炉排以及炉排的制造方法与流程

本发明涉及炉排以及炉排的制造方法。

背景技术：

目前，作为对随着废弃物的焚烧处理而产生的有害物质进行无害化处理的废弃物处理设施的焚烧炉，而公知机动炉排式焚烧炉。机动炉排式焚烧炉具有沿着焚烧炉的宽度方向横列而并列配置的固定炉排列和可动炉排列。固定炉排列和可动炉排列沿着焚烧炉的长度方向(焚烧处理对象物的移送方向)而交替配置为阶梯状。

近年，大量的废弃物处理设施通过附加设置锅炉和涡轮发电机而在焚烧处理功能的基础上，作为热回收设施而具有进行发电的发电厂的功能。发电厂需要确保长期稳定的电力供给，因此，要求不停止焚烧炉，使其能够稳定且长期地连续运转。而且，从经济性观点来看，也要求使运营管理费用等(消耗部件的更换费用、保养费用等)为最小限度。

废弃物焚烧炉内使用的炉排暴露于1200℃左右的高温火焰、腐蚀性气体、及熔盐等中。当炉排的高温腐蚀逐渐严重时，为了定期更换或维修炉排就必须停止焚烧炉。因此，为了使炉排的更换或维修的周期长期化，就需要改善炉排的耐久性。进一步地，还需要在短时间内进行炉排的更换或维修。

另外，即使在高温腐蚀部分以外，炉排的滑动部分也会由于磨损逐渐严重而达到使用极限，从而需要更换或保养。

图5A以及图5B表示这种机动炉排式焚烧炉的以往的炉排。图5A表示以往的炉排的俯视立体图，图5B表示以往的炉排的仰视立体图。如图5A以及图5B所示，炉排9具有上壁部91、设于上壁部91的前端的前壁92、设于上壁部91的后端的后壁部93、设于上壁部91 的背面侧的凹部94、和多个翅片95。炉排9是由耐热铸铁或耐热铸钢等材料形成的铸件，整体具有复杂的形状。

在图示例中，在前壁部92与凹部94之间设有3个翅片95来加强炉排9。划定在上壁部91与多个翅片95之间的间隙(内部空间)形成供助燃空气通过的通路。即，炉排9形成为大致中空的块状。另外，翅片95在与长度方向中间部相比靠近后壁93的一侧具有突面部95a。每个突面部95a都具有通孔95b。这些通孔95b中插入有销96。

机动炉排式焚烧炉的炉床根据炉的规模可以由几百到几千个同一形状的炉排构成。由于需要再现炉排的复杂形状，所以以往一般都是通过砂模铸造法来制造炉排。

作为改善这种铸造的炉排的耐久性的方法，提出了通过Ni基自熔性合金喷镀或堆焊对炉排的表面进行改性的方案(例如参照专利文献1)、以及在构成炉排的耐热铸钢中添加抑制晶界腐蚀的元素(例如Mo或Nb)的方案(例如参照专利文献2)。

现有技术文件

专利文献1：日本特开2007-255814号公报

专利文献2：日本特开2007-254842号公报

通常，炉排由耐热合金钢形成，其构造复杂。另外，炉排大多使用在焚烧炉中，因此需要大量生产。由此，炉排以往通过铸造法来制造。但是，在通过铸造来制造由耐热合金钢形成的炉排的情况下，为了保证尺寸精度而要求高铸造技术。另外，铸造制造的炉排由于是经过很多工序而制造的，所以存在耗费制造成本的问题。

另外，炉排的在焚烧炉内露出的面(炉内露出面)暴露于1200℃左右的高温火焰、腐蚀性气体、及熔盐等高温腐蚀环境中。另一方面，炉排的没有在焚烧炉内露出的面(炉内非露出面)由于被一次助燃空气冷却，所以通常维持在300℃左右，即使最大也管理为450℃以下。因此，优选为仅炉排的炉内露出面由耐热耐腐蚀性合金形成。然而，若通过铸造来一体成型炉床构成部件的话，由于未暴露在高温腐蚀环境中的炉内非露出面也由耐热耐腐蚀性合金形成，所以不经济。

另外，由于铸造需要使产品整体的厚度尽可能地均匀并需要具有拔模斜度，所以相对于产品强度，铸件具有超出需要的厚度。因此，在通过铸造来制造炉排的情况下，由于需要大量高价的材料而不经济。

在通过铸造来制造炉排的情况下，还考虑到通过以包含晶界腐蚀抑制元素的高价耐热耐腐蚀性合金作为母材来改善炉排的耐久性，但是，也就不得不使用与母材合金相同的合金来形成无需改善耐久性的炉内非露出面。另外，即使炉排的一部分被烧坏或变薄，由于无法局部修复，所以也就不得不将炉排整个废弃或更换，也是不经济的。

在通过一体成型来铸造炉排的情况下，作为经济的铸造法，通常通过木制模型来进行砂模铸造。但是，炉排的形状是复杂的，且炉排的各部位的厚度不均匀，因此模型铸造的炉排难以满足产品尺寸精度。由此，为了达到所期望的尺寸精度就需要进行机械加工。例如，炉排宽度为150mm的炉排的设计要求精度为+0～－0.3mm，但铸造法的尺寸精度为±0.5mm左右。

炉排中通常使用的高铬低镍耐热铸钢(相当于JIS SCH2的材料)的弯曲强度及耐冲击性与一般结构用轧制钢材等相比较低。因此，担心在焚烧炉运转中废弃物中的不燃物等被咬入至炉床构成部件之间而发生断裂破损事故、或者在安装炉排时意外损坏。由此，需要十分注意对炉排的操作。

技术实现要素：

本发明鉴于以往技术所具有的上述问题点，以提供一种炉排为课题，该炉排能够通过具有适销性(市场销售性)的材料形成，或者通过具有均匀厚度并具有高铸造精度的单纯形状的部件形成。

另外，本发明的其他课题在于，提供一种产品尺寸精度的再现性优异的炉排的制造方法。

另外，本发明的其他课题在于，稳定确保炉排的机械强度。

另外，本发明的其他课题在于，提供一种炉排，其能够部分地更 换或者维修，容易检修保养。

本发明用于解决上述课题中的至少一个。

根据本发明的一个方式提供一种炉排。该炉排使用在焚烧炉中，具有：第1合金钢材；和与所述第1合金钢材不同的第2合金钢材。

根据本发明的另一个方式，在上述炉排中，所述第1合金钢材具有比所述第2合金钢材高的耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性。

根据本发明的另一个方式，在上述炉排中，所述第1合金钢材构成在所述焚烧炉的炉内露出的炉内露出面的至少一部分。

根据本发明的另一个方式，在上述炉排中，由所述第1合金钢材构成的部件和由所述第2合金钢材构成的部件通过螺栓而相互连结。

根据本发明的另一个方式，提供一种炉排的制造方法。该制造方法为使用在焚烧炉中的炉排的制造方法，具有将由第1合金钢材构成的部件和将由与所述第1合金钢材不同的第2合金钢材构成的部件通过螺栓连结的工序。

根据上述炉排，能够作为具有适销性的材料、或者作为具有均匀厚度并得到高铸造精度的单纯形状，来形成第1合金钢材及/或第2合金钢材。

根据上述炉排，例如能够将构成炉内露出面的炉排的部件，设为具有耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的合金钢材。另一方面，能够将不需要改善耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的构成炉内非露出面的炉排的部件，设为机械强度高的一般结构用轧制钢材。另外，能够将构成炉排温度高的主燃烧部的炉排的部件设为不锈钢板。因此，根据上述炉排，能够通过与使用环境对应的经济且耐久性有利的部件而部分地构成。

一般结构用轧制钢板和不锈钢板等的弯曲强度以及耐冲击性比耐热铸钢优异。即使在上述炉排的第1合金钢材为铸钢的情况下，也能够作为第2合金钢材而使用一般结构用轧制钢板或不锈钢板等，例如形成加强肋。由此，上述炉排能够得到稳定的机械强度，并能够防止作为铸造炉排缺点的折损事故。

在上述炉排中构成部件由螺栓接合，因此能够在炉排的保养时简单地分解炉排的构成炉内露出面的部件和构成炉内非露出面的部件。因此，能够容易地部分更换或者维修构成已烧伤或者磨损的构成炉内露出面的部件，预计能够缩短保养时间，削减保养费用。其结果为，能够实现贵重的金属资源的再生利用，避免资源的无谓废弃。

用于组装炉排的炉排框架由一般结构用轧制钢材等具有适销性的材料构成，并能够通过焊接进行组装，因此可以由一般的钣金加工厂来制造。钣金加工技术是在工业界具有广泛的实际应用且稳定的技术。钣金加工技术具有只要具备工作机械(车床、切割机以及钻孔机等)以及焊接设备，无需特殊设备就能制造零件的优点。如果由同一钣金加工厂制造炉排和炉排框架的话，能够大幅降低成本。在通过具有适销性且具有耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的材料构成上述炉排的炉内露出面的情况下，在成本降低率的试算中，能够在基本购入价格上将成本降低20％到40％。

另外，通过将第1合金钢材和第2合金钢材由螺栓连结，而能够制造上述炉排。由此，与例如通过焊接来接合的情况相比，能够提供产品尺寸精度的再现性优异的炉排。

附图说明

图1是表示使用了本实施方式的炉排的机动炉排式焚烧炉的炉床部分的整体图。

图2A是本实施方式的炉排的俯视立体图。

图2B是本实施方式的炉排的仰视立体图。

图3是表示本实施方式的炉排的构成部件的图。

图4是表示图1所示的机动炉排式焚烧炉的炉床部分中的固定炉排以及可动炉排的概略放大剖视图。

图5A是以往的炉排的俯视立体图。

图5B是以往的炉排的仰视立体图。

附图标记说明

6…炉排

61…上壁部

62…前壁部

63…前壁下部

64…后壁部

65…翅片

67…螺栓

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下说明的附图中，对于相同或者相当的构成要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。

图1是表示使用了本实施方式的炉排的机动炉排式焚烧炉的炉床部分的整体图。如图所示，机动炉排式焚烧炉1包括作为整体而具有阶梯状结构的炉床部11。炉床部11排列有多层机动炉排2。机动炉排2沿着焚烧处理对象物的移动方向具有干燥区域2a、第1燃烧区域2b、第2燃烧区域2c、及后燃烧区域2d。

炉床部11在宽度方向中央部具有分隔件3。在图1所示的例中，在机动炉排式焚烧炉1上设有1个分隔件3，从而将机动炉排2分割成了左右两列。但并不限于此，还可以在机动炉排式焚烧炉1中沿宽度方向设置多个分隔件3，从而将机动炉排2分割成左右三列或左右四列等。

另外，机动炉排式焚烧炉1具有风道12，其用于向炉床部11的机动炉排2的干燥区域2a、第1燃烧区域2b、第2燃烧区域2c、及后燃烧区域2d分别输送助燃空气。

机动炉排2具有沿炉床部11的宽度方向排列的多个固定炉排、和同样地沿宽度方向排列的多个可动炉排。固定炉排的列与可动炉排的列沿着炉床部11的焚烧处理对象物的移送方向呈阶梯状交替配置。

图2A是作为本实施方式的炉床构成部件的炉排的俯视立体图， 图2B是该炉排的仰视立体图。图2A及图2B所示的炉排构成图1所示的机动炉排2的固定炉排及可动炉排的一部分。

如图2A及图2B所示，炉排6具有上壁部61、设于上壁部61的前端的前壁部62、和从前壁部62的下端延伸的前壁下部63。进一步地，炉排6作为炉排6的支承体而具有设于上壁部61的后端的后壁部64、和加强兼冷却用的多个翅片65。翅片65在与后壁部64接近的位置上具有后端凹部65d。在图示例中，在前壁部62与后壁部64之间设有2个翅片65。

由上壁部61和多个翅片65划定的间隙(内部空间)形成供助燃空气通过的通路。即，炉排6形成为大致中空的块状。另外，翅片65在与长度方向中间部相比靠近后壁部64的一侧具有突面部65a。每个突面部65a都具有通孔65b。这些通孔65b中插入有销66。在2个翅片65的彼此相对的面上，焊接有板状的4个螺栓支承座65c，其用于支承将上壁部61以及前壁部62与翅片65连接的螺栓67。即，2个翅片65经由螺栓支承座65c彼此接合。在螺栓支承座65c上形成有用于插入螺栓67的2个孔。

图3是表示本实施方式的炉排6的构成部件的图。如图所示，在上壁部61的内侧面上焊接有供螺栓67螺合的3个螺栓固定座61a。在螺栓固定座61a上，形成有在内周面上形成了螺纹槽的2个孔。在使形成在螺栓支承座65c上的孔的位置、与螺栓固定座61a的孔的位置对合的状态下，将螺栓67插入至螺栓支承座65c的孔中并与螺栓固定座61a的孔螺合，由此使上壁部61与翅片65螺栓接合。

另外，在前壁部62的内侧面上焊接有供螺栓67螺合的1个螺栓固定座62a。在螺栓固定座62a上形成有在内周面上形成了螺纹槽的2个孔。在使形成在螺栓支承座65c上的孔的位置与螺栓固定座62a的孔的位置对合的状态下，将螺栓67插入至螺栓支承座65c的孔中并与螺栓固定座62a的孔螺合，由此使前壁部62与翅片65螺栓接合。

在此，炉排6的上壁部61、前壁部62以及前壁下部63具有由第1合金(相当于第1合金钢材的一例)层和第2合金(相当于第2合 金钢材的一例)层构成的双层结构的板材(以下称为双层板材)。第1合金层是具有高的耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的合金层，第2合金层是具有高焊接性的合金层。

在本实施方式中，以使双层板材的第1合金层在图1所示的机动炉排式焚烧炉1的炉内露出的方式构成炉排6。换言之，炉排6在机动炉排式焚烧炉1的炉内露出的面(炉内露出面)通过双层结构的板材的第1合金层构成。

炉排6的上壁部61、前壁部62及前壁下部63具有炉内露出面。因此，在本实施方式中，炉排6的上壁部61、前壁部62及前壁下部63由上述双层板材构成。另外，炉排6的上壁部61、前壁部62及前壁下部63的炉内露出面由双层板材的第一合金层构成。上壁部61、前壁部62及前壁下部63的没有在机动炉排式焚烧炉1的炉内露出的面(炉内非露出面)由双层板材的第二合金层构成。另外，作为支承体的后壁部64及翅片65例如由焊接用钢材(相当于第2合金钢材的一例)形成。

作为第一合金层，能够采用例如5～6C-28～32Cr-2～3Nb-3～5W-5～6C合金、或2～3.5C-18～30Cr合金等。另外，第二合金层能够根据使用炉排6的环境的温度，从具有适销性的一般结构用轧制钢板、焊接结构用轧制钢板、轧制不锈钢板等焊接性优异的材料中选定。此外，第一合金层只要是具有比第二合金层高的耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的合金层即可，第二合金层只要是具有比第一合金层高的焊接性的合金层即可。

此外，在图2以及图3所示的炉排6中，上壁部61、前壁部62以及前壁下部63也可以代替双层板材，而通过由具有耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的单一合金(相当于第1合金钢材的一例)构成的板材(单层板材)构成。在该情况下，上壁部61、前壁部62以及前壁下部63能够通过铸造来制造。在通过铸造来制造上壁部61以及前壁部62的情况下，能够使螺栓固定座61a以及螺栓固定座62a分别与上壁部61以及前壁部62一体成型。因此，不需要将螺栓固定座61a 以及螺栓固定座62a焊接在上壁部61以及前壁部62上。在该情况下，螺栓固定座61a以及螺栓固定座62a的2个孔是在铸造后通过攻丝加工而得到的。

图4是表示图1所示的机动炉排式焚烧炉的炉床部分中的固定炉排、可动炉排、及侧炉排的概略放大剖视图。如图所示，由多个固定炉排构成的固定炉排列4A与由多个可动炉排构成的可动炉排列4B分别具有图2A及图2B所示的炉排6。此外，在图示例中，示出了一个固定炉排及一个可动炉排。

固定炉排列4A及可动炉排列4B的炉排6分别经由炉排支承梁8固定在固定框架5A和可动框架5B的上端。可动炉排列4B为了移送焚烧处理对象废弃物，而一边与固定炉排列4A接触一边前后滑动。

各列的相邻炉排6之间的间隙均匀地保持，并极力防止助燃空气从该间隙穿过以及灰尘落到该间隙。通过交替配置的固定炉排列4A和可动炉排列4B，能够进行有效的燃烧处理对象废弃物的移动、反转、及搅拌。

固定炉排列4A及可动炉排列4B具有与炉排6的上表面滑动的刮板7。刮板7嵌合在设于炉排支承梁8的上表面前端的突部81上。另外，用于保持炉排6的后端凹部65d的保持部82、和用于与炉排6的销66卡合的具有钩形截面的卡合凹部83与炉排支承梁8一体形成。卡合凹部83形成在突部81的后方。此外，虽未图示，但也可以不在固定炉排列4A及可动炉排列4B上设置刮板7，而以炉排6的前壁下部63与相邻列的炉排6的上壁部61直接接触并滑动的方式构成。

保持部82具有：设于炉排支承梁8的上表面上的前侧突部82a；设于前侧突起82a后侧的后侧突部82b；设于两个突部之间的间隔部件82c；和将间隔部件82c固定在两个突部之间的螺栓等固定件82d。

炉排6载置在炉排支承梁8上，炉排6的后壁部64配置在间隔部件82c与前侧突部82a之间。固定件82d通过与形成在后侧突部82b上的通孔螺合来固定间隔部件82c，从而将炉排6的后壁部64夹在间隔部件82c与前侧突部82a之间。由此，炉排6被保持在规定位置上。

此外，图2所示的炉排6具有与图5A以及图5B所示的通过铸造制造的以往的炉排9大致相同的形状。因此，图2所示的炉排6和图5A以及图5B所示的炉排9能够以相同的方法安装到图4所示的炉排支承梁8上。换言之，图2所示的炉排6与图5A以及图5B所示的炉排9具有互换性。

接着，说明制造图2所示的炉排6的方法。首先，从双层板材对图3所示的炉排6的构成部件中的具有炉内露出面的上壁部61、前壁部62及前壁下部63进行坯件排样，并进行切割加工。没有炉内露出面的翅片65及后壁部64从焊接用钢板进行坯件排样并进行切割加工。在使用等离子切割机来进行切割加工的情况下，根据需要，为了满足部件精度的要求还对所切割下的各构成部件进行研磨加工等。

接着，使上壁部61的螺栓固定座61a的孔与焊接在翅片65上的螺栓支承座65c的孔的位置对合，将螺栓67插入至螺栓支承座65c中并与螺栓固定座61a螺合。由此，上壁部61与翅片65螺栓接合。

另外，使前壁部62的螺栓固定座62a的孔、与焊接在翅片65上的螺栓支承座65c的孔的位置对合，将螺栓67插入至螺栓支承座65c中并与螺栓固定座61a螺合。由此，使前壁部62以及与前壁部62一体形成的前壁下部63螺栓接合在翅片65上。

当上壁部61、前壁部62以及前壁下部63因腐蚀或者磨损等而到达更换时期时，通过拆下螺栓67而能够将这些部分61、62、63从翅片65上容易地拆下而更换。

此外，在图3所示的炉排6的构成部件中，上壁部61和前壁部62分别从双层板材进行坯件排样，但这些部分61、62也可以为铸钢品。在该情况下，上壁部61以及前壁部62可以一体铸造，也可以作为独立的构成部件来铸造。

另外，作为螺栓67，能够使用在螺栓头的上表面形成有六角孔的带六角孔的螺栓、或者螺栓头的外周形成为六边形的六角螺栓。在炉排6中，当将上壁部61、前壁部62以及前壁下部63与翅片65螺栓接合时，从炉排6的内部侧螺合螺栓67。由此，用于紧固螺栓67的 治具的空间较小，因此优选使用带六角孔的螺栓。另外，希望螺栓67的材料为可保证基于使用温度的强度的金属，且为不会与螺栓固定座61a以及62a的螺纹槽发生咬死的、与螺栓固定座61a以及62a不同的金属。

如以上所说明地，根据本实施方式的炉排6，能够仅使构成与高温腐蚀环境接触的炉内露出面的部件，通过由具有耐热性、耐腐蚀性、及/或耐磨损性的第一合金(相当于第1合金钢材的一例)构成的部件、或者单纯形状(板状等)的部件来构成，由此，与一体铸造的炉排相比，能够降低制造成本，且能够提供耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性优异的炉排6。

另外，根据本实施方式的炉排6，能够根据炉排6的使用环境来选择对于炉排6的每个构成部件恰当的材料。此外，在本实施方式中，由具有耐热性、耐腐蚀性及/或耐磨损性的第1合金层(第1合金钢材)形成构成炉内露出面的上壁部61、前壁部62以及前壁下部63的一部分。

另外，在本实施方式中使用了适销性高的双层板材的情况下，图5所示的各构成部件为焊接构造，因此，不需要如铸造那样的特殊技术、特殊设备，能够通过通常的钣金工厂来制造炉排6。

另外，根据本实施方式的炉排6，即使炉排6的一部分烧伤而厚度减少，也能够在使用设施中进行一部分的维修。因此，能够缩短保养期间，并且能够削减金属资源的废弃量。

另外，根据本实施方式的炉排6，能够对翅片65使用焊接用钢材等(第2合金钢材)，因此能够显著提高相对于弯曲、冲击等的机械特性。

另外，根据本实施方式的炉排6，能够通过低成本来改善作为发电设备而要求长期稳定运转的废弃物处理设施的机动炉排式焚烧炉中炉排6的耐热性、耐腐蚀性、耐磨损性及/或机械强度等的耐久性。进而，能够降低以炉排为原因的事故，且容易检修保养。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方 式，能够在权利要求书以及说明书、附图所记载的技术思想的范围内进行各种变形。此外，即使是没有直接记载在说明书及附图中的任何形状和材质，只要起到本申请发明的作用、效果，就处于本申请发明的技术思想的范围内。