JP5412177B2 - キルンストーカ炉 - Google Patents

Description

本発明は、例えば都市ごみや汚泥等の被焼却物を焼却する際に用いられるキルンストーカ炉に係り、とりわけ被焼却物が略直角に流れるべくキルン炉とストーカ炉とを組合わせたものの改良に関する。

従来、この種のキルンストーカ炉としては、例えば特許文献１（図２及び図３参照）や特許文献２に記載され、図５乃至図７に示したものが知られている。

当該キルンストーカ炉５０は、被焼却物Ａを揮発燃焼させるキルン炉５１と、これの後段に被焼却物Ａの搬送方向が略直角度を為すべく接続されてキルン炉５１からの被焼却物Ａを灰化させるストーカ炉５２と、キルン炉５１とストーカ炉５２からの燃焼ガスＢを合流させて燃焼させる二次燃焼室５３とを備えている。

キルン炉５１は、回転可能なキルン胴５４と、これの入口側に設けられて被焼却物Ａを供給する供給装置５５と、図略しているが、キルン胴５４を回転させる回転駆動機と、キルン胴５４の入口側に設けられて被焼却物Ａを燃焼させる燃焼用バーナとを備えて居り、供給装置５５から供給された被焼却物Ａがキルン胴５４の回転に伴って転動或は滑動されつつ乾燥及び一部燃焼させながら出口側に向けて移送される様に構成されている。
供給装置５５は、被焼却物Ａを貯留するホッパ５６と、これからの被焼却物Ａを密封する二重ダンパ５７と、これからの被焼却物Ａをキルン胴５４へ供給するプッシャ５８とを備えている。

ストーカ炉５２は、炉本体５９と、これに固定された複数の固定火格子６０と、これに対して前後方向に移動可能でこれと交互に階段状に設けられた複数の可動火格子６１と、炉本体５９に設けられて各可動火格子６１を前後方向に移動させる往復駆動機（図示せず）とを備えて居り、キルン炉５１からの被焼却物Ａを固定火格子６０とこれに対して往復動する可動火格子６１に依り下流側に移動させながらガス化燃焼及び熾き燃焼（後燃焼）させた後、その焼却灰を灰出し装置６２に依り炉外へ排出する様に構成されている。固定火格子６０と可動火格子６１は、ストーカ炉５２の所謂ストーカを為している。

二次燃焼室５３は、キルン炉５１とストーカ炉５２からの燃焼ガスＢを合流させて燃焼させるもので、キルン炉５１の出口側とストーカ炉５２の上側に形成されて居り、これらからの燃焼ガスＢ合流させて燃焼させる様に構成されている。

特開２００３−３０７３０４公報 特開２００５−３０８３３５公報

ところが、この様なキルンストーカ炉５０は、被焼却物Ａの流れが略直角度を為す様に配置されているので、キルン炉５１にて一部燃焼した被焼却物Ａがストーカ炉５２に供給される際に、その供給側（キルン側）に偏ってしまうために、ストーカ炉５２の下部からの燃焼空気Ｃが被焼却物Ａに均一に供給されず、後燃焼が不安定になるという難点があった。
つまり、ストーカ炉５２のストーカ（火格子６０，６１）の下部から供給される燃焼空気Ｃは、各火格子６０，６１の先端のノズルから炉内へ供給されるが、被焼却物Ａの嵩が高い部分を通り抜け難く、嵩が低い部分を通り抜ける。これに依って被焼却物Ａと燃焼空気Ｃが接触し難くなり、燃焼が不安定になる。キルン炉５１に供給される被焼却物Ａの有姿発熱量が低い程、その燃焼速度が遅い為に、ストーカ炉５２に送られる被焼却物Ａの量が多くなり、この様な傾向が著しかった。

本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、ストーカ上の被焼却物の偏りをなくし、ストーカでの燃焼を改善する様にしたキルンストーカ炉を提供するにある。

本発明のキルンストーカ炉は、被焼却物を揮発燃焼させるキルン炉と、キルン炉の後段に被焼却物の搬送方向が略直角度を為すべく接続されてキルン炉からの被焼却物を灰化させるストーカ炉とを備えたキルンストーカ炉に於て、前記ストーカ炉を構成する火格子の前端を、キルン側に対して反キルン側が後退すべく所定の傾斜角度だけ傾斜させると共に、前記火格子は、前方に行くものほどその傾斜角度が大きくされている事に特徴が存する。

被焼却物は、キルン炉で燃焼されると共に、その出口からストーカ炉の後側に供給される。ストーカ炉に供給された被焼却物は、固定火格子と可動火格子に依り順次前方へ搬送されて燃焼される。この時、被焼却物は、ストーカ炉の後側でキルン炉の出口付近に偏って供給される。然しながら、ストーカ炉の火格子の前端は、キルン側に対して反キルン側が後退すべく所定角度だけ傾斜されているので、被焼却物は、この火格子の前端に直角な前方へ送給され、ストーカ炉の火格子全体に満遍なく均一な厚みに広がりながら燃焼される。

ストーカ炉の火格子は、前方に行くものほどその傾斜角度が大きくされているのが好ましい。この様にすれば、キルン炉からの被焼却物を順次ストーカ炉の火格子上に均一に広げる事ができる。

キルン炉の落ち口に、ストーカ炉の火格子の傾斜角度が最も小さなものが配置されているのが好ましい。この様にすれば、キルン炉からの被焼却物を的確にストーカ炉の火格子上に広げる事ができる。

本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
（１） 被焼却物を揮発燃焼させるキルン炉と、キルン炉の後段に被焼却物の搬送方向が略直角度を為すべく接続されてキルン炉からの被焼却物を灰化させるストーカ炉とを備えたキルンストーカ炉に於て、とりわけ、ストーカ炉を構成する火格子の前端が、キルン側に対して反キルン側が後退すべく所定の傾斜角度だけ傾斜されているので、ストーカ上の被焼却物の偏りをなくし、ストーカでの燃焼を改善する事ができる。

本発明に係るキルンストーカ炉の構造を示す縦断面図。 図１の２−２矢視横断面図。 図２の３部分拡大図。 傾斜角度θを算出する為の参考図。 従来のキルンストーカ炉の構造を示す縦断面図。 図５の６−６矢視横断面図。 図５の７−７矢視縦断面図。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るキルンストーカ炉の構造を示す縦断面図。図２は、図１の２−２矢視横断面図。図３は、図２の３部分拡大図。図４は、傾斜角度θを算出する為の参考図である。

キルンストーカ炉１は、キルン（ロータリキルン）炉２、ストーカ（後燃焼ストーカ）炉３、二次燃焼室４とからその主要部が構成されている。

キルン炉２は、被焼却物Ａを揮発燃焼させるもので、回転可能なキルン胴５と、図略しているが、これの入口側に設けられて被焼却物Ａを供給する供給手段と、キルン胴５を回転させる回転駆動機と、キルン胴５の入口側に設けられて被焼却物Ａを燃焼させる燃焼用バーナとを備えて居り、供給手段から供給された被焼却物Ａがキルン胴５の回転に伴って転動或は滑動されつつ乾燥及び一部燃焼させながら出口側に向けて移送される様に構成されている。

ストーカ炉３は、キルン炉２の後段に被焼却物Ａの搬送方向が略直角度を為すべく接続されてキルン炉２からの被焼却物Ａを灰化させるもので、炉本体６と、これに固定された複数の固定火格子７と、これに対して前後方向に移動可能でこれと交互に階段状に設けられた複数の可動火格子８と、図略しているが、炉本体６に設けられて各可動火格子８を前後方向に移動させる往復駆動機とを備えて居り、キルン炉２からの被焼却物Ａを固定火格子７と可動火格子８から成るストーカに依り下流側に移動させながらガス化燃焼及び熾き燃焼（後燃焼）させた後、その焼却灰を灰排出口９から排出する様に構成されている。

二次燃焼室４は、キルン炉２とストーカ炉３からの燃焼ガスＢを合流させて燃焼させるもので、キルン炉２の出口側とストーカ炉３の上側に形成されて居り、これらからの燃焼ガスＢを合流させて燃焼させる様に構成されている。
二次燃焼室４には、図略しているが、これからの排出ガスを処理する排ガス処理装置が接続されている。

キルン炉２とストーカ炉３は、この例では、被焼却物Ａの流れが略直角度を為す様に配置されている。キルン炉２は、ストーカ炉３の右側（図２に於て上側）に配置され、その回転方向は、ストーカ炉３側から見ると反時計方向（図１に於て反時計方向）にされている。ストーカ炉３は、４段の固定火格子７と４段の可動火格子８との合計８段から成り、これらが交互に階段状に配置されている。

ストーカ炉３は、これ自体を構成する火格子（固定火格子７及び可動火格子８）の前側を、キルン側（ストーカ右側、図２に於て上側）に対して反キルン側（ストーカ左側、図２に於て下側）が後退すべく所定の傾斜角度θだけ傾斜されている。
図３では、可動火格子８ａの傾斜角度θ₁が０°＜θ₁＜９０°、可動火格子８ｂの傾斜角度θ₃がθ₁≦θ₃、固定火格子７ａの傾斜角度θ₂と固定火格子７ｂの傾斜角度θ₄がθ₁≦θ₂≦θ₃≦θ₄＜９０°となる様に火格子前端を傾斜させて配列されている。
ここで、傾斜角度θは、中心線Ｃ₂の平行線と火格子前端の直線との成す角度である。可動火格子８の傾斜角度θが小さい程、被焼却物Ａを前進させる力は小さいが、ストーカ側面（反キルン側）に寄せる力は大きくなる。即ち、可動火格子８の傾斜角度θは、次に示す式にて算出する。

ｔａｎθ＝Ｅ×Ｆ／Ｙ ……（１）

Ｅ：火格子稼動回数（火格子の前進・後進のサイクルを１回とする）
Ｆ：火格子稼動距離
Ｙ：被焼却物の必要移動距離

［式（１）の導出］
被焼却物Ａをストーカ側面（反キルン側）に移動させる為に必要な距離Ｙは、
Ｙ＝Ｇ×Ｅ ……（２）
ここで、Ｇは火格子が一回前進する際に被焼却物Ａがストーカ側面（反キルン側）に移動する距離であって、
Ｇ＝Ｆ／ｔａｎθ ……（３）
で表される。
式（３）を式（２）に代入すると、式（１）を得る事ができる。
Ｙ＝Ｆ／ｔａｎθ×Ｅ ⇔ ｔａｎθ＝Ｅ×Ｆ／Ｙ ……（１）

又、特に点ｂと中心線Ｃ₁の水平距離Ｌとの間（キルン炉２の落ち口という）に、傾斜角度θが最も小さな可動火格子８が配置される。点ｂは、点ｃ（キルン胴５の中心）を中点として、点ａ（中心線Ｃ₁とキルン胴５の内面との交点）からキルン胴５の回転方向に所定角度α（α＝５０°）だけ移動させた位置であって、キルン胴５から送り出される被焼却物Ａは、概してキルン炉２の落ち口に落下する。

次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
供給装置からの被焼却物Ａは、キルン炉２の回転するキルン胴５の内部で、ここに供給された燃焼空気Ｃに依り灰の融点以下の温度で揮発燃焼される。
キルン炉２からの未燃カーボン等の被焼却物Ａは、ストーカ炉３の後側に供給されて固定火格子７と往復動する可動火格子８に依り順次前方へ搬送され、ここに供給された燃焼空気Ｃに依り完全燃焼されて焼却灰となり、灰排出口９から排出される。
この時、被焼却物Ａは、ストーカ炉３の後側でキルン炉２の出口付近に偏って供給される。然しながら、火格子７，８の前端は、キルン側に対して反キルン側が後退すべく所定角度θだけ傾斜されているので、被焼却物Ａは、この火格子７，８の前端に直角な前方へ送給され、ストーカ炉３の火格子７，８全体に満遍なく均一な厚みに広がりながら燃焼される。
キルン炉２の内部及びストーカ炉３の上部で発生した未燃ガスを含む燃焼ガスＢは、二次燃焼室４で合流されてここに供給される二次燃焼空気に依り完全燃焼される。

ストーカ炉３の火格子７，８は、前方に行くものほどその傾斜角度θが大きくされているので、キルン炉２からの被焼却物Ａを順次ストーカ炉３の火格子７，８上に均一に広げられる。

キルン炉２の落ち口に、ストーカ炉３の傾斜角度θが最も小さな火格子７，８が配置されているので、キルン炉２からの被焼却物Ａを的確にストーカ炉３の火格子７，８上に広げられる。

尚、キルン炉２は、先の例では、回転方向が反時計方向であったが、これに限らず、例えば時計方向でも良く、特に制限されるものではない。
ストーカ炉３は、先の例では、４段の固定火格子７と４段の可動火格子８であったが、これに限らず、例えば３段の固定火格子７と３段の可動火格子８や５段の固定火格子７と５段の可動火格子８でも良く、被焼却物Ａに応じて適宜選択可能であって、制限されるものではない。
火格子７，８は、先の例では、前端を傾斜させたものが５段であったが、これに限らず、その段数は制限されるものではなく、ストーカ幅や火格子可動距離や被焼却物Ａの性状（形状、大きさ、摩擦抵抗力等）に応じて適宜選択する事ができる。

１…キルンストーカ炉、２…キルン炉、３…ストーカ炉、４…二次燃焼室、５…キルン胴、６…炉本体、７…固定火格子、８…可動火格子、９…灰排出口、５０…キルンストーカ炉、５１…キルン炉、５２…ストーカ炉、５３…二次燃焼室、５４…キルン胴、５５…供給装置、５６…ホッパ、５７…二重ダンパ、５８…プッシャ、５９…炉本体、６０…固定火格子、６１…可動火格子、６２…灰出し装置、Ａ…被焼却物、Ｂ…燃焼ガス、Ｃ…燃焼空気、θ…傾斜角度、α…所定角度。

Claims (2)

1. 被焼却物を揮発燃焼させるキルン炉と、キルン炉の後段に被焼却物の搬送方向が略直角度を為すべく接続されてキルン炉からの燃焼残渣を灰化させるストーカ炉とを備えたキルンストーカ炉に於て、前記ストーカ炉を構成する火格子の前端を、キルン側に対して反キルン側が後退すべく所定の傾斜角度だけ傾斜させ、前記火格子は、前方に行くものほどその傾斜角度が大きくされている事を特徴とするキルンストーカ炉。
2. キルン炉の落ち口に、ストーカ炉の傾斜角度が最も小さな火格子が配置されている請求項１に記載のキルンストーカ炉。

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