JP6730814B2 - 炉床構成部品、火格子、及び炉床構成部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、炉床構成部品、火格子、及び炉床構成部品の製造方法に関する。

従来、廃棄物の焼却処理に伴って発生した有害物質の無害化処理を行う廃棄物処理施設の焼却炉として、ストーカ式焼却炉が知られている。ストーカ式焼却炉は、焼却炉の幅方向横列に沿って並列に配置される固定火格子列と可動火格子列を有する。固定火格子列と可動火格子列は、焼却炉の長手方向（焼却処理対象物の移送方向）に沿って交互に階段状に配置される。

近年、廃棄物処理施設の多くは、ボイラとタービン発電機を付設することにより、焼却処理としての機能に加え、熱回収施設として発電を行う発電所の機能を有するようになってきている。発電所は長期に安定した電力供給を確保する必要があるので、焼却炉を停止することなく、安定して長期にわたり連続運転できることが求められている。さらに、経済性の観点から、運営管理費用等（消耗部品の交換費用、整備費用等）を最小限にすることも求められる。

廃棄物焼却炉内で使用される火格子等の炉床構成部品は、１２００℃程度の高温火炎、腐食性ガス、及び溶融塩等に曝される。炉床構成部品の高温腐食が進行すると、定期的に炉床構成部品を交換又は整備するために焼却炉を停止しなくてはならない。このため、炉床構成部品の交換又は整備の周期を長期化するために、炉床構成部品の耐久性を改善する必要がある。さらに、炉床構成部品の交換又は整備を短期間で行う必要がある。

また、高温腐食部分以外であっても、炉床構成部品の摺動部分は、摩耗が進行することで使用限界に達し、交換又は整備が必要になる。

図７は、このようなストーカ式焼却炉の炉床構成部品の一例である従来の火格子を示す。図７Ａは、火格子の上面斜視図を示し、図７Ｂは火格子の下面斜視図を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、火格子９は、上壁部９１と、上壁部９１の前端に設けられる前壁９２と、上壁部９１の後端に設けられる後壁部９３と、上壁部９１の裏面側に設けられる凹部９４と、複数のフィン９５とを有する。火格子９は、耐熱鋳鉄又は耐熱鋳鋼等の材質から形成される鋳造品であり、全体として複雑な形状を有する。

図示の例では、３つのフィン９５が、前壁部９２と凹部９４との間に設けられ、火格子９を補強する。上壁部９１と複数のフィン９５との間に画定される隙間（内部空間）は、燃焼空気が通過する通路を形成する。即ち、火格子９は略中空ブロック状に形成される。また、フィン９５は、長手方向中間部よりも後壁９３側に、突面部９５ａを有する。それぞれの突面部９５ａは、通孔９５ｂを有する。これらの通孔９５ｂにピン９６が挿入される。

ストーカ式焼却炉の炉床は、炉の規模に応じて数百から数千の同一形状の火格子から構成される。火格子の複雑な形状を再現する必要があるため、従来、火格子は一般的に砂型鋳造法により製造されていた。

このような鋳造火格子等の炉床構成部品の耐久性を改善する方法として、炉床構成部品の表面をＮｉ基自溶合金溶射又は肉盛により改質すること（例えば、特許文献１参照）、及び炉床構成部品を構成する耐熱鋳鋼に粒界腐食を抑制する元素（例えば、ＭｏやＮｂ）
を添加すること（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特開２００７−２５５８１４号公報 特開２００７−２５４８４２号公報

しかしながら、耐熱合金鋼から形成される火格子等の炉床構成部品を鋳造により製造する場合、鋳造技術と鋳造設備を有する専門の製造業者に製造委託する必要がある。また、鋳造により製造される炉床構成部品は、多くの製造プロセスを経て製造されるので、製造コストがかかるという問題があった。

また、火格子等の炉床構成部品の炉内露出面は、１２００℃程度の高温火炎、腐食性ガス、及び溶融塩等の高温腐食雰囲気に曝される。一方で、炉床構成部品の炉内非露出面は、一次燃焼空気により空冷されるので、通常３００℃程度に維持され、最大でも４５０℃以下になるように管理される。したがって、炉床構成部品の炉内露出面のみが耐熱耐食性合金から形成されることが好ましい。しかしながら、炉床構成部品が鋳造により一体成型されると、高温腐食雰囲気に曝されない炉内非露出面も耐熱耐食性合金から形成されるので、不経済である。

また、鋳造は、製品全体の肉厚を可能な限り均等にすること及び抜け勾配を必要とするので、鋳造品は製品強度に対して必要以上の肉厚を有する。このため、炉床構成部品が鋳造により製造される場合、高価な材料を多く必要とするので、不経済である。

炉床構成部品が鋳造により製造される場合、粒界腐食抑制元素を含む高価な耐熱耐食性合金を母材とすることで炉床構成部品の耐久性を改善することも考えられる。しかしながら、耐久性の改善が不要な炉内非露出面までも母材合金と同一合金から形成せざるを得ない。また、炉床構成部品の一部が焼損して減肉しても、部分的に補修することができないので、炉床構成部品を１個単位で廃棄又は交換しなければならず、不経済であった。

この問題点を改善するために、上述したように、鋳造部品の必要な箇所に耐久性の高い合金を溶射又は肉盛することで、表面改質していた。しかしながら、溶射又は肉盛の施工時には、熱衝撃により母材に割れが発生し易い。これを防止するためには母材の予熱処理、後熱処理等の正確な熱管理が要求される。焼却施設内ではこれらの熱管理を行うことは極めて困難であるので、炉床構成部品を容易に補修することができなかった。

鋳造部品を製造する場合、経済的な鋳造法として一般的に木型模型による砂型鋳造が行われている。しかしながら、鋳物寸法精度は製缶品より劣るので、所望の寸法精度を達成するためには機械加工する必要があった。例えば、火格子幅１５０ｍｍの火格子の設計要求精度は±０．３ｍｍ以下であるが、鋳造法の寸法精度は±０．５ｍｍ程度である。

火格子等の炉床構成部品に一般的に用いられる高クロム低ニッケル耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２ 相当材）の曲げ強さ及び耐衝撃性は、一般構造用圧延鋼鋼材等と比較すると低い。このため、焼却炉運転中に廃棄物中の不燃物等が炉床構成部品間に噛み込まれて折損事故が発生したり、炉床構成部品を取付ける際に誤って破損したりする恐れがある。このため、炉床構成部品の取り扱いには十分注意する必要があった。

火格子等の炉床構成部品の摺動摩耗による減肉量も耐久性の１つの評価要素である。摩
耗量を低減するためには、炉床構成部品の表面硬度を上げることが有効である。具体的には、部品母材の炭素含有量を増やすことが摩耗量を低減する１つの方法である。しかしながら、部品母材の炭素含有量が一定量を超えると、部品母材が脆くなって割れが発生したり、クロム炭化物の生成により粒界腐食を招いたりするという欠点がある。このため、実用上の炭素含有率は１．５％程度を上限としている。なお、一例として耐熱鋳鋼（ＪＩＳ
ＳＣＨ２）の炭素含有率を１．５％とした場合、ブリネル硬さでＨＢＷ４００程度の表面硬度が得られた。これは耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２）の炭素含有率０．４％で得られる硬度の約２倍であった。

本発明は、従来技術の有する上記問題点に鑑み、市販性のある材料で形成され得る火格子等の炉床構成部品を提供することを課題とする。

また、本発明は、溶接性及び機械加工性に優れた火格子等の炉床構成部品を提供することを他の一つの課題とする。

また、本発明は、火格子等の炉床構成部品の耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を低コストで容易に改善し、且つ高い改善効果(コストパフォーマンス)を実現することを他の一つの課題とする。

また、本発明は、火格子等の炉床構成部品の機械的強度及び製品精度を安定して確保することを他の一つの課題とする。

また、本発明は、部分的に補修することができる火格子等の炉床構成部品を提供することを他の一つの課題とする。

また、上述したように、廃棄物処理施設は発電設備として機能するので、長期に安定した運転が要求される。したがって、焼却炉が停止する機会を極力低減し、定期点検及び整備も短期間で実施することが求められている。これに鑑み、本発明は、火格子等の炉床構成部品の耐食性、耐摩耗性、機械的構造強度等の耐久性を改善することで、炉床構成部品に起因する事故を低減し、点検整備を容易にすることを他の一つの課題とする。

本発明は、上記の課題のうち少なくとも一つを解決するためになされたものである。

本発明の一形態によれば、炉床構成部品が提供される。この炉床構成部品は、焼却炉の炉内に露出する炉内露出面を有する炉床構成部品であって、第１合金層と第２合金層とを有する板材を有し、前記第１合金層は、前記第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有し、前記炉内露出面が、前記板材の前記第１合金層から構成される。

本発明の他の一形態によれば、上記炉床構成部品において、前記第２合金層は、前記第１合金層よりも高い溶接性を有し、前記第２合金層が溶接により互いに接合される。

本発明の他の一形態によれば、炉床構成部品が提供される。この炉床構成部品は、焼却炉の炉内に露出する炉内露出面を有する炉床構成部品であって、第１合金層と第２合金層とを有する板材と、前記板材を支持する支持体と、を有し、前記第１合金層は、前記第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有し、前記炉内露出面が、前記板材の前記第１合金層から構成されるように、前記板材が前記支持体に接合される。

本発明の他の一形態によれば、上記炉床構成部品において、前記第２合金層は、前記第１合金層よりも高い溶接性を有し、前記板材の前記第２合金層は、前記支持体に溶接によ
り接合される。

本発明の他の一形態によれば、火格子が提供される。この火格子は、焼却炉の炉床に使用される火格子であって、上壁部と、前記上壁部の前端に設けられる前壁部と、前記前壁部の下端から延在する前壁下部と、を有し、前記上壁部、前記前壁部、及び前記前壁下部は、第１合金層と第２合金層とを有する板材から構成され、前記第１合金層は、前記第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有し、前記板材の前記第１合金層が前記焼却炉内に露出するように構成される。

本発明の他の一形態によれば、炉床構成部品の製造方法が提供される。この製造方法は、第１合金層と前記第１合金層よりも高い溶接性を有する第２合金層とを有する板材の前記第２合金層を、支持体に溶接する工程を有する。

市場には溶接用鋼板表面に耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を備えた合金を肉盛溶接した２層構造の板材（以下、２層板材という）が広く流通している。この２層板材を利用して、焼却炉内に露出する面（炉内露出面）を少なくとも耐熱性、耐食性、及び耐摩耗性のいずれかを有する合金層（第１合金層）で形成し、耐久性の改善が不要な部分（炉内非露出面）を溶接用鋼材層（第２合金層）により形成する。これにより、鋳造により製造される火格子等の炉床構成部品と同一の構造及び形状を有する炉床構成部品を溶接により製造することができる。使用環境に応じて合金材質を選択することもできるので、耐久性改善と製造コスト削減が同時に達成できる。

炉床構成部品が使用される雰囲気に応じて適切な材料を選択することで、炉床構成部品を経済的に有利に構成することができる。具体的には、耐食性の改善を必要としない炉内非露出面を形成する材料として溶接性に優れた一般構造用圧延鋼板を選択することができ、火格子温度が高い主燃焼部を形成する材料としてステンレス鋼板を選択することができる。

火格子等の炉床構成部品を組み付けるためのストーカフレームは、一般構造用圧延鋼材等の市販性のある材料から構成され、溶接により組み立てられるので、一般的な製缶工場で製造されている。製缶技術は、工業界で広く実績を有し且つ安定した技術である。製缶技術は、切断機、溶接機及び溶接材料が有れば、特殊な設備がなくとも部品を製造することができるという利点を有する。炉床構成部品をストーカフレームと共に同一の製缶工場で製造すれば大幅にコストを低減することができる。火格子の場合、コスト低減率の試算では、基材と肉盛層材の組み合わせに応じて、購入価格ベースで２０％から４０％までコストを低減することができる。火格子が２層板材から構成される場合、火格子の整備時に減肉部を切断して部分的に新規材料を溶接することができ、整備時間の短縮、コスト削減が見込まれる。この結果、貴重な金属資源の再生利用も可能となり、資源の無駄な廃棄を回避できる。

溶接用鋼板は、曲げ強度及び耐衝撃性が耐熱鋳鋼より優れている。したがって、炉床構成部品が２層板材から構成される場合、安定した機械的強度が得られ、鋳造火格子の欠点である折損事故を防止することができる。

２層板材の第１合金層である肉盛溶接合金は、火格子の耐久性改善に必要な耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有している。肉盛溶接合金に使用可能な、主要材である５〜６Ｃ−２８〜３２Ｃｒ−２〜３Ｎｂ−３〜５Ｗ−５〜６Ｃ合金では、その耐熱性、耐食性が耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２）と同等以上であり、ＨＢＷ６５０〜７００の硬度（耐摩耗性）を有する。この硬度は、耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２）の約３倍である。耐熱鋳鋼は、高硬度であると耐衝撃性が低下するので、割れが発生することがある。しかしながら
、２層板材を有する炉床構成部品では、第２合金層が耐熱鋳鋼ではなく溶接用鋼材であるので、上述したように安定した機械的強度が得られ、折損事故の発生を防止することができる。

２層板材の他の合金として、耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２）と同等の耐熱性及び耐食性を有し、且つＨＢＷ５００〜６００の硬度を有する２〜３．５Ｃ−１８〜３０Ｃｒ合金も市販性がある。なお、本合金の硬度は、耐熱鋳鋼（ＪＩＳ ＳＣＨ２）の約２倍である。

２層板材から構成される火格子では、市販の２層板材から火格子の構成部品を板取りし、レーザ切断、プラズマ切断、又はガス切断で、構成部品を切り出す。１５０ｍｍ幅の火格子の構成部品をレーザ切断で切り出す場合、加工精度は±０．１〜０．３ｍｍを確保することができ、機械加工は不要である。プラズマ切断の加工精度は±０．５ｍｍ程度であるので、要求する製品精度を確保するためには、切り出した構成部品を部分的にグラインダ加工する必要がある。しかしながら、２層板材は、第２層が溶接用鋼材から形成されるので、耐熱鋳鋼に比べ加工性に優れている。

本実施形態に係る炉床構成部品が使用されるストーカ式焼却炉の炉床部分を示す全体図である。 本実施形態に係る炉床構成部品である火格子の上面側斜視図である。 本実施形態に係る炉床構成部品である火格子の下面側斜視図である。 本実施形態に係る炉床構成部品である火格子の構成部品を示す図である。 ２層板材の部分断面図である。 図１に示したストーカ式焼却炉の炉床部分における固定火格子、可動火格子、及びサイド火格子を示す概略拡大断面図である。 本実施形態に係る炉床構成部品であるサイド火格子の正面図である。 図６Ａに示す断面ＸＸにおける、サイド火格子の断面図である。 従来の火格子の上面斜視図である。 従来の火格子の下面斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る炉床構成部品が使用されるストーカ式焼却炉の炉床部分を示す全体図である。図示のように、ストーカ式焼却炉１は、全体として階段状の構造を有する炉床部１１を備える。炉床部１１は、多段のストーカ２が配列されて構成される。ストーカ２は、焼却処理対象物の移送方向に沿って、乾燥領域２ａ、第１燃焼領域２ｂ、第２燃焼領域２ｃ、及び後燃焼領域２ｄを有する。

炉床部１１は、幅方向の両側部に複数のサイド火格子１３及び１４を有し（図中片側のみ示される）、幅方向中央部に仕切り３を有する。これにより、ストーカ式焼却炉１は、焼却炉の運転中の火格子の摺動摩耗を軽減し得る。なお、サイド火格子１３及び１４の具体的な構造は、例えば特許第３８７１４８４号に開示され、仕切り３の具体的な構造は、例えば特許第５０８７２２１号に開示されている。図１に示す例では、ストーカ式焼却炉１に１つの仕切り３を設けて、ストーカ２を左右２列に分割している。しかしながら、これに限らずストーカ式焼却炉１に複数の仕切り３を幅方向に設けて、ストーカ２を左右３列、又は左右４列等に分割してもよい。

また、ストーカ式焼却炉１は、炉床部１１のストーカ２の乾燥領域２ａ、第１燃焼領域
２ｂ、第２燃焼領域２ｃ、及び後燃焼領域２ｄにそれぞれ燃焼空気を送るための風道１２を備える。

ストーカ２は、炉床部１１の幅方向に配列された複数の固定火格子と、同様に幅方向に配列された複数の可動火格子とを有する。固定火格子の列と可動火格子の列は、炉床部１１の焼却処理対象物の移送方向に沿って階段状に交互に配置される。

図２Ａは、本実施形態に係る炉床構成部品である火格子の上面側斜視図であり、図２Ｂは、同火格子の下面側斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂに示される火格子は、図１に示したストーカ２を構成する固定火格子及び可動火格子の一部を構成する。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、火格子６は、上壁部６１と、上壁部６１の前端に設けられる前壁部６２と、前壁部６２の下端から延在する前壁下部６３と、を有する。さらに、火格子６は、上壁部６１の後端に設けられる後壁部６４と、補強兼冷却用の複数のフィン６５とを、火格子６の支持体として有する。フィン６５は、後壁部６４に近接する位置に凹部６５ｃを有する。図示の例では、３つのフィン６５が、前壁部６２と後壁部６４との間に設けられる。なお、フィン６５の数は３つに限定されない。

上壁部６１と複数のフィン６５により画定される隙間（内部空間）は、燃焼空気が通過する通路を形成する。即ち、火格子６は略中空ブロック状に形成される。また、フィン６５は、長手方向中間部より後壁部６４側に、突面部６５ａを有する。それぞれの突面部６５ａは、通孔６５ｂを有する。これらの通孔６５ｂにピン６６が挿入される。

ここで、本実施形態に係る炉床構成部品である火格子６は、第１合金層と第２合金層とからなる２層構造の板材（以下、２層板材という）を有する。第１合金層は、高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有する合金層であり、第２合金層は、高い溶接性を有する合金層である。この板材の第１合金層が図１に示したストーカ式焼却炉１の炉内に露出するように、火格子６が構成される。言い換えれば、火格子６がストーカ式焼却炉１の炉内に露出する面（炉内露出面）が、２層構造の板材の第１合金層により構成される。

図３は、本実施形態に係る炉床構成部品である火格子６の構成部品を示す図である。火格子６の上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３が炉内露出面を有する。したがって、本実施形態では、火格子６の上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３が上述した２層板材から構成される。また、上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３の炉内露出面は、２層板材の第１合金層により構成される。上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３のストーカ式焼却炉１の炉内に露出しない面（炉内非露出面）は、２層板材の第２合金層により構成される。また、支持体である後壁部６４及びフィン６５は、例えば溶接用鋼材から形成される。

第１合金層としては、例えば５〜６Ｃ−２８〜３２Ｃｒ−２〜３Ｎｂ−３〜５Ｗ−５〜６Ｃ合金又は２〜３．５Ｃ−１８〜３０Ｃｒ合金等が採用され得る。また、第２合金層は、火格子６が使用される雰囲気の温度に応じて、市販性がある一般構造用圧延鋼板、溶接構造用圧延鋼板、圧延ステンレス鋼板等の、溶接性に優れた材料から選定することができる。なお、第１合金層は、第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有する合金層であればよく、第２合金層は、第１合金層よりも高い溶接性を有する合金層であればよい。

図４は、２層板材の部分断面図である。２層板材１０では、第２合金層１０２に耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性に優れた合金を肉盛溶接して、第１合金層１０１が形成されている。第１合金層１０１の厚さ１０１ａは、約６ｍｍ以上約１０ｍｍ以下であり、第
２合金層１０２の厚さ１０２ａは約１２ｍｍである。第１合金層１０１の厚さ１０１ａとしては、例えば、６ｍｍ、８ｍｍ、又は１０ｍｍ等が選択される。なお、第１合金層１０１は、肉盛溶接に限らず、拡散接合により、第２合金層１０２に接合されてもよい。

図５は、図１に示したストーカ式焼却炉の炉床部分における固定火格子、可動火格子、及びサイド火格子を示す概略拡大断面図である。図示のように、複数の固定火格子からなる固定火格子列４Ａと複数の可動火格子からなる可動火格子列４Ｂは、それぞれ図２Ａ及び図２Ｂに示した火格子６を有する。なお、図の例では、一つの固定火格子及び一つの可動火格子が示される。

固定火格子列４Ａ及び可動火格子列４Ｂの火格子６は、それぞれ固定フレーム５Ａと可動フレーム５Ｂの上端に、火格子受梁８を介して固定される。可動火格子列４Ｂは焼却処理対象廃棄物を移送するため、固定火格子列４Ａに接触しながら前後に摺動する。

各列の隣接する火格子６間の間隙は均一に保たれ、燃焼空気がこの間隙から吹き抜けること及び塵がこの間隙へ落下することが極力防止される。交互に配置した固定火格子列４Ａと可動火格子列４Ｂにより、効果的な燃焼処理対象廃棄物の移動、反転、及び攪拌を行うことができる。

固定火格子列４Ａ及び可動火格子列４Ｂは、火格子６の上面と摺動するスクレーパ７を有する。スクレーパ７は、火格子受梁８の上面前端に設けられた突部８１に嵌合する。また、火格子６の凹部６５ｃを保持するための保持部８２と、火格子６のピン６６に係合するためのフック形断面を有する係合凹部８３とが、火格子受梁８と一体に形成される。係合凹部８３は、突部８１の後方に形成される。なお、図示されていないが、固定火格子列４Ａ及び可動火格子列４Ｂにスクレーパ７を設けずに、隣接する列の火格子６の上壁部６１に、火格子６の前壁下部６３が直接接触して摺動するように構成されてもよい。

保持部８２は、火格子受梁８の上面に設けられた前側突部８２ａと、前側突部８２ａの後側に設けられた後側突部８２ｂと、両突部間に設けられるスペーサ部材８２ｃと、スペーサ部材８２ｃを両突部間に固定するボルト等の固定具８２ｄとを有する。

火格子６は、火格子受梁８の上に載置され、火格子６の後壁部６４がスペーサ部材８２ｃと前側突部８２ａとの間に配置される。固定具８２ｄは、後側突部８２ｂに形成された通孔に螺合してスペーサ部材８２ｃを固定することで、火格子６の後壁部６４がスペーサ部材８２ｃと前側突部８２ａとの間に挟まれる。これにより、火格子６が所定位置に保持される。

また、固定火格子列４Ａ及び可動火格子列４Ｂの両側にはサイド火格子１３及び１４がストーカフレーム（図示せず）に固定されている。なお、図示の例では、片側のサイド火格子１３及び１４のみが示される。サイド火格子１３及び１４は、火格子６の側面と接触するように構成され、火格子６とサイド火格子１３及び１４との間に廃棄物等が落下することを防止する。

なお、図２に示す２層板材からなる火格子６は、図７に示した鋳造で製造される従来の火格子９と略同一の形状を有する。このため、図２に示す火格子６と、図７に示した火格子９は、同一の方法で図５に示す火格子受梁８に取り付けることができる。言い換えれば、図２に示す火格子６は、図７に示した火格子９と互換性を有する。

次に、２層板材からなる火格子６を製造する方法について説明する。まず、図３に示す火格子６の構成部品のうち、炉内露出面を有する上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部
６３を、２層板材から板取りし、切断加工する。炉内露出面を有さないフィン６５及び後壁部６４は、溶接用鋼板から板取りし、切断加工する。切断加工のためにプラズマ切断機を使用する場合は、必要に応じて、部品精度の要求を満たすために、切断された各構成部品にグラインダ加工等を行う。また、各構成部品の溶接部には開先加工を行っておくことで、溶接強度を確保することができる。

各構成部品の溶接の順番は特に限定されないが、製品精度を確保するのに適した順番で各構成部品を溶接する必要がある。なお、第１合金層１０１及び第２合金層１０２の材質に応じて、溶接性の高い溶接材料を選定する。溶接が完了した後、溶接部等をグラインダ加工して、火格子の外観、寸法を修正する。

より具体的には、図３に示す火格子６の上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３の第２合金層が、火格子６の支持体であるフィン６５又は後壁部６４に溶接される。また、上壁部６１、前壁部６２、及び前壁下部６３は、第２合金層１０２を介して互いに溶接される。本実施形態の火格子６では、第１合金層１０１よりも溶接性の高い第２合金層１０２がフィン６５に溶接されるので、溶接強度を確保することができる。また、本実施形態の火格子６では、炉内露出面が第１合金層１０１で形成されるので、火格子６の耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性も確保することができる。

次に、図５に示したサイド火格子１３の詳細について説明する。なお、サイド火格子１４は、サイド火格子１３と同一の構成を有するので、サイド火格子１４の説明は省略する。サイド火格子１３は、本実施形態に係る炉床構成部品の一例であり、火格子６を構成する２層板材と同一の材料から構成される。この２層板材の第１合金層１０１（図４参照）が図１に示したストーカ式焼却炉１の炉内に露出するように、サイド火格子１３が構成される。言い換えれば、サイド火格子１３の炉内露出面が、２層板材の第１合金層１０１により構成される。

図６Ａは、本実施形態に係る炉床構成部品であるサイド火格子１３の正面図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す断面ＸＸにおける、サイド火格子１３の断面図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、サイド火格子１３は、上壁部１３−１と、上壁部１３−１の前端部に設けられる前壁部１３−２と、前壁部１３−２の下端に設けられる前壁下部１３−３と、側壁部１３−４と、を有する。また、サイド火格子１３は、ストーカフレーム支持部１３−５と、リブ１３−６及び１３−７とを、サイド火格子１３の支持体として有する。

サイド火格子１３の上壁部１３−１と、前壁部１３−２と、前壁下部１３−３と、側壁部１３−４は、炉内露出面を有する。したがって、本実施形態では、上壁部１３−１、前壁部１３−２、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４は、上述した２層板材から形成される。また、上壁部１３−１、前壁部１３−２、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４の炉内露出面は、２層板材の第１合金層１０１（図４参照）により構成される。上壁部１３−１、前壁部１３−２、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４の炉内非露出面は、２層板材の第２合金層１０２（図４参照）により構成される。また、支持体であるストーカフレーム支持部１３−５と、リブ１３−６及び１３−７とは溶接用鋼板から形成される。

２層板材からなるサイド火格子１３を製造する方法について説明する。まず、図６Ａ及び図６Ｂに示すサイド火格子１３の構成部品のうち、炉内露出面を有する上壁部１３−１、前壁部１３−２、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４を、２層板材から板取りし、切断加工する。炉内露出面を有さないリブ１３−６及び１３−７、並びにストーカフレーム支持部１３−５は、溶接用鋼板から板取りし、切断加工する。切断加工のためにプラズマ切断機を使用する場合は、要求される部品の精度に適合するように、切断された各構成部品を必要に応じてグラインダ加工等を行う。また、各構成部品の溶接部には開先加工を
行っておくことで、溶接強度を確保することができる。

各構成部品の溶接の順番は特に限定されないが、製品精度を確保するのに適した順番で各構成部品を溶接する必要がある。なお、第１合金層１０１及び第２合金層１０２（図４参照）の材質に応じて、溶接性の高い溶接材料を選定する。溶接が完了した後、溶接部等をグラインダ加工して、火格子の外観、寸法を修正する。

より具体的には、図６Ａ及び図６Ｂに示すサイド火格子１３の上壁部１３−１、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４の第２合金層１０２（図４参照）が、サイド火格子１３の支持体であるリブ１３−６、リブ１３−７、及び／又はストーカフレーム支持部１３−５に溶接される。また、上壁部１３−１、前壁部１３−２、前壁下部１３−３、及び側壁部１３−４は、第２合金層１０２を介して互いに溶接される。本実施形態のサイド火格子１３では、第１合金層１０１よりも溶接性の高い第２合金層１０２（図４参照）がリブ１３−６、リブ１３−７、及び／又はストーカフレーム支持部１３−５に溶接されるので、溶接強度を確保することができる。また、本実施形態のサイド火格子１３では、炉内露出面が第１合金層１０１で形成されるので、サイド火格子１３の耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性も確保することができる。

以上で説明したように、本実施形態に係る炉床構成部品（火格子６及びサイド火格子１３，１４）によれば、高温腐食雰囲気に接する炉内露出面のみを耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有する第１合金層１０１で形成することができるので、鋳造法により製造される場合に比べて、製造コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る炉床構成部品によれば、炉床構成部品の使用環境に応じて、第１合金層１０１の材質と第２合金層１０２の材質を選択することができる。

また、本実施形態に係る炉床構成部品によれば、市販性の高い２層板材を使用して、溶接により炉床構成部品を製造するので、鋳造のような特殊な技術、特殊な設備を必要とせず、一般的な製缶工場で炉床構成部品を製造することができる。

また、本実施形態に係る炉床構成部品によれば、炉床構成部品が部分的に焼損して減肉しても、使用施設において部分的な補修をすることができる。したがって、整備期間を短縮することができるとともに、金属資源の廃棄量を削減することができる。

また、本実施形態に係る炉床構成部品によれば、基材が溶接用鋼材層等からなる第２合金層であるので、肉盛合金層（第１合金層）の機械的強度に影響されず、曲げ、衝撃等に対する機械的性質を著しく向上させることができる。

また、本実施形態に係る炉床構成部品によれば、発電設備として長期安定運転が要求される廃棄物処理施設のストーカ式焼却炉における炉床構成部品の耐熱性、耐食性、耐摩耗性、及び／又は機械的強度等の耐久性を低コストで改善することができる。ひいては、炉床構成部品に起因する事故を低減し、且つ点検整備を容易にすることができる。

以上に本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。

１…ストーカ式焼却炉
６…火格子
１０…２層板材
１１…炉床部
１３，１４…サイド火格子
１３−５…ストーカフレーム支持部
１３−６，１３−７…リブ
６１…上壁部
６２…前壁部
６３…前壁下部
６４…後壁部
６５…フィン
１０１…第１合金層
１０２…第２合金層

Claims (6)

1. 焼却炉の炉内に露出する炉内露出面を有する火格子であって、
   上壁部と、
   前記上壁部の前端に設けられる前壁部と、を有し、
   前記上壁部及び前記前壁部は、第１合金層と第２合金層とを有する板材から構成され、
   前記板材の前記第１合金層は、前記第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有し、
   前記炉内露出面が、前記板材の前記第１合金層から構成される、火格子。
2. 請求項１に記載された火格子であって、
   前記第２合金層は、前記第１合金層よりも高い溶接性を有し、
   前記上壁部の前記第２合金層と前記前壁部の前記第２合金層が溶接により互いに接合される、火格子。
3. 請求項１又は２に記載された火格子において、
   前記板材を支持する支持体を有し、
   前記炉内露出面が、前記板材の前記第１合金層から構成されるように、前記板材が前記支持体に溶接される、火格子。
4. 請求項３に記載された火格子であって、
   前記第２合金層は、前記第１合金層よりも高い溶接性を有し、
   前記板材の前記第２合金層は、前記支持体に溶接により接合される、火格子。
5. 請求項１から４のいずれか一項の火格子において、
   前記前壁部の下端から延在する前壁下部を有し、
   前記前壁下部は、第１合金層と第２合金層とを有する板材から構成される、火格子。
6. 焼却炉の炉床に使用される火格子の製造方法であって、
   上壁部と、前記上壁部の前端に設けられる前壁部を、支持体に溶接する工程を有し、
   前記上壁部及び前壁部は、第１合金層と第２合金層を有する板材から構成され、且つ前記火格子の前記焼却炉の炉内に露出する面が、前記板材の前記第１合金層から構成され、
   前記板材の前記第１合金層は、前記板材の前記第２合金層よりも高い耐熱性、耐食性、及び／又は耐摩耗性を有する、火格子の製造方法。

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