JP3561216B2 - 廃棄物熱処理プラント及び火格子ブロック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄物を熱処理するプラントに関する。このプラントは、火格子ブロックによって形成される火格子を有し、熱処理される廃棄物が火格子の表面に置かれる。火格子は、火格子表面のためにガス供給源へ接続されるガス通路を有する。更に、本発明は、そのようなプラントの火格子ブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最初に言及したタイプのプラントは、例えばＤＥ４０２７９０８Ａ１、ＤＥ１９６５０１１９Ｃ１、又はＥＰ０６２１４４８Ｂ１に開示されている。この既知のプラントでは、特に廃棄物が焼却され、できるだけ燃料の低公害燃焼を可能にするために、火格子下室へ流れ込む一次空気に酸素が加えられる。更に、火格子の様々な領域で異なった酸素量が必要であるから、一次空気の酸素含有量を変化させることが既知である。
【０００３】
酸素要求プロフィ−ルに従って酸素を火格子へ配給するため、異なる酸素含有量の一次空気が流れ込む火格子下室が、適切な数だけ既知の焼却プラントに設けられる。しかし、所望の酸素プロフィ−ルが維持されるように、様々な火格子下室からの吐き出しの間、酸素の濃い一次空気の混合を避けなければならない。更に、一次空気は酸素を過度に濃くしてはならない。なぜなら、リドリング（ふるいくず）とも呼ばれる燃焼残留物が火格子下室へ落下して、望ましくない発火を生じるからである。同時に、一次空気の十分な容積流量（流れ）を火格子下室へ流れ込ませて、一方では火格子が冷却され、他方では、燃焼ガスが、非常に低い一次空気容積流量で燃焼空間から火格子下室へ逆拡散する危険性を除かなければならない。これらのガスは、火格子下室内で、添加された酸素との爆発混合物を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術に基づき、本発明の目的は、特定の酸素供給を可能にし、既知のプラントの欠点を有しない廃棄物熱処理プラント、又はプラント用の火格子ブロックを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１の特徴を有するプラントによって目的を達成する。更に、そのようなプラントのために請求項１３による特徴を有する火格子ブロックによって、目的を達成する。本発明に従ったプラント又は火格子ブロックは、廃棄物の焼却及び加熱ガス抜きの双方に適している。
【０００６】
火格子の下で混合を生じることなく、火格子表面の酸素が必要とされる場所に直接に酸素を供給することによって、様々な利点が得られる。従って、火格子下室の制限された数に起因する焼却プラントの制約は適用されない。火格子下室は、局所的に異なった酸素濃度が望まれる場合に、相互に密封される必要はない。火格子下室には空気が存在するだけであるから、リドリングの発火は避けられる。従って、プラントは、火格子の下の容積を、より小さくして稼動されてよい。本発明に従えば、純粋の酸素を送ることができるので、より高い温度で燃焼及びガス抜きの双方を行うことができる。
【０００７】
本発明では、一次空気のみが火格子下室を通って流れ、低公害燃焼に必要な追加の酸素は、廃棄物の燃焼又はガス抜きが起こる火格子表面のすぐ近くにある端面の作用点までは供給されない。その結果、それぞれの必要量に従って燃焼用空気の酸素含有量を特定して設定することが可能である。更に、既知の焼却プラントで燃焼用空気の酸素含有量を左右するために異なった火格子下室を設計することも、必要でなくなる。その結果、対応する各一次空気供給装置も不要になる。従って、本発明に従った焼却プラントに必要な技術上の費用は、既知の燃焼プラントと比較して安くなる。
【０００８】
更なる利点が、下記の説明、図面、及び従属項から導き出される。
【０００９】
こうして、複数の連続した領域を画定し、各々の場合に少なくとも１つの吐き出し開口を火格子上で所定の方向へ配置し、各々の領域の吐き出し開口から吐き出される容積酸素流量を調整できるようにすることが提案される。このように、火格子を様々な領域に分割し、容積酸素流量をそれ特有に調整することによって、燃焼用空気の酸素含有量を非常に正確に設定することができる。その結果、送られる酸素量を任意の点で最適化することができる。本発明に従ったこの実施形態では、１つの領域に形成された吐き出し開口が、ガス供給源の酸素供給系の共通部分へ接続される場合に特に利点がある。
【００１０】
送られる酸素の吐き出し開口を有する複数のノズルは、好ましくはガス供給源の酸素供給系の末端へ接続される。同時に、焼却火格子で、各々少なくとも１つのノズルが少なくとも１つの一次空気通路へ割り当てられ、この一次空気通路を介して流れ込む一次空気へ酸素を特定して送ることができれば、特に利点がある。特に、もしノズルが一次空気通路に配置及び保持されるならば利点がある。このようにして、燃料が燃焼している間に加熱されるノズルは、一次空気通路へ流れ込む一次空気によって冷却される。この効果は、ノズルが熱を伝導するように一次空気通路の中に保持される場合に強められ、その結果、ノズルに蓄積された熱量が火格子へ急速に分散される。
【００１１】
更に、ノズルから吐き出される酸素が、ほぼ音速で吐き出されるように、ノズルを設計するならば、利点がある。このようにして、一方ではノズルの閉塞が防止され、他方では、酸素の高い流速のために、ノズルが酸素によって追加的に冷却される。
【００１２】
プラントの好ましい実施形態において、ガス供給源の酸素供給系を第２のガス供給源へ追加的に接続することができる。それによって、酸素よりも不活性なガスを、吐き出し開口へ送ることができる。この第２のガス供給源によって（も）、Ｏ_２が送られない場合、閉塞を避けるために、ノズルを通る流れを生じさせることができる。
【００１３】
更に、燃焼用空気の十分な酸素含有量を確保するため、燃焼中に一次空気へ酸素を添加する更なる酸素供給源を設けることが提案される。
【００１４】
本発明に従ったプラントの更なる好ましい実施形態において、廃棄物を焼却するため、所定の方向に並んで配置された複数の火格子ブロックから形成され且つ各々の場合に少なくとも１つの一次空気通路を設けられた少なくとも１つの火格子要素が、各火格子下室へ割り当てられる。この場合、少なくとも１つの吐き出し開口が、所定数の火格子ブロックの全ての火格子ブロック、例えば２つに１つの火格子ブロックに設けられる。複数の火格子要素が焼却プラントの中に形成される場合、もし領域が同一設計の火格子ブロックを設けられ、各々の場合に所定方向を横断して並ぶように配置された火格子ブロックの吐き出し開口が、ガス供給源の供給系の共通部分へ接続されるならば、特に利点がある。このようにして、並んで配置された要素を、酸素供給系の様々な部分によって異なった酸素量を供給される様々な領域へ、所定の方向に細分することができる。
【００１５】
本発明によるプラントでは、廃棄物は連続的に送り込まれるので、それらは連続的に前方へ運搬され、処理中に焼却又はガス抜きされる。火格子の末端へ進むにつれて、酸素必要量は減少するので、廃棄物の運搬方向で見た酸素の供給は、必要量に従って特定的に（それ特有に）低減される。
【００１６】
廃棄物を運搬するため、火格子の火格子ブロックは、前後にずらして且つ所定の運搬方向に対して或る角度で傾けて配置され、火格子ブロックは、燃料のために所定の運搬方向を横切る支持端を形成する。火格子ブロックの幾つかは、初期位置と上昇位置との間を移動できるように取り付けられる。燃料は、火格子ブロックの移動によって、火格子表面に沿って連続的に運搬される。本発明による酸素吐き出し開口は、好ましくは固定された火格子ブロックに設けられる。これは、そうでない場合には火格子ブロックの運動を許容しなければならない複雑な供給系を、不要にすることができるからである。
【００１７】
本発明によるプラントの火格子ブロックは、酸素の使用によって生じた高温に起因する早期老化を避けるために冷却される。
【００１８】
本発明は、例示の実施形態及び図面を参照して、更に詳細に説明される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、ごみを熱処理するプラント（図示されていない）に配置される火格子要素１０の平面図を示す。
【００２０】
火格子要素１０は、６×８までの火格子ブロック１６及び１８から形成される。火格子は、各々の火格子要素が平行に配置された４つまでの火格子要素を有する６つまでの領域を有する。廃棄物は、図１で左方に示される火格子要素１０の領域へ渡され、運搬方向１４へ連続的に運搬され、処理中に焼却又はガス抜きされる。
【００２１】
図２に示されるように、火格子ブロック１６及び１８は、運搬方向１４で見て水平方向即ち火格子の運搬面に対して、角度αだけ傾くように配置されている。固定された火格子ブロック１６の各々は、ここでは火格子の下室２４のハウジング２２上の、ベアリングブラケット２０に枢着される。この場合、運搬方向１４で見て、運搬方向１４における最後の火格子要素の最後の固定火格子ブロック１６は、図２の右側に示され、その下面に形成された突出部２６によって固定ベアリング２８の上に支持される。
【００２２】
固定された火格子ブロック１６の１つが拡大断面図として示される図４から分かるように、火格子ブロック１６は、第１の脚部３２を有する第１の本質的にＬ形のプロファイル部分３０、及び隣接している第２のＬ形プロファイル部分３４を有する。プロファイル部分３４によって、火格子ブロック１６はベアリングブラケット２０に枢着される。図４の右方に示されるＵ形プロファイル３６は、火格子ブロック１６のフロントプレート４２を形成する。第１のＬ形プロファイルとＵ形プロファイルとの間には、複数のスリーブ形通路４４が配置される。図４では、その１つのみを見ることができる。スリーブ形通路４４は、一次空気通路のダクトとして使用されてよい。一次空気通路は火格子ブロック１６に形成され、それを通して火格子下室２４へ流れ込む一次空気が炉へ送られる。プロファイル部分３０は、プレート４６と一緒に、水冷却器（図示されていない）が配置される密閉空洞を形成する。このタイプの水冷火格子ブロックは、ＥＰ−Ａ−０７１３０５６及びＥＰ−Ａ−０７４３４８８に説明されている。
【００２３】
４つの固定された火格子ブロック１６が並んで配置されている図３から分かるように、各々の火格子ブロック１６は、２つの接続部品４８及び５０を有する。接続部品４８及び５０は、プロファイル部分３０の中に形成された空洞へ接続される。各々の場合に、図３で示される各々の火格子ブロック１６の左側接続部品４８は、冷却水入口の接続用として使用される。各々の場合に、示される右側接続部品５０は、接続部品４８を介して流れ込む冷却水の冷却水出口として使用される。更に図３で示されるように、各々の場合に、２つのパイプラインフォーク５２及び５４が、２つの中央火格子ブロック１６に固定され、各々の場合に、１つだけのパイプラインフォーク５２又は５４が、２つの外側火格子ブロック１６に設けられる。２つのパイプラインフォーク５２及び５４は鏡像対称に設計されるので、パイプラインフォーク５２についてのみ説明する。
【００２４】
図５は、パイプラインフォーク５２を有する酸素供給系Ｓの一部分を示す。その底部に示された末端に、パイプカップリング５６が設けられる。パイプカップリング５６は、パイプソケット５８へ気密にねじ込まれる。パイプソケット５８は、火格子下室２４のハウジング２２の中で運搬方向１４を横切るように火格子ブロック１６の下で固定された供給ライン６０から突き出ている。
【００２５】
パイプカップリング５６に隣接して、フォーク６２が配置される。フォーク６２は、直線パイプ部分、及び該パイプ部分の長手方向に対して角度βで斜めに伸びる第２のパイプ部分を有する。直線パイプ部分には、導管６４が挿入される。導管６４は直線パイプ部分の長手方向へ伸び、その末端にノズル６６が固定される。ノズル６６は、同様に導管６４の長手方向へ伸びるが、図６で示されるように、フォーク６２によって展開される平面に対して傾けられている。
【００２６】
第２のパイプ部分は、パイプラインフォーク５２の約半分の長さで曲げられ、その末端部分が導管６４と平行に伸びるようになっている。ここで更に、ノズル６６と同じ設計のノズル７４が、第２のパイプ部分の末端に固定される。
【００２７】
ノズル６６の拡大図が、図７に示される。ノズル６６は、その端面６８が斜面となっており、段付き貫通孔７０を有する。段付き貫通孔７０は導管６４へ接続され、その小さい直径の部分は、ノズル６６の端面６８に形成された吐き出し開口７２で終わっている。ノズル６６の貫通孔７０における流路断面の減少は、導管６４の適切なライン圧力において、貫通孔７０を流れるガスが、ほぼ音速で吐き出し開口７２から流れ出す効果を達成する。
【００２８】
更に図４で示されるように、それぞれノズル６６又は７４が挿入される通路７６が、第２の脚部３６の中でＵ形プロファイル部分のベース４０と第２の脚部３６との遷移点に形成される。他の実施形態では、通路７６として、複数の開孔が一次空気通路のために存在してよい。説明されたライン系の代わりに、火格子ブロック１６内に形成されたダクトが酸素を供給するために使用されてよい。これらのダクトは、例えばガス供給源へのラインによって接続される。更に、各々の場合に、ノズル６６及び７４は一次空気通路の中に保持されてよい。
【００２９】
更に図３で示されるように、供給ライン６０が、曲げられた中間パイプ（長さ）７８へフランジによって取り付けられる。一方、パイプ７８は、直線中間パイプ８０によって、火格子下室２４から突出するフランジ部品８２へ接続される。対応した方法で、同様な供給ライン６０が、固定された火格子ブロック１６の他の全ての列で形成される。一方、図１で示されるように、火格子ブロック１６の各々の列における各々の供給ライン６０のフランジ部品８２が、チェック弁９０及びチョーク弁８４へ接続される。一方、チョーク弁８４は、ライン８６を介して酸素源９２へ接続される。チェック弁９０又はチェック弁９４は、窒素又は酸素が、それぞれ酸素ライン８６又は窒素ライン８８へ流れ込まないようにする。
【００３０】
運搬方向１４を横断するように並んで配置された固定火格子ブロック１６の各々の列は、共通の供給ライン６０へ接続されるので、火格子ブロック１６のこの列領域に存在する燃焼用空気の酸素含有量は、各々の供給ライン６０へ割り当てられたチョーク弁８４により容積酸素流量を適切に自動設定することによって、特定的に（それ特有に）設定することができる。
【００３１】
低い酸素圧力では、ノズル６６又は７４の閉塞を防止するため、窒素が窒素源９６から高圧で供給ライン６０へ流れ込む。窒素の代わりに、酸素と比較して不活性な他のガスを使用してもよい。他方、ノズル６６及び７４をきれいに保つため、適切に圧縮された空気を周囲から供給することもできる。
【００３２】
更に、一次空気通路内のノズル６６及び７４の配置は、酸素を供給するパイプラインフォーク５２及び５４のノズル６６及び７４が連続的に冷却される状態を達成する。火格子ブロック１６及び１８は、（従来技術によって開示されているように）冷却水系によって冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラントの火格子要素を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の切断線Ｉ−Ｉに沿った火格子要素の断面図である。
【図３】図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った火格子要素の断面図である。
【図４】本発明による火格子ブロックの拡大側面断面図である。
【図５】酸素を供給するため、図４による火格子ブロックで使用されるパイプラインフォークの断面を部分的に示す平面図である。
【図６】図５によるパイプラインフォークの側面図である。
【図７】図５によるパイプラインフォークノズルの拡大詳細図である。
【符号の説明】
１０、１２ 火格子要素
１４ 運搬方向
１６、１８ 火格子ブロック
２４ 火格子下室
４４ スリーブ形通路
５２、５４ パイプラインフォーク
６０ 供給ライン
６２ フォーク
６６、７４ ノズル
７２ 吐き出し開口
９０、９４ チェック弁
９６ 窒素源
Ｓ 酸素供給系

Claims (16)

1. 火格子ブロックによって形成された火格子（１０）を有し、廃棄物が熱処理のために前記火格子の表面に置かれる廃棄物熱処理プラントであって、火格子（１０）は、火格子表面のためにガス供給源へ接続されたガス通路と、ガス通路とは別の少なくとも１つの一次空気通路とを有し、ガス供給源が少なくとも１つの酸素供給系（Ｓ）を有し、その吐き出し開口（７２）が、酸素及び一次空気が互いに分離して火格子表面に別々に供給されるように、冷却された火格子ブロックの端面に配置されているプラント。
2. 各々少なくとも１つの吐き出し開口（７２）を有する複数の連続領域が、所定の方向（１４）で火格子（１０）の上に画定され、その場合に、各々の領域の吐き出し開口（７２）から吐き出される容積酸素流量を調整することができる、請求項１に記載のプラント。
3. 所定の方向（１４）を横断するように並んで形成された幾つかの吐き出し開口（７２）を持つ少なくとも１つの列が、各々の領域に設けられ、その各々の場合において、領域の１つの吐き出し開口（７２）が、酸素供給系（Ｓ）の共通部分（６０）へ接続されている、請求項２に記載のプラント。
4. 酸素供給系（Ｓ）が少なくとも１つのノズル（６６、７４）を有し、該ノズルは一次空気通路（４４）へ割り当てられ、前記ノズルの上に吐き出し開口（７２）が設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載のプラント。
5. ノズル（６６、７４）が、一次空気通路（４４）に配置され、好ましくは熱伝導式に、前記通路内に保持されている、請求項４に記載のプラント。
6. ノズル（６６、７４）が貫通孔（７０）を有し、該貫通孔は、ノズル（６６、７４）から吐き出される容積ガス流れが、少なくともほぼ音速に達するように、段付けされている、請求項４又は５に記載のプラント。
7. 酸素供給系（Ｓ）を第２のガス供給源（９６）へ接続することができ、それによって、ノズル（６６、７４）の吐き出し開口（７２）をきれいに保つために酸素よりも不活性なガスを酸素供給系（Ｓ）の中へ誘導することができる、請求項１から６のいずれか一項に記載のプラント。
8. 酸素供給系（Ｓ）の供給ライン及びガス供給源（９６）の供給ラインの双方に、チェック弁（９０、９４）が各々配置される、請求項７に記載のプラント。
9. 火格子下室（２４）を画定するハウジングを備えており、火格子は、所定の方向（１４）に並んで配置された複数の火格子ブロック（１６、１８）から形成されると共に、火格子下室（２４）に割り当てられた、少なくとも１つの火格子要素（１２）を含んでおり、少なくとも１つの吐き出し開口（７２）が、所定数の火格子ブロック（１６）全ての火格子ブロック（１６）に、好ましくは２つの火格子ブロック（１６）毎に設けられた、請求項１から８のいずれか一項に記載のプラント。
10. 共通の火格子ブロック（１６）の上に各々設けられた吐き出し開口（７２）が、ガス供給源の酸素供給系（Ｓ）の共通部分（６０）に接続されている、請求項９に記載のプラント。
11. 火格子ブロックの少なくとも２つの列が、同一設計の火格子ブロック（１６、１８）を備え、それらの各々において、所定の方向（１４）を横切るように並んで配置された火格子ブロック（１６）の吐き出し開口（７２）が、ガス供給源の酸素供給系の共通部分（６０）に接続されている、請求項９又は１０に記載のプラント。
12. 移動可能及び固定された火格子ブロックを有し、固定された火格子ブロック（１６）が、吐き出し開口（７２）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプラント。
13. 少なくとも１つのスリーブ形通路（４４）を有する請求項１から１２のいずれか一項に記載されたプラントの火格子ブロックであって、供給される酸素の吐き出し開口（７２）が形成された少なくとも１つのノズル（６６）が、通路に保持されている火格子ブロック。
14. 通路（４４）が一次空気通路である、請求項１３に記載の火格子ブロック。
15. ノズル（６６）がライン（５２、５４）に接続され、該ラインは火格子ブロック（１６、１８）を通されると共にプラントのガス供給源へ接続できる、請求項１３又は１４に記載の火格子ブロック。
16. 少なくとも１つの他の一次空気通路（４４）が備えられ、その中に酸素を供給する他のノズル（７４）が形成され、第１のノズル（６６）のライン（５２、５４）が分岐（６２）を有し、該分岐が他のノズル（７４）へ接続されている、請求項１５に記載の火格子ブロック。

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