JP2003004220A - 水冷式火格子 - Google Patents

水冷式火格子

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JP2003004220A JP2001190651A JP2001190651A JP2003004220A JP 2003004220 A JP2003004220 A JP 2003004220A JP 2001190651 A JP2001190651 A JP 2001190651A JP 2001190651 A JP2001190651 A JP 2001190651A JP 2003004220 A JP2003004220 A JP 2003004220A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従前の空冷式火格子の場合と同様に、簡単に
ストーカを構成する火格子を取替えることができるう
え、構造が簡単で水冷管の取り替え等もでき、製造コス
トの引下げが図れると共に高カロリ都市ごみの燃焼や一
般都市ごみの酸素富化燃焼を安定して行なえるようにし
た水冷式火格子を提供する。 【解決手段】 固定火格子と可動火格子の組合せから成
るごみ焼却炉用ストーカの交換自在に組み付けした水冷
式火格子に於いて、水冷式火格子を、略長方形の下面を
開放した箱形を呈し、後方に保持体を設けると共に上壁
及び前壁の裏面側に水冷管挿入溝を設けた鋳物製の火格
子本体と、前記水冷管挿入溝内へ外壁面の一部を露出せ
しめて挿着した冷却水入口及び冷却水出口を有する水冷
管と、火格子本体の側壁の外面側に形成され、下方から
供給された燃焼用空気を火格子本体の前端面より前方へ
向けて噴出する空気通路とを備えた水冷式火格子とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみや産業廃
棄物等を焼却するストーカ式焼却炉の水冷式火格子の改
良に関するものであり、火格子の寸法や取付方法等が従
前の空冷式火格子と同等であって互換性を有する構造と
すると共に、水冷管を火格子本体に形成した水冷管挿入
溝内へ挿着する構造とすることにより、既存の空冷式火
格子と同様に焼却炉等のストーカへ容易に適用すること
ができるうえ、冷却性能にも優れ、しかも安価に製造で
きるようにした水冷式火格子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】都市ごみ等の焼却炉には、従前から空冷
式火格子を用いたストーカが多く用いられて来た。しか
し、近年都市ごみ等の高カロリー化が進むと共に、環境
汚損を防止するための低空気比燃焼や酸素富化燃焼の採
用により、焼却炉の燃焼温度が上昇する傾向にあり、結
果として火格子温度が部分的に上昇し、火格子の焼損に
至ると云うトラブルが多発している。
【0003】そのため、空冷式火格子に替えて水冷式火
格子を用いたストーカの開発が多方面で進められてお
り、実用にも供されている。図10及び図11は、従前
の水冷式火格子の一例を示すものであり、特開2000
−104913号として公開されているものである。即
ち、この水冷式火格子の主要部を成す火格子本体30
は、略四角状の下面が開放された箱形に形成されてお
り、この箱形の火格子本体30の上壁30a及び前壁3
0bの裏面側にループ状の冷却水管31が一体的に鋳込
みされている。
【0004】冷却水Wは、冷却水入口31aから冷却水
管31内へ流入し、冷却水管31内を流通して冷却水出
口31bから外部へ導出されて行く。また、燃焼用空気
Aは、図11に示す如く火格子本体30の下方より供給
され、空気通路32を通して被燃焼物内へ噴出されて行
く。尚、図10及び図11に於いて、30cは後壁、3
0dは側壁、33は火格子本体30の保持片である。
【0005】前記特開2000−104913号の水冷
式火格子は、上壁30a及び前壁30b等が冷却水Wに
よって効率よく冷却され、局部的な火格子温度の上昇に
伴なうトラブルをほぼ防止することが出来る。しかし、
この水冷式火格子にも解決すべき問題点が未だ多く残さ
れており、その中でも特に解決が急がれている問題は、
冷却水管31に漏れが生じた場合の補修の点である。
【0006】即ち、前記特開2000−104913号
の水冷式火格子に於いては、火格子本体30の鋳造時に
予かじめ所定の形態に彎曲せしめた冷却水管31を鋳型
内に配設し、冷却水管31を火格子本体30と一体的に
鋳造するようにしている。その結果、万一金属腐食や熱
歪み等により冷却水管31が損傷し、これによって冷却
水Wの漏洩が生じてもその特定が容易でなく、漏洩箇所
の発見に多くの時間を必要とすることになる。
【0007】また、漏洩箇所が特定されたとしても、漏
洩部が鋳物内の場合には簡単にこれを補修することが出
来ない。その結果、漏洩を起している水冷式火格子その
ものをそっくり取り替えすることが必要となり、結果と
して燃焼ストーカの補修費が著しく高騰する。
【0008】更に、火格子本体30の内部へ冷却水管3
1を一体的に鋳込むため、火格子本体30の鋳造に手数
が掛かることになり、水冷式火格子の製造コストの引下
げを図り難いと云う難点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従前の水冷式
火格子に於ける上述の如き問題、即ち冷却水管に漏洩
を生じた際の漏洩箇所の特定が困難なうえ、万一漏洩箇
所が特定できても水冷管そのものの補修が困難なため、
水冷式火格子の交換が必要になること、及び水冷式火
格子の鋳造に手数がかかり、製造コストの引下げが図り
難いこと等の問題を解決せんとするものであり、万一冷
却水管に漏洩が生じても、漏洩箇所の特定や漏洩箇所の
補修を極めて簡単に行なうことができ、しかも冷却性能
の大幅な向上と製造コストの引下げを可能にした水冷式
火格子を提供せんとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、固定
火格子1aと可動火格子1bの組合せから成るごみ焼却
炉用ストーカの交換自在に組み付けした水冷式火格子1
に於いて、前記水冷式火格子1を、略長方形の下面を開
放した箱形を呈し、後方に保持体2cを設けると共に、
上壁2a及び前壁2bの裏面側に水冷管挿入溝3を設け
た鋳物製の火格子本体2と、前記水冷管挿入溝3内へ外
壁面の一部を露出せしめて挿着した冷却水入口5a及び
冷却水出口5bを有する水冷管5と、火格子本体2の側
壁2dの外面側に形成され、下方から供給された燃焼用
空気Aを火格子本体2の前端面より前方へ向けて噴出す
る空気通路9とを備えた構成としたことを発明の基本構
成とするものである。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明に於い
て、火格子本体2の上壁2aの裏面側に空冷フィン4を
設けるようにしたものである。
【0012】請求項3の発明は、請求項1の発明に於い
て、火格子本体2の水冷管挿入溝3の横断面形状を、挿
着する水冷管5の外径のほぼ2/3の寸法の深さを有し
且つその底部を水冷管5の外径にほぼ等しい内径の半円
形としたものである。
【0013】請求項4の発明は、請求項1の発明に於い
て、火格子本体2の水冷管5をプレスにより外壁面を水
冷管挿着溝3の内壁面へ密着させるようにしたものであ
る。
【0014】請求項5の発明は、請求項1の発明に於い
て、空気通路9を火格子本体2の両側の側壁2dの外面
側に夫々形成するようにしたものである。
【0015】給水管より冷却水入口5aを通して水冷管
5内へ供給された冷却水Wは、水冷管5内を流通する間
に火格子本体2の熱を奪い、これにより火格子本体2の
上壁2aや前壁2bが略均等に冷却される。水冷管5内
を流通した冷却水Wは冷却水出口5bより排水管を通し
て外部へ導出される。
【0016】燃焼用空気Aは火格子本体2の下方より供
給され、火格子本体2の側壁2d及び前壁2bの外側面
に形成したスリット状の空気通路9を通して、隣接する
火格子相互によりその前端面に形成されたスリット状の
空気噴出口10から、前方(又は前方上方)へ向けて噴
出される。
【0017】本発明に係る水冷式火格子は、外形寸法や
その取付構造が従前の空冷式火格子とほぼ同等に選定さ
れている。その結果、従前の空冷式ストーカの場合とほ
ぼ同手順で安価に製造することができるうえ、使用中に
ストーカを構成する水冷式火格子の一部が損耗したよう
な場合には、空冷式ストーカの場合と同様に損耗した水
冷式火格子1のみを簡単に交換することが出来る。ま
た、空冷式ストーカを形成する火格子の一部を本発明に
係る水冷式火格子1に取替えすることも可能であり、冷
却水Wの循環機構を増設するだけで、空冷式ストーカの
高温燃焼部分の火格子のみを水冷化することが可能とな
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図1は本発明に係る水冷式火格子の
平面図であり、図2は水冷式火格子の側面図、図3は水
冷式火格子の正面図、図4は水冷式火格子の底面図、図
5は図4のa−a視断面図である。図1乃至図5に於い
て、1は水冷式火格子、2は火格子本体、2aは上壁、
2bは前壁、2cは後壁、2dは側壁、2eは保持片、
2fは摺動面、3は水冷管挿入溝、4は空冷フィン、5
は水冷管、5aは冷却水入口、5bは冷却水出口、6は
給水管接続用ニップル、7は排水管接続用ニップル、8
は空気導入室、9は空気通路、10は空気噴出口、11
は火床フレームの係合空間、Aは燃焼用空気、Wは冷却
水である。
【0019】前記水冷式火格子1は、図1乃至図4に示
す如く、その外形寸法及び取付構造等が従前の空冷式火
格子の場合とほぼ同一に形成されており、本実施形態に
あっては横幅W1 が約160mm、長さLが約570m
m、高さHが約100mmに夫々選定されている。ま
た、各水冷式火格子1は、後述するように火床フレーム
(図示省略)をその火床フレーム係合空間11内へ係合
させることにより、従前の空冷式火格子の場合と同様
に、複数個の水冷式火格子1が火床フレームへ並列状に
着脱自在に取付けされており、これ等複数の各水冷式火
格子1を相互に連結することにより、固定火格子及び可
動火格子が夫々形成されている。
【0020】即ち、前記水冷式火格子1の要部を成す火
格子本体2は、所謂鋳造により下方が開放された略長方
形状の箱型に一体形成されており、上壁2a、前壁2
b、後壁2c、側壁2d及び火床フレームへ係合させる
ための保持片2eが夫々設けられている。また、前記前
壁2bは比較的厚い壁に形成されており、その底面は所
謂摺動面2fを形成している。更に、火格子本体2の上
壁2aの裏面側及び前壁2bの裏面側には、断面形状が
略半円形で、下方が開放された水冷管挿入溝3がループ
状に形成されている。また、上壁2aの裏面側には、2
枚の空冷フィン4が並行状に突設されている。
【0021】前記ループ状の水冷管挿入溝3は、上壁2
aの裏面側に長手方向に平行に形成した縦方向挿入部3
a・3aと、前壁2bの裏面側の下方部に形成した両縦
向挿入部3aの先端同士を連結する横方向挿入部3bと
から形成されている。
【0022】また、前記水冷管挿入溝3の横断面形状
は、図6に示す如く、挿入する水冷管5の外径の約2/
3の寸法の深さを有し、且つ挿入溝3の底部(奥部)を
水冷管5の外径にほぼ等しい内径の半円形としたもので
あり、下方部の開口部の横幅Lは水冷管5の外径Dと略
等しい寸法に選定されている。
【0023】更に、前記水冷管挿入溝3の縦方向挿入部
3aは、上壁2aの縦方向寸法とほぼ等しい長さを有し
ている。また、水冷管挿入溝3の横方向挿入部3bは、
前述の通り前壁2bの裏面側の下方部に形成されてお
り、両縦方向挿入部3a・3aの間隔にほぼ等しい長さ
寸法を有している。
【0024】前記空冷フィン4は火格子本体2と一体的
に形成されており、図5に示す如く水冷管挿入溝3の両
縦方向挿入部3a・3aの間に、所定のピッチで二列状
に形成されている。
【0025】尚、本実施形態では2枚の空冷フィン4を
並列状に形成しているが、空冷フィン4の数は適宜に選
定可能である。同様に、本実施形態では、水冷管挿入部
3の縦方向挿入部3aを2列としているが、これを例え
ば4列にしてもよい。また、本実施形態では、水冷管挿
入部3の縦方向挿入部3aの長さ寸法をほぼ前壁2bと
後壁2c間の寸法と等しい長さとしているが、縦方向挿
入部3aの長さ寸法は任意に選定可能であり、従って水
冷管挿入溝3のループの形態も任意に選定することがで
きる。
【0026】前記水冷管5は、前記水冷管挿入溝3の開
口部の横幅寸法Lに略等しい外径Dの銅パイプ、耐食性
銅合金パイプ若しくはステンレスパイプを水冷管挿入溝
3のループの形態に彎曲加工することにより形成されて
おり、その両端部は下方向へ折り曲げされ、これによっ
て冷却水入口5aと冷却水出口5bが形成されている。
即ち、水冷管5の冷却水入口5a及び冷却水出口5bに
は給水管接続用ニップル6及び排水管接続用ニップル7
が設けられており、両ニップル6・7を介して水冷管5
は、隣接する火格子本体2の水冷管5又は冷却水給水管
(図示省略)若しくは冷却水排出管(図示省略)へ解離
自在に連結されている。
【0027】水冷管5を火格子本体2の水冷管挿入溝3
内へ挿着するに際しては、先ず図6に示すように、水冷
管挿入溝3のループ形態と同じ形態に形成した水冷管5
を水冷管挿入溝3内へ挿入する。次に、適宜のプレス装
置により水冷管5の露出部を押圧し、水冷管5の形状を
図7に示す如き形状に若干変形させることにより、水冷
管5の外壁面を水冷管挿入溝3の内壁面へ密着させる。
これにより、水冷管5は水冷管挿入溝3内へ強固に挿着
固定されると共に、水冷管5の外壁面が密着することに
より熱伝導性が大幅に向上する。
【0028】火格子本体2の上壁2aの下方空間は、従
前の空冷式火格子の場合と同様に空気導入室8に形成さ
れており、両側壁2dの外面側に形成した空気通路9の
下端が、当該空気導入室8へ夫々連通されている。また
本実施形態では、両側壁2dの外面側に断面形状が長方
形のスリット状の空気通路9を形成し、後述するように
隣接する火格子本体2・2の側壁2d・2dに形成した
空気通路9との組み合せでもって、固定火格子1a及び
可動火格子1bの前端面にスリット状の空気噴出口10
を形成する構成としている。
【0029】尚、空気通路9に於ける圧力損失は、前記
空気通路9の有効断面を変えることにより約50〜15
0mmH2 Oの値に調整されている。また、前記空気通
路9の形態は、空気噴出口10から異物が入り込んだ時
に異物が火格子本体2の下方へ抜け落ち易くするため
に、その断面形状が通路9の奥部へ向って末広がりとな
る形状にするのが望ましい。
【0030】前記本実施形態では、火格子本体2の両側
壁2dに空気導入室8に連通するスリット状の空気通路
9を形成し、隣接する火格子本体2の空気通路9と対向
させることにより、長方形のスリット状空気通路及び空
気噴出口10を形成する構成としているが、何れか片側
の側壁2dのみに空気導入室8に連通するスリット状の
空気通路9を形成し、隣接する火格子本体2の側壁2d
の外壁面と前記スリット状の空気通路9とを対向させ、
両者の間でスリット状の空気通路及び空気噴出口10を
形成するようにしてもよい。
【0031】また、本実施形態では、空気噴出口10を
長方形のスリット状とし、火格子本体2の前端面より前
方へ向けて燃焼用空気Aを噴出する構成としているが、
空気通路9を彎曲させ、摺動面2fの下方の隙間を通し
て前方へ燃焼用空気Aを噴出させるようにしてもよい。
【0032】次に、本発明に係る水冷式火格子1の作動
について説明する。図8は本発明の水冷式火格子1を用
いた階段式ストーカ炉の概要を示すものであり、12は
公知のごみ焼却用ストーカ炉、13は落下灰ホッパ、1
4は火床フレーム、15は階段式ストーカ、16は摺動
式ストーカ、1aは固定火格子、1bは可動火格子であ
る。尚、ストーカ炉12の構成及び作動は公知であるた
め、ここではその説明を省略する。
【0033】燃焼用空気Aは落下灰ホッパ13を通して
階段式ストーカ15の下方より、各水冷式火格子1の空
気導入室8内へ導入され、空気通路9を通して空気噴出
口10から階段式ストーカ15上の被燃焼物内へ噴出さ
れる。この時、火格子本体2の前方部は、燃焼用空気A
によって冷却される。
【0034】一方、冷却水Wは、階段式ストーカ15の
下方に配設した給水本管(図示省略)から給水接続管
(図示省略)を通して各火格子本体2の水冷管5内へ供
給され、火格子本体2を冷却する。火格子本体2を冷却
することにより加熱された冷却水Wは、水冷管5の冷却
水出口5bから排水接続管(図示省略)を通して階段式
ストーカ15の下方に配設した排水本管(図示省略)へ
排出される。尚、給水本管(図示省略)内の冷却水Wは
所定の流量でもって循環流動されており、これによって
火格子本体2は所定の温度範囲(約200℃〜450
℃)に保持される。
【0035】前記給水管と水冷管5の冷却水入口5aと
の連結及び排水管と水冷管5の冷却水出口5bとの連結
は、夫々給水管接続用ニップル6及び排水管接続用ニッ
プル7を介して解離自在な構成となっており、水冷式火
格子1の取替えに際しては、前記連結部が先ず解離され
ることになる。また、本発明に係る水冷式火格子1は、
夫々単独で交換可能な構成でもって火床フレーム14等
へ嵌合されており、万一過熱等で熱損傷が生じた場合に
は、適宜に交換されることになる。尚、ストーカ15を
形成する各水冷式火格子を交換可能とする構成は、如何
なるものであってもよく、例えば特開平11−1735
30号に開示の構造等を用いることが可能である。
【0036】尚、本実施形態に於いては、固定火格子1
a及び可動火格子1bを形成する複数の水冷火格子1の
各水冷管5を、夫々並列的に給水管(図示省略)及び排
水管(図示省略)へ連結し、各水冷管5へ並列的に冷却
水Wを供給するようにしているが、これとは逆に、固定
火格子1a及び可動火格子1bを形成する複数の水冷火
格子1の各水冷管5を直列状に順次連結し、各固定火格
子1a及び可動火格子1b毎に一本の冷却水通路を形成
すると共に、各固定火格子1a及び各可動火格子1bの
冷却水通路を並列的に給水管(図示省略)及び排水管
(図示省略)へ連結し、各冷却水通路へ並列的に冷却水
Wを供給する構成としてもよい。
【0037】図9は、本発明の水冷式火格子1を用いた
傾斜式ストーカ炉の概要を示すものであり、ストーカ炉
の構成や作動は公知であるため、その説明は省略する。
同様に、各固定火格子1a及び可動火格子1bを形成す
る水冷式火格子1の冷却も前記階段式ストーカ15の場
合と同様であるため、その説明は省略する。
【0038】
【発明の効果】本発明火格子本体そのものを従前の空冷
式火格子と同様の寸法・形態に形成すると共に、その取
付を交換自在な構成としているため、万一補修必要が生
じた場合には、従前の空冷式火格子の場合と同様に比較
的簡単に取替えすることができ、ストーカの長寿命化が
図れる等の極めて高い実用性を備えている。また、水冷
管の外壁面の一部が火格子本体の裏面へ露出しているた
め、万一冷却水が漏洩した場合でも漏洩箇所を容易に特
定することができ、補修時間の短縮が可能となる。更
に、漏洩を生じた火格子本体を取り外し、水冷管のみを
取替えすることにより火格子本体を再利用することがで
きる。これにより、補修用資材費の大幅な削減が可能と
なる。加えて、ごみ燃焼条件の変更等により水冷却が不
要となった場合には、冷却水の循環を止めて火格子本体
の裏面に設けた空冷フィンによる空冷式火格子として作
動させることもでき、実用上極めて便宜である。
【0039】本発明に於いては、水冷管に銅管又はステ
ンレス管等の耐腐食性パイプを用い、且つその外壁面の
大部分を水冷管挿入溝内へ挿入すると共に、プレス加工
によって水冷管の外壁面を挿入溝の内壁面へ密着させる
構成としている。その結果、火格子本体の冷却性能が大
幅に向上し、燃焼負荷をより大きく選定することが可能
となる。また、火格子本体はその裏面側に水冷管挿入溝
を形成するだけでよいため、従前の水冷管埋込式や冷却
水通路を火格子本体の上壁等の内部に一体に形成する場
合に比較して、火格子本体の鋳造をより簡単に行なえる
と共に、水冷管挿入溝内への水冷管の挿着も簡単に行な
える。これにより、水冷式火格子の製造コストの大幅な
引下げが可能となる。本発明は上述の通り、優れた実用
的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水冷式火格子の平面図である。
【図2】本発明に係る水冷式火格子の側面図である。
【図3】本発明に係る水冷式火格子の正面図である。
【図4】本発明に係る水冷式火格子の底面図である。
【図5】図4のa−a視断面図である。
【図6】水冷管挿入溝へ挿入した水冷管のプレス前の状
態を示す一部拡大断面図である。
【図7】水冷管挿入溝内へ挿入した水冷管のプレス後の
状態を示す一部拡大断面図である。
【図8】本発明に係る水冷式火格子を用いた階段式スト
ーカ炉の概要を示すものである。
【図9】本発明に係る水冷式火格子を用いた摺動式スト
ーカ炉の概要を示すものである。
【図10】特開2000−104913号に係る水冷式
火格子の底面図である。
【図11】図10のイーイ視断面図である。
【符号の説明】
1は水冷式火格子、1aは固定火格子、1bは可動火格
子、2は火格子本体、2aは上壁、2bは前壁、2cは
後壁、2dは側壁、2eは保持体、2fは摺動面、3は
水冷管挿入溝、3aは縦方向挿入部、3bは横方向挿入
部、4は空冷フィン、5は水冷管、5aは冷却水入口、
5bは冷却水出口、6は給水管接続用ニップル、7は排
水管接続用ニップル、8は空気導入室、9は空気通路、
10は空気噴出口、11は火床フレームの係合空間、A
は燃焼用空気、Wは冷却水、12はごみ焼却用ストーカ
炉、13は落下灰ホッパ、14は火床フレーム、15は
階段式ストーカ、16は摺動式ストーカ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定火格子と可動火格子の組合せから成
    るごみ焼却炉用ストーカの交換自在に組み付けした水冷
    式火格子に於いて、前記水冷式火格子を、略長方形の下
    面を開放した箱形を呈し、後方に保持体を設けると共に
    上壁及び前壁の裏面側に水冷管挿入溝を設けた鋳物製の
    火格子本体と,前記水冷管挿入溝内へ外壁面の一部を露
    出せしめて挿着した冷却水入口及び冷却水出口を有する
    水冷管と,火格子本体の側壁の外面側に形成され、下方
    から供給された燃焼用空気を火格子本体の前端面より前
    方へ向けて噴出する空気通路とを備えた構成としたこと
    を特徴とする水冷式火格子。
  2. 【請求項2】 火格子本体の上壁の裏面側に空冷フィン
    を設ける構成とした請求項1に記載の水冷式火格子。
  3. 【請求項3】 水冷管挿入溝の横断面形状を、挿着する
    水冷管の外径のほぼ2/3の寸法の深さを有し且つその
    底部を水冷管の外径にほぼ等しい内径の半円形とした請
    求項1に記載の水冷式火格子。
  4. 【請求項4】 水冷管をプレスにより外壁面を水冷管挿
    着溝の内壁面へ密着させるようにした請求項1に記載の
    水冷式火格子。
  5. 【請求項5】 空気通路を火格子本体の両側の側壁の外
    面側に夫々形成する構成とした請求項1に記載の水冷式
    火格子。
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