JP2001330371A - 連続式焼成炉 - Google Patents

連続式焼成炉

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JP2001330371A
JP2001330371A JP2000151314A JP2000151314A JP2001330371A JP 2001330371 A JP2001330371 A JP 2001330371A JP 2000151314 A JP2000151314 A JP 2000151314A JP 2000151314 A JP2000151314 A JP 2000151314A JP 2001330371 A JP2001330371 A JP 2001330371A
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temperature
burner
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outlet side
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JP2000151314A
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Satoshi Taniguchi
聡 谷口
Hiroharu Ogura
弘治 小椋
Kenichi Ogawa
健一 小川
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】加熱時に生じた成形助剤の気化成分が炉内で再
凝縮するのを防止するとともに、出口側の低温域の上下
の温度勾配を極力解消する。 【解決手段】炉内中間部分に焼成バーナ11を設け、被
焼成物を入口側から出口側に向けて移動させて焼成し、
かつ出口側に設けた冷却空気供給ノズル12から供給し
た冷却用空気を被焼成物と熱交換させて入口側方向に流
通させるようにした連続式焼成炉において、第1に、加
熱過程において被焼成物中の成形助剤が蒸発して生じる
気化成分が入口側の低温領域に流入しないよう排気する
吸引排気口21、21が焼成帯の直前に配置され、第2
には、その入口側の低温領域には独立した加熱手段とし
て予熱バーナ3、3を適宜本数を所望の予熱が行えるよ
う配置している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続式焼成炉に関
するものであって、特に、被焼成物から発生する成形助
剤のガスが原因の不具合を解消した連続式焼成炉に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ローラーハースキルンやキルンカ
ー形式のトンネルキルンに代表される連続式焼成炉にお
いては、図6の略図に例示するように、被焼成物は、入
口から出口に向かって炉内を搬送される、一方、炉内の
雰囲気ガスは、出口から入口に向かって流通して、被焼
成物と雰囲気ガスは向流接触により熱交換作用を行うよ
う設定されている。
【0003】具体的には、入口から搬入された被焼成物
は、出口方向(図6では右方向に)に搬送され、複数の
焼成バーナ11によって高温度に保持された焼成帯で焼
成され、この焼成帯より出口側に設けられた熱交換装置
13によって余熱が回収され、さらに冷却空気によって
冷却されたうえ、外に搬出される。ここで、冷却空気
は、出口側に設けた空気供給ノズル12から導入され、
焼成された高温の被焼成物と熱交換して加熱され、この
加熱された冷却空気は、予め設定された炉内圧によって
焼成帯に流入する。このように、出口側の低温領域に高
温の燃焼ガスなどの高温雰囲気ガスが流入しないよう配
慮されている。
【0004】そして、被焼成物が搬入される炉の入口側
には吸引排気口14が設けられ、焼成帯の炉内圧に対し
て低い内圧に制御されているので、焼成帯で生じた高温
雰囲気ガスは、入口側に向けて流通し、対向して搬送さ
れる被焼成物と熱交換し、被焼成物を予熱するととも
に、自らは冷却され吸引排気口14から排気される。か
くして、焼成帯で生じた高温雰囲気ガスの熱量は被焼成
物の予熱に利用され、被焼成物の持ち出す熱量は、余熱
空気として回収されたり、焼成帯に流入するようにし
て、発生熱の有効利用を図っている。なお、図におい
て、矢印は炉内ガスの流通方向を示す。
【0005】ところで、このような構造の連続焼成炉で
は、焼成炉入口近傍の低温領域には、格別にバーナなど
は配置せず、高温域から流通してくる雰囲気ガスを熱源
としていることから、天井付近が高温となり、炉床付近
は比較的低温になるなど炉内上下方向の温度差が拡大し
やすいという問題があった。この温度差を解消する目的
で、補助バーナを設置して炉床付近を加熱するようにし
ても、もともと高温域から流通してくる高温雰囲気ガス
が天井付近が集中するのを防止することはできないの
で、温度分布を均一化させるのは困難であった。
【0006】また、このような連続焼成炉では、成形助
剤を多く含む被焼成物を焼成することによる新しい問題
がみられるようになった。すなわち、成形時に、アクリ
ル系樹脂やパラフィンなどのバインダを含む成形助剤を
比較的多量に利用するようになったが、このような成形
助剤は、炉内温度が150〜300℃の範囲で蒸発して
気化するが、この気化成分は冷却すると再凝縮する性質
があるため、炉内で一旦、気化した成形助剤成分が低温
の炉内壁や炉内外の排気配管に再凝縮して逐次堆積する
ようになる。その結果、炉内壁の断熱ファイバなどの断
熱材の性能が極端に劣化するので、解体清掃、張り替え
が必要になる、あるいは、排気配管の堆積物が燃焼温度
以上にさらされると、着火して火災を引き起こすなどの
事故に結びつく可能性があった。
【0007】
【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、加熱時に気化
する成分を有する成形助剤を含む被焼成物を焼成するに
当たり、その気化成分が炉内で再凝縮するのを防止する
とともに、入口側の低温域の上下の温度勾配を極力解消
することが可能となる炉内の均熱性に優れた連続式焼成
炉を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、炉内中間
部分に焼成バーナを設け、被焼成物を入口側から出口側
に向けて移動させて焼成し、かつ出口側に供給した空気
を被焼成物と熱交換させて入口側に向けて流通させるよ
うにした連続式焼成炉であって、加熱過程において被焼
成物中の成形助剤が蒸発して生じるガス成分が入口側の
低温領域に流入しないよう排気する排気手段を設けると
ともに、その低温領域には独立した加熱手段を設けたこ
とを特徴とする本発明の連続式焼成炉によって解決する
ことができる。
【0009】そして、本発明は、前記低温領域には、加
熱手段として、独立した予熱バーナを設けた形態、およ
び前記低温領域には、加熱手段として、前記出口側の排
気を熱交換して得た余熱空気を供給可能とした配管経路
を設けた形態の連続式焼成炉として具体化することがで
きる。さらに、本発明は、前記炉内中間部分に設ける焼
成バーナがリジェネレーティブバーナである形態の連続
式焼成炉として具体化することもできる。
【0010】本発明によれば、連続式焼成炉の所要部位
に、加熱過程において被焼成物中の成形助剤が蒸発して
生じるガス成分が入口側の低温領域に流入しないよう排
気する排気手段を設けたので、成形助剤に基づく気化成
分を排気できるので、炉内壁などに再凝縮することがな
い。また、排気された前記気化成分は、適宜に浄化処理
することができる。さらに、この場合、焼成帯の高温雰
囲気ガスも同時に排気され、入口側に低温領域に流入し
ないので、天井部分が異常に温度上昇をおこす原因とも
ならない。
【0011】また、前記形態によれば、それぞれ前記低
温領域を独自に加熱することができ、前記の焼成帯の高
温雰囲気ガスが入口側に低温領域に流入しないことと併
せて、所望の温度勾配を設定できる利点が得られる。か
くして、本発明は、前記したような気化成分を有する成
形助剤を含む成形体からなる被焼成物の焼成を目的とし
た極めて有用な連続式焼成炉を提供できる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の連続式焼成炉に係
る第1実施形態を図1、第2実施形態を図2、第3実施
形態を図3を参照しながら説明する。第1実施形態で
は、炉内中間部分に焼成バーナ11を設け、被焼成物を
入口側から出口側に向けて移動させて焼成し、かつ出口
側に設けた冷却空気供給ノズル12から供給した冷却用
空気を被焼成物と熱交換させて入口側方向に流通させる
ようにした連続式焼成炉である点、あるいは熱交換装置
13によって余熱を、清浄な予熱空気の形で回収するな
どの点は、先に説明した従来の焼成炉と共通するもので
ある。
【0013】この実施形態の特徴とするとするところ
は、第1に加熱過程において被焼成物中の成形助剤が蒸
発して生じる気化成分が入口側の低温領域に流入しない
よう排気する排気手段を設けた点にあり、図1において
は、この排気手段として吸引排気口21、21が焼成バ
ーナ11を設けた焼成帯の直前に配置されている。この
吸引排気口21、21は、被焼成物中の成形助剤が蒸発
する温度域に相当する300℃以上の部位、より好まし
くは500℃以下の部位に配置されるものであり、ここ
から排気された成形助剤の気化成分は、所定の浄化処理
により処理されることになる。
【0014】さらに、第2の特徴事項は、その入口側の
低温領域には独立した加熱手段を設けた点にあり、この
実施形態では、焼成帯の焼成バーナ11から独立した適
宜本数の予熱バーナ3、3をこの低温領域炉体側壁の炉
床近傍に設置し、所望の予熱が行えるよう配置してい
る。この場合、この低温領域の雰囲気ガスは、図示のよ
うに、入口から吸引排気口21の方に流れて、好ましい
温度勾配の形成に寄与するとともに、前記した成形助剤
の気化成分の流入を防止する。なお、この吸引排気口2
1と焼成帯との間に熱交換装置を配置して(図示せず)
焼成帯から流れてくる高温雰囲気ガスのの熱量を回収す
るようにするのも好ましい。
【0015】この実施形態によれば、連続式焼成炉の加
熱過程において被焼成物中の成形助剤が蒸発する温度域
に相当する部位に吸引排気口21、21を設けて、炉内
雰囲気を吸引排気するので、前記の発生した成形助剤の
気化成分はこの炉内雰囲気とともに排気され、入口側の
低温領域に流入することがない。かくして、気化成分が
炉内壁などに再凝縮することを確実に防止することがで
きる。
【0016】また、この吸引排気口21からは、焼成帯
から流れてくる高温雰囲気ガスも同時に排気され、入口
側の低温領域に流入しないので、天井部分が異常に温度
上昇をおこす原因ともならない。さらに、被焼成物を予
熱するために焼成帯の焼成バーナ11とは独立した予熱
バーナ3を所望の温度分布が得られるよう取付け位置を
変化させるなどして配置できるので、上下の温度勾配を
均一化させることもできる。
【0017】図4は従来の連続炉、図5は本発明の連続
炉のそれぞれにおける炉入口から焼成帯の最高温度まで
の温度変化を天井近傍の温度a、炉床近傍の温度bで表
示したグラフであり、従来の場合は、予熱過程で発生し
た上下の温度差は、最高温度に達する直前まで解消され
ることがなく、被焼成物の熱履歴に大きな差異が生じる
ことが予測され、その品質に大きな影響を及ぼすもので
ある。これに対して、本発明の事例である図4では、予
熱過程で発生する上下の温度差もわずかであり、以降、
最高温度にいたる過程でその差はほとんど誤差範囲であ
って、炉内上下に温度差を平準化した均熱焼成が可能と
なった。
【0018】次に、本発明の第2実施形態について、図
2を参照して説明すると、この場合は先ず、加熱過程に
おいて生じる成形助剤の気化成分を排気手段として、吸
引排気口21、21を設ける点は、先の第1実施形態と
の場合と同様である。そして、重要な特徴は、その吸引
排気口21、21の手前のある低温領域には、独立した
加熱手段として、炉の出口側に設けた前記熱交換装置1
3から得た余熱空気を、送風機41によって炉の前記低
温領域に配置した余熱空気供給ノズル42、42に供給
可能とした配管経路4、4を設けた設けた、という点に
ある。
【0019】この第2実施形態によれば、第1実施形態
のような予熱バーナ3を不必要とし、熱交換装置13か
ら得た自らの清浄な予熱空気を利用して、被焼成物を予
熱できるので、熱効率上好ましいのは勿論、被焼成物を
予熱空気で汚染することもないという利点が得られるの
である。さらに、成形助の気化成分が炉内壁などに再凝
縮することを確実に防止できる点や、炉内上下の温度差
を解消できる点などは、先に説明した事例と全く同様で
あるから、説明は省略する。
【0020】次に、本発明の第3実施形態について、図
3を参照して説明すると、この場合は先ず、入口側の低
温領域には独立した加熱手段として、予熱バーナ3、3
を設け、炉内中間部分の焼成帯に設けられる焼成バーナ
11aとの間に、成形助剤の気化成分を排気するための
吸引排気口21、21を設ける点は、先の第1実施形態
との場合と同様である。
【0021】そして、この実施形態の特徴事項は、前記
焼成帯に設けられる焼成バーナ11aとして、リジェネ
レーティブバーナを適用する点にある。このリジェネレ
ーティブバーナは、蓄熱体を内蔵する吸排気系を有する
一対のバーナから構成され、一方のバーナが燃焼中に
は、他方のバーナは排気系として機能し、内部の蓄熱体
に排気余熱が蓄熱される。その後一方のバーナが排気系
に切り替わり、他方のバーナが燃焼を開始する。以後こ
のように繰り返し燃焼、排気を切替えながら運転され
る。この場合、排気時に蓄熱した余熱を燃焼時に燃焼用
空気の予熱に利用できるのでエネルギー効率が改善でき
る利点がある。
【0022】そして、先の第1、2の実施形態では、吸
引排気口21から300〜500℃程度の高温ガスが排
気されるので、その分のエネルギーロスを伴うのである
が、この第3の実施形態においては、燃焼帯において燃
焼バーナによって発生する燃焼ガスの大半は、対になる
リジェネレーティブバーナを通じて熱回収されながら排
気される。したがって、吸引排気口21から排気される
ガスは、冷却帯から流入した冷却空気に相当する分だけ
で済むので、エネルギーロスは最小に保持されるのであ
る。なお、上記説明では、第1の実施形態を参照して説
明したが、第2の実施形態の焼成バーナ11にリジェネ
レーティブバーナを適用してこの第3実施形態として実
用化できることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】本発明の連続式焼成炉は、以上に説明し
たように構成されているので、被焼成物を焼成するに当
たり、その気化成分を排気することが可能となり、炉内
壁などに再凝縮するのを防止することができる。また、
焼成帯から高温雰囲気ガスが流入せず、独立して予熱可
能なので、炉内の上下の温度勾配の平準化も達成できる
という優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点
を解消した連続式焼成炉として、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概念略図。
【図2】第2の実施形態を説明するための概念略図。
【図3】第3の実施形態を説明するための概念略図。
【図4】従来の焼成炉における温度勾配を示すグラフ。
【図5】本発明の焼成炉における温度勾配を示すグラ
フ。
【図6】従来の連続式焼成炉を説明するための概念略
図。
【符号の説明】
11 焼成バーナ、12 冷却空気供給ノズル、13
熱交換装置、21 吸引排気口、3 予熱バーナ、4
配管経路、41 送風機、42 余熱空気供給ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 健一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 4K050 AA04 CD03 CE01 4K056 AA12 BA02 BB01 DA02 DA26 DA32 DC01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炉内中間部分に焼成バーナを設け、被焼成
    物を入口側から出口側に向けて移動させて焼成し、かつ
    出口側に供給した空気を被焼成物と熱交換させて入口側
    に向けて流通させるようにした連続式焼成炉であって、
    加熱過程において被焼成物中の成形助剤が蒸発して生じ
    る気化成分が入口側の低温領域に流入しないよう排気す
    る排気手段を設けるとともに、その低温領域には独立し
    た加熱手段を設けたことを特徴とする連続式焼成炉。
  2. 【請求項2】前記低温領域には、加熱手段として、独立
    した予熱バーナを設けた請求項1に記載の連続式焼成
    炉。
  3. 【請求項3】前記低温領域には、加熱手段として、前記
    出口側の排気を熱交換して得た余熱空気を供給可能とし
    た配管経路を設けた請求項1に記載の連続式焼成炉。
  4. 【請求項4】炉内中間部分に設ける焼成バーナがリジェ
    ネレーティブバーナである請求項1または2または3に
    記載の連続式焼成炉。
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