水冷式ストーカ炉
【課題】 高温還元処理に適用可能な構造のストーカ炉とし、ガス化溶融炉のガス化炉としても使用できるようにした水冷式ストーカ炉を提供する。
【解決手段】 水冷用内部空間を有するケーシングフレーム４１と、ケーシングフレーム４１と接続され水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレーム４２とを備えるフレーム一体型の火格子を有し、ロッドフレーム４２は、炉外へ延設されて、内部流路の流水口及び排水口を炉外に設ける。可動火格子４ａを往復移動させるための駆動部は炉外に設置し、該駆動部をロッドフレーム４２と炉外で駆動連結する。ロッドフレーム４２は、ケーシングフレーム４１の後端部側方に延びて、炉体側壁部５に形成された通孔を貫通する。炉体側壁部５は、ロッドフレーム４２が貫通する通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持するスライドシール機構を備える。
【解決手段】 水冷用内部空間を有するケーシングフレーム４１と、ケーシングフレーム４１と接続され水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレーム４２とを備えるフレーム一体型の火格子を有し、ロッドフレーム４２は、炉外へ延設されて、内部流路の流水口及び排水口を炉外に設ける。可動火格子４ａを往復移動させるための駆動部は炉外に設置し、該駆動部をロッドフレーム４２と炉外で駆動連結する。ロッドフレーム４２は、ケーシングフレーム４１の後端部側方に延びて、炉体側壁部５に形成された通孔を貫通する。炉体側壁部５は、ロッドフレーム４２が貫通する通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持するスライドシール機構を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を高温還元処理するのに適した水冷式ストーカ炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ごみの熱分解ガス化溶融炉の開発が積極的に進められている。熱分解ガス化溶融炉は、ごみ等の被処理物を５００℃程度の高温還元雰囲気で蒸し焼きにすることにより、可燃性ガスとチャーと無機物に熱分解され、発生した熱分解ガスは通常、ガス化溶融炉の燃料として使用され、１３００℃以上の高温で別ラインから供給されたチャーと共に燃焼させ、灰分をスラグ化させる。
【０００３】
熱分解ガス化溶融炉の一形式として、ガス化炉と溶融炉とを組み合わせたものがあり、例えば、ロータリーキルン炉のような熱分解ドラムで発生した熱分解ガスを、後段の高温燃焼溶融炉で別ラインから供給されたチャーと共に燃焼させ、灰分をスラグ化させるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、ロータリーキルン炉は、傾斜させた熱分解ドラムを回転させて被処理物を搬送するため、被処理物は落下衝撃を受ける。この衝撃により、脆い被処理物の場合は熱分解ドラム内で形状が変化したり、粉砕されてしまう。処理後の被処理物の形状を問わない場合は問題無いが、例えば、粉体をペレット状に加工した製鋼ダストのように、変形や粉砕を避けたい被処理物に対して適さない。
【０００５】
そこで、ロータリーキルン炉に代えて、緩やかな搬送と適度な撹拌機能を有し、被処理物の性状を問わないストーカ式焼却炉のようなストーカを備える炉（以下、「ストーカ炉」と言う。）を利用することが考えられる。
【０００６】
そのようなストーカ炉によって高温還元処理を行おうとした場合、高温の低酸素ガスを火格子下部から供給することが有効と考えられる。
【０００７】
しかしながら、一般に、従来のストーカ式焼却炉は、火格子下部から供給される燃焼空気は高くても３００℃程度であり、火格子上部表面での固体燃焼を目的として設計されているため、火格子裏面が５００℃以上の高温に耐えるような設計になっていない。発熱量が高い燃料に対して用いられる水冷式火格子（例えば、特許文献２〜６）であっても、火格子裏面が５００℃以上の高温に耐え得る設計になっていない。そのため、従来のストーカ式焼却炉を応用して高温還元処理を行おうとした場合には、火格子を支持しているフレームが熱的損傷を受けることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２７４１１号公報
【特許文献２】特許第３７１５４３０号公報
【特許文献３】特許第２８３１９５８号公報
【特許文献４】特許第３９９０４６３号公報
【特許文献５】特許第３９６１７９０号公報
【特許文献６】特許第３８３８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高温還元処理に適用可能な構造のストーカ炉とし、ガス化溶融炉のガス化炉としても使用できるようにした水冷式ストーカ炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外へ延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子を有し、前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、一形態において、前記火格子が可動火格子であって、該可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置されており、前記駆動部が前記ロッドフレームと駆動連結されている。
【００１２】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと連結されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられている。
【００１３】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、複数の前記火格子のロッドフレームが、炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されている。
【００１４】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記炉体側壁部に水冷ジャケットが埋設され、該水冷ジャケットに前記通孔が形成されている。
【００１５】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を備え、下室から上室へ冷却水が流れるように構成されている。
【００１６】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が、該火格子の上面および下面の少なくとも一方の面が、不定形耐火物若しくは着脱可能に取り付けられた耐火セラミックプレートにより被覆されている。
【００１７】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子は、前記ケーシングフレームの上下面の少なくとも一方面に火格子の前後方向に並列して延びる複数条の凸条を有し、該凸条の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物が前記並列する凸条間に埋設されている。
【００１８】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子は、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設されている。
【００１９】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを前記火格子下部に供給する手段を備えている。
【００２０】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記高温燃焼ガスが５００〜１３００℃である。
【００２１】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナが設置されている。
【００２２】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記高温燃焼ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を更に備え、該燃焼炉から排出された高温燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外へ延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子と、を有し、前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられているため、炉内にある火格子の上下面およびロッドフレームが水冷されることにより、火格子下部から供給される５００℃以上の高温ガスに対する耐熱性を備えることができる。
【００２４】
また、可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置され、前記駆動部と前記ロッドフレームとを炉外で駆動連結することにより、駆動部が高温ガスにさらされることがない。
【００２５】
また、前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと接続されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられていることにより、通孔からの高温ガスの漏出を防止しつつ、炉外において冷却水をロッドフレームへ供給し又はロッドフレームから排出することができる。
【００２６】
また、複数の前記火格子の前記ロッドフレームが炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されていることにより、複数の火格子を共通の駆動部により一括駆動し、前記中間連結体が高温ガスに晒されることがない。
【００２７】
また、前記炉体側壁部に水冷ジャケットを埋設し、該水冷ジャケットに前記通孔を形成することにより、通孔付近を強制的に冷却し、通孔付近の耐火性能を損なわないようにすることができる。
【００２８】
また、前記火格子が、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を備え、下室から上室へ冷却水が流れるように構成することにより、温度の高い火格子下面を優先的に冷却することができる。
【００２９】
また、前記火格子の上面を、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆することにより、被処理物の冷却を防ぐ。また、前記火格子の下面を、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆することにより、火格子下部からの高温ガスが供給された場合にその高温ガスの温度低下を軽減させることができる。
【００３０】
また、耐火セラミックプレートを着脱可能とすることにより、耐火セラミックプレートを交換するだけで、長期間性能を維持できる。
【００３１】
また、前記火格子が、前記ケーシングフレームの上下両面に火格子の前後方向に延びる複数条の凸条を有し、該凸状の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物を前記凸条間に埋設することにより、放熱性が向上し、その結果、耐熱性が向上する。
【００３２】
また、前記火格子が、可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子を、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設することにより、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物による被覆への衝撃を無くして耐火セラミクプレート若しくは不定形耐火物による被覆の割れや損耗を防止若しくは軽減することができる。
【００３３】
また、前記火格子下部に酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを供給する手段を備えることにより、火格子上の被処理物を高温還元処理することが可能となる。
【００３４】
また、前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナを設置することで、被処理物の熱分解に必要な低酸素濃度で高温の燃焼排ガスを、火格子下部に供給することができる。火格子下部に供給された燃焼排ガスは、火格子間を通って火格子上に上昇し、被処理物を熱分解する。
【００３５】
また、前記高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を備え、該燃焼炉から排出された高温燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成することにより、熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る水冷式ストーカ炉の内部構造を示す側面図である。
【図２】図１の水冷式ストーカ炉の後段に燃焼炉を設置した例を示す概略構成図である。
【図３】火格子の一実施形態を示す、図５のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図３の火格子であって、図５のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３の火格子であって、図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３の火格子の一部切り欠き斜視図である。
【図７】図１の水冷式ストーカ炉の要部を拡大して示す、図８のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図１の水冷式ストーカ炉の外観を示す側面図である。
【図９】図１の水冷式ストーカ炉の構成要素であるスライドシール機構を拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係る水冷式ストーカ炉の第１実施形態について、以下に図１〜９を参照して説明する。
【００３８】
本発明に係る水冷式ストーカ炉１は、図１に示すように、被処理物を投入するための投入口２、投入された被処理物を押し出すためのプッシャー３、プッシャー３によって押し出された被処理物を搬送する火格子４等を備えている。火格子４は、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとが傾斜状に且つ交互に配置されている。可動火格子４ａが傾斜方向に往復移動することにより、被処理物は順次下流側へ搬送される。なお、可動火格子と固定火格子を水平方向に向けて、交互に階段状に配置することもできる。
【００３９】
図示例の水冷式ストーカ炉１は、被処理物の高温還元処理に適した構造のストーカ炉であり、従来のストーカ式焼却炉のように火格子上の被処理物に対して火炎を放射する始動用バーナは備えておらず、火格子４の下部スペースを形成する風箱１１内に火炎を放射するバーナ１２が設置されている。風箱１１は、高温燃焼排ガスＧを火格子４の下部全体に供給可能なように上面開口の箱型をしており、耐火物によって内面ライニングされている。
【００４０】
バーナ１２は、燃料を燃焼させることにより低酸素濃度の高温燃焼排ガスを発生させ、発生させた高温燃焼排ガスＧを火格子４の下部に供給する。火格子４の下部に供給された低酸素濃度の高温燃焼排ガスは、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとの間の間隙を通って火格子４上の被処理物を高温還元雰囲気で蒸し焼きにする。
【００４１】
バーナ１２の燃料としては、例えば、化石燃料、ＣＯＧガス、バイオガス、あるいは、図１に破線Ｈｄで示すように、被処理物の高温還元処理によって生じた熱分解ガス（乾留ガス）等が使用可能である。
【００４２】
火格子４の下部に供給される高温燃焼ガスＧは、温度制御手段１３により、５００〜１３００℃の範囲内の所定温度に制御され得る。温度制御手段１３は、例えば、火格子４の下面に取り付けられた温度センサＳによって検出された温度に基づき、炉内加熱用バーナ１２の燃料噴射量を制御するように構成することができる。
【００４３】
また、火格子４の下部から火格子４の上部に供給する高温燃焼排ガスは、好適には、酸素濃度１％以下に制御されて供給される。例えば、火格子４の下部に供給される前に高温燃焼排ガスの酸素濃度をレーザー式酸素濃度計等の酸素濃度計（図示せず。）によって検出し、検出された酸素濃度が１％を超える場合には、バーナ１２に供給される燃焼用空気の空気比、若しくは、燃料ガス及び燃焼用空気の空燃比を調整することにより、酸素濃度を１％以下に制御することができる。
【００４４】
変更態様として、図２に示すように、水冷式ストーカ炉１の炉内上部に、高温還元処理によって生じた熱分解ガスを燃焼させるための燃焼炉２０を設けることができる。燃焼炉２０は、助燃バーナ２０ａを備え、熱分解ガスを燃焼させることで被処理物を上方からも加熱できる。
【００４５】
燃焼炉２０から排出される高温燃焼排ガスＧは、高温バグフィルターＢＦを介し、送風機Ｆによって、ストーカ炉１の風箱１１内に供給するようにしても良い。燃焼炉２０から排出される高温燃焼ガスＧの酸素濃度は０〜２％程度であり、酸素濃度が１％を超える場合には、例えば、バーナ１２に供給する燃焼用空気量を減らすことにより、バーナ１２の燃焼によって酸素を消費させて酸素濃度を下げることができる。
【００４６】
なお、図示しないが、高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させるための燃焼炉２０を、ストーカ炉とは別体として炉外に設置することもできるし、バーナ等を備える加熱装置をストーカ炉とは別体として炉外に設置して、該加熱装置によって燃焼炉２０からの排ガスを加熱し、火格子下部に供給する構成とすることも可能である。
【００４７】
火格子４下部に供給される燃焼排ガスの高温に耐えるため、可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、図３〜図６に示すように、水冷用内部空間Ｃ１を有する直方体をしたケーシングフレーム４１と、ケーシングフレーム４１と接続され水冷用内部空間Ｃ１と連通する内部流路Ｃ２を有するロッドフレーム４２とを備えるフレーム一体型に構成されており、自重や駆動力等による機械的ストレスに耐え得る構造体となっている。
【００４８】
ケーシングフレーム４１は、耐熱性合金鋼や耐熱性鋳鋼等の公知の耐熱鋼材により形成され得るが、高温での耐摩耗性を高めた耐熱性鋳鋼によって形成することが好ましい。
【００４９】
ロッドフレーム４２は、図７を参照すれば、可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂの各々の後部両側面に接続されて、炉体側壁５を貫通して炉外へ延設されており、内部流路Ｃ２の流水口４２ａ及び排水口４２ｂが炉外において配設されている。これら流水口４２ａおよび排水口４２ｂにそれぞれ、フレキシブルホースＦが接続されて、冷却水が給水および排水される。冷却水は、ケーシングフレーム４１内に気泡が滞留しないような流量及び圧力が付与され得る。ロッドフレーム４２は、合金鋼、鋳鋼等によって形成することができる。
【００５０】
ロッドフレーム４２の一端部の外周面に雄螺子部を設けるとともにケーシングフレーム４１に該雄螺子部と螺合する雌螺子部を設けて該雌螺子部に前記雄螺子部を螺入することにより、ロッドフレーム４２をケーシングフレーム４１に固定することができるが、ボルト等の締結具を用いてロッドフレーム４２をケーシングフレーム４１に固定し、あるいは、鋳造等によりロッドフレーム４２とケーシングフレーム４１を一体成型することもできる。
【００５１】
可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、図３〜図７に示すように、ケーシングフレーム４１内において上壁及び底壁と中間を平行に延びる内壁４１ｍによって、水冷用内部空間Ｃ１が火格子先端部内部で連通する上室と下室の２室に分けられている。
【００５２】
ケーシングフレーム４１に接続された一方のロッドフレーム４２は水冷用内部空間Ｃ１の下室とのみ内部連通しており、ケーシングフレーム４１に接続された他方のロッドフレーム４２は、水冷用内部空間Ｃ１の上室とのみ内部連通している。具体的には、図６及び図７に示されているように、水冷用内部空間Ｃ１の上室後端部のロッドフレーム接続部位は流入側端が閉じられており、水冷用内部空間Ｃ１の下室後端部のロッドフレーム接続部位は流出側端が閉じられている。したがって、流入側のロッドフレーム４２を通じて流入する冷却水は水冷用内部空間Ｃ１の下室へ流入し、次いで水冷用内部空間Ｃ１の上室へ流れ、流出側のロッドフレーム４２を通じて排出される。
【００５３】
可動火格子４ａおよび固定火格子４ｂは、それらの上面および下面が耐火セラミックプレート４ｃにより被覆され得る。火格子下部へ高温燃焼排ガスを供給することにより火格子４の下面の方が上面より高温となるため、火格子４の下面のみを耐火セラミックプレート４ｃにより被覆することもできる。
【００５４】
耐火セラミックプレート４ｃは、ボルト、アンカー金具、或いは、その他の図示しない締結具によって、ケーシングフレーム４１に対して着脱可能に取り付けられ得る。
【００５５】
可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、ケーシングフレーム４１の上面および下面に前後方向に並列に延びる複数条の凸条４１ｐが形成されている。凸条４１ｐの内面は、図５に示すように水冷用内部空間Ｃ１の一部を形成する凹条となっており、冷却水が流れることができるようになっている。耐火セラミックプレート４ｃは、並列して隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に嵌入されるようにして埋設されている。ケーシングフレーム４１の上面を被覆する耐火セラミックプレート４ｃは、被処理物の冷却を低減する。また、ケーシングフレーム４１の下面を被覆する耐火セラミックプレート４ｃは、火格子下部からの高温ガスの温度低下を低減する。
【００５６】
なお、耐火セラミックプレート４ｃに代えて、不定形耐火物を隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に埋設することにより被覆することもできる。不定形耐火物としてはキャスタブル耐火物やプラスチック耐火物を例示することができ、これらの耐火物を、吹き付け、塗り込み、圧入等の施工によって、隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に埋設することにより、ケーシングフレーム４１を被覆することができる。
【００５７】
火格子４の先端部下面に接触子４ｄが突設されている。接触子４ｄは、火格子４の凸条４１ｐの上を摺動するように配設されている。接触子４ｄは、ケーシングフレーム４１と同材料、例えば耐熱性鋳鋼によって形成することができ、ケーシングフレーム４１と一体成型とすることもできる。接触子４ｄが、冷却水によって冷却されている凸条４１ｐ上を摺動することにより、接触子４ｄ及びケーシングフレーム４１の摩耗が減少し得る。なお、接触子４ｄにより、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとの間に間隙が生じ、この間隙を通じて火格子４の下部から上部へガスＧが抜け出ることができる（図４参照）。
【００５８】
複数の可動火格子４ａのロッドフレーム４２が、中間連結体６を介して、炉外に設置された駆動部７と駆動連結されている。駆動部７は、一般には油圧シリンダーが用いられる。この駆動部７を構成する油圧シリンダーは、軸７ａに揺動自在に取り付けられている。
【００５９】
中間連結体６は、図示例では、駆動部７を構成する油圧シリンダーのピストンロッド７ｂに連結されたリンク機構６ａと、リンク機構６ａと接続された連結板６ｂと、連結板６ｂの上縁に突設された複数の軸受け部６ｃと、を備えている。連結板６ｂは、炉外において炉体側壁５と間隔をおいて平行に配置されるとともに、ローラ部材８を備え、ローラ部材８が炉体側壁５に突設された傾斜ガイド５ａ上を移動可能となっている。軸受け部６ｃには、可動火格子４ａのロッドフレーム４２が回転可能に連結されている。
【００６０】
駆動部７を構成している油圧シリンダーのピストンロッド７ｂがシリンダー７ｃから突出すると、リンク機構６ａを介して連結板６ｂが傾斜ガイド５ａに案内されて斜め上方へスライドし、それに伴って、複数の可動火格子４ａが斜め上方へ同時に移動する。その逆に、ピストンロッド７ｂがシリンダー７ｃ内に退動すれば、可動火格子４ａが斜め下方へ移動する。こうして、可動火格子４ａが斜め方向に往復移動する。
【００６１】
炉体側壁５は、内側から順に、耐火ライニング層５ｂ、断熱材層５ｃ、保温材層５ｄを備えている。図７，８を参照すれば、炉体側壁５に水冷ジャケット９が埋設されている。水冷ジャケット９は、図示しない給排水部から冷却水が供給、排出されて、冷却水が水冷ジャケット９の内部空間を強制循環している。ロッドフレーム４２は、水冷ジャケット９を貫通している。
【００６２】
可動火格子４ａのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｅは、図９に示すように、可動火格子４ａの傾斜方向の往復移動を可能にするために斜め方向に延びる長孔に形成されている。なお、通孔５ｅは、可動火格子４ａのロッドフレーム４２の往復移動を許容する開口面積を有しておればよく、その形状は長孔に限られない。固定火格子４ｂのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｆ（図７参照）は丸孔とされ得る。
【００６３】
可動火格子４ａのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｅから高温ガスが漏れないように、図７及び図９に示すように、スライドシール機構１０が設けられている。このスライドシール機構１０は、図示例では、ロッドフレーム４２に連結されたスライドプレート１０ａと、通孔５ｅを囲むようにして炉体側壁５に固定されてスライドプレート１０ａを摺動自在に受けるガイド１０ｂと、スライドプレート１０ａをガイド１０ｂへ押圧するローラ１０ｃと、を備えている。スライドプレート１０ａは、ローラ１０ｃに押圧されることにより通孔５ｅを塞いだ状態で図９の実線位置と仮想線位置との間をスライドする。なお、ガスシール性を高めるために、ロッドフレーム４２に、回転シール機構等の適宜シール機構を更に付加することができる。
【００６４】
上記説明から明らかなように、本発明に係る水冷式ストーカ炉によれば、従来のように鋳鋼製の火格子を金属製のフレームに支持させる構成と異なり、火格子４がケーシングフレーム４１とロッドフレーム４２とを備えたフレーム一体型となっていて、炉体側壁を貫通して延びるロッドフレーム４２が炉外から冷却水を供給され炉外へ冷却水を排水することにより、火格子４の下部から高温の低酸素排ガスを投入することができる。
【００６５】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉によれば、ロータリーキルン炉のように被処理物の落下撹拌を伴わないため、被処理物の性状を問わずに処理可能である。また、被処理物はロータリーキルン炉や回転炉床炉のようにバーナ火炎に曝されないため、ＯＨラジカルによる被処理物の酸化反応を防止でき、質の高い還元処理が可能となる。
【００６６】
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内において、変更可能である。
【００６７】
例えば、火格子を各火格子が水平配置された階段状に配置して、流入側ロッドフレームおよび流出側ロッドフレームを火格子の上流側壁に接続するとともに、それらのロッドフレームを炉体上流側壁（前壁）を貫通させ、炉外において流入側ロッドフレームに冷却水を供給するとともに流出側ロッドフレームから排水させる構成とすることも可能である。斯かる構成により、可動火格子のロッドフレームは一定の軸線を往復移動するため、スライドシール機構を省略することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、高温還元処理の他、汚泥や都市ごみ等の有機系廃棄物の炭化処理、高温の熱風で乾燥する乾燥炉、焼結炉、焼成炉、汚染土壌処理などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 水冷式ストーカ炉
４ 火格子
４１ ケーシングフレーム
４２ ロッドフレーム
５ 炉体側壁
６ 中間連結体
９ 水冷ジャケット
１０ スライドシール機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を高温還元処理するのに適した水冷式ストーカ炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ごみの熱分解ガス化溶融炉の開発が積極的に進められている。熱分解ガス化溶融炉は、ごみ等の被処理物を５００℃程度の高温還元雰囲気で蒸し焼きにすることにより、可燃性ガスとチャーと無機物に熱分解され、発生した熱分解ガスは通常、ガス化溶融炉の燃料として使用され、１３００℃以上の高温で別ラインから供給されたチャーと共に燃焼させ、灰分をスラグ化させる。
【０００３】
熱分解ガス化溶融炉の一形式として、ガス化炉と溶融炉とを組み合わせたものがあり、例えば、ロータリーキルン炉のような熱分解ドラムで発生した熱分解ガスを、後段の高温燃焼溶融炉で別ラインから供給されたチャーと共に燃焼させ、灰分をスラグ化させるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、ロータリーキルン炉は、傾斜させた熱分解ドラムを回転させて被処理物を搬送するため、被処理物は落下衝撃を受ける。この衝撃により、脆い被処理物の場合は熱分解ドラム内で形状が変化したり、粉砕されてしまう。処理後の被処理物の形状を問わない場合は問題無いが、例えば、粉体をペレット状に加工した製鋼ダストのように、変形や粉砕を避けたい被処理物に対して適さない。
【０００５】
そこで、ロータリーキルン炉に代えて、緩やかな搬送と適度な撹拌機能を有し、被処理物の性状を問わないストーカ式焼却炉のようなストーカを備える炉（以下、「ストーカ炉」と言う。）を利用することが考えられる。
【０００６】
そのようなストーカ炉によって高温還元処理を行おうとした場合、高温の低酸素ガスを火格子下部から供給することが有効と考えられる。
【０００７】
しかしながら、一般に、従来のストーカ式焼却炉は、火格子下部から供給される燃焼空気は高くても３００℃程度であり、火格子上部表面での固体燃焼を目的として設計されているため、火格子裏面が５００℃以上の高温に耐えるような設計になっていない。発熱量が高い燃料に対して用いられる水冷式火格子（例えば、特許文献２〜６）であっても、火格子裏面が５００℃以上の高温に耐え得る設計になっていない。そのため、従来のストーカ式焼却炉を応用して高温還元処理を行おうとした場合には、火格子を支持しているフレームが熱的損傷を受けることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２７４１１号公報
【特許文献２】特許第３７１５４３０号公報
【特許文献３】特許第２８３１９５８号公報
【特許文献４】特許第３９９０４６３号公報
【特許文献５】特許第３９６１７９０号公報
【特許文献６】特許第３８３８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高温還元処理に適用可能な構造のストーカ炉とし、ガス化溶融炉のガス化炉としても使用できるようにした水冷式ストーカ炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外へ延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子を有し、前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、一形態において、前記火格子が可動火格子であって、該可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置されており、前記駆動部が前記ロッドフレームと駆動連結されている。
【００１２】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと連結されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられている。
【００１３】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、複数の前記火格子のロッドフレームが、炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されている。
【００１４】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記炉体側壁部に水冷ジャケットが埋設され、該水冷ジャケットに前記通孔が形成されている。
【００１５】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を備え、下室から上室へ冷却水が流れるように構成されている。
【００１６】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が、該火格子の上面および下面の少なくとも一方の面が、不定形耐火物若しくは着脱可能に取り付けられた耐火セラミックプレートにより被覆されている。
【００１７】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子は、前記ケーシングフレームの上下面の少なくとも一方面に火格子の前後方向に並列して延びる複数条の凸条を有し、該凸条の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物が前記並列する凸条間に埋設されている。
【００１８】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子が可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子は、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設されている。
【００１９】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを前記火格子下部に供給する手段を備えている。
【００２０】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記高温燃焼ガスが５００〜１３００℃である。
【００２１】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナが設置されている。
【００２２】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉は、他の一形態において、前記高温燃焼ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を更に備え、該燃焼炉から排出された高温燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外へ延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子と、を有し、前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられているため、炉内にある火格子の上下面およびロッドフレームが水冷されることにより、火格子下部から供給される５００℃以上の高温ガスに対する耐熱性を備えることができる。
【００２４】
また、可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置され、前記駆動部と前記ロッドフレームとを炉外で駆動連結することにより、駆動部が高温ガスにさらされることがない。
【００２５】
また、前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと接続されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられていることにより、通孔からの高温ガスの漏出を防止しつつ、炉外において冷却水をロッドフレームへ供給し又はロッドフレームから排出することができる。
【００２６】
また、複数の前記火格子の前記ロッドフレームが炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されていることにより、複数の火格子を共通の駆動部により一括駆動し、前記中間連結体が高温ガスに晒されることがない。
【００２７】
また、前記炉体側壁部に水冷ジャケットを埋設し、該水冷ジャケットに前記通孔を形成することにより、通孔付近を強制的に冷却し、通孔付近の耐火性能を損なわないようにすることができる。
【００２８】
また、前記火格子が、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を備え、下室から上室へ冷却水が流れるように構成することにより、温度の高い火格子下面を優先的に冷却することができる。
【００２９】
また、前記火格子の上面を、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆することにより、被処理物の冷却を防ぐ。また、前記火格子の下面を、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆することにより、火格子下部からの高温ガスが供給された場合にその高温ガスの温度低下を軽減させることができる。
【００３０】
また、耐火セラミックプレートを着脱可能とすることにより、耐火セラミックプレートを交換するだけで、長期間性能を維持できる。
【００３１】
また、前記火格子が、前記ケーシングフレームの上下両面に火格子の前後方向に延びる複数条の凸条を有し、該凸状の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物を前記凸条間に埋設することにより、放熱性が向上し、その結果、耐熱性が向上する。
【００３２】
また、前記火格子が、可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子を、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設することにより、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物による被覆への衝撃を無くして耐火セラミクプレート若しくは不定形耐火物による被覆の割れや損耗を防止若しくは軽減することができる。
【００３３】
また、前記火格子下部に酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを供給する手段を備えることにより、火格子上の被処理物を高温還元処理することが可能となる。
【００３４】
また、前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナを設置することで、被処理物の熱分解に必要な低酸素濃度で高温の燃焼排ガスを、火格子下部に供給することができる。火格子下部に供給された燃焼排ガスは、火格子間を通って火格子上に上昇し、被処理物を熱分解する。
【００３５】
また、前記高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を備え、該燃焼炉から排出された高温燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成することにより、熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る水冷式ストーカ炉の内部構造を示す側面図である。
【図２】図１の水冷式ストーカ炉の後段に燃焼炉を設置した例を示す概略構成図である。
【図３】火格子の一実施形態を示す、図５のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図３の火格子であって、図５のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図３の火格子であって、図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３の火格子の一部切り欠き斜視図である。
【図７】図１の水冷式ストーカ炉の要部を拡大して示す、図８のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図１の水冷式ストーカ炉の外観を示す側面図である。
【図９】図１の水冷式ストーカ炉の構成要素であるスライドシール機構を拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明に係る水冷式ストーカ炉の第１実施形態について、以下に図１〜９を参照して説明する。
【００３８】
本発明に係る水冷式ストーカ炉１は、図１に示すように、被処理物を投入するための投入口２、投入された被処理物を押し出すためのプッシャー３、プッシャー３によって押し出された被処理物を搬送する火格子４等を備えている。火格子４は、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとが傾斜状に且つ交互に配置されている。可動火格子４ａが傾斜方向に往復移動することにより、被処理物は順次下流側へ搬送される。なお、可動火格子と固定火格子を水平方向に向けて、交互に階段状に配置することもできる。
【００３９】
図示例の水冷式ストーカ炉１は、被処理物の高温還元処理に適した構造のストーカ炉であり、従来のストーカ式焼却炉のように火格子上の被処理物に対して火炎を放射する始動用バーナは備えておらず、火格子４の下部スペースを形成する風箱１１内に火炎を放射するバーナ１２が設置されている。風箱１１は、高温燃焼排ガスＧを火格子４の下部全体に供給可能なように上面開口の箱型をしており、耐火物によって内面ライニングされている。
【００４０】
バーナ１２は、燃料を燃焼させることにより低酸素濃度の高温燃焼排ガスを発生させ、発生させた高温燃焼排ガスＧを火格子４の下部に供給する。火格子４の下部に供給された低酸素濃度の高温燃焼排ガスは、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとの間の間隙を通って火格子４上の被処理物を高温還元雰囲気で蒸し焼きにする。
【００４１】
バーナ１２の燃料としては、例えば、化石燃料、ＣＯＧガス、バイオガス、あるいは、図１に破線Ｈｄで示すように、被処理物の高温還元処理によって生じた熱分解ガス（乾留ガス）等が使用可能である。
【００４２】
火格子４の下部に供給される高温燃焼ガスＧは、温度制御手段１３により、５００〜１３００℃の範囲内の所定温度に制御され得る。温度制御手段１３は、例えば、火格子４の下面に取り付けられた温度センサＳによって検出された温度に基づき、炉内加熱用バーナ１２の燃料噴射量を制御するように構成することができる。
【００４３】
また、火格子４の下部から火格子４の上部に供給する高温燃焼排ガスは、好適には、酸素濃度１％以下に制御されて供給される。例えば、火格子４の下部に供給される前に高温燃焼排ガスの酸素濃度をレーザー式酸素濃度計等の酸素濃度計（図示せず。）によって検出し、検出された酸素濃度が１％を超える場合には、バーナ１２に供給される燃焼用空気の空気比、若しくは、燃料ガス及び燃焼用空気の空燃比を調整することにより、酸素濃度を１％以下に制御することができる。
【００４４】
変更態様として、図２に示すように、水冷式ストーカ炉１の炉内上部に、高温還元処理によって生じた熱分解ガスを燃焼させるための燃焼炉２０を設けることができる。燃焼炉２０は、助燃バーナ２０ａを備え、熱分解ガスを燃焼させることで被処理物を上方からも加熱できる。
【００４５】
燃焼炉２０から排出される高温燃焼排ガスＧは、高温バグフィルターＢＦを介し、送風機Ｆによって、ストーカ炉１の風箱１１内に供給するようにしても良い。燃焼炉２０から排出される高温燃焼ガスＧの酸素濃度は０〜２％程度であり、酸素濃度が１％を超える場合には、例えば、バーナ１２に供給する燃焼用空気量を減らすことにより、バーナ１２の燃焼によって酸素を消費させて酸素濃度を下げることができる。
【００４６】
なお、図示しないが、高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させるための燃焼炉２０を、ストーカ炉とは別体として炉外に設置することもできるし、バーナ等を備える加熱装置をストーカ炉とは別体として炉外に設置して、該加熱装置によって燃焼炉２０からの排ガスを加熱し、火格子下部に供給する構成とすることも可能である。
【００４７】
火格子４下部に供給される燃焼排ガスの高温に耐えるため、可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、図３〜図６に示すように、水冷用内部空間Ｃ１を有する直方体をしたケーシングフレーム４１と、ケーシングフレーム４１と接続され水冷用内部空間Ｃ１と連通する内部流路Ｃ２を有するロッドフレーム４２とを備えるフレーム一体型に構成されており、自重や駆動力等による機械的ストレスに耐え得る構造体となっている。
【００４８】
ケーシングフレーム４１は、耐熱性合金鋼や耐熱性鋳鋼等の公知の耐熱鋼材により形成され得るが、高温での耐摩耗性を高めた耐熱性鋳鋼によって形成することが好ましい。
【００４９】
ロッドフレーム４２は、図７を参照すれば、可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂの各々の後部両側面に接続されて、炉体側壁５を貫通して炉外へ延設されており、内部流路Ｃ２の流水口４２ａ及び排水口４２ｂが炉外において配設されている。これら流水口４２ａおよび排水口４２ｂにそれぞれ、フレキシブルホースＦが接続されて、冷却水が給水および排水される。冷却水は、ケーシングフレーム４１内に気泡が滞留しないような流量及び圧力が付与され得る。ロッドフレーム４２は、合金鋼、鋳鋼等によって形成することができる。
【００５０】
ロッドフレーム４２の一端部の外周面に雄螺子部を設けるとともにケーシングフレーム４１に該雄螺子部と螺合する雌螺子部を設けて該雌螺子部に前記雄螺子部を螺入することにより、ロッドフレーム４２をケーシングフレーム４１に固定することができるが、ボルト等の締結具を用いてロッドフレーム４２をケーシングフレーム４１に固定し、あるいは、鋳造等によりロッドフレーム４２とケーシングフレーム４１を一体成型することもできる。
【００５１】
可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、図３〜図７に示すように、ケーシングフレーム４１内において上壁及び底壁と中間を平行に延びる内壁４１ｍによって、水冷用内部空間Ｃ１が火格子先端部内部で連通する上室と下室の２室に分けられている。
【００５２】
ケーシングフレーム４１に接続された一方のロッドフレーム４２は水冷用内部空間Ｃ１の下室とのみ内部連通しており、ケーシングフレーム４１に接続された他方のロッドフレーム４２は、水冷用内部空間Ｃ１の上室とのみ内部連通している。具体的には、図６及び図７に示されているように、水冷用内部空間Ｃ１の上室後端部のロッドフレーム接続部位は流入側端が閉じられており、水冷用内部空間Ｃ１の下室後端部のロッドフレーム接続部位は流出側端が閉じられている。したがって、流入側のロッドフレーム４２を通じて流入する冷却水は水冷用内部空間Ｃ１の下室へ流入し、次いで水冷用内部空間Ｃ１の上室へ流れ、流出側のロッドフレーム４２を通じて排出される。
【００５３】
可動火格子４ａおよび固定火格子４ｂは、それらの上面および下面が耐火セラミックプレート４ｃにより被覆され得る。火格子下部へ高温燃焼排ガスを供給することにより火格子４の下面の方が上面より高温となるため、火格子４の下面のみを耐火セラミックプレート４ｃにより被覆することもできる。
【００５４】
耐火セラミックプレート４ｃは、ボルト、アンカー金具、或いは、その他の図示しない締結具によって、ケーシングフレーム４１に対して着脱可能に取り付けられ得る。
【００５５】
可動火格子４ａ及び固定火格子４ｂは、ケーシングフレーム４１の上面および下面に前後方向に並列に延びる複数条の凸条４１ｐが形成されている。凸条４１ｐの内面は、図５に示すように水冷用内部空間Ｃ１の一部を形成する凹条となっており、冷却水が流れることができるようになっている。耐火セラミックプレート４ｃは、並列して隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に嵌入されるようにして埋設されている。ケーシングフレーム４１の上面を被覆する耐火セラミックプレート４ｃは、被処理物の冷却を低減する。また、ケーシングフレーム４１の下面を被覆する耐火セラミックプレート４ｃは、火格子下部からの高温ガスの温度低下を低減する。
【００５６】
なお、耐火セラミックプレート４ｃに代えて、不定形耐火物を隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に埋設することにより被覆することもできる。不定形耐火物としてはキャスタブル耐火物やプラスチック耐火物を例示することができ、これらの耐火物を、吹き付け、塗り込み、圧入等の施工によって、隣り合う凸条４１ｐと凸条４１ｐの間に埋設することにより、ケーシングフレーム４１を被覆することができる。
【００５７】
火格子４の先端部下面に接触子４ｄが突設されている。接触子４ｄは、火格子４の凸条４１ｐの上を摺動するように配設されている。接触子４ｄは、ケーシングフレーム４１と同材料、例えば耐熱性鋳鋼によって形成することができ、ケーシングフレーム４１と一体成型とすることもできる。接触子４ｄが、冷却水によって冷却されている凸条４１ｐ上を摺動することにより、接触子４ｄ及びケーシングフレーム４１の摩耗が減少し得る。なお、接触子４ｄにより、可動火格子４ａと固定火格子４ｂとの間に間隙が生じ、この間隙を通じて火格子４の下部から上部へガスＧが抜け出ることができる（図４参照）。
【００５８】
複数の可動火格子４ａのロッドフレーム４２が、中間連結体６を介して、炉外に設置された駆動部７と駆動連結されている。駆動部７は、一般には油圧シリンダーが用いられる。この駆動部７を構成する油圧シリンダーは、軸７ａに揺動自在に取り付けられている。
【００５９】
中間連結体６は、図示例では、駆動部７を構成する油圧シリンダーのピストンロッド７ｂに連結されたリンク機構６ａと、リンク機構６ａと接続された連結板６ｂと、連結板６ｂの上縁に突設された複数の軸受け部６ｃと、を備えている。連結板６ｂは、炉外において炉体側壁５と間隔をおいて平行に配置されるとともに、ローラ部材８を備え、ローラ部材８が炉体側壁５に突設された傾斜ガイド５ａ上を移動可能となっている。軸受け部６ｃには、可動火格子４ａのロッドフレーム４２が回転可能に連結されている。
【００６０】
駆動部７を構成している油圧シリンダーのピストンロッド７ｂがシリンダー７ｃから突出すると、リンク機構６ａを介して連結板６ｂが傾斜ガイド５ａに案内されて斜め上方へスライドし、それに伴って、複数の可動火格子４ａが斜め上方へ同時に移動する。その逆に、ピストンロッド７ｂがシリンダー７ｃ内に退動すれば、可動火格子４ａが斜め下方へ移動する。こうして、可動火格子４ａが斜め方向に往復移動する。
【００６１】
炉体側壁５は、内側から順に、耐火ライニング層５ｂ、断熱材層５ｃ、保温材層５ｄを備えている。図７，８を参照すれば、炉体側壁５に水冷ジャケット９が埋設されている。水冷ジャケット９は、図示しない給排水部から冷却水が供給、排出されて、冷却水が水冷ジャケット９の内部空間を強制循環している。ロッドフレーム４２は、水冷ジャケット９を貫通している。
【００６２】
可動火格子４ａのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｅは、図９に示すように、可動火格子４ａの傾斜方向の往復移動を可能にするために斜め方向に延びる長孔に形成されている。なお、通孔５ｅは、可動火格子４ａのロッドフレーム４２の往復移動を許容する開口面積を有しておればよく、その形状は長孔に限られない。固定火格子４ｂのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｆ（図７参照）は丸孔とされ得る。
【００６３】
可動火格子４ａのロッドフレーム４２が貫通する通孔５ｅから高温ガスが漏れないように、図７及び図９に示すように、スライドシール機構１０が設けられている。このスライドシール機構１０は、図示例では、ロッドフレーム４２に連結されたスライドプレート１０ａと、通孔５ｅを囲むようにして炉体側壁５に固定されてスライドプレート１０ａを摺動自在に受けるガイド１０ｂと、スライドプレート１０ａをガイド１０ｂへ押圧するローラ１０ｃと、を備えている。スライドプレート１０ａは、ローラ１０ｃに押圧されることにより通孔５ｅを塞いだ状態で図９の実線位置と仮想線位置との間をスライドする。なお、ガスシール性を高めるために、ロッドフレーム４２に、回転シール機構等の適宜シール機構を更に付加することができる。
【００６４】
上記説明から明らかなように、本発明に係る水冷式ストーカ炉によれば、従来のように鋳鋼製の火格子を金属製のフレームに支持させる構成と異なり、火格子４がケーシングフレーム４１とロッドフレーム４２とを備えたフレーム一体型となっていて、炉体側壁を貫通して延びるロッドフレーム４２が炉外から冷却水を供給され炉外へ冷却水を排水することにより、火格子４の下部から高温の低酸素排ガスを投入することができる。
【００６５】
また、本発明に係る水冷式ストーカ炉によれば、ロータリーキルン炉のように被処理物の落下撹拌を伴わないため、被処理物の性状を問わずに処理可能である。また、被処理物はロータリーキルン炉や回転炉床炉のようにバーナ火炎に曝されないため、ＯＨラジカルによる被処理物の酸化反応を防止でき、質の高い還元処理が可能となる。
【００６６】
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内において、変更可能である。
【００６７】
例えば、火格子を各火格子が水平配置された階段状に配置して、流入側ロッドフレームおよび流出側ロッドフレームを火格子の上流側壁に接続するとともに、それらのロッドフレームを炉体上流側壁（前壁）を貫通させ、炉外において流入側ロッドフレームに冷却水を供給するとともに流出側ロッドフレームから排水させる構成とすることも可能である。斯かる構成により、可動火格子のロッドフレームは一定の軸線を往復移動するため、スライドシール機構を省略することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る水冷式ストーカ炉は、高温還元処理の他、汚泥や都市ごみ等の有機系廃棄物の炭化処理、高温の熱風で乾燥する乾燥炉、焼結炉、焼成炉、汚染土壌処理などにも利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 水冷式ストーカ炉
４ 火格子
４１ ケーシングフレーム
４２ ロッドフレーム
５ 炉体側壁
６ 中間連結体
９ 水冷ジャケット
１０ スライドシール機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外に延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子を有し、
前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられていることを特徴とする水冷式ストーカ炉。
【請求項２】
前記火格子が可動火格子を含み、該可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置されており、前記駆動部が前記ロッドフレームと炉外で駆動連結されていることを特徴とする請求項１に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項３】
前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、
前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、
前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと連結されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項４】
複数の前記火格子のロッドフレームが、炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項５】
前記炉体側壁部に水冷ジャケットが埋設され、該水冷ジャケットに前記通孔が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項６】
前記火格子は、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を有し、下室から上室へ冷却水が流れるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項７】
前記火格子は、該火格子の上面および下面の少なくとも一方の面が、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項８】
前記耐火セラミックプレートは、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項９】
前記火格子は、前記ケーシングフレームの上下面の少なくとも一方面に火格子の前後方向に並列して延びる複数条の凸条を有し、該凸条の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物が前記並列する凸条間に埋設されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１０】
前記火格子は、可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子は、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設されていることを特徴とする請求項９に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１１】
酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを前記火格子の下部に供給する手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１２】
前記火格子の下部に供給する高温燃焼排ガスが５００〜１３００℃であることを特徴とする請求項１１に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１３】
前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナが設置されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１４】
前記高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を更に備え、該燃焼炉から排出された燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成されていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１】
水冷用内部空間を有するケーシングフレームと、該ケーシングフレームから炉外に延びるとともに前記水冷用内部空間と連通する内部流路を有するロッドフレームとを備えるフレーム一体型の火格子を有し、
前記ロッドフレームは、前記内部流路の流水口及び排水口が炉外に設けられていることを特徴とする水冷式ストーカ炉。
【請求項２】
前記火格子が可動火格子を含み、該可動火格子を往復移動させるための駆動部が炉外に設置されており、前記駆動部が前記ロッドフレームと炉外で駆動連結されていることを特徴とする請求項１に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項３】
前記ロッドフレームは、前記ケーシングフレームの後端部側方に延びて、炉体側壁部に形成された通孔を貫通して配置され、
前記通孔は、前記ロッドフレームの往復移動を許容するように構成されており、
前記炉体側壁部は、前記ロッドフレームと連結されるとともに前記通孔を塞いだ状態でスライド可能に支持されたスライドシール機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項４】
複数の前記火格子のロッドフレームが、炉外に配置された共通の中間連結体を介して前記駆動部に接続されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項５】
前記炉体側壁部に水冷ジャケットが埋設され、該水冷ジャケットに前記通孔が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項６】
前記火格子は、前記水冷用内部空間を、火格子先端部内部で連通する上下２室に分ける内壁を有し、下室から上室へ冷却水が流れるように構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項７】
前記火格子は、該火格子の上面および下面の少なくとも一方の面が、耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物により被覆されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項８】
前記耐火セラミックプレートは、着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項９】
前記火格子は、前記ケーシングフレームの上下面の少なくとも一方面に火格子の前後方向に並列して延びる複数条の凸条を有し、該凸条の内面が前記水冷用内部空間の一部を形成する凹条となっており、前記耐火セラミックプレート若しくは不定形耐火物が前記並列する凸条間に埋設されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１０】
前記火格子は、可動火格子と固定火格子であって、前記固定火格子上を前記可動火格子が摺動するように可動火格子と固定火格子とが交互に配置され、前記火格子の先端部下面に接触子が突設され、前記接触子は、前記固定火格子の凸条上を摺動するように配設されていることを特徴とする請求項９に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１１】
酸素濃度１％以下の高温燃焼排ガスを前記火格子の下部に供給する手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１２】
前記火格子の下部に供給する高温燃焼排ガスが５００〜１３００℃であることを特徴とする請求項１１に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１３】
前記火格子下部の耐火壁で囲まれた下部スペースにバーナが設置されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の水冷式ストーカ炉。
【請求項１４】
前記高温燃焼排ガスによる被処理物の熱分解ガスを燃焼させる燃焼炉を更に備え、該燃焼炉から排出された燃焼排ガスを前記火格子下部へ供給するように構成されていることを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の水冷式ストーカ炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１７５１５４（Ｐ２０１０−１７５１５４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９２９（Ｐ２００９−１８９２９）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（０００１３３０３２）株式会社タクマ (308)
【Ｆターム（参考）】
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