JPH03170338A - 蓄熱用耐火物の空積み構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野１ 本発明は、主としてガラス溶融炉の蓄熱室、その他の蓄
熱設備で用いられる蓄熱用耐火物の空積み構造に関する
。

［従来の技術〕 ガラス溶融炉の蓄熱室の蓄熱用耐火物は、排ガス吐出口
から排出されて蓄熱室に導かれた高温の排ガスによって
加熱され、その内部に熱を蓄える。高温の排ガスと耐火
物との間の熱の授受は、主として輻射伝熱による。

このようにして耐火物の中に蓄えられた熱は、燃焼用空
気の予熱に使用され、この場合の熱の授受は、主として
対流伝熱によって行われる。

従来、上記蓄熱用耐火物の空積み構造としては、特開昭
５５−　１４９１３．９号公報記載のものが知られてい
る。

この蓄熱用耐火物の空積み構造は、第８図に示すように
、四角筒の稜線を切除して綾面１０１ａとした外輪郭八
角形をなし、上、下の端面に互いに係合可能な凸部１０
ｌｂ、凹部１０１ｃを形成した四角筒状の多数の耐火煉
瓦１０１を、隣接するもの同志稜面１０１ａを当接させ
、耐火煉瓦１０１の内部と、４つの耐火煉瓦１０１に囲
まれた領域とによって形成される上下に開口した空間を
それぞれ水平方向で交互に並設すると共に、耐火煉瓦１
０１の内部によって形成される空間と、４つの耐火煉瓦
１０１に囲まれた領域によって形成される空間とが上下
方向に交互に連接されて上下方向の多数のガス貫流路１
０２が形成されるように、上端面の凸部１０４　ｂと下
端面の凹部１０１ｃとを係合させて多層に空積みした構
造（以下、このような空積み構造を「クローズ積み」と
いう。）となっている。

このクローズ積みにおいては、耐火煉瓦１０１は、その
体積に比して表面積が大きいので、排ガスと耐火煉瓦１
０１との間の対流伝熱による熱の授受にとっては効率が
よいとされている。

〔発明が解決しようとする課題１ しかしながら、上記従来の蓄熱用耐火物の空積み構造に
おいては、多数のガス貫流路１０２は、上下にのみ出入
口を持ってそれぞれが独立しているため、必然的に個々
のガス貫流路１０２の一方から入るガスは他方から出る
こととなる。

一方、ガラスタンク窯の吹出し口から供給される高温の
排ガスは、そのガス流の断面において、温度においても
流速においても一様に分布していない。このような排ガ
スの不均一性を少しでも少なくするために、ガス貫流路
１０２の上方に空間部を大きく取る場合もあるが、それ
でも不均一性はなくならない。従って、温度及び流速が
不均一な高温排ガスがそのまま上記空間部で分配されて
個々のガス貫流路１０２へと流れ込むことになる。その
結果、各ガス貫流路１０２に分配された高温排ガスは、
温度においても流速すなわち体積においても不均一とな
り、結局蓄熱用耐火物の水平方向での分布において熱交
換速度にむらを生ずる。

そのため、各ガス貫流路１０２間で温度差が発生し、こ
の温度差は、時間が経過しても是正されることなく、高
温部ほど熱交換能率が早く低下し、部分的に高温の排ガ
スがそのまま煙道に排出されたりする。その結果、一定
時間内に行われる全体の熱交換効率を下げるという不都
合が生ずる。このことは、加熱された耐火煉瓦と冷たい
燃焼用空気との熱交換についても同様である。

又、単位重量当りの耐火煉瓦に対する有効比表面積（単
位体積当りのガスとの接触面積）の面で一層有利である
と共に、力学的に安定で、実用的である空積み構造が求
められている。

そこで、本発明は、各ガス貫流路間の温度差を是正して
全体の熱交換効率を向上し得ると共に、有効比表面積を
十分に維持しながら、耐火煉瓦の使用重量を減少し得、
かつ力学的に安定で、実用的な蓄熱用耐火物の空積み構
造の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため、本発明の蓄熱用耐火物の空積
み構造は、角筒状の多数の耐火煉瓦を空積みして上下方
向の多数のガス貫流路を形成する蓄熱用耐火物の空積み
構造において、稜面に凹凸を設けた標準高さの耐火煉瓦
と標準高さの残以上％以下の耐火煉瓦を、隣接する前記
ガス貫流路が所要位置において連通するように隣接する
もの同志凹凸を噛み合わせて多層に空積みしたものであ
る。

〔作　用〕

上記手段においては、各耐火煉瓦が凹凸で噛み合わされ
て、一体的になると共に、隣り合う上下方向のガス貫流
路が水平方向のガス貫流路によって連通され、かつ背の
低い耐火煉瓦の上下の端面及びこれに隣接する標準高さ
の耐火煉瓦の稜面の少なくとも％がガス貫流路に露出さ
れる。

背の低い耐火煉瓦は、高さが標準高さの％未満であると
、高さ方向の寸法が小さすぎて強度が不足し、空積み構
造を力学的に安定に保つことが困難となる。又、高さが
標準高さの％を超えると、ガス貫流路に露出される面積
が減少し、かつ耐火煉瓦の使用重量の低減の効果をあま
り期待できない。

凹凸は、稜面のみならず、外側面及び内側面に設けても
よく、このようにすることにより有効比表面積を増大す
ることができる。

〔実施例１ 以下、本発明の実施例を第１図〜第７図と共に説明する
。

第１図は本発明に係る蓄熱用耐火物の空積み構造の簡略
化した斜視図である。

この蓄熱物用耐火物の空積み構造は、標準高さ（例えば
１５０ｍｍ　）の耐火煉瓦１と、標準高さの１／４以上
１／２以下の背の低い耐火煉瓦２とから構成されている
。

両耐火煉瓦１．２は、Ａ℃２　０Ｓ−ＳｉＯ２−Ｚ　ｒ
　Ｏ　ｘ系（ＡＺＳ系）の組成の電気溶融物を鋳型に流
し込んで製造され、第２図に示すように、四角筒の稜線
を切除して稜面とした外輪郭八角形をなし、全ての稜面
に軸方向（図においては上下方向）と直角の方向へ延在
し、かつ軸方向へ展開すると共に、互いに噛合可能な波
形の凹凸３を形成し、又、内、外側面に同様の凹凸４，
５を形成した四角筒状に設けられている。両耐火煉瓦１
，２の軸方向の空間部は、後述するようにガス貫流路を
形成する。

上記各耐火煉瓦１，２は、凹凸３，４．５を省略して示
す第１図、第３図のように、各層においていずれか一方
の耐火煉瓦１の１個に対して他方の耐火煉瓦２の４個が
稜面の凹凸３を互いに噛合させて配置されている。この
ため、稜面で滑ることがないから水平方向からの力に対
して非常に安定である。そして、上記配置により、標準
高さの耐火煉瓦１の空間部によるガス貫流路６ａ、標準
高さの耐火煉瓦ｌと背の低い耐火煉瓦２とによって囲ま
れた領域からなるガス貫流路６ｂ、及び背の低い耐火煉
瓦２の空間部によるガス貫流路６Ｃがそれぞれ上下方向
へ貫通して設けられており、隣接する後二者は、上部を
介して互いに連通されていると共に、ガス貫流路６ａ及
び６ｂとガス貫流路６Ｃとがそれぞれ水平方向に交互に
並設されている。

各層の配置を上述したようになした各耐火煉瓦は、例え
ば第１図に示すように、ガス貫流路６ａ，６ｂ，６ｃが
、６　Ｃ　−１　６ｂ−１６　Ｂ−１６　ｂ−１６ｃ→
・・・どなるように空積みされ、ガス貫流路６Ｃが５層
目ごとに現われ、連続した４層が繰り返し単位となる。

従って、各ガス貫流路６ａ，６ｂ，６ｃの連投によって
形成される上下方向の多数のガス貫流銘は、ガス貫流路
の６０の上方に形成される水平方向のガス貫流路６ｄに
よって互いに連通されると共に、背の低い耐火煉瓦２の
上下の端面及びこの耐火煉瓦２に隣接する標準高さの耐
火煉瓦１の稜面の少なくとも％がガス貫流路に露出され
る。

このため、耐火煉瓦１，２の全体の温度を均一にするこ
とができ、熱の有効利用を図ることができる。又、水平
方向の流れは、上下方向の流れに乱流を発生させるから
、この面からも熱の有効利用を一層助長する。

更に、有効比表面積をほとんど変化させないで、耐火煉
瓦の使用重量を低減することができる。

ここで、高さを１５０ｍｍとした標準高さの耐火煉瓦（
内のり１４０　Ｘ　１４０ｍｍ及び１７０　Ｘ　１７０
ｍｍ　．厚さ３０１）並びに高さを４０ｍｍ、５１ｍｍ
、７０ｍｍとした背の低い耐火煉瓦（内のり１４０　Ｘ
　１４０ｍｍ及びｌ７０×１７０ｍｍ　、厚さ３０ｍｍ
）であって、上下の端面を除く、稜面、外側面及び内側
面に、高さ１０ｍｍ、ピッチ３３ｍｍの波形の凹凸を形
成したものを用いた本発明に係る空積み構造、及び比較
例として上記標準高さのものを用いたクローズ積みを行
い、それぞれの積み方を代表するユニット当りの有効比
表面積とその使用重量を計測した。クローズ積みの場合
の使用重量及び有効比表面積をそれぞれ１００とした場
合の本発明の積み方の使用重量及び有効比表面積の割合
は、第４図に示すようになった。図中、１４０／３０は
、内の寸法が１４０ｍｍで、厚さが３０ｍｍであること
を示す。同様に１７０７３０は、内の寸法が１７０　ｍ
ｍで、厚さが３０ｍｍであることを示す。

本発明に係る積み方のユニットとは、第３図に示す配置
のうち、実線Ｌで囲まれた領域であり、４個分の標準高
さの耐火煉瓦１と、４個分の背の低い耐火煉瓦２とがそ
の中に含まれる。又、クローズ積みのユニットとは、上
記実線Ｌで囲まれた同一の領域において背の低い耐火煉
瓦２を標準高さの耐火煉瓦１に置きかえたものであり、
８個分の標準高さの耐火煉瓦がその中に含まれる。

第４図から、本発明に係る空積み構造においては、有効
比表面積は、クローズ積みに対しておよそ９０％から８
０％の範囲に減少する一方、使用重量は、７５％から６
５％の範囲に減少する。換言すれば、有効比表面積の減
少割合をｌＯ〜２０％と低く維持しながら、耐火煉瓦の
使用重量を２５〜３０％減少し得ることがわかった。

なお、上記実施例においては、各層においていずれか一
方の耐火煉瓦１の１個に対して他方の耐火煉瓦２の４個
が稜面の凹凸３を噛合させた配置とする場について述べ
たが、これに限らず、例えば第３図に示す積み方のユニ
ットにおける対角線上のいずれか１対の背の低い耐火煉
瓦２を標準高さの耐火煉瓦１と置きかえた配置、その他
の配置としてもよく、又、４層が繰り返し単位の空積み
とする場合に限らず、繰り返し単位を５層又は６層等と
したり、不規則としてもよい。

又、耐火煉瓦１，２は、第２図に示すものに限らず、例
えば第５図，第６図又は第７図に示すものとしてよい。

第５図に示す耐火煉瓦１’　，２’は、全ての稜面及び
外側面に第２図と同様の波形の凹凸３，４を設ける一方
、内側面に軸方向と同方向へ延在し、かつ周方向へ展開
する波形の凹凸７を設けたものであり、第６図に示す耐
火煉瓦１“，２゜゛は、全ての稜面にのみ第２図と同様
の波形の凹凸３を設け、外側面及び内側面に凹凸を設け
ることなく平面としたものである。又、第７図に示す耐
火煉瓦１゜゜゜，２゜゛は、全ての稜面に軸方向と同方
向へ延在し、かつ周方向へ展開する波形の凹凸８を設け
る一方、内、外側面に稜面と同展哨 様に軸方向と同方向へ延在し、かつ周方向へ替徊する凹
凸９，１０を設けたものである。

更に、多層に空積みする構造は、第１図に示す場合のよ
うに、第３図に示す耐火煉瓦１，２の配置を、水平方向
の位相をずらして空積みする場合に限らず、例えば第３
図に示す耐火煉瓦１，２の配置の位相をずらすことなく
直列に空積みするようにしてもよい。この場合、第７図
に示す耐火煉瓦１゜゜゛，２゜゛゜は用いることができ
ない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、各耐火煉瓦が凹凸で噛み
合わされて一体的になるので、稜面で滑ることがなく、
水平方向からの力に対し非常に安定で、かつ実用的とな
る。

１） 又、隣り合う上下方向のガス貫流路が水平方向のガス貫
流路によって連通されるので、耐火煉瓦全体の温度を均
一にすることができ、ひいては熱の有効利用が図れて全
体の熱交換効率を向上することができる。その上、水平
方向の流れは、上下方向の流れに乱流を発生させること
ができ、一層の熱の有効利用を図ることができる。

更に、背の低い耐火煉瓦の上下の端面及びこれに隣接す
る標準高さの耐火煉瓦の稜面の少なくとも％がガス貫流
路に露出されるので、有効比表面積をほとんど変化させ
ないで、耐火煉瓦の使用重量を低減することができ、ひ
いては経済的な面で耐火煉瓦の有効利用を図ることがで
きるのみならず、高く積み上げられた副火煉瓦の下部の
ものにかかる荷重を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の実施例を示し、第１図は本発
明に係る蓄熱用耐火物の空積み構造の簡略化した斜視図
、第２図は上記空積み構造に用いた耐火煉瓦の斜視図、
第３図は空積み構造の各層１２ の耐火煉瓦の配置を示す斜視図、第４図はクローズ積み
に対する本発明の空積み構造における耐火煉瓦の使用重
量及び有効比表面積の割合を示す説明図、第５図，第６
図及び第７図はそれぞれ本発明の空積み構造に用いた他
の耐火煉瓦の斜視図、第８図は従来の蓄熱用耐火物の空
積み構造の一部分を示す斜視図である。 １，１゜，１゜゛，１゜゜゜・・・耐火煉瓦２，２゜，
２゜゜，２゛・・・耐火煉瓦３，４．５・・・凹凸 ６　ａ　，　６　ｂ　，　６　ｃ　，　６　ｄ−・・ガ
ス貫流路７，８，９．１０・・・凹凸 （　一′：Ｌ 第 １ 図 第 ２ 図 竹 ！ＡＪ ３ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）角筒状の多数の耐火煉瓦を空積みして上下方向の
   多数のガス貫流路を形成する蓄熱用耐火物の空積み構造
   において、稜面に凹凸を設けた標準高さの耐火煉瓦と標
   準高さの１／４以上１／２以下の耐火煉瓦を、隣接する
   前記ガス貫流路が所要位置において連通するように隣接
   するもの同志凹凸を噛み合わせて多層に空積みしたこと
   を特徴とする蓄熱用耐火物の空積み構造。