JP6397107B1 - ごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉 - Google Patents

Abstract

【課題】被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、被焼却物の燃え残りを無くす。
【解決手段】フィーダ４から被焼却物を供給し、複数の固定火格子１５と複数の移動火格子１６を備えた乾燥段１１、燃焼段１２、及び後燃焼段１３で、被焼却物を順次搬送しつつ、それぞれ乾燥、燃焼、及び後燃焼を行うストーカ炉において、乾燥段１１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、燃焼段１２は、乾燥段１１に接続され、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、後燃焼段１３は、燃焼段１２に接続され、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るごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ごみ等の被焼却物燃焼用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。

被焼却物を確実に燃焼させるために、ストーカの傾斜角について検討がなされている。ストーカの傾斜角は、例えば、特許文献１に記載されているように、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の全ての段の据付面の搬送方向下流側が下向きとなるように傾斜しているものがある。なお、以下、例えば乾燥段の据付面の搬送方向下流側が下向きである場合、単に、乾燥段が下向きという（燃焼段、後燃焼段の場合も同様である）。
また、特許文献２に記載されているように、乾燥段が下向きに傾斜し、燃焼段及び後燃焼段が水平に配置されているもの、特許文献３に記載されているように、乾燥段及び燃焼段が下向きに傾斜し、後燃焼段の据付面の搬送方向下流側が上向きとなるように傾斜しているもの、特許文献４に記載されているような全ての段が上向きに傾斜しているものがある。なお、例えば燃焼段の据付面の搬送方向下流側が上向きである場合、単に、燃焼段が上向きという（乾燥段、後燃焼段の場合も同様である）。

特開平６−２６５１２５号公報 実開平６−８４１４０号公報 特公昭５７−１２０５３号公報 特開昭５０−６５０６２号公報

ところで、上記ストーカ炉では、様々な性状（素材、形状、含水率）の被焼却物が投入されるが、滑りやすい素材又は球形などの転がりやすい形状の被焼却物や、含水率の高い（水分量の多い）被焼却物については、いずれのストーカ炉でも、その他の被焼却物と同様の焼却が困難であった。

即ち、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に記載されているストーカ炉では、乾燥段が下向きに傾斜、かつ、燃焼段が下向きに傾斜または水平に配置されているため、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物が、その他の被焼却物に比べ、後燃焼段まで早く搬送されるため、十分に焼却されずに燃え残ったまま排出されるという課題があった。

また、特許文献４に記載されているストーカ炉では、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の全てが上向きに傾斜しているため、滑りやすい素材又は転がりやすい形状の被焼却物や含水率の高い被焼却物が、フィーダと乾燥段の間に配置される段差（落差壁）の底に溜まって燃焼段まで搬送され難くなるため、投入量を制限したり、投入を一時的に停止したりする必要が生じる場合があるという課題があった。

この発明は、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、被焼却物の燃え残りを無くすることができるごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、ごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉は、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、及び後燃焼を行うストーカ炉において、前記乾燥段は、前記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、前記後燃焼段の前記搬送方向下流側の端部は、鉛直方向において、前記燃焼段の前記搬送方向下流側の端部と同位置、または、前記燃焼段の前記端部よりも上方に配置されていることを特徴とする。

このような構成によれば、乾燥段の下向きの傾斜によって、どのような性状の被焼却物であっても燃焼段まで滞りなく搬送することができ、かつ、燃焼段及び後燃焼段の上向きの傾斜によって、燃焼段以降に被焼却物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の場合、乾燥段を転がるなどして燃焼段まで早期に搬送されるので、乾燥段では十分に乾燥されない可能性がある。しかしながら燃焼段と後燃焼段とが上向きに傾斜しているため、乾燥段を転がり落ちた被焼却物が燃焼段と後燃焼段を転がるなどして早期に搬送されることはなく、燃焼段で必ず十分に乾燥、焼却がなされる。含水率が高い被焼却物は、乾燥段に滞留することなく、乾燥されつつ燃焼段へ搬送されるので、やはり同様に、燃焼段で必ず十分に焼却される。
これにより、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、被焼却物の燃え残りを無くすることができる。

このような構成によれば、仮に乾燥段を被焼却物が転がり落ちる等した場合においても、被焼却物が十分に燃焼されないまま後燃焼段から排出されることを防止することができる。

上記ストーカ炉において、前記固定火格子及び前記移動火格子は、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の据付面に対して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てよい。

このような構成によれば、移動火格子を、固定火格子上の被焼却物を撹拌しながら搬送方向下流側に送るように動作させることができる。

上記ストーカ炉において、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段は、各々の備えた前記複数の移動火格子を駆動する駆動機構を、それぞれ別個に有し、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段における前記駆動の速度を、互いに同じ速度または前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の少なくとも一部で異なる速度としてよい。

このような構成によれば、投入される被焼却物の性状に応じて、各段の搬送速度を変更することができる。

上記ストーカ炉において、前記燃焼段と前記後燃焼段は、段差なく連続的に接続されてよい。

このような構成によれば、被焼却物をより連続的に焼却することができる。

上記ストーカ炉において、前記乾燥段の前記複数の移動火格子の少なくとも一部は、先端に突起を設けた突起付火格子であってよい。

このような構成によれば、移動火格子が往復運動する際の被焼却物の撹拌効果を向上させることができる。

上記ストーカ炉において、前記燃焼段の前記複数の移動火格子の少なくとも一部は、先端に突起を設けた突起付火格子であってよい。

上記ストーカ炉において、前記乾燥段のストーカ傾斜角は−１５°乃至−２５°の間の角度に配置され、前記燃焼段及び前記後燃焼段のストーカ傾斜角は＋８°乃至＋１２°の間の角度に配置され、前記後燃焼段のストーカ傾斜角は前記燃焼段のストーカ傾斜角と同じであってよい。
また、前記乾燥段のストーカ傾斜角は−２０°であり、前記燃焼段のストーカ傾斜角は＋１０°に配置されると、さらに良い。
このような構成によれば、必要ストーカ長を短くすることができるため、小さいサイズかつ低コストなストーカ炉を提供することができる。

本発明によれば、被焼却物の性状によらず被焼却物を連続投入でき、かつ、被焼却物の燃え残りを無くすることができる。

本発明の第一実施形態のストーカ炉の概略構成図である。 本発明の第一実施形態のストーカ炉のストーカ傾斜角を説明する図である。 本発明の第一実施形態のストーカ炉の火格子形状を説明する側面図である。 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。 本発明の第二実施形態のストーカ炉のストーカ傾斜角を説明する図である。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態の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、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、右側が搬送方向下流側Ｄ１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、燃焼段、又は後燃焼段の上流側の端部（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搬送方向Ｄ側の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、被焼却物Ｔの搬送方向Ｄに往復運動する。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。

本実施形態の駆動機構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。

本実施形態の駆動機構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。

本実施形態のストーカ炉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、及び図３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Ｄ１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Ｄ１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の搬送方向の長さのうち、搬送方向下流側から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。
図３に示すように突起付火格子１６Ｐは、板状の火格子本体２５と、火格子本体２５の先端に設けられた三角形状の突起２６とを有している。突起２６は、火格子本体２５の上面から上方に突出している。突起２６の形状は、これに限ることはなく、例えば、台形状や、丸形状とすることもできる。
ここで、図３の固定火格子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の搬送方向の長さのうち、搬送方向下流側から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。

乾燥段１１と燃焼段１２との間には、段差（落差壁）２７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。
同様に、燃焼段１２と後燃焼段１３との間には、段差（落差壁）２８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。

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４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４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５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５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５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６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６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。

上記実施形態によれば、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。

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態のストーカ炉について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一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、本実施形態のストーカ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、本実施形態の燃焼段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。

上記実施形態によれば、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。

以上、本発明の実施の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の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、上記実施形態では、火格子１５、１６の先端が搬送方向下流側Ｄ１を向くように配置されているが、これに限ることはなく、例えば、乾燥段１１の火格子１５、１６の先端が搬送方向上流側を向くように配置されてもよい。

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
２５ 火格子本体
２６ 突起
２７、２８ 段差（落差壁）
Ｄ 搬送方向
Ｄ１ 搬送方向下流側
Ｔ 被焼却物
θ１、θ２、θ２ ストーカ傾斜角

Claims (8)

1. 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、及び後燃焼を行うストーカ炉において、
   前記乾燥段は、前記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、前記後燃焼段の前記搬送方向下流側の端部は、鉛直方向において、前記燃焼段の前記搬送方向下流側の端部と同位置、または、前記燃焼段の前記端部よりも上方に配置されていることを特徴とするごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
2. 前記固定火格子及び前記移動火格子は、前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の据付面に対して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ていることを特徴とする請求項１に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
3. 前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段は、各々の備えた前記複数の移動火格子を駆動する駆動機構を、それぞれ別個に有し、
   前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段における前記駆動の速度を、互いに同じ速度または前記乾燥段、前記燃焼段、及び前記後燃焼段の少なくとも一部で異なる速度とすることを特徴とする請求項２に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
4. 前記燃焼段と前記後燃焼段は、段差なく連続的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
5. 前記乾燥段の前記複数の移動火格子の少なくとも一部は、先端に突起を設けた突起付火格子であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
6. 前記燃焼段の前記複数の移動火格子の少なくとも一部は、先端に突起を設けた突起付火格子であることを特徴とする請求項５に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
7. 前記乾燥段のストーカ傾斜角は−１５°乃至−２５°の間の角度に配置され、前記燃焼段のストーカ傾斜角は＋８°乃至＋１２°の間の角度に配置され、前記後燃焼段のストーカ傾斜角は前記燃焼段のストーカ傾斜角と同じであることを特徴とする請求項６に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。
8. 前記乾燥段のストーカ傾斜角は−２０°であり、前記燃焼段のストーカ傾斜角は＋１０°であることを特徴とする請求項７に記載のごみ等の被焼却物燃焼用ストーカ炉。

Images