JP2006275334A - 加熱炉用の燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料噴出部Bnとして、酸素含有ガス供給部からの燃焼用酸素含有ガスの流動方向に沿わせてガス燃料を噴出する直進状噴出路26と、その直進状噴出路26の側方に位置して外側方に向けてガス燃料を噴出する複数の拡散状噴出路27とを備えて構成し、直進状噴出路26からのガス燃料の噴出量と複数の拡散状噴出路27からのガス燃料の噴出量との比率を調節する燃料噴出比率調節手段24が設けられている。
【選択図】 図3
Description
このような燃焼装置において、従来では、燃料噴出部として、酸素含有ガス供給部からの燃焼用酸素含有ガスの流動方向に沿わせてガス燃料を噴出する直進状噴出路と、その直進状噴出路の側方に位置して外方に向けてガス燃料を噴出する複数の拡散状噴出路とを備えて構成し、直進状噴出路から燃焼用酸素含有ガスの流動方向に沿わせてガス燃料を噴出し、拡散状噴出路から外方に向けてガス燃料を噴出して、ガス燃料を先広がり状に噴出して燃焼させるようになっているものがあった(例えば、特許文献1参照。)。
つまり、燃料噴出部に供給するガス燃料量の調節により、火炎の長さを変更するに伴って、それに比例して火炎の横幅も変更されるので、つまり、火炎の長さが長くなるように変更した際には火炎の横幅が大きくなり過ぎて火炎が炉壁に接触し易くなり、また、火炎の長さが短くなるように変更した際には横幅が小さくなるために炉内燃焼域を横幅方向に部分的にしか加熱することができないものとなり、火炎の長さを変更した際に火炎の横幅を適正な大きさに維持させることができないものであった。
前記燃料噴出部として、前記酸素含有ガス供給部からの燃焼用酸素含有ガスの流動方向に沿わせてガス燃料を噴出する直進状噴出路と、その直進状噴出路の側方に位置して外側方に向けてガス燃料を噴出する複数の拡散状噴出路とを備えて構成され、前記直進状噴出路からのガス燃料の噴出量と前記複数の拡散状噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節する燃料噴出比率調節手段が設けられている点にある。
また、噴出量比調節手段により、直進状噴出路からのガス燃料の噴出量が、複数の拡散状噴出路からのガス燃料の噴出量よりも大きくなるように調整すると、直進状噴出路からのガス燃料の噴出量が多くなって火炎の長さが長くなり、複数の拡散状噴出路からのガス燃料の噴出量が少なくなって火炎の幅が小さくなる。
つまり、直進状噴出路や拡散状噴出路を形成するにしても、その噴出路の直径に対する噴出路の長さの比率が小さくなるほど噴出路からのガス燃料噴出の直進性が低下するので、前記比率が小さくなり過ぎると、火炎形状を安定化させる上で好ましくなく、噴出路を前記比率が2以上になるように形成すると、直進性を効果的に与えた状態でガス燃料を噴出することが可能となり、火炎の形状を安定化することが可能になる。
つまり、収束噴出路部分からは、中央直進状噴出路から真っ直ぐに噴出されるガス燃料流に向かって収束するようにガス燃料が噴出され、しかも、筒状の案内面が、収束噴出路部分の先端の環状の周囲直進状噴出路の外周縁からその外周縁と同径又は略同径にて前方に延びるように設けられていて、その筒状の案内面にて、中央直進状噴出路及び収束噴出路部分から噴出されるガス燃料の広がりが規制されながら前方に向かって流れるように案内されて、収束噴出路部分から噴出されるガス燃料が中央直進状噴出路から噴出されるガス燃料流に向かって収束するのが助長されることになるので、直進状噴出路からは、全体として広がりが抑制されながら勢い良くガス燃料が噴出されることになり、火腰の強い火炎が形成される。
つまり、燃料噴出部に供給するガス燃料量を少なくして火炎の長さを短くするときには、中央直進状噴出路からの噴出量を多くするように調整すると、中央直進状噴出路からのガス燃料の噴出速度が速くなって、エジェクタ作用による燃焼用酸素含有ガスの吸引が促進されるので、火炎の長さを短くするのに好都合となり、逆に、燃料噴出部に供給するガス燃料量を多くして、火炎の長さを長くするときには、中央直進状噴出路からの噴出量を少なくするように調整すると、エジェクタ作用が弱まって燃焼用酸素含有ガスの吸引が弱まるので、火炎の長さを長くするのに好都合となる。
ちなみに、中央直進状噴出路からの噴出量が多くなり過ぎて、中央直進状噴出路からのガス燃料の噴出速度が速くなり過ぎると、NOxの発生量が多くなるので、噴出量比調節手段による火炎の長さ調節範囲は、NOxの発生量が多くなり過ぎないような狭い範囲に規制するようにし、広い範囲での火炎の長さの調節は、燃料噴出部を収束噴出路部分の内向き角度が異なるものに変更することにより対応するのが好ましい。
従って、NOxの発生を抑制しながら、火炎の長さを適切に調節することができるようになった。
先ず、燃焼装置を設けるガラス溶解炉について説明する。
図1及び図2に示すように、ガラス溶解炉は、炉本体1内の下部に平面視で矩形状の溶解槽2を備え、その溶解槽2の一側縁側の燃焼装置設置用の炉壁4に、その燃焼装置設置用の炉壁4に対向する炉壁4に向ける状態で炉内3にガス燃料Gを噴出して溶解槽2の上方に火炎Fを形成すべく燃焼装置を設けるように構成してある。
つまり、前記燃焼装置にて形成される火炎Fにて溶解槽2のガラス原料を溶融させ、投入口4iからガラス原料を溶解槽2に投入して、そのガラス原料を開口部4e側に向かって蛇行状に流動させながら溶融させ、炉床部の開口部4eを通じて、清浄な溶融ガラスを作業槽9に導くように構成してある。
前記一対の燃焼部夫々は、燃焼装置設置用の炉壁4に形成した空気口5を通して炉内3に燃焼用酸素含有ガスとしての燃焼用空気Aを供給する酸素含有ガス供給部としての1個の空気供給路6と、空気口5とは異なる箇所から、前記燃焼用空気Aが供給されている炉内燃焼域Sに向けてガス燃料Gを噴射する1個のガスバーナBとを備えて構成してある。尚、前記燃焼装置設置用の炉壁4が前記加熱炉横側部に相当し、前記空気口5が、前記空気供給部の酸素含有ガス供給箇所に相当する。
そして、前記一定時間毎に交互に、前記一対の燃焼部のガスバーナBを前記噴出状態と噴出停止状態とに切り換え、且つ、前記一対の燃焼部の空気供給路6を前記排気状態と前記給気状態とに切り換えて、前述のように前記一対の燃焼部を交互に燃焼させるようにしてある。尚、図1及び図2は、右側の燃焼部が燃焼し、左側の燃焼部が消火している状態を示している。
図3に示すように、ガスバーナBは、前記燃焼用空気Aが供給されている炉内燃焼域Sに向けてガス燃料Gを噴射する燃料噴出部Bnと、その燃料噴出部Bnにガス燃料Gを供給する燃料供給部Bsとを備えて構成し、燃料噴出部Bnは燃料供給部Bsに対して付け替え自在なように構成してある。そして、ガスバーナBの燃料噴出部Bnとして、前記空気供給路6からの燃焼用空気Aの流動方向に沿わせてガス燃料Gを噴出する直進状噴出路26と、その直進状噴出路26の両横側方に位置して外側方に向けてガス燃料Gを噴出する複数の拡散状噴出路27とを備えて構成されている。
そして、内筒状体12の外周面及び外筒状体11の内周面夫々の周囲直進状噴出路14の先端側を形成する部分12g、11gを先端側ほど小径となる先細り状に形成して、周囲直進状噴出路14の先端側を、ガス燃料Gを内筒状体12の外周側から燃料噴出部Bnの軸心P(同軸状態の外筒状体11及び内筒状体12の軸心に相当する)側に向けて収束するように噴出する収束噴出路部分14gに構成し、外筒状体11における内筒状体12からの突出部分の内周面を、収束噴出路部分14gの先端の環状の周囲噴出口15の外周縁からその外周縁と同径にて前方に延びて、中央直進状噴出路13及び周囲直進状噴出路14から噴出されるガス燃料Gを案内する筒状の案内面16となるように構成してある。
直進状噴出部26における中央直進状噴出路13は、その内周面が先端の中央噴出口17と同径にて後方に延びて噴出されるガス燃料Gを案内するように構成してあり、中央直進状噴出路13の長さが中央直進状噴出路13の直径の2倍以上になるように形成してある。
内筒状体12の筒内部は、先端側の内径を後端側の内径よりも小さくし、その先端側に中央直進状噴出路13に形成して、ガス燃料Gを後端側の大径部にて圧力をかけた状態で中央直進状噴出路13を通じて先端の中央噴出口17から噴出するように構成してある。又、内筒状体12の外周面の先端側部分は、先端側ほど小径となる先細り状に形成して前述した先細り状部分12gに構成してある。
外筒状体11の内周面における軸心P方向の中間部分に、前述した先細り状部分11gを形成し、その先細り状部分11gの先端から先の内周面は、先細り状部分11gの先端と同径で外筒状体11の先端まで延びるように形成して、筒状の案内面16を形成してある。
そして、図4に示すように、拡散用ノズル28の拡散状噴出路27は、拡散用ノズル28を燃料供給部Bsに接続した状態において、前記直進状噴出路26の両横側方の夫々に上下方向に2つ並ぶように計4つ形成してあり、複数の拡散状噴出路27の夫々は、火炎Fの上下方向の広がりを抑制しながら横幅の広い扇形状の火炎Fを形成するために、側面視ではガス燃料Gを燃料噴出部Bnの軸心Pに沿って噴出し、平面視ではガス燃料Gを燃料噴出部Bnの軸心Pから横外側方に離れる側に向けて噴出するようにして、横外側に向けてガス燃料Gを噴出するように構成してある。
また、複数の拡散状噴出路27の夫々は、先端の中央噴出口17と同径にて後方に延びて噴出されるガス燃料Gを案内するように構成してあり、拡散状噴出路27の長さが拡散状噴出路27の直径の2倍以上になるように形成している。
そして、燃料供給部Bsの内供給筒19の先端に前記燃料噴出部Bnの内筒状体12の後端を螺合し、燃料供給部Bsの外供給筒18の先端に前記燃料噴出部Bnの外筒状体11の後端を螺合し、拡散用供給筒29の先端に前記燃料噴出部Bnの拡散用ノズル28の後端を螺合すると、内筒状体12と外筒状体11と拡散用ノズル28とが上述した如き位置関係に配設された状態で、燃料供給部Bsに燃料噴出部Bnを取り付けられるように構成してある。尚、拡散用供給筒29を軸心Pに沿って2分割に構成しており、互いに螺合により取り付けられるように構成してある。
また、燃料噴出部Bnとして、拡散状噴出路27の噴出方向の軸心Pに傾く角度、即ち、外向き角度βが異なるように複数種の拡散用ノズル28が用意されており、複数種の拡散用ノズル28から選択して燃料供給部Bsに取り付けるようになっている。
そして、燃料噴出部Bnの中央直進状噴出路13には燃料供給部Bsの内供給筒19の筒内流路を通じて、燃料噴出部Bnの周囲直進状噴出路14には燃料供給部Bsの外供給筒18と内供給筒19との間の環状の流路を通じて、燃料噴出部Bnの複数の拡散状噴出路27の夫々には燃料供給部Bsの拡散用供給筒29と外供給筒18との間の環状の流路を通じてそれぞれ各別にガス燃料Gを供給するように構成してある。
そして、ガス供給管23における3本の分岐管23bに分岐させる分岐箇所より上手側に主調節弁25を設けており、この主調節弁25により、燃料噴出部Bnに供給するガス燃料Gを調節してガスバーナBからのガス燃料Gの噴出量を変更できるように構成してある。
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記の実施形態においては、本発明をエンドポート式のガラス溶解炉に適用する場合について例示したが、これ以外にも、例えば、所謂サイドポート式のガラス溶解炉にも適用することができる。
サイドポート式のガラス溶解炉は、図5に示すように、平面視で矩形状の溶解槽2の一側縁側の炉壁4に投入口4iを設け、その投入口4iを設けた炉壁4に対向する炉壁4の外部に作業槽9を設けると共に、その作業槽9と溶解槽2との間の炉壁4に、溶解槽2と作業槽9とを連通させる開口部(図示省略)を溶解槽2の炉床部に位置させて形成して構成してある。
燃焼装置は、前記投入口4iから開口部に向かって左右に位置する炉壁4に夫々設ける一対の燃焼部を備えて構成してある。
前記一対の燃焼部夫々は、炉内3にガス燃料Gを噴出する2個のガスバーナBと、そのガスバーナBのガス燃料噴出箇所の上方に位置する1個の空気口5(図示省略)を通してガスバーナBから噴出されるガス燃料Gの炉内燃焼域Sに対して燃焼用空気Aを斜め下向きに供給する1個の空気供給路6(図示省略)とからなるガスバーナ組の複数(図5では4組)を横方向に並べて備えると共に、前記複数のガスバーナ組に含まれる複数の空気供給路6に連通する1個の蓄熱室8を備えて構成してある。
そして、前記一対の燃焼部を一定時間毎に交互に燃焼させて、交番燃焼を行わせ、投入口4iからガラス原料を溶解槽2に投入して、そのガラス原料を溶融させながら、開口部に向かって流下させて、開口部を通じて、清浄な溶融ガラスを作業槽9に導くよう構成してある。
即ち、図6に示すように、燃料噴出部Bnを、直進状噴出路26としての中央直進状噴出路13と複数の拡散状噴出路27とを形成したノズル31にて構成し、燃料供給部Bsを、供給筒32と拡散供給筒33とを同軸心状に組み付けて構成する。そして、ノズル31の後端部を燃料供給部Bsにおける拡散供給筒33に接続させて、燃料噴出部Bnの中央直進状噴出路13には燃料供給部Bsの供給筒32の筒内流路を通じて、燃料噴出部Bnの複数の拡散状噴出路27の夫々には燃料供給部Bsの拡散供給筒33と供給筒32との間の環状の流路を通じてそれぞれ各別にガス燃料Gを供給するように構成することができる。
また、上記実施形態では、拡散状噴出路27を直進状噴出路26の横側方にのみ位置するように備えたが、拡散状噴出路27を直進状噴出路26の横側方とともに縦側方に位置するように備えることもでき、また、拡散状噴出路27を直進状噴出路26の縦側方にのみ位置するように備えることもできる。
例えば、ガスバーナBを交番燃焼させる形式以外に、連続燃焼式のものにも適用することができる。
又、空気口5を1個設けて、酸素含有ガス供給部としての空気供給路6を1個設けた加熱炉用の燃焼装置にも適用することができる。
6 酸素含有ガス供給部
11 外筒状体
12 内筒状体
13 中央直進状噴出路
14 周囲直進状噴出路
14g 収束噴出路部分
15 周囲噴出口
16 案内面
24 燃料噴出比率調節手段
26 直進状噴出路
27 拡散状噴出路
A 燃焼用酸素含有ガス
Bn 燃料噴出部
G ガス燃料
P 軸心
S 炉内燃焼域
Claims (5)
- 加熱炉横側部から炉内に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部と、
前記加熱炉横側部における前記酸素含有ガス供給部の酸素含有ガス供給箇所と異なる箇所から、前記酸素含有ガスが供給されている炉内燃焼域に向けてガス燃料を噴出する燃料噴出部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であって、
前記燃料噴出部として、前記酸素含有ガス供給部からの燃焼用酸素含有ガスの流動方向に沿わせてガス燃料を噴出する直進状噴出路と、その直進状噴出路の側方に位置して外側方に向けてガス燃料を噴出する複数の拡散状噴出路とを備えて構成され、
前記直進状噴出路からのガス燃料の噴出量と前記複数の拡散状噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節する燃料噴出比率調節手段が設けられている加熱炉用の燃焼装置。 - 前記酸素含有ガス供給部が、加熱対象物の上方に向けて、横幅がある流動状態で燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記拡散状噴出路が、前記直進状噴出路の両横側方に位置して横外側方に向けてガス燃料を噴出するように構成されている請求項1記載の加熱炉用の燃焼装置。 - 前記直進状噴出路及び前記拡散状噴出路の夫々が、噴出路の長さが噴出路の直径の2倍以上になるように形成されている請求項1又は2記載の加熱炉用の燃焼装置。
- 前記直進状噴出路が、外筒状体と内筒状体とを外筒状体の先端が内筒状体の先端よりも突出する状態で同軸心状に備えて、前記内筒状体の筒内にて中央直進状噴出路を形成し且つ内筒状体と外筒状体との間に環状の周囲直進状噴出路を形成するように構成され、
前記内筒状体の外周面及び前記外筒状体の内周面夫々の前記周囲直進状噴出路の先端側を形成する部分が先端側ほど小径となる先細り状に形成されて、前記周囲直進状噴出路の先端側が、ガス燃料を内筒状体の外周側から軸心側に向けて収束するように噴出する収束噴出路部分に構成され、
前記外筒状体における前記内筒状体からの突出部分の内周面が、前記収束噴出路部分の先端の環状の周囲噴出口の外周縁からその外周縁と同径又は略同径にて前方に延びて、前記中央直進状噴出路及び前記周囲直進状噴出路から噴出されるガス燃料を案内する筒状の案内面となるように構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の加熱炉用の燃焼装置。 - 前記燃料噴出比率調節手段が、前記中央直進状噴出路からのガス燃料の噴出量と前記周囲直進状噴出路からのガス燃料の噴出量と前記拡散状噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節するように構成されている請求項4記載の加熱炉用の燃焼装置。
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