JP4110629B2 - Powder heat treatment furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、カーボン粉末を炭化する熱処理炉や黒鉛粉末を製造する黒鉛化電気炉等のように、粉粒体状の被処理物を連続的に熱処理する粉粒体熱処理炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
カーボン粉末等の粉粒体状の被処理物を加熱処理する炉として、例えば、炭化粉末や黒鉛粉末を工業的に製造するために、カーボン粉末等を原料粉末として加熱処理し、炭化または黒鉛化する熱処理炉や黒鉛化電気炉等が知られている。
【0003】
従来、黒鉛化炉として、例えば特開平2−14805号公報に記載されているような縦型シャフト形式の熱処理炉が用いられている。この熱処理炉は、図5に示すように、原料粉末の被処理物1が貯留されるホッパー2と、該ホッパー2の下端に接続され垂直に設置された筒状の加熱管3とを備えており、該加熱管3は、上部、中間部および下部にそれぞれ被処理物1がホッパー2から投入される投入ゾーンA、被処理物1が外部の加熱源4で加熱される加熱ゾーンBおよび加熱処理された被処理物1を冷却ゾーンCに分割されて形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の熱処理炉では、以下のような課題が残されていた。すなわち、従来の熱処理炉では、加熱ゾーンBにおいて被処理物1からガスGが発生する場合、被処理物1の受け入れホッパー2に発生ガスGとともに被処理物1が吹き上がってしまう問題があった。例えば、被処理物としてカーボン粉末を1500℃に加熱して炭化する場合、800℃〜900℃の温度域で大量にガス(主に、H2(水素)やCH4(メタン)等)が発生するが、従来では、垂直に長い筒状の加熱管3の上部に被処理物1が充填されているため、発生ガスGが抜け難く、上記のような吹き上がりが生じてしまう。従来では、投入ゾーンAに発生ガスGを排出させるための排ガスノズル5が接続されているが、ホッパー2と同様に、この排ガスノズル5からも上記の吹き上がりが生じてしまっていた。
仮に、ガス抜きを良くするために、排ガスノズル5の内径を大きくすると、ホッパー2から下降してくる被処理物1が排ガスノズル5から流出してしまうという不都合が生じてしまう。
また、垂直に長い筒状の加熱管の場合、断面が一定のため所定温度後に一定温度に保熱する必要があると、被処理物1は同じ速度で降下するため、加熱管3を長くする必要が生じ、設備費的に高くなると共に、設備高さが高くなるためにメンテナンス上からも不便になるという問題があった。これは、熱処理のプロセス上、保熱時間が長く必要とされる場合には、一層顕著な欠点となっていた。
【0005】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、発生ガスによる粉粒体状の被処理物の吹き上がりを防止し、またコンパクト化を図ることができる粉粒体熱処理炉を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の構成を採用した。すなわち、第1の粉粒体熱処理炉では、粉粒体状の被処理物を加熱処理する炉本体と、該炉本体に前記被処理物を供給する供給手段と、前記炉本体で加熱処理された被処理物を冷却する冷却手段とを備えた粉粒体熱処理炉であって、前記炉本体は、略水平方向に設置され該方向に前記供給手段で供給された被処理物を送りながら加熱して被処理物からの発生ガスをガス抜きする加熱ダクトと、該加熱ダクトでガス抜きされた被処理物を送りながら一定の温度状態に保って加熱する保熱ダクトとを備え、前記加熱ダクトは、前記発生ガスが生じる温度となるガス発生領域の上部に発生ガスを外部に排出する排出用開口部を備えている技術が採用される。
【0007】
この粉粒体熱処理炉では、炉本体が、略水平方向に設置され該方向に供給手段で供給された被処理物を送りながら加熱して被処理物からの発生ガスをガス抜きする加熱ダクトと、該加熱ダクトでガス抜きされた被処理物を送りながら一定の温度状態に保って加熱する保熱ダクトとを備え、加熱ダクトが、発生ガスが生じる温度となるガス発生領域の上部に発生ガスを外部に排出する排出用開口部を備えているので、ガス発生領域で生じたガスは、上方に逃げやすくなり被処理物を吹き上げることなく、上部に位置する排出用開口部から外部にスムーズに排出される。
【0008】
第2の粉粒体熱処理炉では、第1の粉粒体熱処理炉において、前記加熱ダクトは、縦幅より横幅が広い内部形状とされている技術が採用される。
【0009】
この粉粒体熱処理炉では、加熱ダクトが、縦幅より横幅が広い内部形状とされているので、加熱ダクト内を送られる被処理物が加熱されやすくなるとともに、ガス抜けしやすくなる。
【0010】
第3の粉粒体熱処理炉では、第1または第2の粉粒体熱処理炉において、前記排出用開口部には、略水平方向に互いに離間して配され前記加熱ダクト内の前記被処理物が上方に盛り上がることを抑える複数の抵抗板が設けられている技術が採用される。
【0011】
この粉粒体熱処理炉では、排出用開口部に、略水平方向に互いに離間して配され加熱ダクト内の被処理物が上方に盛り上がることを抑える複数の抵抗板が設けられているので、発生ガスは抵抗板の間を通って上方に抜けることができるが、加熱ダクト内に送られる被処理物が上方に盛り上がろうとしても抵抗板が邪魔になるため該抵抗板より上に盛り上がることができない。
【0012】
第4の粉粒体熱処理炉では、第1から第3のいずれかの粉粒体熱処理炉において、前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域に外部から前記発生ガスとは別のガスを吹き込むガス導入機構を備えている技術が採用される。
【0013】
この粉粒体熱処理炉では、加熱ダクトが、ガス発生領域に外部から発生ガスとは別のガスを吹き込むガス導入機構を備えているので、ガス発生領域に吹き込まれたガスによってガス発生領域および排出用開口部周辺を若干の正圧状態とし、発生ガスの外部への排出を容易にすることができる。
【0014】
第5の粉粒体熱処理炉では、第1から第4のいずれかの粉粒体熱処理炉において、前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域における内部形状が下流側に向かって横に拡がる末広がり形状となっている技術が採用される。
【0015】
この粉粒体熱処理炉では、加熱ダクトが、ガス発生領域における内部形状が下流側に向かって横に拡がる末広がり形状となっているので、下流側ほど面積が広くなることから、加熱ダクト内に送られる被処理物が上方に盛り上がり難くなり、スムーズに流れやすくなる。
【0016】
第6の粉粒体熱処理炉では、第1から第5のいずれかの粉粒体熱処理炉において、前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域における内底面が下流側を下方にして前記被処理物の安息角以下の傾斜をもった傾斜面となっている技術が採用される。
【0017】
この粉粒体熱処理炉では、加熱ダクトが、ガス発生領域における内底面が下流側を下方にして被処理物の安息角以下の傾斜をもった傾斜面となっているので、加熱ダクト内に送られる被処理物の上方への盛り上がりがほとんど無くなる。また、安息角以下の傾斜に設定しているので、傾斜によって被処理物が勝手に滑って送られてしまい被処理物を低速で順次移動させることができなくなることや、加熱が十分行われずにガス抜きが不十分となるという不都合を防止することができる。
【0018】
第7の粉粒体熱処理炉では、第1から第6のいずれかの粉粒体熱処理炉において、前記冷却手段は、前記保熱ダクトの下流端に接続され前記被処理物を送りながら冷却する冷却ダクトを備え、前記保熱ダクトおよび前記冷却ダクトは、下流側を下方にして略垂直方向にまたは傾斜状態に設置されている技術が採用される。
【0019】
この粉粒体熱処理炉では、冷却手段が、保熱ダクトの下流端に接続され被処理物を送りながら冷却する冷却ダクトを備え、保熱ダクトおよび冷却ダクトが、下流側を下方にして略垂直方向にまたは傾斜状態に設置されているので、ガス抜きされた被処理物が下流側(下方)に重力によって移動(下降)される。
【0020】
第8の粉粒体熱処理炉では、第7の粉粒体熱処理炉において、前記保熱ダクトは、前記粉粒体の流路断面積が前記加熱ダクトおよび前記冷却ダクトより大きく設定されている技術が採用される。
【0021】
この粉粒体熱処理炉では、保熱ダクトにおける粉粒体の流路断面積が加熱ダクトおよび冷却ダクトより大きく設定されているので、保熱ダクト内での被処理物の下降速度が小さくなる。すなわち、保熱ダクト内で十分に被処理物を保熱して加熱処理することができるとともに、被処理物を長時間保熱する必要がある場合でも、保熱ダクトのダクト全高を小さくすることが可能となる。
【0022】
第9の粉粒体熱処理炉では、第7または第8の粉粒体熱処理炉において、前記加熱ダクトと前記冷却ダクトとは、断熱材で形成された断熱接続部で前記被処理物が流通可能に接続されている技術が採用される。
【0023】
この粉粒体熱処理炉では、加熱ダクトと冷却ダクトとが、断熱材で形成された断熱接続部で被処理物が流通可能に接続されているので、高温の保熱ダクトと低温の冷却ダクトとが直接接触せず、熱損失が少なくなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る粉粒体熱処理炉の第1実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。
これらの図にあっては、符号11は炉本体、12は供給手段、13は冷却手段を示している。
【0025】
本実施形態における粉粒体熱処理炉は、図1に示すように、原料粉末として粉粒体状の被処理物1、例えば加熱により炭化あるいは更なる高温加熱によって黒鉛化される有機物(あるいは前駆体)の粉末(カーボン粉末等)から炭化粉末または黒鉛粉末を連続的に製造する熱処理炉であって、被処理物1を加熱処理する炉本体11と、該炉本体11に被処理物1を供給する供給手段12と、炉本体11で加熱処理された被処理物1を冷却する冷却手段13とを備えている。
【0026】
前記供給手段12は、下端が炉本体11の上流側の接続管部14に接続され被処理物1を貯留するホッパー15と、該ホッパー15の下端において接続管部14内を進退可能に挿入されたプッシャー16と、該プッシャー16を先端に取り付けたシリンダロッド17を備え該シリンダロッド17を進退させるシリンダ18とを備えている。
すなわち、シリンダ18によりシリンダロッド17およびプッシャー16を進退させることにより、ホッパー15下端から被処理物1を切り出して、接続管部14を介して炉本体11の加熱ダクト19内に押し込んで供給するように設定されている。
【0027】
このように、加熱ダクト19の入口に被処理物1の供給手段12を設けることにより、被処理物1が架橋(アーチ)をつくることなく、確実に供給することができる
なお、別の供給手段12として、例えば、スクリューフィーダを複数台並べたものを採用してもよい。
【0028】
前記炉本体11は、略水平方向に設置され該方向に供給手段12で供給された被処理物1を送りながら加熱して被処理物1からの発生ガスGのガス抜きする加熱ゾーンaを形成する加熱ダクト19と、該加熱ダクト19でガス抜きされた被処理物1を送りながら一定の温度状態に保って加熱する保熱ゾーンbを形成する保熱ダクト20とを備えている。
前記加熱ダクト19および前記保熱ダクト20は、それぞれ周囲が全面的にグラファイトヒータ21で囲まれて構成され、ダクト内を被処理物1が下流に移動するに従って、所定温度まで順次加熱されるように設定されている。なお、グラファイトヒータ21以外の加熱源を採用しても構わない。
【0029】
加熱ダクト19は、発生ガスGが生じる温度となるガス発生領域22の上部に開口して発生ガスGを外部に排出するガス抜きゾーン(排出用開口部)23を設けている。
該ガス抜きゾーン23までの加熱ダクト19は、縦幅より横幅が広い内部形状とされ、加熱及びガス抜きがしやすく設定されている。
【0030】
前記加熱ダクト19は、図3に示すように、ガス発生領域22における内部形状が下流側に向かって横に拡がる末広がり形状となっている。
また、ガス抜きゾーン23には、略水平方向に互いに離間して配され加熱ダクト19内の被処理物1が上方に盛り上がることを抑える複数のルーバー(抵抗板)24が設けられている。
また、ルーバー24の上部には、発生ガスGを一端捕集するガス捕集フード25が上部に設置され、該ガス捕集フード25の上端には煙突状に設置された排ガスダクト26が接続されている。
【0031】
さらに、加熱ダクト19は、ガス発生領域22に外部から発生ガスGとは別の吹き込みガスN、例えば、窒素等を微量吹き込んでガス捕集フード25内を若干の正圧状態とするガス導入機構27を備えている。すなわち、該ガス導入機構27は、加熱ダクト19の下流端にガス発生領域22側に向けて吹き込みガスNを吹き込む吹き込みノズル27aが設けられ、該吹き込みノズル27aに図示しない吹き込みガスNの供給源が接続されて構成されている。
【0032】
前記保熱ダクト20は、加熱ダクト19の下流側に接続され、さらに保熱ダクト20の下流側には、断熱材、例えば炭素繊維で形成された断熱接続部28を介して、被処理物1が流通可能に冷却手段13の冷却ダクト29が接続されている。
また、この保熱ダクト20および冷却ダクト29は、それぞれ下流側を下方にして垂直方向に設置されている。
【0033】
保熱ダクト20は、被処理物1の流路断面積が加熱ダクト19および冷却ダクト29より大きく設定されている。
前記冷却手段13は、保熱ダクト20の下流端に接続され被処理物1を送りながら冷却する冷却ダクト29と、該冷却ダクト29の周囲を囲む水冷ジャケット30とで構成され、冷却ダクト29内に冷却ゾーンcを形成している。
【0034】
なお、冷却ダクト29の下端部には、下方に排出、降下される被処理物1に若干の抵抗を付ける抵抗付加装置31が設けられている。該抵抗付加装置31は、遠隔操作される開閉弁31aによって冷却ダクト29の下端開口径を可変するものであって、勝手に被処理物1が流出するのを防止するとともに、排出量を調整するものである。
【0035】
次に、本実施形態の粉粒体熱処理炉による被処理物1の熱処理方法について、〔供給工程〕、〔加熱ガス抜き工程〕、〔保熱炭化工程〕、〔冷却工程〕および〔排出工程〕の各工程に分けて説明する。
【0036】
〔供給工程〕
まず、ホッパー15内に貯留された被処理物1を、シリンダ18によって往復するプッシャー16で切り出して接続管部14を介して、加熱ダクト19の上流端に送り込む。
【0037】
〔加熱ガス抜き工程〕
加熱ダクト19内の加熱ゾーンaに送られた被処理物1は、下流側に移動するに従ってグラファイトヒータ21によってガスが発生する所定温度まで加熱される。
すなわち、被処理物1は、順次加熱されるに従って、温度が上昇しガスが発生する温度範囲(カーボン粉末では、800℃から900℃)になると急激にガス(カーボン粉末では、水素やメタン等)を発生する。
この発生ガスGは、ガス抜きゾーン23からルーバー24間を通して上部に逃げるとともに、ガス捕集フード25で一端捕集され、排ガスダクト26で集合後に処理(例えば、燃焼させた後に放散させる。)される。
【0038】
なお、排ガスダクト26は、煙突状にすることでドラフト(上昇流)が発生し容易に発生ガスGを排出できるが、ガス導入機構27により吹き込みノズル27aから微量吹き込まれる吹き込みガスNによって、ガス捕集フード25内が若干の正圧状態となるので、さらに排ガスダクト26からの排出が容易となる。
したがって、ガス抜きゾーン23から発生ガスGが容易に抜け、被処理物1が吹き上がることがない構造となっている。
【0039】
プッシャー16で供給される被処理物1は、ガス抜きゾーン23で開放されるためやや盛り上がり勝手になる場合があるが、ルーバー24が抵抗になって盛り上がりが防止される。なお、上述したように、発生ガスGはルーバー構造のため上部に容易に抜けるようになっている。
また、加熱ダクト19のガス発生領域22は、下流にいくに従って末広がりになっているので、プッシャー16による供給で生じる被処理物1の盛り上がりが一層抑制され、スムーズに被処理物1が流れるようになっている。
【0040】
〔保熱炭化工程〕
加熱ダクト19でガス抜きされた被処理物1は、1100℃の温度状態に維持された保熱ダクト20内の保熱ゾーンbに送られ、加熱されて炭化される。このとき、保熱ダクト20内の被処理物1は、保熱ダクト20が垂直に構成されているので、重力によって徐々に下降しながら炭化される。
また、被処理物1は、保熱ダクト20の流路断面積が前後のダクト、すなわち加熱ダクト19および冷却ダクト29より大きく設定されているので、その下降速度が小さくなり、十分に加熱されて炭化が行われる。
なお、黒鉛粉末を得る場合は、1500℃の温度状態に維持して被処理物1を黒鉛化することも可能である。
【0041】
〔冷却工程〕
保熱ダクト20で炭化処理された被処理物1は、重力によって下降し、断熱接続部28を介して冷却ダクト29内の冷却ゾーンcに送り込まれる。このとき、冷却ジャケット30による冷却効果によって冷却ダクト29内を移動する被処理物1は、降下しながら徐々に冷却される。なお、保熱ダクト20と冷却ダクト29との間に断熱接続部28を設けているので、高温の加熱ゾーンと低温の冷却ゾーンが直接接触せず、熱損失が少なくなる。
【0042】
〔排出工程〕
冷却された被処理物1は、冷却ダクト29の下端から降下、排出される。このとき、被処理物1は、抵抗付加装置31によって若干の抵抗が付加され、勝手に流出しないように排出量が適宜調整される。
【0043】
次に、本発明に係る粉粒体熱処理炉の第2実施形態を、図4を参照しながら説明する。
【0044】
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態の加熱ダクト19が全体にわたって水平状態に設置されているのに対し、第2実施形態の炉本体41における加熱ダクト42は、図4に示すように、ガス発生領域43における内底面42aが下流側を下方にして被処理物1の安息角以下の傾斜をもった傾斜面となっている。
すなわち、第2実施形態の粉粒体熱処理炉では、ガス発生領域42の加熱ダクト42を前記安息角以下の傾斜面とすることにより、プッシャー16による供給によって被処理物1が盛り上がることをほとんど無くすことができる。
【0045】
本実施形態の場合、被処理物1の安息角が37度であるため、前記内底面42aの傾斜角を30度以下に設定している。
なお、前記内底面42aを前記安息角以上に傾斜させると、被処理物1が勝手に滑ってしまい、被処理物1を定速で順次移動させることができなくなるとともに、ガス抜きが不十分となる不都合が生じる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
(1)第1の粉粒体熱処理炉によれば、炉本体が、略水平方向に設置され該方向に供給手段で供給された被処理物を送りながら加熱して被処理物からの発生ガスをガス抜きする加熱ダクトと、該加熱ダクトでガス抜きされた被処理物を送りながら一定の温度状態に保って加熱する保熱ダクトとを備え、加熱ダクトが、発生ガスが生じる温度となるガス発生領域の上部に発生ガスを外部に排出する排出用開口部を備えているので、ガス発生領域で生じたガスは、上部に位置する排出用開口部から上方に逃げて外部にスムーズに排出されることにより、被処理物の吹き上げを防止することができ、安定した操業を行うことができる。
【0047】
(2)第2の粉粒体熱処理炉によれば、加熱ダクトが、縦幅より横幅が広い内部形状とされているので、被処理物を加熱しやすくなるとともに、ガス抜けも容易にすることができる。
【0048】
(3)第3の粉粒体熱処理炉によれば、排出用開口部に、略水平方向に互いに離間して配され加熱ダクト内の被処理物が上方に盛り上がることを抑える複数の抵抗板が設けられているので、該抵抗板の抵抗によって加熱ダクト内に送られる被処理物の盛り上がりを防止することができると共に、発生ガスを抵抗板の間から上方に逃がすことができる。
【0049】
(4)第4の粉粒体熱処理炉によれば、加熱ダクトが、ガス発生領域に外部から発生ガスとは別のガスを吹き込むガス導入機構を備えているので、ガス発生領域に吹き込まれたガスによってガス発生領域および排出用開口部周辺を若干の正圧状態とし、発生ガスの外部への排出を容易にすることができる。
【0050】
(5)第5の粉粒体熱処理炉によれば、加熱ダクトが、ガス発生領域における内部形状が下流側に向かって横に拡がる末広がり形状となっているので、下流側ほど面積が広くなることから、加熱ダクト内に送られる被処理物が上方に盛り上がり難くなり、スムーズに流れやすくなる。
【0051】
(6)第6の粉粒体熱処理炉によれば、加熱ダクトが、ガス発生領域における内底面が下流側を下方にして被処理物の安息角以下の傾斜をもった傾斜面となっているので、加熱ダクト内に送られる被処理物の上方への盛り上がりをほとんど無くすことができる。また、傾斜によって被処理物が勝手に滑って送られてしまい、被処理物を低速で順次移動させることができなくなることや、加熱が十分行われずにガス抜きが不十分となるという不都合を防止することができる。
【0052】
(7)第7の粉粒体熱処理炉によれば、冷却手段が、保熱ダクトの下流端に接続され被処理物を送りながら冷却する冷却ダクトを備え、保熱ダクトおよび冷却ダクトが、下流側を下方にして略垂直方向にまたは傾斜状態に設置されているので、ガス抜きされた被処理物を下流側(下方)に重力によって移動(下降)されることができる。また、水平に設置された加熱ダクトと垂直又は傾斜した保熱ダクトおよび冷却ダクトとの組み合わせにより、装置全体の高さを低くすることができ、コンパクト化を図ることができるとともに、メンテナンス性も向上する。
【0053】
(8)第8の粉粒体熱処理炉によれば、保熱ダクトにおける粉粒体の流路断面積が加熱ダクトおよび冷却ダクトより大きく設定されているので、保熱ダクト内の被処理物の下降速度が小さくなり、十分に被処理物を保熱して加熱処理することができるとともに、保熱ダクトのダクト全高を小さくすることが可能となり、安価で、さらにコンパクト化およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
【0054】
(9)第9の粉粒体熱処理炉によれば、加熱ダクトと冷却ダクトとが、断熱材で形成された断熱接続部で被処理物が流通可能に接続されているので、高温の保熱ダクトと低温の冷却ダクトとが直接接触せず、熱損失が少なくなり、保熱ダクトでの加熱効率および冷却ダクトでの冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る粉粒体熱処理炉の第1実施形態を示す縦断面図である。
【図2】 本発明に係る粉粒体熱処理炉の第1実施形態を示す斜視図である。
【図3】 図1のX−X断面図である。
【図4】 本発明に係る粉粒体熱処理炉の第2実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図5】 本発明に係る粉粒体熱処理炉の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 被処理物
11、41 炉本体
12 供給手段
13 冷却手段
19、42 加熱ダクト
20 保熱ダクト
22、43 ガス発生領域
23 ガス抜きゾーン(排出用開口部)
24 ルーバー(抵抗板)
27 ガス導入機構
28 断熱接続部
42a ガス発生領域の内底面
G 発生ガス
N 吹き込みガス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a granular heat treatment furnace for continuously heat treating a granular object, such as a heat treatment furnace for carbonizing carbon powder or a graphitization electric furnace for producing graphite powder.
[0002]
[Prior art]
As a furnace for heat-treating a granular object such as carbon powder, for example, in order to industrially produce carbonized powder or graphite powder, carbon powder or the like is heat-treated as raw material powder to be carbonized or graphitized. Heat treatment furnaces and graphitization electric furnaces are known.
[0003]
Conventionally, as a graphitization furnace, for example, a vertical shaft type heat treatment furnace as described in JP-A-2-14805 has been used. As shown in FIG. 5, the heat treatment furnace includes a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems remain in the conventional heat treatment furnace. That is, in the conventional heat treatment furnace, when the gas G is generated from the workpiece 1 in the heating zone B, there is a problem that the workpiece 1 is blown up to the receiving
If the inner diameter of the exhaust gas nozzle 5 is increased in order to improve gas venting, there arises an inconvenience that the workpiece 1 descending from the
In the case of a vertically long cylindrical heating tube, since the cross section is constant, if it is necessary to keep the temperature constant after a predetermined temperature, the workpiece 1 descends at the same speed, so the heating tube 3 is lengthened. There is a problem that the necessity arises and the equipment cost becomes high, and the equipment height becomes high, which is inconvenient in terms of maintenance. This is a more significant drawback when a long heat retention time is required in the heat treatment process.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a granular heat treatment furnace that can prevent the granular object to be blown up by generated gas and can be made compact. With the goal.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, in the first granular material heat treatment furnace, a furnace body that heat-treats the granular object to be processed, supply means for supplying the object to be processed to the furnace body, and heat treatment in the furnace body. And a granule heat treatment furnace provided with a cooling means for cooling the object to be processed, wherein the furnace body is installed in a substantially horizontal direction and heated while feeding the object to be processed supplied in the direction by the supplying means. A heating duct that vents the gas generated from the object to be processed, and a heat retaining duct that heats the object that has been degassed by the heating duct while maintaining the temperature at a constant temperature. A technique is adopted in which a discharge opening for discharging the generated gas to the outside is provided above the gas generation region where the generated gas is generated.
[0007]
In this granular heat treatment furnace, a furnace body is installed in a substantially horizontal direction and heated while feeding the object to be processed supplied by the supply means in this direction, and a heating duct for degassing the generated gas from the object to be processed And a heat retaining duct that heats while maintaining a constant temperature state while feeding the object degassed by the heating duct, and the heating duct generates gas at the upper part of the gas generation region where the generated gas is at a temperature. Since the gas is generated in the gas generation area, the gas generated in the gas generation area is easily escaped upward, and without being blown up the workpiece, the gas can be discharged smoothly from the discharge opening located above. Discharged.
[0008]
In the second granular heat treatment furnace, a technique is adopted in which, in the first granular heat treatment furnace, the heating duct has an internal shape wider than the vertical width.
[0009]
In this granular material heat treatment furnace, since the heating duct has an internal shape whose width is wider than the vertical width, the workpiece to be sent through the heating duct is easily heated and the gas is easily released.
[0010]
In the third granular material heat treatment furnace, in the first or second granular material heat treatment furnace, the discharge object is disposed in the discharge opening in a substantially horizontal direction so as to be processed in the heating duct. A technique is adopted in which a plurality of resistance plates are provided to suppress the upward swell.
[0011]
In this granular heat treatment furnace, a plurality of resistance plates are provided in the discharge opening so as to be spaced apart from each other in the substantially horizontal direction and prevent the workpiece in the heating duct from rising upward. The gas can escape upward through the resistance plates. However, even if an object to be processed fed into the heating duct rises upward, the resistance plate becomes an obstacle and cannot rise above the resistance plate.
[0012]
In the fourth granular heat treatment furnace, in any one of the first to third granular heat treatment furnaces, the heating duct introduces a gas that blows a gas different from the generated gas into the gas generation region from the outside. A technology equipped with a mechanism is adopted.
[0013]
In this granular heat treatment furnace, the heating duct is provided with a gas introduction mechanism that blows a gas different from the generated gas from the outside into the gas generation region, so that the gas generation region and the exhaust are discharged by the gas blown into the gas generation region. The vicinity of the opening for the use can be in a slightly positive pressure state, and the generated gas can be easily discharged to the outside.
[0014]
In the fifth granular heat treatment furnace, in any one of the first to fourth granular heat treatment furnaces, the heating duct has a divergent shape in which the internal shape in the gas generation region extends laterally toward the downstream side. Technology is adopted.
[0015]
In this granular heat treatment furnace, the heating duct has a divergent shape in which the internal shape in the gas generation region spreads laterally toward the downstream side, so the area increases toward the downstream side. As a result, the workpiece to be processed does not rise upward easily and flows smoothly.
[0016]
In the sixth granular material heat treatment furnace, in any one of the first to fifth granular material heat treatment furnaces, the heating duct has an inner bottom surface in the gas generation region on the downstream side of the object to be processed. A technology that has an inclined surface with an inclination below the angle of repose is employed.
[0017]
In this granular material heat treatment furnace, the heating duct has an inner bottom surface in the gas generation region with the downstream side facing downward and an inclined surface having an inclination equal to or less than the repose angle of the object to be processed. There is almost no upward swell of the workpiece to be processed. In addition, since the inclination is set to be less than the angle of repose, the object to be processed slips by itself due to the inclination, and it becomes impossible to sequentially move the object to be processed at low speed, or heating is not performed sufficiently. The inconvenience of insufficient gas venting can be prevented.
[0018]
In the seventh granular heat treatment furnace, in any one of the first to sixth granular heat treatment furnaces, the cooling means is connected to the downstream end of the heat retaining duct and cools while feeding the object to be processed. A technique is adopted in which a cooling duct is provided, and the heat retaining duct and the cooling duct are installed in a substantially vertical direction or in an inclined state with the downstream side facing downward.
[0019]
In this granular material heat treatment furnace, the cooling means includes a cooling duct that is connected to the downstream end of the heat retaining duct and cools the object to be processed, and the heat retaining duct and the cooling duct are substantially vertical with the downstream side facing downward. Since it is installed in a direction or in an inclined state, the object to be degassed is moved (down) by gravity to the downstream side (downward).
[0020]
In the eighth granular heat treatment furnace, in the seventh granular heat treatment furnace, the heat retaining duct is configured such that the cross-sectional area of the granular material is larger than that of the heating duct and the cooling duct. Is adopted.
[0021]
In this granular material heat treatment furnace, the flow passage cross-sectional area of the granular material in the heat retaining duct is set larger than that of the heating duct and the cooling duct, so that the descending speed of the object to be processed in the heat retaining duct is reduced. In other words, it is possible to sufficiently heat and heat the workpiece in the heat retaining duct, and to reduce the overall duct height of the heat retaining duct even when it is necessary to heat the workpiece for a long time. It becomes possible.
[0022]
In the ninth granular heat treatment furnace, in the seventh or eighth granular heat treatment furnace, the heating duct and the cooling duct can circulate the object to be processed at a heat insulating connecting portion formed of a heat insulating material. The technology connected to is adopted.
[0023]
In this granular heat treatment furnace, the heating duct and the cooling duct are connected so that the object to be processed can be circulated at the heat insulating connecting portion formed of the heat insulating material. Is not in direct contact and heat loss is reduced.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a granular material heat treatment furnace according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
In these drawings, reference numeral 11 denotes a furnace body, 12 denotes a supply means, and 13 denotes a cooling means.
[0025]
As shown in FIG. 1, the granular heat treatment furnace in this embodiment is a granular material to be processed 1 as a raw material powder, for example, an organic substance (or a precursor that is carbonized by heating or graphitized by further high-temperature heating. ) Powder (carbon powder or the like) for continuously producing carbonized powder or graphite powder, a furnace body 11 for heat-treating the workpiece 1 and supplying the workpiece 1 to the furnace body 11 Supply means 12 for cooling, and cooling means 13 for cooling the workpiece 1 heated in the furnace body 11.
[0026]
The supply means 12 is inserted at the lower end of the
That is, the
[0027]
Thus, by providing the supply means 12 for the workpiece 1 at the inlet of the
[0028]
The furnace body 11 is installed in a substantially horizontal direction and forms a heating zone a in which the object to be processed 1 supplied by the supply means 12 is heated in this direction while being heated to degas the generated gas G from the object to be processed 1. And a
Each of the
[0029]
The
The
[0030]
As shown in FIG. 3, the
The
Further, a
[0031]
Further, the
[0032]
The
The
[0033]
The
The cooling means 13 includes a cooling
[0034]
At the lower end of the cooling
[0035]
Next, about the heat processing method of the to-be-processed object 1 by the granular material heat processing furnace of this embodiment, [Supply process], [Heating degassing process], [Heat-retaining carbonization process], [Cooling process], and [Discharge process] Each process will be described separately.
[0036]
[Supply process]
First, the workpiece 1 stored in the
[0037]
[Heating degassing process]
The workpiece 1 sent to the heating zone a in the
That is, as the object to be processed 1 is heated in sequence, the temperature rapidly rises to a temperature range where gas is generated (800 ° C. to 900 ° C. in the case of carbon powder). Is generated.
The generated gas G escapes from the
[0038]
The
Therefore, the generated gas G easily escapes from the
[0039]
Although the workpiece 1 supplied by the
Further, since the
[0040]
[Heat insulation carbonization process]
The to-be-processed object 1 degassed by the
In addition, since the cross-sectional area of the
In addition, when obtaining graphite powder, it is also possible to graphitize the to-be-processed object 1 by maintaining the temperature state at 1500 ° C.
[0041]
[Cooling process]
The workpiece 1 carbonized in the
[0042]
[Discharge process]
The cooled workpiece 1 is lowered and discharged from the lower end of the cooling
[0043]
Next, a second embodiment of the granular material heat treatment furnace according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0044]
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the
That is, in the granular material heat treatment furnace of the second embodiment, the
[0045]
In the present embodiment, since the repose angle of the workpiece 1 is 37 degrees, the inclination angle of the inner bottom surface 42a is set to 30 degrees or less.
If the inner bottom surface 42a is inclined more than the angle of repose, the workpiece 1 slips on its own, and the workpiece 1 cannot be moved sequentially at a constant speed, and the gas venting is insufficient. Inconvenience occurs.
[0046]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects.
(1) According to the first particulate heat treatment furnace, the furnace body is installed in a substantially horizontal direction and heated while feeding the object to be processed supplied by the supply means in this direction, and the generated gas from the object to be processed A heating duct that degass the gas, and a heat retaining duct that heats the workpiece degassed in the heating duct while maintaining the temperature at a constant temperature, and the heating duct has a temperature at which generated gas is generated. Since a discharge opening for discharging the generated gas to the outside is provided at the top of the generation area, the gas generated in the gas generation area escapes upward from the discharge opening located at the top and is smoothly discharged to the outside. Therefore, it is possible to prevent the workpiece from being blown up and to perform stable operation.
[0047]
(2) According to the second granular heat treatment furnace, since the heating duct has an internal shape whose width is wider than the vertical width, it becomes easy to heat the object to be processed and facilitate gas escape. Can do.
[0048]
(3) According to the third granular heat treatment furnace, the plurality of resistance plates are arranged in the discharge opening so as to be spaced apart from each other in the substantially horizontal direction and prevent the workpiece in the heating duct from rising upward. Since it is provided, the resistance of the resistance plate can prevent the workpiece to be sent into the heating duct from rising, and the generated gas can escape upward from between the resistance plates.
[0049]
(4) According to the fourth granular heat treatment furnace, the heating duct is provided with a gas introduction mechanism for injecting a gas different from the generated gas from the outside into the gas generation region, so that it was blown into the gas generation region. With the gas, the gas generation region and the periphery of the discharge opening can be slightly positive pressured to facilitate the discharge of the generated gas to the outside.
[0050]
(5) According to the fifth granular heat treatment furnace, the heating duct has a divergent shape in which the internal shape in the gas generation region extends laterally toward the downstream side, so that the area becomes wider toward the downstream side. Therefore, the object to be processed sent into the heating duct is unlikely to rise upward and flows smoothly.
[0051]
(6) According to the sixth granular material heat treatment furnace, the heating duct has an inclined surface with an inner bottom surface in the gas generation region having an inclination below the repose angle of the workpiece with the downstream side facing downward. Therefore, the upward swell of the workpiece sent into the heating duct can be almost eliminated. In addition, it prevents the inconvenience that the object to be processed slips by itself due to the inclination, and the object to be processed cannot be moved sequentially at a low speed, or the gas is not sufficiently vented without being heated sufficiently. can do.
[0052]
(7) According to the seventh granular material heat treatment furnace, the cooling means includes a cooling duct that is connected to the downstream end of the heat retaining duct and cools the object to be processed, and the heat retaining duct and the cooling duct are disposed downstream. Since it is installed in a substantially vertical direction or in an inclined state with the side down, the degassed workpiece can be moved (down) by gravity to the downstream side (downward). In addition, the combination of a horizontally installed heating duct and a vertical or inclined heat retaining duct and cooling duct can reduce the overall height of the device, making it more compact and improving maintainability. To do.
[0053]
(8) According to the eighth granular heat treatment furnace, the cross-sectional area of the granular material in the heat retaining duct is set larger than that of the heating duct and the cooling duct. The descent speed is reduced, the workpiece can be sufficiently heat-treated and heat-treated, and the overall duct height of the heat-retaining duct can be reduced, so that it is inexpensive, further downsizing and improved maintainability. be able to.
[0054]
(9) According to the ninth granular heat treatment furnace, the heating duct and the cooling duct are connected to each other through the heat insulating connecting portion formed of a heat insulating material so as to be able to circulate. The duct and the low-temperature cooling duct are not in direct contact with each other, heat loss is reduced, and the heating efficiency in the heat retaining duct and the cooling efficiency in the cooling duct are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a granular material heat treatment furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a first embodiment of a granular material heat treatment furnace according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an essential part showing a second embodiment of a granular material heat treatment furnace according to the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a conventional example of a granular material heat treatment furnace according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 To-
24 louvers
27
Claims (8)
該炉本体に前記被処理物を供給する供給手段と、
前記炉本体で加熱処理された被処理物を冷却する冷却手段とを備えた粉粒体熱処理炉であって、
前記炉本体は、水平方向に設置され該方向に前記供給手段で供給された被処理物を送りながら加熱して被処理物からの発生ガスをガス抜きする加熱ダクトと、
該加熱ダクトでガス抜きされた被処理物を送りながら一定の温度状態に保って加熱する保熱ダクトとを備え、
前記加熱ダクトは、前記発生ガスが生じる温度となるガス発生領域の上部に発生ガスを外部に排出する排出用開口部を備え、
前記排出用開口部には、水平方向に互いに離間して配され前記加熱ダクト内の前記被処理物が上方に盛り上がることを抑える複数の抵抗板が設けられていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。A furnace body for heat-treating the granular object,
Supply means for supplying the workpiece to the furnace body;
A granular heat treatment furnace provided with a cooling means for cooling an object to be processed heat-treated in the furnace body,
The furnace body is installed in a horizontal direction and heated while feeding the object to be processed supplied by the supply means in the direction, and a heating duct for degassing the generated gas from the object to be processed,
A heat-retaining duct that heats while keeping a constant temperature state while feeding the object degassed by the heating duct,
The heating duct includes a discharge opening for discharging the generated gas to the outside at the upper part of the gas generation region where the generated gas is generated .
The discharge opening is provided with a plurality of resistance plates that are arranged in the horizontal direction so as to be spaced apart from each other and prevent the workpiece in the heating duct from rising upward. Heat treatment furnace.
前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域に外部から前記発生ガスとは別のガスを吹き込むガス導入機構を備えていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to claim 1 or 2,
The heating duct is equipped with a gas introduction mechanism for blowing a gas different from the generated gas from the outside into the gas generation region .
前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域における内部形状が下流側に向かって横に拡がる末広がり形状となっていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 3,
The powder heat treatment furnace characterized in that the heating duct has a divergent shape in which the internal shape in the gas generation region extends laterally toward the downstream side .
前記加熱ダクトは、前記ガス発生領域における内底面が下流側を下方にして前記被処理物の安息角以下の傾斜をもった傾斜面となっていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 4,
The heat treatment duct is a granular heat treatment furnace characterized in that an inner bottom surface in the gas generation region has an inclined surface with an inclination equal to or less than an angle of repose of the object to be processed with a downstream side downward .
前記冷却手段は、前記保熱ダクトの下流端に接続され前記被処理物を送りながら冷却する冷却ダクトを備え、
前記保熱ダクトおよび前記冷却ダクトは、下流側を下方にして垂直方向にまたは傾斜状態に設置されていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to any one of claims 1 to 5,
The cooling means includes a cooling duct that is connected to a downstream end of the heat retaining duct and cools the workpiece while being sent,
The heat- treating duct and the cooling duct are installed in a vertical direction or in an inclined state with the downstream side facing down, and a granular heat treatment furnace characterized by the above.
前記保熱ダクトは、前記粉粒体の流路断面積が前記加熱ダクトおよび前記冷却ダクトより大きく設定されていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to claim 6,
The heat retention duct is a granular heat treatment furnace characterized in that a flow passage cross-sectional area of the granular material is set larger than that of the heating duct and the cooling duct .
前記加熱ダクトと前記冷却ダクトとは、断熱材で形成された断熱接続部で前記被処理物が流通可能に接続されていることを特徴とする粉粒体熱処理炉。 In the granular material heat treatment furnace according to claim 6 or 7,
The heat treatment duct and the cooling duct are connected to each other by a heat insulation connecting portion formed of a heat insulating material so that the object to be treated can be distributed .
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