(57)【要約】      （修正有）【課題】火格子の横方向及び上方向の変位量を低減する火格子組立体を提供する。【解決手段】廃棄物焼却炉の炉床を構成する火格子と、火格子が取り付けられる支持梁４０とを備えた火格子組立体が提供される。火格子は、上壁部２３と、上壁部の前部に設けられる前壁部２４と、上壁部の後部に設けられる後壁部２８と、上壁部及び前壁部と結合し、後壁部に向かって延在する側壁部２６と、を有する。支持梁は、火格子の側壁部の位置を制限するガイド凹部を備えたガイド部４２を有する。支持梁のガイド凹部は、側壁部の側面を挟み込む一対の側面ガイド部４３Ｂを有する。【選択図】図９
2017227429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物焼却炉の炉床を構成する火格子と、前記火格子が取り付けられる支持梁とを備えた火格子組立体であって、
前記火格子は、
上壁部と、
前記上壁部の前部に設けられる前壁部と、
前記上壁部の後部に設けられる後壁部と、
前記上壁部及び前記前壁部と結合し、前記後壁部に向かって延在する側壁部と、を有し、
前記支持梁は、
前記火格子の前記側壁部の位置を制限するガイド凹部を備えた前部ガイド部を有し、
前記ガイド凹部は、前記側壁部の側面を挟み込む一対の側面ガイド部を有する、
火格子組立体。
【請求項２】
請求項１に記載された火格子組立体において、
前記火格子は、前記後壁部と前記側壁部との間に形成される凹部を有し、
前記支持梁は、前記火格子の前記凹部に挿入される後部支持部を有し、
前記後壁部及び前記後部支持部は、それぞれ貫通孔を有し、
前記火格子組立体は、さらに、前記後部支持部が前記凹部に挿入された状態で、それぞれの前記貫通孔に挿入されるピンを有する、火格子組立体。
【請求項３】
請求項１に記載された火格子組立体において、
前記支持梁の前記前部ガイド部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した前部板状体を有し、
前記火格子の前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記前部板状体の下面と対向する前部突部を有する、火格子組立体。
【請求項４】
請求項１に記載された火格子組立体において、
前記火格子は、前記後壁部と前記側壁部との間に形成される凹部を有し、
前記支持梁は、前記火格子の前記凹部に挿入される後部支持部を有し、
前記後部支持部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した後部板状体を有し、
前記火格子の前記後壁部は、前記後部板状体の傾斜角度と対応する傾斜角度を有し、
前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記後部支持部の前記後部板状体の下面と対向する後部突部を有し、
前記凹部は、前記後壁部、前記上壁部、及び前記後部突部により画定され、
前記後部板状体は、前記凹部に挿入される、火格子組立体。
【請求項５】
請求項４に記載された火格子組立体において、
前記支持梁の前記前部ガイド部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した前部板状体を有し、
前記火格子の前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記前部板状体の下面と対向する前部突部を有し、
前記後部板状体と前記前部板状体は、実質的に同一の傾斜角度を有する、火格子組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火格子組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物の焼却処理に伴って発生した有害物質の無害化処理を行う廃棄物処理施設の焼却炉として、ストーカ式焼却炉が知られている。ストーカ式焼却炉は、焼却炉の幅方向横列に沿って並列に配置される固定火格子列と可動火格子列を有する。固定火格子列と可動火格子列は、焼却炉の長手方向（焼却処理対象物の移送方向）に沿って交互に階段状に配置される。
【０００３】
近年、廃棄物処理施設の多くは、ボイラとタービン発電機を付設することにより、焼却処理としての機能に加え、熱回収施設として発電を行う発電所の機能を有するようになってきている。発電所は長期に安定した電力供給を確保する必要があるので、焼却炉を停止することなく、安定して長期にわたり連続運転できることが求められている。さらに、経済性の観点から、運営管理費用等（消耗部品の交換費用、整備費用等）を最小限にすることも求められる。また、前述の通りごみ処理施設は発電施設として長期に安定した運転が要求されているから、焼却炉の停止期間を極力低減し、定期点検や整備も短期間で実施することが求められている。
【０００４】
廃棄物焼却炉内で使用される火格子は、１２００℃程度の高温火炎、腐食性ガス、及び溶融塩等に曝される。火格子の高温腐食が進行したり、火格子が破損したりすると、定期的に火格子を交換又は整備するために焼却炉を停止しなくてはならない。このため、火格子の交換又は整備の周期を長期化し、且つ交換又は整備を短期間で行う必要がある。
【０００５】
このような火格子を備えた焼却炉の例として、火格子を固定フレームと可動フレームの上に配置したストーカ式焼却炉が知られている（特許文献１参照）。このストーカ式焼却炉では、具体的には、固定フレームと可動フレームの上端にそれぞれ火格子受け梁が固定され、その火格子受け梁に、火格子が載せられる。火格子の後部下面に設けられた凹部が、火格子受け梁の後部に設けられた突部に嵌合され、火格子が火格子受け梁に支持される。
【０００６】
また、火格子を火格子受梁に取り付ける構造として、火格子受梁が、火格子に設けられた軸ピンと係合するフック型の係合凹部を有し、火格子の上方への変位を規制する構造が知られている（特許文献２参照）。さらに、固定フレーム又は可動フレーム上に支持される火格子の下方にばね等の弾性体を設け、火格子を下方へ常時付勢する火格子の取り付け構造も知られている（例えば、特許文献３及び特許文献４参照）。
【０００７】
図１０は、従来のストーカ式焼却炉の炉床の部分側断面図である。ストーカ式焼却炉の炉床１Ａは、複数の固定火格子からなる固定火格子列５Ａと、複数の可動火格子からなる可動火格子列５Ｂとを有する。固定火格子列５Ａと可動火格子列５Ｂは、廃棄物の移送方向（図中左右方向）に交互に配列される。固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂは、それぞれ火格子１４を有する。
【０００８】
可動火格子列５Ｂは、可動フレーム７に支持され、固定火格子列５Ａは、固定フレーム８に支持される。また、炉床１Ａは、可動フレーム７を前後動させる油圧駆動シリンダ９と、油圧駆動シリンダ９からのシリンダ力を伝達するための駆動軸１０ａ、駆動アーム１０ｂ、及び車輪１１とを有する。
【０００９】
ストーカ式焼却炉では、可動火格子列５Ｂと固定火格子列５Ａの相対的な前後動作により、廃棄物の移送、反転、攪拌を効果的に行うことができる。廃棄物を燃焼させるために、固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂの下方には、燃焼空気を供給するためのウインドボックス１３が配置される。ウインドボックス１３には、風道接続口１２が接続される。ウインドボックス１３は、ウインドボックス１３の下部に設けられる二重フラップダンパ等（図示せず）により外気と遮断されている。
【００１０】
また、図示のように、固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂは、それぞれ火格子１４を支持するための火格子受梁５ａ，５ｂを有する。火格子受梁５ａ，５ｂに、スクレーパ１５が配置される。なお、固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂにスクレーパ１５を設けなくてもよい。その場合、可動火格子列５Ｂは、焼却処理対象廃棄物を移送するため、固定火格子列５Ａに直接接触しながら前後に摺動する。
【００１１】
図１０に示した固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂでは、廃棄物を移送する過程で、廃棄物中の硬い異物１６（図１３参照）がスクレーパ１５の上面と火格子１４の下面との隙間に楔状に噛み込む恐れがある。この異物１６が上記隙間に堆積することにより、火格子１４が火格子受梁５ａ，５ｂから浮き上がることがあった。この場合、火格子１４が破損したり、不完全燃焼状態の廃棄物の塊が浮き上がった火格子１４の下方を通り抜けて落下したりすることがあった。さらに、火格子１４の下方から供給される燃焼空気が、火格子１４の浮き上がりにより拡張された上記隙間に集中して炉内へ噴出すると、廃棄物の燃焼の不均一を引き起こす。廃棄物が不均一に燃焼すると、火格子１４の部分的な高温酸化焼損を引き起こす恐れがあり、火格子１４の耐久性を著しく低下させる。
【００１２】
図１１は、ストーカ式焼却炉のストーカを構成する従来の火格子の概略横断面図である。図１２は、図１１に示した部分Ｂ１の拡大横断面図である。また、図１３は、火格子間に異物が挟まった状態の火格子の概略横断面図である。図１１に示すように、サイド火格子４ａと中央仕切り４との間に複数の火格子１４が配置され、これらの複数の火格子１４により炉床１Ａが構成される。図１２に示すように、隣接する火格子１４の間に燃焼空気供給用のスリット１７が形成される。
【００１３】
火格子１４は、火格子受梁５ａ，５ｂ（図１０参照）には固定されていないので、廃棄物中の固い異物１６がスリット１７に入り込むと、図１３に示すように、火格子１４−１が浮き上がる。この場合、スリット１７の幅が異物１６により押し広げられ、炉床１Ａへの燃焼空気の供給量が不均一になり、不安定な燃焼を引き起こすことがあった。
【００１４】
火格子１４を火格子受梁５ａ，５ｂの上面に固定すれば火格子１４が浮き上がることを防止できる。しかしながら、この場合、火格子１４が鉛直上方へ変位するための所定の遊びがなくなるので、固定火格子列５Ａ及び可動火格子列５Ｂの摺動面が著しく摩耗してしまう。また、火格子１４が固定された場合、可動火格子列５Ｂが摺動する際に、硬い異物１６がスクレーパ１５の上面と火格子１４の下面との隙間に楔状に噛み込むと、上方への曲げ応力により火格子１４が折損することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３２３２１４号公報
【特許文献２】特開２０１３−０７２６２８号公報
【特許文献３】特開２０００−１６１６４２号公報
【特許文献４】特開２０１３−１８５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献２ないし４に記載されているように、火格子及び火格子受梁に、係合部や弾性体等の固定具を設置し、火格子の脱落防止を目的としたストーカ式焼却炉が知られている。特許文献２に開示された火格子の取り付け構造では、火格子の脱落を防止するために火格子を固定するだけではなく、ストーカの前後摺動動作に支障が出ない範囲で火格子の上方向の変位自由度を確保しつつ、必要以上に火格子が浮き上がることを確実に防止し、火格子の摩耗の抑制に配慮している。具体的にはこの構造は、断面がフック形の係合凹部を火格子受梁に設け、この係合凹部を火格子の下側に設けた軸ピンに係合させている。また、フック形の係合凹部は、火格子の横方向の拘束機能も兼ねており、火格子下部のフィン（内壁部）の間に嵌り、火格子の側板（内壁部）とのある一定の隙間を確保した状態で組立てられ、隣り合う火格子間の空間率を確保している。
【００１７】
このフック形の係合凹部は、複数の火格子と一対となるように火格子受梁に設置する必要がある。また、係合凹部と火格子の側板との隙間が必要最小限になるように火格子受梁に火格子を組立てる必要がある。したがって、厳しい組立公差で管理して係合凹部を複数製作する必要があるため、製作に時間と費用を要した。また、複数の同形部品を量産するため、鋳造で製作するなど生産性に配慮してきた。しかし、鋳造の場合は、製缶よりも公差が大きくなる傾向があるため、鋳造メーカの品質レベルによっては、機械加工が必要となる場合もあった。
【００１８】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑み、従来技術の利点である、火格子の上方への変位自由度を確保した火格子固定構造と、焼却炉の内部で火格子の設置や交換が可能な構造を維持しつつ、製作工数の削減と、更なる精度向上、メンテナンス性の向上を課題の一つとする。
【００１９】
また、特許文献２に開示された火格子の取り付け構造においては、火格子の凸面部と係合凹部との間に熱膨張量と燃焼空気の通過に必要な空間を確保するために所定の隙間があり、各火格子の横方向の位置はある程度の自由度を持って拘束されている。その隙間の精度は数ミリ単位であるので、火格子と火格子受梁の係合部の製作においては、取り付け間隔が狭くなると火格子が嵌らなくなったり、熱膨張が吸収できずに係合部で損傷が生じたりする虞がある。逆に取り付け間隔が広くなると、火格子位置の自由度が高まり、運転時において、隣り合う火格子の側面間及び火格子底部と火格子上面部との間に隙間が生じ、不燃物を噛み込みやすくなる。火格子間に不燃物が噛みこまれると、火格子摺動部に過大な摩擦による減肉が発生したり、過大な応力が加わって火格子が割れたりする虞があるので、このような隙間は最小限にすることが望ましい。
【００２０】
また、従来のストーカ式焼却炉において、火格子間に不燃物が噛み込まれると、各火格子は、隣接する火格子の横方向の変位の影響を受けて、各火格子に必要な熱膨張量以上に、隙間最大限の範囲で横方向の変位が蓄積される。したがって、ごみ焼却炉のストーカユニット幅が大きく、横方向に配列する火格子の数が多い場合は、蓄積された変位量が最大隙間寸法に達し、横方向端部に位置する火格子には大きな変位が生じる。また、火格子上下段で変位の方向に相違が生じた場合、サイド火格子（ストーカユニットの側壁部を構成する火格子）に面する火格子端部の上下段で、火格子側面位置の出入り寸法の誤差が大きくなると、サイド火格子と火格子との間に大きな隙間が生じる。この場合、火格子の下方の風室から供給される一次燃焼空気がその隙間から集中的に炉内側へ噴出し、局所的な高温燃焼が生じて、サイド火格子と隣接する鋳物が焼損して、その寿命が短くなる。これは、火格子端部に限らず、不燃物噛み込みによって生じた隙間部分においても同様である。
【００２１】
また、特許文献１に開示されたストーカ式焼却炉では、横一列に並べられた複数の火格
子の熱伸びを吸収するために、炉の両側と、炉の幅方向に隣接するストーカユニットの間に熱膨張吸収装置が設けられている。各火格子の横方向の位置は熱膨張量と燃焼空気の通過に必要な空間を確保すべく所定の隙間を確保した形で自由度を持って拘束されているが、熱膨張による火格子の伸び方向がストーカユニットの片側に偏った場合、ストーカユニットの幅寸法が大きくなるほど、各火格子と係合部とのそれぞれの隙間が火格子の数量分蓄積されて、火格子の変位が片側に集中し、熱膨張吸収装置に大きな変位が生じる。熱膨張吸収装置は、火格子の熱膨張の変位を吸収して火格子の動作を拘束させないように、スプリングによる弾性構造でサイド火格子を火格子に押圧し、火格子間の隙間を抑制しつつ、火格子の熱膨張量を吸収する構造になっている。熱膨張吸収装置に生じる変位が大きくなると、バネのたわみ量に比例して弾性力が増加し、火格子の摺動に伴う熱膨張装置の摩擦が増加し、火格子及びサイド火格子が摩耗する。また、その摩耗部分から燃焼空気の局部的な噴出しが生じて焼損をもたらし、火格子及びサイド火格子の摩耗が著しく進行する。このようにストーカユニットの幅寸法が大きい場合は、熱膨張吸収装置に変位の影響が生じやすいので、極力変位を安定化させることで、火格子の寿命を延ばし、維持管理費用を低減することができる。
【００２２】
さらに、特許文献４に記載されている火格子の支持・取り付け構造では、火格子を火格子受け梁に取り付けるために、ばね、ワッシャ等を要するか、又はナットでの締め付け作業を要し、複数の部品を必要とする。
【００２３】
本発明は、従来技術の有する上記問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、火格子の横方向の変位量を低減する火格子組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の一形態によれば、廃棄物焼却炉の炉床を構成する火格子と、前記火格子が取り付けられる支持梁とを備えた火格子組立体が提供される。前記火格子は、上壁部と、前記上壁部の前部に設けられる前壁部と、前記上壁部の後部に設けられる後壁部と、前記上壁部及び前記前壁部と結合し、前記後壁部に向かって延在する側壁部と、を有する。前記支持梁は、前記火格子の前記側壁部の位置を制限するガイド凹部を備えた前部ガイド部を有する。前記支持梁の前記ガイド凹部は、前記側壁部の側面を挟み込む一対の側面ガイド部を有する。
【００２５】
この一形態によれば、ガイド凹部は、火格子の側壁部の側面を挟み込む一対の側面ガイド部を有する。即ち、このガイド凹部によって火格子の側壁部が側方から挟み込まれるので、側壁部と側面ガイド部との隙間をできる限り小さく設計することにより、火格子の横方向の変位を非常に小さくすることができる。各火格子の横方向の変位は、ガイド凹部の側面ガイド部間の長さを超えることがないので、火格子の横方向の変位が蓄積されない。言い換えれば、火格子の横方向の変位量は、側壁部と側面ガイド部との隙間の大きさ以下に制限される。このため、焼却炉に設けられる熱膨張吸収装置へ変位が集中することで生じる、過大な吸収量に伴う摩擦力の抑制が可能である。また、火格子の横方向の変位が蓄積されないので、火格子の側面間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる摺動部の摩擦及び曲げ応力を低減し、燃焼空気の局部的な噴出及び高温燃焼によって生じる焼損を抑制することができる。ガイド凹部は、側面ガイド部を有した、単なる凹形状なので、その構造が非常に単純である。このため、ガイド凹部を有する支持梁をプラズマ等の精密な自動加工等により、容易に高い精度で作成することが可能であり、その作業工数を減らすことができる。さらに、支持梁の構造が単純であるので、重量も低減することができる。
【００２６】
本発明の一形態において、前記火格子は、前記後壁部と前記側壁部との間に形成される凹部を有する。前記支持梁は、前記火格子の前記凹部に挿入される後部支持部を有する。
前記後壁部及び前記後部支持部は、それぞれ貫通孔を有する。前記火格子組立体は、さらに、前記後部支持部が前記凹部に挿入された状態で、それぞれの前記貫通孔に挿入されるピンを有する。
【００２７】
この一形態によれば、後壁部と後部支持部が有する貫通孔にピンが挿入されるので、火格子の後部が横方向に変位することを規制することができる。したがって、各火格子後部の横方向の変位は、貫通孔とピンとの間の隙間の長さを超えることがないので、火格子後部の横方向の変位が蓄積されない。このように火格子後部の横方向の変位を規制することで、前部ガイド部との組み合わせにより、火格子の前壁部の横方向の変位を規制することができる。また、火格子の横方向の変位が蓄積されないので、火格子の側面間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる曲げ応力を低減することができる。このような貫通孔は容易に形成することができ、必要となる部品はピンのみであるので、構造を単純化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。また、火格子は、ピンによって、支持梁に対する移動範囲が制限される。したがって、焼却炉運転中の振動等によって火格子が支持梁から外れる方向に力が加わっても、火格子が支持梁から脱落することを防止することができる。さらに、このピンによっても、火格子の浮き上がりが抑制される。また、これらの貫通孔は機械加工により製作することができるので、横方向に整列される複数の火格子のピッチの精度を向上させることができる。このため、火格子間の隙間を均一にすることができ、炉内へ燃焼空気を均一に噴入させることができる。
【００２８】
本発明の一形態において、前記支持梁の前記前部ガイド部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した前部板状体を有し、前記火格子の前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記前部板状体の下面と対向する前部突部を有する。
【００２９】
この一形態によれば、火格子の側壁部は、傾斜した前部板状体の下面と対向する前部突部を有する。これにより、火格子が浮き上がろうとしたときに前部突部が前部板状体の下面と接触するので、火格子の浮き上がりを火格子の摺動動作に支障をきたさない必要最小限に抑制することができる。火格子の浮き上がりを抑制することができるので、火格子の上壁部と火格子の前壁下部との間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる曲げ応力を低減することができる。前部板状体は、単なる板状の部材で構造が単純であるので、高い精度で作成することができ、作業工数を減らすことができる。さらに、前部板状体の構造が単純であり、高い精度で作成することができるので、前部板状体と火格子の前部突部とのクリアランスを従来に比べて必要最小限に小さくすることができ、火格子の浮き上がりをより精度よく制限することができる。
【００３０】
本発明の一形態において、前記火格子は、前記後壁部と前記側壁部との間に形成される凹部を有する。前記支持梁は、前記火格子の前記凹部に挿入される後部支持部を有する。前記後部支持部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した後部板状体を有する。前記火格子の前記後壁部は、前記後部板状体の傾斜角度と対応する傾斜角度を有する。前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記後部支持部の前記後部板状体の下面と対向する後部突部を有する。前記凹部は、前記後壁部、前記上壁部、及び前記後部突部により画定される。前記後部板状体は、前記凹部に挿入される。
【００３１】
この一形態によれば、火格子の側壁部は、傾斜した後部板状体の下面と対向する後部突部を有する。これにより、火格子が浮き上がろうとしたときに後部突部が後部板状体の下面と接触するので、前部突部と共に、火格子の浮き上がりを抑制することができる。また、後部板状体は、単なる板状の部材であるので、その構造が単純であり、容易に作成することができる。さらに、後部板状体の構造が単純であり、高い精度で作成することができるので、後部板状体と火格子の後部突部との隙間を小さくすることで、火格子の浮き上がりをいっそう小さくすることができる。加えて、火格子の後壁部が後部板状体の傾斜角度
と対応する傾斜角度を有するので、火格子を支持梁に取り付けたときに後壁部の一面と後部板状体の一面とを一致させることができ、後壁部と後部板状体との隙間を小さくすることができる。したがって、後壁部と後部板状体との隙間、及び後部板状体と後部突部との隙間ができるだけ小さくなるように、火格子と支持梁とを設計することで、支持梁に取り付けられた火格子のガタツキを小さくすることができる。ひいては、火格子の浮き上がりをいっそう抑制することができる。
【００３２】
本発明の一形態において、前記支持梁の前記前部ガイド部は、前記火格子の上壁部に対して傾斜した前部板状体を有し、前記火格子の前記側壁部は、前記火格子が前記支持梁に取り付けられた状態で、前記前部板状体の下面と対向する前部突部を有し、前記後部板状体と前記前部板状体は、実質的に同一の傾斜角度を有する。
【００３３】
この一形態によれば、後部板状体と前部板状体が、実質的に同一の傾斜角度を有するので、火格子を支持梁に取り付ける際、火格子の前部突部を前部板状体に、後部突部及び後壁部を後部板状体に沿って下方に移動させることで、前部板状体が前部突部と係合し、後部板状体が凹部と係合する。前部板状体と前部突部との隙間、及び後部板状体と凹部との隙間ができる限り小さくなるように、火格子と支持梁を設計することで、特許文献２の火格子の取り付け構造のように、従来、火格子を支持梁に取り付けるために使用されていたスペーサを用いることなく、支持梁に取り付けられた火格子のガタツキを低減しつつ、火格子を支持梁に取り付けることができる。これにより、部品点数及び製缶重量を削減することができ、且つ火格子着脱の作業工程が一工程減ることで、メンテナンス時間の短縮と工数削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態に係る火格子構造体が使用されるストーカ式廃棄物焼却炉の炉床部分を示す全体図である。
【図２】火格子の側面図である。
【図３】火格子の下面図である。
【図４】火格子の正面図である。
【図５】鋳造で製造された火格子の下面斜視図である。
【図６】鋳造で製造された火格子の上面斜視図である。
【図７】図２ないし図６に示した火格子を取り付ける火格子支持梁の側断面図である。
【図８】火格子支持梁の上面図である。
【図９】火格子を支持梁に取り付けた状態の側断面図を示す。
【図１０】従来のストーカ式焼却炉の炉床の部分側断面図である。
【図１１】ストーカ式焼却炉のストーカを構成する従来の火格子の概略横断面図である。
【図１２】図１１に示した部分Ｂ１の拡大横断面図である。
【図１３】火格子間に異物が挟まった状態の火格子の概略横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００３６】
図１は、本実施形態に係る火格子構造体が使用されるストーカ式廃棄物焼却炉の炉床部分を示す全体図である。図示のように、ストーカ式焼却炉１は、全体として階段状の構造を有する炉床１Ａを備える。炉床１Ａは、多段のストーカ２が配列されて構成される。ストーカ２は、焼却処理対象物の移送方向に沿って、乾燥領域２ａ、第１燃焼領域２ｂ、第２燃焼領域２ｃ、及び後燃焼領域２ｄを有する。
【００３７】
炉床１Ａは、幅方向の両側部にサイド火格子４ａを有し（図中片側のみ示される）、幅方向中央部に仕切り４を有する。図１に示す例では、ストーカ式焼却炉１に二列のストーカ２を設け、その中央に１つの仕切り４を設けている。これによりストーカ式焼却炉１の炉幅を広くすることができる。しかしながら、これに限らずストーカ式焼却炉１に三列以上のストーカ２と複数の仕切り４を幅方向に設けて、ストーカ２を左右三列、又は左右四列等に分割してもよい。
【００３８】
また、ストーカ式焼却炉１は、炉床１Ａのストーカ２の乾燥領域２ａ、第１燃焼領域２ｂ、第２燃焼領域２ｃ、及び後燃焼領域２ｄにそれぞれ燃焼空気を送るための風道１２を備える。風道１２は、乾燥領域２ａ、第１燃焼領域２ｂ、第２燃焼領域２ｃ、及び後燃焼領域２ｄに、燃焼空気を分割して供給するためのウインドボックス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに接続される。
【００３９】
ストーカ２は、炉床１Ａの幅方向に配列された複数の固定火格子と、同様に幅方向に配列された複数の可動火格子とを有する。固定火格子の列と可動火格子の列は、炉床１Ａの焼却処理対象物の移送方向に沿って階段状に交互に配置される。
【００４０】
次に、本実施形態に係る火格子構造体を構成する火格子について詳細に説明する。図２は、火格子の側面図である。図３は、火格子の下面図である。図４は、火格子の正面図である。なお、図１に示した本実施形態に係る炉床１Ａは、図１０に示した炉床１Ａにおいて火格子１４及びスクレーパ１５を火格子２０に置き換え、火格子受梁５ａ，５ｂを支持梁４０（図７及び図８参照）に置き換えたものである。火格子は、溶接用鋼板表面に耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を備えた合金を肉盛溶接した２層構造の板材（以下、２層板材という）や、他の合金材料を使用して、製缶により製造することができる。或いは、火格子は、砂型鋳造、フルモールド鋳造、ロストワックス鋳造等の鋳造法により、耐熱鋳鋼又は耐熱鋳鉄から製造されてもよい。図２ないし図４に示す火格子は、２層板材を用いて製缶により製造されたものである。
【００４１】
図２ないし図４に示すように、火格子２０は、上壁部２３と、前壁部２４と、前壁下部２５と、後壁部２８と、一対の側壁部２６，２７と、を有する。なお、側壁部２６，２７の間に同形状の壁部材を一つ以上設けてもよい。前壁部２４は、上壁部２３から下方に向かって延在する。前壁下部２５は、前壁部２４の下端から後方に向かって延在する。後壁部２８は、上壁部２３の後端に設けられ、上壁部２３に対して所定の角度で傾斜する。一対の側壁部２６，２７は、上壁部２３、前壁部２４、及び前壁下部２５と結合し、後壁部２８に向かって延在する。側壁部２６，２７は、上壁部２３及び前壁部２４の両方と結合している。なお、本明細書において、「前」方向とは、火格子２０が図１に示した炉床１Ａを構成したときの焼却処理対象物の移送方向をいい、「後」方向とはその反対方向をいう。また、本明細書において、「上」方向とは、火格子２０が図１に示した炉床１Ａを構成したときの炉内を向く方向をいい、「下」方向とはウインドボックス３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを向く方向をいう。
【００４２】
上壁部２３と側壁部２６，２７により画定される隙間（内部空間）は、燃焼空気が通過する通路を形成する。即ち、火格子２０は略中空ブロック状に形成される。また、側壁部２６，２７は、長手方向略中間部に、それぞれ前部突部２６Ａ，２７Ａを有する。前部突部２６Ａ，２７Ａは、その後側の面が上壁部２３に対して所定の角度を有して傾斜する。
【００４３】
側壁部２６，２７は、その後端に、後部突部３１を有する。後部突部３１は、側壁部２６の後端から側壁部２７の後端へ延在する板状部材であり、後部突部３１の後面は、上壁部２３に対して所定の角度を有して傾斜する。なお、後部突部３１は、本実施形態のよう
な板状部材に限らず、側壁部２６及び側壁部２７の少なくともいずれかに設けられる任意の形状の部材であってもよい。後壁部２８と側壁部２６，２７の後部突部３１との間には、凹部２９が形成される。具体的には、凹部２９は、後壁部２８、上壁部２３、及び側壁部２６，２７により画定される。また、後壁部２８は、その略中央部に後述するピン（図９参照）を挿入するための貫通孔３０を有する。
【００４４】
図５は、鋳造で製造された火格子の下面斜視図である。図６は、鋳造で製造された火格子の上面斜視図である。図５及び図６に示す火格子は、砂型鋳造、フルモールド鋳造、ロストワックス鋳造等の鋳造法により、耐熱鋳鋼又は耐熱鋳鉄から製造されたものであり、全体的な構成は、図２ないし図４に示した２層板材からなる火格子と同一である。即ち、図５及び図６に示す火格子は、上壁部２３と、前壁部２４と、前壁下部２５と、後壁部２８と、一対の側壁部２６，２７と、後部突部３１と、を有する。この火格子は鋳造で形成されているので、それぞれの構成要素が完全に一体成型されている点が、図２ないし図４に示した火格子と異なる。
【００４５】
図７は、図２ないし図６に示した火格子を取り付ける火格子支持梁（支持梁の一例に相当する）の側断面図である。図８は、火格子支持梁の上面図である。図７及び図８に示すように、支持梁４０は、フレーム３５にボルト等の固定部材によって取り付けられる。フレーム３５は、固定フレーム又は可動フレームである。フレーム３５が固定フレームである場合は、支持梁４０に取り付けられる火格子２０は固定火格子として機能する。フレーム３５が可動フレームである場合は、支持梁４０に取り付けられる火格子２０は、焼却処理対象物の移送方向に沿って可動な可動火格子として機能する。
【００４６】
支持梁４０は、図８に示すように、その幅方向に延在し、複数の火格子２０を取り付けることができるように構成される。支持梁４０は、火格子２０の後部を支持するように構成される後部支持部４１と、火格子２０の前部突部２６Ａ，２７Ａ近傍の位置を制限するように構成される前部ガイド部４２と、を有する。後部支持部４１は、所定の角度で傾斜した板状体（後部板状体の一例に相当する）である。前部ガイド部４２は、後部支持部４１と実質的に同一の角度で傾斜した板状体（前部板状体の一例に相当する）である。後部支持部４１は、火格子２０を支持梁４０に取り付けたときに、火格子２０の凹部２９に挿入される。前部ガイド部４２は、火格子２０の側壁部２６，２７が嵌合される複数のガイド凹部４３を有する。ガイド凹部４３は、凹部４３の底面を構成する底面部４３Ａと、側壁部２６，２７の側面を挟み込む一対の側面ガイド部４３Ｂと、を有する。ガイド凹部４３は、火格子２０の側壁部２６，２７の位置を制限するように構成される。言い換えれば、ガイド凹部４３は、火格子２０の側壁部２６，２７の変位を制限する。
【００４７】
後部支持部４１は、複数の貫通孔４４を有する。火格子２０が支持梁４０に取り付けられた状態、即ち、後部支持部４１が火格子２０の凹部２９に挿入された状態で、後部支持部４１の貫通孔４４と火格子２０の貫通孔３０との位置が一致するように、貫通孔４４が形成される。後述するように、貫通孔４４と貫通孔３０にはピンが挿入される（図９参照）。
【００４８】
図９は、火格子２０を支持梁４０に取り付けた状態の側断面図を示す。火格子２０を支持梁４０に取り付けることで、火格子組立体が構成される。火格子２０の前壁下部２５は、図示されていない下段の火格子２０の上壁部２３により支持される。このため、通常時は、火格子２０の側壁部２６，２７は、ガイド凹部４３の底面部４３Ａとは接触せず、火格子２０の前壁下部２５が減肉したときに、接触し得る。また、側壁部２６，２７は、ガイド凹部４３の側面ガイド部４３Ｂによって側方から挟み込まれる。この側壁部２６，２７と側面ガイド部４３Ｂとの隙間は、できる限り小さく設計することが好ましい。これにより、火格子２０の横方向の変位を非常に小さくすることができる。
【００４９】
図示のように、支持梁４０の前部ガイド部４２は、火格子２０の上壁部２３に対して傾斜するように構成される。火格子２０の前部突部２６Ａ及び図示されない前部突部２７Ａは、火格子２０が支持梁４０に取り付けられた状態で、前部ガイド部４２の下面と対向する。
【００５０】
後部支持部４１は、前部ガイド部４２と同様に、火格子２０の上壁部２３に対して傾斜するように構成される。火格子２０の後壁部２８は、支持梁４０の後部支持部４１の傾斜角度に対応する傾斜角度を有する。具体的には、後壁部２８は、後部支持部４１の傾斜角度と実質的に同一の傾斜角度を有する。側壁部２６，２７に設けられた後部突部３１は、火格子２０が支持梁４０に取り付けられた状態で、後部支持部４１の下面と対向する。
【００５１】
火格子２０を支持梁４０に取り付けるときは、まず、支持梁４０の後部支持部４１を火格子２０の凹部２９に位置させる。この状態で、火格子２０の前部突部２６Ａ，２７Ａを前部ガイド部４２に沿うように、且つ火格子２０の後部突部３１及び後壁部２８を後部支持部４１に沿うように、火格子２０を下方にスライドする。これにより、前部ガイド部４２が前部突部２６Ａ，２７Ａと係合し、後部支持部４１が凹部２９と係合する。火格子２０が支持梁４０に取り付けられた状態で、ピン５０を火格子２０の貫通孔３０と後部支持部４１の貫通孔４４とに挿入する。なお、前部ガイド部４２と前部突部２６Ａ，２７Ａとの隙間、及び後部支持部４１と凹部２９との隙間ができる限り小さくなるように、火格子２０と支持梁４０を設計することが好ましい。これにより、従来火格子２０を支持梁４０に取り付けるために使用されていたスペーサを用いることなく、支持梁４０に取り付けられた火格子２０のガタツキを低減しつつ、火格子２０を支持梁４０に取り付けることができる。
【００５２】
以上で説明した火格子２０及び支持梁４０によれば、火格子２０の側壁部２６，２７が、ガイド凹部４３によって側方から挟み込まれるので、側壁部２６，２７と側面ガイド部４３Ｂとの隙間をできる限り小さく設計することにより、火格子２０の横方向の変位を非常に小さくすることができる。各火格子２０の横方向の変位は、ガイド凹部４３の側面ガイド部４３Ｂ間の長さＷ１（図８参照）を超えることがないので、火格子２０の横方向の変位が蓄積されない。言い換えれば、火格子２０の横方向の変位量は、側壁部２６，２７と側面ガイド部４３Ｂとの隙間の大きさ以下に制限される。このため、焼却炉に設けられる熱膨張吸収装置の変位吸収量を大きくする必要がない。また、火格子２０の横方向の変位が蓄積されないので、火格子２０の側面間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる曲げ応力を低減することができる。ガイド凹部４３は、底面部４３Ａと側面ガイド部４３Ｂとを有する凹部であるので、その構造が非常に単純である。このため、ガイド凹部４３を高い精度で支持梁４０に形成することができる。さらに、支持梁４０の構造が単純であるので、重量も低減することができる。
【００５３】
また、この火格子組立体では、後壁部２８と後部支持部４１が有する貫通孔３０，４４にピン５０が挿入されるので、火格子２０の後部が横方向に変位することを規制することができる。したがって、各火格子２０後部の横方向の変位は、貫通孔３０，４４とピン５０との間の隙間の長さを超えることがないので、火格子２０後部の横方向の変位が蓄積されない。また、火格子２０の横方向の変位が蓄積されないので、火格子２０の側面間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる曲げ応力を低減することができる。このような貫通孔３０，４４は容易に形成することができ、必要となる部品はピン５０のみであるので、火格子２０及び支持梁４０の構造を単純化することができるとともに、部品点数を減らすことができる。また、火格子２０は、ピン５０によって、支持梁４０に対する移動範囲が制限される。したがって、焼却炉運転中の振動等によって火格子２０が支持梁４０から外れる方向に力が加わっても、火格子２０が支持梁４０から脱落する
ことを防止することができる。さらに、このピン５０によっても、火格子２０の浮き上がりが抑制される。また、これらの貫通孔３０，４４は機械加工により製作することができるので、横方向に整列される複数の火格子２０のピッチの精度を向上させることができる。このため、火格子２０間の隙間を均一にすることができ、炉内へ燃焼空気を均一に噴入させることができる。
【００５４】
この火格子２０は、傾斜した前部ガイド部４２の下面と対向する前部突部２６Ａ．２７Ａを有する。これにより、火格子２０が浮き上がろうとしたときに前部突部２６Ａ．２７Ａが前部ガイド部４２の下面と接触するので、火格子２０の浮き上がりを抑制することができる。火格子２０の浮き上がりを抑制することができるので、火格子２０の前壁下部２５と他の火格子２０の上壁部２３との間に噛みこまれる異物のサイズが小さくなり、異物によって生じる曲げ応力を低減することができる。前部ガイド部４２は、単なる板状の部材であるので、前部ガイド部４２を高い精度で作成することができる。さらに、前部ガイド部４２の構造が単純であり、高い精度で作成することができるので、前部ガイド部４２と火格子２０の前部突部２６Ａ，２７Ａとのクリアランスを従来に比べて精度良く確保することができ、火格子２０の浮き上がりを精度よく拘束することができる。
【００５５】
また、この火格子２０の側壁部２６，２７は、傾斜した後部支持部４１の下面と対向する後部突部３１を有する。これにより、火格子２０が浮き上がろうとしたときに後部突部３１が後部支持部４１の下面と接触するので、前部突部２６Ａ，２７Ａと共に、火格子２０の浮き上がりを抑制することができる。また、後部支持部４１は、単なる板状の部材であるので、その構造が単純であり、容易に作成することができる。また、後部支持部４１の構造が単純であるので、後部支持部４１を高い精度で作成することができるし、その作業工数を減らすことができる。さらに、後部支持部４１の構造が単純であり、高い精度で作成することができるので、後部支持部４１と火格子２０の後部突部３１とのクリアランスを従来に比べて精度良く確保することができ、火格子２０の浮き上がりを精度よく拘束することができる。加えて、火格子２０の後壁部２８が後部支持部４１の傾斜角度と対応する傾斜角度を有するので、火格子２０を支持梁４０に取り付けたときに後壁部２８の一面と後部支持部４１の一面とを一致させることができ、後壁部２８と後部支持部４１との隙間を小さくすることができる。したがって、後壁部２８と後部支持部４１との隙間、及び後部支持部４１と後部突部３１との隙間ができるだけ小さくなるように、火格子２０と支持梁４０とを設計することができ、支持梁４０に取り付けられた火格子２０のガタツキを小さくすることができる。ひいては、火格子２０の浮き上がりをいっそう抑制することができる。
【００５６】
以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、本発明の課題の一つである、「火格子の横方向の変位量を低減する」という観点からは、本火格子組立体は、火格子２０の側壁部２６，２７が支持梁４０の支持凹部４３に嵌合される構成を有していればよく、火格子２０及び支持梁４０の他の構成部品は必須ではない。
【符号の説明】
【００５７】
１…ストーカ式焼却炉
１Ａ…炉床
２０…火格子
２３…上壁部
２４…前壁部
２６，２７…側壁部
２６Ａ，２７Ａ…前部突部
２８…後壁部
２９…凹部
３０，４４…貫通孔
３１…後部突部
４０…支持梁
４１…後部支持部
４２…前部ガイド部
４３…ガイド凹部
４３Ａ…底面部
４３Ｂ…側面ガイド部
５０…ピン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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