JP2013170740A - ガラス溶解炉用の燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス燃料をガラス溶解槽の上部空間に噴出するガス燃料噴出口3、及び、酸素含有ガスをガラス溶解槽の上部空間に吐出する酸素含有ガス吐出口4が、炉側壁に装備され、ガス燃料噴出口3として、酸素含有ガス吐出口4の上方箇所に位置させる上方噴出口3u、酸素含有ガス吐出口4の下方箇所に位置させる下方噴出口3s、及び、酸素含有ガス吐出口4の形成高さに対応する箇所に位置させる中間噴出口3tが設けられ、上方噴出口3u、下方噴出口3s、及び、中間噴出口3tから分配して噴出されるガス燃料の分配率を変更調節する分配率調節手段が設けられ、酸素含有ガス吐出口4の内部に、中間噴出口3tが配設されている。
【選択図】図3
Description
前記ガス燃料噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の上方箇所に位置させる上方噴出口、前記酸素含有ガス吐出口の下方箇所に位置させる下方噴出口、及び、前記酸素含有ガス吐出口の形成高さに対応する箇所に位置させる中間噴出口が設けられ、
前記上方噴出口、前記下方噴出口、及び、前記中間噴出口から分配して噴出されるガス燃料の分配率を変更調節する分配率調節手段が設けられたガラス溶解炉用の燃焼装置に関する。
また、ガラス溶解槽の上面における溶解ガラス取出側の部分は、ガラス原料が溶解して平坦状であるため、ガラス溶解槽の上面を効率良く加熱するために、火炎を下方よりに形成することが望まれる。
また、ガラス原料の流動方向における溶解ガラス取出側箇所においては、例えば、ガス燃料のうちの大部分を下方噴出口から噴出させ、残りを上方噴出口及び中間噴出口から噴出させる分配率に調節することにより、火炎を下方寄りに形成することができる。
ちなみに、特許文献1においては、上方噴出口、下方噴出口、及び、中間噴出口の夫々から噴出されるガス燃料の噴出方向が、酸素含有ガス吐出口から吐出される酸素含有ガスの吐出方向に沿う方向に設定されて、互いに平行となるように構成されていた。
その結果、ガス燃料の流速や酸素含有ガスの流速が低下した状態においても燃焼が継続することによって、火炎の先端側が巻き上がる状態となる虞があった。
つまり、ガラス溶解炉用の燃焼装置においては、酸素含有ガス吐出口から吐出される酸素含有ガスの吐出速度を、長めの火炎を形成する低速度(例えば、7m/S)に定めることになるが、その場合において、火炎の先端側が巻き上がる状態となる虞があった。
前記ガス燃料噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の上方箇所に位置させる上方噴出口、前記酸素含有ガス吐出口の下方箇所に位置させる下方噴出口、及び、前記酸素含有ガス吐出口の形成高さに対応する箇所に位置させる中間噴出口が設けられ、
前記上方噴出口、前記下方噴出口、及び、前記中間噴出口から分配して噴出されるガス燃料の分配率を変更調節する分配率調節手段が設けられたものであって、その第1特徴構成は、
前記酸素含有ガス吐出口の内部に、前記中間噴出口が配設されている点を特徴とする。
前記酸素含有ガス吐出口が、横長の扁平状に形成され、
前記中間噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の内部に位置する状態で、横方向に並ぶ複数の前記中間噴出口が装備されている点を特徴とする。
前記中間噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の内部に位置する前記中間噴出口に加えて、前記酸素含有ガス吐出口の両横側脇に位置される前記中間噴出口が装備されている点を特徴とする。
前記上方噴出口、前記下方噴出口、及び、前記中間噴出口が、ガス燃料を集束させる方向に向けて噴出するように構成されている点を特徴とする。
前記上方噴出口、前記下方噴出口及び前記中間噴出口が、ガス燃料の噴出方向を変更調節自在に構成されている点を特徴とする。
また、溶解炉が小型の場合には、上方噴出口、下方噴出口及び中間噴出口から噴出されるガス燃料の噴出方向を、ガス燃料を集束させる方向に向けるようにして、長さが短めとなる火炎を形成することができる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
図1及び図2に示すように、ガラス溶解炉が、平面視で矩形状の炉本体1の下部に、平面視で矩形状のガラス溶解槽2を備える状態に構成されている。
そして、ガラス溶解炉用の燃焼装置(以下、単に燃焼装置と記載する)が、ガラス溶解槽2の上部空間に向けてガス燃料を溶解ガラスの上面に沿う火炎形成方向に沿って噴出する燃料噴出部Fと、ガス燃料を燃焼させるための燃焼用酸素含有ガスとしての純酸素ガスをガラス溶解槽2の上部空間に向けて火炎形成方向に沿って吐出する酸素含有ガス吐出部Sとから構成されて、炉本体1の炉側壁1wに複数設けられている。
この実施形態では、燃焼装置を構成する燃料噴出部F及び酸素含有ガス吐出部Sが、炉側壁1wに組付けた噴出ユニットNに装備されている。
つまり、ガラス溶解槽2が、原料供給側から溶解ガラス取り出し側に向けてガラス原料を流動させるように構成されている。
ちなみに、左右の炉側壁1wの夫々に装備される4基の噴出ユニットN同士は、ガラス原料流動方向において千鳥となる形態で設置され、また、左右夫々の炉側壁1wに設置された複数の噴出ユニットNは、全て同一の高さに設けられている。
又、上記火炎形成方向は、ガラス原料流動方向に直交し且つ水平方向に沿う方向に設定されている。
酸素含有ガス吐出部Sが、図3に示すように、酸素含有ガス吐出口4から純酸素ガスを吐出するように構成されている。酸素含有ガス吐出口4は、横長の扁平状に形成されている。
さらに、下方噴出口3sとして、図3に示すように、酸素含有ガス吐出口4の横幅方向の中央側箇所に、横幅方向に並ぶ状態で3個の下方噴出口3sが装備されている。
尚、酸素流動孔Bの横断面形状は、酸素含有ガス吐出口4と同じく、横長の扁平状である。
バーナタイル6に形成した酸素流動孔Bの内部には、図4及び図5に示すように、中間噴出口3tを先端部に形成する3本のガス燃料流動パイプPが配設されている。
ちなみに、本実施形態においては、上述の集束箇所Dは、バーナタイル6から0.5〜1.0mの位置に設定されている。
ちなみに、図4及び図5においては、ガス燃料噴出方向を分かり易くするために、上記設定関係とは異なる関係で記載している。
そして、各ユニット用燃料分岐路12nの上部用分岐路12u、下部用分岐路12s、中間用分岐路12tの夫々が、各噴出ユニットNの上部燃料供給口7u、下部燃料供給口7s、中間燃料供給口7tに接続されている。
つまり、本実施形態においては、上部用燃料調節弁15u、下部用燃料調節弁15s、及び、中間用燃料調節弁15tにより、上述した分配率調節手段Vが構成されることになる。
そして、純酸素供給路17には純酸素ガスの供給を断続する酸素断続弁18が設けられ、各ユニット用酸素分岐路17nには、各噴出ユニットNへの純酸素ガスの供給量を調節するユニット用酸素調節弁19が設けられている。
操作部21には、図示を省略するが、噴出ユニットNの運転開始及び停止を指令する運転スイッチの他に、8個の噴出ユニットN夫々に対応して、火炎の形成状態を、上方寄り火炎形成状態、短炎形成状態、及び、下方寄り火炎形成状態のうちから択一的に指令する火炎形成状態指令スイッチ等が設けられている。
そして、上方寄り火炎形成状態においては、図8に示すように、火炎が噴出ユニットNから斜め上方に向けて伸びる状態に形成される。
そして、短炎形成状態においては、図9に示すように、火炎が噴出ユニットNから水平方向に向けて伸びる状態に形成される。
そして、下方寄り火炎形成状態においては、図10に示すように、火炎が噴出ユニットNから斜め下方に向けて伸びる状態に形成される。
つまり、中間噴出口3tから噴出されたガス燃料の燃焼が迅速に行われるため、その燃焼による燃焼促進作用によって、上方噴出口3uや下方噴出口3sから噴出されたガス燃料の燃焼が促進されることにより、ガス燃料の流速や酸素含有ガスの流速が低下するまでに、燃焼が完了して、火炎の先端側が巻き上がる状態となることが抑制される。
そこで、炉本体1の左右夫々の炉側壁1wに設けられた4基の噴出ユニットN夫々における火炎の形成状態を、操作部21の火炎形成状態指令スイッチにより、投入口1iに最も近い1番目の噴出ユニットNを上方寄り火炎形成状態に、投入口1iに次に近い2番目の噴出ユニットNを短炎形成状態に、投入口1iから離れる3番目及び4番目の噴出ユニットNを下方寄り火炎形成状態に夫々設定する。
又、ガラス溶解槽2におけるガラス原料流動方向の中間部分においては、噴出ユニットNから水平方向に向けて伸びる火炎が形成されるので、ガラス溶解槽2に浮遊するガラス原料が残存しても、そのガラス原料に火炎が当たることを抑制しながらも、火炎をガラス溶解槽2の上面に近づけて、ガラス溶解槽2を効率良く加熱することができる。
運転制御部20は、操作部21の運転スイッチにより運転開始が指令されると、各噴出ユニットNに対して設けられたイグナイタ(図示省略)を作動させた状態で、燃料断続弁13を開弁し、各噴出ユニットNへのガス燃料の供給量が予め設定した設定燃料供給量になるように各ユニット用燃料分岐路12nのユニット用燃料調節弁14の作動を制御することになり、併せて、酸素断続弁18を開弁し、各噴出ユニットNへの純酸素ガスの供給量が設定燃料供給量に対応して予め設定された設定酸素供給量になるように各ユニット用酸素分岐路17nのユニット用酸素調節弁19の作動を制御して、各噴出ユニットNの燃焼を開始する。
例えば、上方寄り火炎形成状態が指令されている場合は、ユニット用燃料分岐路12nを通して供給されるガス燃料を、上方寄り火炎形成用の設定分配率にて、上部用分岐路12u、中間用分岐路12t、下部用分岐路12sに分配して通流させるべく、上部用燃料調節弁15u、中間用燃料調節弁15t及び前記下部用燃料調節弁15sの作動を制御する。
次に、燃焼装置を構成する上記実施形態で述べた噴出ユニットNを、図11に示すように、実験用加熱炉30に装備して燃焼させた場合の実験結果を説明する。
実験用加熱炉30は、奥行きMが8.8mであり、高さNが1.6mである。尚、横幅は、例えば1.8mである。
そして、実験用加熱炉30の床面33及び天井面34には、床面33の温度及び天井面34の温度を検出する温度センサが分散配置されているが、図11においてはその記載を省略する。
また、短炎形成状態については、噴出ユニットNから3000mm程度離れるまでは、漸次高温となり、その後、漸次低温となる、山形状に変化する傾向を示した。
このように、従来の燃焼装置においては、噴出ユニットNから3000mmを超えて離れたところで最高温度になるは、中間噴出口3tを酸素含有ガス吐出口4の内部に装備する本実施形態の燃焼装置に較べて、ガス燃料の燃焼が促進されずに遅れることによるものである。
次に、本発明の第2実施形態を説明するが、この第2実施形態は、第1実施形態の燃焼装置の別形態を示すものである。
そして、この第2実施形態の燃焼装置は、第1実施形態の燃焼装置と共通する部分が多いので、第1実施形態の燃焼装置と異なる部分についてのみ詳述する。
酸素含有ガス吐出口4の両側脇に位置される中間噴出口3tは、左方側及び右方側に夫々3個装備されているが、その設置数は変更できる。
そして、図15に示すように、酸素含有ガス吐出口4の内部に位置する中間噴出口3tは、第1実施形態と同様に、バーナタイル6に形成した酸素流動孔Bの内部に配設されるガス燃料流動パイプPの先端部にて形成されている。
そして、左方側の3個の中間噴出口3tに連通する3本の左方側ガス燃料流動孔Ahが、先端側ほど右側に傾斜する姿勢に形成され、右方側の3個の中間噴出口3tに連通する右方側ガス燃料流動孔Amが、先端側ほど左側に傾斜する姿勢に形成されている。
つまり、この第2実施形態においても、図14に示すように、上方噴出口3u、下方噴出口3s、及び、中間噴出口3tが、ガス燃料を集束させる方向に向けて噴出するように構成されている。
また、下方噴出口3sは、第1実施形態と同様に構成されるが、第2実施形態においては、バーナタイル6の横幅方向に沿って5個形成されている。
つまり、本実施形態においては、上部用燃料調節弁15u、下部用燃料調節弁15s、中間用燃料調節弁15t、左方側燃料調節弁15h、及び、右方側燃料調節弁15mにより、分配率調節手段Vが構成されることになる。
そして、図示はしないが、上方寄り火炎形成状態においては、火炎が噴出ユニットNから斜め上方に向けて伸びる状態に形成される。
そして、図示はしないが、短炎形成状態においては、火炎が噴出ユニットNから水平方向に向けて伸びる状態に形成される。
そして、図示はしないが、下方寄り火炎形成状態においては、火炎が噴出ユニットNから斜め下方に向けて伸びる状態に形成される。
そして、図示はしないが、左方寄り火炎形成状態においては、火炎が噴出ユニットNから斜め左方に向けて伸びる状態に形成される。
そして、図示はしないが、右方寄り火炎形成状態においては、火炎が噴出ユニットNから斜め右方に向けて伸びる状態に形成される。
ちなみに、左方寄り火炎形成状態や右方寄り火炎形成状態の使用例としては、例えば、炉本体1の炉側壁1wの右側に隣接して噴出ユニットNを設置する場合には、その噴出ユニットNの火炎形成状態を、左寄り火炎形成状態に設定し、炉本体1の炉側壁1wの左側に隣接して噴出ユニットNを設置する場合には、その噴出ユニットNの火炎形成状態を、右寄り火炎形成状態に設定することにより、火炎が炉側壁1wに接触しないようして、炉本体1の耐久性を向上することが考えられる。
次に、本発明の第3実施形態を説明するが、この第3実施形態は、ガラス溶解炉の異なる構成を例示するものであって、この第3実施形態の燃焼装置としては、第1実施形態の燃焼装置、又は、第2実施形態の燃焼装置を適用するものであるので、以下、ガラス溶解炉の構成と、噴出ユニットNの設置形態とについてのみ詳述する。
すなわち、このガラス溶解炉は、投入口1iから取出口1eに向けて屈曲状にガラス原料を流動させるように構成されている。
次に別実施形態を説明する。
(イ)上記第1実施形態においては、酸素含有ガス吐出口4の内部に3個の中間噴出口3tを設ける場合を例示したが、酸素含有ガス吐出口4の内部に、4個以上の中間噴出口3tを設けるようにする等、第1実施形態の燃焼装置において、中間噴出口3tの設置数は各種変更できる。
同様に、上記第2実施形態においては、酸素含有ガス吐出口4の内部に1個の中間噴出口3tを設ける場合を例示したが、酸素含有ガス吐出口4の内部に、2個以上の中間噴出口3tを設けるようにする等、第2実施形態の燃焼装置において、中間噴出口3tの設置数は各種変更できる。
例えば、第2実施形態の燃焼装置において、ガス燃料の大部分を、上方噴出口3uと酸素含有ガス吐出口4の左方側の中間噴出口3tとから噴出する分配率に調整して、火炎を左方でかつ上方に伸びる状態に形成する左上寄り火炎形成状態や、ガス燃料の大部分を、上方噴出口3uと酸素含有ガス吐出口4の右方側の中間噴出口3tとから噴出する分配率に調整して、火炎を右方で上方に伸びる状態に形成する右上寄り火炎形成状態を設定できるようにしてもよい。
すなわち、上方噴出口3u、下方噴出口3s及び中間噴出口3tのガス燃料の噴出方向を、上下方向や左右方向に変更調節できるように構成してもよい。
例えば、図19に示すように、上方噴出口3uを先端に形成するガス燃料流動パイプPu、下方噴出口3sを先端に形成するガス燃料流動パイプPs、先端に中間噴出口3tを形成するガス燃料流動パイプPを、バーナタイル6に対して、先端を中心に上下方向に揺動調節自在に構成して、上方噴出口3u、下方噴出口3s及び中間噴出口3tが、ガス燃料の噴出方向を上下に変更調節できるようにしてもよい。
2 ガラス溶解槽
3 ガス燃料噴出口
3u 上方噴出口
3s 下方噴出口
3t 中間噴出口
4 酸素含有ガス吐出口
V 分配率調節手段
Claims (5)
- ガラス溶解槽のガラス原料の上面に沿う火炎形成方向に沿わせる状態でガス燃料を前記ガラス溶解槽の上部空間に噴出するガス燃料噴出口、及び、前記火炎形成方向に沿わせる状態で酸素含有ガスを前記ガラス溶解槽の上部空間に吐出する酸素含有ガス吐出口が、炉側壁に装備され、
前記ガス燃料噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の上方箇所に位置させる上方噴出口、前記酸素含有ガス吐出口の下方箇所に位置させる下方噴出口、及び、前記酸素含有ガス吐出口の形成高さに対応する箇所に位置させる中間噴出口が設けられ、
前記上方噴出口、前記下方噴出口、及び、前記中間噴出口から分配して噴出されるガス燃料の分配率を変更調節する分配率調節手段が設けられたガラス溶解炉用の燃焼装置であって、
前記酸素含有ガス吐出口の内部に、前記中間噴出口が配設されているガラス溶解炉用の燃焼装置。 - 前記酸素含有ガス吐出口が、横長の扁平状に形成され、
前記中間噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の内部に位置する状態で、横方向に並ぶ複数の前記中間噴出口が装備されている請求項1記載のガラス溶解炉用の燃焼装置。 - 前記中間噴出口として、前記酸素含有ガス吐出口の内部に位置する前記中間噴出口に加えて、前記酸素含有ガス吐出口の両横側脇に位置される前記中間噴出口が装備されている請求項1又は2記載のガラス溶解炉用の燃焼装置。
- 前記上方噴出口、前記下方噴出口、及び、前記中間噴出口が、ガス燃料を集束させる方向に向けて噴出するように構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス溶解炉用の燃焼装置。
- 前記上方噴出口、前記下方噴出口及び前記中間噴出口が、ガス燃料の噴出方向を変更調節自在に構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス溶解炉用の燃焼装置。
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