JP2002168571A - 焼成炉及びこれを用いた排気ガス処理方法 - Google Patents

焼成炉及びこれを用いた排気ガス処理方法

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JP2002168571A JP2000363501A JP2000363501A JP2002168571A JP 2002168571 A JP2002168571 A JP 2002168571A JP 2000363501 A JP2000363501 A JP 2000363501A JP 2000363501 A JP2000363501 A JP 2000363501A JP 2002168571 A JP2002168571 A JP 2002168571A
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一英 草野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の焼成炉では、乾燥帯で発生したバインダ
ー蒸気を燃焼させるために二次燃焼装置が必要となり、
設備が大型化し、広い設置スペースが必要となり、設備
がコストアップする、等の問題点があった。 【解決手段】バインダーを含む成形体を焼成する焼成炉
において、成形体から蒸発したバインダー蒸気又はバイ
ンダーの燃焼ガスを含む排気ガスの排気用通路を焼成帯
や昇温帯の近傍に配置する。

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、及び
これを使用し、主に工業用のセラミックス成形体を焼成
する際に発生する排気ガスの処理方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般的には工業用セラミックスは次の工
程を経て製造される。 原料調合:一次原料を調合しセラミックスの組成を調
節する工程。原料粉砕:ボールミルや振動ミル等を使
用して一次原料を粉砕し粒径を揃え均一な分散状態のス
ラリーを作る工程。バインダー添加:スラリーに様々
な有機化合物を添加する工程。造粒:スプレードライ
やオーブンを使用しスラリーを乾燥し顆粒(粉)状態と
する工程。成形:金型に顆粒を充填し圧力を加えて所
定の形状の成形体とする工程。乾燥:成形体に含まれ
るバインダーを蒸発、燃焼させる工程。焼成:成形体
を加熱し焼結させ磁器を得る工程。磁器加工:磁器に
加工を施し所定の形状とする工程。
【0003】従来から使用されてきたセラミックス用の
連続式焼成炉においては、の乾燥工程で発生したバイ
ンダー蒸気は回収され、二次燃焼装置のガスバーナーで
燃焼させた後に大気中に排気されていた。これは成形体
に含まれるバインダーの量や種類によっては、排気ガス
から悪臭が発生する場合があるためである。また、再燃
焼後の排気ガスを触媒等を用いて再々脱臭してから排気
する装置も普及しつつあり、近年における環境意識の高
まりが排気ガス処理方法に影響を及ぼしている。
【0004】なお、バインダーとは上記の工程におい
て、スラリーに加えられた有機化合物又は高分子化合物
の総称のことであり、狭義の結合剤、可塑剤、離型剤、
など特定の添加剤を指すものではない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来から使用されてき
た焼成炉の排気ガス処理方法においては、焼成炉の乾燥
帯で発生したバインダー蒸気を燃焼させるために二次燃
焼装置が必要となるため、設備が大型化し、広い設置ス
ペースが必要となり、設備がコストアップする、等の問
題点があった。また、バインダー蒸気を燃焼させる際、
通常はガスバーナーを使用するため焼成炉とは別に二次
的な燃料消費が生じ、製品の製造コストが上昇するだけ
でなく、地球温暖化物質である二酸化炭素が余分に発生
するといった問題点があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の問題点を解決する
ため本発明は、バインダーを含む成形体を焼成する焼成
炉において、成形体から蒸発したバインダー蒸気又はバ
インダーの燃焼ガスを含む排気ガスの排気用通路を焼成
帯や昇温帯の近傍に配置したことを特徴とする。
【0007】また、本発明は上記排気用通路が炉壁又は
炉床の内部、あるいは炉内に形成されていることを特徴
とする。さらに本発明は、上記の焼成炉を用いて、炉の
焼成帯や昇温帯の余熱を利用し排気ガスの再燃焼処理を
行うことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。
【0009】図1はセラミックス焼成用連続式焼成炉の
縦断面図、図2は横断面図である。この焼成炉は炉床6
と天井7からなり、主に乾燥帯13、昇温帯14、焼成
帯15、冷却帯16、排気ガス再燃焼帯1から構成され
ている。炉内の加熱は上部ヒーター3、下部ヒーター1
2により行われ、炭化珪素や二珪化モリブデン等が一般
的に使用される。
【0010】排気は排気ブロアー9が混合ガス11を吸
引し、再燃焼帯1において再燃焼処理が行われた後に煙
突2から排気される。
【0011】セラミックス成形体4は台板5に積載され
て入口から入炉し、出口に向けて一定の速度で移動す
る。最初にセラミックス成形体4は乾燥帯13におい
て、成形体に含まれるバインダーが蒸発又は燃焼する。
この工程において乾燥が不十分であると、成形体内部に
残留したバインダーがクラックの原因となる場合や、セ
ラミックス内にボイド(気孔)を形成する場合があるた
め条件設定には注意が必要である。
【0012】次にセラミックス成形体4は昇温帯14を
通過し、焼成帯15に達する。セラミックスの焼結は主
に焼成帯15にて進行するため、焼成温度や焼成時間の
設定は重要な管理項目である。最後にセラミックス成形
体4は冷却帯16を経て出口から出炉される。
【0013】次にバインダーガスの処理方法を説明す
る。乾燥帯13において蒸発又は燃焼したバインダーガ
スは、バインダーガス吸入孔8から回収され、外気吸入
孔17から吸引された外気10と混合され、混合ガス1
1となり、天井7内に形成された排気用通路18内を排
気ガス再燃焼帯1に向けて進行する。混合ガスにするの
はバインダーが有機化合物であるため、外気の酸素を混
合し燃焼しやすい状態とするのが望ましいためである。
【0014】但し、外気の供給量が多すぎると排気ガス
再燃焼帯1の温度が低下するため、排気ガスが不完全燃
焼をおこさない程度で十分である。これを防ぐため、煙
突2に熱交換器を設け外気10を予熱することにより、
混合ガス11の温度低下を防止することも可能である。
【0015】排気ガス再燃焼帯1は主に昇温帯14、焼
成帯15から熱の供給を受ける。炉体の構造やヒートカ
ーブにより、冷却帯16の熱を利用することも可能であ
る。一般的なセラミックスにおいては1000℃〜18
00℃の温度域で焼成する場合が多く、バインダーを燃
焼させるには十分な温度を保持することが可能である。
従来の再燃焼装置の場合は、排気ガスが600℃〜80
0℃の温度域を1〜3秒かけて通過するように設計され
ることが多く、これらの場合と比較しても十分な燃焼環
境を用意することが可能である。
【0016】例えば、再燃焼処理条件を800℃、3秒
間と設定すると、仮に混合ガス11が排気用通路18内
を平均流速1m/sで流れた場合、排気ガス再燃焼帯1
は800℃以上の温度を保ち、最低3mの長さがあれば
よいことになる。実際においては、バインダーの種類や
量、ヒートカーブ、炉の排気量、排気用通路18の形
状、等により再燃焼処理条件は変化するため、排気ガス
再燃焼帯1は場合に応じて設計する必要がある。
【0017】また、排気ガス再燃焼帯1の入口、出口に
熱電対を挿入し、排気孔に流量計を取り付けることによ
り、再燃焼条件を確認することが可能である。更に、脱
臭をより完全に行うため、排気ガスを触媒処理した後、
煙突2から大気に放出する場合もある。
【0018】次に本発明の他の実施形態を説明する。図
3、図4は排気ガス用通路20、21を炉の天井壁7に
設け、その形状を変化させた場合の例を示した図であ
る。これらの排気用通路20、21の構造は、バインダ
ーの再燃焼に必要な温度や時間、焼成帯温度、炉の排気
量、炉体の大きさ、等により決定される。例えば、図3
の排気用通路20は比較的に大型の焼成炉用であり、図
4はバインダーの再燃焼時間を確保するため通路を蛇行
させた小型の焼成炉用である。
【0019】バインダー蒸気と外気の混合ガス11は、
排気用通路20、21を通過する間に再燃焼が行われ、
再燃焼処理済みのガス19となる。これらの排気用通路
20、21はメンテナンス性やバインダー蒸気の燃焼効
率を考慮して設計する必要がある。例えば、排気用通路
20、21を直接に炉材のレンガで形成すると排気ガス
用通路がつまった場合や通路から排気ガスが漏れた場合
には、排気ガス通路用炉材の交換、操炉停止等の手間が
かかることになる。これに対し、排気ガス用通路を数本
の分割可能なアルミナ管で作製し、炉壁に予め形成され
た排気ガス管用の溝にアルミナ管を配置し、上部から断
熱材でカバーすることにより再燃焼に十分な温度を保つ
ことが可能となり、操炉中であっても排気ガス用通路を
簡単に交換、補修することができる。
【0020】また、排気用通路の途中で通路の径や形状
を変化させることにより、通路内に乱流を発生させ外気
との撹拌を促進し、混合ガスの燃焼を促進する方法や、
蓄熱室を設け熱効率を改善する方法も可能である。更
に、触媒処理装置を排気ガス用通路の途中に設け、焼成
炉の余熱を触媒の加熱に利用し、排気ガスを脱臭する方
法も本発明の範囲内であることは明白である。
【0021】図5は本発明の他の実施形態であるセラミ
ックス焼成用の連続式焼成炉を示しており、排気用通路
22が炉内の焼成帯15を通過する構造となっている。
排気用通路22は、メンテナンス性を考慮すると天井壁
7に設けることが望ましいが、より高温で排気ガスを再
燃焼させる必要がある場合は、このように排気用通路2
2が焼成帯15を通過する方式を採用すればよい。
【0022】上記の実施形態としてプッシャー式連続炉
をあげ説明しているが、ローラーハース式、メッシュベ
ルト式、等の搬送方式を用いた焼成炉においても同様の
排気ガス処理構造を採用することが可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、成形体から蒸発したバ
インダー蒸気又はバインダーの燃焼ガスを含む排気ガス
の排気用通路を焼成帯や昇温帯の近傍に配置し、炉の焼
成帯や昇温帯の余熱を利用して排気ガスの再燃焼処理を
行うことによって、二次燃焼装置を設置することなくバ
インダーガスを含んだ排気ガスの再燃焼処理を行うこと
が可能となり、焼成炉の燃費向上、設備コストダウン、
設置スペースの削減、地球環境問題への貢献、を実施す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焼成炉を示す縦断面図である。
【図2】本発明の焼成炉を示す横断面図である。
【図3】本発明の焼成炉における排気ガス通路の他の実
施形態を示す図である。
【図4】本発明の焼成炉における排気ガス通路の他の実
施形態を示す図である。
【図5】(a)は本発明の焼成炉の他の実施形態を示す
縦断面図、(b)は同じく横断面図である。
【符号の説明】
1 排気ガス再燃焼帯 2 煙突 3 上部ヒーター 4 セラミックス成形体 5 台板 6 炉床(炉壁) 7 天井(炉壁) 8 バインダー蒸気吸入孔 9 排気ブロアー 10 外気 11 混合ガス 12 下部ヒーター 13 乾燥帯 14 昇温帯 15 焼成帯 16 冷却帯 17 外気吸入孔 18 排気用通路 19 再燃焼処理済みのガス 20 排気用通路 21 排気用通路 22 排気用通路 23 排気ダンパー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バインダーを含む成形体を焼成する焼成炉
    において、成形体から蒸発したバインダー蒸気又はバイ
    ンダーの燃焼ガスを含む排気ガスの排気用通路を焼成帯
    や昇温帯の近傍に配置したことを特徴とする焼成炉。
  2. 【請求項2】上記排気用通路が、炉壁又は炉床の内部に
    形成されていることを特徴とする請求項1記載の焼成
    炉。
  3. 【請求項3】上記排気用通路が、炉内に形成されている
    ことを特徴とする請求項1記載の焼成炉。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の焼成炉を
    用いて、炉の焼成帯や昇温帯の余熱を利用して排気ガス
    の再燃焼処理を行うことを特徴とする排気ガス処理方
    法。
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