JP6393822B1 - ストーカ炉用シール装置及びストーカ炉 - Google Patents

Abstract

【課題】前火格子の移動を最小限に抑えて、シール性を向上する。【解決手段】複数の固定火格子と複数の移動火格子１６を備え、被焼却物を搬送しつつ、被焼却物の焼却を行うストーカ炉の落差壁２７と移動火格子１６との間をシールするストーカ炉用シール装置３０であって、その先端３１ｃが移動火格子１６に接するように配置された前火格子３１と、落差壁２７に固定され、前火格子３１の上面３１ａを支持する上面支持板３３と、上面支持板３３の下方に配置され、前火格子３１の底面３１ｂを支持する底面支持板３４と、を有する支持部３２と、前火格子３１を、前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向きに付勢するバネ３５と、を有するストーカ炉用シール装置を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、ストーカ炉用シール装置及びストーカ炉に関する。

ごみ等の被焼却物を焼却する焼却炉として、大量の被焼却物を選別することなく効率的に焼却処理することができるストーカ炉が知られている。ストーカ炉としては、ストーカを階段式に構成し、乾燥、燃焼、後燃焼の各機能が果たせるように乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段を備えているものが知られている。
乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段を備えたストーカ炉では、各段の間に存在する落差壁の直下に、シール金物（前火格子）を設置し、移動火格子が移動した場合にも、火格子以外からの燃焼空気の流入を防止している（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１８６０１０号公報

上記従来のストーカ炉では、シール金物は、移動火格子の動きに追従してピンを軸に回転し、上下動することができる。しかし、回転移動はシール性に悪影響を与えやすい。また、シール金物と移動火格子の間に異物を噛み込んだ場合、早期に異物の解消ができず、噛み込んだ隙間から空気が炉内に流入してしまうことで、異常燃焼が生じる恐れがあった。

この発明は、前火格子の移動を最小限に抑えて、シール性の低下を抑制することができるストーカ炉用シール装置、及びストーカ炉を提供することを目的とする。

本発明のシール装置は、複数の固定火格子と複数の移動火格子を備え、被焼却物を搬送しつつ、前記被焼却物の焼却を行うストーカ炉の落差壁と移動火格子との間をシールするストーカ炉用シール装置であって、その先端が前記移動火格子に接するように配置された前火格子と、前記落差壁に固定され、前記前火格子の上面を支持する上面支持板と、前記上面支持板の下方に配置され、前記前火格子の底面を支持する底面支持板と、を有する支持部と、前記前火格子を、前記前火格子が前記移動火格子の移動に伴い移動する向きと逆の向きに付勢するバネと、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、移動火格子に引きずられてやや移動した前火格子には、バネにより移動火格子の移動の向きと逆の向きに引っ張る力が作用する。このため、移動火格子と前火格子との間にごみの噛み込みが発生した場合においても、当該ごみを挟み込んでいる前火格子を戻す力が作用する。また、支持部によって前火格子の移動が制限されるため、前火格子の移動を最小限に抑え、シール性の低下を抑制することができる。

上記シール装置において、前記前火格子又は前記支持部に固定され、前記被焼却物の搬送方向に対応する一方向に延在する軸状部材と、前記軸状部材を前記一方向に摺動自在に支持する軸支持部と、を有してよい。

このような構成によれば、軸状部材及び軸支持部によって前火格子の移動方向を制限して、前火格子と移動火格子との接触状態を向上させることができる。

上記シール装置において、前記前火格子の移動方向を前記一方向の進退に制限する移動方向制限部を有し、前記移動方向制限部は、前記前火格子に形成された前記一方向に長い貫通孔と、前記貫通孔に挿通され、前記支持部に固定されたガイド部材を有してよい。

このような構成によれば、移動方向制限部によって前火格子の移動方向を制限して、前火格子と移動火格子との接触状態を更に向上させることができる。

本発明のシール装置が配置されるストーカ炉は、フィーダから被焼却物を供給し、複数の固定火格子と複数の移動火格子を備えた乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段で、前記被焼却物を順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行う順送式のストーカ炉であって、前記乾燥段は、搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜して配置され、前記燃焼段は、前記乾燥段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、前記後燃焼段は、前記燃焼段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、前記前火格子を前記搬送方向下流側に押し出す方向に付勢された状態で、前記乾燥段と前記燃焼段との間の前記落差壁に、上記いずれかのストーカ炉用シール装置を配置したことを特徴とする。

上記ストーカ炉において、前記前火格子を搬送方向上流側に引き込む方向に付勢された状態で、前記フィーダと前記燃焼段との間の前記落差壁に、上記いずれかのストーカ炉用シール装置を配置してよい。

本発明によれば、前火格子の移動を最小限に抑えて、シール性の低下を抑制、すなわちシール性を向上することができる。

本発明のストーカ炉用シール装置が配置されるストーカ炉の概略構成図である。 図１のストーカ炉のストーカ傾斜角を説明する図である。 図１のストーカ炉の第一落差壁に設けられているシール装置の側断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図であり、本発明のシール装置の断面図である。 図１のストーカ炉の第二落差壁に設けられているシール装置の側断面図である。 本発明の変形例のシール装置の側断面図である。 本発明のストーカ炉用シール装置が配置されるストーカ炉の変形例を説明する図である。 乾燥段のストーカ傾斜角の適正範囲は−１５°乃至−２５°の間の角度であることを説明するグラフである。 燃焼段のストーカ傾斜角の適正範囲は＋５°乃至＋１５°の間の角度であることを説明するグラフである。 乾燥段と燃焼段の双方を鑑みた場合、燃焼段のストーカ傾斜角の適正範囲は＋８°乃至＋１２°の間の角度、最適値は＋１０°とする理由について説明するグラフである。

〔実施形態〕
以下、本発明のストーカ炉用シール装置が配置されるストーカ炉について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のストーカ炉は、ごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉であり、図１に示すように、被焼却物Ｔを一時的に貯留するホッパ２と、被焼却物Ｔを燃焼させる焼却炉３と、焼却炉３に被焼却物Ｔを供給するフィーダ４と、焼却炉３の底部側に設けられたストーカ５（乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の火格子１５、１６を含む）と、ストーカ５の下方に設けられた風箱６と、ストーカ５の落差壁２７（第一落差壁）、２８（第二落差壁）、２９（第三落差壁）に設けられたシール装置３０（ストーカ炉用シール装置）と、を備えている。

フィーダ４は、ホッパ２を介して連続的にフィードテーブル７上に供給された被焼却物Ｔを焼却炉３内に押し出す。フィーダ４は、フィーダ駆動装置８によってフィードテーブル７上を所定のストロークで往復運動する。
風箱６は、送風機（図示せず）からの一次空気をストーカ５の各部に供給する。
焼却炉３は、ストーカ５の上方に設けられ、一次燃焼室と二次燃焼室からなる燃焼室９を有している。焼却炉３には、燃焼室９に二次空気を供給する送風機１０が接続されている。

ストーカ５は、火格子１５、１６を階段状に並べた燃焼装置である。被焼却物Ｔは、ストーカ５上で燃焼する。
以下、被焼却物Ｔが搬送される方向を搬送方向Ｄと呼ぶ。被焼却物Ｔは、ストーカ５上を搬送方向Ｄに搬送される。図１、図２、及び図３において、左側が搬送方向上流側Ｄ１であり、右側が搬送方向下流側Ｄ２である。また、火格子１５、１６が取り付けられる面を据付面と呼び、乾燥段１１、燃焼段１２、又は後燃焼段１３の上流側の端部（１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）を中心として、水平面と据付面とによって形成される角度をストーカ傾斜角（据付角度）と呼ぶ。据付面の搬送方向下流側Ｄ２が水平面より上向きの場合は、ストーカ傾斜角は正の値とし、据付面の搬送方向下流側Ｄ２が水平面より下向きの場合は、ストーカ傾斜角は負の値として、ここでは説明する。

ストーカ５は、被焼却物Ｔの搬送方向上流側Ｄ１から順に、被焼却物Ｔを乾燥させる乾燥段１１と、被焼却物Ｔを焼却する燃焼段１２と、未燃分を完全に焼却（後燃焼）する後燃焼段１３と、を有している。ストーカ５では、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３で、被焼却物Ｔを順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行う。
各々の段１１、１２、１３は、複数の固定火格子１５と、複数の移動火格子１６と、を有している。
固定火格子１５と移動火格子１６とは、搬送方向Ｄで交互に配置されている。移動火格子１６は、搬送方向Ｄに沿って往復運動する。移動火格子１６の往復運動によってストーカ５上の被焼却物Ｔが搬送されるとともに攪拌される。即ち、被焼却物Ｔの下層部が動かされ、上層部と入れ替えられる。

乾燥段１１は、フィーダ４によって押し出されて焼却炉３内に落下した被焼却物Ｔを受け、被焼却物Ｔの水分を蒸発させるとともに一部熱分解する。燃焼段１２は、下方の風箱６から供給される一次空気によって、乾燥段１１で乾燥した被焼却物Ｔに着火させ、揮発分および固定炭素分を燃焼させる。後燃焼段１３は、燃焼段１２で十分に燃焼されずに通過してきた固定炭素分等の未燃分を完全に灰になるまで燃焼させる。
後燃焼段１３の出口には、灰出し口１７が設けられている。灰は、灰出し口１７を通じて焼却炉３から排出される。

乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の各々は、移動火格子１６を駆動する駆動機構１８を有している。即ち、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３は、複数の移動火格子１６を駆動する駆動機構１８をそれぞれ別個に有している。

駆動機構１８は、ストーカ５に設けられている梁１９に取り付けられている。駆動機構１８は、梁１９に取り付けられている油圧シリンダ２０と、油圧シリンダ２０によって動作するアーム２１と、アーム２１の先端に接続されているビーム２２と、を有している。ビーム２２と移動火格子１６とは、ブラケット２３を介して接続されている。

駆動機構１８によれば、油圧シリンダ２０のロッドの伸縮によって、アーム２１が動作する。アーム２１の動作に伴いストーカ５の据付面１１ａ、１２ａ、１３ａに沿って移動するように構成されているビーム２２が移動し、ビーム２２に接続されている移動火格子１６が駆動する。

駆動機構１８は、油圧シリンダ２０を用いているがこれに限ることはなく、例えば、油圧モータ、電動シリンダ、電導リニアモータ等を採用することができる。また、駆動機構１８の形態は、上記した形態に限らず、移動火格子１６を往復運動させることができれば、どのような形態のものでもよい。例えば、アーム２１を配置せずに、ビーム２２と油圧シリンダ２０を直結して駆動してもよい。

ストーカ炉１は、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３における移動火格子１６の駆動の速度を、互いに同じ速度または乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の少なくとも一部で異なる速度とすることができる。
例えば、燃焼段１２で十分に燃焼させることが求められる被焼却物Ｔが投入された場合に、燃焼段１２の移動火格子１６の駆動の速度を遅くして、燃焼段１２上の被焼却物Ｔの搬送速度を遅くし、十分に燃焼させることができる。

図２に示すように、固定火格子１５及び移動火格子１６は、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３の据付面１１ａ、１２ａ、１３ａに対して搬送方向下流側Ｄ２が上向きとなるように傾斜して配置されている。また、火格子１５、１６は、火格子１５、１６の先端が搬送方向下流側Ｄ２を向くように配置されている。これにより、移動火格子１６は、固定火格子１５上の被焼却物Ｔを搬送方向下流側Ｄ２に送るように動作する。

乾燥段１１の移動火格子１６の一部は、突起付火格子１６Ｐである（他は、後述のノーマル火格子である）。図２に示すように、乾燥段１１の搬送方向Ｄの長さのうち、搬送方向下流側Ｄ２の端部から５０％乃至８０％の範囲Ｒ１の移動火格子１６が突起付火格子１６Ｐとなっている。突起付火格子１６Ｐを使用することで、撹拌力を向上することができる。
固定火格子１５は、先端の上面に突起のない火格子であり、この形状をノーマル火格子という。

なお、本実施形態では、移動火格子１６のみを突起付火格子１６Ｐとしたが、これに限ることはなく、移動火格子１６及び固定火格子１５の両方を突起付火格子としてもよい。
また、突起付火格子１６Ｐを設ける範囲も上述した範囲に限ることはなく、例えば、乾燥段１１の全ての火格子を突起付火格子１６Ｐとしてもよい。
さらに、被焼却物Ｔの性状や種類によっては、乾燥段におけるすべての火格子（固定火格子及び移動火格子）をノーマル火格子としてもよい。

乾燥段１１と同様に、燃焼段１２の移動火格子１６のうち、一部は、突起付火格子１６Ｐである。具体的には、燃焼段１２の搬送方向Ｄの長さのうち、搬送方向下流側Ｄ２の端部から５０％乃至８０％の範囲Ｒ２の移動火格子１６が突起付火格子１６Ｐとなっている。燃焼段１２のその他の移動火格子１６は、ノーマル火格子である。乾燥段１１と同様に、被燃焼物Ｔの性状や種類によって、移動火格子１６及び固定火格子１５の両方を突起付火格子としてもよいし、すべての火格子（固定火格子及び移動火格子）をノーマル火格子としてもよい。
後燃焼段１３の火格子は、図２では移動火格子１６及び固定火格子１５はいずれも全てノーマル火格子として示しているが、乾燥段１１及び燃焼段１２と同様に、突起付火格子を採用してもよい。

次に、乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３のストーカ傾斜角（据付角度）について説明する。
図２に示すように、本実施形態のストーカ５の乾燥段１１は下向きに配置されている。すなわち、乾燥段１１の据付面１１ａは、搬送方向下流側が低くなるように傾斜している。具体的には、乾燥段１１の上流側の端部１１ｂを中心とした水平面と据付面１１ａの搬送方向側の角度である乾燥段１１のストーカ傾斜角θ１は、−１５°（マイナス１５度）から−２５°（マイナス２５度）の間の角度である。

本実施形態のストーカ５の燃焼段１２は上向きに配置されている。すなわち、燃焼段１２の据付面１２ａは、搬送方向下流側が高くなるように傾斜している。具体的には、燃焼段１２の上流側の端部１２ｂを中心とした水平面と据付面１２ａの搬送方向側の角度である燃焼段１２のストーカ傾斜角θ２は、＋５°（プラス５度）から＋１５°（プラス１５度）の間の角度である。

本実施形態のストーカ５の後燃焼段１３は上向きに配置されている。すなわち後燃焼段１３の据付面１３ａは、搬送方向下流側が高くなるように傾斜している。具体的には、後燃焼段１３の上流側の端部１３ｂを中心とした水平面と据付面１３ａの搬送方向側の角度である後燃焼段１３のストーカ傾斜角θ３は、＋５°（プラス５度）から＋１５°（プラス１５度）の間の角度である。

フィードテーブル７と乾燥段１１との間には、第一落差壁２７（段差）が形成されている。ストーカ５は、第一落差壁２７と移動火格子１６との間をシールする第一シール装置３０Ａを有している。第一シール装置３０Ａは、乾燥段１１の移動火格子１６が移動した場合に、火格子以外からの燃焼空気の流入を防止する装置である。

図３に示すように、第一シール装置３０Ａは、その先端（搬送方向下流側Ｄ２）が移動火格子１６に接するように配置された前火格子３１と、前火格子３１をスライド可能に支持する支持部３２と、前火格子３１を、前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴って移動する向きと逆の向きに付勢するバネ３５（圧縮コイルバネ）と、前火格子３１の移動方向を制限する移動方向制限部４４と、を有している。
第一シール装置３０Ａは、前火格子３１の水平面に対する角度が乾燥段１１の据付面１１ａの角度に対応している。即ち、第一シール装置３０Ａの前火格子３１は、搬送方向下流側Ｄ２が下向きとなるように配置されている。
前火格子３１の移動方向は、搬送方向Ｄに沿う方向であるが、厳密には、搬送方向下流側Ｄ２が下向きとなるように傾斜している乾燥段１１の据付面１１ａに沿う方向である。

支持部３２は、第一落差壁２７に固定され、前火格子３１の上面３１ａを支持する上面支持板３３と、上面支持板３３に固定され、前火格子３１の下面３１ｂを支持する底面支持板３４と、を有している。

前火格子３１は、矩形板状をなし、先端に突起３１ｃが設けられている前火格子本体３７と、前火格子本体３７の後端に接続されている軸状部材３８と、を有している。軸状部材３８の少なくとも一部には、雄ネジ溝が形成されている。
図３、及び図４に示すように、前火格子本体３７は、矩形状をなす板状の部材である。突起３１ｃは、移動火格子１６の背面１６ａに接触するように形成されている。突起３１ｃは、焼却炉３の幅方向（図１の紙面に直交する方向）に延在している。突起３１ｃが幅方向にわたって移動火格子１６に接触することによって、火格子以外からの燃焼空気の流入が防止される。

上面支持板３３は、前火格子３１の上面３１ａを支持する板状部材である。上面支持板３３と前火格子３１とは、上面支持板３３の下面３３ａと前火格子３１の上面３１ａとが面接触するように配置されている。
上面支持板３３は、搬送方向下流側Ｄ２が低くなるように傾斜して配置されている。上面支持板３３の搬送方向上流側Ｄ１の端部には、前火格子３１の軸状部材３８を前火格子３１の移動方向Ｍに沿って摺動自在に支持する第一軸支持部４０が設けられている。本実施形態の第一軸支持部４０は、上面支持板３３を折り曲げることによって形成された第一軸支持板３９に設けられた軸受である。

底面支持板３４は、前火格子３１の下面３１ｂを支持する板状部材である。底面支持板３４と前火格子３１とは、底面支持板３４の上面３４ａと前火格子３１の下面３１ｂとが面接触するように配置されている。底面支持板３４は、上面支持板３３の主面と底面支持板３４の主面とが平行となるように配置されている。

底面支持板３４は、底面支持板３４の搬送方向上流側Ｄ１の端部を折り曲げることによって形成された第二軸支持板４１を介して上面支持板３３に固定されている。第二軸支持板４１には、第一軸支持部４０と協働して前火格子３１の軸状部材３８を支持する第二軸支持部４２が設けられている。第二軸支持部４２は、第二軸支持板４１に設けられた軸受である。

第一軸支持部４０と第二軸支持部４２とは、前火格子３１の軸状部材３８を、搬送方向Ｄに対応した一方向である方向Ｍであって、上面支持板３３と底面支持板３４の主面に平行な方向に沿うように支持する。換言すれば、軸状部材３８は、第一軸支持部４０及び第二軸支持部４２に支持されることによって、方向Ｍに沿って延在する。
前火格子３１は、上面支持板３３及び底面支持板３４によって方向Ｍに直交する方向の動きは制限されているが、軸状部材３８の軸線方向の動きは制限されていない。

移動方向制限部４４は、前火格子３１に形成された方向Ｍに沿って長い２つの貫通孔４５と、貫通孔４５に挿通され、支持部３２に固定された２つのガイド部材４６と、を有している。図４に示すように、貫通孔４５は、前火格子３１の移動方向に沿うように形成された長孔である。ガイド部材４６は、上面支持板３３と底面支持板３４との間を接続するように設けられた棒状の部材である。ガイド部材４６は、例えば、ボルトによって形成することができる。

バネ３５は、軸状部材３８の雄ネジ溝に螺合するナット４７と第一軸支持板３９との間に配置されている。バネ３５の内側には、軸状部材３８が挿通されている。バネ３５の一端はナット４７に固定されており、バネ３５の他端は第一軸支持板３９に固定されている。即ち、バネ３５の弾性力は、ナット４７及び第一軸支持板３９に作用する。

第一落差壁２７のシール装置３０Ａのバネ３５は、前火格子３１を搬送方向上流側Ｄ１に引き込む方向に付勢する状態でバランスしている。この状態から、移動火格子１６の搬送方向下流側Ｄ２への移動に伴って前火格子３１が搬送方向下流側Ｄ２に移動すると、バネ３５は延ばされる。バネ３５がバランスした状態から延ばされることにより、前火格子３１は、搬送方向上流側Ｄ１（前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向き）に付勢される。

移動火格子１６の搬送方向上流側Ｄ１への移動に伴って前火格子３１が搬送方向上流側Ｄ１に移動すると、バネ３５は縮まる。バネ３５がバランスした状態から縮まることにより、前火格子３１は、搬送方向下流側Ｄ２（前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向き）に付勢される。

乾燥段１１と燃焼段１２との間には、第二落差壁２８が形成されている。乾燥段１１の搬送方向下流側の端部１１ｃは、燃焼段１２の搬送方向上流側の端部１２ｂよりも鉛直方向に高くなるように形成されている。
第二落差壁２８には、第二シール装置３０Ｂが設けられている。図５に示すように、第二シール装置３０Ｂは、前火格子３１の水平面に対する角度が燃焼段１２の据付面１２ａの角度に対応している。即ち、第二シール装置３０Ｂの前火格子３１は、搬送方向下流側Ｄ２が上向きとなるように配置されている。

第二シール装置３０Ｂのバネ３５は、前火格子３１を搬送方向下流側Ｄ２に押し出す方向に付勢された状態でバランスしている。この状態から、移動火格子１６の搬送方向下流側Ｄ２への移動に伴って前火格子３１が搬送方向下流側Ｄ２に移動すると、バネ３５は延ばされる。バネ３５がバランスした状態から延ばされることにより、前火格子３１は、搬送方向上流側Ｄ１（前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向き）に付勢される。

移動火格子１６の搬送方向上流側Ｄ１への移動に伴って前火格子３１が搬送方向上流側Ｄ１に移動すると、バネ３５は縮まる。バネ３５がバランスした状態から縮まることにより、前火格子３１は、搬送方向下流側Ｄ２（前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向き）に付勢される。

同様に、燃焼段１２と後燃焼段１３との間には、第三落差壁２９が形成されている。燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃは、後燃焼段１３の搬送方向上流側の端部１３ｂよりも鉛直方向に高くなるように形成されている。
第三落差壁２９には、第三シール装置３０Ｃが設けられている。第三シール装置３０Ｃの構成は、第二シール装置３０Ｂと同様である。

シール装置３０を構成するバネ３５は、ナット４７の位置を変更することにより調整することができる。本実施形態のシール装置３０は、ナット４７を前火格子本体３７に近づけることでバネ３５を伸ばすことができる。

また、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３ｃとは、鉛直方向で実質的に同位置か、または、後燃焼段１３の端部１３ｃが燃焼段１２の端部１２ｃよりも上方に配置されている。本実施形態のストーカ炉１は、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３ｃを、鉛直方向で同一の位置とした例である。

次に、乾燥段１１のストーカ傾斜角を−１５°（マイナス１５度）から−２５°（マイナス２５度）の間の角度とする理由について説明する。
乾燥段１１の機能は、被焼却物Ｔの上方にある火炎からの輻射熱及び火格子下からの一次空気の顕熱により効率良く被焼却物Ｔ中の水分を乾燥させることである。
ここで、火炎からの輻射熱の方が、一次空気の顕熱に比べて乾燥への寄与度が高く、被焼却物Ｔの上層部の乾燥が進行しやすい。
このため、火格子による撹拌動作によって、被焼却物Ｔの下層部を上方へ動かし、上層部と入れ替えることで乾燥速度を向上させている。
しかし、撹拌動作を行っても、乾燥段１１においては基本的に燃焼させるわけではないので、水分蒸発が十分に進むだけの長さの確保は必要となる。長さが長くなればなるほど装置が大型化しコストもかかるので、ストーカ長を可能な限り短くすることが求められる。

ストーカ傾斜角の絶対値が被焼却物Ｔの安息角よりも大きいと、自重で崩れ、被焼却物Ｔの層が形成されないため、ストーカ５として成り立たない。一方、ストーカ傾斜角の絶対値を被焼却物Ｔの安息角より小さくしていくと、ストーカとして成り立つが、被焼却物Ｔの重力による移動（自重による移動）が減ってゆく。さらに、据付面が上向き、すなわちストーカ傾斜角が正の値（プラスの値）で傾斜している場合、重力は被焼却物Ｔを搬送方向から押し戻す方向に働く。
ストーカ５による被焼却物Ｔの搬送量が投入された被焼却物Ｔの量を下回ると、搬送限界となり処理不能となる。

最適なストーカ傾斜角は、投入される被焼却物Ｔの量と被焼却物Ｔの含水率により異なる。ここでは、投入される被焼却物Ｔの量が多くかつ含水率が高い（水分量が多い）場合を、投入被焼却物負荷が大きい場合として説明を進める。逆に、投入される被焼却物Ｔの量が少なくかつ含水率が低い場合は、投入被焼却物負荷が小さい場合となる。

図８は、横軸を乾燥段１１のストーカ傾斜角、縦軸を乾燥段１１の必要ストーカ長とし、投入被焼却物負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入被焼却物負荷が最も小さい場合（４）まで、乾燥段１１のストーカ傾斜角と乾燥段１１の必要ストーカ長との関係をプロットした例を示すものである。
ここで、必要ストーカ長とは、投入される被焼却物Ｔの水分の９５％が乾燥する距離である。横軸の「安息角」は、被焼却物Ｔの安息角を示すものである。

図８のグラフに示すように、ストーカ傾斜角−３０°が被焼却物Ｔの層を形成する限界である。この層形成限界のストーカ傾斜角に対して、ストーカ傾斜角が緩くなるに従って、必要ストーカ長は減少するが、ストーカ傾斜角が正の値に転じると、必要ストーカ長は、徐々に長くなる。これは、ストーカ傾斜角が正の値になると、据付面が上向きになり、搬送速度が遅くなる結果、被焼却物Ｔの層が厚くなり、下層部の被焼却物Ｔの乾燥が進行しにくくなるからである。
投入される被焼却物Ｔの負荷が最も大きい場合（１）から投入される被焼却物Ｔの負荷が最も小さい場合（４）までの４つのケースから、被焼却物Ｔがいかなる性状、量であっても適正に処理でき、かつ、ストーカ長を最も短くできる最適な乾燥段１１のストーカ傾斜角は、−１５°（マイナス１５度）から−２５°（マイナス２５度）の間の角度が適正範囲であることが分かる。そして、最適値は−２０°（マイナス２０度）となる。

次に、乾燥段１１のストーカ傾斜角を上述のように適正範囲のものとした場合において、燃焼段１２のストーカ傾斜角を＋５°（プラス５度）乃至＋１５°（プラス１５度）の間の角度にすることが適している理由について説明する。
燃焼段１２の機能は、火炎からの輻射熱、自己燃焼熱により被焼却物Ｔの層の温度を維持し、揮発分の熱分解による可燃ガスの発生促進、熱分解後に残った固定炭素の燃焼を行うものである。

ここで、揮発性可燃ガスの揮発に要する時間に比べて固定炭素の燃焼に要する時間の方が長いため、燃焼段１２の必要ストーカ長は、固定炭素の燃焼に必要な時間によって決まる。

図９は、乾燥段１１のストーカ傾斜角を上述のように適正範囲のものとした場合において、横軸を燃焼段のストーカ傾斜角、縦軸を燃焼段の必要ストーカ長とし、投入被焼却物負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入被焼却物負荷が最も小さい場合（４）まで、燃焼段のストーカ傾斜角と燃焼段の必要ストーカ長との関係をプロットしたものである。ここで、燃焼段の必要ストーカ長とは、可燃分の９５％が揮発または燃焼する距離である。

図９に示すように、ストーカ傾斜角−３０°が被焼却物Ｔの層を形成する限界である。この層形成限界のストーカ傾斜角に対して、角度が緩くなるに従って、必要ストーカ長は減少する。搬送限界を考慮すると、ストーカ傾斜角の適正範囲は、図９に示す一点鎖線で囲む範囲とすることができる。

乾燥段１１において投入被焼却物負荷が大きい場合であっても、乾燥段１１はストーカ傾斜角が適正範囲であるため、ごみの含水率低減及び体積減少が促進される。このため、例えば乾燥段１１で負荷が（１）に相当するものであっても燃焼段１２では負荷は（３）、（４）に相当するものに変化するので、燃焼段１２では、より大きなストーカ傾斜角を採用できるようになる。すなわち、燃焼段を上向きとすることができることで固定炭素の燃焼に必要な滞留時間の確保ができ、さらにストーカ長さを短くできる。

図１０は、横軸を燃焼段１２のストーカ傾斜角、縦軸を乾燥段１１と燃焼段１２の両方で必要なストーカ長とし、投入される被焼却物Ｔの負荷が最も大きい場合（１）から順に、投入される被焼却物Ｔの負荷が最も小さい場合（４）まで、燃焼段１２のストーカ傾斜角と乾燥段１１と燃焼段１２の両方で必要なストーカ長との関係をプロットしたものである。ここで、乾燥段１１のストーカ傾斜角は最適値の−２０°（マイナス２０度）としている。

図１０に示すように、搬送限界を考慮すると、燃焼段１２のストーカ傾斜角の適正範囲は、＋８°（プラス８度）乃至＋１２°（プラス１２度）の間の角度であることが分かる。また、乾燥段１１のストーカ傾斜角が最適値の−２０°（マイナス２０度）の場合、燃焼段１２のストーカ傾斜角の最適値は＋１０°（＋１０度）である。
乾燥段１１と燃焼段１２の必要ストーカ長は、各々のストーカ傾斜角を適正範囲、特に最適値とすることで可能な限り短いストーカ長とすることができるので、後燃焼段１３まで含めても、比較的小さなサイズかつ低コストなストーカ炉とすることができる。

乾燥段１１が下向きに傾斜していることによって、どのような性状の被焼却物Ｔであっても燃焼段１２まで滞りなく搬送することができ、かつ、燃焼段１２及び後燃焼段１３は上向きに傾斜していることによって、燃焼段１２の下流に被焼却物Ｔが容易に滑り落ちたり、転がり落ちたりすることなく、十分に燃焼されて搬送される。

即ち、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物Ｔの場合、乾燥段１１を転がるなどして燃焼段１２まで早期に搬送されるので、乾燥段１１では十分に乾燥できない可能性がある。しかしながら、燃焼段１２と後燃焼段１３とが上向きに傾斜していため、乾燥段１１を転がり落ちた被焼却物Ｔが燃焼段１２と後燃焼段１３をさらに転がり落ちることはなく、燃焼段１２で必ず十分に乾燥、焼却がなされる。含水率が高い被焼却物Ｔは、乾燥段１１に滞留することなく、乾燥されつつ燃焼段１２へ搬送されるので、やはり同様に、燃焼段１２で必ず十分に焼却される。
これにより、被焼却物Ｔの性状によらず被焼却物Ｔを連続投入でき、かつ、被焼却物Ｔの燃え残りを無くすることができる。

また、後燃焼段１３の搬送方向下流側の端部１３ｃを、鉛直方向において、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと実質的に同位置、または、燃焼段１２の端部１２ｃよりも上方に配置した。これにより、仮に乾燥段１１を被焼却物Ｔが転がり落ちる等した場合においても、被焼却物Ｔが十分に燃焼されないまま後燃焼段１３から排出されることを防止することができる。

上記実施形態によれば、移動火格子１６に引きずられてやや移動した前火格子３１には、バネ３５により移動火格子１６の移動の向きと逆の向きに引っ張る力が作用する。このため、移動火格子１６と前火格子３１との間にごみの噛み込みが発生した場合においても、当該ごみを挟み込んでいる前火格子３１を戻す力が作用する。
また、支持部３２によって前火格子３１の移動方向が制限されるため、前火格子３１の移動を最小限に抑え、シール性の低下を抑制することができる。

また、軸状部材３８と軸支持部４０、４２によって前火格子３１の移動方向が移動火格子と接する方向のみに制限されることで、前火格子３１と移動火格子１６との接触状態を向上させることができる。
また、貫通孔４５とガイド部材４６から構成される移動方向制限部４４によって、前火格子３１と移動火格子１６との接触状態を更に向上させることができる。

また、乾燥段１１が上記の角度で下向き、燃焼段１２、後燃焼段１３が上記の角度で上向きのストーカ炉に、本発明のシール装置３０を、付勢方向を上述のように「押し出す方向」と「引き込む方向」に適宜設定して配置することで、当該ストーカ炉のシール性を向上することができる。

なお、シール装置３０の軸状部材３８と、軸支持部の構造は、上記した構造に限ることはない。例えば、図６に示すように、軸状部材３８Ｂを支持部３２Ｂ（上面支持板３３Ｂ）に固定し、円筒状の軸支持部４０Ｂを前火格子本体３７に固定してもよい。バネ３５は、ナット４７と、軸支持部４０Ｂとを接続する。軸支持部４０Ｂは、底面支持板３４の第二軸支持板４１に形成されている貫通孔４１ａの内周面を摺動可能である。
即ち、前火格子３１を、前火格子３１が移動火格子１６の移動に伴い移動する向きと逆の向きに付勢できれば、どのような構成としてもよい。
また、シール装置３０は本実施形態に限らず、落差壁の直下に板状の移動火格子が存在して往復運動するようなストーカ炉に効果的に適用可能であるが、本実施形態のようにストーカ各段の傾斜の向きが異なる場合は、同一の機構で対応できる分、機器コストが減るので、さらに好適である。

〔変形例〕
以下、本発明のストーカ炉用シール装置が配置されるストーカ炉の変形例について図面を参照して詳細に説明する。なお、本変形例では、上述した実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図７に示すように、ストーカ５の燃焼段１２と後燃焼段１３との間には段差（落差壁）がない。即ち、燃焼段１２と後燃焼段１３とは、連続的に接続されている。換言すれば、燃焼段１２の搬送方向下流側の端部１２ｃと後燃焼段１３の搬送方向上流側の端部１３ｂとが同じ高さになるように形成されている。
第二シール装置３０Ｂは、乾燥段１１と燃焼段１２との間の第二落差壁２８にのみ設けられている。

本変形例によれば、仮に乾燥段１１を転がり落ちた被焼却物Ｔの勢いが強く、燃焼段１２をその勢いで通過したとしても、少なくとも後燃焼段１３で停止し、後燃焼段１３から排出されることはない。そして、後燃焼段１３と燃焼段１２が段差なく連続的に接続されていることにより、万一、後燃焼段１３まで十分に燃焼されない被焼却物Ｔが転がる等して進んだとしても、自重により燃焼段１２まで戻され、燃焼を行うことができる。すなわち、不完全に燃焼された被焼却物Ｔの排出を極力低減することができる。
本変形例においても、シール装置３０を、付勢方向を上述のように「押し出す方向」と「引き込む方向」に適宜設定して配置することで、当該ストーカ炉のシール性を向上することができることは、実施例と同様である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、前火格子３１を付勢する構成は、上記した構成に限ることはなく、例えば、圧縮コイルバネではなく引張コイルバネや皿バネを採用した構成としてもよい。

１ ストーカ炉
２ ホッパ
３ 焼却炉
４ フィーダ
５ ストーカ
６ 風箱
７ フィードテーブル
８ フィーダ駆動装置
９ 燃焼室
１０ 送風機
１１ 乾燥段
１１ａ 乾燥段の据付面
１２ 燃焼段
１２ａ 燃焼段の据付面
１３ 後燃焼段
１３ａ 後燃焼段の据付面
１５ 固定火格子
１６ 移動火格子
１６Ｐ 突起付火格子
１７ 灰出し口
１８ 駆動機構
１９ 梁
２０ 油圧シリンダ
２１ アーム
２２ ビーム
２３ ブラケット
２７ 第一落差壁
２８ 第二落差壁
２９ 第三落差壁
３０ シール装置
３０Ａ 第一シール装置
３０Ｂ 第二シール装置
３０Ｃ 第三シール装置
３１ 前火格子
３１ａ 上面
３１ｂ 底面
３１ｃ 突起（先端）
３２ 支持部
３３ 上面支持板
３４ 底面支持板
３５ バネ
３７ 前火格子本体
３８、３８Ｂ 軸状部材
３９ 第一軸支持板
４０ 第一軸支持部
４１ 第二軸支持板
４２ 第二軸支持部
４４ 移動方向制限部
４５ 貫通孔
４６ ガイド部材
４７ ナット
Ｄ 搬送方向
Ｄ１ 搬送方向上流側
Ｄ２ 搬送方向下流側
Ｔ 被焼却物
θ１、θ２、θ２ ストーカ傾斜角

Claims (5)

1. 複数の固定火格子と複数の移動火格子を備え、被焼却物を搬送しつつ、前記被焼却物の焼却を行うストーカ炉の落差壁と移動火格子との間をシールするストーカ炉用シール装置であって、
   その先端が前記移動火格子に接するように配置された前火格子と、
   前記落差壁に固定され、前記前火格子の上面を支持する上面支持板と、前記上面支持板の下方に配置され、前記前火格子の底面を支持する底面支持板と、を有する支持部と、
   前記前火格子を、前記前火格子が前記移動火格子の移動に伴い移動する向きと逆の向きに付勢するバネと、を有することを特徴とするストーカ炉用シール装置。
2. 前記前火格子又は前記支持部に固定され、前記被焼却物の搬送方向に対応する一方向に延在する軸状部材と、
   前記軸状部材を前記一方向に摺動自在に支持する軸支持部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のストーカ炉用シール装置。
3. 前記前火格子の移動方向を前記一方向の進退に制限する移動方向制限部を有し、
   前記移動方向制限部は、前記前火格子に形成された前記一方向に長い貫通孔と、
   前記貫通孔に挿通され、前記支持部に固定されたガイド部材を有することを特徴とする請求項２に記載のストーカ炉用シール装置。
4. フィーダから被焼却物を供給し、複数の固定火格子と複数の移動火格子を備えた乾燥段、燃焼段、及び後燃焼段で、前記被焼却物を順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行う順送式のストーカ炉であって、
   前記乾燥段は、搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜して配置され、
   前記燃焼段は、前記乾燥段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、
   前記後燃焼段は、前記燃焼段に接続され、前記搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜して配置され、
   前記前火格子を前記搬送方向下流側に押し出す方向に付勢された状態で、前記乾燥段と前記燃焼段との間の前記落差壁に、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のストーカ炉用シール装置を配置したことを特徴とするストーカ炉。
5. 前記前火格子を搬送方向上流側に引き込む方向に付勢された状態で、前記フィーダと前記燃焼段との間の前記落差壁に、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のストーカ炉用シール装置を配置したことを特徴とする請求項４に記載のストーカ炉。

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