JP2857360B2 - ハニカム状蓄熱体 - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Air Supply (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のハニカム構
造体を積み重ねてなり、貫通孔から構成される流路に排
ガスと被加熱ガスとを交互に通過させて排ガス中の廃熱
を回収するハニカム状蓄熱体に関し、特に高温の排ガス
に対して好適に使用できるハニカム状蓄熱体に関するも
のである。
造体を積み重ねてなり、貫通孔から構成される流路に排
ガスと被加熱ガスとを交互に通過させて排ガス中の廃熱
を回収するハニカム状蓄熱体に関し、特に高温の排ガス
に対して好適に使用できるハニカム状蓄熱体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄鋼炉、アルミ溶解炉、ガラス溶
解炉のような一般産業用に用いられる燃焼加熱炉におい
て、燃焼ガスの廃熱を利用し、燃焼用空気を予熱して熱
効率を高めるために使用される蓄熱体としては、特開昭
５８−２６０３６号公報に記載の如くセラミック球を利
用するもの、または特開平４−２５１１９０号公報に記
載の如くハニカム状の構造体を利用するもの等が知られ
ていた。
解炉のような一般産業用に用いられる燃焼加熱炉におい
て、燃焼ガスの廃熱を利用し、燃焼用空気を予熱して熱
効率を高めるために使用される蓄熱体としては、特開昭
５８−２６０３６号公報に記載の如くセラミック球を利
用するもの、または特開平４−２５１１９０号公報に記
載の如くハニカム状の構造体を利用するもの等が知られ
ていた。
【０００３】上述した従来の蓄熱体では、まず高温の燃
焼排ガスと球状またはハニカム状の蓄熱体とを接触させ
て蓄熱体中に燃焼排ガスの熱を蓄熱させ、次に低温の被
加熱ガスと蓄熱した蓄熱体とを接触させて被加熱ガスを
加熱することにより、燃焼排ガスの廃熱を効率よく利用
している。
焼排ガスと球状またはハニカム状の蓄熱体とを接触させ
て蓄熱体中に燃焼排ガスの熱を蓄熱させ、次に低温の被
加熱ガスと蓄熱した蓄熱体とを接触させて被加熱ガスを
加熱することにより、燃焼排ガスの廃熱を効率よく利用
している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た蓄熱体のうち、セラミック球を使用する場合には、セ
ラミック球の通気抵抗が大きくなりセラミック球と通気
ガスとの接触面積が小さいため、効果的に熱交換を行う
ことができず、蓄熱体を大きな構成とする必要がある問
題があった。
た蓄熱体のうち、セラミック球を使用する場合には、セ
ラミック球の通気抵抗が大きくなりセラミック球と通気
ガスとの接触面積が小さいため、効果的に熱交換を行う
ことができず、蓄熱体を大きな構成とする必要がある問
題があった。
【０００５】一方、蓄熱体をハニカム状にした場合、体
積に比し幾何学的比表面積が大きいため、コンパクトな
大きさで効果的な熱交換を行うことができる。しかしな
がら、一般産業用の燃焼加熱炉の中でもガラス溶解炉、
セラミック焼成炉のように１４００℃以上の高温で操炉
されているものについては、従来例にも開示があり一番
良く利用されているコージェライトハニカム構造体を用
いたハニカム状蓄熱体では、コージェライトの軟化温度
が１４００℃前後であるため、コージェライトハニカム
構造体が軟化して極端な場合は破壊してしまい、ハニカ
ム状蓄熱体をそのまま使用できない問題があった。
積に比し幾何学的比表面積が大きいため、コンパクトな
大きさで効果的な熱交換を行うことができる。しかしな
がら、一般産業用の燃焼加熱炉の中でもガラス溶解炉、
セラミック焼成炉のように１４００℃以上の高温で操炉
されているものについては、従来例にも開示があり一番
良く利用されているコージェライトハニカム構造体を用
いたハニカム状蓄熱体では、コージェライトの軟化温度
が１４００℃前後であるため、コージェライトハニカム
構造体が軟化して極端な場合は破壊してしまい、ハニカ
ム状蓄熱体をそのまま使用できない問題があった。
【０００６】本発明の目的は上述した課題を解消して、
高温の排ガスに対しても破壊せず効率よく熱交換を行う
ことができるハニカム状蓄熱体を提供しようとするもの
である。
高温の排ガスに対しても破壊せず効率よく熱交換を行う
ことができるハニカム状蓄熱体を提供しようとするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のハニカム状蓄熱
体は、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通孔
から構成される流路に排ガスと被加熱ガスとを交互に通
過させて排ガス中の廃熱を回収するハニカム状蓄熱体に
おいて、焼成炉の定常運転時に、ハニカム状蓄熱体が１
２５０℃以上の温度となる高温部分をアルミニウム−チ
タネートを主結晶相とするハニカム構造体またはアルミ
ニウム−チタネートとムライトとからなるハニカム構造
体から構成するとともに、ハニカム状蓄熱体の低温部分
をコージェライトを主結晶相とするハニカム構造体およ
び／またはムライトを主結晶相とするハニカム構造体か
ら構成することを特徴とするものである。
体は、複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、貫通孔
から構成される流路に排ガスと被加熱ガスとを交互に通
過させて排ガス中の廃熱を回収するハニカム状蓄熱体に
おいて、焼成炉の定常運転時に、ハニカム状蓄熱体が１
２５０℃以上の温度となる高温部分をアルミニウム−チ
タネートを主結晶相とするハニカム構造体またはアルミ
ニウム−チタネートとムライトとからなるハニカム構造
体から構成するとともに、ハニカム状蓄熱体の低温部分
をコージェライトを主結晶相とするハニカム構造体およ
び／またはムライトを主結晶相とするハニカム構造体か
ら構成することを特徴とするものである。
【０００８】上述した構成において、アルミニウム−チ
タネートは使用温度が高くなるに従い化学的に安定にな
り１２５０℃以上で殆ど分解しなくなるため、ハニカム
状蓄熱体が１２５０℃以上の温度となる部分をアルミニ
ウム−チタネートを主結晶相とするハニカム構造体で構
成することで、１４００℃以上の高温の排ガス中で使用
しても、破壊せず効率よく熱交換を行うことができる。
また、上記アルミニウム−チタネートとして、特公昭６
０−５５４５号公報や特公昭５９−１９０６８号公報に
ある様にＭｇＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 が固溶したものを使用する
と、熱的安定性が向上するという点で更に好ましいもの
となる。
タネートは使用温度が高くなるに従い化学的に安定にな
り１２５０℃以上で殆ど分解しなくなるため、ハニカム
状蓄熱体が１２５０℃以上の温度となる部分をアルミニ
ウム−チタネートを主結晶相とするハニカム構造体で構
成することで、１４００℃以上の高温の排ガス中で使用
しても、破壊せず効率よく熱交換を行うことができる。
また、上記アルミニウム−チタネートとして、特公昭６
０−５５４５号公報や特公昭５９−１９０６８号公報に
ある様にＭｇＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 が固溶したものを使用する
と、熱的安定性が向上するという点で更に好ましいもの
となる。
【０００９】一方、アルミニウム−チタネートは１１０
０℃付近をピークにアルミナとチタニアとに分解し高熱
膨張化するとともに寸法変化を起こし１１００〜１２０
０℃付近の温度域で長時間使用することができないた
め、ハニカム状蓄熱体が１２５０℃未満の温度となる部
分にアルミニウム−チタネートを主結晶とするハニカム
構造体を使用すると、高膨張化し破壊の危険性が増す為
好ましくない。また、アルミニウム−チタネートは高価
である。そのため、アルニミウム−チタネートの使用が
好ましくない低温部分にはコージェライトを主結晶相と
するハニカム構造体および／またはムライトを主結晶相
とするハニカム構造体を使用する。
０℃付近をピークにアルミナとチタニアとに分解し高熱
膨張化するとともに寸法変化を起こし１１００〜１２０
０℃付近の温度域で長時間使用することができないた
め、ハニカム状蓄熱体が１２５０℃未満の温度となる部
分にアルミニウム−チタネートを主結晶とするハニカム
構造体を使用すると、高膨張化し破壊の危険性が増す為
好ましくない。また、アルミニウム−チタネートは高価
である。そのため、アルニミウム−チタネートの使用が
好ましくない低温部分にはコージェライトを主結晶相と
するハニカム構造体および／またはムライトを主結晶相
とするハニカム構造体を使用する。
【００１０】なお、少なくとも高温の排ガスに接する面
の外周部分のハニカム構造体の形状を、中心部分のハニ
カム構造体の形状よりも小さく構成した場合は、ハニカ
ム構造体の外周部分の耐熱衝撃性が向上し、従来同じ形
状のハニカム構造体を使用した場合の温度勾配やそれに
起因する破壊等の欠点を補完できるため、高温の排ガス
に対して使用しても、破壊することなく高効率で熱交換
を行うことができ、好ましい態様となる。
の外周部分のハニカム構造体の形状を、中心部分のハニ
カム構造体の形状よりも小さく構成した場合は、ハニカ
ム構造体の外周部分の耐熱衝撃性が向上し、従来同じ形
状のハニカム構造体を使用した場合の温度勾配やそれに
起因する破壊等の欠点を補完できるため、高温の排ガス
に対して使用しても、破壊することなく高効率で熱交換
を行うことができ、好ましい態様となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明のハニカム状蓄熱体
の一例の構成を示す図である。図１において、ハニカム
状蓄熱体１は、直方体形状のハニカム構造体２を、一方
向に貫通孔３から構成される流路が揃うよう複数個積み
重ねて構成されている。図１に示す例において、図中上
方が高温の排ガスに接する面であり、焼成炉の定常運転
時に、１２５０℃以上の温度となる上方のａ部全体をア
ルミニウム−チタネートを主結晶とするハニカム構造体
２により構成するとともに、その下方のｂ部全体をコー
ジェライトを主結晶相とするハニカム構造体２により構
成されている。
の一例の構成を示す図である。図１において、ハニカム
状蓄熱体１は、直方体形状のハニカム構造体２を、一方
向に貫通孔３から構成される流路が揃うよう複数個積み
重ねて構成されている。図１に示す例において、図中上
方が高温の排ガスに接する面であり、焼成炉の定常運転
時に、１２５０℃以上の温度となる上方のａ部全体をア
ルミニウム−チタネートを主結晶とするハニカム構造体
２により構成するとともに、その下方のｂ部全体をコー
ジェライトを主結晶相とするハニカム構造体２により構
成されている。
【００１２】なお、ａ部とｂ部の境界の位置決定は、実
際にダミーのハニカム状蓄熱体を焼成炉の定常運転時に
使用して各部の温度を測定し、蓄熱時および放熱時を問
わず常に１２５０℃以上の温度になる部分をａ部と、蓄
熱時および放熱時に１度でも１２５０℃未満の温度にな
る部分をｂ部とした。また、図１に示す例では、すべて
のハニカム構造体２の形状を同一形状としたが、少なく
とも高温の排ガスに接する面の外周部分のハニカム構造
体の形状を、中心部分のハニカム構造体の形状よりも小
さく構成することもできる。
際にダミーのハニカム状蓄熱体を焼成炉の定常運転時に
使用して各部の温度を測定し、蓄熱時および放熱時を問
わず常に１２５０℃以上の温度になる部分をａ部と、蓄
熱時および放熱時に１度でも１２５０℃未満の温度にな
る部分をｂ部とした。また、図１に示す例では、すべて
のハニカム構造体２の形状を同一形状としたが、少なく
とも高温の排ガスに接する面の外周部分のハニカム構造
体の形状を、中心部分のハニカム構造体の形状よりも小
さく構成することもできる。
【００１３】図２は本発明のハニカム状蓄熱体を使用し
た熱交換体を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図
である。図２に示す例において、１１は燃焼室、１２−
１、１２−２は図１に示す構造のハニカム状蓄熱体、１
３−１、１３−２はハニカム状蓄熱体１２−１、１２−
２から構成される熱交換体、１４−１、１４−２は熱交
換体１３−１、１３−２に設けた燃料投入口である。図
２に示す例において、２個の熱交換体１３−１、１３−
２を設けたのは、一方が高温の排ガスを流すことにより
蓄熱を行っているとき、同時に他方が低温の被加熱ガス
を加熱できるよう構成して、熱交換を効率的に行うため
である。
た熱交換体を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図
である。図２に示す例において、１１は燃焼室、１２−
１、１２−２は図１に示す構造のハニカム状蓄熱体、１
３−１、１３−２はハニカム状蓄熱体１２−１、１２−
２から構成される熱交換体、１４−１、１４−２は熱交
換体１３−１、１３−２に設けた燃料投入口である。図
２に示す例において、２個の熱交換体１３−１、１３−
２を設けたのは、一方が高温の排ガスを流すことにより
蓄熱を行っているとき、同時に他方が低温の被加熱ガス
を加熱できるよう構成して、熱交換を効率的に行うため
である。
【００１４】図２に示す例では、まず、図中矢印で示し
たように、予めハニカム状蓄熱体１２−１に蓄熱した熱
交換体１３−１に被加熱ガスである空気を供給すると同
時に燃料投入口１４−１から燃料を投入するとともに、
熱交換体１３−２には燃焼室１１内の高温の排ガスを通
過させる。この状態で、空気は予熱され燃料とともに燃
焼室１１へ供給されるとともに、熱交換体１３−２のハ
ニカム状蓄熱体１２−２は蓄熱される。
たように、予めハニカム状蓄熱体１２−１に蓄熱した熱
交換体１３−１に被加熱ガスである空気を供給すると同
時に燃料投入口１４−１から燃料を投入するとともに、
熱交換体１３−２には燃焼室１１内の高温の排ガスを通
過させる。この状態で、空気は予熱され燃料とともに燃
焼室１１へ供給されるとともに、熱交換体１３−２のハ
ニカム状蓄熱体１２−２は蓄熱される。
【００１５】次に、ガスの流れを切り換えて、図中矢印
と反対方向にガスを流れるようにして、熱交換体１３−
２に被加熱ガスである空気を流し燃料投入口１４−２か
ら燃料を投入するとともに、熱交換体１３−２には燃焼
室１１内の高温の排ガスを通過させる。以上の工程を連
続的に繰り返すことにより、熱交換を行うことができ
る。
と反対方向にガスを流れるようにして、熱交換体１３−
２に被加熱ガスである空気を流し燃料投入口１４−２か
ら燃料を投入するとともに、熱交換体１３−２には燃焼
室１１内の高温の排ガスを通過させる。以上の工程を連
続的に繰り返すことにより、熱交換を行うことができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、実際の例について説明する。実施例１ 本発明のアルミニウム−チタネートを主成分とするハニ
カム構造体およびアルミニウム−チタネートとムライト
とからなるハニカム構造体と、比較例としてコージェラ
イト、アルミナ、ムライト、Ｓｉ含浸ＳｉＣからなるハ
ニカム構造体とを準備し、それぞれのハニカム構造体に
ついて、融点、４０〜８００℃における熱膨張係数、電
気炉スポーリング破壊温度、耐食性を評価した。ここ
で、本発明例の３種のアルミニウム−チタネートハニカ
ム構造体の差異は、化学成分中の不純物の違い及びアル
ミニウム−チタネート結晶量の違いである。
カム構造体およびアルミニウム−チタネートとムライト
とからなるハニカム構造体と、比較例としてコージェラ
イト、アルミナ、ムライト、Ｓｉ含浸ＳｉＣからなるハ
ニカム構造体とを準備し、それぞれのハニカム構造体に
ついて、融点、４０〜８００℃における熱膨張係数、電
気炉スポーリング破壊温度、耐食性を評価した。ここ
で、本発明例の３種のアルミニウム−チタネートハニカ
ム構造体の差異は、化学成分中の不純物の違い及びアル
ミニウム−チタネート結晶量の違いである。
【００１７】本発明のハニカム構造体を製造するには、
平均径１〜１０μｍ程度のアルミナ粉末と平均径０．１
〜５μｍのチタニア粉末、および必要に応じてムライト
粉末を混合し、さらに有機質バインダと界面活性剤およ
び水を用いてハニカム成形体に成形可能な坏土を得た。
次に、得られた坏土を押し出し成形してハニカム成形体
を得た。得られたハニカム成形体を１４００〜１７００
℃の焼成温度で焼成してハニカム構造体を得た。なお、
比較例は従来から公知の製造方法に従った。いずれも、
ハニカム構造体の形状は、７５ｍｍ×７５ｍｍ×５０ｍ
ｍであった。
平均径１〜１０μｍ程度のアルミナ粉末と平均径０．１
〜５μｍのチタニア粉末、および必要に応じてムライト
粉末を混合し、さらに有機質バインダと界面活性剤およ
び水を用いてハニカム成形体に成形可能な坏土を得た。
次に、得られた坏土を押し出し成形してハニカム成形体
を得た。得られたハニカム成形体を１４００〜１７００
℃の焼成温度で焼成してハニカム構造体を得た。なお、
比較例は従来から公知の製造方法に従った。いずれも、
ハニカム構造体の形状は、７５ｍｍ×７５ｍｍ×５０ｍ
ｍであった。
【００１８】なお、電気炉スポーリング破壊温度は、ハ
ニカム構造体を各温度で電気炉中に１時間保持した後取
り出し空冷しクラックが発生するかどうかを調査し、ク
ラックの発生しなかった最大の温度として求めた。ま
た、耐食性は各例の相対的な評価を記載した。結果を以
下の表１に示す。
ニカム構造体を各温度で電気炉中に１時間保持した後取
り出し空冷しクラックが発生するかどうかを調査し、ク
ラックの発生しなかった最大の温度として求めた。ま
た、耐食性は各例の相対的な評価を記載した。結果を以
下の表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果から、本発明例のアルミニウム
−チタネートは３種とも融点が１８００℃と高く、また
熱膨張係数も低いことから電気炉スポーリング破壊温度
も他の材料に比べて同等かそれ以上の値を示すことがわ
かった。また、これらの試験結果から、アルミニウム−
チタネートハニカム構造体は高温の激しい条件での蓄熱
体としての使用に好ましいことがわかった。
−チタネートは３種とも融点が１８００℃と高く、また
熱膨張係数も低いことから電気炉スポーリング破壊温度
も他の材料に比べて同等かそれ以上の値を示すことがわ
かった。また、これらの試験結果から、アルミニウム−
チタネートハニカム構造体は高温の激しい条件での蓄熱
体としての使用に好ましいことがわかった。
【００２１】実施例２ 次に、本発明例および比較例のハニカム状蓄熱体につい
て、実際に使用した時の使用状況を観察した。まず、本
発明例および比較例のハニカム構造体を流路が揃うよう
に積み重ねるとともに、以下の表２に示すように高温側
ハニカム部（ａ）および低温側ハニカム部（ｂ）の材質
を変えて構成して、図３に示す構造の本発明例および比
較例のハニカム状蓄熱体を準備した。各ハニカム構造体
のサイズは全て同一サイズの７５ｍｍ×７５ｍｍ×５０
ｍｍであった。なお、本発明例試験Ｎｏ．７におけるア
ルミニウム−チタネートとムライトとの混合物を使用し
た例では、アルミニウム−チタネート：９７ｗｔ％、ム
ライト：３ｗｔ％の混合比率とした。
て、実際に使用した時の使用状況を観察した。まず、本
発明例および比較例のハニカム構造体を流路が揃うよう
に積み重ねるとともに、以下の表２に示すように高温側
ハニカム部（ａ）および低温側ハニカム部（ｂ）の材質
を変えて構成して、図３に示す構造の本発明例および比
較例のハニカム状蓄熱体を準備した。各ハニカム構造体
のサイズは全て同一サイズの７５ｍｍ×７５ｍｍ×５０
ｍｍであった。なお、本発明例試験Ｎｏ．７におけるア
ルミニウム−チタネートとムライトとの混合物を使用し
た例では、アルミニウム−チタネート：９７ｗｔ％、ム
ライト：３ｗｔ％の混合比率とした。
【００２２】準備した本発明例および比較例のハニカム
状蓄熱体に対して、図４に示すような温度変化となるよ
うに吸熱、廃熱を繰り返し行った。ここで、高温排気ガ
ス通過時と冷却空気通過時の温度差は１５０℃であり、
ハニカム状蓄熱体内部の温度勾配は全長方向（Ｌ方向）
に１．８℃／ｍｍであった。そして、図３に示すように
ハニカム構造体の３カ所、すなわち排気側上部Ａ、中間
部（高温部使用ハニカム構造体の下部）Ｂ、吸気側（蓄
熱体最下部）Ｃにおいて、運転時の温度測定を実施し
た。なお、ここで、使用したハニカム状蓄熱体は、吸気
側（蓄熱体最下部）の温度が常に３００℃以下となるよ
うに使用温度によって蓄熱体全体の長さ（Ｌ寸）を変更
した。これは配管、弁等の装置の保護のためである。測
定結果を以下の表２に示す。
状蓄熱体に対して、図４に示すような温度変化となるよ
うに吸熱、廃熱を繰り返し行った。ここで、高温排気ガ
ス通過時と冷却空気通過時の温度差は１５０℃であり、
ハニカム状蓄熱体内部の温度勾配は全長方向（Ｌ方向）
に１．８℃／ｍｍであった。そして、図３に示すように
ハニカム構造体の３カ所、すなわち排気側上部Ａ、中間
部（高温部使用ハニカム構造体の下部）Ｂ、吸気側（蓄
熱体最下部）Ｃにおいて、運転時の温度測定を実施し
た。なお、ここで、使用したハニカム状蓄熱体は、吸気
側（蓄熱体最下部）の温度が常に３００℃以下となるよ
うに使用温度によって蓄熱体全体の長さ（Ｌ寸）を変更
した。これは配管、弁等の装置の保護のためである。測
定結果を以下の表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２の結果から、以下のことがわかる。ま
ず、比較例試験Ｎｏ．１及び２は高温部、低温部とも材
質にコージェライトを用いたため、高温部の使用温度１
４５０℃以上と高い温度条件で使用すると、高温部のハ
ニカム構造体が溶損あるいは軟化してしまい、ハニカム
状蓄熱体としての使用が不適であることがわかった。ま
た、比較例試験Ｎｏ．３はアルミニウム−チタネートハ
ニカム構造体を高温部、低温部ともに使用した例であ
り、中間部Ｂにおいて、冷却空気が通過する際１０８０
℃であり高温排ガスが通過する場合でも１２３０℃の温
度であった。アルミニウム−チタネートは高融点、低膨
張材料であるが、１１００℃付近をピークにアルミナと
チタニアに分解して高熱膨張化する。そのため、比較例
試験Ｎｏ．３の例では、中間部Ｂで温度が１２５０℃以
上上昇せず、アルミニウム−チタネートの特異な性質に
より熱膨張係数が上昇し低温部で破壊が生じた。
ず、比較例試験Ｎｏ．１及び２は高温部、低温部とも材
質にコージェライトを用いたため、高温部の使用温度１
４５０℃以上と高い温度条件で使用すると、高温部のハ
ニカム構造体が溶損あるいは軟化してしまい、ハニカム
状蓄熱体としての使用が不適であることがわかった。ま
た、比較例試験Ｎｏ．３はアルミニウム−チタネートハ
ニカム構造体を高温部、低温部ともに使用した例であ
り、中間部Ｂにおいて、冷却空気が通過する際１０８０
℃であり高温排ガスが通過する場合でも１２３０℃の温
度であった。アルミニウム−チタネートは高融点、低膨
張材料であるが、１１００℃付近をピークにアルミナと
チタニアに分解して高熱膨張化する。そのため、比較例
試験Ｎｏ．３の例では、中間部Ｂで温度が１２５０℃以
上上昇せず、アルミニウム−チタネートの特異な性質に
より熱膨張係数が上昇し低温部で破壊が生じた。
【００２５】なお、図５に熱処理温度によるアルミニウ
ム−チタネートハニカム構造体の熱膨張係数の変化を示
す。１１００℃〜１２５０℃では熱膨張係数が著しく上
昇しており耐熱衝撃性に悪影響を与えており、１２５０
℃以上の温度域では熱膨張係数の著しい上昇も見られず
問題なく使用できることがわかる。
ム−チタネートハニカム構造体の熱膨張係数の変化を示
す。１１００℃〜１２５０℃では熱膨張係数が著しく上
昇しており耐熱衝撃性に悪影響を与えており、１２５０
℃以上の温度域では熱膨張係数の著しい上昇も見られず
問題なく使用できることがわかる。
【００２６】一方、本発明例試験Ｎｏ．４〜８は、アル
ミニウム−チタネートハニカム構造体またはアルミニウ
ム−チタネートとムライトとの混合物からなるハニカム
構造体を高温側に使用し、低温側にコージェライトハニ
カム構造体またはムライトハニカム構造体を使用した。
そして、ハニカム状蓄熱体の構成としては、アルミニウ
ム−チタネートハニカム構造体またはアルミニウム−チ
タネートとムライトとの混合物からなるハニカム構造体
とコージェライトハニカム構造体との境目の温度、すな
わち中間部Ｂの温度が吸熱の際の高温排ガス通過時に１
４５０℃以上にならない様に、また廃熱の際の冷却空気
通過時に１２５０℃以下にならない様に構成した。ま
た、蓄熱体使用温度によりアルミニウム−チタネートハ
ニカム構造体の使用寸法（Ｌ寸）を変え、蓄熱体全体の
寸法（Ｌ寸）も変えている。本発明例試験Ｎｏ．４〜８
では、すべて使用状況は良好であり、高温部、低温部の
ハニカム構造体とも異常はなかった。なお、低温側にコ
ージェライトハニカム構造体とムライトハニカム構造体
を混在させた場合には、本発明例試験Ｎｏ．４〜８と同
様に良好な結果を得ることができた。
ミニウム−チタネートハニカム構造体またはアルミニウ
ム−チタネートとムライトとの混合物からなるハニカム
構造体を高温側に使用し、低温側にコージェライトハニ
カム構造体またはムライトハニカム構造体を使用した。
そして、ハニカム状蓄熱体の構成としては、アルミニウ
ム−チタネートハニカム構造体またはアルミニウム−チ
タネートとムライトとの混合物からなるハニカム構造体
とコージェライトハニカム構造体との境目の温度、すな
わち中間部Ｂの温度が吸熱の際の高温排ガス通過時に１
４５０℃以上にならない様に、また廃熱の際の冷却空気
通過時に１２５０℃以下にならない様に構成した。ま
た、蓄熱体使用温度によりアルミニウム−チタネートハ
ニカム構造体の使用寸法（Ｌ寸）を変え、蓄熱体全体の
寸法（Ｌ寸）も変えている。本発明例試験Ｎｏ．４〜８
では、すべて使用状況は良好であり、高温部、低温部の
ハニカム構造体とも異常はなかった。なお、低温側にコ
ージェライトハニカム構造体とムライトハニカム構造体
を混在させた場合には、本発明例試験Ｎｏ．４〜８と同
様に良好な結果を得ることができた。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、アルミニウム−チタネートは使用温度が高く
なるに従い化学的に安定になり１２５０℃以上で殆ど分
解しなくなるため、ハニカム状蓄熱体が１２５０℃以上
の温度となる部分をアルミニウム−チタネートを主結晶
相とするハニカム構造体で構成することで、１４００℃
以上の高温の排ガス中で使用しても、破壊せず効率よく
熱交換を行うことができるハニカム状蓄熱体を得ること
ができる。
によれば、アルミニウム−チタネートは使用温度が高く
なるに従い化学的に安定になり１２５０℃以上で殆ど分
解しなくなるため、ハニカム状蓄熱体が１２５０℃以上
の温度となる部分をアルミニウム−チタネートを主結晶
相とするハニカム構造体で構成することで、１４００℃
以上の高温の排ガス中で使用しても、破壊せず効率よく
熱交換を行うことができるハニカム状蓄熱体を得ること
ができる。
【図１】本発明のハニカム状蓄熱体の一例の構成を示す
図である。
図である。
【図２】本発明のハニカム状蓄熱体を使用した熱交換体
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図である。
を燃焼加熱炉の燃焼室に設置した例を示す図である。
【図３】実施例で使用するハニカム状蓄熱体の構成を示
す図である。
す図である。
【図４】実施例におけるハニカム状蓄熱体の運転時の温
度曲線を示すグラフである。
度曲線を示すグラフである。
【図５】アルミニウム−チタネートハニカム構造体の熱
処理による熱膨張係数の変化を示すグラフである。
処理による熱膨張係数の変化を示すグラフである。
１ ハニカム状蓄熱体、２ ハニカム構造体、３ 貫通
孔、１１ 燃焼室、１２−１、１２−２ 熱交換体、１
３−１、１３−２ ハニカム状蓄熱体、１４−１、１４
−２ 燃料投入口
孔、１１ 燃焼室、１２−１、１２−２ 熱交換体、１
３−１、１３−２ ハニカム状蓄熱体、１４−１、１４
−２ 燃料投入口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28D 17/02 F23L 15/02 C04B 35/46 F27D 17/00 101 C04B 35/10
Claims (2)
- 【請求項１】複数のハニカム構造体を積み重ねてなり、
貫通孔から構成される流路に排ガスと被加熱ガスとを交
互に通過させて排ガス中の廃熱を回収するハニカム状蓄
熱体において、焼成炉の定常運転時に、ハニカム状蓄熱
体が１２５０℃以上の温度となる高温部分をアルミニウ
ム−チタネートを主結晶相とするハニカム構造体または
アルミニウム−チタネートとムライトとからなるハニカ
ム構造体から構成するとともに、ハニカム状蓄熱体の低
温部分をコージェライトを主結晶相とするハニカム構造
体および／またはムライトを主結晶相とするハニカム構
造体から構成することを特徴とするハニカム状蓄熱体。 - 【請求項２】少なくとも高温の排ガスに接する面の外周
部分のハニカム構造体の形状が、中心部分のハニカム構
造体の形状よりも小さい請求項１記載のハニカム状蓄熱
体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328772A JP2857360B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-12-18 | ハニカム状蓄熱体 |
| CA002167991A CA2167991C (en) | 1995-01-25 | 1996-01-24 | Honeycomb regenerator |
| EP96300516A EP0724126B1 (en) | 1995-01-25 | 1996-01-25 | Honeycomb regenerator |
| US08/591,117 US6210645B1 (en) | 1995-01-25 | 1996-01-25 | Honeycomb regenerator |
| DE69620490T DE69620490T2 (de) | 1995-01-25 | 1996-01-25 | Wabenregenerator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP972995 | 1995-01-25 | ||
| JP7-9729 | 1995-01-25 | ||
| JP7328772A JP2857360B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-12-18 | ハニカム状蓄熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261673A JPH08261673A (ja) | 1996-10-11 |
| JP2857360B2 true JP2857360B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=26344502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328772A Expired - Fee Related JP2857360B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-12-18 | ハニカム状蓄熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2857360B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7102084B2 (ja) * | 2019-12-26 | 2022-07-19 | 中外炉工業株式会社 | 電気炉の排ガス処理装置 |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7328772A patent/JP2857360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08261673A (ja) | 1996-10-11 |
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|---|---|---|---|
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