JP4231035B2 - 格子パネル、対応する焼却格子及び廃棄物焼却プラント - Google Patents

Description

本発明は、焼却格子用格子パネル、そのような複数の格子パネルからなる焼却格子、及びそのような焼却格子を有する廃棄物（ゴミ）焼却プラントに関するものである。

廃棄物焼却プラントにおける最重要コンポーネントは焼却格子であり、該焼却格子は、水平にあるいは傾斜して配置されて、その上を焼却されるべき物質、例えばゴミが第１端から第２端まで運ばれるものであり、通常、焼き尽くし格子と称されている。必要な焼却空気は、焼却格子を通過させられる。このため、対応する複数の開口部が焼却格子に設けられている。これは、焼却される物質（廃棄物質）が基本的に３つのステップで処理される、つまり「乾燥され」、それから「焼却され」、そして最終的にはスラグに変化させられることを意味している。もし必要ならば、これらの３つのステップが個々に制御されていてもよい。

様々なタイプの焼却格子が存在しており、該焼却格子は、とりわけ、いわゆる往復動式焼却格子を含んでいる。そのような格子は、焼却される物質（廃棄物）を該焼却格子に沿って運ぶためのストーキング移動を行うことができる可動部分（格子パネル）を備えている。個々の格子パネルは、互いの頂部上に位置しており、それらは、焼却チャンバを指し示すそれらの長手部の領域において階段状にオフセットされるようになっている。例えば１つおき毎の格子パネルが可動となるように具体化されているならば、そのような格子パネルの移動は、搬送方向へ続く格子パネルのそれぞれ上に位置する固形廃棄物が、次の格子パネルへさらに運ばれるようにする。

異なるタイプの廃棄物が、前述したタイプの焼却プラントで焼却されることができる。代表的な廃棄物質は、家庭ゴミ、産業ゴミ、木のおがくず、廃木、使用済みの木、様々な廃棄物質の処理分別物（ＲＤＦ＝ゴミ固形化燃料）、バイオマスなどであり、例えばスラッジである。個々のタイプの廃棄物質は、それらの発熱量に関して異なっている。しかしながら、これはまた、個々のタイプの廃棄物質内にも当てはまる。例えば、家庭ゴミは、５〜２０ＭＪ／ｋｇの発熱量を有していることがある。焼却格子あるいはその複数の格子パネルに対する熱的及び機械的応力は、それぞれ、この発熱量に応じて変化する。

この摩耗現象は、約１０ＭＪ／ｋｇまでの発熱量を有する廃棄物を焼却する場合、格子パネルを空気で冷却することによって十分に打ち消すことができる。空冷式焼却格子が特許文献１に開示されている。焼却チャンバ内の温度が９００°〜１２５０°Ｃであり、焼却格子上に位置する焼却される物質の層内の温度が８００°Ｃより高いと仮定するならば、これらの空冷式格子パネルの表面温度は、例えば４００°〜６００°Ｃとなる。

より高い発熱量を有する物質を焼却する場合、例えば水などの液体で冷却される格子パネルを有した焼却格子を利用することがしばしば好まれる（特許文献２）。しかしながら、そのような水冷システムのための費用は、空冷システムのための費用よりもかなり高い。より効果的な水冷はまた、特定の焼却処理において望ましくない、格子パネルのより強い冷却につながり、格子パネルの表面の温度が９０°〜１１０°Ｃとなる一方、（焼却格子上の）焼却される物質の層の温度が例えば７００°〜８００°Ｃとなる。

説明した技術及び技術的処理パラメータは、空冷式及び水冷式の格子パネル／焼却格子が２つの明らかに異なるシステムを象徴することを示している。これはまた、特許文献２にしたがって両方のシステムが直列的に接続された場合にも当てはまる。
欧州特許出願公開第０３９１１４６号明細書 欧州特許第９５４７２２号明細書

本発明は、周知のシステムをそれらの用途に関してより可変となるように具体化するためのオプションを開示する目的に基づいている。

この目的は、以下の概念に基づいて達成される。各格子パネルは、焼却チャンバの方において、つまりその上部及びその前面において、特に強い熱的応力を主に受ける。主な空気は、格子パネルの下部に対して運ばれ、つまりこれらの格子パネルを下から冷却し、そして、格子パネルの複数の開口部、あるいは格子パネル同士の間を通して、格子パネル上に位置する焼却される物質の層内へ押しやられる。生成された熱を運び出すための特定の冷却容積は、各格子パネルにおける熱的に応力が加えられるセクションの下で利用可能である。しかしながら、特に縁領域において、冷却効果が不十分である。これは、そのような領域、例えば焼却チャンバを指し示す格子パネルの面（長手部）が、腐食あるいは浸食するおそれのあることを意味している。

この状況において、本発明の第１の実施例は、少なくとも１つの流体通路を、格子パネルの上部の下であって格子パネルの前方長手部に隣接する領域に配置することを提案しており、空気が、下から上部及び隣接する前方長手部に向かうように運ばれる。

この構成は、空気ノズルに類似した構造を形成しており、空気が、各格子パネルにおいて（焼却チャンバを指し示す）重要な前方セクションを「底から」、対応する高い流速で冷却する。この冷却効果は、現状技術による従来の冷却システムよりもかなり高いが、水冷システムよりも低い。

この少なくとも１つの流体通路はまた、下部に隣接して位置する対応する面（面領域）のセクションにおいて空気出口開口部を有するように具体化されている、つまり、空気流が、（焼却される物質の運搬方向へ）続く格子パネルの表面上に向けられるように引き続いて運ばれ、この表面を冷却する。隣接する格子パネルに対して方向付けられたこの空気流は、現状技術においてこの位置で観察される堆積物を十分に防止するというさらなる利点を提供する。そのような堆積物は、ピックアップとも称されており、例えば焼却される物質から沈殿した金属によって現状技術の焼却格子上に生じる。

格子パネルの「後方」セクションにおいて、通路は、上部の第１のセクション（つまり第１の長手部と上部の第２のセクションとの間）に延在している。例えば液体及び／または気体などの冷却媒体は、この通路を通して運ばれることができる。

格子パネルは、この通路に沿って液体、特に水によって冷却されることができる。この実施例では、格子パネルの「後方」セクションが、液体によって強く冷却される一方、同一パネル（格子ステップ）が、従来の空冷システムよりも優れた冷却効果を有するようにして、（焼却される物質及び焼却チャンバに隣接する）前方セクションにおいて空気によって冷却される。

特定の用途では、格子パネルの「前方」セクションを従来のように空気によって冷却するだけで十分である。これは例えば、流体通路に沿って格子パネルを空冷する代わりに、このセクションにおいて底から格子パネルに対して空気を単に運ぶことによって実現されうる。

代わりとして、格子パネルの後方セクションはまた、通路を通して気体、特に空気を流すことによっても冷却されうる。格子パネルの前方及び後方セクションにおいて「二重の空冷」を行うこの実施例は、特に格子パネルの後方セクションにおいてさほど強くない冷却効果が必要とされる用途のために選択される。

焼却される物質及び焼却中の処理状況に応じて、格子パネルの第１のセクションにおいて、空冷及び水冷を切り替えることも可能である。水冷から空冷に切り替えられたとき、通路（水ライン）は、最初に排水される必要がある。

その最も一般的な実施例によれば、本発明は、以下の特徴を有する焼却格子用格子パネルに関するものである。格子パネルは、上部と、下部と、２つの長手部と、２つの横部と、を有している。格子パネルは、第１の長手部に隣接して支持エレメントを接続するための少なくとも１つの装置を備えている。少なくとも１つの流体通路が、上部の隣接する第２のセクションの第２の長手部の下にかつ隣接して配置されている。空気が、格子パネルの下に位置する領域から下部に隣接して位置する第２の長手部のセクションにおける開口部まで、前記流体通路に沿って運ばれることができる。冷却媒体を運ぶための少なくとも１つの通路が、第１の長手部に隣接する上部の第１のセクションに延在している。

１つの実施例において、格子パネルは、上部の下に複数の凹所を有するように具体化されており、前記凹所は、下部の方へ向けてそれぞれ開口しているとともに、第１の長手部に隣接して位置する領域から第２の長手部に隣接して位置する領域まで延びている。

これらの凹所は、上部をさらに底から空冷することを可能にし、通路を通って流れる液体／気体も冷却することができるようにする。

１つの実施例において、１つの流体通路あるいは複数の流体通路は、格子パネルの長手部と垂直に延びている。言い換えると、空気は、格子パネルの前面領域への方向に、流体通路に沿って流れる。

流体通路の長さは、一般に格子パネルの幅の１０〜５０％に一致する長さで制限されていることができ、１０〜３０％あるいは１０〜２０％の長さで通常十分である。これは特に、往復動式焼却格子における隣接するパネルによって通過されることのないパネルセクションである。したがって、通路を具体化するために格子パネルの幅の約１０〜８０％が利用可能であり、４０〜７０％が多くの用途にとって好ましい範囲のようである。原理上は、通路と流体通路との領域が互いに重なることも考慮可能であろう。

冷却効果を最適化するため、通路は、実質的に格子パネルの全長に亘って延びていてもよいし、また、冷却通路の長さを延ばすために両横部の間で螺旋あるいは蛇行形状となるように具体化されていてもよい。冷却媒体の供給及び放出は、例えば本発明がここに参照する特許文献２に開示されたような、対応する接続部を用いて具体化される。

格子パネルの周囲は、通常、厳密な直方体形状を有していない。前面領域（第２の長手部）は、特に格子パネルの上部と垂直に延在していない。第２の長手部は、上部に対して９０°より小さい角度αで延在していてもよく、必要ならば、少なくとも１回さらに曲げられていてもよい。

流体通路に関して、これは、流体通路が真っ直ぐに延びるというよりはむしろ、この領域における格子パネルの形状にしたがって延びることを意味している。例えば、流体通路は、（断面の形状が見られるならば）半円を描くかあるいは数回曲げられる。これは同時に、より長い流体通路となる。冷却効果は、流体通路が格子パネルのそれぞれの表面領域に比較的近接して延びているならば、強められることができる。言い換えると、この場合、流体通路の上方（外）壁が、上部の（内）面と第２の長手部の（内）面とによって形成されている。

流体通路の下方（内）壁が、例えば前述した凹所の横制限部を形成する壁あるいはウェブ同士の間を延びるリブによって形成されていてもよい。

隣接する格子パネルの支持と焼却格子に沿った焼却される物質の搬送とは、格子パネルが水平面上に支持されたときに、格子パネルの上部が第１の長手部から第２の長手部まで（つまり後方から前方へ向けて）傾斜する（例えば３〜１０°）ように、（格子ステージとも称されている）格子パネルの下部が具体化されているならば、単純化されることができる。

この目的のため、下部が、以下の図面の説明で述べられるように、第２の長手部（前面）に隣接して下方側に突出する突出部を有するように具体化されていてもよい。この場合、当該格子パネルは、この突出部で、焼却される物質の搬送方向へ続く格子パネル（格子ステージ）に重なっている。

しかしながら、その前方長手部は、それに続く格子パネルの上部から特定の距離で終端していることが好ましく、したがって、流体通路の出口開口部は、続く格子パネルの支持面よりも上に位置している。隣接する格子パネルの上面に対して向けられた空気流は、好ましくはこのようにして作用させられる。これはまた、図面の説明で後述する。

代わりとして、流体通路の出口開口部を前方長手部の下方部分に配置することが可能であろう。これは、続く格子パネルの上部と実質的に平行に延びる空気流となるであろう。

さらなる冷却は、流体通路に隣接して位置する格子パネルのセクションが、格子パネルの残りのセクションよりも薄くなるように具体化することを可能にする。これは必要材料を少なくするだけではなく、冷却効果も改善する。

この「より薄い」セクションは、格子パネルの前方長手部だけに限定されず、格子パネルの上部の隣接するセクションを越えて延びていてもよい。しかしながら、格子パネルの上部の残りの（第１の）セクションは、通路がこのセクションに配置されるために、より厚くなるように具体化される。

前述したタイプの格子パネルは、例えば４０〜６０ｃｍの幅と数メートルの長さとを有している。この観点において、互いに接続されたいくつかの隣接する、格子バーとも称されるセグメントの形態で格子パネルを具体化することも知られている。個々のセグメントは、本来の位置に流体通路及び通路を具体化することができる鋳造部品からなっていてもよい。これは、各セグメントが一体となるように具体化されることを意味している。複数のセグメント（格子バー）はまた、特にそれらがシート状金属物質から結合されているならば、より小さなセグメントからなっていてもよい。格子バーは、（格子パネル全体の長手方向において）例えば３０〜１００ｃｍあるいはそれ以上の幅を有していてもよい。

隣接する格子バーは、従来の接続技術、例えばネジによってあるいは接続ロッドでいくつかの格子ロッドを接続することによって、互いに接続される。複数の格子ロッドからこのように形成された複数のパネルは、それから同じにように互いに接続されることができる。特許文献２に開示された構造上のオプションはまた、格子バーの通路セグメント間の流体接続がどのように生じているかを示している。

この場合、少なくとも１つの凹所が２つの隣接する格子バー（セグメント）によって形成されるように、つまり各格子バーが対応する凹所の一部分、例えばその２分の１を形成するように、格子パネルを具体化することができる。しかしながら、１つの流体通路が、２つの格子バーによって形成されることもできる。

本発明はまた、前述したタイプの複数の格子パネルを有する焼却格子、特に往復動式焼却格子に関するものである。

この状況において、「往復動式格子」という用語は、すべてのタイプの往復動式格子を含んでいる、つまり、それらが水平にあるいは傾斜して延在するかどうか、また焼却される物質が一の方向あるいは他の方向に運ばれるかどうかという事実には関係がない。「往復動式格子」という用語はまた、例えば１つおき毎の格子パネルが可動となるように具体化された運搬格子、及びストーキング移動を行う２つの格子パネルの間に１つ以上の固定格子パネルが配置された格子を含んでいる。

本発明はまた、前述したタイプの焼却格子を有する廃棄物焼却プラント、例えばゴミ焼却プラントに関するものである。

本発明の他の特徴は、従属請求項と残りの出願明細書に開示されている。このように開示された特徴は、任意の組合せで本発明に必須とされていてもよい。

本発明は、１つの実施例を参照して以下に詳細に説明される。各図面は、非常に概略的な形態で示されている。

格子パネルの基本的な構成が、図１を参照して以下に説明される。格子パネルは、上部１０と、下部１２と、後方長手部１４と、前方長手部１６と、選択された断面線では見ることのできない２つの横部と、を有している。上部１０の上面領域１０ｏは、平面状に具体化されている。第２の前方長手部１６は、角度α（約４５°）で上面１０ｏに対して曲げられ、続いて１６ｗにおいて曲げられている。

第１の（後方）長手部１４に隣接して、格子パネルの下部は、長手方向に（突出平面内へ）延びる凹所１８を含んでおり、他の凹所１９ｏを含む接続エレメント１９がこの凹所内に配置され、丸ロッド２０がこのさらなる凹所内に位置して格子パネルを（間接的に）支持している。図１に示される格子パネルは、この丸ロッド２０を用いて矢印Ｐの方向に移動されることができる。接続エレメント１９は、後でより詳細に説明される。

各格子パネルの下部１２は、隣接して配置された複数の凹所２２を備えている。各凹所２２は、図では１つの壁２４のみが見えている複数の壁によって、横で（横部と平行に）制限されている。格子パネルの後方端では、凹所２２が第１の長手部の対応するセクション１４ａによって制限され、（焼却チャンバ２６内を指し示す）前方端では、凹所が（第２の）前方長手部１６によって制限されている。

前記断面図中で基本的に弧形状を有する壁３０は、第２の長手部１６に隣接する前方端において肉厚セクション３０ｖへと変化して、隣接する壁２４同士の間をさらに延びており、該肉厚セクションが、第２の前方長手部１６の下面縁１６ｕを越えて突出して、格子パネルのための支持面３０ｕを形成する。

この壁３０は、流体通路３２の下方（内）壁を形成し、該流体通路３２は、第２の長手部１６の下方端１６ｕから（長手部１６の内面が流体通路３２の他方の制限部を形成するように）壁３０と平行に延び、それから、格子パネルの下部１２への方向に開口する前に上部１０の下面１０ｕによって制限されている。示された実施例において、壁３０は、凹所２２の下方端で終端しているが、凹所の下方端の前で終端することもできる。示された実施例において、冷却空気のための漏斗形状の流入開口部３２ｋは、格子パネルの下に終着しており、冷却空気は、壁３０の下に位置するセクションを含む凹所２２全体に対して流れる。

図１に示される格子パネルにおいて、流体通路３２を通して運ばれる冷却空気の一部が、矢印Ｋによって符号で示されている。これは、冷却空気が、漏斗形状の端３２ｋで流体通路３２に入り、それからまず最初に上部１０の内面１０ｕに沿って運ばれ、その後、開口部３２ｏの領域において該冷却空気が放出される前に長手部１６の内面１６ｉに沿って運ばれ、隣接する格子パネル（点線で示されている）の上部１０’上に吹き付けられることを意味している。

さらなる冷却空気の供給は、図１の下側部分において矢印Ｌによって符号で示されている。

隣接する格子パネルの上部１０’に対して流れる空気は、流体通路３２に隣接して位置するセクションを外側からさらに冷却する。図１の点線領域３４で示された、沈殿物質によって生じる、特に焼却される物質から沈殿した金属によって生じる堆積物（いわゆるピックアップ）は、このようにして防止されることができる。

格子パネルにおいて特に重要な前方セクションでの強められた冷却（さらなる冷却）は、このセクションにおける格子パネルの壁厚みが、図に示されているように、格子パネルの後方セクションにおいてよりも薄くなるように具体化することを可能にする。

例えば、上部１０は、（流体通路に隣接する）前方セクション（第２のセクション）１０ｖにおいて６あるいは８ｍｍの厚みを有している。これは、第２の長手部１６の壁厚みにも同じように当てはまる。

示された実施例（図３）において、格子パネルは、隣接して配置された複数のセグメントＴ１，Ｔ２・・・からなり、該セグメントは、直接隣接するとともに互いに接続されている。これらのセグメントはまた、格子バーと称されている。

上部１０の後方セクション１０ｒは、より厚くなるように具体化されており、その中に通路４０を収容するために例えば２５〜７０ｍｍの厚みとなっている。通路４０は、実質的に格子パネルの１つの横部から反対側の横部まで延びており、第１の長手部１４と上部の前方セクション１０ｖとの間を行ったり来たりしている。言い換えると、通路は、流体通路３２が配置されるセクション１０ｖの後方に位置する上部１０の領域１０ｒに延在している。示された実施例では、冷却媒体を供給及び放出するための接続部４０ａが、凹所１８の内面に位置している。これらの接続部は、通路４０（通路のセグメント）を接続するのと同時に冷却媒体のための接続ライン（矢印Ａ）を収容する上述した接続エレメント１９内の通路セクション４０ｂに対して、格子パネルの両横部の領域において流体接続されている。接続エレメント１９は、ネジ接続部１９ｖによって、格子バーＴ１，Ｔ２に固定されている（図３）。

上述したように、このような格子パネルの冷却は異なる方法で実現されることができ、例えば、通路４０に沿って水で冷却するとともに流体通路３２に沿って空気で冷却したり、通路４０及び流体通路３２に沿って空気で冷却することができる。

操作中に、これらの冷却モード間で切り替えることも可能である。当然、水は、最初に通路４０から取り除かれる、例えば吸い出される必要がある。

図１に示される孔部３６は、隣接するセグメントＴ１，Ｔ２を互いに接続するのに使用されるロッドを受け入れるために役立つ。格子パネルは、そのような複数のセグメントＴ１，Ｔ２、例えば５〜６のセグメントからなる。

示された格子パネルは、鋳鉄部分の形態で具体化されていてもよく、各バーＴ１，Ｔ２が一体となるように具体化される、つまり、例えば壁３０が壁２４とともに１つの片として具体化される。

図２は、そのような格子バー（例えばＴ１）が、格子パネルの両長手部１４，１６の方向に向かう、いくつか（この場合７個）の隣接する流体通路３２と、いくつか（この場合９個）の壁２４とを備えていることを示している。それぞれ隣接する２つの壁２４は、上部１０及び壁３０とともに凹所２２をそれぞれ形成している。外側では、格子バーが、流体通路３２の途中でそれぞれ終端しており、隣接するそれぞれの格子バーとともに他の閉じた流体通路３２を形成している（図３）。

運搬格子の格子パネルを通る垂直断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。 互いの頂部上に位置する運搬格子の２つの格子パネルの２つのセクションの斜視図である。

符号の説明

１０ 上部
１２ 下部
１４ 長手部
１６ 長手部
１９ 接続エレメント
２２ 凹所
２４ 壁
２６ 焼却チャンバ
３０ 壁
３２ 流体通路
４０ 通路
Ｔ１，Ｔ２ 格子バー

Claims (9)

1. 焼却格子用格子パネルであって：
   ａ）該格子パネルは、上部（１０）と、下部（１２）と、２つの長手部（１４，１６）と、２つの横部と、を有し、
   ｂ）該格子パネルは、第１の長手部（１４）に隣接して支持エレメント（２０）を接続するための少なくとも１つの装置を含み、
   ｃ）少なくとも１つの流体通路（３２）が、前記上部（１０）の隣接する第２のセクションの第２の長手部（１６）の下にかつ隣接して配置されており、空気が、該格子パネルの下に位置する領域から前記下部（１２）に隣接して位置する前記第２の長手部（１６）のセクション（１６ｕ）における開口部（３２ｏ）まで運ばれることができ、
   ｄ）冷却媒体を運ぶための少なくとも１つの通路（４０）が、前記第１の長手部（１４）に隣接する前記上部（１０）の第１のセクション（１０ｒ）に延在し、
   前記上部（１０）が、前記流体通路（３２）に隣接して位置するそのセクション（１０ｖ）において、前記通路（４０）を収容する第１のセクション（１０ｒ）においてよりも薄くなるように具体化されていることを特徴とする格子パネル。
2. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   前記上部（１０）の下に複数の凹所（２２）を有するように具体化されており、前記凹所は、前記下部（１２）の方へ向けてそれぞれ開口しているとともに、前記第１の長手部（１４）に隣接する領域（１４ａ）から前記第２の長手部（１６）に隣接する領域まで延びていることを特徴とする格子パネル。
3. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   前記流体通路（３２）が、該格子パネルの長手部（１４，１６）と垂直に延びていることを特徴とする格子パネル。
4. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   前記流体通路（３２）の下方壁（３０）が、対応する凹所（２２）の横制限部を形成する壁（２４）同士の間を延びるリブによって形成されていることを特徴とする格子パネル。
5. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   前記下部（１２）が、前記第２の長手部（１６）に隣接して下方側に突出する突出部（３０ｖ）を有するように具体化されていることを特徴とする格子パネル。
6. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   該格子パネルの通路（４０）が、蛇行形状となるように具体化されているとともに、実質的に該格子パネルの全長に亘って延びていることを特徴とする格子パネル。
7. 請求項１に記載の格子パネルにおいて、
   前記通路（４０）が、冷却媒体のための供給ライン及び放出ラインに接続可能とされていることを特徴とする格子パネル。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の格子パネルを複数有する焼却格子、特に往復動式焼却格子。
9. 請求項８に記載の焼却格子を有する廃棄物焼却プラント。

Images