JP3285874B2 - 冷却装置を備えた火格子及び冷却法 - Google Patents

冷却装置を備えた火格子及び冷却法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特にごみ焼却設備の燃焼炉用の、冷却装置
を備えた火格子及び冷却法に関する。
燃焼炉用の火格子は、通常、被焼却物の搬送方向に対
して横方向に延びる、重なり合う火格子棒列によって形
成されている。
家庭ごみ焼却の場合にも、信頼できる装置として火格
子燃焼装置が使用される。個々の火格子は火格子棒によ
って覆われている。火格子棒は、ごみを搬送し、混合し
（いわゆる火掻き）かつ完全燃焼させる、という機能を
有する。この場合順次次の過程、即ち、乾燥、予熱、ガ
ス抜き、気化及び炭素（Ｃ）・完全燃焼過程が火格子も
しくは火格子棒上で行われる。
火格子の火格子棒は、燃焼空気が吹き込まれる開口
（スリット、ギャップ、穴等）を備えている。
火格子は特に不都合には、機械的な摩滅並びに熱的及
び化学的な摩耗を受ける。摩耗に基づき、火炎管理及び
完全燃焼特性が変化せしめられかつ最終的に運転中断が
生ぜしめられる。火格子の摩耗はほぼ温度に関連してい
る。
適当な措置によって、供給される空気の一部（いわゆ
る一次空気）が火格子棒の冷却のために利用される。冷
却作用は特に空気量に関連している。残りの燃焼空気分
は、ガスを引き続き完全燃焼させるために二次空気とし
て燃焼室内に供給される。
家庭ごみの変化によって、特に高い発熱量（ガラス、
バイオ物質／生ゴミ、高い割合のプラスチック／合成樹
脂のリサイクル）並びに高い発熱量範囲の増大した変動
を考慮すると、一面では強烈な燃焼に起因してしかしま
た他面では火格子下の少ない空気量（冷却作用の減少）
に起因して、火格子温度が増大する。高い発熱量に基づ
き、燃焼室内で高い割合の燃焼空気分がガスを燃焼させ
るために必要とされるように、燃焼空気全体が再分配さ
れねばならない。
本発明の課題は、発熱量の高い物質を燃焼させる場合
に耐摩耗性であり、形状が不変でありひいては炉内での
燃焼挙動並びに搬送及び混合挙動が不変であるような火
格子を提供することにあり、更に、冷却媒体として水が
使用される場合、例えば水減損が生じた場合に最適の緊
急運転特性が達成されかつ摂氏100度以下、有利には摂
氏50以下での水の比較的低い加熱が達成されるように
し、更に、蒸気発生が効果的に阻止されるようにする。
前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項及び第
11項に記載の火格子及び方法によって解決された。
有利な構成及び方法はその他の請求項に記載されてい
る。
本発明による火格子には、過圧で運転される閉じられ
た冷却装置が配置されていて、該冷却装置は有利には、
冷却回路内ひいては個々の火格子棒もしくは火格子内で
の蒸気発生を阻止する。この冷却システムは有利には、
膨張もしくは補償容器、冷却される火格子棒、再冷却器
及びポンプ又はコンプレッサー並びに圧力調整弁を含む
冷却システムを充填もしくは排出するための接続部とか
ら構成されている。
水を使用する場合、冷却システム内で冷却媒体は有利
には１バール乃至６バールの過圧下で使用される。これ
によって、蒸気発生が阻止されかつ例えば、これに相応
して熱伝達を悪化させる蒸気クッション発生又は二相流
が阻止される。
特別な構成では、冷却媒体用の流入及び流出開口は、
火格子の火格子棒の脚部で火格子棒受の範囲に配置され
ている。これによって、火格子棒並びに冷却導管内での
冷却媒体の有利な案内が達成される。
特別な構成では焼却炉用の火格子は、全ての火格子棒
の流入及び流出開口がメイン流入導管及びメイン流出導
管に並列接続されるように、構成されている。これによ
って、全ての火格子棒のために同じ冷却作用が達成され
る。更に、各火格子棒のためにほぼ同じ温度分布が生ず
る（熱負荷が同じであると仮定した場合）ので、各火格
子棒は温度に起因してほぼ等しく伸長する。
しかも特別な使用ケースのために、火格子の、火格子
幅方向で並んで位置する多数の火格子棒を連続的に互い
に接続することもできるので、例えば異なる熱負荷に適
合して火格子の中央及び縁部範囲で火格子棒の適合した
冷却作用が達成される。並んで位置する14本の火格子棒
を有する特別な構成では、例えば１番目、６番目及び11
番目の火格子棒の流入開口は、メイン流入導管に接続さ
れている。５番目、10番目及び14番目の火格子棒の流出
開口は、メイン流出導管に接続されている。隣接する火
格子棒のその他の流出もしくは流入開口は、互いに接続
されている。特に、定置の火格子棒列並びに可動の火格
子棒列を冷却することができる。
本発明の特に有利な構成によれば、メイン流入及びメ
イン流出導管と、個々の火格子棒の流入もしくは流出開
口が互いに直列接続されている火格子棒列の部分範囲又
は火格子棒列の最初の火格子棒もしくは最後の火格子棒
の流入及び流出開口との間には、別の冷却媒体、特に空
気を流入もしくは流出させるための弁並びにメイン流入
もしくはメイン流出導管を遮断するための弁が配置され
ている。この構成の利点は、火格子棒列の１つ又は複数
の火格子棒内で漏れが生じた場合に、水冷の代わりに空
冷を行うことができひいては運転を次の意図した運転停
止時まで維持できる、ということにある。更に、僅かに
熱負荷される火格子棒を安価な冷却媒体、例えば空気で
冷却することができる。
経済的にみて特に有利な構成は、多数の火格子棒を並
列接続して、共通の流入もしくは流出導管及び別の冷却
媒体、特に空気を流入もしくは流出させるための弁並び
にメイン流入もしくはメイン流出導管に対する遮断手段
を有する火格子領域に統合することによって、達成され
る。
更に有利には、火格子の火格子棒頭部内には燃焼空気
用の空気流出開口が配置されている。これによって、火
格子棒の冷却作用が一層改善される。
特別な構成では、冷却作用を改善するために、火格子
棒の縦側にも、空気流出を流出させるための切欠きが配
置されている。
本発明の有利な構成によれば、冷却装置を有する火格
子の火格子棒は、火格子棒内でほぼ火格子棒長手方向
に、冷却水を案内する少なくとも１つの通路を有してい
る。火格子棒長手方向は材料送り方向に相応するので、
これによって、個々の火格子棒の特に効果的な冷却が達
成される。それぞれ個々の火格子棒の冷却によって、冷
却媒体の加熱は比較的低く抑えられる。これによって、
確実に冷却作用が発揮されかつ火格子もしくは冷却装置
の耐用寿命が高められる。冷却媒体として有利には水が
使用される。高沸点の別の冷却媒体も同様に特別な使用
ケースのために使用可能である。
有利には、火格子の火格子棒内に配置された通路は、
互いに逆向きの流れ方向を有するほぼ平行な２つの区分
を有していて、この場合、前記区分は、火格子棒の頭部
範囲内に配置された偏向部に接続されている。互いに逆
向きの流れ方向を有する区分は、水平平面内で又は垂直
平面内で互いに並んでもしくは上下に位置している。通
路は排出すべき熱を考慮して流れ技術的に最良に設計さ
れているので、冷却液体はほぼ摂氏50以上、有利にほぼ
摂氏20以上に加熱されることはない。冷却通路のほぼ平
行な区分が重ね合わされて位置する場合、前記区分は異
なる横断面形状及び横断面面積を有することができる。
火格子棒頭部範囲に配置された偏向部は、冷却通路のほ
ぼ平行な区分の中央軸線を通る平面内に位置する。
有利には偏向部は、隣接する火格子棒列に載着する火
格子棒頭部の縁部範囲内にまで案内されている。偏向部
は、火格子棒頭部範囲でほぼＵ字形に形成されている。
次に、図示の実施例に基づき本発明による火格子棒の
構成を説明する。
第１図は、火格子の一部としての火格子棒縦側の側面
図、第２図は、別の冷却媒体を流入及び流出させるため
の弁を配置された火格子の流れ図、第３図は、火格子棒
もしくは火格子を冷却する冷却システムの概略図であ
る。
第１図では、火格子棒脚部３の範囲で火格子棒受２を
備えた、火格子の一部としての火格子棒１を図示してい
る。火格子棒頭部４は、縁部５によって隣接する火格子
棒列の火格子棒に載着している。火格子棒は鋳鉄から形
成されている。火格子棒は、（第１図では相前後して位
置する）ほぼ平行な区分を備えた通路６を有している。
前記平行な区分は、火格子棒頭部４の範囲で偏向部７を
介して互いに接続されている。通路６は、流入もしくは
流出開口８を備えている。この流入もしくは流出開口８
は、有利には通路６の脚部側の端部に直接設けられてい
る。
火格子棒頭部４において、Ｕ字形の偏向部７の脚部の
間及びこの脚部の横に、空気流出開口（図示せず）が設
けられている。
第２図では、火格子の流れ図が図示されている。
この場合、冷却媒体、特に水のメイン流入導管10及び
メイン流出導管11と、個々の火格子棒の流入もしくは流
出開口が互いに直列接続されている、各火格子棒列の最
初の火格子棒14もしくは最後の火格子棒15の流入開口12
及び流出開口13との間には、別の冷却媒体、例えば空気
を流入もしくは流出させるための弁16,17並びにメイン
流入導管もしくはメイン流出導管を遮断するための弁18
もしくは19が配置されている。第２の冷却媒体の供給
は、メイン供給導管20もしくはメイン排出導管21を介し
て行われる。有利なごみ流れ方向は矢印22で示されてい
る。
本発明による火格子の利点は、焼却設備を何等修正す
ることなしに火格子棒を使用できるということにある。
従って、従来の燃焼技術が維持される。機械的な搬送及
び混合挙動（前進／後退行程）も不変に維持される。こ
のことは、重量並びに行程長さにも該当する。更に、火
格子は極めて耐摩耗性である。それというのも、火格子
棒は従来のように鋳造で形成されるからである。それ故
本発明の火格子は、運転障害が生じた場合、例えば水減
損が生じた場合に、十分効果的な緊急運転特性を生ぜし
める。有利には火格子棒及び火格子は自体公知の形状を
有し、この場合、火格子棒の幅がほぼ倍加されるので、
一方の半部において、つまり従来の火格子幅で、冷却水
を前方に火格子頭部内にまで案内しかつ第２の半部にお
いて再び戻すことができる。平行な通路区分は、ほぼ15
mm乃至25mmの内部高さ及びほぼ40mm乃至60mmの内部幅を
有している。流れ速度は、毎秒0.5m乃至2mである。火格
子棒の温度は、ほぼ火格子棒頭部範囲と脚部範囲との間
の中間でほぼ摂氏100度である。これにより、凝縮によ
る腐食が回避される。頭部範囲ではほぼ摂氏150度の温
度が維持されるので、完全燃焼挙動に関し欠点は生じな
い。
別の実施例では、火格子もしくは火格子棒は、圧力下
にある水冷式の閉じられた冷却システム内に統合されて
運転される。この場合、水の温度は例えば摂氏90度であ
るが、摂氏120度まで高めることができ、システム圧力
は１バール乃至６バール、有利には５バールである。
この場合、冷却システム圧力は有利な形式でコンプレ
ッサーを介して調節され、このコンプレッサーは空気
を、膨張容器もしくは補償容器の、気泡を介して水側か
ら分離された外室内に搬送する。冷却水回路内のシステ
ム圧力は、膨張容器内に組み込まれた自動膨張装置（Au
sdehnungsautomat）を介して調節される。接触型マノメ
ータは、システム内で下側の限界圧力に達すると、自動
膨張装置のコンプレッサーを始動させる。コンプレッサ
ーは、圧力が上側の限界値に達すると、遮断される。例
えば６バールの調節可能な上側の限界値を超えた場合に
は、空気が弁を介して吹き出される。両切換え点は1.0
バールと6.0バールとの間で調節可能である。膨張可能
な気泡内部を占める空気による分離によって、有利に
は、冷却水が酸素を吸収しひいては火格子棒における腐
食現象を助長することが、阻止される。
第３図では、概略的に冷却装置が図示されている。接
続部31を介して水が冷却装置内に供給され、この場合、
圧力調整弁33によってシステムは、２バール以上の火格
子入口部における圧力から防護される。ポンプ36は水を
単数又は複数の火格子棒もしくは火格子34及び冷却装置
を介して搬送する。膨張容器もしくは補償容器32は、レ
ベル測定装置を備えていて、このレベル測定装置を介し
て、下側の限界値を下回った場合に自動的に新水システ
ム内に供給されかつ同時に監視装置に通報される。上側
の限界レベルに達した場合に水の供給が自動的に遮断さ
れる。水供給に関する監視装置への通報頻度によって、
システム内の漏れが検出されるので、適当な措置を導入
できる。各火格子棒もしくは火格子棒列は別個に遮断可
能である。更に、測定装置として水質量流測定装置37、
温度測定装置38,39並びに冷却システム圧力測定装置40
が設けられている。ベンチレータ41は再冷却器35を冷却
する。
フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフラム シュナーベル ドイツ連邦共和国 Ｄ−97204 ヘヒベ ルク プファラー−フスライン−シュト ラーセ 18 (72)発明者 ホルガー クレーン ドイツ連邦共和国 Ｄ−44579 カスト ロープ−ラオクセル ヴァルトブルクシ ュトラーセ 140 (56)参考文献 特開 平２−106613（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−219432（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−74828（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−29537（ＪＰ，Ｕ) 国際公開96／29544（ＷＯ，Ａ１) 米国特許5636581（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23H 3/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ごみ焼却設備の燃焼炉用の火格子であっ
    て、冷却される火格子棒から成る定置火格子棒列と可動
    火格子棒列とが交互に並列されている形式のものにおい
    て、 火格子に、過圧で運転される閉じられた冷却装置が配置
    されており、 メイン流入導管（10）及びメイン流出導管（11）と、個
    々の火格子棒の流入もしくは流出開口が互いに直列接続
    されている火格子棒列の最初の火格子棒（14）もしくは
    最後の火格子棒（15）の流入開口（12）及び流出開口
    （13）との間に、空気のような別の冷却媒体を流入もし
    くは流出させるための弁（16,17）並びに流入導管もし
    くはメイン流出導管を遮断するための弁（18,19）が配
    置されていることを特徴とする、特にごみ焼却設備の燃
    焼炉用の火格子。
  2. 【請求項２】火格子棒（１）の脚部（３）で火格子棒受
    （２）の範囲に、流入及び流出開口（８）が配置されて
    いる、請求項１記載の燃焼炉用の火格子。
  3. 【請求項３】多数の隣接する火格子棒の流入及び流出開
    口（８）が、互いに直列接続されている、請求項１また
    は２記載の燃焼炉用の火格子。
  4. 【請求項４】全ての火格子棒の流入及び流出開口（８）
    が、メイン流入もしくはメイン流出導管に並列接続され
    ている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃焼
    炉用の火格子。
  5. 【請求項５】多数の火格子棒が、互いに並列接続されて
    火格子領域を形成していてかつ空気のような別の冷却媒
    体を流入もしくは流出させるための弁が配置される共通
    の流入及び流出導管を有している、請求項１から４まで
    のいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。
  6. 【請求項６】火格子棒（１）の頭部（４）内に、空気流
    出開口が配置されている、請求項１から５までのいずれ
    か１項記載の燃焼炉用の火格子。
  7. 【請求項７】火格子棒（１）の縦側に、空気流出用の切
    欠きが配置されている、請求項１から６までのいずれか
    １項記載の燃焼炉用の火格子。
  8. 【請求項８】火格子棒（１）内でほぼ火格子棒（１）の
    長手方向に、冷却水を案内する少なくとも１つの通路
    （６）が延びている、請求項２または６または７記載の
    燃焼炉用の火格子。
  9. 【請求項９】通路が、逆向きの流れ方向を有するほぼ並
    行な２つの区分を有しており、該区分が、火格子棒頭部
    範囲に設けられた偏向部（７）に接続されている、請求
    項２または６から８までのいずれか１項記載の燃焼炉用
    の火格子。
  10. 【請求項１０】偏向部（７）が、隣接する火格子棒列に
    載着する火格子棒頭部（４）の縁部（５）範囲内にまで
    案内されていて、火格子棒頭部（４）範囲でほぼＵ字形
    に形成されている請求項２または６から９までのいずれ
    か１項記載の燃焼炉用の火格子。
  11. 【請求項１１】火格子及び火格子棒を貫流する冷却媒体
    を過圧下で冷却システム内で案内することを特徴とす
    る、ごみ焼却設備の燃焼炉用の火格子及び火格子棒を直
    接冷却する方法。
  12. 【請求項１２】冷却装置の過圧が、コンプレッサーに連
    結された膨張容器を介して調節可能である、請求項11記
    載の方法。
JP53138696A 1995-04-21 1995-04-21 冷却装置を備えた火格子及び冷却法 Expired - Lifetime JP3285874B2 (ja)

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PCT/DE1995/000525 WO1996033371A1 (de) 1995-04-21 1995-04-21 Rost mit kühleinrichtung und verfahren zur kühlung

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JPH10504890A JPH10504890A (ja) 1998-05-12
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