JP2000205754A - トンネルキルン - Google Patents

トンネルキルン

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JP2000205754A
JP2000205754A JP11009087A JP908799A JP2000205754A JP 2000205754 A JP2000205754 A JP 2000205754A JP 11009087 A JP11009087 A JP 11009087A JP 908799 A JP908799 A JP 908799A JP 2000205754 A JP2000205754 A JP 2000205754A
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JP
Japan
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air
tunnel kiln
air supply
furnace
zone
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JP11009087A
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English (en)
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Satoshi Taniguchi
聡 谷口
Ryota Matsui
良太 松井
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】炉内の温度勾配および炉内圧の勾配などのバラ
ンスを崩すことになく、イグロス分の酸化除去が行われ
る焼成帯前半部分の雰囲気の酸素濃度を増加させること
が可能となる。 【解決手段】トンネルキルンの炉体1は、耐火、断熱材
で構成される壁部11および天井部12からなり、そこ
には台車13と、一対の燃焼バーナ21a、21bが、
対角状に配置されている。このようなトンネルキルンの
焼成帯の内壁11aに開口した1対の通気路31a、3
2aを設けるとともに、それぞれを排気装置4と給気装
置5に切替え弁装置7によって切替え可能に接続した構
造とし、その通気路31a、32aには蓄熱体61、6
2を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルキルンの
改良に関するものであって、特に、焼成帯の酸素濃度を
高く維持できるトンネルキルンの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トンネルキルンは、入口側から予
熱帯、焼成帯、冷却帯および出口の順に構成され、この
焼成帯には所要数の加熱バーナを備えた燃焼室を配置し
て所要の熱エネルギを炉内に供給するようにし、また冷
却帯には被焼成物を冷却するための冷却用空気を打ち込
む送風装置が設けられている。そして、炉内の雰囲気
は、冷却帯から入口側に向けて流動するよう炉内圧に勾
配が設定されている。
【0003】焼成帯では、加熱バーナによって軽油ある
いは天然ガスなどを空気比(m値)=1.0〜1.2程
度で燃焼させ、その燃焼ガスは冷却帯から流入してくる
若干量の空気と混合され所定の最高温度の雰囲気が形成
される。そして、この焼成帯の雰囲気は、炉内圧の勾配
に応じて予熱帯に流入して、このゾーンを所定の温度に
維持し、被焼成物を予熱することになる。なお、この予
熱帯では、必要に応じて加熱バーナが配置される場合も
ある。
【0004】トンネルキルンでは、前述のように予熱
帯、焼成帯、冷却帯の順に所定の温度勾配が形成されて
運転されるのであるが、この温度勾配がトンネルキルン
において、被焼成物の遊離水分の乾燥、結晶水などの分
解除去、有機物などからなるイグロス分の酸化除去、お
よびセラミックス成分の焼結等、被焼成物の物理化学的
反応に適した温度領域を形成するのである。
【0005】これらのうち、有機物などからなるイグロ
ス分の酸化除去は、約600〜950℃の範囲であっ
て、釉薬が用いられる場合には、釉薬の溶融温度以下の
温度域で酸素の存在によって効果的に行われる。ところ
が、この温度域は、予熱帯の後半部分あるいは焼成帯の
前半部分に位置するのが一般的である。そして、この部
分の雰囲気は主として燃焼ガスからなるので、酸素は燃
焼のために消費されて、ほぼ6〜8%(容積)程度しか
含まれていないので、イグロス分の酸化除去には充分と
は言えない状況にあった。
【0006】この酸素濃度を増加させるには、冷却帯の
冷却空気の打ち込み量を増やすか、または燃焼用2次空
気を増やすなどの方法が考えられるが、いずれも、炉内
圧が上昇し、温度が低下する傾向が生じるため炉内の温
度勾配および炉内圧の勾配などのバランスを崩すことに
なるので、簡単には採用できない事情にあった。
【0007】また、近年、粘度瓦焼成のためのトンネル
キルンにあっては、フライアッシュなどの低品位原料を
活用しようとすると、従来のトンネルキルンでは、有機
物などからなるイグロス分の酸化除去が充分に行うこと
ができず、製品品質に問題が残った。このような観点か
ら、イグロス分の酸化除去が行われる焼成帯前半部分に
おいて、雰囲気の酸素濃度を増加させることが要望され
るに至っていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、炉内の温度勾
配および炉内圧の勾配などのバランスを崩すことにな
く、イグロス分の酸化除去が行われる焼成帯前半部分の
雰囲気の酸素濃度を増加させることが可能となるトンネ
ルキルンを提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決した本
発明のトンネルキルンは、それぞれが排気装置と給気装
置に切替え可能に接続された少なくとも1対の通気路を
焼成帯の内面に開口して配設するとともに、その通気路
には蓄熱体を配置したことを特徴とするものである。そ
して、本発明は、前記通気路の一方が排気装置に接続さ
れるときには、他方の通気路は給気装置に接続され、逆
に一方の通気路が給気装置に接続されるときのは、他方
の通気路は排気装置に接続されるよう、接続経路が切り
替えられる切替え弁装置を備えた形態に具体化すること
ができる。
【0010】さらに、本発明は、前記給気装置が新鮮な
空気を取り入れて供給できるファン装置であり、前記蓄
熱体がセラミックスハニカム体であって前記内面の開口
部近傍にに配置されたトンネルキルンとして具体化する
こともできる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明のトンネルキルンに
係る実施形態について、図1を参照しながら説明する。
図1は、トンネルキルンの焼成帯の断面略図であり、炉
体1は、耐火、断熱材で構成される壁部11および天井
部12からなり、炉体1が包囲する空間の下部には被焼
成物を載置するための台車13が配置される。そして、
この炉体1の壁部11には、一対の燃焼バーナ21a、
21bが、対角状に配置されていて、燃焼ガスは、被焼
成物(記載せず)を焼成するための加熱雰囲気を形成す
る。
【0012】本発明の特徴とするところは、このような
トンネルキルンの焼成帯の内壁11aに開口した1対の
通気路31a、32aを設けるとともに、それぞれを排
気装置4と給気装置5に切替え弁装置7によって切替え
可能に接続した構造とし、その通気路31a、32aに
は蓄熱体61、62を配置した点にある。
【0013】この場合、この切替え弁装置7には、図1
の略示したように実線で示す弁位置71において、前記
通気路のうち一方の通気路32aが排気装置4に接続さ
れるときには、他方の通気路31aは給気装置5に接続
されている状態(このを説明の都合上A状態という)と
し、この切替え弁装置7を切り替えて、すなわち鎖線で
示す弁位置72に転動させて切り替えることにより、逆
に一方の通気路32aが給気装置5に接続したときの
は、他方の通気路31aは排気装置4に接続される状態
(同様にB状態という)になるように、構成したものが
好ましく、採用され得る。
【0014】このように、本発明では、給気−排気経路
をA状態とB状態とに切替え自在としているので、高温
の焼成帯においてこのように給気−排気経路をA状態→
B状態→A状態→B状態というように所定時間で切り替
えると、例えば、A状態においては、一方の通気路32
aが排気装置4に接続されているので、炉内の高温雰囲
気は通気路32aを経由して排気(実線矢印で示す)さ
れるが、そのときに蓄熱体62を加熱して蓄熱すること
になり、また他方の通気路31aは給気装置5に接続さ
れているので、これを通じて新鮮な外気を蓄熱体61に
よって予熱しながら炉内に給気(実線矢印で示す)する
ことができる。
【0015】次いで、この給気−排気経路をB状態に切
替えれば、鎖線矢印で示すように給気と排気の経路が逆
になり、炉内の燃焼ガス雰囲気の排気と、新鮮な外気の
給気が継続、繰り返され、かつその都度、給気のため熱
を放出した蓄熱体は排気で加熱を受け、また排気により
加熱された蓄熱体は排気で熱を放出することになり、本
発明ではこのようにして、炉内から持ち出される熱量は
効率的に回収され、炉内の温度を低下させることがごく
少ないものとなるとともに、炉内に新鮮な外気を導入す
れば、燃焼によって失われた炉内の酸素濃度を高めるこ
とができるという利点が得られるのである。
【0016】なお、切替え弁装置7としては、この形態
に限定されるものではなく、前記通気路の切替えができ
れば他の形式の切替え装置、例えば、4個の開閉弁を組
み合わせたものなどが利用可能である。形態に具体化す
ることができる。
【0017】さらに、本発明は、前記給気装置が通常の
酸素濃度のフレッシュエアを取り入れて供給できるファ
ン装置として、炉内の酸素濃度を高めるのに役立たせる
ことができ、またセラミックス質のハニカム形状体で形
成される蓄熱体を予熱帯の内壁近傍に配置する形態にト
ンネルキルンとして具体化すれば、簡単な形状の蓄熱体
で取扱い、メンテナンスが容易となり、高温度の使用に
耐え、熱交換効率も高いものとなる利点が得られる形態
に具体化することもできる。
【0018】次に、本発明のトンネルキルンの運転状況
のシミュレーションを図2〜4を参照しながら説明す
る。ここで、図2は、従来のトンネルキルンにおける、
予熱帯、焼成帯1、焼成帯2における燃料供給量G(N
3 /hr)、空気比m(実供給空気量/理論空気
量)、燃焼ガスの酸素濃度O2 (vol%)、燃焼ガス
量V(Nm3 /hr)、を例示するとともに、その場合
の、炉内の雰囲気の流動量V(Nm3 /hr)と酸素濃
度O2 (vol%)をも例示している。
【0019】この図2によれば、急冷帯では冷却用空気
が打ち込まれるため、焼成帯に向かって酸素濃度O2
21の雰囲気が流動量V=140で流れて、焼成帯2で
は燃焼ガスと混合され、酸素濃度O2 =11.3の雰囲
気となって、流動量V=315で焼成帯1へ流動する。
また焼成帯1では、さらに燃焼ガスと混合され、酸素濃
度O2 =7.7に減少した雰囲気となって、流動量V=
585で予熱帯へ流動する。予熱帯でも同様な状態にな
っている。
【0020】このように被焼成物のイグロス分を酸化除
去するに適当な600〜1000℃の温度域、例えば焼
成帯1のような焼成帯の前半部では、雰囲気の酸素濃度
はO 2 =7.7(vol%)であって、この状態では被
焼成物のイグロス分を酸化除去するには、十分とは言い
がたい状態であった。
【0021】ここで図3は、焼成帯2において本発明の
トンネルキルン構造を採用したものであり、矢印aは、
酸素濃度O2 =11.3、流動量V=175の排気操作
を示し、また矢印bは、酸素濃度O2 =21、流動量V
=175の給気操作を示している。この結果、焼成帯2
では、酸素濃度O2 =11.3である雰囲気に新鮮な空
気が給気されるので、酸素濃度O2 =16.7にまで回
復するうえ、雰囲気流動量はV=315のままで、ほと
んど変動が生じない。
【0022】この結果、焼成帯1においては、図2の酸
素濃度O2 =7.7から図3のO2=10.6に向上、
改善されるので、この焼成帯1において被焼成物のイグ
ロス分などを従前以上に効果的に酸化、除去することが
可能となる。さらに、炉内の雰囲気の流れの収支は従来
と殆ど変わらないので温度勾配や炉内圧のバランスを崩
す恐れもない利点が得られる。
【0023】また、図4は、矢印cで示す排気操作およ
び矢印dで示す給気操作において、流動量V=175の
排気、給気を行う点が図3の場合と異なる点であり、そ
の他は同様である。この場合には、新鮮な空気の供給が
増加しているので、焼成帯2から焼成帯1へ送られる雰
囲気の酸素濃度が大幅に改善されO2 =19.0に達す
ることが分かる。
【0024】なお、以上の説明においては、説明に都合
上、焼成帯を1と2に分割して例示したが、焼成帯が2
分割されるトンネルキルンに限定されるものでなく、1
焼成帯の場合や、3分割以上の場合も含む。また、焼成
帯とは、かならずしも焼成用バーナ装置を備えた高温焼
結ゾーンを意味するだけでなく、対象物をに含まれる有
機物などを酸素雰囲気下で酸化することができる加熱ゾ
ーンをも含む用語として用いている。
【0025】
【発明の効果】本発明のトンネルキルンは、以上に説明
したように構成されているので、本発明ではこのように
して、焼成帯において炉内から持ち出される熱量は効率
的に回収され、炉内の温度を低下させることがごく少な
い状態で炉内に新鮮な外気を導入することができるトン
ネルキルンを提供するから、被焼成物のイグロス分など
を効果的に酸化、除去することが可能となる。さらに、
炉内の雰囲気の温度勾配や炉内圧のバランスを崩す恐れ
もないという優れた効果がある。よって本発明は従来の
問題点を解消したトンネルキルンとして、その工業的価
値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を説明するための要部断面
図。
【図2】従来のトンネルキルンの運転状況を説明するた
めの緒元状態図。
【図3】本発明の1運転状況を説明するための緒元状態
図。
【図4】本発明の他の運転状況を説明するための緒元状
態図。
【符号の説明】
1 炉体、11 壁部、11a 内壁、12 天井部、
13 台車、21a、21b 燃焼バーナ、31a、3
2a 通気路設、4 排気装置、5 給気装置、61、
62 蓄熱体、7 切替え弁装置、71 実線で示す弁
位置、72 鎖線で示す弁位置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれが排気装置と給気装置に切替え可
    能に接続された少なくとも1対の通気路を焼成帯の内面
    に開口して配設するとともに、その通気路には蓄熱体を
    配置したことを特徴とするトンネルキルン。
  2. 【請求項2】前記通気路の一方が排気装置に接続される
    ときには、他方の通気路は給気装置に接続され、逆に一
    方の通気路が給気装置に接続されるときのは、他方の通
    気路は排気装置に接続されるよう、接続経路が切り替え
    られる切替え弁装置を備えた請求項1に記載のトンネル
    キルン。
  3. 【請求項3】前記給気装置が新鮮な空気を取り入れて供
    給できるファン装置であり、前記蓄熱体がセラミックス
    ハニカム体であって、前記内面の開口部近傍にに配置さ
    れた請求項1および2に記載のトンネルキルン。
JP11009087A 1999-01-18 1999-01-18 トンネルキルン Withdrawn JP2000205754A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102478350A (zh) * 2010-11-22 2012-05-30 福建泉州顺美集团有限责任公司 一种双回风高效节能隧道窑
WO2012128172A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 日本碍子株式会社 セラミック多孔体焼成用トンネルキルン

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