TW202400937A - 爐床(stoker)式燃燒裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有也能夠應對極高溫度下的運轉的側爐排的冷卻構造的爐床式燃燒裝置。爐床式燃燒裝置具備分別配置在爐側壁10的內表面上的至少一對側爐排單元100。側爐排單元100具備：與爐排12、14、16的端面相對的側爐排30；在側爐排30的背面側沿著其長度方向配置且與該側爐排30連結的可動梁40；和能夠通過來自爐側壁10的外部的操作進行安裝位置的調節的彈性部件60。側爐排30構成爲借助可動梁40和彈性部件60被向內側施力，朝向爐排進退自如，可動梁40具備與冷卻水供給配管75連結的冷卻水入口室76、和與冷卻水返回配管77連結的冷卻水出口室78。冷卻水出口室78與冷卻水入口室76連通。

Description

爐床(STOKER)式燃燒裝置

本發明涉及在廢棄物的焚燒等中使用的爐床式燃燒裝置，尤其涉及能夠吸收爐排的熱膨脹而進行穩定的燃燒的橫列往復移動爐床式燃燒裝置。

作為在廢棄物的焚燒等中使用的爐床式燃燒裝置，已知橫列往復移動爐床式燃燒裝置。該橫列往復移動爐床式燃燒裝置具有跨著爐側壁之間延伸的可動爐排和固定爐排，這些可動爐排和固定爐排交替且沿著廢棄物的流動方向呈階梯狀排列。並且，通過可動爐排相對於固定爐排往復移動，在攪拌廢棄物的同時，一邊將其依次向下方輸送一邊使其燃燒。在這樣的爐床式燃燒裝置中，需要吸收爐排的熱膨脹且不使爐排與爐側壁之間產生間隙。

因此，在以往的爐床式燃燒裝置中，在與爐排端面相對的爐側壁內表面上，配置以防止燃燒空氣漏氣和耐火物壁磨損為目的的側爐排，並使被彈性部件施力的可動梁抵接於該側爐排的內表面（例如參照專利文獻1）。根據這樣的結構，能夠與爐排的熱膨脹相應地使側爐排相對於爐排進退，因此爐排的熱膨脹被吸收，其結果為，能夠不使爐排與爐側壁之間產生間隙。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本發明專利第3871484號公報

近年來，以減少戴奧辛和高效率回收熱爲目的，在爐床式燃燒裝置的運轉中，要求1000℃以上的非常高的溫度，而且，要求減少一次燃燒空氣量、且降低空氣比的運轉。因此，有燃燒爐內的溫度變得極高而爐排及側爐排等鑄件製品發生燒毀（高溫腐蝕和磨損）的隱患。可知尤其是，在爐排及側爐排中，在約500℃以上的溫度下前端部分的急速燒毀會加劇。

然而，雖然以往就進行了關於爐排的冷卻構造的提案，但對於側爐排的冷卻構造，至今還沒有進行有效提案。

因此，本發明的目的在於提供一種具有也能夠應對極高溫度下的運轉的側爐排的冷卻構造的爐床式燃燒裝置。

在一個方案中，提供一種爐床式燃燒裝置，具備：分別配置在爐側壁的內表面上的至少一對側爐排單元；和跨著該一對側爐排單元之間排列的複數個爐排，在該爐床式燃燒裝置中，上述側爐排單元具備：與上述爐排的端面相對的側爐排；在上述側爐排的背面側沿著其長度方向配置、且與該側爐排連結的可動梁；和能夠通過來自爐側壁的外部的操作進行安裝位置的調節的彈性部件，上述側爐排構成為借助上述可動梁和上述彈性部件被向內側施力，朝向上述爐排進退自如，上述可動梁具備：與冷卻水供給配管連結的冷卻水入口室；和與冷卻水返回配管連結的冷卻水出口室，上述冷卻水出口室與上述冷卻水入口室連通。

在一個方案中，上述側爐排單元還具備配置在上述可動梁與上述側爐排之間的至少一個冷卻水塊，上述冷卻水塊具有至少一個冷卻水流路，該冷卻水流路具備與上述冷卻水入口室連通的入口和與上述冷卻水出口室連通的出口。 在一個方案中，上述冷卻水塊使用填充劑固定在上述側爐排的背面，在上述填充劑中混有具有比該填充劑的熱傳導率高的熱傳導率的物質。 在一個方案中，上述冷卻水入口室及上述冷卻水出口室沿著上述可動梁的長度方向，在上述可動梁的全長範圍內延伸。

在一個方案中，上述冷卻水入口室配置在上述冷卻水出口室的下方。 在一個方案中，上述爐床式燃燒裝置還具備凸緣，該凸緣將上述側爐排單元固定在上述爐側壁的框架構造體上。 在一個方案中，上述冷卻水入口配管及上述冷卻水返回配管貫穿上述凸緣而延伸，上述凸緣與上述冷卻水入口配管之間的間隙、以及上述凸緣與上述冷卻水返回配管之間的間隙分別通過密封部件而被密封。 發明效果

根據本發明，爐排在爐寬方向上的熱膨脹被對側爐排施力的彈性部件的彈性力吸收，而且，爐排與側爐排之間的密封通過利用彈性部件的彈性力壓接在爐排的端面上的側爐排而實現。而且，運轉中的側爐排通過冷卻水被冷卻。其結果為，側爐排也能夠應對極高溫度下的運轉。

以下，參照附圖說明本發明的實施方式。 圖1是概略地表示一個實施方式的爐床式燃燒裝置的整體結構的圖。如圖1所示，在焚燒爐的內部，固定爐排12和可動爐排14跨著爐側壁10之間，交替且沿著垃圾的流動方向呈階梯狀排列。此外，在圖1中，僅描繪了一方的爐側壁10。在這些爐排12、14的上游端，配置有端部爐排16。該固定爐排12固定於固定框架18，可動爐排14固定於伴隨著油壓缸20的動作借助輪子22和導軌(rail)24往復移動的可動框架26。而且，在固定爐排12和可動爐排14上，安裝有刮板(scraper)28，該刮板28在位於下方的固定爐排12或可動爐排14的上表面滑動。

另外，在爐側壁10的與固定爐排12、可動爐排14及端部爐排16的端面各自相對的位置配置有一對側爐排30，在各側爐排30的上方配置有密封塊32。在圖1中，僅描繪了一方的側爐排30、和配置在該側爐排的上方的一方的密封塊32。

由此，伴隨著可動爐排14的往復移動，在攪拌從垃圾料斗（未圖示）投入的垃圾的同時，一邊將其依次向下方輸送一邊使其燃燒。此時，固定爐排12、可動爐排14及端部爐排16的端面壓接於側爐排30的表面而將此處密封，而且密封塊32將側爐排30與爐側壁10之間的間隙密封。側爐排30為後述的側爐排單元所含的結構要素，與爐排12、14的端面相對。

圖2是示意地表示一個實施方式的側爐排單元的透視俯視圖，圖3是圖2所示的側爐排單元的A-A線剖視圖。而且，圖4是圖2所示的側爐排單元的B-B線剖視圖，圖5是圖2所示的側爐排單元的C-C線剖視圖。

圖2所示的側爐排單元100具有上述的側爐排30，配置在爐側壁10（參照圖1）的內表面。側爐排單元100是能夠實現側爐排30相對於爐排12、14的進退動作、且用於冷卻側爐排30的單元。

如圖2及圖3所示，在支承爐側壁10的支承框架34的內表面，安裝有橫截面為L狀的托架36，在該托架36的上表面，滑動自如地支承有側爐排30。通過該結構，爐排12（14、16）不會被妨礙伴隨著其熱膨脹的移動而支承於托架36。

在側爐排30的背面側，配置有在該側爐排30的長度方向上的大致全長的範圍內延伸的可動梁40，在可動梁40與側爐排30之間配置有至少一個冷卻塊70。在圖示的例子中，側爐排單元100具有四個冷卻塊70，可動梁40經由冷卻塊70與側爐排30連結。

冷卻塊70例如與可動梁40通過焊接固定，與側爐排30的背面通過填充劑（例如耐熱性粘結劑）固定。耐熱性粘結劑等填充劑將作為鑄件製品的側爐排30的背面與冷卻塊70的粘接面之間的間隙完全封堵，實現冷卻塊70與側爐排30之間的有效的熱交換。較佳的是在填充劑中均勻地混有具有比該填充劑的熱傳導率高的熱傳導率的物質（例如銅粉）。通過使這樣的物質以規定比例混入到耐熱性粘結劑中，實現了冷卻塊70與側爐排30之間的更有效的熱交換。

只要能夠將冷卻塊70固定於側爐排30，則填充劑的種類是任意的。例如，填充劑可以為耐熱性粘結劑，也可以為耐熱膠漿(heat resistant mortar)。

可動梁40由例如橫截面為H狀的主體42、分別封堵主體42的上下開口的上下蓋部件43、44、和封堵主體42的兩端面的側蓋部件45、46構成。在本實施方式中，主體42為所謂H鋼材。上下蓋部件43、44沿著主體42的長度方向，在該主體42的全長範圍內延伸，通過焊接而固定於主體42。側蓋部件45、46通過焊接而固定在上下開口被上下蓋部件43、44封堵的主體42的兩端面。通過利用蓋部件43、44、45、46封堵主體42的上下左右的開口，形成在可動梁40的內部密閉的上空間和下空間。形成於可動梁40的上下空間作為後述的冷卻水入口室、冷卻水出口室發揮功能。

可動梁40的下蓋部件44滑動自如地支承在經由腿部72與爐側壁10連結的支承板52上。在一個實施方式中，作為支承板52也可以利用兼顧爐側壁10的支承和密封的支承箱50的底板。可動梁40以容易在支承板52上沿著爐寬方向滑動的方式配置。

而且，側爐排單元100具有在爐側壁10的內部延伸的至少一個引導管54、和用於將引導管54與爐側壁的框架構造體81、82連結的凸緣74。在本實施方式中，側爐排單元100具有兩個引導管54。各引導管54固定於凸緣74的貫穿孔，凸緣74借助螺栓等緊固件固定於爐側壁10的框架構造體81、82。通過凸緣74固定於框架構造體81、82，側爐排單元100被固定於爐側壁10的框架構造體81、82。若放鬆緊固件，則能夠將側爐排單元100拉出到爐外。

在各引導管54的焚燒爐側端部，間隙嵌合有固定在可動梁40的側面上的圓柱狀的管頭(piece)部件56。另外，在各引導管54的內部，在使四稜柱狀的頭部58a露出到外部的狀態下，收納有調節螺栓58。在調節螺栓58的前端，形成有與引導管54間隙嵌合的大徑引導部58b。而且，在該大徑引導部58b與管頭部件56之間嵌入有作為彈性部件的螺旋彈簧60。

在爐側壁10的外表面的殼體62上，經由凸緣66固定有與調節螺栓58螺合的螺母64。由此，通過使用例如扳手等從爐側壁的外部使調節螺栓58旋轉，能夠調節螺旋彈簧60的安裝位置。

在此，可動梁40沿著側爐排30的長度方向，設於該側爐排30的大致全長。因此，通過至少一個螺旋彈簧60將可動梁40的長度方向上的任意位置朝向側爐排30按壓，能夠將側爐排30朝向爐內的爐排12、14、16施力（按壓）。因此，能夠將引導管54及調節螺栓58等按壓機構相對於側爐排30配置到任意位置，由此，能夠進行從爐側壁10的外部對螺旋彈簧60的安裝位置的調節。

在側爐排30的端面與爐側壁10的內表面之間，設有間隙S。該間隙S作為吸收伴隨著爐排12（14、16）的熱膨脹的側爐排30的移動的膨脹吸收餘量發揮功能。而且，在該間隙S的上部設有用於密封該間隙S的密封塊32。密封塊32例如由耐熱鑄件形成。

由於通過密封塊32將側爐排30與爐側壁10之間的間隙S密封，所以防止了焚燒灰和不燃物從該間隙S侵入。因此，能夠長期間確保該間隙S，而且，消除了側爐排30與爐排12（14、16）之間的異常磨損的問題。其結果，能夠延長側爐排30的更換周期。

在本實施方式中，首先，借助調節螺栓58使螺旋彈簧60後退，在該狀態下，將爐排12、14、16及側爐排30設置到規定位置。接著，使用調節螺栓58使螺旋彈簧60前進，使側爐排30朝向爐排12、14、16移動，利用該螺旋彈簧60的彈性力使側爐排30的表面壓接於爐排12、14、16的端面。通過該作業，防止了在初始階段在側爐排30的表面與爐排12、14、16的端面之間產生間隙。而且，安裝密封塊32，利用密封塊32密封側爐排30與爐側壁10之間的間隙S的上方。此外，也能夠在運轉一定時間後觀察爐內狀況，並再次調節螺旋彈簧60的彈性力。

若爐床式燃燒裝置運轉，則伴隨著爐排12、14、16的爐寬方向上的熱膨脹而側爐排30抵抗螺旋彈簧60的彈性力向外側後退。此時，爐排12（14、16）的熱膨脹被螺旋彈簧60的彈性力吸收，而且爐排12（14、16）與側爐排30之間的密封通過利用螺旋彈簧60的彈性力壓接在爐排12（14、16）的端面上的側爐排30而實現。

在本實施方式中，為了冷卻側爐排30，側爐排單元100具有配置在側爐排30與可動梁40之間的冷卻塊70。而且，側爐排單元100還具備將冷卻水向形成在可動梁40中的作為上述的下空間的冷卻水入口室75供給的冷卻水供給配管76、和供被供給到可動梁40的冷卻水返回的冷卻水返回配管78。冷卻水返回配管78與形成在可動梁40中的作為上述的上空間的冷卻水出口室77連接。

而且，冷卻塊70具有至少一個冷卻水流路70a，該至少一個冷卻水流路70a形成在冷卻塊70的內部，且具備與冷卻水入口室75連通的入口和與冷卻水出口室77連通的出口。從冷卻水供給配管76供給到冷卻水入口室75的冷卻水將該冷卻水入口室75裝滿之後，向冷卻水流路70a流入。從冷卻水流路70a通過的冷卻水向冷卻水出口室77流入，將該冷卻水出口室77裝滿。而且，冷卻水從冷卻水出口室77通過冷卻水返回配管78向側爐排單元100的外部流出。在本實施方式中，冷卻水入口室75經由形成在冷卻塊70中的冷卻水流路70a與冷卻水出口室77連通。

由從冷卻水流路70a通過的冷卻水冷卻的冷卻塊70與該冷卻塊70所接觸的側爐排30進行熱交換，由此，能夠冷卻側爐排30。由此，能夠將運轉中的側爐排30的溫度維持在500℃以下、尤其在350℃以下。其結果為，能夠防止側爐排30的損傷，防止因高溫導致的側爐排30的壽命降低。

在本實施方式中，側爐排單元30具有四個冷卻塊70，各冷卻單元70具有兩個冷卻水流路70a。但是，只要能夠將側爐排30冷卻至規定溫度以下（例如500℃以下，尤其是350℃以下），就能夠任意選擇冷卻塊70的數量、以及冷卻水流路70a的數量。

而且，在本實施方式中，將向複數個冷卻塊70供給的冷卻水暫且蓄留於冷卻水入口室75，將從複數個冷卻塊70排出的冷卻水暫且蓄留於冷卻水出口室77。即，冷卻水入口室75作為向冷卻塊70供給的冷卻水的入口緩衝區發揮功能，冷卻水出口室77作為從冷卻塊70排出的冷卻水的出口緩衝區發揮功能。通過設置該作為緩衝區發揮功能的冷卻水入口室75及冷卻水出口室77，能夠將冷卻水以均等的流量向各冷卻水流路70a供給，且以均等的流量從各冷卻水流路70a回收。其結果為，能夠將側爐排30在其整體範圍內均勻地冷卻。

在本實施方式中，冷卻水入口室75配置在冷卻水出口室77的下方。根據該結構，通過與側爐排30進行熱交換而成為了高溫的冷卻水向位於冷卻水入口室75的上方的冷卻水出口室77流入，因此，防止了冷卻水入口室75內的冷卻水被冷卻水出口室77內的冷卻水加熱。其結果為，能夠實現側爐排30的有效冷卻。

如圖4及圖5所示，冷卻水供給配管76及冷卻水返回配管78貫穿上述的凸緣74而延伸。因此，側爐排單元100還具備將冷卻水供給配管76與凸緣74之間的間隙密封的密封部件（第1密封部件）88、和將冷卻水返回配管78與凸緣74之間的間隙密封的密封部件（第2密封部件）89。通過密封部件88、89，防止了在爐內產生的廢氣從側爐排單元100泄漏。

若側爐排30與爐排12（14、16）的熱膨脹相應地相對於爐側壁10進退，則冷卻水供給配管76及冷卻水返回配管78相對於凸緣74進退。因此，第1密封部件88例如是允許冷卻水供給配管76的滑動、且將冷卻水供給配管76與凸緣74之間的間隙密封的壓蓋密封墊（gland packing）。同樣地，第2密封部件89例如是允許冷卻水返回配管78的滑動、且將冷卻水返回配管78與凸緣74之間的間隙密封的壓蓋密封墊。

如圖4所示，側爐排單元100也可以具有能夠調節冷卻水供給配管76內的冷卻水的流量的流量調節器（例如質量流量控制器）90。流量調節器90例如基於安裝於側爐排30、且測量運轉中的側爐排30的溫度的溫度計93（參照圖2）的測量值而被控制。更具體而言，流量調節器90以由溫度計93測量出的側爐排30的溫度與規定的設定溫度一致的方式，調節冷卻水供給配管76內的冷卻水的流量。

雖然沒有圖示，但側爐排單元100也可以代替溫度計93而具備測量冷卻水供給配管76內的冷卻水的溫度的溫度計、和測量冷卻水返回配管78內的冷卻水的溫度的溫度計。在該情況下，流量調節器90基於冷卻水供給配管76內的冷卻水的溫度與冷卻水返回配管78內的冷卻水的溫度之差而被控制。在一個實施方式中，側爐排單元100也可以僅具備測量冷卻水返回配管78內的冷卻水的溫度的溫度計。在該情況下，流量調節器90基於冷卻水返回配管78內的冷卻水的溫度而被控制。

圖6是示意地表示其他實施方式的側爐排單元的透視俯視圖。由於本實施方式的沒有特別說明的結構與上述的實施方式相同，所以省略其重複的說明。

圖6所示的爐床式燃燒裝置的側爐排單元100在省略了冷卻塊70的方面，與上述的實施方式不同。因此，在該側爐排單元100中，可動梁40直接與側爐排30連結。在可動梁40的主體42上形成有使冷卻水入口室75與冷卻水出口室77連通的至少一個（在圖6中為兩個）連通孔96。

從冷卻水供給配管76流入到冷卻水入口室75中的冷卻水經由連通孔96流入到冷卻水出口室77，然後從冷卻水返回配管78通過而從側爐排單元100排出。

由於有冷卻水流動的可動梁40直接與側爐排30連結，所以側爐排30與可動梁40進行熱交換，由此側爐排30被冷卻。可動梁40通過耐熱性粘結劑而固定於側爐排30的背面。如上述那樣，在耐熱性粘結劑中也可以混有銅粉。在一個實施方式中，耐熱性粘結劑也可以為耐熱膠漿。

上述的實施方式是以本發明所屬的技術領域中的具有通常知識的人員能夠實施本發明為目的而記載的。上述實施方式的各種變形例只要為本領域技術中的具有通常知識的人員當然能夠實施，本發明的技術思想也能夠適用於其他實施方式。因此，本發明並不限定於所記載的實施方式，在遵照了根據申請專利範圍定義的技術思想的最大範圍內進行解釋。

10:爐側壁 12:固定爐排 14:可動爐排 16:端部爐排 18:固定框架 20:油壓缸 22:輪子 24:導軌(rail) 26:可動框架 28:刮板 30:側爐排 32:密封塊 36:托架 40:可動梁 42:主體 43、44、45、46:蓋部件 52:支承板 54:引導管 56:管頭(piece)部件 58:調節螺栓 60:螺旋彈簧（彈性部件） 64:螺母 70:冷卻塊 70a:冷卻水流路 74:凸緣 75:冷卻水入口室 76:冷卻水供給配管 77:冷卻水出口室 78:冷卻水返回配管 81、82:框架構造體 88、89:密封部件 90:流量調節器 93:溫度計 96:連通孔

圖1是概略地表示一個實施方式的爐床式燃燒裝置的整體結構的圖。 圖2是示意地表示一個實施方式的側爐排單元的透視俯視圖。 圖3是圖2所示的側爐排單元的A-A線剖視圖。 圖4是圖2所示的側爐排單元的B-B線剖視圖。 圖5是圖2所示的側爐排單元的C-C線剖視圖。 圖6是示意地表示其他實施方式的側爐排單元的透視俯視圖。

10:爐側壁

12:固定爐排

14:可動爐排

16:端部爐排

30:側爐排

32:密封塊

34:支承框架

36:托架

42:主體

43、44:蓋部件

50:支承箱

52:支承板

54:引導管

56:管頭部件

58:調節螺栓

58a:頭部

58b:大徑引導部

60:螺旋彈簧(彈性部件)

62:殼體

64:螺母

66:凸緣

70:冷卻塊

70a:冷卻水流路

72:腿部

74:凸緣

75:冷卻水入口室

77:冷卻水出口室

81、82:框架構造體

100:側爐排單元

S:間隙

Claims (7)

1. 一種爐床式燃燒裝置，具備：分別配置在爐側壁的內表面上的至少一對側爐排單元；和跨著該一對側爐排單元之間排列的複數個爐排， 所述側爐排單元具備： 與所述爐排的端面相對的側爐排； 在所述側爐排的背面側沿著其長度方向配置、且與該側爐排連結的可動梁；和 能夠通過來自爐側壁的外部的操作進行安裝位置的調節的彈性部件， 所述側爐排構成爲借助所述可動梁和所述彈性部件被向內側施力，朝向所述爐排進退自如， 所述可動梁具備： 與冷卻水供給配管連結的冷卻水入口室；和 與冷卻水返回配管連結的冷卻水出口室， 所述冷卻水出口室與所述冷卻水入口室連通。
2. 如請求項1所述的爐床式燃燒裝置，其中， 所述側爐排單元還具備配置在所述可動梁與所述側爐排之間的至少一個冷卻水塊， 所述冷卻水塊具有至少一個冷卻水流路，該冷卻水流路具備與所述冷卻水入口室連通的入口和與所述冷卻水出口室連通的出口。
3. 如請求項2所述的爐床式燃燒裝置，其中， 所述冷卻水塊使用填充劑固定在所述側爐排的背面， 在所述填充劑中混有具有比該填充劑的熱傳導率高的熱傳導率的物質。
4. 如請求項1至3中任一項所述的爐床式燃燒裝置，其中， 所述冷卻水入口室及所述冷卻水出口室沿著所述可動梁的長度方向，在所述可動梁的全長範圍內延伸。
5. 如請求項1所述的爐床式燃燒裝置，其中， 所述冷卻水入口室配置在所述冷卻水出口室的下方。
6. 如請求項1所述的爐床式燃燒裝置，其中， 還具備凸緣，該凸緣將所述側爐排單元固定在所述爐側壁的框架構造體上。
7. 如請求項6所述的爐床式燃燒裝置，其中， 所述冷卻水入口配管及所述冷卻水返回配管貫穿所述凸緣而延伸， 所述凸緣與所述冷卻水入口配管之間的間隙、以及所述凸緣與所述冷卻水返回配管之間的間隙分別通過密封部件而被密封。