(57)【要約】【課題】火格子が損傷されず、又、有害物質を除去して焼却灰の質を高めることができる火格子式廃棄物焼却炉を提供すること。【解決手段】水冷火格子、水冷と空冷の切替え可能な火格子、空冷火格子からなる３種類の火格子を有し、火格子の配置が、水冷火格子を備えた水冷区域Ａと、水冷と空冷の切替え可能な火格子を備えた水冷−空冷切替え区域Ｂと、空冷火格子を備えた空冷区域Ｃに区分されており、水冷−空冷切替え区域Ｂの火格子が、主燃焼完了点の移動に追従して、主燃焼完了点よりも上流側に位置する火格子が水冷火格子として機能し、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子が空冷火格子として機能するように構成されている。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷火格子と空冷火格子を備えた火格子式廃棄物焼却炉において、水冷火格子、水冷と空冷の切替え可能な火格子、空冷火格子からなる３種類の火格子を有し、火格子の配置が、水冷火格子を備えた水冷区域と、水冷と空冷の切替え可能な火格子を備えた水冷−空冷切替え区域と、空冷火格子を備えた空冷区域に区分されていることを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項２】
水冷−空冷切替え区域が、主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項３】
水冷−空冷切替え区域の火格子が、主燃焼完了点の移動に追従して、主燃焼完了点よりも上流側に位置する火格子が水冷火格子として機能し、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子が空冷火格子として機能するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項４】
水冷火格子と空冷火格子を備えた火格子式廃棄物焼却炉において、水冷火格子、冷却水量調節可能な水冷火格子、空冷火格子からなる３種類の火格子を有し、火格子の配置が、水冷火格子を備えた水冷区域と、冷却水量調節可能な水冷火格子を備えた水量調節水冷区域と、空冷火格子を備えた空冷区域に区分されると共に、水量調節水冷区域が主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられており、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子に供給する冷却水量が、前記火格子に設けられた温度計の測定値に基づいて前記火格子の温度が所定範囲になるように調節されるように構成されたことを特徴とする火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項５】
水冷−空冷切替え区域の各火格子に設けた温度計、前記各火格子から排出された冷却水の温度を測定する温度計、輝度計等の前記火格子上の火炎の範囲を測定する装置、放射温度計等の前記各火格子上の灰の温度を測定する装置のうちの何れかの測定装置を備え、前記何れかの測定装置により測定された測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子を検知する主燃焼完了点検知手段を備えたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【請求項６】
水量調節水冷区域の各火格子に設けた温度計、前記各火格子から排出された冷却水の温度を測定する温度計、輝度計等の前記火格子上の火炎の範囲を測定する装置、放射温度計等の前記各火格子上の灰の温度を測定する装置のうちの何れかの測定装置を備え、前記何れかの測定装置により測定された測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子を検知する主燃焼完了点検知手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の火格子式廃棄物焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水冷火格子と空冷火格子を備えた火格子式廃棄物焼却炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどを焼却する火格子式廃棄物焼却炉においては、火格子が、定位置に固定されている固定火格子と往復運動をする可動火格子が一部重なった状態で交互に配置されている。このため、火格子上へ装入された廃棄物は可動火格子の往復運動に伴って、廃棄物が装入される上流側から焼却灰になって排出される出口側（下流側）へ向かって移動するようになっている。
【０００３】
このような火格子式焼却炉により廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物ホッパーから火格子上へ装入された廃棄物が乾燥及び熱分解が行われる乾燥領域、火炎を発生する燃焼が行われる主燃焼領域、及び熾燃焼が行われる後燃焼領域を通過して燃焼が完了し、焼却灰になって排出される。
【０００４】
このような火格子式焼却炉においては、火格子はその下に設けられている風箱から吹き込まれる燃焼用空気によって冷却され、耐熱性が付与されている（空冷火格子）。しかし、特に、燃焼領域の火格子については、高熱による損傷を防止するために、水冷構造になっている焼却炉がある。
【０００５】
水冷構造の火格子を備えた焼却炉においては、一般に、乾燥火格子、燃焼火格子、後燃焼火格子に区分されている火格子群のうち、乾燥火格子と燃焼火格子が水冷構造になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラスチックなどのような発熱量が非常に高いものが投入されたり、無機物の占める割合が多い低発熱量のものが投入されたりする。又、投入される廃棄物には、燃焼性のよいものと、燃焼性のわるいものとがある。そして、投入される廃棄物の性状に関わる上記の変動は季節が変わることによっても起こる。
【０００７】
このため、火炎を生じる廃棄物の燃焼（主燃焼）が完了した箇所（以下、主燃焼完了点という）が、常に、水冷構造に構成されている燃焼火格子の下流側端部に存在している訳ではなく、移動する。そして、主燃焼完了点の移動によって、次のような問題が発生する。
【０００８】
例えば、廃棄物の燃焼速度が速い場合には、主燃焼完了点が燃焼火格子の下流側端部よりも上流側（廃棄物投入側）に存在するようになる。これにより、主燃焼完了点よりも下流側の燃焼火格子上に存在する焼却灰が過度に冷却されてしまい、未燃分の燃焼が十分に行われなくなる。又、焼却灰の温度が低下してしまうので、ダイオキシン類が揮散されなくなったりして、焼却灰の無害化が不十分になり、焼却灰の質が低下する。
【０００９】
又、廃棄物の燃焼速度が遅い場合には、主燃焼完了点が燃焼火格子の下流側端部よりも下流側、すなわち空冷構造の後燃焼火格子上まで下がってしまう。この際、後燃焼火格子の上流側では、設計時には想定していなかった主燃焼が行われるので、その部分の火格子が高温に曝されて損傷する。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決し、火格子が損傷されず、又、有害物質を除去して焼却灰の質を高めることができる火格子式廃棄物焼却炉を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、水冷火格子と空冷火格子を備えた火格子式廃棄物焼却炉において、水冷火格子、水冷と空冷の切替え可能な火格子、空冷火格子からなる３種類の火格子を有し、火格子の配置が、水冷火格子を備えた水冷区域と、水冷と空冷の切替え可能な火格子を備えた水冷−空冷切替え区域と、空冷火格子を備えた空冷区域に区分されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、水冷−空冷切替え区域が、主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、水冷−空冷切替え区域の火格子が、主燃焼完了点の移動に追従して、主燃焼完了点よりも上流側に位置する火格子が水冷火格子として機能し、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子が空冷火格子として機能するように構成されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、水冷火格子と空冷火格子を備えた火格子式廃棄物焼却炉において、水冷火格子、冷却水量調節可能な水冷火格子、空冷火格子からなる３種類の火格子を有し、火格子の配置が、水冷火格子を備えた水冷区域と、冷却水量調節可能な水冷火格子を備えた水量調節水冷区域と、空冷火格子を備えた空冷区域に区分されると共に、水量調節水冷区域が主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられており、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子に供給する冷却水量が、前記火格子に設けられた温度計の測定値に基づいて前記火格子の温度が所定範囲になるように調節されるように構成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、水冷−空冷切替え区域の各火格子に設けた温度計、前記各火格子から排出された冷却水の温度を測定する温度計、輝度計等の前記火格子上の火炎の範囲を測定する装置、放射温度計等の前記各火格子上の灰の温度を測定する装置のうちの何れかの測定装置を備え、前記何れかの測定装置により測定された測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子を検知する主燃焼完了点検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、水量調節水冷区域の各火格子に設けた温度計、前記各火格子から排出された冷却水の温度を測定する温度計、輝度計等の前記火格子上の火炎の範囲を測定する装置、放射温度計等の前記各火格子上の灰の温度を測定する装置のうちの何れかの測定装置を備え、前記何れかの測定装置により測定された測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子を検知する主燃焼完了点検知手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
本発明においては、主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲（主燃焼完了点の前後にわたる区域）に、水冷と空冷の切替え可能な火格子を備えた水冷−空冷切替え区域が設けられており、さらに、主燃焼完了点検知手段を有し、これによって主燃焼完了点が存在する火格子が検知できるようになっている。
【００１８】
このため、水冷−空冷切替え区域の火格子が状況に応じて水冷から空冷に、又は空冷から水冷に切替えられ、火格子上の焼却灰が過度に冷却されたり、火格子が過熱されて損傷したりする問題は発生しなくなる。すなわち、主燃焼完了点が移動した際に、主燃焼完了点が存在する火格子よりも上流側に位置する火格子には冷却水を供給して水冷火格子として機能させ、主燃焼完了点が存在する火格子の下流側に位置する火格子には冷却水の供給を停止し、その火格子を空冷火格子として機能させることができる。
【００１９】
又、本発明においては、主燃焼完了点の前後にわたって、冷却水量調節可能な水冷火格子を備えた水量調節水冷区域が設けられおり、主燃焼完了点の下流側に位置する各火格子に供給する冷却水量が、各火格子に設けられた温度計の測定値に基づいてそれぞれの火格子の温度が所定値になるように調節されるようになっている。このため、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子が適度に冷却され、その温度が適切な範囲に維持される。
【００２０】
なお、水冷−空冷切替え区域又は水量調節水冷区域の火格子のうち、主燃焼完了点の下流側に位置する火格子は、水冷−空冷の切替えが行われたり、あるいは冷却水量が調節されたりして、温度が２００℃〜５００℃の範囲になるように調節される。火格子温度を高温に保持することにより、火格子上の焼却灰の温度を高温に維持することができる。
【００２１】
上記のように、本発明においては、移動する主燃焼完了点の位置を検知し、水冷−空冷切替え区域又は水量調節水冷区域の火格子のうち、主燃焼完了点よりも上流側の火格子を水冷火格子として機能させるので、水冷区域の火格子と同様に、高温による損傷を防止できる。
【００２２】
又、移動する主燃焼完了点の位置を検知し、その主燃焼完了点とその下流側の火格子を空冷火格子として機能させたり、あるいはそれらに供給する冷却水の供給量を調節することにより、熾燃焼時の焼却灰が過度に冷却されることなく、適切な温度に維持することができるので、主燃焼完了点の下流側においては、焼却灰の無害化処理が行われる。例えば、焼却灰が４００℃以上に維持されることにより、ダイオキシン類が揮散して減少する。又、焼却灰が６００℃以上に維持されることにより、鉛（Ｐｂ）が酸化して酸化物（ＰｂＯ、ＰｂＯ２　）になる反応が進行し、焼却灰からの鉛の溶出が抑制される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の火格子式廃棄物焼却炉の構成に係る実施の形態の一例を示す図である。図１において、１０は火格子式焼却炉、１１は主燃焼室、１６は二次燃焼室である。又、１２は廃棄物ホッパー、１３は廃棄物装入装置、１４は火格子、１５は焼却灰４１を排出する焼却灰排出シュートである。４０は廃棄物を示す。
【００２４】
火格子１４は、水冷火格子１４ａ、水冷と空冷の切替え可能な火格子１４ｂ、空冷火格子１４ｃの３種類からなり、火格子上の配置が、水冷火格子１４ａを備えた水冷区域Ａと、水冷と空冷の切替え可能な火格子１４ｂを備えた水冷−空冷切替え区域Ｂと、空冷火格子１４ｃを備えた空冷区域Ｃに区分されている。水冷−空冷切替え区域Ｂは主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられている。この主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲を、従来の火格子式焼却炉における区分に当てはめると、燃焼火格子の区域の下流側の一部と後燃焼火格子の区域の上流側の一部に渡る範囲に相当する。
【００２５】
上記各火格子１４ａ、１４ｂ、１４ｃには、それぞれ燃焼用空気を供給するための風箱（図示せず）が設けられており、風箱に供給された燃焼用空気が各火格子から吹出して火格子上の廃棄物に燃焼用の酸素が供給されると共に、燃焼用空気により火格子が冷却されるようになっている。
【００２６】
又、上記各火格子１４ａ、１４ｂ、１４ｃは固定火格子と可動火格子が交互に配置された構成になっており、水冷区域Ａと水冷と水冷−空冷切替え区域Ｂの火格子は水冷構造になっている。そして、水冷−空冷切替え区域Ｂに配置されている火格子は冷却水が供給されることにより水冷火格子として機能し、冷却水の供給を停止することにより空冷火格子として機能するようになっている。
【００２７】
図２は水冷−空冷切替え区域の火格子を適度に冷却する方法に係る一例を示す図である。この図は水冷−空冷切替え区域の一部の火格子を示し、２０は固定火格子、２１は可動火格子である。水冷−空冷切替え区域に配置されている火格子２０は何れも中空構造になっており、冷却水を流通させる流路が設けられている。そして、各火格子に接続された冷却水配管２２にはそれぞれ流量遮断弁２３が設けられている。又、各固定火格子２０には、温度センサーとして熱電対２４を取り付けた温度計２５が設けられており、各火格子の温度が連続的に測定されるようになっている。
【００２８】
上記のように構成された水冷−空冷切替え区域の火格子において、各固定火格子２０に設けられた温度計２５により測定された温度測定値の信号が主燃焼完了点検知装置２６へ送られる。主燃焼完了点検知装置２６では、各温度計２５で測定された温度測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子が検知される。次いで、主燃焼完了点検知装置２６から主燃焼完了点が存在する火格子の位置を示す信号が制御器２７へ送られ、制御器２７では、各火格子に接続されている冷却水配管の流量遮断弁２３へ、弁を開にする信号、又は、弁を閉にする信号が発信される。
【００２９】
これにより、主燃焼完了点より上流側の火格子のうち、冷却水が供給されていなかった火格子があった場合には、その火格子に冷却水の供給が開始され、その火格子が水冷火格子として使用される。又、主燃焼完了点より下流側の火格子のうち、冷却水が供給されていた火格子があった場合には、その火格子に供給されていた冷却水が停止され、その火格子が空冷火格子として使用される。このように、水冷−空冷切替え区域においては、主燃焼完了点が移動する度に、火格子が水冷から空冷又は空冷から水冷に適宜切替えられるので、火格子が常に適度に冷却される。
【００３０】
上記主燃焼完了点の検知は次のように行われる。火格子上の廃棄物の主燃焼が完了し、熾燃焼に移行すると、灰の温度が低下するので、その箇所の火格子の温度が降下する。このため、温度が降下した火格子より１段上流側の火格子で主燃焼が完了しているものと判定される。
【００３１】
なお、図２においては、各火格子に設けた温度計による測定値を用いて、主燃焼完了点を検知する方法について説明したが、主燃焼完了点を検知するための方法が火格子の温度に限定されるものではない。例えば、主燃焼が完了した箇所においては、火格子の温度だけでなく、各火格子から排出される冷却水の温度、各火格子上の灰の温度などについても、そのレベルは低下し、又、火格子上の火炎の範囲に対応する輝度が変化するので、これらの測定値を用いて主燃焼完了点を検知することができる。
【００３２】
図３は本発明の火格子式廃棄物焼却炉の構成に係る実施の形態の他のを示す図である。図３において、図１と同じ構成の部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態においては、火格子１４が、水冷火格子１４ａ、冷却水量調節可能な水冷火格子１４ｄ、空冷火格子１４ｃの３種類からなり、火格子の配置が、水冷火格子１４ａを備えた水冷区域Ａと、冷却水量調節可能な水冷火格子１４ｄを備えた水量調節水冷区域Ｄと、空冷火格子１４ｃを備えた空冷区域Ｃに区分されて配置されている。水量調節水冷区域Ｄは主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に設けられている。この主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲を、従来の火格子式焼却炉における区分に当てはめると、燃焼火格子の区域の下流側の一部と後燃焼火格子の区域の上流側の一部に渡る範囲に相当する。
【００３３】
上記各火格子１４ａ、１４ｄ、１４ｃには、それぞれ燃焼用空気を供給するための風箱（図示せず）が設けられており、風箱に供給された燃焼用空気が各火格子から吹出して火格子上の廃棄物に燃焼用の酸素が供給されると共に、燃焼用空気により火格子が冷却されるようになっている。
【００３４】
又、上記各火格子１４ａ、１４ｄ、１４ｃは固定火格子と可動火格子が交互に配置された構成になっており、水冷区域Ａと水量調節水冷区域Ｄの火格子は水冷構造になっている。そして、水量調節水冷区域Ｄに配置されている各火格子は冷却水の供給量が調節されるようになっており、それぞれの火格子毎に冷却度合いが変えられるようになっている。
【００３５】
図４は冷却水調節水冷区域の火格子を適度に冷却する方法に係る一例を示す図である。図４において、図１と同じ構成の部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この実施の形態においては、各火格子に接続された冷却水配管２２に、それぞれ流量調節装置２８が設けられている。
【００３６】
各固定火格子の温度計２５により測定された温度測定値の信号が主燃焼完了点検知装置２６と制御器２７へ送られる。主燃焼完了点検知装置２６では、各固定火格子の温度測定値に基づいて主燃焼完了点が存在する火格子が検知され、その火格子の位置を示す信号が制御器２７へ送られる。制御器２７では、主燃焼完了点の下流側に位置する各火格子の温度に基づいて、各火格子の温度が所定値（３００℃〜５００℃程度の範囲設定）になるように、各火格子に接続されている流量調節装置２８へ、流量設定値を変更する信号が発信される。
【００３７】
これにより、主燃焼完了点より下流側の火格子が冷却されると共に、その冷却が所定の温度までにとどめられる。このため、火格子上の灰の温度を、灰が無害化される領域に保つことができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた本発明においては、主燃焼完了点の移動範囲を含む範囲に、水冷と空冷の切替え可能な火格子を備えた水冷−空冷切替え区域、又は冷却水量調節可能な水冷火格子を備えた水量調節水冷区域を設け、主燃焼完了点の下流側の火格子を空冷火格子として機能させたり、あるいはそれらに供給する冷却水の供給量を調節することにより、火格子の温度を適切な範囲に保つことができる。このため、火格子が高温に曝されることによる損傷が発生せず、又、有害物質が除去された質の高い焼却灰を排出される。
【００３９】
又、熾燃焼時の灰が過度に冷却されることなく、適切な温度に維持することができるので、焼却灰の無害化処理が行われる。例えば、焼却灰を４００℃以上に維持することにより、ダイオキシン類が揮散して減少する。又、焼却灰を６００℃以上に維持することにより、鉛（Ｐｂ）が酸化して酸化物（ＰｂＯ、ＰｂＯ２　）になる反応が進行し、焼却灰からの鉛の溶出が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の火格子式廃棄物焼却炉の構成に係る実施の形態の一例を示す図である。
【図２】水冷−空冷切替え区域の火格子を適度に冷却する方法に係る一例を示す図である。
【図３】本発明の火格子式廃棄物焼却炉の構成に係る実施の形態の他の例を示す図である。
【図４】冷却水調節水冷区域の火格子を適度に冷却する方法に係る一例を示す図である。
【符号の説明】
１０　火格子式焼却炉
１１　主燃焼室
１２　廃棄物ホッパー
１３　廃棄物装入装置
１４　火格子
１４ａ　水冷火格子
１４ｂ　水冷と空冷の切替え可能な火格子
１４ｃ　空冷火格子
１４ｄ　冷却水量調節可能な水冷火格子
１５　焼却灰排出シュート
２０　固定火格子
２１　可動火格子
２２　冷却水配管
２３　流量遮断弁
２４　熱電対
２５　温度計
２６　主燃焼完了点検知装置
２７　制御器
２８　流量調節装置
４０　廃棄物
Ａ　水冷区域
Ｂ　水冷−空冷切替え区域
Ｃ　空冷区域
Ｄ　水量調節水冷区域
【図１】
2004044895.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004044895.tif 000006