JP6907155B2 - 清掃装置及び清掃方法 - Google Patents

Description

本発明は、並行揺動式のストーカ式焼却炉に好適に使用される清掃装置及び清掃方法に関する。

可燃ごみの焼却処理とともに発生した有害物質の無害化処理を行うごみ焼却処理施設の焼却炉として、ストーカ式焼却炉が広く使用されている。ストーカ式焼却炉は、固定火格子列と、固定火格子列に対して移動可能な可動火格子列とを炉長方向または炉幅方向で交互に配列してなる炉床部を有する。炉床部を構成する各火格子の下側から、隣接する火格子間の間隙を通して、燃焼用空気が炉内に供給される。ごみ（以下、被焼却物）は、炉床部の上流側から順次供給される。可動火格子列が固定火格子列に対して前進と後退を繰り返すことにより、炉床部上の被焼却物が下流側へと搬送される。ストーカ式焼却炉では、焼却炉停止後の炉床部上に残留する不燃物や灰等（以下、燃焼残留物）を除去するために、通常、作業員がスコップ等を使用して手作業で清掃作業を行う。

特許文献１は、いわゆる並列揺動式のストーカ式焼却炉の炉床部の清掃を、作業員の手作業によることなく行うことができる清掃装置を記載している。並列揺動式のストーカ式焼却炉では、それぞれ炉長方向（換言すれば、被焼却物の搬送方向）に沿って延在する固定火格子列と可動火格子列とが、炉幅方向に交互に配置されている。特許文献１の清掃装置は、炉幅方向に並べられる複数の袋体を備えており、これら袋体が火格子送り機構によって一斉に炉長方向に移送されることにより、炉床部上の燃焼残留物が袋体によって押され、炉床部から排出される。袋体は、炉幅方向で隣接する固定火格子と可動火格子とをまたがる長さ以上であることが必要である。また、清掃を効果的に行うためには、上記の清掃工程を複数回繰り返すことが必要である。

一方、いわゆる並行揺動式のストーカ式焼却炉（換言すれば、横列隔段往復動式のストーカ式焼却炉）を、作業員の手作業によることなく自動的に清掃する手段は実現されていない。並行揺動式のストーカ式焼却炉は、炉幅方向に延在する可動火格子列と固定火格子列とが炉長方向に交互に配置された炉床部を有している。並行揺動式のストーカ式焼却炉の例は、例えば特許文献２に記載されている。

特開２００３−１３９３１８号公報 特許第５８７１５４１号

本発明の一実施形態によれば、既存の火格子駆動機構を用いて（換言すれば、追加の動力を必要とせずに）駆動することができる、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃装置を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、いったん炉床部に設置された後は、作業員の手作業によることなく自動的に炉床部を清掃することを可能にする、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃装置を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、火格子の幅寸法に捉われることなく設計可能な、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃装置を提供することができる。また、本発明の一実施形態によれば、火格子表面だけでなく、火格子間の隙間をも自動的に清掃することができる、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃装置を提供することができる。また、本発
明の一実施形態によれば、自身に付着した燃焼残留物を容易に除去することができる、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃装置を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によれば、上記の清掃装置を用いた、並行揺動式のストーカ式焼却炉のための清掃方法を提供することができる。

本発明の一実施形態によれば、可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃装置であって、搬送方向に整列するように配置される複数の本体部と、複数の本体部を上下方向に相対移動可能に連結する連結部と、を備えており、複数の本体部のうち、最前部に配置される本体部の前面は、その下縁部に、炉床部の上面と摺動可能に係合することができるヘラ部を形成する、清掃装置を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によれば、可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に階段状に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃方法であって、炉床部の上面に配置された上記の清掃装置を、可動火格子列のストローク長を所定のパターンで変化させながら、可動火格子列を駆動することによって前進させることを含む、清掃方法を提供することができる。

並行揺動式のストーカ式焼却炉の全体外観図である。 図１のストーカ式焼却炉の炉床部を概略的に示す部分拡大図である。 本発明の一実施形態による清掃装置の一例を概略的に示す図である。 図３の清掃装置の最前部に配置される本体部の一例を示す概略断面図である。 図３の清掃装置を用いた清掃工程の一例を説明する図である。 図３の清掃装置を用いた清掃工程の一例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態を適用可能なストーカ式焼却炉、すなわち、並行揺動式のストーカ式焼却炉（以下、単に焼却炉）１の全体外観図である。図示のように、焼却炉１は、全体として階段状に配置された複数の火格子列２を備える炉床部１Ａを備える。火格子列２は、炉床部１Ａの炉幅方向に並んで配置された複数の可動火格子２０Ａからなる可動火格子列２Ａと、炉床部１Ａの炉幅方向に並んで配置された複数の固定火格子２０Ｂからなる固定火格子列２Ｂとを含む。可動火格子列２Ａと固定火格子列２Ｂとは、炉床部１Ａ上の被焼却物の搬送方向に沿って階段状に交互に配置される。可動火格子２０Ａ及び固定火格子２０Ｂは、高温・腐食環境で使用され、形状が複雑であることから、通常、耐熱鋳鉄または耐熱鋳鋼を用いて鋳造される。

可動火格子列２Ａは、可動フレーム３に支持され、固定火格子列２Ｂは、固定フレーム４に支持される。可動フレーム３は、油圧駆動シリンダ５と、油圧駆動シリンダ５からの力を可動フレーム３に伝達するための駆動アーム６ａ及び駆動軸６ｂとによって前後方向に往復動することができる。具体的には、油圧駆動シリンダ５のピストンの前後動に従って駆動アーム６ａに固定された駆動軸６ｂが軸受６ｃ内を回転し、可動フレーム３が固定フレーム４に対して前後動される。これにより、可動火格子列２Ａが固定火格子列２Ｂに
対して前後方向に移動する。可動火格子列２Ａの移動ストローク（換言すれば、可動火格子列２Ａの可動域）は、たとえばリミットスイッチ等によって、油圧駆動シリンダ５のピストンの前進限界位置及び後退限界位置を設定することにより決めることができる。

図２は、炉床部１Ａを構成する火格子列２の一部を概略的に示す部分拡大図である。火格子列２のうち可動火格子列２Ａを構成する可動火格子２０Ａと固定火格子列２Ｂを構成する固定火格子２０Ｂとは実質的に同じ形状を有している。従って、図２では、便宜上、示される全ての火格子について符号２０を付している。また、以下の説明においても、特に可動火格子２０Ａと固定火格子２０Ｂとを区別する必要が無い場合等、可動火格子２０Ａと固定火格子２０Ｂを総じて火格子２０と称する場合がある。

火格子２０は、上壁部２３と、上壁部２３の前端から実質的に下方に向けて延びる前壁部２４と、上壁部２３の後端から実質的に下方に向けて延びる後壁部２５と、を有する。尚、本明細書において、「前」、「後」、「上」、「下」等の方向を示す用語は、火格子列２が図１に示した炉床部１Ａを構成したときの配置に関して用いられる。従って、例えば、「前」方向とは、火格子列２が図１に示した炉床部１Ａを構成したときの被焼却物の搬送方向をいい、「後」方向とは、その反対方向をいう。また、本明細書において、「上」方向とは、火格子列２が図１に示した炉床部１Ａを構成したときの炉内を向く方向をいい、「下」方向とはその反対方向をいう。

火格子２０の下側は、燃焼用空気が通過する内部空間２８を画定している。図２に示すように、炉幅方向で互いに隣接する火格子２０同士の間には僅かな間隙３０Ａが存在している。また、炉長方向で階段状に配置された火格子２０同士の間（具体的には、上段側の火格子２０の前壁部２４と下段側の火格子２０の上壁部２３との間）にも僅かな間隙３０Ｂが存在する。間隙３０Ａ、３０Ｂは、例えば、１ｍｍ以下の僅かな間隙である。内部空間２８を通る燃焼用空気は、図２の矢印で示すように、間隙３０Ａ、３０Ｂを通じて炉内に供給される。

再び、図１を参照すると、焼却炉１の稼働中（換言すれば、焼却処理中）、可動火格子列２Ａは、油圧駆動シリンダ５によって、所定のストロークで固定火格子列２Ｂに対して前後方向に往復動させられる。焼却炉１の全ての可動火格子列２Ａが同期して動くことにより、炉床部１Ａ上の被焼却物が炉長方向に順次搬送され、炉床部１Ａから排出される。しかし、焼却炉１の停止後、炉床部１Ａの上面には、細かい不燃物や灰等の燃焼残留物が存在する場合がある。本発明の実施形態によれば、こうした燃焼残留物の除去を、実質的に作業員の手作業によることなく且つ追加の動力を必要とすることなく行うことができる清掃装置及び清掃方法を提供することができる。

図３は、本発明の一実施形態による清掃装置の一例を概略的に示す分解組立図である。清掃装置４０は、例えば、図１及び図２に参照して説明した焼却炉１の炉床部１Ａの上面（すなわち、可動火格子２０Ａ及び固定火格子２０Ｂの上壁部２３）に載置して使用することができる。

図３の例では、清掃装置４０は、複数（図示の例では３つ）の本体部４１と、本体部４１を上下方向に相対移動可能に連結する連結部４７を備えている。本体部４１は、炉床部１Ａの上面に、被焼却物の搬送方向（以下、搬送方向）に整列するように配置され、連結部４７によって互いに連結される。ここでは、便宜上、被焼却物の搬送方向で最前部に配置される本体部４１に符号４１Ａを付し、最後部に配置される本体部４１に符号４１Ｃを付し、中間に配置される本体部４１に符号４１Ｂを付している。本体部４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは、互いに実質的に同一の寸法及び形状を有することができる。

図示の例では、各本体部４１は、被焼却物の搬送方向で互いに対向する向きに配置される前面部４６Ａ及び後面部４６Ｂと、上面部４６Ｃと、下面部４６Ｄと、一対の側面部４６Ｅとを有する略直方体の外形を有する。しかし、本実施形態において、本体部４１の形状は、略直方体に限られず、本体部４１の数は、２つ以上であれば特に限られない。清掃装置４０は、全体として、可動火格子２０Ａの前壁部２４によって押圧可能な被押圧部を含む後面４３と、被焼却物の搬送方向で後面に対向する向きに配置される前面４５とを有している。図示の例では、被焼却物の搬送方向で最前部に配置される本体部４１Ａの前面部４６Ａが清掃装置４０の前面４５を構成し、被焼却物の搬送方向で最後部に配置される本体部４１Ｃが清掃装置４０の後面４３を構成する。

清掃装置４０の前面４５は、その下縁部（換言すれば、前面部４６Ａと下面部４６Ｄとの交差部）に、炉床部１Ａの上面と摺動可能に係合することができるヘラ部４５Ａを有する。換言すれば、清掃装置４０の前面４５は、その下縁部が、炉床部１Ａの上面上を密に摺動することができる鋭利な角部を形成している。すなわち、ヘラ部４５Ａに関して「摺動可能に係合する」における「係合」とは、ヘラ部４５Ａが炉床部１Ａの上面に固定されることなく、単に接触することを意味する。この構成により、清掃装置４０が各火格子２０上を前進する間、ヘラ部４５Ａによって、火格子２０上の燃焼残留物をスクレープ除去することができる。後述するように、清掃装置４０は、既存の火格子駆動機構を用いて（換言すれば、追加の動力を必要とせずに）駆動することができる、従って、清掃作業の省エネを実現することができる。

清掃装置４０の左右方向（図３のｗ；換言すれば、炉幅方向）の寸法は、特に限られないが、清掃対象である炉床部１Ａの炉幅と実質的に同じであることが好ましい。これにより、１つの清掃装置４０を搬送方向の最上流に一度設置するだけで、炉床部１Ａ上の実質的に全ての燃焼残留物を炉床部１Ａから排出することができる。本実施形態では、複数の本体部４１は、炉長方向に一列に並ぶように配置されている。しかし、他の実施形態では、複数の本体部４１を炉長方向及び炉幅方向に並べ、炉幅方向に並べられた複数の本体部４１の合計の幅が、炉床部１Ａの炉幅と実質的に同じになるようにしてもよい。尚、清掃装置４０の前後方向（換言すれば、炉長方向または搬送方向）の寸法は、特に限られないが、清掃装置４０を構成する複数の本体部４１の全てが、同じ火格子２０の上壁部２３上に一度に載ることができるように設定されることが好ましい。

図示の例では、連結部４７は、搬送方向で隣接する２つの本体部４１の一方（例えば、図示の本体部４１Ａ）に対して固定される第１のロッド４７Ａと、他方（例えば、図示の本体部４１Ｂ）に対して固定される第２のロッド４７Ｂとの組を有する。第１のロッド４７Ａと第２のロッド４７Ｂとは、相対的に摺動可能な嵌合状態で配置されるように構成されている。図示の例では、第１のロッド４７Ａが第２のロッド４７Ｂの内側に嵌合するように構成されている。従って、第１のロッド４７Ａは、中実のロッドの形態を有していてもよいし、空洞を有する管状ロッドの形態を有していてもよい。第２のロッド４７Ｂは、管状ロッドの形態を有しており、第１のロッド４７Ａの外径よりも大きい内径を有している。しかし、他の例では、第１のロッド４７Ａが管状ロッドの形態を有し、第２のロッド４７Ｂが第１のロッド４７Ａの内側に嵌合するように構成されていてもよい。また、図示の例では、第１のロッド４７Ａを本体部４１Ａの上面４６Ｃの内側に配置し、第２のロッド４７Ｂを、取付け片４７Ｃを介して本体部４１Ｂの上面４６Ｃの外側に配置することにより、組立て時の本体部４１同士の前後方向の隙間をできるだけ小さくしている。しかし、組立て後の本体部４１同士の前後方向の隙間の大きさは特に限られない。従って、例えば図示の第１のロッド４７Ａと第２のロッド４７Ｂは、その両方が本体部４１Ａ及び４１Ｂの上面４６Ｃの外側に配置され、互いに連結されてもよい。

後述する清掃工程の間、清掃装置４０は可動火格子２０Ａに押されて、階段状の炉床部
１Ａの上面に沿って徐々に搬送方向の下流側に移動する。清掃装置４０が段差部を移動する（すなわち、上段の火格子２０から下段の火格子２０に移動する）際、第１のロッド４７Ａが第２のロッド４７Ｂに沿って下降することにより、例えば、後方の本体部４１Ｂ及び本体部４１Ｃを上段に残したまま、最前部の本体部４１Ａのみを下段に着床させることができる。

しかし、連結部４７の具体的な構成は図示のものに限られない。連結部４７として他の機構、例えば、ヒンジ式のアーム構造を使用することができる。

本体部４１は、形状を維持できる材料である限り、金属系材料でも非金属系材料でも形成することができる。また、本体部４１は、互いに同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。本実施形態では、各本体部４１が、非金属系材料で形成されている。

図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う本体部４１の概略断面図である。ここでは、特に、最前部に配置される本体部４１Ａを示している。尚、図３に示される連結部４７は、図４では省略されている。最前部に配置される本体部４１Ａは、その下面部４６Ｄが、少なくとも部分的に磁化されていることが好ましい。これにより、清掃装置４０を効率よく前進させることができる。具体的には、清掃工程中、清掃装置４０が、上段の可動火格子２０Ａと下段の固定火格子２０Ｂとの間の段差部をまたがる位置で停止する場合がある（例えば、後述する図６（ｌ）の状態）。この状態で上段の可動火格子２０Ａが後退を開始したときでも、最前部の本体部４１Ａは、下面部４６Ｄが磁化されているので、後方に引き摺られることなく固定火格子２０Ｂに留まることができる。本実施形態では、本体部４１Ａは、その下面部４６Ｄが、磁石５５によって部分的に磁化されている。図４に示されるように、本体部４１Ａは、磁石５５が配置される空洞部５７を備えている。磁石５５は、永久磁石であっても、電磁石であってもよい。

尚、清掃中に、磁石５５の磁力の作用によって、本体部４１Ａに金属系の燃焼残留物が付着する可能性がある。本実施形態では、本体部４１Ａが非金属系材料で形成されると共に、磁石５５が、空洞部５７内に非取付状態で配置されている。これにより、本体部４１Ａに付着した燃焼残留物を容易に除去することができる。具体的には、本体部４１Ａを揺すったり、上下方向に反転させたりすることによって、磁石５５が本体部４１Ａの下面部４６Ｄから離れ、下面部４６Ｄに作用する磁力を低下させることができる。従って、付着した燃焼残留物を容易に除去することができ、また、一旦除去した燃焼残留物が再付着することを防止することができる。従って、炉内の清掃作業時間だけでなく、その後の清掃装置４０の清掃時間も短縮することができ、人件費コストを低減することができる。尚、本実施形態では、本体部４１Ａの前面部４６Ａに金属系の燃焼残留物が付着することを防止するように、磁石５５が配置される空洞部５７を前面部４６Ａから分離するための隔壁５８を設けている。しかし、隔壁５８は設けられていなくてもよい。また、本体部４１Ａは、空洞部５７を側面部４６Ｅから分離するための隔壁を備えることもできる。

最前部に配置される本体部４１Ａの下面部４６Ｄを磁化することに代えて、例えば、本体部４１Ａの下面部４６Ｄの表面の少なくとも一部が、凹凸加工されているか、または、凹凸加工された材料で覆われていてもよい。または、最前部に配置される本体部４１Ａの下面部４６Ｄを磁化することに代えて、本体部４１Ａの下面部４６Ｄの表面の少なくとも一部が、ゴム材料等の高い摩擦係数を有する材料で形成されているか、または、そのような材料で覆われていてもよい。これらの代替手段によっても、清掃装置４０を効率よく前進させることができる。すなわち、清掃工程中、例えば図６（ｌ）の状態で上段の可動火格子２０Ａが後退を開始したときでも、最前部の本体部４１Ａは、その下面部４６Ｄの表面の凹凸またはゴム材料等の摩擦によって、後方に引き摺られることなく固定火格子２０
Ｂに留まることができる。尚、本体部４１Ａは、下面部４６Ｄの磁化及び上記の代替手段のうちの、いずれか複数を同時に備えていてもよい。

また、図４に示される本体部４１Ａのように、複数の本体部４１のうち、少なくとも１つの本体部４１が、圧縮流体（例えば、空気）が供給される空洞部５９と、空洞部５９から圧縮流体を放出する開口部６１とを備えていることが好ましい。開口部６１から圧縮流体を放出することにより、火格子２０の表面だけでなく、火格子２０間の間隙（図２の間隙３０Ａ、３０Ｂを参照）を清掃することができるので、火格子２０間の間隙を閉塞させている異物を除去することができる。また、火格子２０の表面に凹凸がある場合には、凹凸部分を清掃することもできるので、再稼働後に火格子２０間の摺動部（すなわち、図２の間隙３０Ｂ）に異物が噛み込むことを防止することもできる。従って、燃焼用空気が不均一に供給されることによる不均一燃焼の問題を改善することができるので、焼却炉１の焼却能力を良好に回復させることができる。

また、近年、廃棄物処理施設の多くは、ボイラとタービン発電機を付設することにより、焼却処理としての機能に加え、熱回収施設として発電を行う発電所の機能を有するようになってきている。このような廃熱ボイラ発電施設においては売電収益を増加することができる。

圧縮空気は、例えば、外部に配置された供給源と空洞部５９とをホース（図示せず）で連結して供給することができる。これにより、清掃工程中、連続的に圧縮流体を開口部６１から噴射しながら清掃装置４０を移動させることができる。開口部６１は、後面部４６Ｂ及び下面部４６Ｄの少なくとも一方に形成されていることが好ましい。しかし、開口部６１の具体的な位置、形状、数、大きさ等は特に限られない。また、空洞部５９及び開口部６１は、最前部に配置される本体部４１Ａだけでなく、清掃装置４０を構成する複数の本体部４０のそれぞれに設けられてもよい。

次に、図５及び図６を参照して、本発明の一実施形態による清掃方法の一例を説明する。この例では、図３及び図４に示す清掃装置４０が使用される。清掃対象となるストーカ式焼却炉は、図１に参照して説明された並行揺動式のストーカ式焼却炉１である。階段状の火格子列２の段数は特に限られないが、本例では、８段（可動火格子列２Ａ：４段；固定火格子列２Ｂ：４段）の場合を示している。図中７０は、最上流の可動火格子２０Ａの上壁部２３上に位置する段差壁（図１を参照）である。

上記したように、並行揺動式のストーカ式焼却炉１では、稼動中（換言すれば、焼却処理中）、全ての可動火格子列２Ａ（すなわち、可動火格子２０Ａ）が、一斉に、所定のストロークで固定火格子列２Ｂ（すなわち、固定火格子２０Ｂ）に対して前後方向に往復動する。可動火格子列２Ａのストローク（換言すれば、可動火格子列２Ａの可動域）は、たとえばリミットスイッチ等によって、油圧駆動シリンダ５のピストンの前進限界位置及び後退限界位置を設定することにより決めることができる。すなわち、ピストンの前進限界位置及び後退限界位置を設定することによって、可動火格子列２Ａの前進限界位置及び後退限界位置が設定される。図５及び図６では、可動火格子列２Ａの前進限界位置と後退限界位置との間の距離、すなわち、最大ストローク長の例が、Ｌで示されている。最大ストローク長Ｌ内の位置Ｌ１が可動火格子列２Ａの前進限界位置を示し、位置Ｌ５が後退限界位置を示す。Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ中間位置である。尚、以下の説明において、Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ、ストローク位置とも称する。図示されるように、最大ストローク長Ｌは、可動火格子列２Ａの前端の位置が固定火格子列２Ｂの上面内に位置する範囲内で設定されている。

尚、本実施形態による清掃方法では、３つの本体部４１から構成される清掃装置４０が
使用されている。しかし、最大ストローク長Ｌの長さによって、清掃装置４０を構成する本体部４１の数は変更されてよい。

図５及び図６において、Ｒは、燃焼残留物を示す。焼却処理終了時、燃焼残留物Ｒは、炉床部１Ａの上面の全体にわたって存在し得る。しかし、理解の容易のため、図５及び図６では、各火格子２０の前端部に存在する燃焼残留物Ｒのみが図示されている。また、以下の説明において、可動火格子列２Ａの各ストローク位置Ｌ１〜Ｌ５間の距離は、本体部４１の一つ分の長さ（換言すれば、前後方向寸法）に対応している。従って、以下の説明において、各ストローク位置Ｌ１〜Ｌ５におけるストローク長は、本体部４１の１つ分の長さに対する比で表される（例えば、本体部４１の長さ１に対して、最大ストローク長Ｌは４）。また、一例として、清掃装置４０の幅ｗ（図３参照）は、火格子２０の幅と実質的に同じに設定されている。

焼却処理終了後、通常、焼却炉１は、可動火格子列２Ａが後退限界位置Ｌ５に位置している状態で停止されている。この状態で、最上流に位置する可動火格子（すなわち、一段目の可動火格子）２０Ａの下段の固定火格子（すなわち、一段目の固定火格子）２０Ｂに清掃装置４０を載置する（図５（ａ））。このとき、一段目の固定火格子２０Ｂにおける、清掃装置４０が載置される領域内の燃焼残留物Ｒは、予め手作業で除去しておくことができる。可動火格子２０Ａが前進ストロークを開始すると、清掃装置４０が可動火格子２０Ａに押されて固定火格子２０Ｂ上を前進する。この間、清掃装置４０のヘラ部４５Ａが固定火格子２０Ｂの上面と摺動係合し、これにより、燃焼残留物Ｒがスクレープ除去され、固定火格子２０Ｂの前端に集められる。清掃装置４０の前端が固定火格子２０Ｂの前端に到達したとき、清掃装置４０が位置する固定火格子２０Ｂ上の実質的に全ての燃焼残留物Ｒが除去され、下段の可動火格子（すなわち、二段目の可動火格子）２０Ａとの段差部に落下する（図５（ｂ））。これにより、一段目の固定火格子２０Ｂの清掃が完了する。このとき、可動火格子２０Ａは前進限界位置Ｌ１に到達しておらず、中間位置Ｌ３に位置している（前進ストローク長：２）。

この状態で可動火格子２０Ａの前進ストロークを継続すると、清掃装置４０が段差部の燃焼残留物Ｒ上に落下することになる。従って、中間位置Ｌ３で可動火格子２０Ａの前進ストロークを停止させ、可動火格子２０Ａを後退限界位置Ｌ５まで後退させる（図５（ｃ））（後退ストローク長：２）。これにより、段差部に落ちた燃焼残留物Ｒ上に清掃装置４０が落下することを防止することができる。尚、後退限界位置Ｌ５までの後退ストロークの間、段差部に落下した燃焼残留物Ｒは、段差部に位置したままである。

次に、後退限界位置Ｌ５から可動火格子２０Ａの前進ストロークを開始すると、段差部に落下した燃焼残留物Ｒ（換言すれば、二段目の可動火格子２０Ａ上の燃焼残留物Ｒ）は、清掃装置４０が載置された上段の固定火格子２０Ｂに対して相対的に前進し始める（図５（ｄ））。従って、固定火格子２０Ｂ上の清掃装置４０は、燃焼残留物Ｒ上に落下することなく下段の可動火格子２０Ａに移動する（図５（ｅ））。このとき、清掃装置４０を構成する３つの本体部４１は、連結部４７を介して互いに摺動することができるので、各ストローク位置に応じて１つずつ着床する。可動火格子２０Ａは、最大ストローク長Ｌで前進限界位置Ｌ１まで移動することができる（前進ストローク長：４）。

次に、前進限界位置Ｌ１から可動火格子２０Ａの後退ストロークを開始させると、清掃装置４０のヘラ部４５Ａが二段目の可動火格子２０Ａの上面と摺動係合し、これにより、燃焼残留物Ｒがスクレープ除去され、可動火格子２０Ａの前端に集められる（図５（ｆ））。清掃装置４０の前端が可動火格子２０Ａの前端に到達したとき（図５（ｇ））、二段目の可動火格子２０Ａ上の実質的に全ての燃焼残留物Ｒが除去され、下段の固定火格子（すなわち、二段目の固定火格子）２０Ｂに落下する。これにより、二段目の可動火格子２
０Ａの清掃が完了する。このとき、可動火格子列２Ａは後退限界位置Ｌ５に到達しておらず、中間位置Ｌ４に位置している（後退ストローク長：３）。

この状態で可動火格子列２Ａの後退ストロークを継続すると、清掃装置４０が段差部の燃焼残留物Ｒ上に落下することになる。従って、中間位置Ｌ４で後退ストロークを停止させ、可動火格子２０Ａを前進限界位置Ｌ１まで前進させる（図６（ｈ））（前進ストローク長：３）。これにより、段差部上の燃焼残留物Ｒに清掃装置４０が落下することを防止することができる。尚、前進限界位置Ｌ１までの前進ストロークの間、段差部上の燃焼残留物Ｒは、段差部に位置したまま、可動火格子２０Ａに押されて移動する。

次に、前進限界位置Ｌ１から可動火格子２０Ａの後退ストロークを開始すると、段差部上の燃焼残留物Ｒは、清掃装置４０が載置された上段の可動火格子（すなわち、二段目の可動火格子）２０Ａに対して相対的に前進する（図６（ｉ））。従って、清掃装置４０は、燃焼残留物Ｒ上に落下することなく下段の固定火格子（すなわち、二段目の固定火格子）２０Ｂに移動する（図６（ｊ））。このとき、可動火格子２０Ａは、最大ストローク長Ｌで後退限界位置Ｌ５まで移動することができる（後退ストローク長：４）。

再び可動火格子２０Ａが前進ストロークを開始すると、清掃装置４０が可動火格子２０Ａに押されて固定火格子２０Ｂ上を前進する。この間、清掃装置４０のヘラ部４５Ａが固定火格子２０Ｂの上面と摺動係合し、これにより、燃焼残留物Ｒがスクレープ除去され、固定火格子２０Ｂの前端に集められる（図６（ｋ））。清掃装置４０の前端が固定火格子２０Ｂの前端に到達したとき（図６（ｌ））、二段目の固定火格子２０Ｂ上の実質的に全ての燃焼残留物Ｒがスクレープ除去され、下段の可動火格子２０Ａとの段差部に落下する。これにより、二段目の固定火格子２０Ｂの清掃が完了する。このとき、可動火格子２０Ａは前進限界位置Ｌ１に到達しておらず、中間位置Ｌ２に位置している（前進ストローク長：３）。この状態で可動火格子２０Ａの前進ストロークを継続すると、清掃装置４０が段差部の燃焼残留物Ｒ上に落下することになるので、中間位置Ｌ２で可動火格子２０Ａの前進ストロークを停止させ、可動火格子２０Ａを後退限界位置Ｌ５まで後退させる（図６（ｍ））（後退ストローク長：３）。尚、後退ストローク開始時、図６（ｌ）に示すように、清掃装置４０の最後部の本体部４１Ｃは、後退する可動火格子２０Ａ上に位置している。しかし、最前部の本体部４１Ａの下面部４６Ｄが磁化されているので（図４参照）、前方の本体部４１Ａ、４１Ｂが最後部の本体部４１Ｃに引き摺られて後退することはない。

こうして、燃焼残留物Ｒが最下流の火格子２０から排出されるまで、可動火格子２０Ａのストローク長が所定のパターンで変化させられる。これにより、清掃装置４０は、燃焼残留物Ｒ上に落下することなく炉床部１Ａ上を前進する。従って、各火格子２０において燃焼残留物Ｒが、前進する清掃装置４０のヘラ部４５Ａによってスクレープ除去され、火格子２０の前端に集積され、下段の火格子２０へと移動させられる。この工程を、実質的に全ての燃焼残留物Ｒが炉床部１Ａから排出されるまで繰り返すことができる。

本実施形態によれば、清掃装置４０を設置後（図５（ａ））、可動火格子列２Ａをストローク長２で往復動させることにより（第１のパターン）、一段目の固定火格子２０Ｂの清掃が完了され（図５（ｂ））、可動火格子列２Ａが初期位置である後退限界位置Ｌ５に戻される（図５（ｃ））。その後、燃焼残留物Ｒが最下流の火格子２０から排出されるまで、ストローク長４→３→３のパターン（第２のパターン）で可動火格子列２Ａの往復動が繰り返される。このように、本発明の一実施形態による清掃方法では、可動火格子列２Ａの移動のストローク長は、清掃装置４０によって集められた燃焼残留物Ｒが清掃装置４０によって炉床部１Ａの段差部に落下したとき（換言すれば、清掃装置４０が炉床部１Ａの段差部に落下する前）に停止されるように設定される。停止後、可動火格子２０Ａは逆
進される。第１のパターンは、一段目の固定火格子２０Ｂにおける、清掃装置４０の最初の設置位置によって変わり得る。第２のパターンは、可動火格子列２Ａの最大ストローク長Ｌよりも短いストローク長の往復動を所定のタイミングで実施するように可動火格子列２Ａの動作を制御することにより実現することができる。本実施形態では、「短いストローク長」は、最大ストローク長Ｌから、本体部４１の一つ分の長さに対応するストローク長を引いた長さである。「所定のタイミング」は、清掃装置４０によって集められた燃焼残留物Ｒが清掃装置４０によって炉床部１Ａの段差部に落下したとき（換言すれば、清掃装置４０が炉床部１Ａの段差部に落下する前）であればよいが、清掃装置４０の前端が、清掃装置４０が位置する火格子２０の前端に到達したとき（換言すれば、清掃装置４０が、清掃装置４０が位置する火格子２０の清掃を完了したとき）であることが好ましい。ストローク長のパターンは、適宜シミュレーションを行うこと等により決定することができる。

清掃時の可動火格子列２Ａのストローク長の制御は、例えば、既存の焼却炉１に、清掃中の油圧駆動シリンダ５のピストンの可動域を設定するリミットスイッチを追加することにより実現することができる。同様に、清掃時のストローク長のパターンを設定する手段として、タイマーが用いられてもよい。

本実施形態の清掃方法では、既存のストーカ式焼却炉１に追加される動力は不要である。作業者が必要とする手作業は、焼却処理終了後に清掃装置４０を一度固定火格子２０Ｂ上に設置すること、及び、必要に応じて、清掃装置４０が設置される固定火格子２０Ｂの領域を予め清掃することだけである。このように、本実施形態の清掃方法によれば、炉床部１Ａの表面に存在する燃焼残留物を容易に除去することができるので、炉床面積が大きい焼却炉１にとっては特に経済的な清掃方法である。

また、本実施形態の清掃方法では、清掃装置４０が開口部６１を有しているので、開口部６１から放出される圧縮流体によって、火格子列２の表面だけでなく、火格子列２間の間隙（図２の間隙３０Ａ、３０Ｂを参照）も清掃することができるので、火格子列２間の間隙を閉塞させている異物を除去することができる。また、火格子列２の表面に凹凸がある場合には、凹凸部分を清掃することもできるので、再稼働後に火格子列２間の摺動部（図２の間隙３０Ｂ）に異物が噛み込むことを防止することもできる。従って、燃焼用空気が不均一に供給されることによる不均一燃焼の問題を改善することができるので、焼却炉１の焼却能力を良好に回復させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

本発明は、以下の態様を含む。
１． 可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃装置であって、
搬送方向に整列するように配置される複数の本体部と、複数の本体部を上下方向に相対移動可能に連結する連結部と、を備えており、
複数の本体部のうち、最前部に配置される本体部の前面は、その下縁部に、炉床部の上面と摺動可能に係合することができるヘラ部を形成する、清掃装置。
２． 複数の本体部は、互いに同一の寸法及び形状を有している、上記１．に記載の清掃装置。
３． 連結部は、隣接する２つの本体部の一方に対して固定される第１のロッドと、隣接する２つの本体部の他方に対して固定される第２のロッドとの組を含んでおり、
第１のロッドと第２のロッドは、相対的に摺動可能な嵌合状態で配置される、上記１．または２．に記載の清掃装置。
４． 最前部に配置される本体部の下面が少なくとも部分的に磁化されている、上記１．〜３．のいずれかに記載の清掃装置。
５． 最前部に配置される本体部が非金属材料で形成されており、最前部に配置される本体部が空洞部を備えており、清掃装置は、空洞部内に配置される磁石を備えている、上記４．に記載の清掃装置。
６． 最前部に配置される本体部の下面の少なくとも一部が、凹凸加工されているか、または、凹凸加工された材料で覆われている、上記１．〜５．のいずれかに記載の清掃装置。
７． 最前部に配置される本体部の下面の少なくとも一部がゴム材料で形成されているか、または、ゴム材料で覆われている、上記１．〜６．のいずれかに記載の清掃装置。
８． 複数の本体部のうち、少なくとも１つの本体部が、圧縮流体が供給される空洞部と、空洞部から圧縮流体を放出する開口部と、を備えている、上記１．〜７．のいずれかに記載の清掃装置。
９． 清掃装置の幅が、清掃対象の炉床部の幅と同じである、上記１．〜８．のいずれかに記載の清掃装置。
１０． 可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に階段状に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃方法であって、
炉床部の上面に配置された上記１．〜９．のいずれかに記載の清掃装置を、可動火格子列のストローク長を所定のパターンで変化させながら、可動火格子列を駆動することによって前進させることを含む、清掃方法。
１１． 可動火格子列のストロークは、清掃装置によって集められた燃焼残留物が、清掃装置によって炉床部の段差部に落下したときに停止される、上記１０．に記載の清掃方法。
１２． 可動火格子列のストロークは、清掃装置が、清掃装置が位置する火格子の清掃を完了したとき停止される、上記１１．に記載の清掃方法。
１３． 可動火格子列のストロークは、清掃装置が炉床部の段差部に落下する前に停止される、上記１０．に記載の清掃方法。
１４． 清掃装置の前端が、清掃装置が位置する火格子の前端に到達したときに停止される、上記１３．に記載の清掃方法。

本発明は、並行揺動式のストーカ式焼却炉の清掃に広く適用することができる。

Ｌ 最大ストローク長
Ｌ１ 前進限界位置
Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 中間位置
Ｌ５ 後退限界位置
Ｒ 燃焼残留物
ｗ 幅
１ 並行揺動式のストーカ式焼却炉
１Ａ 炉床部
２ 火格子列
２Ａ 可動火格子列
２Ｂ 固定火格子列
３ 可動フレーム
４ 固定フレーム
５ 油圧駆動シリンダ
６ａ 駆動アーム
６ｂ 駆動軸
６ｃ 軸受
２０ 火格子
２０Ａ 可動火格子
２０Ｂ 固定火格子
２３ 上壁部
２４ 前壁部
２５ 後壁部
２８ 内部空間
３０Ａ、３０Ｂ 間隙
４０ 清掃装置
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ 本体部
４３ 後面
４５ 前面
４５Ａ ヘラ部
４６Ａ 前面部
４６Ｂ 後面部
４６Ｃ 上面部
４６Ｄ 下面部
４６Ｅ 側面部
４７ 連結部
４７Ａ 第１のロッド
４７Ｂ 第２のロッド
４７Ｃ 取付け片
５５ 磁石
５７、５９ 空洞部
５８ 隔壁
６１ 開口部
７０ 段差壁

Claims (14)

1. 可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃装置であって、
   前記搬送方向に整列するように配置される複数の本体部と、前記複数の本体部を上下方向に相対移動可能に連結する連結部と、を備えており、
   前記複数の本体部のうち、最前部に配置される本体部の前面は、その下縁部に、前記炉床部の上面と摺動可能に係合することができるヘラ部を形成する、清掃装置。
2. 前記複数の本体部は、互いに同一の寸法及び形状を有している、請求項１に記載の清掃装置。
3. 前記連結部は、隣接する２つの前記本体部の一方に対して固定される第１のロッドと、前記隣接する２つの本体部の他方に対して固定される第２のロッドとの組を含んでおり、
   前記第１のロッドと前記第２のロッドは、相対的に摺動可能な嵌合状態で配置される、請求項１または２に記載の清掃装置。
4. 前記最前部に配置される本体部の下面が少なくとも部分的に磁化されている、請求項1〜３のいずれか一項に記載の清掃装置。
5. 前記最前部に配置される本体部が非金属材料で形成されており、
   前記最前部に配置される本体部が空洞部を備えており、前記清掃装置は、前記空洞部内に配置される磁石を備えている、請求項４に記載の清掃装置。
6. 前記最前部に配置される本体部の下面の少なくとも一部が、凹凸加工されているか、または、凹凸加工された材料で覆われている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の清掃装置。
7. 前記最前部に配置される本体部の下面の少なくとも一部がゴム材料で形成されているか、または、ゴム材料で覆われている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の清掃装置。
8. 前記複数の本体部のうち、少なくとも１つの本体部が、圧縮流体が供給される空洞部と、前記空洞部から前記圧縮流体を放出する開口部と、を備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の清掃装置。
9. 前記清掃装置の幅が、清掃対象の前記炉床部の幅と同じである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の清掃装置。
10. 可動火格子列と固定火格子列とが被焼却物の搬送方向に交互に階段状に配置された、ストーカ式焼却炉の炉床部の上面を清掃する清掃方法であって、
    前記炉床部の上面に配置された請求項１〜９のいずれか一項に記載の清掃装置を、前記可動火格子列のストローク長を所定のパターンで変化させながら、前記可動火格子列を駆動することによって前進させることを含む、清掃方法。
11. 前記可動火格子列のストロークは、前記清掃装置によって集められた燃焼残留物が、前記清掃装置によって前記炉床部の段差部に落下したときに停止される、請求項１０に記載の清掃方法。
12. 前記可動火格子列のストロークは、前記清掃装置が、前記清掃装置が位置する火格子の清掃を完了したとき停止される、請求項１１に記載の清掃方法。
13. 前記可動火格子列のストロークは、前記清掃装置が前記炉床部の段差部に落下する前に停止される、請求項１０に記載の清掃方法。
14. 前記清掃装置の前端が、前記清掃装置が位置する火格子の前端に到達したときに停止される、請求項１３に記載の清掃方法。

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