JPH10504890A - 冷却装置を備えた火格子及び冷却法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特にごみ焼却設備の燃焼炉用の冷却装置を有する火格子及び火格子棒に関する。火格子は、機械的な摩滅並びに熱的及び化学的な摩耗を受ける。摩耗に基づき、火炎管理及び完全燃焼特性が変化せしめられかつ最終的に運転中断が生ぜしめられる。火格子の摩耗はほぼ温度に関連している。本発明による火格子には、過圧で運転される閉じられた冷却装置が配置されている。冷却システムは、膨張容器、冷却される火格子棒、再冷却器、ポンプもしくはコンプレッサー並びに圧力調整弁を含む冷却システムを充填もしくは排出するための接続部から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 冷却装置を備えた火格子及び冷却法 本発明は、特にごみ焼却設備の燃焼炉用の、冷却装置を備えた火格子及び冷却 法に関する。 燃焼炉用の火格子は、通常、被焼却物の搬送方向に対して横方向に延びる、重 なり合う火格子棒列によって形成されている。 家庭ごみ焼却の場合にも、信頼できる装置として火格子燃焼装置が使用される 。個々の火格子は火格子棒によって覆われている。火格子棒は、ごみを搬送し、 混合し（いわゆる火掻き）かつ完全燃焼させる、という機能を有する。この場合 順次次の過程、即ち、乾燥、予熱、ガス抜き、気化及び炭素（Ｃ）・完全燃焼過 程が火格子もしくは火格子棒上で行われる。 火格子の火格子棒は、燃焼空気が吹き込まれる開口（スリット、ギャップ、穴 等）を備えている。 火格子は特に不都合には、機械的な摩滅並びに熱的及び化学的な摩耗を受ける 。摩耗に基づき、火炎管理及び完全燃焼特性が変化せしめられかつ最終的に運転 中断が生ぜしめられる。火格子の摩耗はほぼ温度に関連している。 適当な措置によって、供給される空気の一部（いわゆる一次空気）が火格子棒 の冷却のために利用される 。冷却作用は特に空気量に関連している。残りの燃焼空気分は、ガスを引き続き 完全燃焼させるために二次空気として燃焼室内に供給される。 家庭ごみの変化によって、特に高い発熱量（ガラス、バイオ物質／生ゴミ、高 い割合のプラスチック／合成樹脂のリサイクル）並びに高い発熱量範囲の増大し た変動を考慮すると、一面では強烈な燃焼に起因してしかしまた他面では火格子 下の少ない空気量（冷却作用の減少）に起因して、火格子温度が増大する。高い 発熱量に基づき、燃焼室内で高い割合の燃焼空気分がガスを燃焼させるために必 要とされるように、燃焼空気全体が再分配されねばならない。 本発明の課題は、発熱量の高い物質を燃焼させる場合に耐摩耗性であり、形状 が不変でありひいては炉内での燃焼挙動並びに搬送及び混合挙動が不変であるよ うな火格子を提供することにあり、更に、冷却媒体として水が使用される場合、 例えば水減損が生じた場合に最適の緊急運転特性が達成されかつ摂氏１００度以 下、有利には摂氏５０以下での水の比較的低い加熱が達成されるようにし、更に 、蒸気発生が効果的に阻止されるようにする。 前記課題は本発明よれば、請求の範囲第１項及び第１２項に記載の火格子及び 方法によって解決された。 有利な構成及び方法はその他の請求項に記載されている。 本発明による火格子には、過圧で運転される閉じられた冷却装置が配置されて いて、該冷却装置は有利には、冷却回路内ひいては個々の火格子棒もしくは火格 子内での蒸気発生を阻止する。この冷却システムは有利には、膨張もしくは補償 容器、冷却される火格子棒、再冷却器及びポンプ又はコンプレッサー並びに圧力 調整弁を含む冷却システムを充填もしくは排出するための接続部とから構成され ている。 水を使用する場合、冷却システム内で冷却媒体は有利には１バール乃至６バー ルの過圧下で使用される。これによって、蒸気発生が阻止されかつ例えば、これ に相応して熱伝達を悪化させる蒸気クッション発生又は二相流が阻止される。 特別な構成では、冷却媒体用の流入及び流出開口は、火格子の火格子棒の脚部 で火格子棒受の範囲に配置されている。これによって、火格子棒並びに冷却導管 内での冷却媒体の有利な案内が達成される。 特別な構成では燃焼炉用の火格子は、全ての火格子棒の流入及び流出開口がメ イン流入導管及びメイン流出導管に並列接続されるように、構成されている。こ れによって、全ての火格子棒のために同じ冷却作用が達成される。更に、各火格 子棒のためにほぼ同じ温度分布が生ずる（熱負荷が同じであると仮定した場合） ので、各火格子棒は温度に起因してほぼ等しく伸張する。 しかも特別な使用ケースのために、火格子の、火格子幅方向で並んで位置する 多数の火格子棒を連続的に互いに接続することもできるので、例えば異なる熱負 荷に適合して火格子の中央及び縁部範囲で火格子棒の適合した冷却作用が達成さ れる。並んで位置する１４本の火格子棒を有する特別な構成では、例えば１番目 、６番目及び１１番目の火格子棒の流入開口は、メイン流入導管に接続されてい る。５番目、１０番目及び１４番目の火格子棒の流出開口は、メイン流出導管に 接続されている。隣接する火格子棒のその他の流出もしくは流入開口は、互いに 接続されている。特に、定置の火格子棒列並びに可動の火格子棒列を冷却するこ とができる。 本発明の特に有利な構成によれば、メイン流入及びメイン流出導管と、個々の 火格子棒の流入もしくは流出開口が互いに直列接続されている火格子棒列の部分 範囲又は火格子棒列の最初の火格子棒もしくは最後の火格子棒の流入及び流出開 口との間には、別の冷却媒体、特に空気を流入もしくは流出させるための弁並び にメイン流入もしくはメイン流出導管を遮断するための弁が配置されている。こ の構成の利点は、火格子棒列の１つ又は複数の火格子棒内で漏れが生じた場合に 、水冷の代わりに空冷を行うことができひいては運転を次の意図した運転停止時 まで維持できる、ということにある。更に、僅かに熱負荷される火格子棒を安価 な冷却媒体、例えば空気で冷却することができる。 経済的にみて特に有利な構成は、多数の火格子棒を並列接続して、共通の流入 もしくは流出導管及び別の冷却媒体、特に空気を流入もしくは流出させるための 弁並びにメイン流入もしくはメイン流出導管に対する遮断手段を有する火格子領 域に統合することによって、達成される。 更に有利には、火格子の火格子棒頭部内には燃焼空気用の空気流出開口が配置 されている。これによって、火格子棒の冷却作用が一層改善される。 特別な構成では、冷却作用を改善するために、火格子棒の縦側にも、空気流出 を流出させるための切欠きが配置されている。 本発明の有利な構成によれば、冷却装置を有する火格子の火格子棒は、火格子 棒内でほぼ火格子棒長手方向に、冷却水を案内する少なくとも１つの通路を有し ている。火格子棒長手方向は材料送り方向に相応するので、これによって、個々 の火格子棒の特に効果的な冷却が達成される。それぞれ個々の火格子棒の冷却に よって、冷却媒体の加熱は比較的低く抑えられる。これによって、確実に冷却作 用が発揮されかつ火格子もしくは冷却装置の耐用寿命が高められる。冷却媒体と して有利には水が使用される。高沸点の別の冷却媒体も同様に特別な使用ケース のために使用可能である。 有利には、火格子の火格子棒内に配置された通路は 、互いに逆向きの流れ方向を有するほぼ平行な２つの区分を有していて、この場 合、前記区分は、火格子棒の頭部範囲内に配置された偏向部に接続されている。 互いに逆向きの流れ方向を有する区分は、水平平面内で又は垂直平面内で互いに 並んでもしくは上下に位置している。通路は排出すべき熱を考慮して流れ技術的 に最良に設計されているので、冷却液体はほぼ摂氏５０以上、有利にはほぼ摂氏 ２０以上に加熱されることはない。冷却通路のほぼ平行な区分が重ね合わされて 位置する場合、前記区分は異なる横断面形状及び横断面面積を有することができ る。火格子棒頭部範囲に配置された偏向部は、冷却通路のほぼ平行な区分の中央 軸線を通る平面内に位置する。 有利には偏向部は、隣接する火格子棒列に載着する火格子棒頭部の縁部範囲内 にまで案内されている。偏向部は、火格子棒頭部範囲でほぼＵ字形に形成されて いる。 次に図示の実施例に基づき本発明による火格子棒の構成を説明する。 第１図は、火格子の一部としての火格子棒縦側の側面図、第２図は、別の冷却 媒体を流入及び流出させるための弁を配置された火格子の流れ図、第３図は、火 格子棒もしくは火格子を冷却する冷却システムの概略図である。 第１図では、火格子棒脚部３の範囲で火格子棒受２ を備えた、火格子の一部としての火格子棒１を図示している。火格子棒頭部４は 、縁部５によって隣接する火格子棒列の火格子棒に載着している。火格子棒は鋳 鉄から形成されている。火格子棒は、（第１図では相前後して位置する）ほぼ平 行な区分を備えた通路６を有している。前記平行な区分は、火格子棒頭部４の範 囲で偏向部７を介して互いに接続されている。通路６は、流入もしくは流出開口 ８を備えている。この流入もしくは流出開口８は、有利には通路６の脚部側の端 部に直接設けられている。 火格子棒頭部４において、Ｕ字形の偏向部７の脚部の間及びこの脚部の横に、 空気流出開口（図示せず）が設けられている。 第２図では、火格子の流れ図が図示されている。 この場合、冷却媒体、特に水のメイン流入導管１０及びメイン流出導管１１と 、個々の火格子棒の流入もしくは流出開口が互いに直列接続されている、各火格 子棒列の最初の火格子棒１４もしくは最後の火格子棒１５の流入開口１２及び流 出開口１３との間には、別の冷却媒体、例えば空気を流入もしくは流出させるた めの弁１６，１７並びにメイン流入導管もしくはメイン流出導管を遮断するため の弁１８もしくは１９が配置されている。第２の冷却媒体の供給は、メイン供給 導管２０もしくはメイン排出導管２１を介して行われる。有利なごみ流れ方向は 矢印２２で示されている。 本発明による火格子の利点は、焼却設備を何等修正することなしに火格子棒を 使用できるということにある。従って、従来の燃焼技術が維持される。機械的な 搬送及び混合挙動（前進／後退行程）も不変に維持される。このことは、重量並 びに行程長さにも該当する。更に、火格子は極めて耐摩耗性である。それという のも、火格子棒は従来のように鋳造で形成されるからである。それ故本発明の火 格子は、運転障害が生じた場合、例えば水減損が生じた場合に、十分効果的な緊 急運転特性をも生ぜしめる。有利には火格子棒及び火格子は自体公知の形状を有 し、この場合、火格子棒の幅がほぼ倍加されるので、一方の半部において、つま り従来の火格子幅で、冷却水を前方に火格子頭部内にまで案内しかつ第２の半部 において再び戻すことができる。平行な通路区分は、ほぼ１５ｍｍ乃至２５ｍｍ の内部高さ及びほぼ４０ｍｍ乃至６０ｍｍの内部幅を有している。流れ速度は、 毎秒０．５ｍ乃至２ｍである。火格子棒の温度は、ほぼ火格子棒頭部範囲と脚部 範囲との間の中間でほぼ摂氏１００度である。これにより、凝縮による腐食が回 避される。頭部範囲ではほぼ摂氏１５０度の温度が維持されるので、完全燃焼挙 動に関し欠点は生じない。 別の実施例では、火格子もしくは火格子棒は、圧力下にある水冷式の閉じられ た冷却システム内に統合されて運転される。この場合、水の温度は例えば摂氏９ ０度であるが、摂氏１２０度まで高めることができ、システム圧力は１バール乃 至６バール、有利には５バールである。 この場合、冷却システム圧力は有利な形式でコンプレッサーを介して調節され 、このコンプレッサーは空気を、膨張容器もしくは補償容器の、気泡を介して水 側から分離された外室内に搬送する。冷却水回路内のシステム圧力は、膨張容器 内に組み込まれた自動膨張装置（Ausdehnungsautomat）を介して調節される。接 触型マノメータは、システム内で下側の限界圧力に達すると、自動膨張装置のコ ンプレッサーを始動させる。コンプレッサーは、圧力が上側の限界値に達すると 、遮断される。例えば６バールの調節可能な上側の限界値を超えた場合には、空 気が弁を介して吹き出される。両切換え点は１．０バールと６．０バールとの間 で調節可能である。膨張可能な気泡内部を占める空気による分離によって、有利 には、冷却水が酸素を吸収しひいては火格子棒における腐食現象を助長すること が、阻止される。 第３図では、概略的に冷却装置が図示されている。接続部３１を介して水が冷 却装置内に供給され、この場合、圧力調整弁３３によってシステムは、２バール 以上の火格子入口部における圧力から防護される。ポンプ３６は水を単数又は複 数の火格子棒もしくは火格子３４及び冷却装置を介して搬送する。膨張容器もし くは補償容器３２は、レベル測定装置を備えていて、このレベル測定装置を介し て、下側の限界値を下回った場合に自動的に新水がシステム内に供給されかつ同 時に監視装置に通報される。上側の限界レベルに達した場合に水の供給が自動的 に遮断される。水供給に関する監視装置への通報頻度によって、システム内の漏 れが検出されるので、適当な措置を導入できる。各火格子棒もしくは各火格子棒 列は別個に遮断可能である。更に、測定装置として水質量流測定装置３７、温度 測定装置３８，３９並びに冷却システム圧力測定装置４０が設けられている。ベ ンチレータ４１は再冷却器３５を冷却する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフラム シュナーベル ドイツ連邦共和国 Ｄ−97204 ヘヒベル ク プファラー−フスライン−シュトラー セ 18 (72)発明者 ホルガー クレーン ドイツ連邦共和国 Ｄ−44579 カストロ ープ−ラオクセル ヴァルトブルクシュト ラーセ 140

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特にごみ焼却設備の燃焼炉用の火格子であって、冷却される火格子棒から成 る定置火格子棒列と可動火格子棒列とが交互に並列されている形式のものにおい て、火格子に、過圧で運転される閉じられた冷却装置が配置されていることを特 徴とする、特にごみ焼却設備の燃焼炉用の火格子。 ２．火格子棒（１）の脚部（３）で火格子棒受（２）の範囲に、流入及び流出開 口（８）が配置されている、請求項１記載の燃焼炉用の火格子。 ３．多数の隣接する火格子棒の流入及び流出開口（８）が、互いに直列接続され ている、請求項２記載の燃焼炉用の火格子。 ４．全ての火格子棒の流入及び流出開口（８）が、メイン流入もしくはメイン流 出導管に並列接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃焼炉 用の火格子。 ５．メイン流入導管（１０）及びメイン流出導管（１１）と、個々の火格子棒の 流入もしくは流出開口が互いに直列接続されている火格子棒列（１５）の最初の 火格子棒（１４）もしくは最後の火格子棒（１５）の流入開口（１２）及び流出 開口（１３）との間に、別の冷却媒体、特に空気を流入もしくは流出させるため の弁（１６，１７）並びにメイン流入導 管もしくはメイン流出導管を遮断するための弁（１８，１９）が配置されている 、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。 ６．多数の火格子棒が、互いに並列接続されて火格子領域を形成していてかつ別 の冷却媒体、有利には空気を流入もしくは流出させるための弁が配置される共通 の流入及び流出導管を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃 焼炉用の火格子。 ７．火格子棒（１）の頭部（４）内に、空気流出開口が配置されている、請求項 １から６までのいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。 ８．火格子棒（１）の縦側に、空気流出用の切欠きが配置されている、請求項１ から７までのいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。 ９．火格子棒（１）内でほぼ火格子棒（１）の長手方向に、冷却水を案内する少 なくとも１つの通路（６）が延びている、請求項８記載の燃焼炉用の火格子。 10．通路が、逆向きの流れ方向を有するほぼ平行な２つの区分を有しており、該 区分が、火格子棒頭部範囲に設けられた偏向部（７）に接続されている、請求項 ７から９までのいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。 11．偏向部（７）が、隣接する火格子棒列に載着する火格子棒頭部の縁部（５） 範囲内にまで案内されて いて、特に火格子棒頭部範囲でほぼＵ字形に形成されている、請求項７から１０ までのいずれか１項記載の燃焼炉用の火格子。 12．火格子及び火格子棒を貫流する冷却媒体を過圧下で冷却システム内で案内す ることを特徴とする、特にごみ焼却設備の燃焼炉の火格子及び火格子棒を直接冷 却する方法。 13．冷却装置の過圧が、コンプレッサーに連結された膨張容器を介して調節可能 である、請求項１２記載の方法。