(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼却物を載積し、相対移動させながら被焼却物を燃焼する火格子群を有するストーカ式焼却炉であって、
前記火格子群の下部に、前記火格子群に向けて冷却媒体を噴射する冷却媒体噴出手段を備え、
前記冷却媒体噴出手段は、複数の冷却媒体噴出ノズルを備え、
前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向及び前記火格子群の幅方向にわたって二次元的に分散して設けられており、
前記火格子群は、火格子の重なる範囲を有して形成され、前記複数の冷却媒体噴出ノズルの全部は、重なる火格子の下側の火格子に向かう様に且つ前記火格子の重なる範囲に向けて設けられ、
前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向に対して垂直な方向である前記火格子群の幅方向において、幅方向中央付近における冷却媒体の噴出量が、幅方向端部付近における冷却媒体の噴出量よりも多くなるように構成されることを特徴とするストーカ式焼却炉。
【請求項２】
前記火格子群の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定した温度に応じて、前記複数の冷却媒体噴出ノズルによる冷却媒体の噴出量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のストーカ式焼却炉。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数の冷却媒体噴出ノズルのそれぞれについて、冷却媒体の噴出量を制御することを特徴とする請求項２に記載のストーカ式焼却炉。
【請求項４】
前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向に対して垂直な方向である前記火格子群の幅方向において、幅方向中央付近における前記火格子群の面積あたりの個数が、幅方向端部付近における前記火格子群の面積あたりの個数よりも多くなるように構成される請求項１または２に記載のストーカ式焼却炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストーカ式焼却炉に関し、特に火格子群の冷却効率を向上させるためのストーカ式焼却炉に関するするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ストーカ式焼却炉において、火格子温度の過昇が問題となっていた。特に、ストーカ式焼却炉の炉壁近傍では、炉壁への放射での抜熱量が多くなっていることに加えて、燃焼空気が炉壁近傍の隙間から抜け易くなっている。そのため、火格子群の幅方向の温度分布をみると、炉壁近傍で低く、中央部にいくにつれて火格子温度が高くなる傾向がある。また、火格子の重なる範囲というのは燃焼空気が通過しにくく、燃焼空気による火格子の冷却効率が低下し、火格子温度が高くなる傾向にある。更に、ストーカ式焼却炉の同じ風箱内であっても、被焼却物の搬送方向と、被焼却物の搬送方向と垂直の方向である火格子群の幅方向と、に偏って局所的に火格子温度が高くなる場合が存在する。
【０００３】
そこで、ストーカ式焼却炉における火格子温度の過昇を防止するため、ごみ供給量を少なくしたり、空気量を多くしたり、空気温度を下げたり、火格子内に水を通水したり（特開平２０００−１４６１４１号公報、特開平２００２−１３７１６号公報参照）、風箱内に供給する一次空気に噴霧水を添加するという方法がとられていた。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの方法も、火格子温度を下げるにとどまらず、ごみ処理量の低下を招いたり、燃焼性が悪くなるため安定燃焼状態に復帰するまでに時間がかかり、ボイラによる発電効率が低下したりするという問題があった。また、風箱内に供給する一次空気に噴霧水を添加するという方法は、火格子温度が十分低い部位の温度もさらに低下させてしまう可能性があることから、灰中の熱灼減量が高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みたものであり、安定した燃焼を維持することができると共に、火格子群の冷却効率を向上させることができるストーカ式焼却炉を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載のストーカ式焼却炉は、被焼却物を載積し、相対移動させながら被焼却物を燃焼する火格子群を有するストーカ式焼却炉であって、前記火格子群の下部に、前記火格子群に向けて冷却媒体を噴射する冷却媒体噴出手段を備え、前記冷却媒体噴出手段は、複数の冷却媒体噴出ノズルを備え、前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向及び前記火格子群の幅方向にわたって二次元的に分散して設けられており、前記火格子群は、火格子の重なる範囲を有して形成され、前記複数の冷却媒体噴出ノズルの全部は、重なる火格子の下側の火格子に向かう様に且つ前記火格子の重なる範囲に向けて設けられ、前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向に対して垂直な方向である前記火格子群の幅方向において、幅方向中央付近における冷却媒体の噴出量が、幅方向端部付近における冷却媒体の噴出量よりも多くなるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１の構成によると、火格子温度が上昇しすぎた際に、火格子群の下部から冷却媒体を噴出することにより、火格子温度の過昇を防ぐことができる。
また、燃焼空気が十分に流れないことから、冷却を十分に行うことができない火格子の重なる範囲に対して効率よい冷却が可能となる。
また、炉壁近くの火格子群の幅方向端部付近よりも、温度が高くなる傾向にある、火格子群の幅方向の中央付近の温度を効率よく冷却することができる。
【００１２】
請求項２に記載のストーカ式焼却炉は、請求項１に記載のストーカ式焼却炉であって、前記火格子群の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定した温度に応じて、前記複数の冷却媒体噴出ノズルによる冷却媒体の噴出量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２の構成によると、火格子群の温度が過昇した場合に冷却媒体を噴射することができ、効率よい冷却が可能となる。従って、ごみ処理量の低下を招き、また、燃焼性が悪くなるといった状態に陥ることなく火格子温度を適正な温度範囲に調整することができる。
【００１４】
請求項３に記載のストーカ式焼却炉は、請求項２に記載のストーカ式焼却炉であって、前記制御手段は、前記複数の冷却媒体噴出ノズルのそれぞれについて、冷却媒体の噴出量を制御することを特徴とする。
【００１５】
この請求項３の構成によると、温度が上昇した火格子群の部位にのみ局所的に冷却媒体を噴射することができ、効率よい冷却が可能となる。従って、ごみ処理量の低下を招き、また、燃焼性が悪くなるといった状態に陥ることなく火格子温度を適正な温度範囲に調整することができる。
【００１６】
請求項４に記載のストーカ式焼却炉は、請求項１または２に記載のストーカ式焼却炉であって、前記複数の冷却媒体噴出ノズルは、前記被焼却物の搬送方向に対して垂直な方向である前記火格子群の幅方向において、幅方向中央付近における前記火格子群の面積あたりの個数が、幅方向端部付近における前記火格子群の面積あたりの個数よりも多くなるように構成されることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４の構成によると、炉壁近くの火格子群の幅方向端部付近よりも、温度が高くなる傾向にある、火格子群の幅方向の中央付近の温度を効率よく冷却することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明に係るストーカ式焼却炉の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るストーカ式焼却炉全体の断面を模式的に示す図である。図２は、本実施の形態に係るストーカ式焼却炉のストーカ段の断面を模式的に示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。図４は、本実施の形態に係るストーカ式焼却炉の火格子の断面を模式的に示す図である。図５は、本実施の形態に係るストーカ式焼却炉の火格子を示す斜視図であり、（ａ）は隣り合った火格子同士が縮んだ場合であり、（ｂ）は隣り合った火格子同士が伸びた場合である。
【００１９】
図１において、ストーカ式焼却炉１は、ゴミ供給口２、プッシャ式のゴミ輸送機３が設けられ、それに続いて、主燃焼室７があり、その上部には二次燃焼室８が設けられ、図示しない排気管へと続く構成である。ゴミ供給口２は開放型で、それに続くゴミ輸送機３により輸送速度が制御できるようになっている。
【００２０】
主燃焼室７には、ゴミ供給口２から順に、下方にストーカ段４，５，６が下り傾斜状に延びる階段状に設置されている。各ストーカ段４，５，６は、ゴミ供給口２に近い方から、順次、乾燥段４、燃焼段５及び後燃焼段６の合計３段からなる。ゴミ供給口２から乾燥段４の前端部に供給された被焼却物１０は、乾燥段４、燃焼段４及び後燃焼段６に、順次、輸送される。そして、二次燃焼室に連なる燃焼室の上面壁は、生成する熱分解ガスが二次燃焼室８に誘導されて燃焼しやすいように、二次燃焼室に向かって上向きに傾斜して、主燃焼室７を覆う構造をしている。
【００２１】
また、主燃焼室７に設置される乾燥段４、燃焼段５及び後燃焼段６は、いずれもその下方に風箱４ａ，５ａ，６ａを有し、そこから一次空気（燃焼空気）が供給されるようになっている。そして、各ストーカ段４，５，６は、それぞれ火格子群１１，１２，１３を有している。各火格子群１１，１２，１３は、被焼却物１０の搬送方向に重なり合うように、図示されない可動火格子と固定火格子とが交互に設けてある。そして、可動火格子を前後方向に往復駆動させることにより、ゴミ供給口２から供給された被焼却物１０を攪拌させつつ、乾燥段４、燃焼段５及び後燃焼段６上を、順次、後方へ輸送できるようになっている。この各ストーカ段４，５，６による被焼却物１０の送り速度は可動火格子の前後動速度により任意に制御できるようになっている。
【００２２】
各ストーカ段４，５，６に対応する風箱４ａ，５ａ，６ａへの一次空気の供給は、図示されない一次空気用ブロワにより図示されない一次空気用送気管を通じて、一次空気流入口４ｂ，５ｂ，６ｂから行われる。その供給量は、主燃焼室７における燃焼状態に応じて、図示されないコントロールバルブなどにより適宜制御されるようになっている。また、各火格子群１１，１２，１３には、それぞれ、一次空気導入路が設けられており、風箱４ａ，５ａ，６ａに供給された一次空気が導入されるようになっている。例えば、図３に示すように、火格子群火格子群１２には、一次空気導入路５ｃが設けられており、風箱５ａに供給された一次空気が導入されるようになっている。
【００２３】
さらに、図２に示すように、風箱４ａ，５ａ，６ａのそれぞれの内部には、各火格子群１１，１２，１３の下部に、複数の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６が、被焼却物の搬送方向および火格子群の幅方向にわたって二次元的に分散して設けられており、これら冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６には冷却媒体用配管２０により冷却媒体が供給される。各冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６は、火格子群の幅方向の中央付近ほどノズルの径が大きくなるように配設されている。ここで、火格子群の幅方向とは、被焼却物１０の搬送方向と垂直な方向をいう。例えば、３に示すように、火格子群１２の下部に設けられた複数（図示では１２個）の冷却媒体噴出ノズル１５は、火格子群の一次空気導入路５ｃで区画された部分で両端を除く部分に対応して設けられている。そして、これらの冷却媒体噴出ノズル１５の径は、火格子群の幅方向の端部両側で小さく、火格子群の幅方向の中央付近で大きくなっている。また、図３に示すように、火格子群の幅方向に並んだ複数の冷却媒体噴出ノズル１５には、共通の冷却媒体用配管２０により冷却媒体が供給される。
【００２４】
なお、冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６は、各火格子群１１，１２，１３の、火格子の重なる範囲Ｘに向けて、冷却媒体を吹き付けることができるような角度で設けることが望ましい。例えば、図４に示すように、火格子群１２は火格子１２ａ，１２ｂ，１２ｃで構成されているとすると、火格子群１２を構成する火格子１２ａ，１２ｂが互いに重なっている部分に向けて、冷却媒体噴出ノズル１５ａを構成する。また、火格子の重なる範囲Ｘとは、図５（ａ）に示すように、火格子群が相互運動する際に、隣り合った火格子１２ａ，１２ｂ同士が縮んだ状態において、火格子１２ａ，１２ｂが重なり合った部分を意味することが好ましいが、図５（ｂ）に示すように、火格子群が相互運動する際に、隣り合った火格子１２ａ，１２ｂ同士が伸びた状態において、火格子１２ａ，１２ｂが重なり合った部分を意味することが更に好ましい。
【００２５】
また、図２及び図３に示すように、各火格子群１１，１２，１３には、それぞれ、複数の熱電対１７，１８，１９が設けられている。熱電対１７，１８，１９は、各火格子群１１，１２，１３の、火格子群の幅方向及び被焼却物の搬送方向の温度を測定することができる。熱電対１７，１８，１９は、火格子群の幅方向に、一次空気導入路５ｃの区画（両端を除く）に対応して設けられている。なお、熱電対１７，１８，１９は、図示されない制御手段（以下、「制御装置」と称する。）に接続されており、制御装置は、熱電対１７，１８，１９で測定した火格子の温度分布に基づき、冷却媒体用配管２０から供給される冷却媒体の供給量を制御できるようになっている。
【００２６】
次に、上述した構造のストーカ式焼却炉１における、各火格子群１１，１２，１３下部に設けられた冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６の動作を、図２を参照しながら、以下に説明する。
【００２７】
ストーカ式焼却炉１で被焼却物１０を燃焼する際に、各火格子群１１，１２，１３に設けられた熱電対１７，１８，１９で測定した温度が制御装置に入力される。そして、入力された温度に基づいて、火格子温度が過昇したと判断された場合、制御装置の命令により、冷却媒体用配管２０から供給された冷却媒体が、火格子群１１，１２，１３下部の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６から噴出される。冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６から噴出された冷却媒体は、各火格子群１１，１２，１３に吹き付けられ、各火格子群１１，１２，１３を冷やす。ここで、制御装置は、熱電対１７，１８，１９で測定した温度に基づいて、冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６から噴出する、冷却媒体の噴出量を制御する。すなわち、各ストーカ段４，５，６毎の制御だけでなく、各ストーカ段４，５，６において、冷却媒体用配管２０毎の制御が可能となる。これにより、各ストーカ段４，５，６の被焼却物の搬送方向で特に高温部分に対して、冷却媒体を供給することができる。
【００２８】
なお、本発明に係るストーカ式焼却炉の実施形態は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、さまざまな設計変更が可能である。図６および図７に示すように、各熱電対１７，１８，１９は、火格子群１１，１２，１３の火格子の各部に格子状に設け、冷却媒体用配管２０は、複数の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６の各々の冷却媒体噴出ノズルに対して接続するように、分けて設けてあっても良い。そして、図示されない制御装置により、熱電対１７，１８，１９で測定した温度に基づき、高温になった各火格子群１１，１２，１３の部位の下部に位置する冷却媒体噴出ノズルの一つずつから冷却媒体を噴出するように制御しても良い。例えば、図６に示すように、熱電対１８は、火格子群１２の火格子の各部に格子状に設け、図７に示すように、冷却媒体用配管２０は、複数の冷却媒体噴出ノズル１５の各々の冷却媒体噴出ノズルに対して接続するように設ける。
【００２９】
また、各火格子群１１，１２，１３下部に設けられる冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６は、図３に示すような実施形態に限らず、火格子群の下部に設けられた冷却媒体噴出ノズルを、火格子群の幅方向で中央付近ほど数が多くなるように設けても良い。例えば、図２に示すストーカ式焼却炉において、図８に示すように、火格子群１２の下部に設けられた冷却媒体噴出ノズル１５を、火格子群の幅方向で中央付近ほど数が多くなるように設ける。
【００３０】
本実施の形態のストーカ式焼却炉１によると、図３に示すように、火格子幅方向の中央付近ほど冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６のノズルの径が大きくなっているか、若しくは、図８に示すように、火格子幅方向の中央方向の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６のノズルの数が多くなっていることから、冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６から噴出される冷却媒体の量は、火格子幅方向の中央付近ほど多くなる。従って、火格子温度が高くなった部位（火格子幅方向の中央付近）を効率よく冷却することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、各火格子群１１，１２，１３の、火格子の重なる範囲に向けて、冷却媒体を吹き付けることができるような角度で、冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６設けられていることから、火格子温度が高くなる部位（火格子の重なる範囲）を効率よく冷却することができる。
【００３２】
更に、図６および図７に示すように、各火格子群１１，１２，１３の火格子の各部に格子状に設けられた熱電対１７，１８，１９で測定した温度に基づいて、図示されない制御装置により、高温になった各火格子群１１，１２，１３の部位の下部に位置する冷却媒体噴出ノズルのみから冷却媒体を噴出するように制御することにより、より適切な火格子冷却が可能となる。
【００３３】
なお、本発明の実施形態を以下のように変更して実施することができる。
（１）ストーカ段４，５，６のうちの、燃焼段５が有する火格子群１２の下部にのみ、複数の冷却媒体噴出ノズル１５を被焼却物の搬送方向および火格子郡の幅方向にわたって二次元的に分散して設けることができる。この場合、ストーカ段４，５，６のうち、燃焼が実際に起こっており高温になっている燃焼段５のみに対して、冷却媒体噴出ノズル１５から冷却媒体を吹き付け、冷却することができる。
（２）また、同様に、ストーカ段４，５，６のうちの、燃焼段５及び後燃焼段６が有する火格子群１２，１３の下部にのみ、複数の冷却媒体噴出ノズル１５，１６を被焼却物の搬送方向および火格子郡の幅方向にわたって二次元的に分散して設けることができる。この場合、ストーカ段４，５，６のうち、燃焼が実際に起こっており高温になっている燃焼段５及び後燃焼段６に対して、冷却媒体噴出ノズル１５，１６から冷却媒体を吹き付け、冷却することができる。
（３）複数の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６に代わり、冷却媒体噴出手段として、首振りノズルを用いて所定の場所に向けて冷却媒体を噴出するものであっても良い。また、複数の冷却媒体噴出ノズル１４，１５，１６に代わり、冷却媒体噴出手段として、冷却媒体用配管２０に穴を開けることにより、スプレー状に、冷却媒体を噴出するものであっても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、安定した燃焼を維持することができると共に、火格子の冷却効率を向上させることができるストーカ式焼却炉を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るストーカ式焼却炉全体の断面を模式的に示す図である。
【図２】本実施の形態に係るストーカ式焼却炉のストーカ段の断面を模式的に示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本実施の形態に係るストーカ式焼却炉の火格子の断面を模式的に示す図である。
【図５】本実施の形態に係るストーカ式焼却炉の火格子を示す斜視図であり、（ａ）は隣り合った火格子同士が縮んだ場合であり、（ｂ）は隣り合った火格子同士が伸びた場合である。
【図６】別の実施の形態に係るストーカ式焼却炉の火格子群を示す上面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】別の実施の形態に係るストーカ式焼却炉のストーカ段を示す図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  ストーカ式焼却炉
１０  被焼却物
１１  火格子群
１２  火格子群
１２ａ  火格子
１２ｂ  火格子
１２ｃ  火格子
１３  火格子群
１４  冷却媒体噴出ノズル
1５  冷却媒体噴出ノズル
１５ａ  冷却媒体噴出ノズル
１５ｂ  冷却媒体噴出ノズル
１６  冷却媒体噴出ノズル
１７  熱電対（温度測定手段）
１８  熱電対（温度測定手段）
１９  熱電対（温度測定手段）
Ｘ  火格子の重なる範囲
【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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