JPH0453578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、流動化ベツド反応器および炉に関
し、特に固体粒子に対する振動ベツドを備えた固
体粒子反応器に関するものである。

例えば、鎖状の火格子に燃料を供給するように
した固体燃料ストーブおよび炉が提案されてい
る。これは、自動的な燃料補給と灰かすの除去を
可能にするが、完全なかつ効率的な燃焼を保証す
るものではない。燃焼効率を高めるために、圧力
のかかつた空気が炉中に固体燃料のベツドに導入
されて、循環し、石炭の燃焼に充分なだけの酸素
が供給される。しかしながら、燃焼時には燃料
は、縮小する傾向にあり、適切な空気の循環のた
めには相当に大きな圧力が必要となる。その上、
圧力のかかつた空気は、燃料ベツドの抵抗の少な
い通路を通過しようとする。その結果、いわゆる
ブローホールが、生じて空気の導通路を形成し、
空気は、ブローホールから離れたより縮小した燃
料に達することをやめる。さらに圧力のかかつた
この空気は、ブローホールを迅速に通過し、燃焼
している石炭を冷却する傾向にあり、加熱システ
ムの効率は、最大加熱効率を下回る状態に維持さ
れることとなる。

これに加えて、灰除去装置は、やゝ複雑で非能
率的なものとなり、その存在が、固体燃料の有効
な燃焼に干渉することとなる。

また従来の薪ストーブあるいは給灰炉の如き固
体燃料加熱装置は、きれいに燃えず、多量の煙を
出し、しばしば清掃を必要とする。このような装
置は、種々のタイプおよびサイズの燃料を使うこ
とができず、また燃料が湿つているときはうまく
働かない。

粉末状の石炭バーナーが、使われており、特に
電気産業用に利用されている。このバーナーで
は、微細な粉末状の石炭が、燃焼室に注入され、
空気と混合させられて燃焼させられる。このバー
ナーは、少量の石炭で、給灰タイプの炉よりも加
熱効果が高いが、汚染度が高く、排出部分に大き
くかつ高価な汚染物捕捉装置を必要とする。

流動化ベツド燃焼室が、通常破砕された石灰石
を含む粒状物質で被覆された破砕炭のベツドを有
している。空気が、やゝ高い圧力をかけられてベ
ツドに注入され、石炭と粒状物質とをボイルさ
せ、破砕された石炭粒子が空気中に浮遊するよう
にする。燃焼は、比較的低い温度で行なわれ、灰
のかたまりあるいはクリンカは、余り形成され
ず、酸化窒素の形成も少ない。生じた硫化物は、
石灰粒子に捕捉される。

しかしながら、この流動化ベツドを用いる室
は、大きな欠点を有している。その一つとして、
流動化ベツド炉は、巨大で複雑なシステムからな
り、メインテナンスが必要なので、常時モニタす
る必要がある。他の問題は、炉の巨大さにあり、
ボイルされて舞い上つた混合粒子は、空気中に
10m以上の高さにも達することがあり、燃焼室
は、工場あるいはプラントで使用するために10〜
25mの高さの複雑なサイロとして構成されなけれ
ばならず、家庭用の加熱システムとして使うこと
は不可能である。

また他の欠点として、熱の通路あるいは導通路
（ブローホール）が、しばしば流動化ベツドに形
成されることが挙げられる。圧縮空気の注入は、
必ずしもこの導通路の破壊には役立たず、効率的
な燃焼のために有効なものとはならない。

さらに、ベツドを流動化するために燃焼室内に
注入される空気を圧縮するために多量のエネルギ
ーが消費される。

流動化ベツド反応室は、石油加工および化学加
工産業に多くの用途を有する。

従つて、この発明は、従来のストーブやに固
有の上述の欠点を有しない固体粒子反応器の提供
を目的とするものである。

この発明の他の目的は、燃料の均一な燃焼を保
証し、燃料ヘツド中のブローホールを有さずかつ
注入される空気に必要な空気の圧力の小さくてす
むような、固体燃料加熱装置の如き固体粒子反応
器の提供にある。

またこの発明は、燃料ベツドが、多かれ少なか
れ流動化した状態にあり、従つて空気が燃料粒子
を包囲することができ、均一かつ改良された燃焼
を行なうことのできるような固体粒子燃焼炉の提
供にある。

またこの発明は、灰の除去が簡単でありかつ微
細粒子が容易に燃焼する固体燃焼の提供を目的
とするものである。

またこの発明は、ガスのクリーニングあるいは
反応を行なうための効率的なフイルタとしてある
いは反応質として使うことのできる固体粒子反応
装置の提供を目的とするものである。

この発明の一構成では、加熱装置は、燃焼後灰
を残すような固体燃料の燃焼のために用いられ
る。装置は、燃料室、燃焼室、燃料室に固体燃料
を導入するための機構、燃焼室に空気を注入する
ための第１の空気注入手段、燃焼室からの排気を
行なうための手段および燃焼室から燃焼室に達す
る燃料ベツドにより構成される。この装置の改良
された構成は、ほぼ円形の基部と、下方から上方
へ達するらせん状の溝を内部に備えた側壁とを有
する振動ボウルを備えている。振動機構が、ボウ
ルにトーシヨン振動を与え、燃焼により生じた灰
は、溝を上昇し、ボウル外へ出て灰容器に導びか
れる。

好ましくは、線周波数（例えば50〜60Hz）での
振動は、圧力のかかつた空気が燃料を通過する
際、石炭および他の燃料粒子を運動状態に維持す
る。従つて、固体燃料粒子は、多かれ少なかれ流
動化した状態にあり、全てが第１の圧力のかかつ
た空気と接触し、均一でクリーンな燃焼を、従来
の炉におけるよりも非常に低い空気圧力下であつ
ても行なうことになる。

この発明の他の構成によれば、加熱装置は、流
動化ベツドが振動パンによつて構成され、この振
動パンは、底部と、この底部からパン中の燃料ベ
ツドの上方にある放出端に向つて一方向に傾斜し
ているリニヤ板によつて構成される。この振動パ
ンは、振動によつて燃料粒子を流動させ、第１の
空気が、粒子のベツドの上面より下方から燃料粒
子内に注入される。燃焼により生じた灰は、斜面
を上昇させられ、容器に排出される。スクリーン
が、燃焼している粒子の規制のために用いられる
が、スクリーンのメツシユは、微細な灰がふるい
わけられて移送されるようなサイズに選ばれてい
る。

ベツドからクリンカを除去する装置が、クリン
カを微細粒子に破砕するローラ破砕手段と共に用
いられる。

この発明のさらに他の構成によれば、触媒コン
バータあるいはアクテイブフイルタの如き化学的
な反応器が、流動化された固体粒子の振動ベツド
を用いることができ、ガス体のフイードストツク
の反応あるいはガス流からの汚染物の除去を行な
うことができる。固体粒子は、ゼオライトなどの
触媒を用いることができあるいは吸収、吸着材料
からなる石灰石あるいは木炭の如きフイルタを用
いることができる。

もちろん、この発明の思想は、液体が、固体粒
子の振動ベツドと反応するような反応器にも適用
できるものであることは明らかであろう。

以下、添付の図面に示す実施例に従つて、この
発明を詳細に説明する。

第１図において、この発明による炉１０は、耐
火物質で内側を被覆した外壁１２を有し、この外
壁１２は炉のハウジングとなつている。その床１
４は、３個あるいはそれ以上の可撓性のマウント
Ｍに載つている慣性体の基部１６に取り付けられ
ている。

炉の床１４の中央には、ほぼ円形の床２２と起
立した周壁２４を有する振動ボウル２０が設けら
れている。第２図の斜視図から明らかなように、
このボウル２０は、内側にらせん溝Ｇを有してい
る。この実施例では、単一のらせん溝Ｇが、壁２
４の底部から上部に配置されているが、他の実施
例として複数の溝を配置するようにしてもよい。

溝Ｇは、振動により灰Ａを上方に移動させ、従
つて溝Ｇは、灰Ａの静止角よりも小さなピツチを
有しなければならない。

ボウル２０の床２２の中央には、中央円錐２６
と、その下方に同軸に配置された先端部を有しな
い内部円錐２８が設けられている。円錐２６およ
び２８は、互いにわずか離れて位置しているの
で、その間に空気通路３０が形成されている。後
で明らかにされる様に、空気は、通路３０内で予
め加熱され、またボウル２０の床２２から熱を吸
収し、円錐２６の縁から下方に放出される以前に
床２２を冷却する。

第３図から明らかな如く、スクリーン３２が、
固体燃料下の粒子に対する支持ウエブとして配置
されている。スクリーン３２のメツシユは、燃料
下の燃えている石炭よりも小さく、灰Ａの予期さ
れる粒子よりも大きくなるように選ばれている。
ボウル２０の床２２に取り付けられた支柱３４
は、床２２上でスクリーン３２を支持し、床２２
は壁２４に向つて下方に傾斜している。スクリー
ン３２を含むこれらの構成は、燃料Ｆのベツド下
方から溝Ｇによつて上方へ灰を移動させるための
ものである。

支柱３４は、灰Ａのダムを形成するように接続
され、燃焼する石炭の下方に灰Ａの層が集積され
るようにする。この層は、床２２を極端な燃焼熱
から保護する。

炉１０の振動機構は、ばね３６の組と、炉の床
１４上に配置されたアーマチユアを有する振動駆
動モータ３８およびボウル２０の床２２の下部に
配置された稼働部材とからなる。モータのアーマ
チユアには、半波整流された線電流が流されるの
で、ボウル２０は間欠的に下方に引かれ、またレ
リーズされる。幾分か傾斜させられ、ボウル２０
に取り付けられたばね３６は、ボウルが下方に引
かれたときこれを僅か回動させ、モータ２８がボ
ウル２０をレリーズしたときスラスト方向にツイ
ストさせる。従つて、灰Ａの粒子は、時計方向に
振動させられ、壁２４の上部に向つて溝Ｇを昇つ
てゆく。

炉１０はまた、円錐２８内の一点でボウル２０
の中心に達する空気ダクト４０を備えている。圧
力をかけられた空気は、ダクト４０から円錐２８
を通つて空気通路３０内へと上昇し、円錐２６の
リムの下方へ至る。ブロウ４２が、ダクト４０内
に空気を供給する。

１０はまた、ボウル２０と同心であつてかつ
壁１２の内部に配置された円筒壁４４として構成
された燃料マガジンを有する。マガジン壁４４
は、燃料室４６（壁４４内の円筒コア）と燃焼室
４８（壁１２と４４の間の環状部分）を区切つて
いる。

マガジン壁４４の下端は、壁２４の上部より下
方であるが、ボウル２０の床２２の上方に位置
し、燃焼室４８内の燃料Ｆの燃焼レベルCLを定
めている。レベルCLの上部にある燃料室４８の
燃料ＦのレベルFLは、以下に述べる如くして定
められる。

燃料供給シユート５０が、壁１２および４４を
貫通して燃料室４６の内部に達している。ドア５
２が、シユート５０のマガジン端部を閉鎖してお
り、燃料レベルセンサロツド５４が、ドア５２に
固定されている。シールドＳがシユート５０を包
囲し、加熱された状態から燃焼状態にある燃料の
侵入を阻止している。

例えば図示せぬアルキメデスらせんポンプから
燃料が、シユート５０に供給される。ドア５２に
設けたスイツチ（図示せず）は、ドア５２が完全
に閉じられているときは、閉じている。アルキメ
デスらせんポンプは、一回に数秒間ずつ間欠的に
動作させられる。燃料Ｆはそのときシユート５０
を下降し、ドア５２を開いてロツド５４を上昇さ
せる。燃料Ｆの供給が停止されると、ドア５２
は、閉じることができるようになる。実際の燃料
レベルがレベルFL以下のときは、ロツド５４は、
レベルFL以下に下降し、ドア５２は完全に閉じ
かつスイツチは閉じている。しかしながら、新た
な燃料Ｆの供給でレベルFLと燃料レベルが合致
するかこれを越えるときは、ロツド５４は、レベ
ルFLの上部にあることとなり、それにもかかわ
らずドア５２は完全に閉じられてはいず、スイツ
チは開きアルキメデスらせんポンプの周期的な動
作は、停止させられる。従つて、新たな燃料のレ
ベルは、ほぼレベルFLに維持される。燃料のレ
ベルが、レベルFLを下回るときは、ドア５２は
完全に閉じ、供給サイクルが再び開始される。

マガジンは、上部に開孔Ｐを備えている。これ
らの開孔Ｐは、燃料室４６内の燃料Ｆからの水分
の排出を可能にする。

メインテナンスアクセスシユート５８が、マガジ
ン上部５６の中央部上方に設けられ、炉１０内の
検査と清掃を可能にしている。ドア６０が、メイ
ンテナンスアクセスシユート５８の閉鎖のために
設けられている。ブロワ４２に接続された安全イ
ンターロツク６２が、ドア６０が閉じられている
ときのみ空気の供給を可能にするために設けられ
ている。

排出室６４が、炉１０の上部に設けられ、排気
管６６がこれに接続されている。バツフル６８
が、マガジン４４の上部から壁１２の方向へ半径
方向に配置され、燃焼室４８と排出室６４とを分
離している。縦型の円筒カラー７０が、バツフル
６８の半径方向の外端に設けられ、他のバツフル
７２が、カラー７０からシユート５８に向かうよ
うに配置されている。バツフル６８，７２の内側
およびカラー７０が、排出室６８を規制してお
り、カラー７０と壁１２の間の環状部、バツフル
７２とハウジング１０の上部の隙間が、燃焼ガス
と、これによつて保持される固体粒子のサイクロ
ンを形成している。これは、フレームの通路をら
せん状に動き、より効率の良い燃焼を行なわせる
ためにフレームを長くさせる。部材６８，７０，
７２は、マガジン４４の上部においてガスの速度
を低下させ、残留している未燃焼固体粒子をガス
から落下させる。これらの粒子は、開孔Ｐから燃
焼室４６に入つてリサイクルされる。

また炉には、燃料Ｆの上部において燃焼室内に
第２の空気を導入する空気注入部材７４が設けら
れる。

水加熱コイル７６が、必要に応じて、例えばマ
ガジン壁４４の外側に配置される。

灰導管７８が、炉１０の外部の灰容器（図示せ
ず）に溝Ｇからの灰Ａを運ぶために設けられる。

例えば、円錐２６の周囲に、燃料Ｆの最初の点
火のためにあるいは消えたときの再点火のために
ボウル２０内に電気的な加熱部材８０を設けるこ
とができる。

動作に際して、燃料Ｆが、シユート５０から燃
料室４６に注入される。燃料Ｆは、円錐２６によ
り外側に位置させられ、加熱部材８０によつて点
火される。ダクト４０から第１の空気が注入さ
れ、円錐２６と２８の間の空気通路３０から燃焼
室４８内の燃料Ｆに達する。このとき、ボウル２
０は振動させられ、これと共に燃料Ｆも振動させ
られる。この振動は、燃料Ｆを燃焼室内でも運動
させ、振動との組み合せで、燃えている燃料は、
流動状態となる。燃料Ｆの粒子は、均一にかつ完
全に燃焼し、灰かすＡを残す。燃料中の「ブロー
ホール」の問題は、完全に回避される。灰かすＡ
は、スクリーン３２から落下し、溝Ｇを上昇し
て、灰導管７８に入る。

燃焼室４８内の燃料Ｆが消費されると、やはり
振動している円錐２６は、燃料室４６内の新たな
燃料Ｆを燃焼室４８の方向へ移動させる。このよ
うにして燃料Ｆが失くなると、新たな燃料Ｆが連
続的に供給され、外側の燃焼室内の燃料Ｆである
燃えている石炭は、従来装置の如くには新たな燃
料によつて蔽い消されることはない。

第２の空気注入口７４は、燃焼室４８内の石炭
のベツド上のガスが完全に酸化され、燃料Ｆをよ
り効率的に燃焼させると共にCOのレベルを低減
させる。粉末燃料は、より容易に燃焼させられ
る。

さらに、この発明の構成は、燃料室４６内の燃
料Ｆを予熱し乾燥させることが必要あれば可能で
あり、燃料Ｆは、より効率的に燃焼することにな
ろう。この発明によれば、水分を含んだ燃料、例
えば生木あるいはごみなどは、炉の動作を劣化さ
せることなく燃焼させられる。ごみの場合には、
これから生じるガスは、開孔を有する上部５６を
通過する排出ガスの状態で燃焼させられる。

上述の実施例に替えて、燃料注入口を円錐２６
の直上に設けることができる。また第１の空気の
ための空気注入口は、燃料Ｆのベツドの上方ある
いは下方に設けることができる。

この発明はまた、灰の除去のためにらせん溝付
のボウル２０以外の手段を用いることもできる。
例えば、炉外へ灰を運ぶために滑らかなあるいは
段付の斜面を備えた反覆振動するベツドを使用す
ることができる。

オイルジエツトあるいは天然ガスが、固体燃料
を補強するために含有させられることができ、あ
るいは、短期間の供給の場合には固体燃料の代わ
りに用いることができる。

燃焼室へ熱を戻したり下降させたりするように
燃焼ベツド上方に熱反射羽根を設けることがで
き、これにより燃焼効率が改善される。

また、駆動モータ３８の配置は、これに限定さ
れるものではなく、他の駆動機構を用いることも
できる。例えば、ボウル２０の中心から離して配
置した二つのバランスされたモータ駆動機構を用
いることができる。

さらに、スイーパーブレードをらせん状溝Ｇに
用いて、所定サイズよりも大きな粒子（未燃焼燃
料）を燃料ベツドに戻すようにすることができ
る。

第４図には、リニヤータイプの振動型固体燃焼
炉１１０が示されている。この実施例では、第１
の実施例に対応する部材には、１００を付けて同
じ数字が付けられている。このリニヤー１１０
においては、第１図の回動的に振動するボウル２
０の替りに、リニヤーパン１２０が用いられ、こ
のパン１２０は、長手方向に振動させられる。

このパン１２０は、底部１２２と、底部から上
方の排出端に向つて傾斜している平らな板１２４
を備えている。この板１２４と反対側には、底部
１２２に向つて下方に傾斜している供給面１２６
が配置されている。燃料Ｆは、炉内に供給され、
パン１２０上に保持される燃料ベツドを形成す
る。スクリーン１３２が、傾斜した平板１２４を
横切るように配置され、上方で燃料ベツドの障壁
を形成する。このスクリーン１３２は、所定のメ
ツシユを有し、これよりも過大な未燃焼の燃料粒
子を通過させず、微細な灰の粒子は通過させるよ
うに働く。

クリンカー除去装置１３４が、スクリーン１３
２付近の燃料ベツド上に配置されている。この装
置１３４は、横方向の回転軸と可撓性のラジアル
フインガを有している。装置１３４は、スクリー
ン上のクリンカや他の大きな灰の粒子をけるよう
に回転する。フインガは、クランカのみを除去
し、燃料粒子は簡単に通過させる。

傾斜ばね１３６およびソレノイド駆動機構１３
８が、炉１００の振動機構を形成している。

空気注入口１４０が、スプリングの運動方向の
接線方向に配置され、供給面１２６下方の第１の
空気注入口１３０を介して燃料ベツドの燃料Ｆに
空気を供給する。

燃焼室１４８が、パン１２０の燃料ベツドの上
面と炉１００の上部壁１１２の間の空間に設けら
れている。ホツパータイプのオーバーフイード燃
料供給器１５０が、燃料ベツドの上面に向つて下
降し、パン１２０に新しい燃料を供給する。

空気が、第１の空気注入口１３０から燃料ベツ
ドに供給されると、第１図〜第３図の実施例と同
様に、燃焼が行なわれる。パン１２０の振動は、
微細な灰粒子の燃料ベツド底部への落下を生じさ
せ、またより大きな未燃焼の燃料粒子を上方へ移
動させる。傾斜した板１２４は、粗面であり、微
細な灰を上方へ移動させ、そのとき灰は、スクリ
ーン１３２を通過し、スクリーン上方の板１２４
に設けた細かいスロツト１５２を通過する。この
スロツト１５２は、板１２４下方のダウンフロー
領域への灰粒子の移動を可能にするものである。
この灰除去構造のために、板１２４は、灰かすの
角度よりも幾分か傾斜が緩くなつている。段１５
４は、スロツト１５２部分上に必要に応じて設け
ることができる。この段１５４は、板１２４の上
端へのクリンカの如き大きな粒子の移送を可能に
して、一対のクラツシヤローラ１５６によりこれ
を微細な粒子に破砕する。スイツチ１５８が、ロ
ーラ１５６上方に設けられ、クリンカなどの大き
な粒子が衝突したとき、ローラの駆動を開始させ
る。

固定のバツフル１６０が、板１２４の下面に沿
つて下方に傾斜し、ダウンフロー領域を形成す
る。振動コンベヤ板１６２が、固定のバツフル１
６０下方を上方に向つて傾斜し、バツフル１６０
と共に燃焼室からの燃料ガスの上昇路を形成して
いる。燃料ガスは、排出口１６４から熱交換器あ
るいは同等の装置へ排出される。第２の空気注入
口１７４が、好ましくは板１２４の基部に、ダウ
ンフロー路とアツプフロー路の間に配置され、燃
焼のための補強的な酸素を導入する。

振動コンベヤ板１６２は、灰と破砕されたクリ
ンカとを灰容器１７８の入口に移動させる。浮遊
している灰粒子を排気口１６４から戻すためのガ
イド１８０が、やはり灰を容器１７８へと導く。

前述した如く、この発明の思想は、炉に対して
のみでなく、化学的な反応装置の多くにも適用可
能であり、例えば、工業用ガスから汚染物をフイ
ルタリングするための流動ベツトフイルタあるい
は化学物質の合成を行なうための流動ベツド反応
器に用いることができる。

第５図は、この発明の思想を用いたガスクリー
ナを示すものである。この実施例では、前述の実
施例に対応する部材は、同一の数字とこれに２０
０を加えて示されている。この実施例において、
回転振動ボウル２２０は、基部２１６上に配置さ
れ、固体粒子フイルタ２２４を備えている。ボウ
ル２２０の振動は、粒子２２４のうちの大きなも
のを上方へ、微細なものは下方へと移動してこれ
を層化する性質を有する。これによつて、層状の
粒子の所定のシーケンスによつてガスをフイルタ
することが可能となり、種々のフイルタとしての
粒子サイズを選択することによつて粒子層を維持
することができる。

この実施例においては、デイストリビユーシヨ
ン円錐２２６は、その円錐面に沿つて配置された
多数のガス排出口２２８を有し、これは、円錐の
下端のみならず、円錐の端部と頂部との間の種々
の部分に配置されることになる。ばね２３６とソ
レノイド２３８とが、ボウル２２０の振動機構を
形成している。ガス注入口２４０が、フイルタす
べきガスを下方からせデイストリビユーシヨン円
錐２２６に供給する。

第６図は、この発明による流動ベツド炉を示
し、基部３１６、および、ばねとソレノイド３３
８によつて基部３１６に取り付けられたパンある
いはボウル３２０によつて構成されている。アン
ダーフイードガス注入口３４０が、ボウル３２０
の底部の僅か上方に配置された拡散板３２６にガ
スを供給する。注入ガスは、板３２６の開孔を通
り、部品の清浄あるいは熱処理を行なう雰囲気を
形成する。ボウル３２０内で振動される粒子は、
ボウル３２０の側面を包囲するヒータあるいは熱
交換コイル３７６からの熱をこれらの部品に伝達
する。上述のコイル３７６は、吸熱反応のための
熱供給あるいは不活性粒子の流動ベツドの熱源と
して用いることができる。

第７図は、層化したスクリーン保持手段あるい
はライナと協働する回転型の振動ベツド反応器を
示すものである。振動ボウル４２０は、ボウル４
２０の底部から僅か立上つている有孔スクリーン
４３２によりおよび粒子４２４のベツドの上面へ
スクリーンから立上つている障壁４３４により形
成されたライナ内の粒子４２４を有している。

第７図の装置においては、振動が、大きな粒子
を上方へ、微細な粒子を下方へ移動して粒子４２
４を層化するものである。従つて、有孔のスクリ
ーン４３２は、底部に位置するのみでよく、そこ
で微細な灰あるいは他の粒子が混合されることに
なる。

第８図は、さらにこの発明による他の振動ボウ
ル反応器を示すものである。そのボウル５２０
は、底部から粒子の上方へ達するスクリーンライ
ナ５３２を備えている。粒子の振動のために、微
細粒子は、下降してスクリーン５３２を通過し、
大きな粒子は、スクリーン５３２内にとどまる。
次いで小さな粒子は、らせんトラツク５２４の振
動で移動することになる。スクリーン５３２上方
の棒５２６は、らせんトラツク５２４を上昇する
所定サイズ以上の粒子を捕え、これらを振動ベツ
ドへ戻すように働く。微細粒子は、支障なくトラ
ツク５２４上部へ移動し、排出される。

またこの実施例においては、上方から粒子のベ
ツド底部のガス注入口５２８にガスを注入するた
めのオーバーフイード空気注入口あるいはガス注
入口５４０が設けられている。

第９図は、らせん状の溝６２４を内側に有する
ボウル６２０を備えた他の振動ベツド反応器を示
すものである。この実施例においては、ベツドを
構成する物質に微細粒子を戻すが、大きな粒子の
除去が可能であるような手段が設けられている。
この手段は、らせん状の溝６２４のスロツトと、
スロツトによりふるい分けられた微細粒子を粒子
のベツドに戻すためのスロツト下方に設けた傾斜
したガイド６２６とを有している。

第１０図は、同心状のガス注入口と排出口を備
える反応器を示している。この実施例において
は、装置の上部の壁７１２が、ボウル７２０を内
部に有している。ガス注入口７４０は、ガス排出
口７６６の周りに同軸的に配置され、粒子状の固
体のベツドの下部にガスを注入する。ガス排出口
７６６は、固体粒子のベツドの上面の一点から下
方へ突出し、ガス注入口７４０から外へ出てい
る。壁７１２は、シールされていることが好まし
く、ガスのみが、パイプ７４０と７６６を介して
反応器に出入する。

固体粒子の供給手段７５２が、必要あれば壁７
１２のシールされた開孔を介してボウルと他の固
体粒子上に配置されている。

回転型およびリニヤー型の振動ベツド装置用の
多数の供給位置が、第１１Ａ図〜第１３Ｂ図に示
されており、以下に簡単に説明する。

第１１Ａ図において、オーバーフイード反応器
は、スクリーンライナ８３２を内部に有するボウ
ル８２０を含む。ボウル８２０は、ばね８３６上
に取り付けられ、ソレノイド８３８によつて駆動
される。微細な灰粒子あるいは他の微細粒子が、
らせん状トラツク８２４によつて上方に移送され
る。

オーバーフイード装置８５０が、上方から直接
ボウル８２０に燃料あるいは他の固体粒子材料を
供給する。

第１１Ｂ図は、リニヤー振動ベツドを用いた同
様の構成を示すものである。オーバーフイード装
置９５０が、燃料あるいは他の固体粒子を直接振
動パン９２０に供給する。

第１２Ａ図は、スクリーンライナ１０３２を内
部に有するボウル１０２０を有するアンダーフイ
ード回転型振動反応器を示すものである。空気注
入口１０４０が、ボウル１０２０の底部を貫通す
るように配置され、空気注入口１０４０と同軸の
オーガータイプのアンダーフイーダ１０５０が、
ボウル１０２０に新しい固体粒子を供給するよう
に上方に突出している。

第１２Ｂ図は、リニヤー振動ヘツド装置のアン
ダーフイード構造を示すもので、空気注入口１１
４０内に同軸に配置されたオーガータイプのアン
ダーフイーダ１１５０は、振動パン１１２０の下
方からパン１１２０の燃料ベツドへ新しい固体燃
料あるいは他の固体粒子を供給する。

第１３Ａ図は、固体粒子が、オーガータイプの
アンダーフイーダ１２５０およびホツパータイプ
のオーバーフイーダ１２５２の両方を介して振動
ボウルに供給されるようにしたハイブリツド装置
を示している。このタイプの装置は、反応器ボウ
ル１２２０中で二つの別個のタイプの固体粒子を
混合するのに有効であり、特に前以つてこの二つ
のタイプの粒子を混合することが不適当な場合に
有効である。

第１３Ｂ図は、第１３Ａ図の構成に類似してい
るが、リニヤー振動パン１３２０を用いるところ
が異なつている。空気注入口１３４０は、下方か
ら固体粒子を供給するためのオーガータイプのア
ンダーフイーダ１３５０を同軸に有し、またホツ
パータイプのオーバーフイーダ１３５２が、上方
からパン１３２０の粒子ベツドに固体粒子を供給
する。

第１４図は、数個のリニヤー振動ベツドを積重
ねたマルチベツド構成を示すものである。振動パ
ン１４２０は、連続的に積重ねられた部屋１４２
０ａ，１４２０ｂ，１４２０ｃ，１４２０ｄによ
り構成されている。この実施例においては、アン
ダーフイード装置１４５０とオーバーフイード装
置１４５２の両方が、最上方の部屋１４２０ａに
固体粒子を供給し、この部屋１４２０ａからの反
応生成物が、次の部屋１４２０ｂに導かれ、異な
る反応が行なわれる。流体注入口１４４０が、第
２の部屋１４２０ｂに空気あるいはガスを供給
し、そこからの反応生成物は、第３の部屋１４２
０ｃに導びかれ、さらにそこでの反応生成物は、
第４の部屋１４２０ｄに供給されて、そこでの反
応生成物は、固体生成物排出口へ排出される。

オーガータイプの固体粒子アンダーフイード装
置１４５０が、固体反応物質を第３の部屋１４２
０ｃに供給し、またガス注入口１４２０ｃが、ガ
スを第４の部屋１４２０ｄに供給する。前段階か
ら供給された反応生成物と共にこれらは、異なる
条件で流動化されたベツド中で実施されるいくつ
かの段階をふんで複雑な化学反応成分となる。

上述した如き振動タイプの装置は、圧縮ガス流
ではなく振動が、流動化した固体粒子を与えるよ
うに用いられるとき、どのような必要な大きさに
も構成することができるものであることは明らか
である。その結果、大きさはこの発明の適用にな
んら障害とはならないので、この発明による装置
は、ほとんど全ての工業的あるいは商業的な使用
に耐え、鉄道や船舶に用いることもできる。

さらに、燃料および空気の注入条件は、特定の
目的の達成のために変化させることができる。す
なわち、空気あるいは他のガスは、装置内への導
入前に予熱することができ、あるいは、空気は、
流動化したベツドの必要なレベルに注入してもよ
い。さらに、燃料は、上方から注入することがで
き、また側方からも下方からも、あるいはベツド
の直接上方からあるいは中央から注入することが
でき、これによつてメインテナンスを必要最低限
に抑えるように燃料を供給するようにすることが
できる。

上述した実施例では、ソレノイド駆動機構が図
示されたが、機械的、空気圧的、油圧的あるいは
その他の従来周知の駆動装置が、振動を与えるた
めに使用できる。さらに、駆動機構は、50あるい
は60Hzの駆動周波数だけでなく、他の適当な周波
数を用いることができる。しかしながら、エネル
ギーを節約するために、装置は、固有周波数に同
調させられるべきである。

さらに、メインテナンスの必要性は、この発明
の装置においては摩耗するような部品がないの
で、他の設計による炉や反応器に比して極めて少
なくて済むことが明らかである。摩耗の可能性の
ある僅かな運動を行なう部材は、燃料および空気
の注入パイプのパツキンシールであるが、これは
もちろんフレキシブルな材質により構成され、少
量の運動を吸収することができる。

反応に用いられる固体粒子は、加燃物質、非加
燃物質、触媒あるいはこれらの混合であることが
できる。実際のところ、この発明を具体化した炉
が使用されるときは、燃料に少量の耐火物質を混
合してクリンカ等の形成を阻止するとよい。この
耐火物質の粒子は、酸化アルミの小球あるいは耐
火レンガの小片を用いることができる。振動ベツ
ドにこのような粒子を含む炉においては、クリン
カの形式は、温度が低目に保たれかつ非燃性粒子
が灰を互いに分離するように働くので、少なくな
る。

さらに、流動化ベツドの状態は、従来の流動化
ベツド炉におけるような圧力ガス流によつてでは
なく振動作用によつて形成されるということを認
識すべきである。結果的に、大きくパワーのある
コンプレツサの必要性がなくなり、燃焼用の空気
（あるいは反応性ガス）を供給することのできる
小さなブロワで用が足りることになる。また、ベ
ツドは、上方へ通過して行く大量の空気を必要と
せずに流動化されるので、汚染粒子はベツド内に
残留し、排出口からは排出されない。その上、小
さな粒子の上への大きな粒子の層化のために、微
細な粒子は、大きな粒子の層の下方へ抑え付けら
れる傾向にあり、粒子の排気ガスによる汚染が阻
止される。

もちろん、この発明によるフイルタは、他の燃
焼システムあるいは他の反応器システムからのガ
スを処理するための汚染減少装置として用いるこ
とができる。汚染物質を含む放出ガスを、選択さ
れた物質からなる流動化ベツドを介して通過させ
ることによつて、その中和特性によつて、これら
の汚染のレベルは、大幅に減少させられ、すべて
の微細粒子が振動ベツドに補捉され、除去される
ことになる。

振動流動化ベツド反応器は、固体粒子と流体流
（通常、ガス、または液体のこともありうる）と
を密接に接触させることを容易にするものである
ことを指摘しなければならない。これは、高い熱
伝達および高い質量移動を流体と固体粒子間に可
能にするという特徴を有する。

さらに、この発明による振動反応器は、固体触
媒の存在下でガスと反応する炉および反応器に限
定されるものではない。例えば、この発明は、鉄
鉱石還元反応器に用いることができ、その際、炭
化水素ガスが、鉄鉱石の存在下で一酸化炭素に変
換されるが、また鉱石が、コークスとガス体の炭
化水素触媒の存在下で還元されるような鉄鉱石還
元反応器に用いることもできる。

さらに、振動ベツド反応器は、市、工場、農業
あるいは鉱山からの生ごみ、砂糖きびのかすおよ
び炭鉱の廃棄物のような物質の変換あるいは焼却
に非常に適している。これらの廃棄物は、不燃性
の鉱物質や微細粒子などが多く含まれていること
があるために、使用するには不経済であり、廃却
するにはコストがかかる。しかしながら、これら
は、ガス中で汚染の低いレベルで振動ベツド内で
燃焼させられるか反応させられるであろう。

この発明は、上述した如き実施例を有するが、
これに限定されるものではなく、当該技術に携わ
る者にとつて種々の変形を行なうことができるも
のであることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による炉の一実施例の断面
図、第２図は、第１図に示す炉の一部の斜視図、
第３図は、第１図に示す炉の一部の断面図、第４
図は、この発明による炉の他の実施例の断面図、
第５図は、この発明の思想に基いた振動ベツドガ
スクリーナの一実施例の断面図、第６図は、この
発明による流動化ベツド炉の一実施例の断面図、
第７図は、この発明による流動化ベツド反応器
の、動作に際しての層化効果特性を用いた、一実
施例の断面図、第８図は、この発明による流動化
ベツド反応器の実施例の断面図、第９図は、この
発明による流動ベツド反応器の他の実施例の断面
図、第１０図は、この発明によるシールされた部
屋を有する振動ベツド反応器の断面図、第１１Ａ
図および第１１Ｂ図は、この発明によるオーバー
フイードモードを有する装置の図、第１２Ａ図お
よび第１２Ｂ図は、この発明によるアンダーフイ
ードモードの装置の図、第１３Ａ図および第１３
Ｂ図は、この発明による装置における異なる物質
粒子を反応させるためのハイブリツドモードを示
す図、および、第１４図は、反応の順次の段階
が、一つの装置でシーケンシヤルに行なわれるこ
とを示す図である。 １０，１１０……炉、２０，２２０，３２０，
４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，１０
２０，１２２０……ボウル、１２０……パン、Ｇ
……らせん溝、Ａ……灰、３６……ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体粒子のベツド中で流体流を反応させるた
   めの反応器において、前記固体粒子のベツドを保
   持するパンと、該パンに振動を与えてパン内のベ
   ツド粒子を流動化させる振動付与手段とを含む振
   動ベツド手段、および、前記固体粒子の流動化ベ
   ツドに前記流体流を注入する手段を有する反応
   器。 ２ 前記流体流がガス流である特許請求の範囲第
   １項記載の反応器。 ３ 前記振動ベツド手段が、ほぼ円筒形の起立し
   た側壁を有し、さらに上方の放出端に達するらせ
   ん状溝を有するボウルを含む特許請求の範囲第１
   項記載の反応器。 ４ 前記振動ベツド手段が、固体粒子の前記ベツ
   ドの表面の下方から表面の上方の放出点まで一方
   向に傾斜する板を有するリニヤ振動パンを含む特
   許請求の範囲第１項記載の反応器。 ５ 前記振動ベツド手段がさらに、前記パンを横
   切るように配置され、前記表面から前記放出点ま
   で移送されるような所定のサイズ以下の粒子のみ
   を通過させる所定のメツシユを有するスクリーン
   を含む特許請求の範囲第４項記載の反応器。 ６ 傾斜した前記板の放出点の下方に配置され、
   該点に達した所定サイズを越える粒子を破砕する
   手段を設けた特許請求の範囲第５項記載の反応
   器。 ７ 前記固体粒子が、前記ガス中の汚染物を吸着
   あるいは吸収する物質からなり、前記ガス流が前
   記汚染物をクリーニングするために前記固体粒子
   の流動化振動ベツド中に注入されるようにした特
   許請求の範囲第２項記載の反応器。 ８ 前記流体流を注入する前記手段が、前記ベツ
   ドの表面より下方において前記ベツド内に前記流
   体を分布させるような底縁を有する円錐部材を含
   む特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ９ 前記円錐部材が、前記底縁と頂部との間の円
   錐面に分布用開孔を備えている特許請求の範囲第
   ８項記載の反応器。 １０ 前記流体流を注入する前記手段が、前記振
   動パンの底部において拡散板を有する特許請求の
   範囲第１項記載の反応器。 １１ 前記振動パンが、その底部から前記固体粒
   子のベツドの上方に向かつて配置された前記固体
   粒子を収容するための側壁と、前記パンの底部か
   ら前記側壁に向つて配置され前記固体粒子の流動
   化振動ベツドの底部に落下するように所定サイズ
   より小さな前記固体粒子を通過させるメツシユを
   備えたスクリーンを含むようにした特許請求の範
   囲第１項記載の反応器。 １２ 前記パンが、前記パンの底部から固体粒子
   の流動化ベツドの上面に配置された所定のメツシ
   ユを有するスクリーン側壁を備え、前記スクリー
   ンのメツシユサイズ以下の粒子のみを固体粒子の
   流動化振動ベツドの底部に落下させるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の反応器。 １３ 前記らせん状の溝が、所定サイズ以下の粒
   子を流動化ベツドに戻し、所定サイズ以上の粒子
   を前記放出点まで移送する手段を有する特許請求
   の範囲第３項記載の反応器。 １４ 前記らせん状の溝の前記手段が、前記溝中
   の開孔を含む特許請求の範囲第１３項記載の反応
   器。 １５ 前記固体粒子の二つの流れが、別個の供給
   手段から反応器に注入されるようになし、反応器
   が、さらに、前記固体粒子の上面から前記ベツド
   に固体粒子流を注入するオーバーフイード手段
   と、前記パンの下方から前記ベツド内に固体粒子
   流を注入するアンダーフイード手段を有する特許
   請求の範囲第１項記載の反応器。 １６ 前記振動ベツド手段が、連続した部屋を形
   成するように互いに配置された複数のパンを有
   し、一つの部屋の反応固体粒子が、次の反応を行
   なうために次の部屋へ供給されるようにした特許
   請求の範囲第１項記載の反応器。 １７ 燃料室と、燃焼室と、燃料室に固体燃料を
   注入する手段と、燃焼室に空気を注入する手段
   と、燃焼室からの排気ガスを排出手段および燃焼
   室内に設けたベツドとからなり、燃焼後に灰かす
   を残留させるようなタイプの、固体燃料粒子の燃
   焼に用いる加熱装置において、前記ベツドが、底
   部を有する振動ベツドと、前記底部から一つの方
   向へベツド中の燃料の上面上の放出端に向つて配
   置された傾斜したリニヤ板と、前記パンを駆動し
   て灰かすが前記傾斜板を上昇して前記放出端に向
   かうようにする振動駆動手段を有し、前記加熱装
   置がさらに、前記放出端に上昇した灰を炉外へ排
   出する手段を有するようにした加熱装置。 １８ 基部と外壁を有するハウジングと、底部と
   燃料から灰を外部へ振動的に移送するためのほぼ
   平らで上方へ傾斜した板とを備え、前記基部に配
   置された振動ベツドと、該ベツドに振動を与える
   ための駆動手段と、前記ベツド内へ燃料を供給す
   るために前記ハウジングに接続した燃料供給手段
   と、前記ベツドによつて規制され炉の一部をなす
   燃焼手段と、前記燃焼手段に空気を注入するため
   の手段と、前記燃焼室からのガスを排出するため
   の手段および灰を受け入れるために振動ベツドの
   前記傾斜板と接続される手段とを有する固体燃料
   の焼却炉。 １９ 前記傾斜板から離して前記燃焼手段内に配
   置されて燃料に第２の空気を注入し、第１の空気
   とは離れた位置において空気を注入することによ
   つてより複雑な燃焼を確実に行なうようにした手
   段を設けた特許請求の範囲第１８項記載の固体燃
   料燃焼炉。