JP5995081B2

JP5995081B2 - Continuous firing furnace

Info

Publication number: JP5995081B2
Application number: JP2012282986A
Authority: JP
Inventors: 中立　敦仁; 敦仁中立; 和也麻生
Original assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokai Konetsu Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: JP2014126269A

Description

本発明は、セラミック材からなる電子部品、炭素系材からなる二次電池負極材などを焼成するための連続式焼成炉に関する。 The present invention relates to a continuous firing furnace for firing an electronic component made of a ceramic material, a secondary battery negative electrode material made of a carbon-based material, and the like.

セラミック材からなる電子部品や、炭素系材からなる二次電池負極材など（以下、被焼成品）を連続して焼成する炉として、プッシャー炉やローラハース炉が用いられている。プッシャー炉は、台板に載せた被焼成品をプッシャーにより炉本体内へ搬送して加熱する方式であり、ローラハース炉は、同じく被焼成品を加熱するための発熱体を配設した炉本体内に、被焼成品をローラにより搬送して加熱する方式である。 A pusher furnace or a roller hearth furnace is used as a furnace for continuously firing an electronic component made of a ceramic material, a secondary battery negative electrode material made of a carbon-based material, or the like (hereinafter, a fired product). The pusher furnace is a system in which the product to be fired placed on the base plate is transported into the furnace main body by the pusher and heated, and the roller hearth furnace is also in the furnace main body provided with a heating element for heating the product to be fired. In addition, the product to be fired is conveyed by a roller and heated.

図１はプッシャー炉の概略を示すもので、台板２に載せた被焼成品３は、入口部４からプッシャー（図示せず）により炉本体１の右方向へ搬送され、炉本体１内で加熱、焼成されて、出口部５から取り出すよう構成されている。図１において、矢印は被焼成品３の搬送方向を示す。 FIG. 1 shows an outline of a pusher furnace. A to-be-fired product 3 placed on a base plate 2 is conveyed to the right side of the furnace main body 1 by a pusher (not shown) from an inlet 4 and is moved inside the furnace main body 1. It is configured to be heated and baked and taken out from the outlet portion 5. In FIG. 1, the arrows indicate the conveyance direction of the product to be fired 3.

焼成される被焼成品には、被焼成品の成形時に必要なバインダーが含まれており、炉本体内で被焼成品を加熱した場合、バインダーが蒸発して炉内に排出されるから、蒸発したバインダーを除去するための脱ガス処理を含む脱バインダー処理が必要となる。脱バインダー処理を行った被焼成品は、ついで焼成温度まで加熱され、焼成温度に温度制御することにより焼成される。 The fired product to be fired contains a binder necessary for molding the fired product. When the fired product is heated in the furnace body, the binder is evaporated and discharged into the furnace. A debinding process including a degassing process for removing the binder is required. The product to be fired after the binder removal treatment is then heated to the firing temperature and fired by controlling the temperature to the firing temperature.

連続焼成炉における加熱手段は、温度制御が容易な炭化珪素質発熱体などの電気抵抗発熱体を用いるのが一般的であるが、運転コストの面から燃焼バーナーによるガス燃焼方式を電気抵抗加熱方式と併用する場合もある。 As a heating means in a continuous firing furnace, an electric resistance heating element such as a silicon carbide heating element whose temperature is easily controlled is generally used, but from the viewpoint of operation cost, a gas combustion method using a combustion burner is an electric resistance heating method. Sometimes used together.

特開２００４−３５４０４３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-354043

本発明は、電気抵抗加熱方式とガス燃焼方式とを併用した連続式焼成炉において、炉内で発生したエネルギーを回収して同じ炉内で再利用することにより省エネルギーを図って環境負荷を低減することができ、被焼成品を焼成する場合のランニングコストを低減することもできる連続式焼成炉を提供することを目的とする。 The present invention, in a continuous firing furnace that uses both the electric resistance heating method and the gas combustion method, recovers energy generated in the furnace and reuses it in the same furnace to save energy and reduce the environmental load. It is an object of the present invention to provide a continuous firing furnace that can reduce the running cost when firing a product to be fired.

上記の目的を達成するための請求項１による連続式焼成炉は、被焼成品を搬送して加熱、焼成する連続式焼成炉において、被焼成品の脱バインダー処理を行うための第１の加熱ゾーンと、脱バインダー処理を行った被焼成品を焼成温度直前まで加熱するための第２の加熱ゾーンと、被焼成品を焼成温度に加熱、制御するための第３の加熱ゾーンと、焼成した被焼成品を冷却するための冷却ゾーンを、被焼成品の搬送方向に対して区画して備え、第１の加熱ゾーンはガス燃焼により加熱され、第２の加熱ゾーンは、第１の加熱ゾーンにおけるガス燃焼から生じる排気ガスを用いて得られる電気により発熱する電気ヒーターで加熱され、第３の加熱ゾーンは外部供給電源から得られる電気により発熱する電気ヒーターで加熱されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a continuous firing furnace according to claim 1 is a first heating for carrying out debinding treatment of a fired product in a continuous fired furnace for conveying and heating and firing the fired product. A zone, a second heating zone for heating the article to be fired after the binder removal treatment to just before the firing temperature, a third heating zone for heating and controlling the article to be fired at the firing temperature, and firing. A cooling zone for cooling the product to be fired is provided separately from the transport direction of the product to be fired, the first heating zone is heated by gas combustion, and the second heating zone is the first heating zone. The third heating zone is heated by an electric heater that generates heat by electricity obtained from an external power supply, and is heated by an electric heater that generates heat by using exhaust gas generated from gas combustion in .

本発明の連続焼成炉は、第１の加熱ゾーンにおけるガス燃焼から生じる排気ガスを利用して発電し、得られる電気により発熱するヒーターで第２の加熱ゾーンを加熱するもので、炉内で発生したエネルギーを回収して同じ炉内で再利用することにより省エネルギーを図って環境負荷を低減することができ、被焼成品を焼成する場合のランニングコストを低減することもできる The continuous firing furnace of the present invention generates electricity using exhaust gas generated from gas combustion in the first heating zone, and heats the second heating zone with a heater that generates heat by the obtained electricity, and is generated in the furnace. Energy can be collected and reused in the same furnace to save energy and reduce the environmental burden, and also reduce the running cost when firing the product to be fired

第１の加熱ゾーンにおけるガス燃焼から生じる排気ガスを利用して発電した場合、排気ガスの熱量の変動により発電量が変化して発電量が不安定となり、第２の加熱ゾーンの温度制御に影響を与える場合があるが、第２の加熱ゾーンは第１の加熱ゾーンで脱バインダー処理を行った被焼成品を焼成温度直前まで加熱するためだけのもので、精密な温度制御を必要としないから、被焼成品の品質に影響を及ぼすことはない。 When power is generated using exhaust gas generated from gas combustion in the first heating zone, the power generation amount changes due to fluctuations in the heat amount of the exhaust gas, and the power generation amount becomes unstable, affecting the temperature control of the second heating zone. However, the second heating zone is only for heating the product to be fired which has been subjected to the binder removal treatment in the first heating zone until just before the firing temperature, and does not require precise temperature control. The quality of the product to be fired is not affected.

本発明の連続式焼成炉の構成と炉内温度をプッシャー炉を例として示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the structure and internal temperature of a continuous-type baking furnace of this invention as an example for a pusher furnace.

以下、本発明の連続式焼成炉の実施形態を図１に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the continuous firing furnace of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明による連続式焼成炉は、図１に示すように、被焼成品の脱バインダー処理を行うための第１の加熱ゾーンＡと、脱バインダー処理を行った被焼成品を焼成温度直前まで加熱するための第２の加熱ゾーンＢと、被焼成品を焼成温度に加熱、制御するための第３の加熱ゾーンＣと、焼成した被焼成品を冷却するための冷却ゾーンＤを、被焼成品の搬送方向に対して区画して備えている。 As shown in FIG. 1, the continuous firing furnace according to the present invention heats the first heated zone A for performing the binder removal treatment of the product to be fired and the fired product after the binder removal treatment to just before the firing temperature. A second heating zone B for heating, a third heating zone C for heating and controlling the product to be fired to a firing temperature, and a cooling zone D for cooling the fired product to be fired. It is divided and provided with respect to the conveyance direction.

台板２に載せた被焼成品３は、入口部４からプッシャー（図示せず）によりプッシャー炉の炉本体１の右方向へ矢印で示すように搬送され、炉本体１内で加熱、焼成されて、出口部５から取り出される。第１の加熱ゾーンＡは、燃焼バーナー６例えばリジェネレーティブバーナーを用いるガス燃焼により加熱され、例えば被焼成品３は図１に示すように室温から９００℃に加熱される。第１の加熱ゾーンＡ内での加熱により、被焼成品３からバインダーが蒸発して加熱ゾーンＡ内に排出されるが、蒸発したバインダーは適宜の脱ガス手段により除去される。 The article 3 to be fired placed on the base plate 2 is conveyed from the inlet 4 by a pusher (not shown) to the right of the furnace body 1 of the pusher furnace as indicated by an arrow, and is heated and fired in the furnace body 1. And is taken out from the outlet portion 5. The first heating zone A is heated by gas combustion using a combustion burner 6 such as a regenerative burner. For example, the product 3 is heated from room temperature to 900 ° C. as shown in FIG. By heating in the first heating zone A, the binder is evaporated from the article to be fired 3 and discharged into the heating zone A, but the evaporated binder is removed by an appropriate degassing means.

脱バインダー処理された被焼成品３は第２の加熱ゾーンＢに送られて焼成温度直前の温度、例えば図１に示すように１２００℃程度の温度まで加熱される。第２の加熱ゾーンＢは、電気ヒーター７例えば炭化珪素質発熱体などの電気抵抗発熱体により加熱される。この場合、電気ヒーターの電源としては、第１の加熱ゾーンＡにおけるガス燃焼から生じる排気ガスを用いて得られる電気を用いる。 The to-be-fired product 3 subjected to the binder removal process is sent to the second heating zone B and heated to a temperature just before the firing temperature, for example, about 1200 ° C. as shown in FIG. The second heating zone B is heated by an electric resistance heating element such as an electric heater 7 such as a silicon carbide heating element. In this case, as the power source of the electric heater, electricity obtained using exhaust gas generated from gas combustion in the first heating zone A is used.

例えば、第１の加熱ゾーンＡにおけるガス燃焼から生じる排気ガスにより水を７５〜１００℃に加熱し、この加熱水と５〜３０℃の水を供給して、加熱水と水の温度差を利用して発電する発電装置（例えばアルバック理工株式会社製の可搬型小型発電システムＥＣＯＲ−３−Ｆｔ（発電量：３〜４ｋＷ級））から得られる電気を用いる。ガス燃焼から生じる排気ガスにより回転するガスタービンと、ガスタービンの回転により発電する発電機を有するガスタービン発電装置から得られる電気を用いることもできる。 For example, water is heated to 75 to 100 ° C. by exhaust gas generated from gas combustion in the first heating zone A, and this heated water and 5 to 30 ° C. water are supplied, and the temperature difference between the heated water and water is used. Then, electricity obtained from a power generation device (for example, a portable small power generation system ECOR-3-Ft (power generation amount: 3 to 4 kW class) manufactured by ULVAC-RIKO Inc.) is used. Electricity obtained from a gas turbine that has a gas turbine that is rotated by exhaust gas generated from gas combustion and a generator that generates power by the rotation of the gas turbine can also be used.

ついで、被焼成品３は、被焼成品３を焼成温度（例えば図１に示すように１３００℃）に加熱、制御するための第３の加熱ゾーンＣに送られる。第３の加熱ゾーンＣは、精密な温度制御を必要とするため、熱源の電気ヒーター８、例えば炭化珪素質発熱体などの電気抵抗発熱体は、常時一定の電気が供給される外部供給電源から得られる電気を用いて発熱させ、被焼成品３は、第３の加熱ゾーンＣ内で精密な温度制御の下で焼成される。 Next, the product to be fired 3 is sent to a third heating zone C for heating and controlling the product to be fired 3 at a firing temperature (for example, 1300 ° C. as shown in FIG. 1). Since the third heating zone C requires precise temperature control, the electric heater 8 serving as a heat source, for example, an electric resistance heating element such as a silicon carbide heating element is supplied from an external supply power source to which constant electricity is always supplied. The obtained electricity is used to generate heat, and the product 3 is fired in the third heating zone C under precise temperature control.

焼成された被焼成品３は、最後に冷却ゾーンＤに送られて冷却され、出口部５から取り出される。上記のように構成される本発明の連続式焼成炉を用いることにより、例えば、全ての加熱ゾーンを電気ヒーターで加熱する場合に比べて３０％程度のエネルギー費を削減することが可能となる。 The fired article 3 is finally sent to the cooling zone D to be cooled and taken out from the outlet portion 5. By using the continuous firing furnace of the present invention configured as described above, for example, it is possible to reduce the energy cost by about 30% compared to the case where all the heating zones are heated with an electric heater.

以上、本発明の連続式焼成炉をプッシャー炉を例として説明したが、ローラハース炉を用いた場合も同様である。 The continuous firing furnace of the present invention has been described above using the pusher furnace as an example, but the same applies to the case where a roller hearth furnace is used.

１連続式焼成炉の炉本体
２台板
３被焼成品
４入口部
５出口部
６燃焼バーナー
７電気ヒーター
８電気ヒーター
Ａ第１の加熱ゾーン
Ｂ第２の加熱ゾーン
Ｃ第３の加熱ゾーン
Ｄ冷却ゾーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body of continuous-type baking furnace 2 Base plate 3 To-be-baked goods 4 Inlet part 5 Outlet part 6 Combustion burner 7 Electric heater 8 Electric heater A 1st heating zone B 2nd heating zone C 3rd heating zone D Cooling zone

Claims

被焼成品を搬送して加熱、焼成する連続式焼成炉において、被焼成品の脱バインダー処理を行うための第１の加熱ゾーンと、脱バインダー処理を行った被焼成品を焼成温度直前まで加熱するための第２の加熱ゾーンと、被焼成品を焼成温度に加熱、制御するための第３の加熱ゾーンと、焼成した被焼成品を冷却するための冷却ゾーンを、被焼成品の搬送方向に対して区画して備え、第１の加熱ゾーンはガス燃焼により加熱され、第２の加熱ゾーンは、第１の加熱ゾーンにおけるガス燃焼から生じる排気ガスを用いて得られる電気により発熱する電気ヒーターで加熱され、第３の加熱ゾーンは外部供給電源から得られる電気により発熱する電気ヒーターで加熱されることを特徴とする連続式焼成炉。 In a continuous firing furnace that conveys the product to be fired and heats and fires, the first heating zone for performing the binder removal treatment of the product to be fired and the product to be fired after the binder removal treatment are heated to just before the firing temperature. A second heating zone for heating, a third heating zone for heating and controlling the product to be fired to a firing temperature, and a cooling zone for cooling the fired product to be fired, in the conveying direction of the product to be fired The first heating zone is heated by gas combustion, and the second heating zone is an electric heater that generates heat by electricity obtained using exhaust gas generated from gas combustion in the first heating zone And the third heating zone is heated by an electric heater that generates heat by electricity obtained from an external power supply.