(57)【要約】【課題】  単位容積当りの伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上を指向した蓄熱効率の良いコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦を提供すること。【解決手段】  外枠内に複数のウエブが設けられていて、ウエブ間にスロットが開口し、ウエブと直交するリッジが１本設けられているコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦であって、平面サイズが（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）で、且つ嵩比重が２土０．０５ｇ／ｃｍ3であり、そして、ウエブ厚みが９〜１２ｍｍ、スロット幅が１０〜１２ｍｍであり、かつ単位容量当りの伝熱面積が６０〜６８ｍ2／ｍ3であることを特徴とするコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦。【選択図】  図２
2014136760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外枠内に複数のウエブが設けられていて、ウエブ間にスロットが開口し、ウエブと直交するリッジが１本設けられているコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦であって、平面サイズが（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）で、且つ嵩比重が２土０．０５ｇ／ｃｍ3であり、そして、ウエブ厚みが９〜１２ｍｍ、スロット幅が１０〜１２ｍｍであり、かつ単位容量当りの伝熱面積が６０〜６８ｍ2／ｍ3であることを特徴とするコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦。
【請求項２】
蓄熱室用耐火煉瓦の単重が２０〜２５ｋｇであることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の蓄熱室に使用する耐火煉瓦（蓄熱室煉瓦と称されている）に関し、特に、熱交換率を向上させたコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は、石炭を乾留する炭化室と、炭化室へ熱を供給するために燃料を燃焼する燃焼室と、燃焼室からの燃焼排ガスと燃料ガス或いは燃焼用空気との熱交換を行う蓄熱室との主として３つの部分から構成されている。そして一般には、前記した蓄熱室はさらに２組に分けられ、一方の蓄熱室で予熱した燃料ガス或いは空気を燃焼室に供給して燃焼させた後、もう一方の蓄熱室で燃焼ガスの顕熱を蓄熱する。その後ガスの流れを反対にして、先に蓄熱した蓄熱室で予熱を行い、予熱を行った蓄熱室で蓄熱を行う。この切り替え操作を２０〜３０分間の周期サイクルで繰り返してコークス炉の操業を行う。
【０００３】
蓄熱室内には蓄熱室煉瓦（Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｂｒｉｃｋ）と称する孔の開いた煉瓦が充填されており、燃焼排ガスと燃料ガスあるいは空気とはこの蓄熱室煉瓦を介して熱交換する。すなわち、一定時間高温排ガスが蓄熱室を上から下へと流れる間に蓄熱室煉瓦を加熱して顕熱を蓄熱し、逆に燃料ガスあるいは空気が下から上へと流れる間に加熱された蓄熱室煉瓦の顕熱によって予熱を行っている。
【０００４】
蓄熱室の熱交換性能は蓄熱効率といい、燃焼排ガス顕熱のうち蓄熱室煉瓦に蓄熱された熱量で表される。当然ながら、蓄熱効率は大きいほうが望ましく、この蓄熱効率はほぼ伝熱面積に比例するので、蓄熱室煉瓦の伝熱面積が大きいほど蓄熱効率が高くなる。
【０００５】
伝熱面積の大きい蓄熱室煉瓦を使用した場合、蓄熱効率が良いので蓄熱室全体の性能を向上させ、排ガス温度も低くでき、また同等の蓄熱効率を得るのに煉瓦の使用量が少なくてよいので、コークス炉の小型化が可能となる。
【０００６】
従来の蓄熱室用耐火煉瓦に関する技術としては、伝熱面積を向上させることを目的として、ラメラが８ｍｍまでの肉厚を有し、かつスリットが５ｍｍまでの幅を有するコークス炉の蓄熱室煉瓦（例えば、特許文献１参照）や、製造が容易なチェツカー煉瓦として、複数個の挿入板が外周壁の内面に設けられた溝部に嵌挿され、互いに着脱可能としたチェツカー煉瓦（例えば、特許文献２参照）や、強度が改善され長寿命であり、さらに優れた熱交換特性を発揮できるコークス炉蓄熱室用の蓄熱耐火煉瓦として、スリット幅を９〜１１ｍｍ、スリット間のラメラ厚を８〜１１ｍｍとするとともに、ラメラに直交する方向に３本以上の足部を設けたことを特徴とし、加圧成形法により成形されて成る蓄熱室煉瓦であって、材質が、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系でＡｌ2Ｏ3量が３５〜７５ｗｔ％または、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣ系でＳｉＣ量が１５〜７５ｗｔ％であるコークス炉蓄熱室用の蓄熱耐火煉瓦（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
【０００７】
しかしながら、これらのコークス炉蓄熱室用耐火煉瓦では、伝熱面積／容積（ｍ2／ｍ3）が５０ｍ2／ｍ3以下であり、未だ蓄熱効率が十分でなく、更なる蓄熱効率向上が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５３−４４１６１号公報
【特許文献２】特開昭５３−１１０６１２号公報
【特許文献３】特開平０７−１７２９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、単位容積当りの伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上を指向した蓄熱効率の良いコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、単位容積当りの伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上のコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦とすることについて鋭意研究し、その結果、蓄熱室用耐火煉瓦の単体サイズを大きくすることで、伝熱面積を最大化し、かつ嵩比重を２±０．０５ｇ／ｃｍ3に圧密にすることで熱容量を上げ蓄熱能力および機械的強度が向上できることを知見し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明の要旨は、次の通りである。
【００１２】
（１）  外枠内に複数のウエブが設けられていて、ウエブ間にスロットが開口し、ウエブと直交するリッジが１本設けられているコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦であって、平面サイズが（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）で、且つ嵩比重が２土０．０５ｇ／ｃｍ3であり、そして、ウエブ厚みが９〜１２ｍｍ、スロット幅が１０〜１２ｍｍであり、かつ単位容量当りの伝熱面積が６０〜６８ｍ2／ｍ3であることを特徴とするコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦。
【００１３】
（２）  蓄熱室用耐火煉瓦の単重が２２〜２５ｋｇであることを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦は、従来の蓄熱室用耐火煉瓦に比べて、単位容量当りの伝熱面積が６０〜６８ｍ2／ｍ3と高く蓄熱効率がよく、機械的強度も十分である。本発明の蓄熱室用耐火煉瓦を用いてコークス炉の蓄熱室を形成すると、コークス炉の操業効率、すなわち、供給するガスの予熱温度を上げ、排ガス温度を低下させることができ、消費熱量が大幅に改善される。そして、コークス炉全体に占める蓄熱室の体積比は従来法に比べ、大幅な低減ができ、従来の蓄熱室に比べ小型化でき、コークス炉の高さを低くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦の斜視図である。
【図２】（ａ）は、コークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦の平面図、（ｂ）はコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦の側面図である。
【図３】ウエブ厚み（ｍｍ）と伝熱面積（ｍ2／ｍ3）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明は、コークス炉の小型化を指向して、蓄熱室の小型化に必要なコークス炉の蓄熱室用耐火煉瓦（以下単に蓄熱室煉瓦ということがある）の蓄熱効率を向上させることについて鋭意研究した。その結果、蓄熱室煉瓦の蓄熱効率の向上は、伝熱面であるガス通路における伝熱面積を増大させることにより達成されるが、次の１）〜５）を満たすことが重要であることが分かった。
【００１７】
１）蓄熱室煉瓦の蓄熱効率の指標となる伝熱面積／容積（ｍ2／ｍ3）（以下単に伝熱面積と称す）は、従来は５０ｍ2／ｍ3以下であり、この伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上に向上させる。
【００１８】
２）伝熱面積を最大化するため平面サイズを（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）と大きくし、且つ熱容量を上げ蓄熱能力を上げて機械的強度を確保するため嵩比重を２土０．０５ｇ／ｃｍ3に圧密にする。
【００１９】
３）中間リッジ（ｒｉｄｇｅ）を１個あたり１本の蓄熱室熱交換煉瓦で、煉瓦成型ができ、且つウエブの機械的強度を維持できるウエブ最小厚みとする。
【００２０】
４）スロット幅は、大きくし過ぎると伝熱面積が小さくなる。一方スロット幅を小さくすると、流動抵抗が増大し空気や燃料ガスの導入に抵抗となる、必要な量を供給することが出来なくなる可能性がある。
【００２１】
５）単体煉瓦の重量が大きくなると築炉工の負荷が増し、築炉工事の積みつけ精度を維持できなくなるため、蓄熱室煉瓦の単重２５ｋｇ以下を目標とする。
【００２２】
以下図面を参酌して本発明を説明する。
【００２３】
図１は、蓄熱室煉瓦の斜視図で、図２（ａ）は、蓄熱室煉瓦の平面図、（ｂ）は蓄熱室煉瓦の側面図である。
【００２４】
蓄熱室煉瓦は、図１、図２に示すように、外枠１内に複数のウエブ２が設けられていて、ウエブ間にスロット３が開口している。そして、ウエブと直交するリッジ４が１本設けられている。従来、機械的強度を保つために、リッジは複数（例えば、２本設けて３分割する）設けられていた。このような蓄熱室煉瓦は、通常加圧成形で製造される。
【００２５】
蓄熱室煉瓦の伝熱面積を大きくするには、リッジの本数を減らし、ガス通路（スロット）間の間隔即ち、ウエブの肉厚を薄くすればよい。しかし、単体レンガとしては脆弱な形態となるので、これまで伝熱面積を大きくすることは困難であった。
【００２６】
ところが、本発明者の研究の結果、リッジを１本設けた蓄熱室煉瓦の平面サイズを（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）と長方形状で大きくすることで、伝熱面積を最大化でき、且つ嵩比重を２土０．０５ｇ／ｃｍ3と圧密にすることで、熱容量が大きく、煉瓦単体の機械的強度も確保できることを見出した。そして、ウエブ厚み９〜１２ｍｍ、スロット幅１０〜１２ｍｍとすることで、伝熱面積を６０〜６８ｍ2／ｍ3とすることが可能となった。
【００２７】
本発明の蓄熱室煉瓦の平面サイズを（３００〜３５０ｍｍ）×（３６０〜５００ｍｍ）と大きくしたのは、伝熱面積を大きくするためで、その下限は伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上とするために必要な要件である。しかし、あまり大きくしても築炉工事の積みつけ精度を守ることが困難となり、目標とする蓄熱室煉瓦の単重２５ｋｇ以下を達成できなくなるので、上限を規定した。この蓄熱室煉瓦の単重は、築炉した場合の煉瓦の強度によって目標を設定したもので、単重２０〜２５ｋｇ、特に２２〜２４ｋｇとすることが好ましい。
【００２８】
なお、蓄熱室煉瓦の高さは、強度確保の観点から１５０ｍｍ以下、好ましくは１２０〜１３５ｍｍとしたが、低いほうが成型時の強度を確保することができる。
【００２９】
また、蓄熱室煉瓦の嵩比重を２土０．０５ｇ／ｃｍ3と圧密にするのは、熱容量を確保し、かつ機械的強度を確保するためである。嵩比重が１．９５ｇ／ｃｍ3未満であると、強度が不足し、蓄熱室煉瓦の平面サイズを大きくできず、かつ伝熱面積を６０ｍ2／ｍ3以上とすることができない。また、嵩比重は高いほうが熱容量を大きくする点では好ましいが、２．０５ｇ／ｃｍ3を超えるようにするには、煉瓦の材料やプレス成形装置の能力から困難である。したがって、本発明では、蓄熱室煉瓦の嵩比重を２土０．０５ｇ／ｃｍ3と限定した。
【００３０】
スロット幅は薄くすると伝熱面積が大きくなり理想的であるが、スロット幅を薄くするとガスの流れが悪くなり、伝熱面積が大きくならない。このためウエブ厚みを薄くする必要がある。したがって、伝熱面積を最大化するには、スロット幅とウエブ厚みを最適条件になければならない。
【００３１】
図３は、ウエブ厚み（ｍｍ）と伝熱面積（ｍ2／ｍ3）との関係を示す図である。
ウエブ厚みは、図３に示すように、薄くすると伝熱面積が増加する。このため、本発明では伝熱面積６０〜６８ｍ2／ｍ3を達成させるために、ウエブ厚みを９〜１２ｍｍとした。すなわち、図３から明らかなように、ウエブ厚みが１２ｍｍ超であると、伝熱面積６０ｍ2／ｍ3以上とすることができず、また、ウエブ厚みが９ｍｍ未満となると薄くなりすぎて強度上問題が生ずる。したがって、ウエブ厚みを９〜１２ｍｍとした。
【００３２】
また、スロット幅は薄くすると伝熱面積が大きくなるが、薄くなりすぎるとガスの流れが悪くなり伝熱面積が大きくならないこと、老朽化した場合に上部の燃焼室煉瓦の欠けやモルタル粉が落下してきた場合に目詰りを起こさない下限幅を９ｍｍとして、操業上の安全余裕を考慮してスロット幅１０〜１２ｍｍとした。そして、本発明ではリッジを１本設けた蓄熱室煉瓦としたので、スロット長さは１９２ｍｍ以上となる。
【００３３】
本発明の蓄熱室煉瓦を用いて築炉する際には、蓄熱室煉瓦のスロットが上下に連通するように積みつけし、蓄熱室内でのガスの流れを均一にして熱交換率を高めるようにすることが重要である。
【００３４】
本発明の蓄熱室煉瓦の製造方法としては、加圧成形法を用いて製造することができる。製造に当っては、煉瓦の嵩比重を２土０．０５ｇ／ｃｍ3と圧密にすることが強度確保のうえから必要であるので、高圧のプレス成形装置、例えば１０００トンプレス成形装置を用いて加圧成形することによって得ることができる。そして、蓄熱室煉瓦の材質としては、珪石煉瓦や粘土煉瓦等の公知の材質のものを使用することができる。
【００３５】
以下、本発明と従来の蓄熱室煉瓦の具体例を比較して表１に示した。
【００３６】
表１に示すように、本発明の蓄熱煉瓦は、伝熱面積６６ｍ2／ｍ3と高い値を示した。これに対して、従来の蓄熱煉瓦は、高い方で伝熱面積が４９．９ｍ2／ｍ3であった。
【００３７】
このように、本発明によれば従来得られなかった高い伝熱面積を有する蓄熱室煉瓦を得ることができた。
【００３８】
したがって、本発明の蓄熱室煉瓦を用いて蓄熱室を形成すると、蓄熱室煉瓦の伝熱面積が大きいので、供給するガスの予熱温度を上げ、排ガス温度を低下させることができ、消費熱量が大幅に改善された。そして、コークス炉全体に占める蓄熱室の体積比は従来法に比べ、大幅な低減（例えば、約３０％以上）ができ、従来の蓄熱室に比べ小型化でき、コークス炉の高さを低くすることが可能となった。或いは、熱交換効率向上効果の享受を２方に分割し、蓄熱室容積を１０％程度小型化し建設コストの安価化を享受し、同時に残りの効果を、燃料ガスや燃焼用空気の予熱温度を上げることで享受することも可能となった。
【００３９】
【表１】
2014136760.tif 000003
【符号の説明】
【００４０】
１  外枠
２  ウエブ
３  スロット
４  リッジ
【図１】
2014136760.tif 000004
【図２】
2014136760.tif 000005
【図３】
2014136760.tif 000006