(57)【要約】【課題】  火格子自体は駆動せず、小型化が可能で、しかも灰分の多い廃棄物であっても連続焼却可能な固定床式ストーカ炉を提供する。【解決手段】  火格子２が固定の固定床式ストーカ炉１であって、炉外に配設された駆動部４と、駆動部４と駆動連結されるとともに炉３の前壁３ａから延びて火格子２上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッド５と、火格子２の後端部に配設された灰シュート１４と、を備える。炉の左右の側壁の少なくとも一方から延びて前記火格子上を左右方向に進退動する燃焼促進ロッド、炉の後壁から延びて前記火格子上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッドを更に備えることもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火格子が固定の固定床式ストーカ炉であって、
炉外に配設された駆動部と、
前記駆動部と駆動連結され、炉の前壁から延びて前記火格子上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッドと、
前記火格子の後端部に配設された灰シュートと、
を備えることを特徴とする固定床式ストーカ炉。
【請求項２】
炉の左右の側壁の少なくとも一方から延びて前記火格子上を左右方向に進退動する燃焼促進ロッドを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の固定床式ストーカ炉。
【請求項３】
炉の後壁から延びて前記火格子上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッドを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定床式ストーカ炉。
【請求項４】
前記燃焼促進ロッドの動作頻度が調整可能とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固定床式ストーカ炉。
【請求項５】
前記燃焼促進ロッドのストロークが調整可能とされていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の固定床式ストーカ炉。
【請求項６】
前記火格子の裏面に水冷管が接触状態で固定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の固定床式ストーカ炉。
【請求項７】
前記燃焼促進ロッドが、内部に冷却水を流通させる水冷式であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の固定床式ストーカ炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストーカ式焼却炉に係り、詳しくは火格子（ストーカ）が固定式の固定床式ストーカ炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物処理分野において、ストーカ式焼却炉は広く知られている。廃棄物のように雑多で水分が多く、燃えにくい物を燃焼させる焼却炉においては、固定火格子と可動火格子が交互に配置されており、可動火格子が前後に摺動運動することにより、廃棄物を上流から下流に撹拌・反転させながら搬送することにより燃焼させるストーカ式焼却炉が一般的に使用される（非特許文献１等）。
【０００３】
この様な可動火格子を備えるストーカ式燃焼炉については、多様かつ燃えにくい廃棄物を撹拌混合しながら安定焼却できるメリットがある一方、構造が複雑で装置が大がかりであり、火格子が焼損や摩耗により、故障を起こしやすい、或いは交換頻度が増加する、というデメリットがある。
【０００４】
一方、火格子が動かない固定床式ストーカ炉も知られている。固定床式ストーカ炉は、火格子が摺動しないため構造がシンプルであるなどの特徴を備えており、灰分の少ない（１〜５％）固形燃料や廃棄物を安定燃焼させるために主として利用される。灰分が少なければ、灰が火格子上に少量ずつ堆積されることになり、長時間にわたって廃棄物を連続的に燃焼させることができる。そのため、火格子が搬送動作しなくても、例えば、一日に１〜２回、蒸気噴霧等により火格子上の灰を排出すれば運転することができる。
【０００５】
逆に灰分が多い場合（概ね５％以上）、固定床式ストーカ炉での焼却を継続すると、火格子が搬送動作をしないため、火格子上の灰層が厚くなっていき、火格子上に残存した灰がクリンカ状になりやすく、火格子下部からの燃焼空気の通風が阻害されることにより廃棄物の燃焼が妨げられることになる。その結果、燃焼阻害により投入された廃棄物が燃え切らず未燃物量が増加するとともに、クリンカ状のものが火格子上に生成されると蒸気噴霧等で排出することができなくなる。
【０００６】
そのため、現在の連続運転が中心となった廃棄物処理分野においては、固定床式ストーカ炉は殆ど採用されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】タクマ環境技術研究会編、「ごみ焼却技術絵とき基本用語」、改訂増補版、株式会社オーム社、平成１５年８月２５日、Ｐ．１３２−１３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、東日本大震災のような突発的天災時に発生した大量の廃棄物を迅速に処理するためには、火格子自体が駆動しない、故障発生頻度を出来るだけ少なくした、シンプルな構造の焼却炉が必要となる。
【０００９】
そこで、本発明は、火格子自体は駆動せず、小型化が可能で、しかも灰分の多い廃棄物であっても連続焼却可能な固定床式ストーカ炉を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る固定床式ストーカ炉は、火格子が固定の固定床式ストーカ炉であって、炉外に配設された駆動部と、前記駆動部と駆動連結され、炉の前壁から延びて前記火格子上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッドと、前記火格子の後端部に配設された灰シュートと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る上記固定床式ストーカ炉は、炉の左右の側壁の少なくとも一方の側壁から延びて前記火格子上を左右方向に進退動する燃焼促進ロッドを更に備えることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る上記固定床式ストーカ炉は、炉の後壁から延びて前記火格子上を前後方向に進退動する燃焼促進ロッドを更に備えることが好ましい。
【００１３】
また、前記燃焼促進ロッドの動作頻度が調整可能とされていることが好ましい。
【００１４】
また、前記燃焼促進ロッドのストロークが調整可能とされていることが好ましい。
【００１５】
前記火格子の裏面に水冷管が接触状態で固定されていることが好ましい。
【００１６】
前記燃焼促進ロッドは、内部に冷却水を流通させる水冷式であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、炉外の駆動部により炉内で進退動する燃焼促進ロッドが、固定火格子上に供給された廃棄物を突き崩して燃焼を促進させるとともに、徐々に後方の灰シュートの方に押して排出する。従って、火格子自体は動かないようにしてトラブルを最小化し、シンプルな構造としつつも、廃棄物を撹拌しながら灰シュートの方へ搬送することができるため、未燃灰を低減して廃棄物を安定燃焼させることができ、連続運転も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る固定床式ストーカ炉の一実施形態の概略構成を示す縦断側面図である。
【図２】本発明に係る固定床式ストーカ炉の火格子の例を示す側面図である。
【図３】図１の固定床式ストーカ炉の作動状態を模式的に示す要部平面図である。
【図４】図３の他の作動状態を示す側面図である
【図５】図３の作動状態を示す側面図である。
【図６】図１の固定床式ストーカ炉による廃棄物の燃焼状態を模式的に示す要部縦断側面図である。
【図７】図６の他の燃焼状態を示す要部縦断側面図である。
【図８】図１の固定床式ストーカ炉の運転方法を模式的に説明するための説明図である。
【図９】本発明に係る固定床式ストーカ炉の他の実施形態を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る固定床式ストーカ炉の実施形態について、以下に図１〜図９を参照して説明する。なお、全図を通し、同一又は類似の部分には同符号を付した。
【００２０】
固定床式ストーカ炉１は、火格子２が固定であり、可動火格子を備えていない。火格子２は、好ましくは、全体として前後方向（図１の左右方向。以下同じ。）に所定の角度で傾斜し、前方（上流側）から後方（下流側）に向けて低くなっている。
【００２１】
固定床式ストーカ炉１は、図１に示すように、炉３の外側に配設された駆動部４と、駆動部４と駆動連結された燃焼促進ロッド５とを備えている。燃焼促進ロッド５は、炉３の前壁３ａを貫通して炉内に延び、駆動部４によって火格子２上を火格子２に沿って前後方向に進退動することができる。燃焼促進ロッド５は、火格子２との間に数ミリの間隙を介して延び、火格子２と接触しないようにして摩耗したり燃焼促進ロッド５に無理な力がかからないように配設されている（図５参照）。
【００２２】
駆動部４は、燃焼促進ロッド５を進退動させる駆動機構を有しておればよく、例えば、図１に示す例のように、スプロケット４ａ、４ｂ、４ｃに巻回した無端チェーン４ｄに燃焼促進ロッド５の後端部を連結固定し、スプロケット４ａを回転駆動するモータ４ｅを正逆回転させることによって燃焼促進ロッド５を軸線方向に往復移動させることにより進出動又は後退動（即ち進退動）させることができる。
【００２３】
図示例において、燃焼促進ロッド５は、燃焼促進ロッド５の先端が、炉３の前壁３ａ付近まで後退し、火格子２の中央付近まで進出することができる。燃焼促進ロッド５が進退動するストロークＳ（図４参照）は、廃棄物の性状や燃焼状態を総合的に考慮して調整することができるが、好ましくは、火格子２の全長Ｌ（図４）の１／４〜１／２の範囲で調整され得る。
【００２４】
また、燃焼促進ロッド５は、炉の運転中、常時進退動していなくても良く、所定時間間隔で間欠的に進退動させることができる。そのため、燃焼促進ロッド５は、廃棄物の性状に応じて、進退動の動作頻度を調整することができ、例えば、１０分に一度程度、進退動作させることもできる。
【００２５】
燃焼促進ロッド５は、進出動により火格子２上に積まれる廃棄物に進入することで、廃棄物を突き刺したり、廃棄物を突き崩したり、廃棄物を徐々に押し出したりできる。廃棄物塊を突き崩すことを重視する場合には槍状の金物を燃焼促進ロッド５の先端部に取り付け、廃棄物燃焼後の焼却物の搬送性能を重視する場合には鍔状の金物を燃焼促進ロッド５の先端部に取り付ける等、廃棄物の性状に応じて種々の形状の金物を溶接その他の方法で取り付けることもできる。
【００２６】
燃焼促進ロッド５は、高温に耐える棒状の部材で形成することができ、例えば、金属製パイプの先端を、灰の排出や燃焼促進に有効な形状のキャップにより形成することで押出しや撹拌効果を高めることができる。また、燃焼促進ロッド５は、図３に示すように、複数本を適宜ピッチで並列配列することが好ましい。また、燃焼促進ロッド５は、高温の燃焼帯に進入するため、内部に冷却水を流通させる等により水冷することが好ましい。燃焼促進ロッド５の内部に冷却水を供給し内部から排出する給排水管（図示せず）は、燃焼促進ロッド５の炉外部位に接続され得る。
【００２７】
炉３内には、従来のストーカ炉と同様に、火格子２の直上部の一次燃焼室６と、一次燃焼室６の上部の二次燃焼室７を備えている。火格子２の下部に風箱８が設けられ、押込送風機９から風箱８に燃焼用の一次空気Ａ１が供給され、風箱８に供給された一次空気Ａ１は火格子２の隙間を通って火格子２上の廃棄物に供給される。また、二次送風機１０から、一次燃焼室６の上部に二次空気Ａ２が供給され、未燃焼ガスを完全燃焼させる。二次燃焼された排ガスＧは、図外のガス冷却室へ送られる。なお、図示省略されているが、一次燃焼室６には点火用或いはごみ質に応じて助燃するためのバーナーが配設される。
【００２８】
廃棄物は、廃棄物ホッパ１１から廃棄物投入コンベヤ１２で搬送され、廃棄物シュート１３を通じて炉３内の火格子２上に投入される。廃棄物シュート１３は、好ましくは、廃棄物を火格子２の前方（上流側）、即ち燃焼促進ロッド５先端部の後退位置付近に投入するように配設される。
【００２９】
火格子２の後端部（下流側端部）には、灰シュート１４が配設されている。灰シュート１４から落下した灰は、灰出コンベア１５によって搬出される。なお、図示省略しているが、火格子２の隙間から落下する落下灰を受けて搬送排出する落下灰コンベアも配設され得る。
【００３０】
火格子２は、図２に示すように、裏面（下面）に水冷管１６を密着させることにより、水冷構造とすることができる。廃棄物焼却炉においては廃棄物の性状変動が激しいため、ストーカを水冷構造としてストーカの長寿命化を図ることがしばしば行われるが、可動火格子の場合は水冷するために給水部に複雑な機構（例えばスイベルジョイント等）が必要となる。これに対し、固定床式ストーカでは水冷パイプと動かない火格子２とを密着させるだけで火格子の水冷が可能であるためストーカの損傷を防止する構造を容易に構築することができる。また水冷による冷却効果により火格子上のクリンカ生成を抑制し、クリンカ除去作業を軽減または殆ど無く効果もある。
【００３１】
上記のような構成を有する固定床式ストーカ炉によれば、図３〜図５に示すように、燃焼促進ロッド５が前後方向（図３の鎖線矢印ＦＲ方向）に進退動を繰り返すことで、火格子２の前方に投入されて積みあがった山状の廃棄物Ｗに燃焼促進ロッド５が突き刺さり、崩すという動作を繰り返し、廃棄物Ｗを撹拌する。また、燃焼促進ロッド５が廃棄物Ｗに突き刺さることで、廃棄物塊を火格子２の後方（下流側）に徐々に搬送する働きもする。なお、図３及び図５において、燃焼促進ロッドの先端部に実線で示されている短矢印は廃棄物Ｗの動きを模式的に示している。
【００３２】
固形物の燃焼においては、燃焼中の廃棄物が動かなければ、空気に触れる部位のみ燃焼が進む。この「空気の触れる部位」とは、図６の模式図を参照すると、メッシュハッチングで示された、廃棄物Ｗの一次空気Ａ１の通過経路付近か廃棄物Ｗの表面部分に限られる。また、燃焼が進行した部分は灰化するため燃焼空気を遮断し、廃棄物Ｗの内部まで十分に燃焼が進まない。
【００３３】
これに対し、図７に模式的に示すように、燃焼促進ロッド５が廃棄物Ｗの山に穴を空け、突き崩すことにより、廃棄物内部の十分に燃焼が進行していなかった部分が新たに空気に晒されることにより、燃焼を促進させる効果が得られる。
【００３４】
また、図８に模式的に示すように、廃棄物Ｗは燃焼がある程度進んだ時点で燃焼促進ロッド５によりストローク分後方（下流）に押し出される。そして、上流側に新たに廃棄物Ｗが投入されるとともに押し出された未燃廃棄物Ｗ１はさらに燃焼が継続し、最終的に完全に灰Ｗ２に灰化して灰シュート１４から排出される。このような工程を繰り返す（図８の網掛け矢印参照）ことにより、可動火格子を有する従来のストーカ炉と遜色の無い連続運転が可能となる。なお、連続運転を可能とすることにより、炉の立ち上げ回数を低減しそれに伴い灯油消費量も削減し得る。
【００３５】
また、可動火格子を備えないので、可動火格子を備えるストーカに比較して故障発生率が低く、メンテナンスも極小化される。
【００３６】
上記実施形態では、燃焼促進ロッドとして、一次燃焼室前壁３ａより一次燃焼室の後壁３ｄへ向かって廃棄物を突き崩すように配設した燃焼促進ロッド５のみについて説明したが、廃棄物性状や炉の規模によっては、図９に示すように、炉の左右の側壁３ｂ、３ｃから延びて左右方向（図９の矢印ＲＬ方向）に進退動することにより左右から廃棄物を突き刺すようにした第２の燃焼促進ロッド１７を設けることもできるし、炉３の後壁３ｄから延びて前後方向に進退動することにより炉３の後壁３ｄから廃棄物を突き刺すようにした第３の燃焼促進ロッド１８を設けることもできる。なお、第２の燃焼促進ロッド１７を駆動する駆動部、及び、第３の燃焼促進ロッド１８を駆動する駆動部は、図示省略するが、燃焼促進ロッド５の駆動部４と同様の装置が炉外に配置され、其々の燃焼促進ロッド１７，１８と駆動連結される。第２の燃焼促進ロッド１７は、左右の何れかの側壁３ｂ（３ｃ）にだけ設けてもよい。第２、第３の燃焼促進ロッド１７，１８も、燃焼促進ロッド５と同様に、其々の動作頻度やストロークを調整され得る。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  固定床式ストーカ炉
２  火格子
３  炉
３ａ  前壁
３ｂ、３ｃ  側壁
３ｄ  後壁
４  駆動部
５  燃焼促進ロッド
１３  廃棄物シュート
１４  灰シュート
１６  水冷管
１７  燃焼促進ロッド
１８  燃焼促進ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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