特許 7015205 火格子構造体およびストーカ式焼却炉

(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】

(24)【登録日】2022-01-25

(45)【発行日】2022-02-02

(54)【発明の名称】火格子構造体およびストーカ式焼却炉

(51)【国際特許分類】

   F23H 11/10 20060101AFI20220126BHJP

   F23H 17/12 20060101ALI20220126BHJP

   F23G 5/50 20060101ALI20220126BHJP

   F23G 5/00 20060101ALI20220126BHJP

【ＦＩ】

F23H11/10

F23H17/12

F23G5/50 G

F23G5/50 H

F23G5/50 L

F23G5/00 109

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018083987

(22)【出願日】2018-04-25

(65)【公開番号】P2019190740

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2020-12-21

(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】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】重政 祥子

(72)【発明者】

【氏名】田中 陽平

【審査官】長尾 裕貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０２８１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１８０７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６１４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３３１１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｈ １１／１０

Ｆ２３Ｈ １７／１２

Ｆ２３Ｇ ５／５０

Ｆ２３Ｇ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストーカ式焼却炉において、被焼却物の搬送方向に配列される複数の火格子ブロックを含む火格子構造体であって、
第１火格子ブロックと、
前記搬送方向において、前記第１火格子ブロックに隣接して配置される第２火格子ブロックと、
を備え、
前記第１および第２火格子ブロックが、前記複数の火格子ブロックに含まれ、
前記複数の火格子ブロックのそれぞれが、酸素を含むガスの噴出口を有し、
前記第１火格子ブロックにおける前記ガスの噴出方向が、前記第２火格子ブロックにおける前記ガスの噴出方向と交差することにより、前記第１および第２火格子ブロックの近傍における酸素濃度が周囲よりも高くなり、
前記火格子構造体が、
前記第１火格子ブロックと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロックと前記第１火格子ブロックとの集合であり、前記第１火格子ブロックから前記第２火格子ブロックとは反対側に向かって連続して並ぶ一のブロック群と、
前記第２火格子ブロックと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロックと前記第２火格子ブロックとの集合であり、前記第２火格子ブロックから前記第１火格子ブロックとは反対側に向かって連続して並ぶ他のブロック群と、
を備えることを特徴とする火格子構造体。

【請求項2】

請求項１に記載の火格子構造体であって、
前記第１火格子ブロックにおける前記ガスの主噴出方向が、前記第２火格子ブロックにおける前記ガスの主噴出方向と交差することを特徴とする火格子構造体。

【請求項3】

ストーカ式焼却炉であって、
燃焼室と、
前記燃焼室内に設けられる請求項１または２に記載の火格子構造体と、
前記火格子構造体における一部の火格子ブロックを往復運動させることにより、前記火格子構造体上の被焼却物を前記搬送方向に搬送する火格子駆動部と、
前記火格子構造体に対して酸素を含むガスを供給するガス供給部と、
を備えることを特徴とするストーカ式焼却炉。

【請求項4】

請求項３に記載のストーカ式焼却炉であって、
前記ガス供給部が、前記火格子構造体の下方にて前記搬送方向に配列される複数の風箱を有し、
前記火格子構造体における前記第１および第２火格子ブロックに対して、同一の風箱を介して前記ガスが供給されることを特徴とするストーカ式焼却炉。

【請求項5】

請求項３に記載のストーカ式焼却炉であって、
前記ガス供給部が、前記火格子構造体の下方にて前記搬送方向に配列される複数の風箱を有し、
前記火格子構造体における前記第１および第２火格子ブロックに対して、互いに異なる風箱を介して前記ガスが供給されることを特徴とするストーカ式焼却炉。

【請求項6】

請求項３ないし５のいずれか１つに記載のストーカ式焼却炉であって、
前記火格子構造体上の被焼却物の燃え切り位置を検出する燃切位置検出部と、
前記燃え切り位置が前記第１および第２火格子ブロックの近傍となるように、前記ガス供給部により供給される前記ガスの流量もしくは温度、または、前記火格子駆動部による被焼却物の搬送速度を制御する制御部と、
をさらに備えることを特徴とするストーカ式焼却炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、火格子構造体およびストーカ式焼却炉に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ストーカ式焼却炉では、ごみの燃え切り位置を制御することが行われている。例えば、特許文献１における焼却炉の燃焼制御装置では、被焼却物の気体燃焼の終了位置を検出する燃え切り位置検出手段と、検出された燃え切り位置が設定範囲に入るように被焼却物の搬送速度を調節する燃焼制御手段とが設けられる。

【0003】

なお、特許文献２では、火格子構造体が開示されている。当該火格子構造体では、幅方向に隣接する２つの火格子（火格子ブロック）の側面の間に第１スリットが形成され、各火格子の上壁部に第２スリットが設けられる。また、上壁部の前端に設けられる前壁部の先端部と、他の火格子の上壁部との間に第３スリットが形成される。当該火格子構造体では、燃焼空気が、第１ないし第３スリットから噴出されるため、燃焼空気の流れが偏らず、火格子全体に燃焼空気を接触させることが可能となる。その結果、火格子が効率よく冷却され、耐久性が改善される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－１４１６４０号公報

【文献】特開２０１６－２１１８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のように、被焼却物の搬送速度を調節するのみでは、被焼却物の燃え切り位置を安定させることは容易ではない。

【0006】

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、被焼却物の燃え切り位置を容易に安定させることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、ストーカ式焼却炉において、被焼却物の搬送方向に配列される複数の火格子ブロックを含む火格子構造体であって、第１火格子ブロックと、前記搬送方向において、前記第１火格子ブロックに隣接して配置される第２火格子ブロックとを備え、前記第１および第２火格子ブロックが、前記複数の火格子ブロックに含まれ、前記複数の火格子ブロックのそれぞれが、酸素を含むガスの噴出口を有し、前記第１火格子ブロックにおける前記ガスの噴出方向が、前記第２火格子ブロックにおける前記ガスの噴出方向と交差することにより、前記第１および第２火格子ブロックの近傍における酸素濃度が周囲よりも高くなり、前記火格子構造体が、前記第１火格子ブロックと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロックと前記第１火格子ブロックとの集合であり、前記第１火格子ブロックから前記第２火格子ブロックとは反対側に向かって連続して並ぶ一のブロック群と、前記第２火格子ブロックと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロックと前記第２火格子ブロックとの集合であり、前記第２火格子ブロックから前記第１火格子ブロックとは反対側に向かって連続して並ぶ他のブロック群とを備える。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の火格子構造体であって、前記第１火格子ブロックにおける前記ガスの主噴出方向が、前記第２火格子ブロックにおける前記ガスの主噴出方向と交差する。

【0010】

請求項３に記載の発明は、ストーカ式焼却炉であって、燃焼室と、前記燃焼室内に設けられる請求項１または２に記載の火格子構造体と、前記火格子構造体における一部の火格子ブロックを往復運動させることにより、前記火格子構造体上の被焼却物を前記搬送方向に搬送する火格子駆動部と、前記火格子構造体に対して酸素を含むガスを供給するガス供給部とを備える。

【0011】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のストーカ式焼却炉であって、前記ガス供給部が、前記火格子構造体の下方にて前記搬送方向に配列される複数の風箱を有し、前記火格子構造体における前記第１および第２火格子ブロックに対して、同一の風箱を介して前記ガスが供給される。

【0012】

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のストーカ式焼却炉であって、前記ガス供給部が、前記火格子構造体の下方にて前記搬送方向に配列される複数の風箱を有し、前記火格子構造体における前記第１および第２火格子ブロックに対して、互いに異なる風箱を介して前記ガスが供給される。

【0013】

請求項６に記載の発明は、請求項３ないし５のいずれか１つに記載のストーカ式焼却炉であって、前記火格子構造体上の被焼却物の燃え切り位置を検出する燃切位置検出部と、前記燃え切り位置が前記第１および第２火格子ブロックの近傍となるように、前記ガス供給部により供給される前記ガスの流量もしくは温度、または、前記火格子駆動部による被焼却物の搬送速度を制御する制御部とをさらに備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ストーカ式焼却炉において酸素濃度が高い局所的な空間を容易に形成することができる。その結果、被焼却物の燃え切り位置を容易に安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】焼却炉の構成を示す図である。

【図2】火格子構造体の一部を示す断面図である。

【図3】火格子構造体の他の例を示す図である。

【図4】火格子構造体の他の例を示す図である。

【図5】火格子構造体の他の例を示す図である。

【図6】火格子構造体の他の例を示す図である。

【図7】火格子構造体の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る焼却炉１の構成を示す図である。焼却炉１は、被焼却物であるごみを火格子構造体（ストーカ）により搬送しつつ燃焼させるストーカ式の焼却炉である。被焼却物は、廃棄物固形燃料（ＲＤＦ）や木質チップ等であってもよい。

【0017】

焼却炉１は、燃焼室２と、ガス供給部３１と、ごみ供給部４と、排出経路６と、制御部８とを備える。制御部８は、焼却炉１の全体制御を担う。燃焼室２では、ごみの燃焼と、ごみから発生した可燃性ガスの燃焼とが行われる。燃焼室２から排出される排ガス（燃焼ガス）は、排出経路６にて所定の排ガス処理が施され、大気へと導かれる。

【0018】

ごみ供給部４は、ホッパ４１と、給じん装置４２とを備える。ホッパ４１は、ごみを貯留する。ホッパ４１内には、クレーンにより、ごみピットからごみが投入される。給じん装置４２は、駆動機構４２１によるプッシャーやスクリュー等を用いた押出動作により、ホッパ４１内のごみを燃焼室２内の後述の火格子構造体２１上に供給する。駆動機構４２１を制御することにより、給じん装置４２から火格子構造体２１上へのごみの供給速度（例えば、所定時間当たりの押出動作の回数）が調整可能である。

【0019】

燃焼室２内には、火格子構造体２１と、排出部２２とが設けられる。排出部２２は、給じん装置４２から離れた位置に配置される。火格子構造体２１は、複数の火格子ブロックを備える。複数の火格子ブロックは、給じん装置４２と排出部２２との間において連続的に配列される。複数の火格子ブロックは、給じん装置４２から排出部２２へと向かうごみの搬送経路を形成する。後述するように、搬送経路の各位置においてごみに対して、燃焼用のガスが供給され、ごみが燃焼する。燃焼後のごみ（主として灰）は排出部２２にて燃焼室２外に排出される。以下の説明では、搬送経路において給じん装置４２から排出部２２へと向かう方向を「搬送方向」という。図１の例では、搬送経路の一部が水平方向に対して傾斜し、残りが水平方向に平行となるが、搬送経路の全部が水平方向に対して傾斜、または、水平方向に平行であってもよい。火格子ブロックの詳細については後述する。

【0020】

火格子構造体２１における搬送経路は、搬送方向において３個の部分に区分される。搬送経路における給じん装置４２側（搬送方向上流側）の部分２３には、給じん装置４２によりごみが供給され、当該部分２３において主としてごみの乾燥が行われる。搬送経路における中央の部分２４では、主としてごみの燃焼が行われ、排出部２２側（搬送方向下流側）の部分２５では、主としてごみの後燃焼が行われる。以下の説明では、搬送経路における３個の部分２３，２４，２５を、それぞれ乾燥火格子２３、燃焼火格子２４および後燃焼火格子２５と呼ぶ。乾燥火格子２３、燃焼火格子２４および後燃焼火格子２５は、搬送方向に沿って順に設けられる。すなわち、燃焼火格子２４は乾燥火格子２３の搬送方向下流側（以下、単に「下流側」という。）に隣接し、後燃焼火格子２５は燃焼火格子２４の下流側に隣接する。乾燥火格子２３、燃焼火格子２４および後燃焼火格子２５のそれぞれは、複数の火格子ブロックの集合である。

【0021】

図１の焼却炉１では、燃焼火格子２４が、第１燃焼火格子２４１と、第２燃焼火格子２４２とにさらに区分される。第２燃焼火格子２４２は第１燃焼火格子２４１の下流側に隣接する。また、後燃焼火格子２５が、第１後燃焼火格子２５１と、第２後燃焼火格子２５２とにさらに区分される。乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２および後燃焼火格子２５のそれぞれには、火格子駆動部２６が設けられる。火格子駆動部２６は、一部の火格子ブロック（後述の可動火格子ブロック）を往復移動させることにより、ごみを搬送方向に搬送する。乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２および後燃焼火格子２５では、ごみの搬送速度が個別に調整可能である。焼却炉１では、火格子構造体２１が、鉛直方向および搬送方向に垂直な幅方向において複数の搬送レーンに分割されてもよい。

【0022】

ガス供給部３１は、空気予熱器３１１と、加熱空気供給管３１２と、補助空気供給管３１３と、複数の分岐管３１４と、複数の風箱３１５とを備える。空気予熱器３１１は、外部からファン（図示省略）を介して供給される燃焼用の空気を加熱し、加熱空気を排出する。加熱空気供給管３１２の一端は、空気予熱器３１１に接続される。加熱空気供給管３１２の他端は、複数の分岐管３１４に分岐しており、複数の分岐管３１４は、複数の風箱３１５にそれぞれ接続される。複数の風箱３１５は、搬送方向に配列される。詳細には、複数の風箱３１５は、乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２、第１後燃焼火格子２５１および第２後燃焼火格子２５２の下方にそれぞれ配置される。

【0023】

補助空気供給管３１３の一端は、加熱空気供給管３１２に接続される。補助空気供給管３１３の他端には、未加熱の空気が供給される。これにより、加熱空気供給管３１２において補助空気供給管３１３が接続される位置３１６を混合位置として、加熱空気よりも低い温度の空気が当該加熱空気に混合される。加熱空気供給管３１２において、混合位置３１６と分岐管３１４との間には温度計３３１が設けられる。温度計３３１の出力値に基づいて、空気予熱器３１１から排出される加熱空気の流量（すなわち、空気予熱器３１１に供給される空気の流量）、および、補助空気供給管３１３を流れる未加熱の空気の流量が調整される。これにより、加熱空気供給管３１２を流れる空気の温度が調整される。

【0024】

加熱空気供給管３１２を流れる空気は、複数の分岐管３１４および複数の風箱３１５を介して、乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２、第１後燃焼火格子２５１および第２後燃焼火格子２５２に導かれる。各分岐管３１４には、ダンパ３３４および流量計３３５が設けられる。制御部８が、流量計３３５の出力値に基づいてダンパ３３４を制御することにより、各分岐管３１４を流れる空気の流量、すなわち、乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２、第１後燃焼火格子２５１および第２後燃焼火格子２５２のそれぞれに供給する空気の流量が調整される。

【0025】

ガス供給部３１では、燃焼室２から排出される排ガスと空気とを含むガスが、火格子構造体２１（乾燥火格子２３、第１燃焼火格子２４１、第２燃焼火格子２４２、第１後燃焼火格子２５１および第２後燃焼火格子２５２）に供給されてもよい。当該ガスは、排ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation）ガスと呼ばれ、例えば、排出経路６に設けられるバグフィルタ（図示省略）を通過した排ガスと空気とが混合されたものである。以上のように、ガス供給部３１は、酸素を含むガスを火格子構造体２１に対して供給すればよく、以下の説明では、ガス供給部３１が火格子構造体２１に供給するガスを、「酸素含有ガス」という。なお、ガス供給部３１が、燃焼室２内において排出経路６へと向かうガスに対して、酸素含有ガスを供給（噴出）するノズルを含んでもよい。

【0026】

燃焼室２には、熱画像撮像部７１がさらに設けられる。熱画像撮像部７１は、例えば赤外線カメラであり、火格子構造体２１上のごみの熱画像を取得する。熱画像は、火格子構造体２１上のごみの表面温度の分布を示すものであり、制御部８に出力される。制御部８では、火格子構造体２１上において炎が見えなくなる搬送方向の位置、すなわち、ごみの燃え切り位置が、熱画像に基づいて検出される。このように、熱画像撮像部７１および制御部８により、ごみの燃え切り位置を検出する燃切位置検出部が実現される。以下の説明では、燃切位置検出部により検出された燃え切り位置を、「検出燃え切り位置」という。

【0027】

燃切位置検出部は、他の構成により実現されてもよい。例えば、火格子構造体２１において搬送方向に沿って複数の温度計が設けられ、当該複数の温度計の測定値に基づいて検出燃え切り位置が取得されてもよい。また、燃え切り位置の検出において、燃焼室２内における圧力と各風箱３１５内の圧力との差圧等に基づいて推定されるごみの層の厚さが、参照されてもよい。

【0028】

制御部８では、検出燃え切り位置が、後燃焼火格子２５における所定の目標位置となるように、ガス供給部３１により燃焼室２内に供給される酸素含有ガスの流量もしくは温度、または、火格子駆動部２６によるごみの搬送速度が制御される。例えば、検出燃え切り位置が目標位置よりも搬送方向上流側（以下、単に「上流側」という。）である場合には、燃え切り位置を下流側に移動するために、後燃焼火格子２５に供給する酸素含有ガスの流量を低減して、後燃焼火格子２５におけるごみの燃焼が抑制される。検出燃え切り位置が目標位置よりも上流側である場合に、酸素含有ガスの温度が低減されてもよく、また、火格子駆動部２６によるごみの搬送速度が増大されてもよい。検出燃え切り位置が目標位置よりも下流側である場合には、燃え切り位置を上流側に移動するために、後燃焼火格子２５に供給する酸素含有ガスの流量を増大して、後燃焼火格子２５におけるごみの燃焼が促進される。検出燃え切り位置が目標位置よりも下流側である場合に、酸素含有ガスの温度が増大されてもよく、また、火格子駆動部２６によるごみの搬送速度が低減されてもよい。

【0029】

図２は、火格子構造体２１の一部を示す断面図である。図２では、後燃焼火格子２５における複数の火格子ブロック５１（２つの火格子ブロックに符号５１ａ，５１ｂを付している。）の幅方向に垂直な断面を示している。また、搬送方向を矢印Ａ１により示している。後燃焼火格子２５における複数の火格子ブロック５１は、搬送方向、および、紙面に垂直な幅方向に沿って配列される。図２に示す複数の火格子ブロック５１は、例えば、第１後燃焼火格子２５１に含まれる。

【0030】

各火格子ブロック５１は、有蓋かつ無底の箱状であり、上面部５１１と、前面部５１２と、後面部５１３と、２つの側面部とを備える。上面部５１１は、幅方向に平行、かつ、搬送方向に対して僅かに傾斜した板状である。図２の例では、上面部５１１は、下流側の端部が上流側の端部よりも僅かに上方に配置されるように、傾斜している。前面部５１２は、上面部５１１における下流側の端部から、上面部５１１に略垂直に下方に向かって延びる。後面部５１３は、上面部５１１における上流側の端部から、上面部５１１に略垂直に下方に向かって延びる。２つの側面部は、上面部５１１における両側端部から下方に向かって延びるとともに、前面部５１２と後面部５１３とを接続する。火格子ブロック５１は、下部に開口を有する中空部材である。後面部５１３の上流側には、被保持部５１４が設けられる。被保持部５１４は、下方に向かって開口するとともに幅方向に延びる凹部である。

【0031】

搬送方向に関して、互いに隣接する２つの火格子ブロック５１の各組合せでは、当該２つの火格子ブロック５１が部分的に重なる。具体的には、当該２つの火格子ブロック５１において、上流側に配置される火格子ブロック５１における前面部５１２の下端部５１５が、下流側に配置される火格子ブロック５１における上面部５１１の上面と接する。後述するように、一方の火格子ブロック５１が上面部５１１に沿って往復移動するため、当該下端部５１５は、当該上面部５１１の上面と摺動する。

【0032】

火格子構造体２１では、幅方向に延びる複数の支持梁２６１が、搬送方向に配列されており、各火格子ブロック５１の被保持部５１４を、支持梁２６１に嵌め込むことにより、当該火格子ブロック５１が支持梁２６１により支持される。実際には、搬送方向の各位置において、幅方向に並ぶ複数の火格子ブロック５１は、同じ支持梁２６１により支持される。

【0033】

搬送方向に並ぶ複数の支持梁２６１のうち１つ置きに配置される支持梁２６１は、火格子駆動部２６により、幅方向に垂直かつ上面部５１１に沿う方向に往復移動する。換言すると、当該支持梁２６１に支持される火格子ブロック５１が、可動火格子ブロックとなる。複数の支持梁２６１のうち残りの支持梁２６１は、燃焼室２の壁部等に対して固定されており、当該支持梁２６１に支持される火格子ブロック５１は、固定火格子ブロックとなる。焼却炉１の構造によっては、搬送方向に延びる複数の支持梁が幅方向に配列されてもよい。この場合、幅方向に並ぶ複数の火格子ブロック５１のうち１つ置きに配置される火格子ブロック５１が可動火格子ブロックとなり、残りの火格子ブロック５１が固定火格子ブロックとなる。

【0034】

後燃焼火格子２５は、２種類の火格子ブロック５１を含む。一の種類の火格子ブロック５１では、前面部５１２にガスの噴出口５１６（以下、「前面噴出口５１６」という。）が形成される。他の種類の火格子ブロック５１では、上面部５１１にガスの噴出口５１７（以下、「上面噴出口５１７」という。）が形成される。図２の例では、前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１には、上面噴出口５１７が形成されず、上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１には、前面噴出口５１６が形成されない。前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１において、前面部５１２に複数の前面噴出口５１６が形成されてもよい。同様に、上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１では、上面部５１１に複数の上面噴出口５１７が形成されてもよい。

【0035】

後燃焼火格子２５では、前面噴出口５１６を含む複数の火格子ブロック５１が、上流側において幅方向および搬送方向に配列され、上面噴出口５１７を含む複数の火格子ブロック５１が、下流側において幅方向および搬送方向に配列される。以下、前面噴出口５１６を含む複数の火格子ブロック５１の集合を「上流側ブロック群５２」といい、上面噴出口５１７を含む複数の火格子ブロック５１の集合を「下流側ブロック群５３」という。

【0036】

上流側ブロック群５２および下流側ブロック群５３は、搬送方向に連続する。したがって、搬送方向における、上流側ブロック群５２と下流側ブロック群５３との境界である切替位置において、前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１と上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１とが切り替わる。本実施の形態では、搬送方向の切替位置は、幅方向の全体に亘って一定である。切替位置は、幅方向の位置によって僅かに変動してもよい。図２では、上流側ブロック群５２のうち最も下流側に配置される火格子ブロックに符号５１ａを付し、下流側ブロック群５３のうち最も上流側に配置される火格子ブロックに符号５１ｂを付している。火格子ブロック５１ａ，５１ｂは、切替位置において搬送方向に互いに隣接する。

【0037】

上流側ブロック群５２および下流側ブロック群５３の下方には、風箱３１５（図１参照）が配置される。既述のように、風箱３１５には、高温の酸素含有ガスが供給されており、当該酸素含有ガスは、各火格子ブロック５１の下部開口を介してその内部へと送られる。これにより、前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１では、酸素含有ガスが前面噴出口５１６から下流側に向かって噴出される。上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１では、酸素含有ガスが上面噴出口５１７から上方に向かって噴出される。図２では、前面噴出口５１６における酸素含有ガスの噴出方向を矢印Ｂ１により示し、上面噴出口５１７における酸素含有ガスの噴出方向を矢印Ｂ２により示している。

【0038】

ここで、切替位置に配置される図２の火格子ブロック５１ａ，５１ｂ（以下、「注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂ」という。）に注目すると、上流側ブロック群５２に含まれる注目火格子ブロック５１ａにおける酸素含有ガスの噴出方向は、およそ搬送方向に沿うとともに下流側を向く。また、下流側ブロック群５３に含まれる注目火格子ブロック５１ｂにおける酸素含有ガスの噴出方向は、およそ鉛直方向に沿うとともに上方を向く。したがって、図２のように幅方向に沿って見た場合に、注目火格子ブロック５１ａの噴出方向が、注目火格子ブロック５１ｂの噴出方向と交差する。これにより、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍において酸素濃度が周囲よりも高い（すなわち、単位時間当たりの酸素含有ガスの供給量が周囲よりも大きい）局所的な空間が形成される。図２では、当該空間を破線の円Ｃ１にて抽象的に示している。なお、注目火格子ブロック５１ａの噴出方向と、注目火格子ブロック５１ｂの噴出方向との交差は、両者が直交する場合には限定されない。

【0039】

一方、上流側ブロック群５２では、全ての火格子ブロック５１が同じ方向に向かって酸素含有ガスを噴出するため、注目火格子ブロック５１ａを除く全ての火格子ブロック５１の近傍では、酸素濃度（酸素含有ガスの供給量）がおよそ一定となる。同様に、下流側ブロック群５３では、全ての火格子ブロック５１が同じ方向に向かって酸素含有ガスを噴出するため、注目火格子ブロック５１ｂを除く全ての火格子ブロック５１の近傍では、酸素濃度がおよそ一定となる。したがって、後燃焼火格子２５では、切替位置近傍でのみ酸素濃度が局所的に高くなる濃度分布（供給量の分布）が形成される。

【0040】

火格子構造体２１の一例では、上流側ブロック群５２および下流側ブロック群５３の下方に１つの風箱３１５が配置される。この場合、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂに対して、同一の風箱３１５を介して酸素含有ガスを供給しつつ、上記濃度分布を形成することが可能となる。火格子構造体２１の他の例では、上流側ブロック群５２および下流側ブロック群５３に対して風箱３１５が個別に配置され、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂに対して、互いに異なる風箱３１５を介して酸素含有ガスが供給される。この場合、切替位置の近傍以外において、上流側ブロック群５２における酸素濃度と、下流側ブロック群５３における酸素濃度とを個別に変更することが可能となる。

【0041】

以上に説明したように、ストーカ式焼却炉１に用いられる火格子構造体２１は、前面噴出口５１６を有する注目火格子ブロック５１ａと、上面噴出口５１７を有する注目火格子ブロック５１ｂとを備える。焼却炉１におけるごみの搬送方向に対応する方向において、注目火格子ブロック５１ａと注目火格子ブロック５１ｂとが隣接して配置される。また、注目火格子ブロック５１ａにおけるガスの噴出方向が、注目火格子ブロック５１ｂにおけるガスの噴出方向と交差する。これにより、焼却炉１において、酸素濃度が高い局所的な空間を容易に形成することができる。その結果、ごみの燃え切り位置を注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍にて容易に安定させることができる。

【0042】

ところで、図２の火格子構造体２１において、仮に、注目火格子ブロック５１ｂの下流側に隣接する火格子ブロック５１を、前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１に置き換えると、当該火格子ブロック５１の上方では、酸素濃度が周囲よりも低い（酸素含有ガスの供給量が周囲よりも小さい）局所的な空間が、切替位置の近傍に形成されてしまう。注目火格子ブロック５１ａの上流側に隣接する火格子ブロック５１を、上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１に置き換える場合も同様である。

【0043】

これに対し、好ましい火格子構造体２１における下流側ブロック群５３は、注目火格子ブロック５１ｂに加えて、注目火格子ブロック５１ｂと同様の構造を有する複数の火格子ブロック５１を有し、これらの火格子ブロック５１が、注目火格子ブロック５１ｂから、他方の注目火格子ブロック５１ａとは反対側に向かって連続して並ぶ。これにより、下流側ブロック群５３において、酸素濃度が低い局所的な空間が形成されることを防止することができる。同様に、好ましい火格子構造体２１における上流側ブロック群５２は、注目火格子ブロック５１ａに加えて、注目火格子ブロック５１ａと同様の構造を有する複数の火格子ブロック５１を有し、これらの火格子ブロック５１が、注目火格子ブロック５１ａから、他方の注目火格子ブロック５１ｂとは反対側に向かって連続して並ぶ。これにより、上流側ブロック群５２において、酸素濃度が低い局所的な空間が形成されることを防止することができる。

【0044】

焼却炉１では、火格子構造体２１上のごみの燃え切り位置を検出する燃切位置検出部が設けられる。そして、当該燃え切り位置が注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍となるように、ガス供給部３１により供給される酸素含有ガスの流量もしくは温度、または、火格子駆動部２６によるごみの搬送速度が制御される。これにより、ごみの燃え切り位置を注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍にてより確実に安定させることができる。焼却炉１の設計によっては、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂが、燃焼火格子２４等に設けられてもよい。

【0045】

図３は、火格子構造体２１の他の例を示す図である。図３の火格子構造体２１では、図２の上流側ブロック群５２に含まれる各火格子ブロック５１に上面噴出口５１７ａが追加され、下流側ブロック群５３に含まれる各火格子ブロック５１に前面噴出口５１６ａが追加される。他の構成は、図２の火格子構造体２１と同様であり、同じ構成に同じ符号を付す。

【0046】

上面噴出口５１７ａは、上流側ブロック群５２に含まれる各火格子ブロック５１の上面部５１１に形成される。上面噴出口５１７ａの開口面積は、下流側ブロック群５３に含まれる各火格子ブロック５１の上面噴出口５１７よりも小さい。また、前面噴出口５１６ａは、下流側ブロック群５３に含まれる各火格子ブロック５１の前面部５１２に形成される。前面噴出口５１６ａの開口面積は、上流側ブロック群５２に含まれる各火格子ブロック５１の前面噴出口５１６よりも小さい。図３では、前面噴出口５１６ａにおける酸素含有ガスの噴出方向を矢印Ｂ１ａにより示し、上面噴出口５１７ａにおける酸素含有ガスの噴出方向を矢印Ｂ２ａにより示している。また、前面噴出口５１６ａにおける酸素含有ガスの噴出量（単位時間当たりの噴出量）は、前面噴出口５１６よりも小さくなり、上面噴出口５１７ａにおける酸素含有ガスの噴出量は、上面噴出口５１７よりも小さくなるため、矢印Ｂ１ａ，Ｂ２ａの長さを、矢印Ｂ１，Ｂ２よりも短くしている。

【0047】

上流側ブロック群５２に含まれる各火格子ブロック５１では、複数の前面噴出口５１６が形成されてよく、複数の上面噴出口５１７ａが形成されてもよい。下流側ブロック群５３に含まれる各火格子ブロック５１では、複数の上面噴出口５１７が形成されてよく、複数の前面噴出口５１６ａが形成されてもよい。

【0048】

ここで、各火格子ブロック５１において、酸素含有ガスの噴出量が最大となる噴出方向を主噴出方向と呼ぶ。図３の例では、上流側ブロック群５２に含まれる各火格子ブロック５１において、前面部５１２に形成される前面噴出口５１６の開口面積の和が、上面部５１１に形成される上面噴出口５１７ａの開口面積の和よりも大きく、主噴出方向が前面噴出口５１６の噴出方向となる。また、下流側ブロック群５３に含まれる各火格子ブロック５１において、上面部５１１に形成される上面噴出口５１７の開口面積の和が、前面部５１２に形成される前面噴出口５１６ａの開口面積の和よりも大きく、主噴出方向が上面噴出口５１７の噴出方向となる。主噴出方向は、各火格子ブロック５１における酸素含有ガスの噴出量の合計のうち５０％以上の噴出量となる方向であることが好ましい。

【0049】

図３の火格子構造体２１では、幅方向に沿って見た場合に、注目火格子ブロック５１ａにおける酸素含有ガスの主噴出方向が、注目火格子ブロック５１ｂにおける酸素含有ガスの主噴出方向と交差する。これにより、焼却炉１において酸素濃度が高い局所的な空間を容易に形成することができ、ごみの燃え切り位置を注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍にて容易に安定させることができる。なお、図２の火格子構造体２１の各火格子ブロック５１では、前面噴出口５１６または上面噴出口５１７の一方のみが形成されるため、その噴出方向がそのまま主噴出方向となる。

【0050】

上記火格子構造体２１およびストーカ式焼却炉１では様々な変形が可能である。

【0051】

図２および図３の火格子構造体２１では、各注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおける主噴出方向が、前面部５１２または上面部５１１の法線方向となるが、主噴出方向が当該法線方向に対して傾斜した方向であってもよい。また、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの双方において、上面部５１１（または、前面部５１２）に噴出口が形成されてもよい。図４の例では、注目火格子ブロック５１ａにおける上面噴出口５１７ｂの中心線が、上面部５１１の法線方向に対して傾斜する。注目火格子ブロック５１ｂにおける上面噴出口５１７の中心線は、上面部５１１の法線方向に平行である。図４の火格子構造体２１においても、注目火格子ブロック５１ａにおける酸素含有ガスの主噴出方向が、注目火格子ブロック５１ｂにおける酸素含有ガスの主噴出方向と交差することにより、酸素濃度が高い局所的な空間を容易に形成することができる。

【0052】

さらに、図５および図６に示すように、前面部５１２と上面部５１１とが接続する角部に噴出口５１８を形成することも可能である。図５では、注目火格子ブロック５１ａの当該角部に噴出口５１８が形成され、図６では、注目火格子ブロック５１ｂの当該角部に噴出口５１８が形成される。噴出口５１８の中心線（噴出方向）は、前面部５１２の法線方向および上面部５１１の法線方向の双方に対して傾斜する。図５および図６のいずれの場合も、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおける主噴出方向が互いに交差することにより、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍において酸素濃度が周囲よりも高くなる。前面部５１２と上面部５１１との角部に設けられる噴出口５１８では、前面噴出口５１６および上面噴出口５１７に比べて、ごみが詰まることを抑制することができる。もちろん、各注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおいて、噴出口５１８と、前面噴出口５１６または上面噴出口５１７とが設けられてもよい。幅方向に沿って見た場合に、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおける２つの主噴出方向がなす角度、すなわち、２つの主噴出方向により形成される角度のうち小さい方の角度（９０度以下となる。）は、例えば３０度以上であり、好ましくは４５度以上であり、より好ましくは６０度以上である。

【0053】

また、図７に示すように、例えば、前面噴出口５１６のみが形成される上流側ブロック群５２と、上面噴出口５１７ａおよび前面噴出口５１６が形成される下流側ブロック群５３とが設けられてもよい。図７の例では、搬送方向に隣接して配置される注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおける主噴出方向（矢印Ｂ１参照）が同じとなるが、注目火格子ブロック５１ａの主噴出方向が、注目火格子ブロック５１ｂのおよそ上方を向く噴出方向（矢印Ｂ２ａ参照）と交差することにより、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍において、酸素濃度が高い局所的な空間を形成することが可能となる。以上のように、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂにおけるガスの噴出方向が交差することにより、注目火格子ブロック５１ａ，５１ｂの近傍における酸素濃度が周囲よりも高くなる火格子構造体２１は、様々な態様にて実現されてよい。

【0054】

上流側ブロック群５２において、注目火格子ブロック５１ａと同様の構造を有する１つの火格子ブロック５１のみが注目火格子ブロック５１ａに連続して設けられてもよい。すなわち、上流側ブロック群５２では、注目火格子ブロック５１ａと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロック５１と当該注目火格子ブロック５１ａとを含む複数の火格子ブロック５１，５１ａが、当該注目火格子ブロック５１ａから他方の注目火格子ブロック５１ｂとは反対側に向かって連続して並んでいればよい。同様に、下流側ブロック群５３では、注目火格子ブロック５１ｂと同様の構造を有する少なくとも１つの火格子ブロック５１と当該注目火格子ブロック５１ｂとを含む複数の火格子ブロック５１，５１ｂが、当該注目火格子ブロック５１ｂから他方の注目火格子ブロック５１ａとは反対側に向かって連続して並んでいればよい。その結果、酸素濃度が高い空間の極近傍に、酸素濃度が低い空間が形成されることを防止することが可能となる。

【0055】

焼却炉１の設計によっては、前面噴出口５１６を含む複数の火格子ブロック５１が、幅方向および搬送方向に並ぶブロック群において、上面噴出口５１７を含む火格子ブロック５１が、搬送方向における所定の位置にて幅方向に一列に並べられてもよい。同様に、上面噴出口５１７を含む複数の火格子ブロック５１が、幅方向および搬送方向に並ぶブロック群において、前面噴出口５１６を含む火格子ブロック５１が、搬送方向における所定の位置にて幅方向に一列に並べられてもよい。

【0056】

搬送方向に互いに隣接するとともに、酸素濃度が周囲よりも高くなる火格子ブロックを設ける上記手法は、既存の焼却炉の火格子構造体において採用されてもよい。既存の焼却炉では、火格子構造体において単一種類の火格子ブロックが用いられており、例えば、目標位置近傍における火格子ブロックを、主噴出方向が異なる他の種類の火格子ブロックに置き換えることにより、酸素濃度が周囲よりも高くなる火格子ブロックを含む火格子構造体を実現することが可能となる。

【0057】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0058】

１ 焼却炉
２ 燃焼室
８ 制御部
２１ 火格子構造体
２６ 火格子駆動部
３１ ガス供給部
５１，５１ａ，５１ｂ 火格子ブロック
５２ 上流側ブロック群
５３ 下流側ブロック群
７１ 熱画像撮像部
３１５ 風箱
５１６，５１６ａ 前面噴出口
５１７，５１７ａ，５１７ｂ 上面噴出口
５１８ 噴出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】