JP2016161216A

JP2016161216A - 加熱炉

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Publication number: JP2016161216A
Application number: JP2015040545A
Authority: JP
Inventors: 井上　仁司; Hitoshi Inoue; 仁司井上; 平野　誠; Makoto Hirano; 誠平野; 亮太河井; Ryota Kawai
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-02
Also published as: JP6494329B2

Abstract

【課題】火炎の温度分布や形状を容易に変更でき、なおかつ、従来に比べその変更幅を大きくすることで、生産量や製品に合わせて火炎の形成状態や炉内の温度分布を調整可能な加熱炉を提供する。【解決手段】バーナＢとして、スルーポート式バーナＢ１と、アンダーポート式バーナＢ２と、が設けられ、スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２との各々が、供給されるガス燃料Ｇの流量を調整可能な燃料バルブ１１を有し、バルブ１１を制御することで、スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２との各々に供給されるガス燃料Ｇの流量を調整し、炉内７で形成される火炎Ｆの形状及び温度分布の少なくとも１つを調整する制御部１０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、炉内で火炎を形成するようにガス燃料を噴出する燃料噴出手段と、
炉体の上下方向に沿う側壁部の供給口を介して、炉内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、を備えた加熱炉に関する。

ここで、「加熱炉」には、炉内に投入された粉粒状のガラス原料を加熱によって流動状に溶かす溶解炉または、この溶解によって流動状になったガラス原料を脱泡しながら均一化する溶融炉を含むものとする。

かかる加熱炉の一例としては、図１０に示すように、炉内７の燃焼空間を約１５００〜１６００℃の高温に加熱し、燃焼空間からの伝熱によって、炉内７に投入されたガラス原料を融解するガラス溶解炉が知られている。ガラス溶解炉においては、炉内７で火炎Ｆを発生させ、火炎Ｆの燃焼によって生じた排ガスＥが約１４００〜１５００℃にも及ぶ。効率よく高温の火炎Ｆを得るために、ガス燃料に混合される燃焼用空気Ａは、蓄熱槽３に回収された排熱Ｅを利用することで予熱し、混合に先立って１０００℃以上となる。

この種の加熱炉としては、図１０に示すように、燃焼用空気Ａを炉内７に供給するためのポート６の下方に燃料噴出孔９が設けられるアンダーポート式（特許文献１参照）と、図１１に示すように、ポート６の途中に燃料噴出孔９が設けられるスルーポート式（特許文献２参照）と、の２種類が存在する。

これらの方式の違いは、ガラスの生産量や、生産する製品の種類などによって、使い分けがなされている。具体的には、例えば、色付きガラスを生産する場合には、ガラスを還元雰囲気とするため、溶解槽２のガラス面に近接した火炎Ｆを形成できるアンダーポート式が好適であり、無色ガラスを生産する場合には、ガラスを酸化雰囲気にするため、溶解槽２のガラス面から離れた火炎Ｆを形成できるスルーポート式が好適である。

また、アンダーポート式の加熱炉として、特許文献３には、加熱炉の低ＮＯｘ化を図る目的で、ポート内に補助噴射孔を設ける構成が開示されている。この構成においては、補助噴射孔から噴射された燃料が、ポートから供給される燃焼用空気によって燃焼し、その排ガスが、ポート下方に設けられた燃料噴射孔から噴射される燃料と積極的に接触させられる。これによって燃料噴射孔から噴射される燃料が、ポートから供給される燃焼用空気に直接接触することが妨げられ、局部的に高温となる領域が生じることが防がれ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。

特開２００４−２９４０４２号公報特開２００９−２４３８５３号公報特開平６−１９４０６７号公報

上述のように、ガラスの生産量や、生産する製品の種類などによって、加熱炉に求められる炉内での火炎の形成状態（ガス燃料の噴出状態）は異なるため、従来の加熱炉を用いる場合、加熱炉を導入する際に、生産予定のガラスの生産量や製品の品種に応じて加熱炉の方式が決定される。

このため加熱炉を導入した後は、火炎の形成状態を調整できる範囲が限られ、導入後に生産するガラスの品種、生産量が変化した場合には、炉内の燃焼空間の形状に応じて最適な火炎の形成状態に調整するためのバーナの選定、交換作業や、点火するバーナを間引く作業に、多くの手間と時間を要していた。また、火炎の形成状態や炉内の温度分布の大幅な変更は困難であった。

そこで、本発明の目的は、火炎の温度分布や形状を容易に変更でき、なおかつ、従来に比べその変更幅を大きくすることで、生産量や製品の種類に合わせて火炎の形成状態や炉内の温度分布を調整可能な加熱炉を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る加熱炉の特徴構成は、炉内で火炎を形成するようにガス燃料を噴出する燃料噴出手段と、
炉体の上下方向に沿う側壁部の供給口を介して、炉内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、を備えた加熱炉であって、
前記燃料噴出手段として、前記酸素含有ガス供給路内にガス燃料を噴出する形態で設けられた第１燃料噴出手段と、前記側壁部において前記供給口の下方に設けられた第２燃料噴出手段と、が設けられ、
前記第１燃料噴出手段と前記第２燃料噴出手段との各々が、供給されるガス燃料の流量を調整可能な燃料流量調整手段を有し、
前記燃料流量調整手段を制御することで、前記第１燃料噴出手段と前記第２燃料噴出手段との各々に供給されるガス燃料の流量を調整し、前記炉内で形成される火炎の形成状態及び前記炉内の温度分布の少なくとも１つを調整する制御手段とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、いわゆるスルーポート式の第１燃料噴出手段と、いわゆるアンダーポート式の第２燃料噴出手段とを備え、さらに、各々に供給されるガス燃料の流量を調整可能に構成される。発明者らの鋭意研究の結果、図８及び図９に示すように、第１燃料噴出手段へのガス燃料の流量と第２燃料噴出手段へのガス燃料の流量との比率を変更することで、火炎の温度分布を従来のスルーポート式またはアンダーポート式の加熱炉との中間の値（デュアルポートを記載した１点鎖線参照）とできることが分かった。

この結果から分かるように、第１燃料噴出手段へのガス燃料の流量と第２燃料噴出手段へのガス燃料の流量とを自在に変更することで、火炎の形成状態や炉内の温度分布を変更することができる。すなわち、火炎の形成状態や炉内の温度分布を容易に変更でき、なおかつ、従来のスルーポート式またはアンダーポート式の加熱装置に比べ、火炎の形成状態の調整幅や、炉内の温度分布の調整幅を大きくできるため、生産量や製品に合わせて火炎の形成状態や炉内の温度分布を調整可能な加熱炉を提供できる。

さらなる特徴は、前記炉内の下方に、前記燃料噴出手段により形成される前記火炎の加熱対象物を有し、
前記制御手段が、
前記第２燃料噴出手段よりも前記第１燃料噴出手段に多くのガス燃料を供給するように前記燃料流量調整手段を調整し、前記加熱対象物を酸化雰囲気として加熱する第１制御と、
前記第１燃料噴出手段よりも前記第２燃料噴出手段に多くのガス燃料を供給するように前記燃料流量調整手段を調整し、前記加熱対象物を還元雰囲気として加熱する第２制御と、を実行可能に構成される点にある。

上記特徴構成によれば、制御手段は燃料流量調整手段を調整することで、加熱対象物を酸化雰囲気で加熱する第１制御と、加熱対象物を還元雰囲気で加熱する第２制御と、を実行できる。よって、例えば、本特徴構成を備えるガラス溶解炉においては、酸化雰囲気での加熱を必要とする無色ガラスの生産や、還元雰囲気での加熱を必要とする色付きガラスの両方を行うことが可能となる。すなわち、従来のスルーポート式またはアンダーポート式の加熱装置に比べ、バーナの選定、交換作業や、点火するバーナを間引く作業を行うことなく、火炎の調整幅を大きく、生産量や製品に合わせて火炎の形成状態などを調整可能な加熱炉を提供できる。

さらに、別の特徴は、前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段の各々が、複数のバーナから構成され、
前記燃料流量調整手段が、前記複数のバーナの各々に供給されるガス燃料の流量を個別に調整可能に設けられ、
当該複数のバーナの各々が、前記燃料流量調整手段を有し、
前記制御手段が、
低負荷時に、前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段を構成する前記複数のバーナのうち、少なくとも１つのバーナをガス燃料の供給が停止されない非停止バーナとし、残りのバーナをガス燃料の供給が停止される停止バーナとし、当該非停止バーナから噴出されるガス燃料の流速が、高負荷時に比べて速くなるように、当該非停止バーナに供給するガス燃料の流量を調整する点にある。

上記特徴構成によれば、加熱炉が低負荷の時には、第１燃料噴出手段を構成する複数のバーナ及び第２燃料噴出手段を構成する複数のバーナのうち、それぞれの手段において少なくとも１つ以上のバーナをガス燃料の供給を停止しない非停止バーナとし、残りのバーナを停止バーナとする。そして、非停止バーナから噴出されるガス燃料の流速は高負荷時に比べ速くなるように、ガス燃料の流量が調整される。このような制御を行うことで、非停止バーナから噴出するガス燃料の流速を十分に速くし、直進性を改善して、シャープな火炎を形成し、火炎の巻き上がりを抑えることができる。結果、低負荷時においても、炉内で、より広範に均一な火炎を形成することができ、炉内の加熱を効率的に行うことができる。

また、別の特徴は、前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段の各々が、複数のバーナから構成され、当該バーナに少なくとも１つ設けられた噴出孔の噴出方向を変更するための噴出方向変更手段を備える点にある。

上記特徴構成によれば、第１燃料噴出手段における各バーナの噴出孔から噴出されるガス燃料の噴出方向と、第２燃料噴出手段における各バーナの噴出孔から噴出されるガス燃料の噴出方向とを自在に変更することができる。このため、例えば、第１燃料噴出手段及び第２燃料噴出手段から噴出されるガス燃料の噴流を水平方向に拡散させ、高負荷時に火炎の表面積を大きくすることや、適度に噴流を収束させ、低負荷時に直進性を確保することが可能となる。

加熱炉の側面の断面図加熱炉の正面の断面図加熱炉の平面の断面図第１制御を行う場合の加熱炉の側面の断面図第１制御を行う場合の加熱炉の正面の断面図第２制御を行う場合の加熱炉の側面の断面図第２制御を行う場合の加熱炉の正面の断面図加熱炉の天井における温度分布を示す図加熱炉の床における温度分布を示す図スルーポート式加熱炉の側面の断面図アンダーポート式加熱炉の側面の断面図

１．加熱炉の概略構成
以下、図面に基づいて、本発明を加熱炉の一例であるガラス溶解炉に適用した場合の実施形態を説明する。以下では、いわゆるエンドポート式のガラス溶解炉について説明する。図１に示すように、炉内７の下方には、溶解槽２が形成され、当該溶解槽２に投入されたガラス原料が『加熱対象物』に相当する。

図３に示すように、炉体１の一側面を形成する炉壁４の外側に、２室の蓄熱槽３が設けられると共に、その炉壁４に、各蓄熱槽３に対応させて空気口５が形成される。各蓄熱槽３と各空気口５とは空気供給路６にて連通され、各空気供給路６に対して設けられたバーナＢを用いて交番燃焼を行わせるように構成してある。

ここで、空気口５は『供給口』に相当し、加熱炉に設けられた全てのバーナＢが『燃料噴出手段』に相当し、各バーナＢは、少なくとも１つの燃料噴出孔９を備え、当該燃料噴出孔９を介して、炉内７で火炎Ｆを形成するようにガス燃料Ｇを噴出する。

空気供給路６は『酸素含有ガス供給路』に相当し、図１に示すように、炉体１の上下方向（Ｚ方向。以下、Ｚ方向矢視方向を上、逆矢視方向を下とする。）に沿う形態で設けられた炉壁４（側壁部）に設けられる。

２．加熱炉の構成
２−１．空気供給路
本実施形態では、空気供給路６は、燃焼用空気Ａ（『酸素含有ガス』に相当）が水平方向（図中Ｘ方向）に沿って空気口５から炉内７に供給されるように設けられる。空気供給路６は、炉壁４に対して直交する形態で、水平方向の筒状に形成される。このため、空気供給路６を通って炉内７内に供給される燃焼用空気Ａは、水平方向に流れる。

２−２．バーナ
炉体１には、燃料噴出手段として、空気供給路６内に突入する形態で設けられたスルーポート式バーナＢ１と、炉壁４（側壁部）において空気口５の下方に設けられたアンダーポート式バーナＢ２と、が設けられる。スルーポート式バーナＢ１が『第１燃料噴出手段』に相当し、アンダーポート式バーナＢ２が『第２燃料噴出手段』に相当する。

スルーポート式バーナＢ１と、アンダーポート式バーナＢ２とは、詳しくは後述するが燃料噴出孔９の噴出方向を調整することで、各々が噴出するガス燃料Ｇの噴流が衝突しないように設けられており、図示するように、各々のバーナＢにより形成される火炎Ｆの位置が異なるように構成される。

バーナＢ（スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２）はいずれも、円筒状の筐体内部に、基端側から先端側に向けてガス燃料Ｇを通流させる燃料流路を備え、筐体底面に当該燃料流路に連通する状態で燃料供給管１２が接続される。この燃料供給管１２を通してガス燃料Ｇが、バーナＢに供給される。

図１に示すように、スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２との各々は、供給されるガス燃料Ｇの流量を調整可能なバルブ１１を備える。バルブ１１は『燃料流量調整手段』に相当する。バルブ１１は、制御部１０によりそれぞれ独立して開度を調整可能に構成される。制御部１０は『制御手段』に相当する。

より詳しくは、図３に示すように、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２は、左右（以下、図中Ｙ方向のうち矢視方向を右、逆矢視方向を左とする。）のバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、ならびにＢ２ａ、Ｂ２ｂから構成され、各バーナ群（Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂ）は複数のバーナＢから構成され、各バーナＢの各々が、バルブ１１を有する。

本実施形態においては、左右の空気口５に対応して、スルーポート式バーナＢ１のバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ１ｂとしてバーナＢを３本ずつ、アンダーポート式バーナＢ２のバーナ群Ｂ２ａ、Ｂ２ｂとしてバーナＢを３本ずつ備える。

スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２の各々は、円筒状の筐体の先端に燃料噴出孔９を１つ以上備える。具体的には、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２は、それぞれの筐体に１つの燃料噴出孔９を備える。複数の燃料噴出孔９は、当該燃料噴出孔９を備えるスルーポート式バーナＢ１またはアンダーポート式バーナＢ２から噴出されるガス燃料Ｇを水平方向において放射状に拡散させるように設けられる。

より詳しくは、図３に示すように３本のバーナＢからなる各バーナ群Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂにおいて、Ｙ方向両端に位置するバーナＢの燃料噴出孔９が、中心のバーナＢの燃料噴出孔９に対して、左右（Ｙ方向）に同角度に傾くように配置される。

図３において、右側のバーナ群Ｂ１ｂ、Ｂ２ｂと左側のバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ２ａとは、一定時間（例えば、約１５〜３０分）毎に交互に、ガス燃料Ｇの噴出と噴出停止を繰り返す。また、ガス燃料Ｇを噴出しているバーナ群側の空気口５からは、図１に示すように、蓄熱槽３を通って高温（１０００〜１２００°Ｃ程度）に予熱された燃焼用空気Ａが炉内７に供給され、ガス燃料Ｇの噴出を停止しているバーナ群側の空気口５からは炉内７の燃焼ガスＥを排出させる。以上のように右側のバーナ群Ｂ１ｂ、Ｂ２ｂ及び左側のバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ２ａにて交互に燃焼させる、所謂交番燃焼を行わせるようにしてある。尚、図２及び図３は、左側のバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ２ａにて燃焼させている状態を示している。

バーナＢの燃料噴出孔９から噴出されたガス燃料Ｇの周囲に、その噴出方向に沿って、そのガス燃料Ｇを噴出しているバーナ群が設けられている空気口５から燃焼用空気Ａが供給され、ガス燃料Ｇと燃焼用空気Ａとが接触して拡散燃焼し、所謂、緩慢燃焼し、高輝度の火炎（輝炎）Ｆが形成され、その火炎Ｆの輻射熱により、溶解槽２内のガラス原料が溶解される。

炉内７の燃焼ガスＥは、ガス燃料Ｇの噴出を停止しているバーナ群側の空気口５から、蓄熱槽３に流入し、蓄熱材を通過して、蓄熱材に排熱が回収された後、排気される。

蓄熱槽３においては、燃焼ガスＥを排出させる状態のときに、燃焼ガスＥから排熱を蓄熱材に回収して蓄熱し、燃焼用空気Ａを供給する状態のときには、蓄熱材の蓄熱により燃焼用空気Ａを予熱する。そして、そのように予熱された燃焼用空気Ａが、空気供給路６を通流して空気口５から炉内７に供給される。

２−２−１．スルーポート式バーナ（第１燃料噴出手段）
図１〜図３に示すように、スルーポート式バーナＢ１は、ガス燃料Ｇを炉内７側に向けて噴出する燃料噴出孔９を先端側に備えた横断面形状が円筒状の長尺状のバーナＢから構成される。スルーポート式バーナＢ１のバーナＢは、炉体１の左右に備えられた空気供給路６に対して、その内部に下方側から上方に向かって突入する状態で、燃料噴出孔９が空気供給路６の内部に位置するように設けられる。

スルーポート式バーナＢ１は、図１に示すように、水平方向に炉内７に向けてガス燃料Ｇを噴出するように構成される。より詳しくは、スルーポート式バーナＢ１のバーナＢが有する燃料噴出孔９の噴出方向は、炉内７に向けて水平方向にガス燃料を噴出するように構成される。

燃料噴出孔９は、バーナＢの円筒状の筐体の長手方向に対して直交するように形成してあり、図３に示すように、バーナ群Ｂ１ａからガス燃料Ｇを噴出した際に、空気供給路６のＹ方向における中央位置に対して、火炎Ｆの形成範囲が左右（Ｙ方向、水平方向）に拡がるように配置される。

また、空気供給路６に設けられるスルーポート式バーナＢ１により噴出されるガス燃料Ｇは水平方向（Ｙ方向）に流れ、その結果、図１に示すように、スルーポート式バーナＢ１により形成される火炎Ｆは、垂直方向（Ｚ方向）に拡がることが抑えられ、空気口５に対向する炉壁４に向かって水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に拡がる。

２−２−２．アンダーポート式バーナ（第２燃料噴出手段）
アンダーポート式バーナＢ２は、スルーポート式バーナＢ１と同様に、ガス燃料Ｇを炉内７側に向けて噴出する燃料噴出孔９を先端側に備えた円筒状の長尺状のバーナＢからなる。アンダーポート式バーナＢ２は、炉体１の左右に備えられた空気供給路６内のスルーポート式バーナＢ１（バーナＢ）の夫々に対して、その下側に炉壁４から突出する形態で設けられる。

アンダーポート式バーナＢ２の燃料噴出孔９は、水平方向（Ｘ方向）にガス燃料を噴出するように設けられ、アンダーポート式バーナＢ２から水平方向（Ｘ方向）にガス燃料が噴出する。

アンダーポート式バーナＢ２の燃料噴出孔９は、図３に示すように、バーナ群Ｂ２ａからガス燃料Ｇを噴出した際に、空気供給路６のＹ方向における中央位置に対して、火炎Ｆの形成範囲が水平方向（左右。Ｙ方向）に拡がるように配置される。

２−３．制御部（火炎の形成状態・炉内の温度分布の調整）
制御部１０は、公知の演算処理装置及び記憶装置からなり、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２に設けられたバルブ１１を制御することで、スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２との各々に供給されるガス燃料Ｇの流量を調整し、炉内７で形成される火炎Ｆの形成状態及び温度分布の少なくとも１つを調整する。

ここで、本実施形態では、スルーポート式バーナＢ１の燃料噴出孔９とアンダーポート式バーナＢ２の燃料噴出孔９とにより噴出されるガス燃料Ｇが、比較的衝突しづらいように燃料噴出方向が設けられているため、各々のバーナＢにより噴出されるガス燃料Ｇにより形成される火炎Ｆをコントロールし易くなり、結果、火炎の形成状態や炉内の温度分布をコントロールしやすくなっている。

なお、図示を省略するが、制御部１０により、炉内７内に供給される燃焼用空気Ａの流量も合わせて調整される。具体的には、空気比が１．１〜１．３となるように調整される。より好適には、空気比を１．１に設定すると良い。

また、スルーポート式バーナＢ１を構成する各バーナＢの流量、及びアンダーポート式バーナＢ２を構成する各バーナＢの流量は同一とする。

制御部１０によるガス燃料Ｇの流量調整の具体例としては、例えば、無色ガラスを生産する場合には、図４及び図５に示すように、ガラスを酸化雰囲気にするため、溶解槽２のガラス面から離れた火炎Ｆを形成できるスルーポート式バーナＢ１へのガス燃料Ｇの供給を多くするといった制御を行う。このとき、火炎Ｆは、溶解槽２のガラス原料から離れた位置に形成される。このように、スルーポート式バーナＢ１へ供給するガス燃料Ｇの流量を、アンダーポート式バーナＢ２よりも多くする制御が『第１制御』に相当する。

このときのスルーポート式バーナＢ１へのガス燃料Ｇの供給量とアンダーポート式バーナＢ２へのガス燃料Ｇの供給量との比率は、８：２とすると良い。また、噴出されるガス燃料Ｇの流速は５０ｍ／ｓ以上とすると良く、より好適には、９０ｍ／ｓとすると良い。

また、例えば、色付きガラスを生産する場合には、図６及び図７に示すように、ガラスを還元雰囲気とするため、溶解槽２のガラス面に近接した火炎Ｆを形成できるアンダーポート式バーナＢ２へのガス燃料Ｇの供給を、スルーポート式バーナＢ１へのガス燃料Ｇの供給に対して多くする。このとき、火炎Ｆは、溶解槽２のガラス原料から近接した位置に形成される。このように、アンダーポート式バーナＢ２へ供給するガス燃料Ｇの流量を、スルーポート式バーナＢ１よりも多くする制御が『第２制御』に相当する。

このときのスルーポート式バーナＢ１へのガス燃料Ｇの供給量とアンダーポート式バーナＢ２へのガス燃料Ｇの供給量との比率は、２：８とすると良い。また、噴出されるガス燃料Ｇの流速は５０ｍ／ｓ未満とすると良く、より好適には４０ｍ／ｓとすると良い。

また、制御部１０は、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２のバルブ１１を制御することで、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２のバーナＢの各々に供給されるガス燃料Ｇの流量を調整し、炉内７に噴出されるガス燃料Ｇの流速を調整する。

より詳しくは、低負荷時において、スルーポート式バーナＢ１を構成するバーナ群Ｂ１ａ、Ｂ１ｂのそれぞれにおいて１つ以上のバーナＢ、及びアンダーポート式バーナＢ２を構成するバーナ群Ｂ２ａ、Ｂ２ｂのそれぞれにおいて１つ以上のバーナへのガス燃料Ｇの供給を停止するとともに、ガス燃料Ｇの供給が停止されないバーナＢである非停止バーナ（不図示）から噴出されるガス燃料Ｇの流速が、非低負荷時に比べて速くなるように、当該非停止バーナに供給するガス燃料Ｇの流量を調整する。

ここで、加熱炉の負荷状態としては、加熱炉の定格性能に合わせてガラスを生産する場合において全てのバーナＢから燃料を噴出する「高負荷時」と、ガラスの生産量を高負荷時に比べて少なくする「低負荷時」とをとるとする。

具体的には、例えば、ガラスの生産量を少なくする場合などの低負荷時に、３本のバーナＢからなるスルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２のうち、Ｙ方向両端の２本のバーナＢ（『停止バーナ』に相当）へのガス燃料Ｇの供給を停止するとともに、残った中央の１本のバーナＢ（『非停止バーナ』に相当）に対して、ガス燃料Ｇを非低負荷時（高負荷時）と同等かそれ以上の流量となるように供給する。

このように、バーナＢを間引くとともに、１本のバーナＢから噴出するガス燃料Ｇの流量を増加させることで、流速を確保し、直進性を改善して、シャープな火炎を形成し、火炎の巻き上がりを抑えることで、炉内７においてより広範に均一に火炎Ｆを形成することができ、低負荷時において溶解槽２内のガラス原料の加熱を効率的に行うことができる。なお、このときバーナＢから噴出するガス燃料Ｇの流速は、空気口５に対向する炉壁まで火炎Ｆが届くような速度とすると好ましい。

３．実験結果
次に、上述のように構成した加熱炉の性能を検証した結果を説明する。図８及び図９に示すように、検証試験においては、スルーポート式バーナＢ１のみからガス燃料Ｇを噴出する場合、及びアンダーポート式バーナＢ２のみからガス燃料Ｇを噴出する場合、デュアルポートの場合（スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２の燃料比率を１：１として併用した場合）の炉内の温度分布を測定した。

検証試験に用いたテスト炉の寸法（内寸）は、高さ１．５ｍ、炉の長手方向長さが７．５ｍである。加熱炉のトータル燃焼量は４００ｋＷ、煙道温度（燃焼ガスＥの温度）は４７０°Ｃで一定、空気比は１．３である。

テスト炉には、炉長手方向（図１のＸ方向）に熱電対を設置し、各位置での温度を計測した。なお、熱電対は、天井及び床面において空気供給路の横幅方向（図２のＹ方向）中央箇所の温度分布を計測するように設けた。

また、テスト炉には、蓄熱槽３において空気供給路６が備えられる側とは反対側の天井に煙道が形成されており、その煙道における温度が４７０℃で一定になったときにデータを測定した。測定結果を図８及び図９に示す。図８は、天井における温度分布を示す図、図９は床面における温度分布を示す図である。なお、テスト炉内には加熱対象物がない状態で温度分布を計測している。

図８及び図９に示すように、デュアルポートの場合には、スルーポート式バーナＢ１のみの場合やアンダーポート式バーナＢ２のみの場合に対して、中間的な温度分布を得られることが確認できた。また、スルーポート式バーナＢ１とアンダーポート式バーナＢ２の燃料比率を適宜変更することで、炉内の温度分布を、スルーポート式バーナＢ１のみの場合とアンダーポート式バーナＢ２のみの場合との間で段階的に変更することができることを確認できた。

以上のように、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２を備え、その燃料比率を変化させることで、火炎の形成状態や炉内の温度分布を容易に変更でき、なおかつ、従来のスルーポート式またはアンダーポート式の加熱装置に比べ、火炎の形成状態の調整幅や、炉内の温度分布の調整幅を大きくでき、生産量や製品に合わせて火炎の形成状態や炉内の温度分布を調整することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態においては、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２がともに水平方向にガス燃料Ｇを噴出する場合の例を示したが、噴出方向の設定は任意に変更して構わない。より好適には、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２が噴出するガス燃料Ｇが、衝突しない構成とすることが好ましい。

（２）上記実施形態においては、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２に設けられた燃料噴出孔９の噴出方向が固定されている場合の例を示したが、スルーポート式バーナＢ１及びアンダーポート式バーナＢ２の各々が、当該バーナＢに備えられた燃料噴出孔９の噴出方向を変更するための噴出方向変更手段を備える構成としても構わない。

この場合、例えば、通常の負荷時において、図３に示すような燃料噴出孔９の配置として、高負荷時においては、効率よく溶解槽２内のガラス原料を加熱するために、左右のバーナＢの傾きを外側に大きくし、水平方向で放射させ、火炎Ｆの表面積を大きくすると良い。また、低負荷時においては、左右のバーナＢの傾きを内側に向けて、噴出されるガス燃料Ｇの噴流が水平方向に収束するようにし、火炎Ｆの直進性を改善し、なるべく炉全体に火炎が行き渡るようにすると良い。

（３）上記実施形態においては、空気供給路６を水平方向に設ける場合の例を示したが、従来技術（図１０、図１１）に示すように空気供給路６を、燃焼用空気Ａが炉内７の下方に供給されるように斜め下方向に向かって設けても構わない。

（４）上記実施形態においては、１本のバーナＢにつき１つの燃料噴出孔９を備える場合の例を示したが、１本のバーナＢにつき、複数の燃料噴出孔９を備える構成としても構わない。

（５）上記実施形態においては、エンドポート式のガラス溶解炉に対して適用する場合の例を示したが、いわゆるサイドポート式のガラス溶解炉に対して、適用しても構わない。

本発明は、火炎の温度分布や形状を容易に変更でき、なおかつ、従来に比べその変更幅を大きくすることで、生産量や製品の種類に合わせて火炎の形成状態や炉内の温度分布を調整可能な加熱炉として利用可能である。

１：炉体
４：炉壁（側壁部）
５：空気口（供給口）
６：空気供給路（酸素含有ガス供給路）
７：炉内
９：燃料噴出孔（噴出孔）
１０：制御部（制御手段）
１１：バルブ（燃料流量調整手段）
Ａ：燃焼用空気（酸素含有ガス）
Ｂ：バーナ（燃料噴出手段）
Ｂ１：スルーポート式バーナ（第１燃料噴出手段）
Ｂ２：アンダーポート式バーナ（第２燃料噴出手段）
Ｆ：火炎
Ｇ：ガス燃料

Claims

炉内で火炎を形成するようにガス燃料を噴出する燃料噴出手段と、
炉体の上下方向に沿う側壁部の供給口を介して、炉内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、を備えた加熱炉であって、
前記燃料噴出手段として、前記酸素含有ガス供給路内にガス燃料を噴出する形態で設けられた第１燃料噴出手段と、前記側壁部において前記供給口の下方に設けられた第２燃料噴出手段と、が設けられ、
前記第１燃料噴出手段と前記第２燃料噴出手段との各々が、供給されるガス燃料の流量を調整可能な燃料流量調整手段を有し、
前記燃料流量調整手段を制御することで、前記第１燃料噴出手段と前記第２燃料噴出手段との各々に供給されるガス燃料の流量を調整し、前記炉内で形成される火炎の形成状態及び前記炉内の温度分布の少なくとも１つを調整する制御手段とを備える加熱炉。
前記炉内の下方に、前記燃料噴出手段により形成される前記火炎の加熱対象物を有し、
前記制御手段が、
前記第２燃料噴出手段よりも前記第１燃料噴出手段に多くのガス燃料を供給するように前記燃料流量調整手段を調整し、前記加熱対象物を酸化雰囲気として加熱する第１制御と、
前記第１燃料噴出手段よりも前記第２燃料噴出手段に多くのガス燃料を供給するように前記燃料流量調整手段を調整し、前記加熱対象物を還元雰囲気として加熱する第２制御と、を実行可能に構成される請求項１に記載の加熱炉。
前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段の各々が、複数のバーナから構成され、
前記燃料流量調整手段が、前記複数のバーナの各々に供給されるガス燃料の流量を個別に調整可能に設けられ、
当該複数のバーナの各々が、前記燃料流量調整手段を有し、
前記制御手段が、
低負荷時に、前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段を構成する前記複数のバーナのうち、少なくとも１つのバーナをガス燃料の供給が停止されない非停止バーナとし、残りのバーナをガス燃料の供給が停止される停止バーナとし、当該非停止バーナから噴出されるガス燃料の流速が、高負荷時に比べて速くなるように、当該非停止バーナに供給するガス燃料の流量を調整する請求項１又は２に記載の加熱炉。
前記第１燃料噴出手段及び前記第２燃料噴出手段の各々が、複数のバーナから構成され、当該バーナに少なくとも１つ設けられた噴出孔の噴出方向を変更するための噴出方向変更手段を備える請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱炉。