JP2002022124A - ストーカ炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストーカ段の乾燥段における被焼却物の乾燥
を効率的に行うとともに、焼却炉内を循環する空気量を
極力減少させ、主燃焼領域を高温化できるストーカ炉を
提供する。 【解決手段】 ゴミ供給口２に最も近いストーカ段４の
風箱４ａに、高温排ガスの供給ライン１６を設け、空気
と高温排ガスの混合気体で被焼却物を乾燥させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、都市ゴミや産業用
廃棄物等の被焼却物の焼却に用いられるスト−カ炉に関
し、特に燃焼室内の乾燥効率を上げ、スト−カ炉全体の
焼却効率も向上させるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ゴミや産業廃棄物等の被焼却
物を焼却処理する焼却炉としては、下方に風箱を有する
複数のストーカ段を有するスト−カ炉が広く使用されて
いる。このストーカ炉は、燃焼室の下部に、後方に下り
傾斜する乾燥ストーカ、燃焼ストーカ及び後燃焼ストー
カを前後方向に階段状に縦列配置し、乾燥ストーカの入
口にゴミ供給口を設け、後燃焼ストーカの出口に灰出し
口を設け、燃焼室の上に二次燃焼室を設けて構成され
る。

【０００３】この構成のストーカ炉では、ゴミ供給口か
ら供給される被焼却物は、ゴミ供給口から順に乾燥段、
燃焼段及び後燃焼段の各スト−カ段上を順次流れ、乾燥
更に燃焼させられる。ゴミ供給口から乾燥段前部に供給
された被焼却物は、乾燥段において下からの１次空気と
炉内の輻射熱により乾燥される。特に都市ゴミの中には
約５０％の水分が含まれるため、この水分の蒸発と一部
熱分解がこの乾燥段で行われる。その後、燃焼段は、供
給される１次空気によりゴミに着火させ、揮発分および
固定炭素分を燃焼させる。後燃焼段は、燃焼されずに通
過してきた未燃分（主として固定炭素分）を完全に灰に
なるまで燃焼させる。また、燃焼室で生じた燃焼ガス
は、二次空気と混合されて二次燃焼室に至り、そこで燃
焼させられる。

【０００４】この各スト−カ段の下方には風箱が設けら
れており、この風箱内にブロワなどを使用して外気を導
入し、各ストーカ段の火格子から１次空気として供給す
る構造になっている。各ストーカ段の風箱に導入される
一次空気は、共通のブロアから供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記乾燥段に供給され
る一次空気は、ゴミの水分を蒸発させ、着火を促進させ
るためのものであるが、ブロアで外気を取り入れるだけ
のものであるため、ゴミの乾燥の為には広いスペースに
わたって大量に吹き出す必要がある。特に、低カロリー
ゴミの燃焼では、一次空気を２５０°Ｃまで加熱して供
給することも行われているが、一次空気の外部加熱装置
が必要になる。そこで、特許２７１２０１７公報に開示
されるように、外気に燃焼排ガスを混合して火格子また
は炉床の全面から吹き出すものを転用し、各ストーカ段
の風箱の全部に外気と燃焼排ガスを混合した混合ガスを
供給することも考えられる。

【０００６】しかしながら、１次空気として外気を供給
して、被焼却物に含まれている水分を蒸発させ乾燥させ
るためには、乾燥段に１次空気を大量に供給する必要が
あり、十分に大きい乾燥スペ−スも必要になる。この場
合、スト−カ炉の設備が大型化し、スト−カ炉全体を循
環するガス量が多なってしまう。また、１次空気に排ガ
スを混合し、加熱して乾燥段のみならず燃焼段にも供給
する場合においても、スト−カ炉全体を循環する風量は
比較的多くなる。そのため、燃焼室を循環する風量が過
多の状態となり、主燃焼領域における空気の酸素比率が
低下するなど、炉全体の効率は低下する。

【０００７】本発明は、上記問題を解決する為になされ
たもので、その目的とするところは、ストーカ段の乾燥
段における被焼却物の乾燥を効率的に行うとともに、焼
却炉内を循環する空気量を極力減少させ、主燃焼領域を
高温化できるストーカ炉を提供するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載のストーカ炉は、ゴミ供給口から供給される
被焼却物を、下方に風箱を有する複数のストーカ段の上
を順次流しながら乾燥更に燃焼させるストーカ炉におい
て、前記ゴミ供給口に最も近いストーカ段の前記風箱
に、高温排ガスの供給ラインを設けた装置である。この
請求項１によると、ゴミ供給口に最も近いストーカ段の
風箱に供給する１次空気として外気ではなく、高温排ガ
スと外気の混合ガスを使用するため、風箱から供給され
る空気の温度が高くなり、被焼却物の乾燥が効率的に行
われる。ここで、ゴミ供給口に最も近いストーカ段は通
常乾燥段であり、この乾燥段に設けられる風箱が一つで
ある場合には、この風箱に混合ガスを供給し、前記乾燥
段に設けられる風箱が二つ以上である場合には、少なく
とも前方側の風箱に混合ガスが供給される。

【０００９】請求項２に記載のストーカ炉は、請求項１
において、前記複数のストーカ段は、乾燥段、燃焼段及
び後燃焼段とからなり、前記供給ラインは、前記後燃焼
段上部のガス雰囲気から抜き出された高温排ガスを前記
乾燥段の下方の風箱に供給する装置である。この請求項
２によると、後燃焼段上部のガスは腐食性ガスが飛んだ
あとで比較的清浄であるとともに、高温になっているた
め、この清浄で高温の排ガスを乾燥段の風箱の空気に混
ぜると、乾燥段における被焼却物の乾燥が促進させ、乾
燥段風箱に至る排ガスの配管や風箱の腐食が少なくな
る。

【００１０】請求項３に記載のストーカ炉は、請求項１
または２において、前記供給ラインを経て供給される前
記高温排ガスの量が、前記被焼却物の燃焼開始位置を検
出する検出手段に基づいて制御される装置である。この
請求項３によると、ゴミ供給口に最も近いスト−カ段に
おける被焼却物の燃焼開始位置を検出することにより、
そのスト−カ段における被焼却物の乾燥程度が判り、適
切な乾燥になるように、高温排ガスと１次空気の混合比
を適切に制御することができる。

【００１１】請求項４に記載のストーカ炉は、請求項１
または２または３において、前記ゴミ供給口に最も近い
ストーカ段以外の前記風箱に酸素富化空気を供給する装
置である。この請求項４によると、ゴミ供給口に最も近
いストーカ段以外の風箱に酸素富化空気を供給する供給
手段を設けることにより、炉全体を循環する空気量を少
なく抑え、主燃焼室内の温度を高くすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】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、本発明に係るストーカ炉
の側面の断面を模式的に示す図である。

【００１３】図１において、スト−カ炉１は、ゴミ供給
口２、プッシャ式のゴミ輸送機３が設けられ、それに続
いて、主燃焼室７があり、その上部には２次燃焼室８が
設けられ、排気管９へと続く構成である。ゴミ供給口２
は開放型で、それに続くゴミ輸送機３は主燃焼室７の特
に燃焼終了付近の後燃焼段６を監視しているＩＴＶ２４
により輸送速度が制御され、スト−カ炉の安定な運転を
可能としている。

【００１４】主燃焼室７は、ゴミ供給口２から順に下方
にスト−カ段４，５，６が下り傾斜状に延びる階段状に
設置されている。各スト−カ手段４，５，６は、ゴミ供
給口２に最も近い方から、順次乾燥段４、燃焼段５およ
び後燃焼段６の合計３段からなり、ゴミ供給口２から乾
燥段４の前端部に供給された被焼却物Ｄは、乾燥段４、
燃焼段５および後燃焼段６に順次輸送される。

【００１５】この乾燥段４、燃焼段５および後燃焼段６
は、いずれもその下方に風箱４ａ，５ａ，６ａを有し、
そこから１次空気が供給されるようになっている。特に
乾燥段４の風箱４ａには、後燃焼段６の上部に設置され
た高温ガス取り入れ口１５から抜き出された高温ガス
が、高温ガス配管（高温排ガスの供給ライン）１６を通
じて供給できるようにエジェクタ１４が設置されてい
る。

【００１６】各スト−カ段４，５，６は、図示されない
可動火格子と固定火格子とが交互に設けてあるものであ
り、可動火格子を前後方向に往復駆動させることによ
り、ゴミ供給口２から供給された被焼却物Ｄを攪拌させ
つつ、乾燥段４、燃焼段５および後燃焼段６上を順次後
方へ輸送できるようになっている。この各スト−カ段
４、５、６による被焼却物の送り速度は、可動火格子の
前後動速度により任意に制御できるようになっている。
また、各風箱４ａ，５ａ，６ａの下には、ダンパ２８を
介して火格子相互の隙間等から落下する灰などを回収で
きるコンベア２９が接続されている。

【００１７】次に、各スト−カ段４、５、６に対応する
各風箱４ａ，５ａ，６ａへの１次空気の供給は、１次空
気用ブロワ−１３により１次空気用送気管１１を通じて
行われる。その供給量は、主燃焼室７における燃焼状態
および後述する高温空気の供給条件に応じて、コントロ
ールバルブ１２などにより適宜制御されるようになって
いる。

【００１８】ここで、乾燥段４において、後燃焼段６上
部の高温ガス取り出し口１５から取り出された高温ガス
が、高温ガス配管（高温排ガスの供給ライン）１６を通
り、風箱４ａに設置されたエジェクタ１４より風箱４ａ
内に供給される。エジェクタ空気用ブロワ１９から送ら
れる空気がエジェクタ空気用送気管１７を通り、エジェ
クタ１４から吹き出すことにより、後燃焼段６上部の高
温ガスが吸い込まれて、風箱４ａ内に供給される。風箱
４ａ内に供給される高温排ガスの量は、コントロ−ルバ
ルブ１８によって制御されるエジェクタ空気の量によっ
て調整される。これによって、乾燥段４には高温排ガス
とエジェクタ空気および１次空気の混合ガスが供給され
る。

【００１９】さらに、２次燃焼室８では、２次空気が２
次空気流入口２０から供給される。この２次空気によっ
て、燃焼段５および後燃焼段６における燃焼によって生
じた燃焼ガスに含まれる未燃分を完全燃焼させた後、排
気管９から排出させる。

【００２０】ところで、乾燥段４と燃焼段５の境界付近
に対して設けられたＩＴＶ（燃焼開始位置検出手段）２
３は乾燥段４における燃焼開始位置を検知しており、こ
の検知された画像は、画像処理器２５に送信される。ま
た、温度センサ−２６は、乾燥段４の風箱４ａの内部温
度を検知している。これらの測定デ−タが送信されたコ
ントロ−ラ（燃焼開始位置制御手段）２７は、乾燥段４
での燃焼開始位置を一定に保つように制御している。制
御方法としては、コントロ−ルバルブ１８でエジェクタ
空気量を変化させ、エジェクタ１４を経て供給される高
温ガス量を調整する。さらに、必要に応じて、コントロ
−ルバルブ１２で１次空気用ブロワ１３から供給される
１次空気量を調整する。これらの調整を適切に実施する
ことにより、供給される高温ガス、エジェクタ空気およ
び１次空気の混合比が調整され、乾燥段での燃焼開始位
置が所定の一定位置、図示例のように乾燥段４と燃焼段
５の接続部分当たりに保たれる。またこのとき、乾燥段
４に供給される高温ガス、エジェクタ空気および１次空
気の混合ガス量の合計は一定に保たれ、さらに乾燥段４
の風箱４ａの内部温度が設定温度範囲内に維持されてい
る。

【００２１】つぎに、上述した構造のストーカ炉１によ
る被焼却物の焼却工程を以下に説明する。ゴミ供給口２
を経て乾燥段４の上に供給される都市ゴミなどの被焼却
物は、後燃焼段６から抜き出された高温排ガスと外気と
が混合された、例えば１００°Ｃ〜６００°Ｃの高温の
一次空気によって乾燥される。この１次空気により、火
格子が高温になるすぎる場合は、水冷火格子を用いるの
が良い。乾燥段４は、ゴミの水分を蒸発させ、着火を促
進させる部分であり、酸素濃度は比較的問題にならず、
高温ガスの混入による不具合もないため、高温の一次空
気によって、乾燥段４の処理能力が向上し、少ない量の
空気で乾燥させることができる。つぎに、燃焼段５に押
し出された被焼却物は、高温排ガスが混合されていない
一次空気によって燃焼させられる。この燃焼段５では、
一次空気の酸素濃度が重要であり、外気又は酸素富化空
気により、少ない空気量でゴミを高温に焼却することが
できる。後燃焼段６に押し出された未燃物は、高温排ガ
スが混合されていない一次空気によって燃焼させられ
る。この後燃焼段６でも、一次空気の酸素濃度が重要で
あり、外気又は酸素富化空気により、少ない空気量でゴ
ミを高温に焼却することができる。この後燃焼段６は、
高温で比較的清浄な排ガスを生じている部分であるた
め、この部分の高温排ガスを乾燥段４の風箱４ａに供給
すると、効率的な乾燥ができるとともに、高温ガス配管
１６及び風箱４ａの腐食も抑制できる。

【００２２】以上説明したように、少ない一次空気量に
よって被焼却物の乾燥及び焼却を行うことにより、炉全
体のガス量が低減され、炉全体として空気比を絞り、主
燃焼領域を高温化させることによる効率的でＤＸＮ等の
微量汚染物質の発生を抑制した燃焼が実現できるととも
に、炉本体及び排ガス設備のコンパクト化も可能にな
る。

【００２３】つぎに、図２により、他の実施の形態に係
るストーカ炉１０１を説明する。図２は、発明に係るス
トーカ炉の側面の断面を模式的に示す図である。

【００２４】図１と異なる部分は、乾燥段３１と、図１
の燃焼段５と後燃焼段６がひとつに合わさった燃焼段３
２からストーカ段が形成され、二次燃焼室８に設置され
た高温ガス取り出し口３３から抜き出され、高温ガス配
管３４（高温ガスの供給ライン）を経て高温ガスが乾燥
段３１の風箱３１ａに導入されるようになっている点で
ある。その他の部分は、図１と同様であり、同じ符号を
付してその説明を省略する。

【００２５】図１と同様に、ゴミ供給口２から乾燥段３
１の前端部に供給された被焼却物は、乾燥段３１におい
て、下方の風箱３１ａから供給される高温ガス、エジェ
クタ空気および１次空気の混合ガスによって乾燥され
る。その後、燃焼段３２おいて、乾燥した被焼却物は完
全に燃焼され、主燃焼室７の上部の２次燃焼室８におい
て、燃焼段３２における燃焼によって生じた燃焼ガスに
含まれる未燃分を完全燃焼させた後、排気管９から排出
させる。

【００２６】二次燃焼室８内は二次空気が混入されて冷
却されているものの、燃焼段３２における燃焼によって
生じる燃焼ガスに含まれる未燃分を２次燃焼室８におい
て完全燃焼させているため、比較的高温となっているた
め、この部分の排ガスを乾燥段３１の風箱３１ａの一次
空気に混入すると、乾燥が促進され、炉全体の空気量が
少なくなって効率的に被焼却物を焼却できる。

【００２７】なお、発明の実施の形態は、上記実施の形
態に限定されず、以下のように変更して実施してもよ
い。 （１）図１において、供給する高温ガスの温度が比較的
低い場合には、高温ガスの供給方法をエジェクタを使用
せずに、高温ガス配管にブロワを設けることにより高温
ガスを供給してもよい。 （２）図１の乾燥段４に対して、複数例えば２個の風箱
が直列に配置されていてもよい。この場合、ゴミ供給口
２に最も近い側の風箱のみ、又は乾燥段４の２個の風箱
に高温排ガスを混合させるものであってもよい。 （３）図１において、複数のスト−カ段が水平に縦列配
置されていてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１のスト
ーカ炉によると、供給口に最も近いストーカ段は、被燃
焼物を乾燥させ、着火を促進する部分であり、このスト
ーカ段の風箱に高温排ガスを供給すると、風箱から吹き
上げられる空気の温度が上がり、乾燥が促進される。こ
れにより、供給口に最も近いストーカ段の乾燥効率が上
がり、風箱から吹き上げる風量が少なくなり、主燃焼領
域の空気比を減少させ、主燃焼領域を高温化させ、効率
的で省スペースの燃焼を実現できる。

【００２９】請求項２のストーカ炉によると、後燃焼段
上部のガス雰囲気は、腐食性ガスが飛んだあとで高温に
なっているため、比較的清浄な高温ガスを、供給口に最
も近いストーカ段の風箱の空気に混ぜることができる。
これにより、腐食性ガスが少ないため、供給ラインを構
成するガス配管や供給口に最も近いストーカ段の風箱の
腐食が少なくなる。

【００３０】請求項３のストーカ炉によると、被焼却物
の燃焼開始位置を検出すると、供給口に最も近いストー
カ段における被焼却物の乾燥程度が判り、適切な乾燥に
なるように、高温排ガスの循環量を制御する。これによ
り、ゴミ供給口に最も近いストーカ段における被焼却物
の乾燥を少ない空気量で適切に乾燥させることができ
る。

【００３１】請求項４のストーカ炉によると、ゴミ供給
口に最も近いストーカ段以外の風箱に酸素富化空気を供
給することで、炉全体を循環する空気量を少なく抑える
ことができる。これにより、主燃焼室内の温度を高くす
ることができ、炉全体の燃焼効率を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るストーカ炉の側面の断面を模式的
に示す図である。

【図２】本発明に係る他のストーカ炉の側面の断面を模
式的に示す図である。

【符号の説明】

１ スト−カ炉 ２ ゴミ供給口 ４ 乾燥段 ４ａ 風箱 ５ 燃焼段 ５ａ 風箱 ６ 後燃焼段 ６ａ 風箱 ７ 主燃焼室 ８ ２次燃焼室 １５ 高温ガス取り入れ口 １６ 高温ガス配管（供給ライン） ２３ ＩＴＶ（燃焼開始検出手段） ２７ コントローラ（燃焼開始位置制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正光 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者 梅園 庄治 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内 (72)発明者 島倉 久範 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内 Ｆターム(参考） 3K061 HA03 HA17 HA21 HA27 3K065 AA02 AC01 CA15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴミ供給口から供給される被焼却物を、
   下方に風箱を有する複数のストーカ段の上を順次流しな
   がら乾燥更に燃焼させるストーカ炉において、前記ゴミ
   供給口に最も近いストーカ段の前記風箱に、高温排ガス
   の供給ラインを設けたことを特徴とするストーカ炉。
2. 【請求項２】 前記複数のストーカ段は、乾燥段、燃焼
   段及び後燃焼段とからなり、前記供給ラインは、前記後
   燃焼段上部のガス雰囲気から抜き出された高温排ガスを
   前記乾燥段の下方の風箱に供給するものである請求項１
   に記載のストーカ炉。
3. 【請求項３】 前記供給ラインを経て供給される前記高
   温排ガスの量が、前記被焼却物の燃焼開始位置を検出す
   る検出手段に基づいて制御される請求項１または２に記
   載のストーカ炉。
4. 【請求項４】 前記ゴミ供給口に最も近いストーカ段以
   外の前記風箱に酸素富化空気を供給する請求項１〜３の
   いずれかに記載のストーカ炉。