JP3860624B2 - Method for converting furnace to oxy-fuel furnace and burner block assembly while operating the furnace - Google Patents
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Description
【0001】
ここ数年の間に、ガラス製造炉または融解装置のような空気−ガスまたは空気−油燃料の炉を、空気または予熱空気の代わりに酸素を使う炉に変換することが望ましくなってきた。空気−ガスまたは空気−油用バーナーは、予熱した酸素−燃料用バーナーにとっては望ましくない内炎を含むまたは向ける形態をもつ耐火バーナーブロックを使うから、過去においては、古いバーナーブロックを引きはがし、望む内部形態をもつ新しいバーナーブロックと交換する必要があった。
【0002】
融解装置を止めて、冷却することは、極端に高価となるから、上記変換を熱くて融解装置が操作を続行中に行うのが望ましい。炉が熱い間に、古いバーナーブロックを除去し、新しいブロックを据えつけることは、困難であり、時間がかかり、プロセスを中断し、プロセスに費用のかかる効果を及ぼす。また、古いバーナーブロックの引きはがしは、しばしば周囲の壁を破損し、融解装置の寿命を減らし、または熱い修理を必要とする。炉が古く、周囲の壁が良好な条件とは言えない場合には、しばしば余りに危険であり、炉は変換のための再構築を待つか、または耐火物の寿命が費やされる前に炉を再構築する必要があり、その両者とも費用がかかる。
【0003】
【問題を解決するための手段】
過去の問題を回避すべく、熱い操作中の炉を酸素−燃料用の炉に変換する方法が開発された。この方法は、炉から古いバーナーを除去し、古いバーナーブロックを通して、古いバーナーブロック中の開口の軸と一般に一直線に並ぶ軸をもつ円筒形の孔を開け、切除部分を除去し、新しい孔に耐火管を挿入し、上記管の外端と密封またはバイアス関係で結合するように酸素−燃料用バーナーを炉に固定することからなる。この方法は、炉の壁に破損を与えることなしに、熱い一時停止したまたは冷たい炉の変換にも使用できる。ドリルの外径が、古いバーナーブロックの熱い端において、古いバーナーブロックのトンネルの直径より小さいように、コアせん孔によって円筒形の孔をつくるのが好ましく、こうしてコアドリルの切断端が古いバーナーブロックの熱い端に達しないようにする。これにより、耐火物粒子が炉内および炉内の作業生成物中に行くのを最小にし、または避ける。好適には、耐火繊維からつくったガスケットを使って、酸素−燃料用バーナーと耐火管の冷端の間にシールを形成する。
【0004】
現場で、変換を一層速く、作業を一層少なくするために、新しい耐火管、ガスケットシール、酸素−燃料用バーナーを単一ユニットに予め組み立て、孔を開けた古いバーナーブロック内に据えつけることができる。
【0005】
空気を予熱するまたは予熱しない空気−燃料用バーナーは、炎を含むためのベルまたは円すい形の内部開口またはトンネルをもつバーナーブロックを必要とし、バーナーと結合するトンネルは小さな直径であり、炉また融解装置の内部と隣接するトンネルは最大直径をもつ。図1は、ガラス融解装置のような炉の側壁4に位置した、典型的空気−燃料用バーナーブロック2を示す。バーナーブロック2の外面の切欠つき耳5は、空気−燃料用バーナーが据え付けられる金属板を保持するためのものである。バーナーブロック2は、この図では一般に円すい形の内部開口6をもつが、それはベル形または別形であることも可能である。
【0006】
バーナーブロック2は、壁内で動くのを防ぐため、接合部8で壁4と普通モルタルで接合されている。これと、凝縮した揮発物および耐火物との次の反応によって生じる内部近くの最も熱い部分におけるセラミック接合部は、ブロックが炉の壁から押し出されるのを防ぐ。使用した炉からバーナーブロックを除去するためには、壁からブロックを切り取ることが必要であり、これは耐火物片が炉に入ることが避けられず、問題を引き起こし、炉がガラス融解装置のときは不良なガラスを生じる。古いバーナーブロック2の除去には、上記の他の問題があり、特に変換を行っている間炉を操作し続けようと試みるときは、しばしば10またはそれ以上の著しく困難な危険な数に達する問題がある。
【0007】
カムバスション テック社、フロリダ州オーランド(Combustion TEC, Inc. of Orlando, Florida)から供給されるクリーンファイア(登録商標)(CLEANFIRE TM )酸素−燃料用バーナーのような、酸素−燃料用バーナーは一層低い容量のガスを発生するから好ましいが、図2に示したブロックのような、円筒形の開口またはトンネルをもつバーナーブロックを必要とし、空気−燃料形のバーナーブロックトンネルを使っては有効に操作できない。この型のバーナーおよびバーナーブロックは、ここで引用文献とする米国特許 5,199,866に開示されている。本発明の方法は、望む円筒形トンネルをもつ新しいバーナーブロック9を据えつけるため、古いバーナーブロック2を引きはがす従来技術の方法の問題を克服する。
【0008】
この新規方法を使うときは、炉を停止する必要がなく、また炉の壁を著しく破損す危険は殆どまたは全く無い。この新規方法に従えば、空気−燃料用バーナーを、操作中の炉で止め、側壁の台およびバーナーブロックから除去する。バーナーブロック内のトンネルの熱端部分中にぴったり適合するように切断した耐火繊維ブランケット片を、開口トンネル内に熱端まで圧縮、挿入し、熱端において上記片は膨張し、トンネルを通してくる炉ガスの流を封鎖する。
【0009】
次に、新しい耐火管よりわずかに大きな直径をもつコアドリルを、その軸が古いバーナーブロックのトンネルの軸と一線に並ぶように配置し、古いバーナーブロックのコア10を、図3に示すように、除去できるように切り取る。好適には、典型的水冷却コアドリルを使用し、切断工具の切断端に供給される水が、切断工具により発生する耐火物粉じんをトンネル底11から除去する。また好適には、コアドリルの直径をトンネルの大きい端の直径よりも幾分小さくし、それによって切断がブロックの内面14に達する前の点12で終わるようにし、切断の最終部分が発生する耐火物の粉じんおよび細かな粒子が炉に落下するのを防ぐ。古いバーナーブロック2の中心コア10を除去し、古いブロックの外側部分3、接合部8、壁4をそのまま乱さないで残す。内部コア10を除いて残された拡大したトンネル11を、同一コアドリルであらかじめ切断した耐火絶縁体片または耐火繊維プラグを挿入することによって迅速にふさぎ、炉ガスの漏れをふせぐことができる。
【0010】
コアドリルにより作られた孔11よりわずかに小さい外径と、新しいトンネル11の長さよりわずかに短い長さをつ耐火管16(図4参照)を、孔11に挿入するために用意する。古いバーナーブロックおよび操作条件と適合するどの良好な熱衝撃耐性の耐火物も使用できる。ガラス融解タンクまたは炉で使うには、ゼッドマーク リフラクトリーズ社〔ドーバー,オハイオ州〕(Zedmark Refractories Company of Dover, Ohio )製の ZED 3が好ましい。耐火管16の内径は、使う特定のバーナーで要求される内径である。管16の長さは、古いバーナーブロックの長さとほぼ同一であるが、わずかに短くまたはわずかに長くてもよい。耐火繊維または絶縁体プラグを管16の外端に挿入し、据え付け中ガスを封鎖する。耐火モルタル、好ましくはディディアー テイラー社〔シンシナティ,オハイオ州〕( Didier Taylor Company of Cincinnati, Ohio)製の 716 Zircon 、または他の適合する耐火モルタルの約0.16センチメートル(1/16インチ)厚さの均一層を、管16の外側線状表面に適用し、古いブロックのトンネル内の耐火プラグを除去し、古いブロック2の内部コア10の除去により形成されたトンネル内に、新しい管16を、管の最後の端が図4に示すように古いブロック2の外側部分3の外側に露出した表面から約0.16センチメートル( 1/16 インチ)乃至約1.27センチメートル( 1/2 インチ)以上となるまで押し入れる。
【0011】
耐火管16の断面の寸法をもつ輪またはドーナツ形のガスケット18を、耐火物、鉱物またはガラス繊維ブランケットから切り取りガスケットをつくる。適当な材料は、約0.13グラム/立方センチメートル(8ポンド/立方フィート)の密度をもつ、カーボランダム社〔ナイアガラ フォールズ,ニューヨーク州〕(Carborundum Company of Niagara Falls, New York)販売の2.54センチメートル(1インチ)厚さの耐火繊維ブランケットのファイバーフラックス(登録商標)( FIBERFRAXTM)である。繊維が融解せず、良好な密封にコンパクト化するため適当な耐性が発揮される限り、また良好な密封が行われる前にバーナーが管16に突き当たらない限り、他の厚さおよび密度の材料も適当である。ガスケットを容易に作る方法は、耐火管16をブランケットの端にセツトし、鋭いナイフを使って管16の外側および内側に沿ってブランケットを切断することである。これを、空気−燃料用バーナーを停止する前のごく初期に行うべきである。このガスケットを、古いブロック2の残り部分3のトンネル内のわずか奥に、据えつけた耐火管の外端に隣接して詰め込む。普通は、圧縮性の耐火物またはガラス繊維ガスケット18は、ブロック3のトンネル上に及ぼす膨張力によって適当な場所に留まるが、必要なときは、ガスケットの一面を 716 Zircon モルタルに浸漬し、管16の外側端に接着できる。
【0012】
新しい酸素−燃料用バーナーを容易に据えつけることができる。まず植え込みボルト24を含む鋼板19をブロック3の耳5上に滑らせ、台22をもつ酸素−燃料用バーナーを植え込みボルト上に滑らせ、それをナットで植え込みボルト24に固定し、バーナーの前部分がガスケット18とかみ合って圧縮するようにして良好な密封を形成することにより、新しいバーナーを据えつける。バーナーは酸素および燃料につなげられ、作動される。変換が完了するまで、各空気−燃料用バーナーを酸素−燃料用に変換するため、この操作を繰り返す。
【0013】
図5は、古いバーナーブロック2の残っている外側部分3の垂直図面で、炉の内側から見えるなかに位置した新しい管16を有している。好ましい実施態様では、古いバーナーブロック2の元のトンネルの内径と新しい耐火管16の外径とによって、隙間24が形成される。隙間24は、ごく短い距離だけ、たとえば約1.27センチメートル(0.5インチ)壁内に伸びており、壁内を進むにつれてその外径は減少する。
【0014】
このプロセスを使い、炉の壁は破損されず、プロセスおよび生産に対し重要でない影響を与える。この操作を使い、各バーナーを酸素−燃料用に変換するのに約1時間かかるが、これに対し古いバーナーブロック除去の従来の方法では3乃至4時間かかる。また、古い方法と異なり、この新規方法は、ガラス融解装置の変換において耐火物がガラス中に入るのを避け、古い変換操作を使い過去に遭遇したプロセス問題およびガラススクラップを回避する。
【0015】
変換時間をさらに短くし、変換を一層便利にするために、新しい耐火管16、ガスケット18、酸素−燃料用バーナー20、板19、台22、植え込みボルト24などを含め、全て単一ユニットに予め組み立てて、古いブロックの中心部分10を上記のように除去後、単一ユニットとして据えつけることができる。
この新規操作においてさらなる変形が当業者には明白であり、その使用は本発明の一部分とみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は融解装置側壁の部分断面図であり、空気−燃料用バーナーを除去した後の古い空気−燃料または空気−油バーナーブロックを示している。
【図2】図2は酸素−燃料バーナー用の従来技術の新しいバーナーブロックである。
【図3】図3は本発明に従って孔をあけた図1に示したバーナーブロックを示す、融解装置側壁の部分断面図である。
【図4】図4は本発明で使用する耐火管を適所に有する、図3に示した部分断面図であり、上記管と密封および(または)バイアス関係で位置した酸素−燃料用バーナーの端を示す。
【図5】図4に示した耐火管の内部端を示す、融解装置側壁の内部の一部分の垂直図である。
【符号の説明】
3 ブロックの外側部分
4 壁
8 接合部
10 内部コア
14 ブロックの内側部分[0001]
Over the last few years it has become desirable to convert air-gas or air-oil fueled furnaces such as glass making furnaces or melting equipment into furnaces that use oxygen instead of air or preheated air. Since air-gas or air-oil burners use refractory burner blocks that contain or direct an internal flame that is undesirable for preheated oxy-fuel burners, in the past, old burner blocks have been stripped and desired It had to be replaced with a new burner block with internal form.
[0002]
It is extremely expensive to stop and cool the melting device, so it is desirable to carry out the conversion while the melting device continues to operate while it is hot. Removing the old burner block and installing a new block while the furnace is hot is difficult, time consuming, interrupts the process and has a costly effect on the process. Also, tearing off old burner blocks often breaks the surrounding walls, reducing the life of the melting device or requiring hot repairs. If the furnace is old and the surrounding walls are not in good condition, it is often too dangerous and the furnace waits for a rebuild for conversion or re-activates the furnace before the refractory life is spent Both must be built and both are expensive.
[0003]
[Means for solving problems]
To avoid past problems, a method has been developed to convert a hot operating furnace to an oxy-fuel furnace. This method removes the old burner from the furnace, drills a cylindrical hole through the old burner block with an axis generally aligned with the axis of the opening in the old burner block, removes the excised portion, and fires the new hole. A tube is inserted and the oxy-fuel burner is secured to the furnace so as to be sealed or biased with the outer end of the tube. This method can also be used to convert hot paused or cold furnaces without damaging the furnace walls. It is preferable to create a cylindrical hole with a core bore so that the outer diameter of the drill is smaller at the hot end of the old burner block than the diameter of the tunnel of the old burner block, thus the cut end of the core drill is hot in the old burner block Avoid reaching the edge. This minimizes or avoids refractory particles going into the furnace and into the work product in the furnace. Preferably, a gasket made from refractory fibers is used to form a seal between the oxy-fuel burner and the cold end of the refractory tube.
[0004]
New fireproof tubes, gasket seals and oxy-fuel burners can be pre-assembled into a single unit and installed in a perforated old burner block for faster conversion and less work on site .
[0005]
Air-fuel burners with or without preheating air require a burner block with a bell or conical internal opening or tunnel to contain the flame, and the tunnel that joins the burner has a small diameter, furnace or melting The tunnel inside and adjacent to the device has the largest diameter. FIG. 1 shows a typical air-
[0006]
In order to prevent the
[0007]
Oxy-fuel burners, such as CLEANFIRE ™ oxy-fuel burners, supplied by Combustion TEC, Inc. of Orlando, Florida It is preferable because it produces a low volume of gas, but requires a burner block with a cylindrical opening or tunnel, such as the block shown in FIG. 2, and operates effectively using an air-fuel type burner block tunnel. Can not. This type of burner and burner block is disclosed in US Pat. No. 5,199,866, hereby incorporated by reference. The method of the present invention overcomes the problems of the prior art method of tearing off the
[0008]
When using this new method, there is no need to shut down the furnace and there is little or no risk of significant damage to the furnace walls. According to this new method, the air-fuel burner is stopped in the furnace in operation and removed from the side wall pedestal and burner block. A refractory fiber blanket piece cut to fit snugly into the hot end portion of the tunnel in the burner block is compressed and inserted into the open tunnel to the hot end, where the piece expands and the furnace gas comes through the tunnel. Block the flow of
[0009]
Next, a core drill with a slightly larger diameter than the new refractory tube is placed so that its axis is aligned with the axis of the tunnel of the old burner block, and the
[0010]
A refractory tube 16 (see FIG. 4) having an outer diameter slightly smaller than the
[0011]
A ring or donut-
[0012]
A new oxy-fuel burner can be easily installed. First, the
[0013]
FIG. 5 is a vertical view of the remaining
[0014]
Using this process, the furnace walls are not damaged and have a non-critical impact on the process and production. Using this operation, it takes about 1 hour to convert each burner for oxy-fuel, whereas the conventional method of removing old burner blocks takes 3 to 4 hours. Also, unlike the old method, this new method avoids refractory getting into the glass in the conversion of the glass melter and uses the old conversion operation to avoid process problems and glass scrap that have been encountered in the past.
[0015]
In order to further reduce the conversion time and make the conversion more convenient, the new
Further variations on this new operation will be apparent to those skilled in the art and its use is considered part of this invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a melter sidewall showing an old air-fuel or air-oil burner block after removal of the air-fuel burner.
FIG. 2 is a prior art new burner block for an oxy-fuel burner.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the melter sidewall showing the burner block shown in FIG. 1 perforated according to the present invention.
4 is a partial cross-sectional view shown in FIG. 3 with the refractory tubes used in the present invention in place, the end of an oxy-fuel burner positioned in a sealed and / or biased relationship with the tubes. Indicates.
FIG. 5 is a vertical view of a portion of the interior of the melter sidewall showing the inner end of the refractory tube shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
3 Outer part of
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