特許 6796636 排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6796636

(24)【登録日】2020年11月18日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/46 20060101AFI20201130BHJP

   F22B 1/18 20060101ALI20201130BHJP

   F22B 37/10 20060101ALI20201130BHJP

   F22B 37/40 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   F23G5/46 A

   F22B1/18 M

   F22B37/10 L

   F22B37/10 M

   F22B37/10 602Z

   F22B37/40

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-508133(P2018-508133)

(86)(22)【出願日】2017年3月29日

(86)【国際出願番号】JP2017012849

(87)【国際公開番号】WO2017170661

(87)【国際公開日】20171005

【審査請求日】2020年1月10日

(31)【優先権主張番号】特願2016-70045(P2016-70045)

(32)【優先日】2016年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】特許業務法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南 一彦

(72)【発明者】

【氏名】勝木 誠

(72)【発明者】

【氏名】原田 浩希

(72)【発明者】

【氏名】永森 稔朗

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 華子

【審査官】 堀川 泰宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０８３５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０５４５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２６５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１３５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３７５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１１８１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０１４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｇ ５／４６

Ｆ２２Ｂ １／１８

Ｆ２２Ｂ ３７／１０

Ｆ２２Ｂ ３７／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉であって、
ごみを燃焼させるとともに当該ごみの燃焼により発生する不完全燃焼排ガスも燃焼させる燃焼室と、当該燃焼室での燃焼により発生する排ガスを上方に案内する第１煙道と、当該第１煙道からの上方に案内されてきた排ガスを下方に案内する上折返し部と、当該上折返し部からの排ガスを下方に案内する第２煙道とが形成され、
前記第１煙道と第２煙道とを区画する仕切壁と、前記上折返し部の上端を規定する天井壁とを備え、
前記排熱回収ボイラが、前記上折返し部における第２煙道の上方部分に設けられて、前記排ガスとの熱交換により蒸気を過熱する複数の二重管からなる過熱器を有し、
前記複数の二重管が、前記天井壁における第２煙道の上方に位置する部分を貫通して、鉛直方向に吊り下げられたものであり、
前記複数の二重管が、それぞれ、前記蒸気を送る内管と、この内管を外方で囲うとともに当該内管とは逆方向に前記蒸気を送る外管とを有し、
前記外管が、その下端部に送られてきた前記蒸気を折り返すために、下端に閉塞部を有し、
前記過熱器が、所定の面に前記二重管を複数並置してなる櫛状管列を、当該所定の面に直交する面に複数配置して構成されるものであり、
前記二重管が、その外管／内管と同一の櫛状管列において隣り合う二重管の内管／外管とを接続する前後接続管を有し、
前記前後接続管が、前記天井壁の上方に位置するものであり、
前記仕切壁が、前記燃焼室での燃焼による直接的な輻射熱を、前記過熱器に到達させないように遮るものであることを特徴とする排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉。

【請求項2】

前記二重管が、前記外管の少なくとも上折返し部に位置する部分に耐熱耐食層を有し、
前記耐熱耐食層が、耐熱性および耐食性を有する金属またはセラミックスの溶射、または、耐熱性および耐食性を有する金属の肉盛により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉。

【請求項3】

前記第２煙道からの下方に案内されてきた排ガスを上方に案内する下折返し部と、当該下折返し部からの排ガスを上方に案内する第３煙道とが形成され、
前記排熱回収ボイラが、さらに、前記第３煙道に配置された初段過熱器を有し、
前記初段過熱器が、蒸気を、第３煙道における排ガスとの熱交換により過熱して、前記複数の二重管からなる過熱器に送るものであることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉。

【請求項4】

前記第２煙道からの下方に案内されてきた排ガスを上方に案内する下折返し部と、当該下折返し部からの排ガスを上方に案内する第３煙道とが形成され、
前記排熱回収ボイラが、さらに、前記第３煙道の上部に配置された初段過熱器と、前記第３煙道の下部または第２煙道に配置された中段過熱器とを有し、
前記初段過熱器が、蒸気を、第３煙道の上部における排ガスとの熱交換により過熱して、前記中段過熱器に送るものであり、
前記中段過熱器が、蒸気を、第３煙道の下部または第２煙道における排ガスとの熱交換により過熱して、前記複数の二重管からなる過熱器に送るものであることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ごみの燃焼により発生する排ガスから熱を回収する排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、５００℃および１００ａｔｇ（約９．８ＭＰａＧ）程度の高温および高圧の蒸気が得られるボイラ付きごみ焼却炉が開示されている。

【0003】

このボイラ付きごみ焼却炉は、蒸気ドラムに集められた飽和蒸気を、主燃焼室の壁面を構成する１次スーパヒータに送った後、主燃焼室の空間内に配設された２次スーパヒータ以降の各スーパヒータに送ることで、高温および高圧の過熱蒸気を得るものである。

【0004】

前記特許文献１には、いずれのスーパヒータも、耐高温腐食性を有し、熱伝導率の高い耐火材料でラインニングされており、５００℃程度の蒸気を発生しつつ、雰囲気ガス温度１２００℃までの連続使用に耐える旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】日本国特開平６−８２００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般的に、排ガスが案内される煙道の下流側には、排ガスとの熱交換により蒸気を過熱する過熱器が配置される。この煙道の下流側は、案内される排ガスの温度が低く、排ガスの温度の変動が緩やかである。

【0007】

しかしながら、前記特許文献１に記載されたスーパヒータが配設されている主燃焼室は、ごみを燃焼させる空間なので、温度の変動が極めて激しい上に、燃焼による火炎からの直接的な熱輻射をスーパヒータに与えることになる。このため、当該スーパヒータで安定した温度および圧力の蒸気を得るのが困難であった。さらに、特許文献１にはスーパヒータの詳細について記載されていないが、一般的なスーパヒータであれば、蛇行管など偏荷重が発生するものであり、この偏荷重による変形が破損または焼損につながり、結果として長寿命化を図ることも困難であった。

【0008】

そこで、本発明は、安定した温度および圧力の蒸気を得ることができるとともに、長寿命化を図ることができる排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、第１の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉は、
ごみを燃焼させるとともに当該ごみの燃焼により発生する不完全燃焼排ガスも燃焼させる燃焼室と、当該燃焼室での燃焼により発生する排ガスを上方に案内する第１煙道と、当該第１煙道からの上方に案内されてきた排ガスを下方に案内する上折返し部と、当該上折返し部からの排ガスを下方に案内する第２煙道とが形成され、
前記第１煙道と第２煙道とを区画する仕切壁と、前記上折返し部の上端を規定する天井壁とを備え、
前記排熱回収ボイラが、前記上折返し部における第２煙道の上方部分に設けられて、前記排ガスとの熱交換により蒸気を過熱する複数の二重管からなる過熱器を有し、
前記複数の二重管が、前記天井壁における第２煙道の上方に位置する部分を貫通して、鉛直方向に吊り下げられたものであり、
前記複数の二重管が、それぞれ、前記蒸気を送る内管と、この内管を外方で囲うとともに当該内管とは逆方向に前記蒸気を送る外管とを有し、
前記外管が、その下端部に送られてきた前記蒸気を折り返すために、下端に閉塞部を有し、
前記過熱器が、所定の面に前記二重管を複数並置してなる櫛状管列を、当該所定の面に直交する面に複数配置して構成されるものであり、
前記二重管が、その外管／内管と同一の櫛状管列において隣り合う二重管の内管／外管とを接続する前後接続管を有し、
前記前後接続管が、前記天井壁の上方に位置するものであり、
前記仕切壁が、前記燃焼室での燃焼による直接的な輻射熱を、前記過熱器に到達させないように遮るものである。

【0011】

さらに、第２の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉は、第１の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉における二重管が、前記外管の少なくとも上折返し部に位置する部分に耐熱耐食層を有し、
前記耐熱耐食層が、耐熱性および耐食性を有する金属またはセラミックスの溶射、または、耐熱性および耐食性を有する金属の肉盛により形成されたものである。

【0012】

加えて、第３の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉は、第１または第２の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉において、前記第２煙道からの下方に案内されてきた排ガスを上方に案内する下折返し部と、当該下折返し部からの排ガスを上方に案内する第３煙道とが形成され、
前記排熱回収ボイラが、さらに、前記第３煙道に配置された初段過熱器を有し、
前記初段過熱器が、蒸気を、第３煙道における排ガスとの熱交換により過熱して、前記複数の二重管からなる過熱器に送るものである。

【0013】

また、第４の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉は、第１または第２の発明に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉において、前記第２煙道からの下方に案内されてきた排ガスを上方に案内する下折返し部と、当該下折返し部からの排ガスを上方に案内する第３煙道とが形成され、
前記排熱回収ボイラが、さらに、前記第３煙道の上部に配置された初段過熱器と、前記第３煙道の下部または第２煙道に配置された中段過熱器とを有し、
前記初段過熱器が、蒸気を、第３煙道の上部における排ガスとの熱交換により過熱して、前記中段過熱器に送るものであり、
前記中段過熱器が、蒸気を、第３煙道の下部または第２煙道における排ガスとの熱交換により過熱して、前記複数の二重管からなる過熱器に送るものである。

【発明の効果】

【0014】

前記排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉によると、過熱器には仕切壁により燃焼室での燃焼による直接的な輻射熱が遮られるので、過熱器が配置された位置での温度の変動が緩やかになり、結果として過熱器で安定した温度および圧力の蒸気を得ることができる。また、過熱器は、その二重管が上部で保持されて鉛直方向に吊り下げられた状態になるので、排ガスに晒される位置で曲げモーメントなど偏荷重の発生を抑制し、結果として変形に起因する破損または焼損が防止されるので、長寿命化を図ることができる。さらに、過熱器は、その二重管の内管および外管が水平方向に渡されたものではないので、メンテナンスの際に足場として使用されることがなく、結果として一層の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉を示す概略構成図である。

【図2】同排熱回収ボイラの初段過熱器および中段過熱器を示す側面図である。

【図3】同排熱回収ボイラの終段過熱器における二重管群の櫛状管列を示す側面図である。

【図4】同櫛状管列のうち最も前の二重管およびこれに隣り合う二重管を示す断面図である。

【図5】図４の変形例を示す断面図である。

【図6】本発明の実施の形態２に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［実施の形態１］
以下、本発明の形態１に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉について図面に基づき説明する。

【0017】

まず、前記ストーカ式ごみ焼却炉の基本構成について図１に基づき説明する。なお、以下では、図面の左方向を前方向として説明し、図面の右方向を後方向として説明し、図面の手前奥方向を左右方向として説明する。
［ストーカ式ごみ焼却炉の基本構成］

【0018】

このストーカ式ごみ焼却炉は、図１に示すように、ごみが投入されるホッパ２と、このホッパ２に投入されたごみを後方に送り出すプッシャ３と、このプッシャ３に送り出されたごみを上方で燃焼させながらさらに後方に送り出す炉床部４と、前記炉床部４での燃焼により灰になったごみを排出する排出口８とを備える。前記炉床部４は、ごみの上流側（前側）から順に、ごみを乾燥させる乾燥火格子群５と、ごみを燃焼させる燃焼火格子群６と、ごみをさらに燃焼させて灰にする後燃焼火格子群７とから構成される。

【0019】

前記ストーカ式ごみ焼却炉１は、炉床部４の上方に位置してごみを燃焼させる一次燃焼室１１と、この一次燃焼室１１の上方に位置してごみの燃焼により発生した不完全燃焼排ガスを燃焼させる二次燃焼室１２とが形成される。また、前記ストーカ式ごみ焼却炉１は、炉床部４の下方に配置されて一次燃焼室１１に一次燃焼空気を送る風箱１８と、二次燃焼室１２の前後側に配置されて二次燃焼室１２に二次燃焼空気を送る空気ノズル群１９とを備える。なお、以下では、一次燃焼室１１および二次燃焼室１２をまとめて燃焼室１１，１２と称することがある。
［排ガス経路２１〜２３，３１〜３３］

【0020】

前記ストーカ式ごみ焼却炉１は、図１に示すように、燃焼室１１，１２で発生した排ガスＥを案内して外部に排出するための排ガス経路２１〜２３，３１〜３３が形成される。この排ガス経路２１〜２３，３１〜３３は排ガスＥを上下に往復させながら後方に向かうように構成され、言い換えれば、前記ストーカ式ごみ焼却炉１は前後方向で省スペース化されたインテグラル型である。前記排ガス経路２１〜２３，３１〜３３は、排ガスＥの上流側から順に、排ガスＥを二次燃焼室１２から上方に案内する鉛直状の第１煙道２１と、上方に案内されてきた排ガスＥを下方に案内する上折返し部３１と、排ガスＥを下方に案内する鉛直状の第２煙道２２と、下方に案内されてきた排ガスＥを上方に案内する下折返し部３２と、排ガスＥを再び上方に案内する鉛直状の第３煙道２３と、上方に案内されてきた排ガスＥを後方に排出する水平状のテールダクト部３３とから構成される。

【0021】

次に、前記ストーカ式ごみ焼却炉１に設けられた排熱回収ボイラについて詳細に説明する。
［排熱回収ボイラ］

【0022】

この排熱回収ボイラは、図１に示すように、前記燃焼室１１，１２および排ガス経路２１〜２３，３１〜３３を囲う水管壁４１を備える。当該水管壁４１は、フィン付き水管４２を沿わせた断熱壁４３である。前記水管壁４１は、そのフィン付き水管４２の内部に循環水を送ることで、当該水に燃焼室１１，１２または排ガス経路２１〜２３，３１〜３３の熱を吸収させて、断熱壁４３の温度が過剰に上昇するのを防止するものである。

【0023】

前記排熱回収ボイラは、フィン付き水管４２の内部の循環水が送られてくる蒸気ドラム４８と、前記テールダクト部３３に配置されて蒸気ドラム４８に供給するボイラ給水を予熱する排ガスエコノマイザ４９と、前記蒸気ドラム４８の蒸気をさらに過熱して高温および高圧の蒸気にする過熱器設備５５〜５７（詳しくは後述する）とを備える。また、前記ストーカ式ごみ焼却炉１は、前記過熱器設備５５〜５７から高温および高圧の蒸気が供給される蒸気タービン９を備える。なお、前記水管壁４１のうち、以下では、上折返し部３１の上端を規定するものを天井壁４５，４６と称し、第１煙道２１と第２煙道２２とを区画するものを仕切壁４４と称する。前記天井壁４５，４６は、第１煙道２１の直上方に位置する前天井壁４５と、第２煙道２２の直上方に位置する後天井壁４６とから構成される。前記仕切壁４４は、二次燃焼室１２での燃焼による直接的な熱輻射から、後天井壁４６に設けられた終段過熱器５７（詳しくは後述するが過熱器設備５５〜５７を構成する）を保護するように形成されている。例えば、前記仕切壁４４（特にその上端部）は、二次燃焼室１２での燃焼により発生する火炎と終段過熱器５７とを直線的に結ぶ空間を完全に遮る位置および形状にされている。なお、前記仕切壁４４は、フィン付き水管４２およびその他の水管を保護する耐火物で構成されている。
［過熱器設備５５〜５７］

【0024】

この過熱器設備５５〜５７は、図１に示すように、前記蒸気ドラム４８の蒸気をさらに過熱して高温および高圧の蒸気にするために、前記蒸気ドラム４８からの蒸気の上流側から順に、第３煙道２３の上部に配置された初段過熱器５５と、第３煙道２３の下部に配置された中段過熱器５６と、後天井壁４６に設けられた終段過熱器５７とを有する。なお、以下では、前記水管壁４１に囲われた空間の外側を炉外と称する。

【0025】

初段過熱器５５は、図２に示すように、蒸気ドラム４８に接続された初段入口ヘッダ管５０と、前後方向（または左右方向）に往復しながら下方向に至る初段水平蛇行管５１と、初段水平蛇行管５１の下流端に接続された初段出口ヘッダ管５４とを具備する。前記初段入口ヘッダ管５０および初段出口ヘッダ管５４は、いずれも炉外において初段水平蛇行管５１に直交する方向に水平に渡されたものである。前記初段水平蛇行管５１は、１つのみを図示するが、実際には図面の手前奥方向に複数配置され、いずれも、上流端で前記初段入口ヘッダ管５０に接続され、下流端で前記初段出口ヘッダ管５４に接続される。各初段水平蛇行管５１は、上下方向に多数並置された水平直管部５２と、上下に隣り合う水平直管部５２を前端または後端で交互に接続するＵ字管部５３とからなる。

【0026】

中段過熱器５６は、初段出口ヘッダ管５４に接続された中段入口ヘッダ管６０と、前後方向（または左右方向）に往復しながら下方向に至る中段水平蛇行管６１と、中段水平蛇行管６１の下流端に接続された中段出口ヘッダ管６４とを具備する。前記中段入口ヘッダ管６０および中段出口ヘッダ管６４は、いずれも炉外において中段水平蛇行管６１に直交する方向に水平に渡されたものである。前記中段水平蛇行管６１は、１つのみを図示するが、実際には図面の手前奥方向に複数配置され、いずれも、上流端で前記中段入口ヘッダ管６０に接続され、下流端で前記中段出口ヘッダ管６４に接続される。各中段水平蛇行管６１は、上下方向に多数並置された水平直管部６２と、上下に隣り合う水平直管部６２を前端または後端で交互に接続するＵ字管部６３とからなる。なお、図２では、初段水平蛇行管５１および中段水平蛇行管６１が、それぞれ、水平直管部５２，６２とＵ字管部５３，６３とを接続したもののように示したが、一本の長い管を曲げ加工により製造したものでもよい。

【0027】

終段過熱器５７は、図３に示すように、中段過熱器５６の中段出口ヘッダ管６４に接続された高温入口ヘッダ管７０と、後天井壁４６（具体的には後天井壁４６の断熱壁４３）を貫通して鉛直方向に渡された複数の管８２からなる管群８０と、この管群８０に接続された高温出口ヘッダ管９０とを具備する。前記管群８０を構成する管８２は、内管８３および外管８４からなる二重管８２である。このため、以下では、前記管群８０を二重管群８０と称し、この二重管群８０を構成する管８２を二重管８２と称する。二重管８２が前後方向に複数（例えば図３だと９つを示す）並置されることにより、図３に示す側面視で櫛状に見える櫛状管列８１が構成される。前記二重管群８０は、前記櫛状管列８１が左右方向に複数配置されて、上折返し部３１からブラシ状に見えるものである。前記二重管群８０において、少なくとも、同一の櫛状管列８１では前後方向で隣り合う二重管８２が互いに接続されている。異なる櫛状管列８１では、左右方向で隣り合う二重管８２が、互いに接続されていてもよく、互いに接続されていなくてもよい。前記二重管群８０を構成する二重管８２は、いずれも、上部が後天井壁４６のフィン付き水管４２に保持されて鉛直方向に渡されるので、後天井壁４６に吊り下げられていると言える。隣り合う二重管８２の前後方向および左右方向の各所定間隔は、前記二重管群８０の内側に送られる蒸気と二重管８２同士の隙間を通過する排ガスＥとの熱交換が効率よく行われるように、適宜設計される。

【0028】

図４に示すように、各二重管８２は、蒸気を下方に送る内管８３と、この内管８３の外方を囲う外管８４と、後天井壁４６の上方で当該外管８４の後部に接続された前後接続管８８とからなる。なお、最も後に配置された二重管８２は、前後接続管８８を有しないで、その代わりに外管８４と高温出口ヘッダ管９０とを接続する導出管８９（図３参照）を有する。

【0029】

図４に示すように、前記内管８３は、その上端が直前方の二重管８２における前後接続管８８に接続されるとともに、下端が外管８４の下端部に連通する。なお、最も前に配置された二重管８２の内管８３は、上端が前後接続管８８に接続されないで、その代わりに高温入口ヘッダ管７０に直接接続される。前記外管８４は、上端部が後天井壁４６のフィン付き水管４２に保持される部分であるとともに、下端の閉塞のために湾曲底部８５（閉塞部の一例である）を有する。外管８４の下端部および湾曲底部８５における内側には、内管８３の下端から下方に送られてきた蒸気を上方に折り返すための空間として、蒸気折返し部８６が形成されている。前記前後接続管８８は、蒸気の上流側から順に、下端が外管８４の上端に取り付けられたチー管８８ａと、このチー管８８ａの後端に取り付けられた短管８８ｃと、この短管８８ｃの後端に取り付けられたテーパ管８８ｄと、このテーパ管８８ｄの後端に取り付けられたエルボ管８８ｅとから構成される。前記チー管８８ａは、その上端において、内管８３の外周が肉盛部８８ｂで封止される。前記前後接続管８８では、前記チー管８８ａの後端部、短管８８ｃおよびテーパ管８８ｄが水平方向に渡され、前記エルボ管８８ｅが水平方向から鉛直方向に折れ曲ったものであり直後方の二重管８２における内管８３の上端に接続される。したがって、二重管８２における蒸気の経路は、蒸気の上流側から順に、直前方の前後接続管８８（または高温入口ヘッダ管７０）から送られてきた蒸気を下方に送る内管８３の内側と、蒸気折返し部８６と、蒸気折返し部８６からの蒸気を上方に送る外管８４の内側で且つ内管８３の外側と、外管８４の上端からの蒸気を直後方の二重管８２に送る前後接続管８８（または図３に示す導出管８９）の内側とからなる。
ここで、上折返し部３１を通過する高温で腐食性の高い排ガスＥから終段過熱器５７（具体的には前記外管８４）を保護するための構成について説明する。

【0030】

図４に示すように、前記二重管８２において、外管８４の後天井壁４６に保持された部分と、外管８４の後天井壁４６から下の部分とが、高温で腐食性の高い排ガスＥに晒されるので、影響を受けやすい。このため、前記二重管８２は、前記外管８４における、後天井壁４６に保持された部分と後天井壁４６から下の部分とを覆う保護層として、耐熱耐食層８７を有する。この耐熱耐食層８７は、耐熱性および耐食性を有する金属またはセラミックスの溶射により形成される。また、前記耐熱耐食層８７は、耐熱性および耐食性を有する金属の肉盛により形成されてもよい。このような耐熱耐食層８７は、覆っている外管８４を高温で腐食性の高い排ガスＥから長期間保護し得る。ここで、一般的に、溶射により保護層を形成する方法として、溶射される対象物（基材）と溶射ノズルとの距離を一定に保ちつつ、溶射ノズルから保護層のための物質（溶射材）を基材に吹き付けながら当該溶射ノズルを移動させていく、というものがある。この方法では、溶射される対象物の溶射される面が直線軸周りの円周状または緩やかな湾曲状（半球状が好ましい）であれば、当該対象物の面と移動させている溶射ノズルとの距離を容易に一定にすることが可能であり、その結果、当該面に均一な保護層が形成される。これとは逆に、一般的なボイラで用いられるような蛇行管の折曲げ部分（Ｕ字管部）の外面は、曲線軸周りの円周状なので、溶射ノズルとの距離を一定にすることが困難である。このため、このようなＵ字管部の外面に溶射で形成される保護層は不均一となってしまう。これに対して、本実施の形態１における外管８４の湾曲底部８５の外面（耐熱耐食膜が形成される面）は、緩やかな湾曲状（または半球状）なので、溶射により形成される耐熱耐食膜が均一になる。また、湾曲底部８５以外の耐熱耐食膜が形成される外管８４の外面は、直線軸周りの円周状なので、溶射により形成される耐熱耐食膜が均一になる。このため、外管８４の外面に溶射により形成される全ての耐熱耐食層８７は、均一であるから、熱衝撃などによる割れ、局部剥離および局部減肉などが発生し難いものと言える。

【0031】

以下、前記排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉１の作用について説明する。

【0032】

図１に示すように、ホッパ２に投入されたごみは、プッシャ３により後方に送り出されて、炉床部４に達する。炉床部４の上方（つまり一次燃焼室１１）では、風箱１８からの一次燃焼空気により、ごみを燃焼させる。このごみは、燃焼しながら、炉床部４を構成する乾燥火格子群５、燃焼火格子群６および後燃焼火格子群７によりさらに後方に送り出される。燃焼によりごみは灰になり、この灰は排出口８より排出される。二次燃焼室１２では、空気ノズル群１９からの二次燃焼空気により、ごみの燃焼により発生した不完全燃焼排ガスをさらに燃焼させて、排ガスＥにする。これら燃焼室１１，１２での燃焼により発生した排ガスＥは、排ガス経路２１〜２３，３１〜３３に案内された後にストーカ式ごみ焼却炉１の外部に排出されて浄化装置など（図示省略）を経由し、最終的に煙突（図示省略）から大気中に放出される。

【0033】

上述したごみの燃焼による熱および排ガス経路２１〜２３，３１〜３３に案内されている排ガスＥの熱は、水管壁４１により循環水として蒸気ドラム４８に回収される。この蒸気ドラム４８の循環水は、過熱器設備５５〜５７により、さらに過熱されて高温および高圧の蒸気になる。具体的には、初段過熱器５５により第３煙道２３の上部に案内される排ガスＥと蒸気とが熱交換され、中段過熱器５６により第３煙道２３の下部に案内される一層高温の排ガスＥと蒸気とが熱交換され、終段過熱器５７により上折返し部３１に案内される極めて高温の排ガスＥと蒸気とが熱交換される。終段過熱器５７では、極めて高温の排ガスＥと熱交換することになるが、当該排ガスＥに晒されるのは図４に示す耐熱耐食層８７だけである。この耐熱耐食層８７は、前述の通り、熱衝撃などによる割れ、局部剥離および局部減肉などが発生し難いものなので、高温で腐食性の高い排ガスＥに晒され続けても、外管８４を保護し続ける。

【0034】

図１に示すように、こうして得られた終段過熱器５７からの高温および高圧の蒸気は蒸気タービン９に送られて、当該蒸気タービン９により蒸気の熱エネルギーが利用可能な状態で取り出される。

【0035】

このように、前記排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉１によると、終段過熱器５７には仕切壁４４により二次燃焼室１２での燃焼による直接的な輻射熱が遮られるので、終段過熱器５７が配置された位置での温度の変動が緩やかになり、結果として終段過熱器５７で安定した温度および圧力の蒸気を得ることができる。また、終段過熱器５７は、その二重管８２が上部で保持されて鉛直方向に吊り下げられた状態になるので、排ガスＥに晒される位置で曲げモーメントなど偏荷重の発生を抑制し、結果として変形に起因する破損または焼損が防止されるので、長寿命化を図ることができる。さらに、終段過熱器５７は、その二重管８２の内管８３および外管８４が水平方向に渡されたものではないので、メンテナンスの際に足場として使用されることがなく、結果として一層の長寿命化を図ることができる。

【0036】

加えて、耐熱耐食層８７が高温で腐食性の高い排ガスＥに晒され続けても外管８４を保護し続けるので、長寿命化を図ることができる。

【0037】

また、前後接続管８８により、二重管８２での蒸気のスムーズな往復を、前記内管８３および外管８４という簡単な構成で実現することができる。さらに、前後接続管８８が炉外に位置することにより、前後接続管８８を外管８４から容易に取り外し可能になり、この取り外しによって外管８４から内管８３を取り出し得る状態になるので、終段過熱器５７においてメンテナンスを容易にすることができる。

【0038】

また、排ガスＥの温度が比較的低い位置である第３煙道２３に初段過熱器５５が配置されたので、この初段過熱器５５で予熱された蒸気が終段過熱器５７に送られることになり、結果として終段過熱器５７で高温および高圧の蒸気を良好に生成することができる。

【0039】

また、初段過熱器５５よりも排ガスＥの上流側である第３煙道２３に中段過熱器５６が配置されたので、初段過熱器５５で予熱された蒸気が中段過熱器５６で過熱されて終段過熱器５７に送られることになり、結果として終段過熱器５７で高温および高圧の蒸気を一層良好に生成することができる。

【0040】

ところで、前記実施の形態１では、図４に示すように、蒸気が内管８３、外管８４および前後接続管８８の順に通過する構成として説明したが、図５に示すように、蒸気が外管８４、内管８３、前後接続管９８の順に通過する構成でもよい。具体的に説明すると、図５に示す前後接続管９８は、蒸気の上流側から順に、上端から蒸気が送られてくるとともに後端で後述する短管９８ｃの外周を封止部９８ｂで封止するチー管９８ａと、内管８３の上端に接続されたエルボ管９８ｅと、このエルボ管９８ｅの後端に取り付けられた短管９８ｃと、この短管９８ｃの後端に取り付けられたテーパ管９８ｄと、このテーパ管９８ｄの後端に取り付けられるとともに下端が直後方の外管８４の上端に接続された大エルボ管９８ｆとから構成される。なお、最も前に配置された二重管８２の前後接続管９８は、上端が配管９３を介して高温入口ヘッダ管７０に接続される。一方で、最も後に配置された二重管８２は、図示しないが、前後接続管９８を有しないで、その代わりに内管８３の上端と高温出口ヘッダ管９０とを接続する導出管８９を有する。

【0041】

また、前記実施の形態１では、終段過熱器５７が蒸気を前から後に（排ガスＥが案内される方向に）送るように構成されるとして説明したが、蒸気を後から前に送るように構成されてもよい。

【0042】

［実施の形態２］
以下、本発明の形態２に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉について図６に基づき説明する。

【0043】

図６に示すように、本実施の形態２に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉１は、過熱器設備５５，１５６，５７の中段過熱器１５６が、前記実施の形態１とは異なり、第３煙道２３ではなく第２煙道２２に配置されたものである。なお、以下において、前記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0044】

本実施の形態２に係る中段過熱器１５６は、前記実施の形態１に係る中段過熱器５６に比べて、より一層高温で腐食性の高い排ガスＥに晒されることになる。このため、図示しないが、本実施の形態２に係る中段過熱器１５６にも終段過熱器５７の耐熱耐食層８７と同質の保護層を形成させることにし、さらに、当該中段過熱器１５６の中段水平蛇行管６１では、均一な耐熱耐食層８７を形成し難い部分であるＵ字管部６３を炉外に配置する。具体的に説明すると、前記中段過熱器５６の水平直管部６２は、第２煙道２２の左右端を規定する左右の水管壁４１の断熱壁４３を貫通する長さにされる。また、当該中段水平蛇行管６１は、その各水平直管部６２において、断熱壁４３を貫通している部分と、第２煙道２２に位置する部分とに、保護層としての耐熱耐食層を有する。この耐熱耐食層が形成される水平直管部６２の外面は、直線軸周りの円周状なので、溶射により形成される耐熱耐食層が均一になる。すなわち、本実施の形態２に係る中段過熱器１５６は、前記実施の形態１に係る中段過熱器５６よりも高温で腐食性の高い排ガスＥに晒されるが、当該晒される部分が均一な耐熱耐食層に覆われていることになる。なお、本実施の形態２に係る初段過熱器５５は、前記実施の形態１と同様に第３煙道２３の上部に配置されてもよく（図６参照）、図示しないが第３煙道２３の中部または下部に配置されてもよい。

【0045】

このように、本実施の形態２に係る排熱回収ボイラが設けられたストーカ式ごみ焼却炉１によると、前記実施の形態１と比べて中段過熱器１５６から一層過熱された蒸気を終段過熱器５７に送るので、終段過熱器５７で高温および高圧の蒸気を極めて良好に生成することができる。

【0046】

ところで、前記実施の形態１および２は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。なお、前記実施の形態１および２で説明した構成のうち前記［課題を解決するための手段］で第１の発明として記載した構成以外については、任意の構成であり、適宜削除および変更することが可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】