WO2023210241A1 - 流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機 - Google Patents

流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機 Download PDF

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久継 高島
大輔 岩本
俊樹 羽田
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株式会社奈良機械製作所
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    • F26B3/0926—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour flowing through the materials or objects to be dried so as to loosen them, e.g. to form a fluidised bed agitating the fluidised bed, e.g. by vibrating or pulsating by pneumatic means, e.g. spouted beds
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    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/08—Granular materials

Definitions

  • the present invention relates to a dispersion plate used to form a fluidized bed of powder in a broadly defined reactor such as a dryer, cooler, incinerator, etc., and a fluidized bed dryer using the dispersion plate. .
  • a fluidized bed dryer blows hot air up from a dispersion plate such as a perforated plate to fluidize the granular raw material, thereby ensuring efficient contact with the hot air and movement of evaporated matter. . Therefore, the device has good drying efficiency, and since there are no moving parts in the main body of the device, it has the advantage of being easy to maintain.
  • Patent Document 1 discloses that when a small hole of an arbitrary shape is made in a material flat plate as a perforated plate of a fluidized bed dryer, a member corresponding to the hole in the material flat plate is released to one side to cover the opening and the hole.
  • a device is disclosed which is modified to form a roof-like ridge and a protrusion at the bottom of the opening, respectively, and also to orient the opening in the direction of flow of the powder.
  • the perforated plate having such a configuration has the advantage that it is possible to prevent the granular raw material from falling under the perforated plate, and that the blowing direction of the granular raw material can be freely selected in advance. It is stated that.
  • Patent Document 2 discloses that in a perforated gas blowing plate for a fluidized bed, a large number of pairs of openings having openings on one side surface and openings having openings on the side surface in the opposite direction are arranged on a metal plate.
  • a perforated plate is disclosed in which the opening area of the openings having openings on the side surface in one direction is in the range of 1.1 to 1.5 times the opening area of the openings having openings on the side surface in the opposite direction. .
  • This gas-blown perforated plate for fluidized beds suppresses the air slide phenomenon even when used under high pressure loss conditions (thick powder bed conditions), and completely removes the powder in the bed in a short period of time at the end of operation. It is stated that it is possible to provide a perforated plate that provides the minimum horizontal direction vector (propulsion effect) that allows discharge.
  • Patent Document 2 there is a perforated plate with slit-like openings directed in one direction for the purpose of smoothly discharging the powder in the layer at the end of operation, as a perforated plate corresponding to the conventional technology. do.
  • a perforated plate corresponding to the conventional technology. do.
  • a strong horizontal airflow equivalent to or stronger than that of an air slide is formed on the perforated plate, so that the powder introduced into the layer is is blown forward by this horizontal airflow, making it extremely difficult to form a fluidized powder layer at the input section.
  • the perforated plate of the present invention having openings in two directions
  • air blows out from the opening in one direction and air blows out from the opening in the opposite direction.
  • the air ejected from the aperture collides in the fluidized bed, and the left and right vectors cancel each other out, resulting in the amount of air ejected from the aperture in one direction and the amount of air ejected from the aperture in the opposite direction. It is described that the airflow has a horizontal vector corresponding to the difference in air amount, and most of the airflow has an upward vector.
  • Patent Document 3 includes a plurality of air distribution blocks made of a fireproof material and a perforated plate disposed below the air distribution blocks, and the air outlet of the air distribution blocks is arranged in a substantially horizontal direction. and the air flow path in the air distribution block has a substantially uniform cross-sectional area without any restriction in the middle, and the perforated plate has multiple stages of porous holes arranged substantially parallel to each other with gaps in the height direction.
  • An air dispersion device for a fluidized bed incinerator is disclosed, which is made of a veneer and in which the small holes of the adjacent porous veneers in each stage are arranged at a horizontal distance so as not to overlap in the vertical direction. . It is also stated that by using such an air dispersion device, it is possible to perform uniform dispersion without causing clogging, and there is no fear of corrosion.
  • Patent Document 4 discloses an air cap provided on a blower plate used in a circulating fluidized bed boiler system.
  • This air cap includes a cap body and a cap, the cap body is provided with a spiral exhaust port, the cross section of the cap is arc-shaped, the spiral exhaust port is provided with a mesh blocking sheet, and the aperture of the cap body is a ventilation hole. It is described that the pore diameter is larger than that of
  • the spiral exhaust port formed on the cap body can form a spiral airflow, and at the same time, the airflow can be distributed evenly, and the net-like blocking sheet between the cap and the exhaust port can be used to create a spiral airflow. It is said that this arrangement can effectively block out foreign substances (for example, coal slag produced by coal combustion, unburned coal, etc.).
  • the purpose of the present invention is to further improve drying efficiency and work efficiency by taking into account the various background technologies described above, and achieving both the discharge of powder and granules at the end of operation and the stable formation of a fluidized bed during operation.
  • Another object is to provide a dispersion plate for forming a fluidized bed.
  • the present invention provides a dispersion plate and a fluidized bed dryer that form a fluidized bed as described in the following [1] to [8].
  • a dispersion plate used for forming a fluidized bed of powder and granules The distribution plate includes a substrate, a plurality of small holes provided in the substrate, and a chimney deck in which a chimney is arranged in each of the small holes, The chimney is characterized in that it has a slit-shaped first opening that opens in a predetermined direction, and a second opening that opens in a different direction at a height position above the first opening. and A dispersion plate that forms a fluidized bed.
  • the chimney is made of titanium, polytetrafluoroethylene (PTFE), or stainless steel.
  • the chimney includes a cylindrical tower and a roof that closes an opening at the upper end of the tower, and the first opening and the second opening are formed in the peripheral wall of the tower.
  • the first opening and the second opening formed in the chimney are formed to have different heights and directions, so that the first opening and the second opening are different in height and direction from each other, so that the supply is supplied from each opening.
  • the airflow vectors generated by the air flow are not canceled out, and the airflow from the opening closer to the board (the opening with a lower height) provides a discharge function at the end of operation, as well as an air slide-like function during operation. The phenomenon becomes less likely to occur. Therefore, the uniform air flow makes it possible to maintain a stable fluidized bed no matter the layer thickness, making it possible to improve drying efficiency and work efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a dispersion plate according to the present invention, in which (A) is a plan view and (B) is a front view. It is a diagram showing the basic positional relationship between a first opening and a second opening formed in the chimney, in which (A) is a cross-sectional view where the cut planes are different on the left and right sides, and (B) is a front view. , (C) is a right side view, and (D) is a left side view. It is a perspective view showing one embodiment of the chimney deck where chimney is arranged. It is a front view showing one embodiment of a chimney deck.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of a portion of the chimney deck taken along line II in FIG.
  • FIG. 1 is a side view conceptually showing an embodiment of a fluidized bed dryer according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a dispersion plate according to the present invention.
  • the dispersion plate 1 according to the present invention includes a substrate 2, a plurality of small holes 3 formed in the substrate 2, and chimneys 4 arranged in each of the small holes 3.
  • a deck on which a chimney (chimney structure) is arranged is referred to as a chimney deck.
  • the substrate 2 has a structure in which a heat insulating material 2B is bonded to a sheet plate 2A (see FIG. 3).
  • the seat plate 2A is formed of a metal flat plate, for example, of either stainless steel or carbon steel.
  • the heat insulating material 2B can be made of any material that is heat resistant and has a lower thermal conductivity than metal; for example, it is made of pearlite or glass wool.
  • the thickness of the substrate 2 is designed to be optimal depending on the type and size of the reactor used, as well as the materials of the sheet plate 2A and the heat insulating material 2B used. There is no thickness limit.
  • the substrate 2 can be made by laminating a heat insulating material 2B containing pearlite with a thickness of 20 to 30 mm to a sheet plate 2A made of a flat plate made of stainless steel with a thickness of 5 to 10 mm.
  • a plurality of small holes 3 are formed in the plate surface of the substrate 2, penetrating the plate surface.
  • the small holes 3 only need to be formed evenly over the board surface of the substrate 2 without being offset, and may be arranged in parallel rows, in addition to the staggered arrangement shown in FIG. 1.
  • the size and spacing of the small holes 3 are designed to be optimal depending on the type and size of the reactor used. For example, circular small holes 4 with a diameter of 30 to 70 mm can be arranged in a staggered manner, with L1 shown in FIG. 1 being 60 to 140 mm and L2 being 30 to 50 mm.
  • Each of the small holes 3 is provided with a chimney deck on which a chimney 4 is arranged.
  • the chimney 4 is made of a heat-resistant material, such as titanium, polytetrafluoroethylene (PTFE), or stainless steel.
  • the chimney 4 includes a tower portion 4A and a roof portion 4B that closes the upper end opening of the tower portion 4A (see FIGS. 3 and 4).
  • the tower portion 4A and the roof portion 4B may be integrally formed, or may be constructed by joining separate bodies. When integrally formed, it can be created by cutting or 3D modeling using a 3D printer.
  • the shape of the chimney 4 is determined by the shape of the small hole 3 bored in the base plate 2. If the small hole 3 is circular, the chimney 4 will have a cylindrical tower portion 4A, and if the small hole 3 is square, the chimney 4 will have a cylindrical tower portion 4A. If so, it is formed into a chimney 4 having a square cylindrical tower portion 4A.
  • the chimney 4 can be inserted into the small hole 3, and the diameter of the cylindrical tower portion 4A is, for example, in the range of 25 to 70 mm. From the viewpoint of heat insulation, it is preferable that the chimney 4 has a hollow structure (double wall structure) having a closed space inside.
  • the tower section 4A is formed into a hollow structure (double wall structure) having a closed space 8 inside (see FIGS. 5 and 6).
  • the chimney 4 is inserted into a small hole 3 formed in the base plate 2 and fixed to the base plate 2 to form a chimney deck.
  • a male thread 5 is formed on the outer peripheral surface of the lower part of the cylindrical tower portion 4A, and is fixed on the back side of the substrate 2 by a lock nut 6 that is screwed into the male thread 5 (Fig. 3 , see Figure 4).
  • the method of fixing the chimney 4 to the substrate 2 is not limited to this.
  • An opening 7 is bored in the peripheral wall of the tower portion 4A of the chimney 4, which is located in the small hole 3 and protrudes above the base plate 2.
  • the openings 7 are formed into a first opening 7A and a second opening 7B having different heights and directions. That is, the first opening 7A and the second opening 7B are formed at different heights and in different directions (see FIGS. 2 to 8).
  • the basic positional relationship between the first opening 7A and the second opening 7B formed in the chimney 4 is shown in FIG.
  • the first opening 7A is formed at a low position close to the plate surface of the substrate 2.
  • the direction of the opening is such that the center of the opening faces to the right in FIG.
  • the second opening 7B is formed at a higher position above the first opening 7A so that the center of the opening faces leftward in FIG. 2.
  • the second opening 7B may be formed at a higher position than the first opening 7A, but it is preferably formed at a position higher than 5 mm, and preferably at a position higher than 10 mm. It is more preferable.
  • the opening directions of the first opening 7A and the second opening 7B do not need to completely match, but as shown in FIG. Most preferably, the opening angle ranges do not overlap.
  • the first opening 7A and the second opening 7B will be described in more detail based on the drawings of the embodiment of the chimney 4 shown in FIGS. 3 to 8.
  • the first opening 7A is preferably formed at a position of h ⁇ (1/2) or less from the substrate, where h is the height of the highest part of the tower portion 4A based on the top surface of the substrate 2. is formed at a position equal to or less than h ⁇ (1/3) (see FIG. 4).
  • the shape of the first opening 7A is an elongated slit parallel to the substrate 2 from the viewpoint of discharging the powder at the end of the operation.
  • the slit width w of the slit-shaped first opening 7A is preferably 1 to 5 mm, more preferably 1 to 3 mm. Note that the slit width w does not need to be uniform, and may be variable.
  • the slit width w may become narrower for a while.
  • the slit length is 15 to 180 in angle ⁇ around the central axis (if the tower section is not cylindrical, the angle around the axis around the centroid).
  • the angle is preferably 90 to 180 degrees (see FIG. 7).
  • At least one first opening 7A having the above configuration is formed in the peripheral wall of the tower section 4A.
  • the slit width W is temporarily narrowed from 3 mm to 1 mm at a position h ⁇ (1/4) from the substrate, and the slit length is around the central axis of the tower portion 4A.
  • Two first openings 7A, 7A having an angle ⁇ of 80 degrees are adjacent to the right peripheral wall of the cylindrical tower portion 4A with the side where the slit width w of each slit-shaped opening is wide, Moreover, the directions ⁇ and ⁇ of the opening center [ ⁇ (1/2)] of each opening are shifted by 100 degrees (see FIGS. 4 and 7).
  • the first opening 7A is formed in the circumferential wall of the cylindrical tower section 4A made of double walls in the form of a passage in which the upper, lower, left and right ends between the double walls are closed by walls (Fig. 6 , see Figure 7).
  • the second opening 7B is formed at a position more than h ⁇ (1/2) from the substrate, preferably at a position more than h ⁇ (2/3) (see FIG. 4). Further, the second opening 7B is formed at a position 5 mm or more above the first opening 7A, preferably 10 mm or more above.
  • the shape of the second opening 7B may be any shape as long as it is formed at a height and direction that does not interfere with the airflow discharged from the first opening 7A. An example of this is an elongated slit shape parallel to the substrate 2.
  • At least one second opening 7B having the above configuration is arranged in a direction different from the opening direction of the first opening 7A (around the central axis of the tower portion 4A of each slit-shaped opening 7A, 7B).
  • the central lines of the angular ranges are formed in directions that do not coincide with each other, and most preferably, they are formed in opposite directions and the angular ranges do not overlap with each other.
  • a slit whose slit width w is temporarily narrowed from 3 mm to 1 mm is located at a position h ⁇ (3/4) of the tower portion 4A and above the above-described first opening 7A.
  • the two second openings 7B, 7B having a slit length of 80 degrees at an angle ⁇ around the central axis of the tower portion 4A are the two first openings 7A,
  • the side with the wide slit width w of each slit-shaped opening is adjacent to the left peripheral wall, which is the opposite side to the formation position of 7A, and the direction in which the center of each opening [ ⁇ x (1/2)] faces They are formed with ⁇ and ⁇ shifted by 100 degrees, and are formed in the opposite direction to the first opening 7A so that their angular ranges do not overlap with each other (see FIGS. 4 and 8).
  • the second opening 7B is formed in the circumferential wall of the cylindrical tower section 4A, also made of double walls, in the form of a passage whose upper, lower, left and right ends between the double walls are closed by walls (Fig. 6, see Figure 8).
  • the roof portion 4B preferably has an upper surface formed in a conical shape with an apex angle of 90 to 140 degrees from the viewpoint of preventing the accumulation of processing materials.
  • the roof portion 4B has a hollow structure having a closed space 8 inside a conical shape with an apex angle of 110 degrees on the upper surface (see FIGS. 5 and 6).
  • the chimney 4 consisting of the tower portion 4A and the roof portion 4B described above is placed in each small hole 3 formed in the substrate 2, thereby configuring the distribution plate 1 having a chimney deck.
  • the first opening 7A provided in the chimney 4 is configured so that the airflow ejected from the opening 7A is used to move the treated material to the discharge part of the reactor at the end of the operation.
  • the opening 7A is installed facing the direction in which the discharge section is provided.
  • the dispersion plate 1 since the heat insulating material 2B is disposed on the substrate 2, it is difficult for the processed materials to be fused even when a high-temperature airflow is used.
  • the chimney 4 has a hollow structure (double wall structure) having a closed space 8 inside as in the embodiment, the heat insulation properties are further improved, and the dispersion plate and the material to be processed are less likely to fuse together. Become.
  • the first opening 7A and the second opening 7B formed in the chimney 4 are formed to have different heights and directions, the vectors of the airflows supplied from the respective openings cancel each other out.
  • FIG. 9 is a side view conceptually showing an embodiment of a fluidized bed dryer using the above-mentioned dispersion plate 1 according to the present invention.
  • the illustrated fluidized bed dryer 10 has a drying container 11 , a treated granular material inlet 12 , a treated granular material outlet 13 , a fluidized air flow supply section 14 , and an outlet 15 .
  • the drying container 11 has a hollow box shape, and has a treated granular material inlet 12 formed at one end and a treated granular material outlet 13 at the lower part of the other end.
  • one treated powder/granular material inlet 12 and one treated powder/granular material outlet 13 may be provided at each end of the drying container 11, but one or both may be provided in plural numbers.
  • Powder and granular material in a wet state is continuously supplied into the drying container 11 through the treated powder and granular material inlet 12 by a feeder (not shown). Further, from inside the drying container 11, the dried powder and granular material is discharged to a recovery hopper (not shown) or the like through the treated powder and granular material discharge port 13.
  • the inside of the drying container 11 is divided into an upper drying chamber 16 and a lower hot air chamber 17 by providing the above-described dispersion plate 1 according to the present invention at a predetermined distance from the bottom.
  • the first opening 7A provided in the dispersion plate 1 is configured such that the airflow ejected from the opening 7A is used to move the treated powder and granular material to the discharge section side of the apparatus at the end of the operation.
  • the first opening 7A is installed so that the center of the first opening 7A faces toward the treated powder discharge port 13 formed in the drying container 11.
  • the drying container 11 has a fluidized air flow supply unit 14 connected to a hot air chamber 17 defined at the lower part thereof, and discharges the fluidized air flow and the generated gas to the ceiling of the drying chamber 16 defined at the upper part.
  • a discharge port 15 is formed.
  • the fluidizing air flow supply section 14 can be configured by a blower 18 and a heater 19.
  • the discharge port 15 is connected to an exhaust fan 21 via a cyclone 20.
  • the drying chamber 16 of the drying container 11 is divided into a plurality of chambers (four chambers in the illustrated embodiment) in the flow direction of the treated powder by a plurality of (three in the illustrated embodiment) partition plates 22.
  • Each of the partition plates 22a, 22b, 22c is arranged along the vertical direction perpendicular to the flow direction of the treated powder and granules, and is also arranged at predetermined intervals in the flow direction of the treated powder and granules.
  • the drying container 11 is divided into the first drying chamber 16a, the second drying chamber 16b, the third drying chamber 16c, and the fourth drying chamber 16d by providing the partition plates 22a, 22b, and 22c. ing.
  • the first drying chamber 16a serves as a region (preheating drying region) in which the powder and granular material is initially dried.
  • the second and third drying chambers 16b and 16c are regions (constant rate drying regions) for performing mid-term drying of the powder and granular material.
  • the fourth drying chamber 16d is a region (loss rate drying region) in which the powder is dried in the latter stage.
  • powder and granular material is supplied from a treated powder and granular material input port 12, and a fluidized airflow is supplied from a fluidized airflow supply section 14 through a hot air chamber 17 and a dispersion plate 1 to a drying chamber 16.
  • a fluidized bed having a predetermined thickness is formed above the dispersion plate 1.
  • the powder and granular material supplied from the treated powder and granular material input port 12 is made into a fluidized state by the airflow ejected from the first opening 7A and the second opening 7B formed in the dispersion plate 1.
  • the dispersion plate forming a fluidized bed according to the present invention can be widely used to form a fluidized bed in a reactor such as a dryer or an incinerator.

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Abstract

運転終了時の排出性と運転時の安定した流動層形成を両立されることで、より乾燥効率、作業効率を向上させた、乾燥機や焼却炉等の反応器において流動層を形成するために用いる分散板を提供することを課題とし、基板２と、前記基板に設けられた複数の小孔３と、前記小孔のそれぞれにチムニー４を配置したチムニーデッキからなり、前記チムニーは、所定の方向に開口したスリット状の第１の開口部７Ａと、前記第１の開口部よりも上方の高さ位置において異なる方向に開口した第２の開口部７Ｂとを有する流動層を形成する分散板１とした。

Description

流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機
　本発明は、乾燥機、冷却機、焼却炉等の広義の反応器において、粉粒体の流動層を形成するために用いる分散板、及び前記分散板を用いた流動層乾燥機に関するものである。
　流動層乾燥機は、多孔板等の分散板から熱風を吹き上げ、粉粒体原料を流動化状態にすることで、熱風との接触及び蒸発物の移動の両方が効率的に行われるものである。そのため、乾燥効率の良好な装置であると共に、装置本体に可動部がないことから、保守が容易であるという利点を有する。
　特許文献１には、流動層乾燥機の多孔板として、材料平板に任意形状の小孔を穿つにあたって、材料平板中の前記孔に相当する部材を、一方に解放して開放部および孔を覆う屋根状隆起部ならびに該開放部の下部に突起体をそれぞれ形成するように変形し、かつまた、粉末の流れ方向に上記開放部を向けるようにしたものが開示されている。そして、このような構成の多孔板によれば、粉粒体原料が多孔板の下に落下するのを防ぐことができること、及び粉粒体原料の吹き上げ方向を予め自由に選択し得る利点を有することが記載されている。
　特許文献２には、流動層用ガス吹き込み多孔板において、１方向の側面に開口を有する目開きと、その目開きと逆方向の側面に開口を有する目開きとを一対として金属板に多数配置し、かつ１方向の側面に開口を有する目開きの開口面積が逆方向の側面に開口を有する目開きの開口面積の１．１～１．５倍の範囲とした多孔板が開示されている。そして、この流動層用ガス吹き込み多孔板にあっては、高圧力損失条件（厚い粉体層条件）で使用しても、エアスライド現象を抑え、運転終了時の層内粉体の短時間完全排出が可能な必要最低限度の水平方向ベクトル（推進作用）となる多孔板を提供することができると記載されている。
　また、特許文献２の明細書中には、従来技術に相当する多孔板として、運転終了時に層内粉体をスムーズに排出させる目的で、一方向にスリット状開口部を向けた多孔板が存在する。しかしながら、このような多孔板は、大きな（高い）圧力損失領域で使用すると、多孔板上にエアスライドと同等またはそれ以上の強い水平方向気流が形成されるため、層内に投入された粉体はこの水平気流に乗って前方に吹き飛ばされ、投入部に流動粉体層を形成することは極めて困難な状況を呈する。これに対して、本発明の上記２方向の目開きを有する多孔板では、このような多孔板に空気を吹き込むと、１方向の目開きから噴出する空気と、それと対になっている逆方向の目開きから噴出する空気とは流動層内で衝突し、左右のベクトルは相殺されて、１方向の目開きから噴出する空気量と、それと対になっている逆方向の目開きから噴出する空気量の差分だけの水平方向のベクトルを有し、大部分は上方向のベクトルを有する気流となると記載されている。
　特許文献３には、耐火材にて作られた複数個の空気分散ブロックと、該空気分散ブロックの下側に配備された多孔板とを備え、前記空気分散ブロックの空気吹き出し口はほぼ水平方向を向き、かつ該空気分散ブロック中の空気流路は途中に絞りを備えずほぼ均一な断面積を有し、前記多孔板が、高さ方向に隙間を以てほぼ平行に配備された複数段の多孔単板より成り、各段の相隣る前記多孔単板の小孔は、垂直方向に対して重ならないよう水平距離を隔てて配備されている流動床焼却炉の空気分散装置が開示されている。そして、このような空気分散装置とすることにより、目詰まりを生ぜず、均等な分散を行うことができ、また腐食のおそれのないものとなると記載されている。
　特許文献４には、循環流動床ボイラシステムに用いる送風板に設けられたエアキャップが開示されている。このエアキャップは、キャップ本体とキャップを含み、キャップ本体には螺旋排気口が設けられ、キャップの断面は円弧状であり、螺旋排気口に網状遮断シートが設けられ、キャップ本体の口径は通気孔の孔径より大きいものであることが記載されている。そして、このようなエアキャップとすることにより、キャップ本体に形成された螺旋排気口は螺旋の気流を形成することができ、同時に気流を均一に分布させ、キャップと排気口への網状遮断シートの配置により異物（例えば石炭燃焼によって生成される石炭スラグ、未燃石炭等）を効果的に遮断することができるとしている。
日本特公昭４９－３４９０１号公報 日本特開平９－８９４５７号公報 日本実公昭６０－９５５８号公報 中国特許第１０８１６７８２４号公報
　本発明の目的は、上述した種々の背景技術を考慮し、運転終了時の粉粒体の排出性と運転時の安定した流動層形成を両立することで、より乾燥効率、作業効率を向上させた、流動層を形成するための分散板を提供することである。
　上記した目的を達成するため、本発明は、次の〔１〕～〔８〕に記載した流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機とした。
　〔１〕粉粒体の流動層を形成するために用いる分散板であって、
　上記分散板は、基板と、前記基板に設けられた複数の小孔と、前記小孔のそれぞれにチムニーを配置したチムニーデッキからなり、
　上記チムニーは、所定の方向に開口したスリット状の第１の開口部と、前記第１の開口部よりも上方の高さ位置において異なる方向に開口した第２の開口部とを有することを特徴とする、
　流動層を形成する分散板。
　〔２〕上記基板は、金属からなるシートプレートに、断熱材を貼り合わせた構造であることを特徴とする、上記〔１〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔３〕上記チムニーは、チタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ステンレスのいずれかからなることを特徴とする、上記〔１〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔４〕上記チムニーは、円筒状の塔部と、前記塔部の上端開口を塞ぐ屋根部からなり、前記塔部の周壁に上記第１の開口部、及び第２の開口部が形成されていることを特徴とする、上記〔１〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔５〕上記屋根部が、内部に中空構造を有することを特徴とする、上記〔４〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔６〕上記第２の開口部は、スリット状であることを特徴とする、上記〔１〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔７〕上記第１の開口部は、粉粒体の排出部が設けられた方向に向けて上記チムニーに形成されていることを特徴とする、上記〔１〕に記載の流動層を形成する分散板。
　〔８〕上記〔１〕～〔７〕のいずれかに記載の流動層を形成する分散板を用いた流動層乾燥機。
　上記した本発明に係る分散板によれば、チムニーに形成された第１の開口部と第２の開口部は、その高さと方向が異なるように形成されているため、それぞれの開口部から供給される気流のベクトルは相殺されることなく、より基板に近い開口部（高さが低い方の開口部）の気流によって、運転終了時の排出機能が得られるとともに、運転時にエアスライドのような現象は生じ難いものとなる。それ故、均一な気流によって、いかなる層厚でも安定した流動層を保ことができ、乾燥効率、作業効率の向上が可能となる。
本発明に係る分散板の一実施形態を示した図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 チムニーに形成された第１の開口部と第２の開口部の基本的な位置関係を示した図であって、（Ａ）は切断面が左右で異なる横断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は左側面図である。 チムニーを配置したチムニーデッキの一実施形態を示した斜視図である。 チムニーデッキの一実施形態を示した正面図である。 チムニーデッキの図１のI－I線に沿う部分の拡大断面図である。 チムニーデッキの図１のII－II線に沿う部分の拡大断面図である。 チムニーデッキの図４のIII-III線に沿う部分の断面図である。 チムニーデッキの図４のIV－IV線に沿う部分の断面図である。 本発明に係る流動層乾燥機の一実施形態を概念的に示した側面図である。
　以下、本発明に係る流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機の実施形態を、図面を示して詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る分散板の一実施形態を示した図である。本発明に係る分散板１は、基板２と、前記基板２に穿設された複数の小孔３と、前記小孔３のそれぞれに配置されたチムニー４から構成されている。なお、本明細書では、チムニー（煙突構造）が配置されたデッキをチムニーデッキとする。
　基板２は、シートプレート２Ａに、断熱材２Ｂを貼り合わせた構造となっている（図３参照）。シートプレート２Ａは、金属製平板により形成されており、例えば、ステンレス、カーボンスチールのいずれかにより形成されている。断熱材２Ｂは、耐熱性を有し、金属よりも熱伝導率が低い素材であれば用いることができ、例えば、パーライト、グラスウールのいずれかにより形成されている。基板２の厚みは、用いる反応器の種類、大きさ等に応じて、また使用する上記シートプレート２Ａ、上記断熱材２Ｂの材質等に応じて、それぞれ最適なものとなるように設計され、特に限定される厚みはない。例えば、厚み５～１０ｍｍのステンレス製平板からなるシートプレート２Ａに、厚み２０～３０ｍｍのパーライトを含む断熱材２Ｂを貼り合わせた基板２とすることができる。
　基板２の板面には、前記板面を貫通した状態で複数の小孔３が形成されている。小孔３は、基板２の板面に満遍なく、かつ片寄りなく形成されていればよく、図１に示した千鳥配置の他、平行列配置等であってもよい。小孔３の大きさ、また配置間隔は、やはり用いる反応器の種類、大きさ等に応じて、それぞれ最適なものとなるように設計される。例えば、直径３０～７０ｍｍの円形の小孔４を、図１に示したＬ１が６０～１４０ｍｍ、Ｌ２が３０～５０ｍｍとなる千鳥配置としたものとすることができる。
　小孔３のそれぞれには、チムニー４を配置したチムニーデッキが設けられている。チムニー４は、耐熱性を有する材料で形成されており、例えば、チタンや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ステンレスが好ましく用いられる。チムニー４は、塔部４Ａと、前記塔部４Ａの上端開口を塞ぐ屋根部４Ｂからなる（図３、図４参照）。塔部４Ａと屋根部４Ｂは、一体に形成されていてもよく、或いは別体を接合した構成となっていてもよい。一体に形成する場合は、切削加工や３Ｄプリンターによる３Ｄ造形により作成することができる。
　チムニー４の形状は、基板２に穿設された小孔３の形状により決まり、小孔３が円形であれば、円筒状の塔部４Ａを有するチムニー４に形成され、小孔３が四角形であれば、四角筒状の塔部４Ａを有するチムニー４に形成される。チムニー４は、小孔３に挿入可能で、円筒状の塔部４Ａの直径は例えば２５～７０ｍｍの範囲である。チムニー４は、断熱性の観点から、内部に閉空間を有する中空構造（二重壁構造）とすることが好ましく、図示した実施形態においては、屋根部４Ｂと基板２の上方に突出した部位の塔部４Ａが、内部に閉空間８を有する中空構造（二重壁構造）に形成されている（図５、図６参照）。
　チムニー４は、基板２に形成された小孔３に挿入され、基板２に固定されてチムニーデッキに形成されている。図示した実施形態においては、円筒状の塔部４Ａの下方部外周面に雄ネジ５が形成され、前記雄ネジ５に螺合するロックナット６によって基板２の裏側において固定されている（図３、図４参照）。但し、チムニー４の基板２への固定方法は、これに限るものではない。
　小孔３に配置され、基板２の上方に突出した部位のチムニー４の塔部４Ａの周壁には、開口部７が穿設されている。開口部７は、形成高さ及び形成方向の異なる第１の開口部７Ａと、第２の開口部７Ｂに形成されている。即ち、第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂとは、形成されている高さ位置が異なると共に、開口が向く方向が異なるように形成されている（図２～図８参照）。
　チムニー４に形成された上記第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂの基本的な位置関係を、図２に示す。図２に示したように、第１の開口部７Ａは、基板２の板面に近い高さの低い位置に形成されている。またその開口方向は、開口中心が図２において右側を向くように形成されている。第２の開口部７Ｂは、上記第１の開口部７Ａより上方の高さの高い位置において、開口中心が図２において左側を向くように形成されている。第２の開口部７Ｂは第１の開口部７Ａより高さの高い位置に形成されていればよいが、５ｍｍ以上高い位置に形成されていることが好ましく、１０ｍｍ以上高い位置に形成されていることがより好ましい。また、第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂとは、その開口方向が完全に一致するものでなければよいが、図２に示したように、開口方向が真逆で、且つ互いに開口角度範囲が重ならない態様が最も好ましい。
　上記第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂについて、図３～図８に示したチムニー４の実施形態の図面に基づいて、より具体的に説明する。
　第１の開口部７Ａは、基板２の上面を基準とした塔部４Ａの最高部の高さをｈとした場合、基板からｈ×（１／２）以下の位置に形成されており、好ましくはｈ×（１／３）以下の位置に形成されている（図４参照）。第１の開口部７Ａの形状は、運転終了時の粉粒体の排出の観点から、基板２に対して平行となる細長いスリット状である。スリット状の第１の開口部７Ａは、そのスリット幅ｗが１～５ｍｍであることが好ましく、１～３ｍｍであることがより好ましい。なお、スリット幅ｗは均一である必要はなく、変化しているものであってもよく、例えば図示した実施形態のように、暫時幅ｗが狭くなるスリット状としてもよい。暫時幅ｗが狭くなるスリット状とすることで、幅の狭い部位に比較して、幅の広い部位の流速分布を高め、気流を特定の方向に強く作用させることができる。スリット長さは、円筒状の塔部４Ａの周壁に形成する場合には、中心軸周りの角度θ（塔部が円筒状でない場合は図心を中心にした軸周りの角度）で１５～１８０度であることが好ましく、９０～１８０度であることがより好ましい（図７参照）。上記構成の第１の開口部７Ａが、少なくとも１個塔部４Ａの周壁に形成されている。
　図示した実施形態においては、基板からｈ×（１／４）の位置に、スリット幅ｗが３ｍｍから１ｍｍに暫時狭くなるスリット状であって、スリット長さが、塔部４Ａの中心軸周りの角度θで８０度である２個の第１の開口部７Ａ、７Ａが、円筒状の塔部４Ａの右側の周壁に、それぞれのスリット状の開口部のスリット幅ｗが広い側を隣接させ、且つそれぞれの開口部の開口中心〔θ×（１／２）〕の向く方向α、βを１００度ずらして形成されている（図４、図７参照）。このように開口部を複数に区分けすることで、中心軸周りの角度θを広くとっても強度が得られ、チムニーが変形しにくくなる。また、上記第１の開口部７Ａが、２重壁からなる円筒状の塔部４Ａの周壁に、２重壁間の上下左右端を壁体により塞いだ通路状態で形成されている（図６、図７参照）。このように通路を有する開口部とすることで、該開口部より噴出する気流の流れを、鋭く且つ安定したものとすることができる。
　第２の開口部７Ｂは、基板からｈ×（１／２）超の位置に形成されており、好ましくはｈ×（２／３）以上の位置に形成されている（図４参照）。また、第２の開口部７Ｂは上記第１の開口部７Ａの５ｍｍ以上上方の位置に形成されており、好ましくは１０ｍｍ以上上方に位置に形成されている。第２の開口部７Ｂの形状は、上記した第１の開口部７Ａから排出される気流と干渉し合わない高さ位置と方向に形成されていれば、いかなる形状も用いることができるが、一例として、基板２に対して平行となる細長いスリット状があげられる。
　上記構成の第２の開口部７Ｂが、少なくとも１個、上記した第１の開口部７Ａの開口の方向とは異なる方向（それぞれのスリット状の開口部７Ａ、７Ｂの塔部４Ａの中心軸周りの角度範囲の中心線の向く方向が一致しない方向）に形成されており、最も好ましくは反対方向であって、且つ互いに角度範囲が重ならないように形成されている。
　図示した実施形態においては、塔部４Ａのｈ×（３／４）の位置であって、上記した第１の開口部７Ａの上方の位置に、スリット幅ｗが３ｍｍから１ｍｍに暫時狭くなるスリット状であって、スリット長さが、塔部４Ａの中心軸周りの角度θで８０度である２個の第２の開口部７Ｂ、７Ｂが、上記した２個の第１の開口部７Ａ、７Ａの形成位置とは反対側である左側の周壁に、それぞれのスリット状の開口部のスリット幅ｗが広い側を隣接させ、且つそれぞれの開口中心〔θ×（１／２）〕の向く方向α、βを１００度ずらして形成され、上記第１の開口部７Ａとは反対方向であって、且つ互いに角度範囲が重ならないように形成されている（図４、図８参照）。また、上記第２の開口部７Ｂが、やはり２重壁からなる円筒状の塔部４Ａの周壁に、２重壁間の上下左右端を壁体により塞いだ通路状態で形成されている（図６、図８参照）。
　上記第１の開口部７Ａ及び第２の開口部７Ｂが形成された塔部４Ａの上端開口は、屋根部４Ｂによって塞がれている。屋根部４Ｂは、処理物の堆積を防ぐ観点から、上面が頂角９０～１４０度の円錐形状に形成されていることが好ましい。図示した実施形態においては、屋根部４Ｂは、上面が頂角１１０度の円錐形状の内部に閉空間８を有する中空構造に形成されている（図５、図６参照）。
　上記した塔部４Ａ及び屋根部４Ｂから成るチムニー４が、基板２に形成されたそれぞれの小孔３に配置され、チムニーデッキを有する分散板１が構成されている。この際、チムニー４に設けられた第１の開口部７Ａは、前記開口部７Ａから噴出される気流が運転終了時において処理物を反応器の排出部に移動させるのに用いられるよう、第１の開口部７Ａは、排出部の設けられた方向に向けて設置されている。
　以上、説明した本発明に係る分散板１によれば、基板２に断熱材２Ｂを配置しているので、高温の気流を用いても処理物の融着は生じ難いものとなる。特に実施形態の如く、チムニー４を内部に閉空間８を有する中空構造（二重壁構造）のものとした場合には、より断熱性が向上し、処理物の融着が生じ難い分散板となる。また、チムニー４に形成された第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂは、その高さと方向が異なるように形成されているため、それぞれの開口部から供給される気流のベクトルは相殺されることなく流動層の形成に寄与し、また、より基板２に近い開口部（高さが低い方の第１の開口部７Ａ）の気流によって、運転終了時の排出機能が得られるとともに、運転時にエアスライドのような現象は生じ難いものとなる。それ故、いかなる層厚でも安定した流動層を保ことができ、乾燥効率、作業効率の向上が可能となる。
　これに比して、先に背景技術として挙げた特許文献２の多孔板では、対となっている逆方向の気流を用いることで、エアスライド現象はある程度は抑えられるが、運転終了時の層内粉体排出については十分な排出作用が得られない。十分な排出作用を得るために、片方の目開きを更に広げた場合は、エアスライド現象が発生する。それ故、安定した流動層の形成と運転終了時の排出性の両立という課題に対する解決手段にはならないものである。
　上記した本発明に係る分散板１は、反応器の一種である乾燥機に用いることにより、乾燥効率及び作業効率の良好な流動層乾燥機を提供することができる。図９は、本発明に係る上記分散板１を用いた流動層乾燥機の一実施形態を、概念的に示した側面図である。図示した流動層乾燥機１０は、乾燥容器１１と、処理粉粒体投入口１２と、処理粉粒体排出口１３と、流動化気流供給部１４と、排出口１５を有している。
　乾燥容器１１は、中空箱型形状をなしており、一端側に処理粉粒体投入口１２が形成され、他端側の下部に処理粉粒体排出口１３が形成されている。この場合、処理粉粒体投入口１２や処理粉粒体排出口１３は、乾燥容器１１の端部にそれぞれ１つずつ設けてもよいが、いずれか一方或いは両者を、複数個設けたものとしてもよい。乾燥容器１１内には、上記処理粉粒体投入口１２を介して図示しない供給機により湿潤状態にある粉粒体が連続的に供給される。また乾燥容器１１内からは、上記処理粉粒体排出口１３を介して図示しない回収ホッパー等に乾燥処理された粉粒体が排出される。
　乾燥容器１１の内部は、上記した本発明に係る分散板１を底部から所定距離をあけて設けられることで、上部の乾燥室１６と下部の熱風室１７とに区画されている。この際、分散板１に設けられた第１の開口部７Ａは、前記開口部７Ａから噴出される気流が運転終了時において処理粉粒体を装置の排出部側に移動させるのに用いられるよう、乾燥容器１１に形成された上記処理粉粒体排出口１３に向かって第１の開口部７Ａの開口中心が向くように設置される。そして、乾燥容器１１は、この下部に画成された熱風室１７に流動化気流供給部１４が接続され、上部に画成された乾燥室１６の天井部に流動化気流及び発生ガスを排出する排出口１５が形成されている。上記流動化気流供給部１４は、送風機１８、ヒーター１９により構成することができる。上記排出口１５は、サイクロン２０を介して排風機２１に接続されている。
　乾燥容器１１の乾燥室１６は、複数個（図示した実施形態においては３個）の仕切板２２により処理粉粒体の流動方向に複数室（図示した実施形態においては４室）に分割されている。各仕切板２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、処理粉粒体の流動方向に直交する鉛直方向に沿って配置されると共に、処理粉粒体の流動方向に所定間隔で配置されており、左右の端部が乾燥容器１１の内壁面に取付けられ、下端部が分散板１と所定隙間をもって位置し、各仕切板２２ａ，２２ｂ，２２ｃと分散板１との間に、処理粉粒体の通過開口部２３ａ，２３ｂ，２３ｃがそれぞれ確保されている。
　上記のように乾燥容器１１は、各仕切板２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられることで、第１乾燥室１６ａ、第２乾燥室１６ｂ、第３乾燥室１６ｃ、そして第４乾燥室１６ｄに区画されている。この場合、第１乾燥室１６ａは、粉粒体の初期乾燥を行う領域（予熱乾燥領域）となっている。第２及び第３乾燥室１６ｂ、１６ｃは、粉粒体の中期乾燥を行う領域（恒率乾燥領域）となっている。そして、第４乾燥室１６ｄは、粉粒体の後期乾燥を行う領域（減率乾燥領域）となっている。
　上記流動層乾燥機１０は、処理粉粒体投入口１２から粉粒体が供給されると共に、流動化気流供給部１４から熱風室１７及び分散板１を通して流動化気流が乾燥室１６に供給されることで、この分散板１の上方に所定厚さの流動層が形成される。そして、処理粉粒体投入口１２から供給された粉粒体は、分散板１に形成された第１の開口部７Ａ及び第２の開口部７Ｂから噴出される気流により流動化状態とされることで、熱風との接触及び蒸発物の移動の両方が効率的に行われ、第１乾燥室１６ａ、第２乾燥室１６ｂ、第３乾燥室１６ｃ、そして第４乾燥室１６ｄと移動しながら効率的な乾燥処理を受け、処理粉粒体排出口１３より排出される。この際、チムニー４に形成された第１の開口部７Ａと第２の開口部７Ｂは、その高さと方向が異なるように形成されているため、それぞれの開口部から供給される気流のベクトルは相殺されることなく流動層の形成に寄与し、また、より基板２に近い開口部（高さが低い方の第１の開口部７Ａ）の気流によって、運転終了時の排出機能が得られるとともに、運転時にエアスライドのような現象は生じ難いものとなる。それ故、いかなる層厚でも安定した流動層を保ことができ、乾燥効率、作業効率の向上が可能となる。
　以上、本発明に係る流動層を形成する分散板及び流動層乾燥機の実施形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更を加えることができることは当然である。
　本発明に係る流動層を形成する分散板は、乾燥機や焼却炉等の反応器において流動層を形成するために広く用いることができる。
　　１：分散板、２：基板、２Ａ：シートプレート、２Ｂ：断熱材、３：小孔、４：チムニー、４Ａ：塔部、４Ｂ：屋根部、５：雄ネジ、６：ロックナット、７：開口部、７Ａ：第１の開口部、７Ｂ：第２の開口部、８：閉空間、１０：流動層乾燥機、１１：乾燥容器、１２：処理粉粒体投入口、１３：処理粉粒体排出口、１４：流動化気流供給部、１５：排出口、１６：乾燥室、１６ａ～１６ｄ：第１～第４の乾燥室、１７：熱風室、１８：送風機、１９：ヒーター、２０：サイクロン、２１：排風機、２２，２２ａ～２２ｃ：仕切板、２３ａ～２３ｃ：通過開口部

Claims (8)

  1. 　粉粒体の流動層を形成するために用いる分散板であって、
    　上記分散板は、基板と、前記基板に設けられた複数の小孔と、前記小孔のそれぞれにチムニーを配置したチムニーデッキからなり、
    　上記チムニーは、所定の方向に開口したスリット状の第１の開口部と、前記第１の開口部よりも上方の高さ位置において異なる方向に開口した第２の開口部とを有することを特徴とする、
    　流動層を形成する分散板。
  2. 　上記基板は、金属からなるシートプレートに、断熱材を貼り合わせた構造であることを特徴とする、請求項１に記載の流動層を形成する分散板。
  3. 　上記チムニーは、チタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ステンレスのいずれかからなることを特徴とする、請求項１に記載の流動層を形成する分散板。
  4. 　上記チムニーは、円筒状の塔部と、前記塔部の上端開口を塞ぐ屋根部からなり、前記塔部の周壁に上記第１の開口部、及び第２の開口部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の流動層を形成する分散板。
  5. 　上記屋根部が、内部に中空構造を有することを特徴とする、請求項４に記載の流動層を形成する分散板。
  6. 　上記第２の開口部は、スリット状であることを特徴とする、請求項１に記載の流動層を形成する分散板。
  7. 　上記第１の開口部は、粉粒体の排出部が設けられた方向に向けて上記チムニーに形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の流動層を形成する分散板。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の流動層を形成する分散板を用いた流動層乾燥機。
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