small.
  • the horizontal axis represents the stoker inclination angle of the drying stage 11
  • the vertical axis represents the required stoker length of the drying stage 11
  • the input incinerator load is the smallest in order from (1) when the input incinerator load is the highest.
  • the required stoker length is a distance at which 95% of the moisture of the to-be-incinerated material B is dried.
  • the “angle of repose” on the horizontal axis indicates the angle of repose of the incinerated material B.
  • the stoker inclination angle of ⁇ 30 ° is the limit for forming the layer of the incineration material B.
  • the required stoker length decreases as the stoker inclination angle decreases, but when the stoker inclination angle turns to a positive value, the required stoker length gradually increases. This is because, when the stoker inclination angle becomes a positive value, the installation surface becomes upward, and the transport speed becomes slow. As a result, the layer of the incinerator B becomes thicker, and the incinerator B in the lower layer hardly dries. Because it becomes.
  • the incinerated material B is in any property and quantity.
  • the optimum stoker inclination angle of the drying stage 11 that can properly process the stoker and minimize the stoker length is ⁇ 15 ° ( ⁇ 15 °) corresponding to the stoker length near the lowest point of the curve of (1). ) To ⁇ 25 ° (minus 25 °) is within an appropriate range. Then, the optimum value is ⁇ 20 ° ( ⁇ 20 °).
  • the stoker inclination angle of the drying stage 11 is in the appropriate range as described above, the stoker inclination angle of the combustion stage 12 is between + 8 ° (plus 8 degrees) to + 12 ° (plus 12 degrees). The reason why the angle is suitable will be described.
  • the function of the combustion stage 12 is to maintain the temperature of the layer of the incinerated material B by radiant heat H from the flame of the main combustion section M and self-combustion heat, to promote generation of combustible gas by pyrolysis of volatile matter, and to remain after pyrolysis. It burns fixed carbon.
  • the required stoker length of the combustion stage 12 is determined by the time required for burning the fixed carbon.
  • FIG. 5 shows that when the stoker inclination angle of the drying stage 11 is within the appropriate range as described above, the horizontal axis is the stoker inclination angle of the combustion stage, the vertical axis is the required stoker length of the combustion stage, and The relationship between the stoker inclination angle of the combustion stage and the required stoker length of the combustion stage is plotted in order from the case where the load is the largest (1) to the case where the load of the incineration material is the smallest (4).
  • the required stoker length of the combustion stage is a distance at which 95% of the combustible component volatilizes or burns.
  • the stoker inclination angle of ⁇ 30 ° is the limit for forming the layer of the incineration material B.
  • the required stoker length decreases as the angle becomes gentler.
  • the appropriate range of the stoker inclination angle can be a range surrounded by a dashed line shown in FIG.
  • the stoker inclination angle in the drying stage 11 is within an appropriate range, so that the reduction of the moisture content and the volume of the waste are promoted. For this reason, for example, even if the load in the drying stage 11 corresponds to (1), the load changes in the combustion stage 12 to those corresponding to (3) and (4). Stalker inclination angle can be adopted. That is, since the combustion stage can be directed upward, the residence time required for burning the fixed carbon can be secured, and the stoker length can be further reduced.
  • FIG. 6 shows the case where the horizontal axis represents the stoker inclination angle of the combustion stage 12 and the vertical axis represents the stoker length required for both the drying stage 11 and the combustion stage 12, and the load of the incineration material B to be introduced is the largest (1)
  • the plot of the relationship between the stoker inclination angle of the combustion stage 12 and the stoker length required in both the drying stage 11 and the combustion stage 12 until the load on the incinerator B to be introduced is the smallest (4). It is.
  • the stoker inclination angle of the drying stage 11 is set to an optimum value of ⁇ 20 ° ( ⁇ 20 °).
  • the appropriate range of the stoker inclination angle of the combustion stage 12 is approximately an angle between + 5 ° (+5 degrees) to + 15 ° (+15 degrees), more specifically, It can be seen that the angle is between + 8 ° (plus 8 degrees) and + 12 ° (plus 12 degrees).
  • the stoker inclination angle of the drying stage 11 is the optimum value of ⁇ 20 ° ( ⁇ 20 degrees)
  • the optimum value of the stoker inclination angle of the combustion stage 12 is + 10 ° (+10 degrees).
  • the required stoker lengths of the drying stage 11 and the combustion stage 12 can be as short as possible by setting the respective stoker inclination angles within an appropriate range, particularly an optimum value.
  • the radiant heat H of the main combustion portion M can be effectively received. Therefore, in the drying stage 11, the drying efficiency can be improved, and in the combustion stage 12, the combustion efficiency can be improved. Also in the post-combustion stage 13, the incinerated material B can be effectively ashed.
  • the drying stage 11 is inclined downward, the incineration object B of any property can be transported to the combustion stage 12 without any delay, and the combustion stage 12 and the post-combustion stage 13 By being inclined upward, the incinerated material B is sufficiently burned and conveyed without easily sliding down or rolling down downstream of the combustion stage 12.
  • the incinerated material B having a slippery material or a shape that easily rolls the material is conveyed to the combustion stage 12 early by rolling on the drying stage 11, so that the drying stage 11 may not be sufficiently dried.
  • the combustion stage 12 and the post-combustion stage 13 are inclined upward, the incineration material B that has rolled down the drying stage 11 does not further roll down the combustion stage 12 and the post-combustion stage 13.
  • always dry and incinerated since the incinerated material B having a high moisture content is conveyed to the combustion stage 12 while being dried without staying in the drying stage 11, it is also necessarily sufficiently incinerated in the combustion stage 12. Thereby, the incinerated material B can be continuously charged irrespective of the properties of the incinerated material B, and the unburned material of the incinerated material B can be eliminated.
  • the end 13C of the post-combustion stage 13 on the downstream side in the conveyance direction is transported by the combustion stage 12. Since it is located vertically above the end portion 12C on the downstream side in the direction, it stops at least in the post-combustion stage 13 and is not discharged from the post-combustion stage 13. Since the post-combustion stage 13 and the combustion stage 12 are continuously connected without any level difference, even if the incinerated material B that is not sufficiently burned to the post-combustion stage 13 rolls and advances, for example, the self-weight is reduced. To return to the combustion stage 12 to perform combustion. That is, it is possible to minimize the discharge of the incompletely burned incinerator B.
  • a stoker furnace according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • differences from the above-described first embodiment will be mainly described, and the description of the same parts will be omitted.
  • a step (fall wall) 28 is formed between the combustion stage 12 and the post-combustion stage 13 of the stoker 5 of the present embodiment.
  • the downstream end 12c of the combustion stage 12 in the transport direction and the downstream end 13c of the post-combustion stage 13 in the transport direction are at the same position in the vertical direction, or the end 13c of the post-combustion stage 13 is Is disposed above the end 12c.
  • the stoker furnace 1 of this embodiment is an example in which the downstream end 12c of the combustion stage 12 in the transport direction and the downstream end 13c of the post-combustion stage 13 in the transport direction have the same position in the vertical direction.
  • the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings.
  • the specific configuration is not limited to the embodiments, and includes a design change or the like without departing from the gist of the present invention.
  • tip of the grate 15,16 is arrange
  • tip of the grate 15,16 of the drying stage 11 May be arranged to face the upstream side in the transport direction.

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Abstract

フィーダ（４）と、乾燥段（１１）、燃焼段（１２）、及び後燃焼段（１３）と、排出シュート（１７）と、を備えるストーカ炉（１）において、フィーダ（４）の上方から乾燥段（１１）または燃焼段（１２）の上方まで延在するフロントアーチ（３１）と、排出シュート（１７）の上方から後燃焼段（１３）または燃焼段（１２）の上方まで延在するリアアーチ（３２）と、被焼却物（Ｂ）の燃焼により発生する排ガスを導出する四角筒状の炉壁（３３）と、を有し、乾燥段（１１）、燃焼段（１２）、及び後燃焼段（１３）の各々の主面が、燃焼段（１２）の上方に生成される主燃焼部（Ｍ）に向くよう、乾燥段（１１）は、搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜して配置され、燃焼段（１２）は、搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、後燃焼段（１３）は、搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されるストーカ炉。

Description

ストーカ炉
　本発明は、ストーカ炉に関する。
　本願は、２０１８年８月３０日に日本に出願された特願２０１８－１６１８１８号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ごみ等の被焼却物を焼却する焼却炉として、大量の被焼却物を選別することなく効率的に焼却処理することができるストーカ炉が知られている。ストーカ炉としては、ストーカを階段式に構成し、乾燥、燃焼、後燃焼の各機能が果たせるように乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段を備えているものが知られている。
　被焼却物を確実に燃焼させるために、ストーカの傾斜角について検討がなされている。ストーカの傾斜角は、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の全ての段の据付面の搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜しているものがある。なお、以下、例えば乾燥段の据付面の搬送方向下流側が下向きである場合、単に、乾燥段が下向きという（燃焼段、後燃焼段の場合も同様である）。
　また、特許文献３に記載されているように、乾燥段が下向きに傾斜し、燃焼段及び後燃焼段が水平に配置されているもの、特許文献４に記載されているように、乾燥段及び燃焼段が下向きに傾斜し、後燃焼段の据付面の搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜しているもの、特許文献５に記載されているような全ての段が上向きに傾斜しているものがある。なお、例えば燃焼段の据付面の搬送方向下流側が上向きである場合、単に、燃焼段が上向きという（乾燥段、後燃焼段の場合も同様である）。
特開平６－２６５１２５号公報 特開昭５９－８６８１４号公報 実開平６－８４１４０号公報 特公昭５７－１２０５３号公報 実開昭５７－１２７１２９号公報
　ところで、上記ストーカ炉では、様々な性状（素材、形状、含水率）の被焼却物が投入されるが、滑りやすい素材又は球形などの転がりやすい形状の被焼却物や、含水率の高い（水分量の多い）被焼却物については、いずれのストーカ炉でも、その他の被焼却物と同様の焼却が困難であった。
　即ち、特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載されているストーカ炉では、乾燥段が下向きに傾斜、かつ、燃焼段が下向きに傾斜または水平に配置されているため、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物が、その他の被焼却物に比べ、後燃焼段まで早く搬送されるため、十分に焼却されずに燃え残ったまま排出されるという課題があった。
　また、特許文献５に記載されているストーカ炉では、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の全てが上向きに傾斜しているため、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物や含水率の高い被焼却物が、フィーダと乾燥段の間に配置される段差（落差壁）の底に溜まって燃焼段まで搬送され難くなるため、投入量を制限したり、投入を一時的に停止したりする必要が生じる場合があるという課題があった。
　また、例えば、被焼却物中の水分の乾燥効率や、被焼却物の燃焼効率は、被焼却物の燃焼により発生する火炎の輻射熱の被焼却物に対する当たり方に依存するが、上記特許文献に記載されているストーカ炉では、輻射熱の当たり方について考慮されておらず、ストーカ全体として燃焼・灰化が非効率なものとなっていた。
　この発明は、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、ストーカ全体として燃焼・灰化を効率的に行い、被焼却物の燃え残りを無くすることができるストーカ炉を提供することを目的とする。
　本発明によれば、ストーカ炉は、フィーダから被焼却物を供給し、複数の固定火格子と複数の移動火格子を備えた乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段で、前記被焼却物を順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行い、前記後燃焼段に接続された排出シュートから前記後燃焼後の前記被焼却物を排出するストーカ炉において、前記フィーダの上方から前記乾燥段または前記燃焼段の上方まで延在するフロントアーチと、前記排出シュートの上方から前記後燃焼段または前記燃焼段の上方まで延在するリアアーチと、前記フロントアーチと前記リアアーチに接続され、前記被焼却物の燃焼により発生する排ガスを導出する四角筒状の炉壁と、を有し、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の各々の主面が、前記燃焼段の上方に生成される主燃焼部に向くよう、前記乾燥段は、前記搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜して配置され、前記燃焼段は、前記乾燥段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、前記後燃焼段は、前記燃焼段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されることを特徴とする。
　このような構成によれば、乾燥段、燃焼段、後燃焼段のいずれもが、各々の主面が主燃焼部に向くように傾斜しているので、主燃焼部の輻射熱を効果的に受けることができる。
　このため、乾燥段では、乾燥効率を向上させ、燃焼段では燃焼効率を向上させることができる。後燃焼段においても、効果的に灰化することができる。
　すなわち、本発明のストーカ炉では、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、ストーカ全体として燃焼・灰化を効率的に行い、被焼却物の燃え残りを無くすることができる。
　上記ストーカ炉において、前記四角筒状の炉壁の中心線は、前記燃焼段上にあってよい。
　このような構成によれば、主燃焼部の位置を燃焼段上とし、乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段に効率よく輻射熱を当てることができる。
　上記ストーカ炉において、前記後燃焼段の前記搬送方向下流側の端部は、鉛直方向において、前記燃焼段の前記搬送方向下流側の端部と同位置、または、前記燃焼段の前記端部よりも上方に配置されてよい。
　このような構成によれば、仮に乾燥段を被焼却物が転がり落ちる等した場合においても、被焼却物が十分に燃焼されないまま後燃焼段から排出されることを防止することができる。
　上記ストーカ炉において、前記固定火格子及び前記移動火格子は、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の据付面に対して前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されてよい。
　このような構成によれば、移動火格子を、固定火格子上の被焼却物を撹拌しながら搬送方向下流側に送るように動作させることができる。
　上記ストーカ炉において、前記燃焼段と前記後燃焼段は、段差なく連続的に接続されてよい。
　このような構成によれば、被焼却物をより連続的に焼却することができる。
　本発明によれば、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、被焼却物の燃え残りを無くすることができる。
本発明の第一実施形態のストーカ炉の概略構成図である。 本発明の第一実施形態のストーカ炉のストーカ傾斜角を説明する図である。 本発明の第一実施形態のストーカ炉の火格子形状を説明する側面図である。 乾燥段のストーカ傾斜角の適正範囲を説明するグラフである。 燃焼段のストーカ傾斜角の適正範囲を説明するグラフである。 乾燥段と燃焼段の双方を鑑みた場合、燃焼段のストーカ傾斜角の適正範囲を説明するグラフである。 本発明の第二実施形態のストーカ炉のストーカ傾斜角を説明する図である。
〔第一実施形態〕
　以下、本発明の第一実施形態のストーカ炉について図面を参照して詳細に説明する。
　本実施形態のストーカ炉は、ごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉であり、図１に示すように、被焼却物Ｂを一時的に貯留するホッパ２と、被焼却物Ｂを燃焼させる焼却炉３と、焼却炉３に被焼却物Ｂを供給するフィーダ４と、焼却炉３の底部側に設けられたストーカ５（乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の火格子１５、１６を含む）と、ストーカ５の下方に設けられた風箱６と、を備えている。
　フィーダ４は、ホッパ２を介して連続的にフィードテーブル７上に供給された被焼却物Ｂを焼却炉３内に押し出す。フィーダ４は、フィーダ駆動装置８によってフィードテーブル７上を所定のストロークで往復運動する。
　風箱６は、送風機（図示せず）からの一次空気をストーカ５の各部に供給する。
　焼却炉３は、ストーカ５の上方に設けられ、一次燃焼室と二次燃焼室からなる燃焼室９を有している。焼却炉３は、燃焼室９に二次空気を供給する二次空気供給ノズル１０を有している。
　ストーカ５は、火格子１５、１６を階段状に並べた燃焼装置である。被焼却物Ｂは、ストーカ５上で燃焼する。
　以下、被焼却物Ｂが搬送される方向を搬送方向Ｄと呼ぶ。被焼却物Ｂは、ストーカ５上を搬送方向Ｄに搬送される。図１、図２、及び図３において、右側が搬送方向下流側Ｄ１である。また、火格子１５、１６が取り付けられる面を据付面と呼び、乾燥段１１、燃焼段１２、又は後燃焼段１３の上流側の端部（１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）を中心として、水平面と据付面とによって形成される搬送方向Ｄ側の角度をストーカ傾斜角（据付角度）と呼ぶ。据付面の搬送方向下流側が水平面より上向きの場合は、ストーカ傾斜角は正の値とし、据付面の搬送方向下流側が水平面より下向きの場合は、ストーカ傾斜角は負の値として、ここでは説明する。
　ストーカ５は、被焼却物Ｂの搬送方向上流側から順に、被焼却物Ｂを乾燥させる乾燥段１１と、被焼却物Ｂを焼却する燃焼段１２と、未燃分を完全に焼却（後燃焼）する後燃焼段１３と、を有している。ストーカ５では、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３で、被焼却物Ｂを順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行う。
　各々の段１１、１２、１３は、複数の固定火格子１５と、複数の移動火格子１６と、を有している。
　固定火格子１５と移動火格子１６とは、搬送方向Ｄで交互に配置されている。移動火格子１６は、被焼却物Ｂの搬送方向Ｄに往復運動する。移動火格子１６の往復運動によってストーカ５上の被焼却物Ｂが搬送されるとともに攪拌される。即ち、被焼却物Ｂの下層部が動かされ、被焼却物Ｂの上層部と入れ替えられる。
　乾燥段１１は、フィーダ４によって押し出されて焼却炉３内に落下した被焼却物Ｂを受け、被焼却物Ｂの水分を蒸発させるとともに一部熱分解する。燃焼段１２は、下方の風箱６から供給される一次空気によって、乾燥段１１で乾燥した被焼却物Ｂに着火させ、揮発分および固定炭素分を燃焼させる。後燃焼段１３は、燃焼段１２で燃焼されずに通過してきた固定炭素分等の未燃分を完全に灰になるまで燃焼させる。
　後燃焼段１３の出口には、排出シュート１７が設けられている。灰は、排出シュート１７を通じて焼却炉３から排出される。
　ストーカ炉１は、フィーダ４の上方から少なくとも乾燥段１１の上方まで延在するフロントアーチ３１と、排出シュート１７の上方から少なくとも後燃焼段１３の上方まで延在するリアアーチ３２と、を有している。すなわち、フロントアーチ３１の搬送方向下流側Ｄ１の端部３１ｂは、乾燥段１１または燃焼段１２の上方に位置している。また、リアアーチ３２の搬送方向上流側の端部３２ａは、燃焼段１２または後燃焼段１３の上方に位置している。
　フロントアーチ３１及びリアアーチ３２は、焼却炉３の炉壁３３に接続されている。炉壁３３は、四角筒状をなし、被焼却物Ｂの燃焼により発生する排ガスを導出する。炉壁３３は、搬送方向Ｄを向く前壁３４及び後壁３５と、搬送方向Ｄに沿う一対の側壁３６と、を有している。前壁３４と後壁３５との間隔、及び一対の側壁３６同士の間隔は、例えば、３ｍ～４ｍである。なお、前壁３４は後壁３５より搬送方向Ｄの上流側に配置される。
　四角筒状の炉壁３３の中心線Ｃは、燃焼段１２上にある。即ち、前壁３４、後壁３５及び側壁３６に沿い、炉壁３３の中心を通過する中心線Ｃは、燃焼段１２と交差する。
　二次空気供給ノズル１０は、前壁３４及び後壁３５に配置されている。二次空気供給ノズル１０は、前壁３４及び後壁３５から炉壁３３の中心に向かって二次空気を噴射するように指向されている。
　なお、本実施形態では二次空気供給ノズル１０を前壁３４及び後壁３５に配置したが、フロントアーチ３１及びリアアーチ３２に配置してもよい。
　フロントアーチ３１及びリアアーチ３２は、ストーカ５の天井（上壁）をなす部位である。フロントアーチ３１の搬送方向上流側の端部３１ａは、フィーダ４の上方に位置している。フロントアーチ３１の搬送方向上流側の端部３１ａとフィーダ４との鉛直方向の間隔は、約１ｍである。
　フロントアーチ３１は、搬送方向下流側Ｄ１の端部３１ｂが搬送方向上流側の端部３１ａよりも高くなるように傾斜している。即ち、フロントアーチ３１は、ストーカ５内の空間が搬送方向下流側Ｄ１に向かうに従って広くなるように傾斜している。
　リアアーチ３２の搬送方向下流側Ｄ１の端部３２ｂと後燃焼段１３の搬送方向下流側Ｄ１の端部との鉛直方向の間隔は、約１ｍである。
　リアアーチ３２の搬送方向下流側Ｄ１の端部３２ｂは、排出シュート１７の上方に位置している。リアアーチ３２は、搬送方向下流側Ｄ１の端部３２ｂが搬送方向上流側の端部３２ａよりも低くなるように傾斜している。即ち、リアアーチ３２は、ストーカ５内の空間が搬送方向下流側Ｄ１に向かうに従って狭くなるように傾斜している。
　乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の各々は、移動火格子１６を駆動する駆動機構１８を有している。即ち、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３は、複数の移動火格子１６を駆動する駆動機構１８をそれぞれ別個に有している。
　駆動機構１８は、ストーカ５に設けられている梁１９に取り付けられている。駆動機構１８は、梁１９に取り付けられている油圧シリンダ２０と、油圧シリンダ２０によって動作するアーム２１と、アーム２１の先端に接続されているビーム２２と、を有している。ビーム２２と移動火格子１６とは、ブラケット２３を介して接続されている。
　本実施形態の駆動機構１８によれば、油圧シリンダ２０のロッドの伸縮によって、アーム２１が動作する。アーム２１の動作に伴い、乾燥段１１の据付面１１ａ、燃焼段１２の据付面１２ａ、後燃焼段１３の据付面１３ａに沿って移動するように構成されているビーム２２が移動し、ビーム２２に接続されている移動火格子１６が駆動する。
　本実施形態の駆動機構１８は、油圧シリンダ２０を用いているがこれに限ることはなく、例えば、油圧モータ、電動シリンダ、電導リニアモータ等を採用することができる。また、駆動機構１８の形態は、上記した形態に限らず、移動火格子１６を往復運動させることができれば、どのような形態のものでもよい。例えば、アーム２１を配置せずに、ビーム２２と油圧シリンダ２０を直結して駆動してもよい。
　本実施形態のストーカ炉１は、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３における移動火格子１６の駆動の速度を、互いに同じ速度または乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の少なくとも一部で異なる速度とすることができる。
　例えば、燃焼段１２で十分に燃焼させることが求められる被焼却物Ｂが投入された場合に、燃焼段１２の移動火格子１６の駆動の速度を遅くして、燃焼段１２上の被焼却物Ｂの搬送速度を遅くし、十分に燃焼させることができる。
　図２及び図３に示すように、固定火格子１５及び移動火格子１６は、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の各々の据付面１１ａ、１２ａ、１３ａに対して搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されている。
　乾燥段１１の移動火格子１６の一部は、突起付火格子１６Ｐである（他は、後述のノーマル火格子である）。図２に示すように、乾燥段１１の搬送方向の長さのうち、搬送方向下流側から５０％乃至８０％の範囲Ｒ１の移動火格子１６が突起付火格子１６Ｐとなっている。突起付火格子１６Ｐを使用することで、撹拌力を向上することができる。
　図３に示すように突起付火格子１６Ｐは、板状の火格子本体２５と、火格子本体２５の先端に設けられた三角形状の突起２６とを有している。突起２６は、火格子本体２５の上面から上方に突出している。突起２６の形状は、これに限ることはなく、例えば、台形状や、丸形状とすることもできる。
　ここで、図３の固定火格子１５は、先端の上面に突起のない火格子であり、この形状をノーマル火格子という。
　なお、本実施形態では、移動火格子１６のみを突起付火格子１６Ｐとしたが、これに限ることはなく、移動火格子１６及び固定火格子１５の両方を突起付火格子としてもよい。
　また、突起付火格子１６Ｐを設ける範囲も上述した範囲に限ることはなく、例えば、乾燥段１１の全ての火格子を突起付火格子１６Ｐとしてもよい。
　さらに、被焼却物Ｂの性状や種類によっては、乾燥段におけるすべての火格子（固定火格子及び移動火格子）をノーマル火格子としてもよい。
　乾燥段１１と同様に、燃焼段１２の移動火格子１６のうち、一部は、突起付火格子１６Ｐである。具体的には、燃焼段１２の搬送方向の長さのうち、搬送方向下流側から５０％乃至８０％の範囲Ｒ２の移動火格子１６が突起付火格子１６Ｐとなっている。燃焼段１２のその他の移動火格子１６は、ノーマル火格子である。乾燥段と同様に、被焼却物Ｂの性状や種類によって、移動火格子１６及び固定火格子１５の両方を突起付火格子としてもよいし、すべての火格子（固定火格子及び移動火格子）をノーマル火格子としてもよい。
　後燃焼段１３の火格子は、図２では移動火格子１６及び固定火格子１５はいずれも全てノーマル火格子として示しているが、乾燥段１１及び燃焼段１２と同様に、突起付火格子を採用してもよい。
　次に、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３のストーカ傾斜角（据付角度）について説明する。
　乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３は、その主面が主燃焼部Ｍに向くように傾斜している。ここで、主燃焼部Ｍは、被焼却物Ｂの燃焼により、四角筒状の炉壁３３の下端近傍（言い換えれば、フロントアーチ３１の端部３１ｂ及びリアアーチ３２の端部３２ａの近傍）であって、炉壁３３の中心線Ｃ近傍且つ被焼却物Ｂの上方に発生する部位である。主燃焼部Ｍの火炎からの輻射熱Ｈは、主燃焼部Ｍを中心に放射状に発せられる。
　図２に示すように、本実施形態のストーカ５の乾燥段１１は下向きに配置されている。すなわち、乾燥段１１の据付面１１ａは、搬送方向下流側Ｄ１が低くなるように傾斜している。具体的には、乾燥段１１の上流側の端部１１ｂを中心とした水平面と据付面１１ａの搬送方向側の角度である乾燥段１１のストーカ傾斜角θ１は、－１５°（マイナス１５度）から－２５°（マイナス２５度）の間の角度である。
　これにより、乾燥段１１の主面（据付面１１ａ）は、主燃焼部Ｍに向き、輻射熱Ｈを効率よく受ける。
　本実施形態のストーカ５の燃焼段１２は上向きに配置されている。すなわち、燃焼段１２の据付面１２ａは、搬送方向下流側Ｄ１が高くなるように傾斜している。具体的には、燃焼段１２の上流側の端部１２ｂを中心とした水平面と据付面１２ａの搬送方向側の角度である燃焼段１２のストーカ傾斜角θ２は、＋５°（プラス５度）から＋１５°（プラス１５度）の間の角度、望ましくは＋８°（プラス５度）から＋１２°（プラス１５度）の間の角度である。
　これにより、燃焼段１２の主面（据付面１２ａ）は、主燃焼部Ｍに向き、輻射熱Ｈを効率よく受ける。
　本実施形態のストーカ５の後燃焼段１３は上向きに配置されている。すなわち後燃焼段１３の据付面１３ａは、搬送方向下流側Ｄ１が高くなるように傾斜している。
　後燃焼段１３の上流側の端部１３ｂを中心とした水平面と据付面１３ａの搬送方向側の角度である後燃焼段１３のストーカ傾斜角θ３は、燃焼段１２のストーカ傾斜角θ２と同じである。具体的には、後燃焼段１３の上流側の端部１３ｂを中心とした水平面と据付面１３ａの搬送方向側の角度である後燃焼段１３のストーカ傾斜角θ３は、＋５°（プラス５度）から＋１５°（プラス１５度）の間の角度、望ましくは＋８°（プラス８度）から＋１２°（プラス１２度）の間の角度である。
　これにより、後燃焼段１３の主面（据付面１３ａ）は、主燃焼部Ｍに向き、輻射熱Ｈを効率よく受ける。
　なお、後燃焼段１３のストーカ傾斜角θ３は、θ２≠θ３としてもよく、また、θ２＝θ３でもよい。
　乾燥段１１と燃焼段１２との間には、段差（落差壁）２７が形成されている。乾燥段１１の搬送方向下流側の端部１１ｃは、燃焼段１２の搬送方向上流側の端部１２ｂよりも鉛直方向に高くなるように形成されている。
　燃焼段１２と後燃焼段１３との間には段差（落差壁）がない。即ち、燃焼段１２と後燃焼段１３とは、連続的に接続されている。換言すれば、燃焼段１２と後燃焼段１３とは、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向上流側の端部１３ｂとが同じ高さになるように形成されている。
　これにより、後燃焼段１３の端部１３ｃが燃焼段１２の端部１２ｃよりも上方に配置される。
　次に、乾燥段１１のストーカ傾斜角を－１５°（マイナス１５度）から－２５°（マイナス２５度）の間の角度とする理由について説明する。
　乾燥段１１の機能は、被焼却物Ｂの上方にある主燃焼部Ｍからの輻射熱Ｈ及び火格子下からの一次空気の顕熱により効率良く被焼却物Ｂ中の水分を乾燥させることである。
　ここで、主燃焼部Ｍの火炎からの輻射熱Ｈの方が、一次空気の顕熱に比べて乾燥への寄与度が高く、被焼却物Ｂの上層部の乾燥が進行しやすい。
　このため、火格子による撹拌動作によって、被焼却物Ｂの下層部を上方へ動かし、上層部と入れ替えることで乾燥速度を向上させている。
　しかし、撹拌動作を行っても、乾燥段１１において、水分蒸発が十分に進むだけの長さの確保は必要となる。長さが長くなればなるほど装置が大型化しコストもかかるので、ストーカ長を可能な限り短くすることが求められる。
　ストーカ傾斜角の絶対値が被焼却物Ｂの安息角よりも大きいと、自重で崩れ、被焼却物Ｂの層が形成されないため、ストーカ５として成り立たない。一方、ストーカ傾斜角の絶対値を被焼却物Ｂの安息角より小さくしていくと、ストーカとして成り立つが、被焼却物Ｂの重力による移動（自重による移動）が減ってゆく。さらに、据付面が上向き、すなわちストーカ傾斜角が正の値（プラスの値）で傾斜している場合、重力は被焼却物Ｂを搬送方向から押し戻す方向に働く。
　ストーカ５による被焼却物Ｂの搬送量が投入された被焼却物Ｂの量を下回ると、搬送限界となり処理不能となる。
　最適なストーカ傾斜角は、投入される被焼却物Ｂの量と被焼却物Ｂの含水率により異なる。ここでは、投入される被焼却物Ｂの量が多くかつ含水率が高い（水分量が多い）場合を、投入被焼却物負荷が大きい場合として説明を進める。逆に、投入される被焼却物Ｂの量が少なくかつ含水率が低い場合は、投入被焼却物負荷が小さい場合となる。
　図４は、横軸を乾燥段１１のストーカ傾斜角、縦軸を乾燥段１１の必要ストーカ長とし、投入被焼却物負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入被焼却物負荷が最も小さい場合（４）まで、乾燥段１１のストーカ傾斜角と乾燥段１１の必要ストーカ長との関係をプロットした例を示すものである。
　ここで、必要ストーカ長とは、投入される被焼却物Ｂの水分の９５％が乾燥する距離である。横軸の「安息角」は、被焼却物Ｂの安息角を示すものである。
　図４のグラフに示すように、ストーカ傾斜角－３０°が被焼却物Ｂの層を形成する限界である。この層形成限界のストーカ傾斜角に対して、ストーカ傾斜角が緩くなるに従って、必要ストーカ長は減少するが、ストーカ傾斜角が正の値に転じると、必要ストーカ長は、徐々に長くなる。これは、ストーカ傾斜角が正の値になると、据付面が上向きになり、搬送速度が遅くなる結果、被焼却物Ｂの層が厚くなり、下層部の被焼却物Ｂの乾燥が進行しにくくなるからである。
　投入される被焼却物Ｂの負荷が最も大きい場合（１）から投入される被焼却物Ｂの負荷が最も小さい場合（４）までの４つのケースから、被焼却物Ｂがいかなる性状、量であっても適正に処理でき、かつ、ストーカ長を最も短くできる最適な乾燥段１１のストーカ傾斜角は、（１）の曲線の最下点近傍のストーカ長に対応する－１５°（マイナス１５度）から－２５°（マイナス２５度）の間の角度が適正範囲であることが分かる。そして、最適値は－２０°（マイナス２０度）となる。
　次に、乾燥段１１のストーカ傾斜角を上述のように適正範囲のものとした場合において、燃焼段１２のストーカ傾斜角を＋８°（プラス８度）乃至＋１２°（プラス１２度）の間の角度にすることが適している理由について説明する。
　燃焼段１２の機能は、主燃焼部Ｍの火炎からの輻射熱Ｈ、自己燃焼熱により被焼却物Ｂの層の温度を維持し、揮発分の熱分解による可燃ガスの発生促進、熱分解後に残った固定炭素の燃焼を行うものである。
　ここで、揮発性可燃ガスの揮発に要する時間に比べて固定炭素の燃焼に要する時間の方が長いため、燃焼段１２の必要ストーカ長は、固定炭素の燃焼に必要な時間によって決まる。
　図５は、乾燥段１１のストーカ傾斜角を上述のように適正範囲のものとした場合において、横軸を燃焼段のストーカ傾斜角、縦軸を燃焼段の必要ストーカ長とし、投入被焼却物負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入被焼却物負荷が最も小さい場合（４）まで、燃焼段のストーカ傾斜角と燃焼段の必要ストーカ長との関係をプロットしたものである。ここで、燃焼段の必要ストーカ長とは、可燃分の９５％が揮発または燃焼する距離である。
　図５に示すように、ストーカ傾斜角－３０°が被焼却物Ｂの層を形成する限界である。この層形成限界のストーカ傾斜角に対して、角度が緩くなるに従って、必要ストーカ長は減少する。搬送限界を考慮すると、ストーカ傾斜角の適正範囲は、図５に示す一点鎖線で囲む範囲とすることができる。
　乾燥段１１において投入被焼却物負荷が大きい場合であっても、乾燥段１１はストーカ傾斜角が適正範囲であるため、ごみの含水率低減及び体積減少が促進される。このため、例えば乾燥段１１で負荷が（１）に相当するものであっても燃焼段１２では負荷は（３）、（４）に相当するものに変化するので、燃焼段１２では、より大きなストーカ傾斜角を採用できるようになる。すなわち、燃焼段を上向きとすることができることで固定炭素の燃焼に必要な滞留時間の確保ができ、さらにストーカ長さを短くできる。
　図６は、横軸を燃焼段１２のストーカ傾斜角、縦軸を乾燥段１１と燃焼段１２の両方で必要なストーカ長とし、投入される被焼却物Ｂの負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入される被焼却物Ｂの負荷が最も小さい場合（４）まで、燃焼段１２のストーカ傾斜角と乾燥段１１と燃焼段１２の両方で必要なストーカ長との関係をプロットしたものである。ここで、乾燥段１１のストーカ傾斜角は最適値の－２０°（マイナス２０度）としている。
　図６に示すように、搬送限界を考慮すると、燃焼段１２のストーカ傾斜角の適正範囲は、おおよそ＋５°（プラス５度）から＋１５°（プラス１５度）の間の角度、より詳細には＋８°（プラス８度）乃至＋１２°（プラス１２度）の間の角度であることが分かる。また、乾燥段１１のストーカ傾斜角が最適値の－２０°（マイナス２０度）の場合、燃焼段１２のストーカ傾斜角の最適値は＋１０°（＋１０度）である。
　乾燥段１１と燃焼段１２の必要ストーカ長は、各々のストーカ傾斜角を適正範囲、特に最適値とすることで可能な限り短いストーカ長とすることができるので、後燃焼段１３まで含めても、比較的小さなサイズかつ低コストなストーカ炉とすることができる。
　なお、後燃焼段１３のストーカ傾斜角θ３は、上述の燃焼段１２のストーカ傾斜角θ２と同一の角度範囲内でθ２≠θ３としてもよく、また、θ２＝θ３でもよい。
　上記実施形態によれば、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の主面が主燃焼部Ｍに向いているため、主燃焼部Ｍの輻射熱Ｈを効果的に受けることができる。このため、乾燥段１１では、乾燥効率を向上させ、燃焼段１２では燃焼効率を向上させることができる。後燃焼段１３においても、効果的に被焼却物Ｂを灰化することができる。
　また、乾燥段１１が下向きに傾斜していることによって、どのような性状の被焼却物Ｂであっても燃焼段１２まで滞りなく搬送することができ、かつ、燃焼段１２及び後燃焼段１３は上向きに傾斜していることによって、燃焼段１２の下流に被焼却物Ｂが容易に滑り落ちたり、転がり落ちたりすることなく、十分に燃焼されて搬送される。
　即ち、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物Ｂの場合、乾燥段１１を転がるなどして燃焼段１２まで早期に搬送されるので、乾燥段１１では十分に乾燥できない可能性がある。しかしながら、燃焼段１２と後燃焼段１３とが上向きに傾斜していため、乾燥段１１を転がり落ちた被焼却物Ｂが燃焼段１２と後燃焼段１３をさらに転がり落ちることはなく、燃焼段１２で必ず十分に乾燥、焼却がなされる。含水率が高い被焼却物Ｂは、乾燥段１１に滞留することなく、乾燥されつつ燃焼段１２へ搬送されるので、やはり同様に、燃焼段１２で必ず十分に焼却される。
　これにより、被焼却物Ｂの性状によらず被焼却物Ｂを連続投入でき、かつ、被焼却物Ｂの燃え残りを無くすることができる。
　また、仮に乾燥段１１を転がり落ちた被焼却物Ｂの勢いが強く、燃焼段１２をその勢いで通過したとしても、後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３Ｃは燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２Ｃより鉛直方向で上方に位置するため、少なくとも後燃焼段１３で停止し、後燃焼段１３から排出されることはない。そして、後燃焼段１３と燃焼段１２が段差なく連続的に接続されていることにより、万一、後燃焼段１３まで十分に燃焼されない被焼却物Ｂが転がる等して進んだとしても、自重により燃焼段１２まで戻され、燃焼を行うことができる。すなわち、不完全に燃焼された被焼却物Ｂの排出を極力低減することができる。
　また、四角筒状の炉壁３３の中心線Ｃが燃焼段１２上にあることによって、主燃焼部Ｍの位置を燃焼段１２上とし、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３に効率よく輻射熱Ｈを当てることができる。
〔第二実施形態〕
　以下、本発明の第二実施形態のストーカ炉について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図７に示すように、本実施形態のストーカ５の燃焼段１２と後燃焼段１３との間には段差（落差壁）２８が形成されている。
　燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３ｃとは、鉛直方向で同位置か、または、後燃焼段１３の端部１３ｃが燃焼段１２の端部１２ｃよりも上方に配置されている。本実施形態のストーカ炉１は、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３ｃを、鉛直方向で同一の位置とした例である。
　これにより、仮に乾燥段１１を被焼却物Ｂが転がり落ちる等した場合においても、被焼却物Ｂが十分に燃焼されないまま後燃焼段１３から排出されることを防止することができる。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　なお、上記実施形態では、火格子１５、１６の先端が搬送方向下流側Ｄ１を向くように配置されているが、これに限ることはなく、例えば、乾燥段１１の火格子１５、１６の先端が搬送方向上流側を向くように配置されてもよい。
　１　ストーカ炉
　２　ホッパ
　３　焼却炉
　４　フィーダ
　５　ストーカ
　６　風箱
　７　フィードテーブル
　８　フィーダ駆動装置
　９　燃焼室
　１０　二次空気供給ノズル
　１１　乾燥段
　１１ａ　乾燥段の据付面
　１２　燃焼段
　１２ａ　燃焼段の据付面
　１３　後燃焼段
　１３ａ　後燃焼段の据付面
　１５　固定火格子
　１６　移動火格子
　１６Ｐ　突起付火格子
　１７　排出シュート
　１８　駆動機構
　１９　梁
　２０　油圧シリンダ
　２１　アーム
　２２　ビーム
　２３　ブラケット
　２５　火格子本体
　２６　突起
　２７、２８　段差（落差壁）
　３１　フロントアーチ
　３２　リアアーチ
　３３　炉壁
　３４　前壁
　３５　後壁
　３６　側壁
　Ｂ　被焼却物
　Ｃ　中心線
　Ｄ　搬送方向
　Ｄ１　搬送方向下流側
　Ｈ　輻射熱
　Ｍ　主燃焼部
　θ１、θ２、θ３　ストーカ傾斜角

Claims (5)

  1. 　フィーダから被焼却物を供給し、複数の固定火格子と複数の移動火格子を備えた乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段で、前記被焼却物を順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行い、前記後燃焼段に接続された排出シュートから前記後燃焼後の前記被焼却物を排出するストーカ炉において、
    　前記フィーダの上方から前記乾燥段または前記燃焼段の上方まで延在するフロントアーチと、
    　前記排出シュートの上方から前記後燃焼段または前記燃焼段の上方まで延在するリアアーチと、
    　前記フロントアーチと前記リアアーチに接続され、前記被焼却物の燃焼により発生する排ガスを導出する四角筒状の炉壁と、を有し、
    　前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の各々の主面が、前記燃焼段の上方に生成される主燃焼部に向くよう、前記乾燥段は、前記搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜して配置され、前記燃焼段は、前記乾燥段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、
    　前記後燃焼段は、前記燃焼段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されることを特徴とするストーカ炉。
  2. 　前記四角筒状の炉壁の中心線は、前記燃焼段上にあることを特徴とする請求項１に記載のストーカ炉。
  3. 　前記後燃焼段の前記搬送方向下流側の端部は、鉛直方向において、前記燃焼段の前記搬送方向下流側の端部と同位置、または、前記燃焼段の前記端部よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のストーカ炉。
  4. 　前記固定火格子及び前記移動火格子は、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の据付面に対して前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置されていること
    を特徴とする請求項３に記載のストーカ炉。
  5. 　前記燃焼段と前記後燃焼段は、段差なく連続的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のストーカ炉。
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