JP5094352B2 - Glass melting equipment - Google Patents
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Description
本発明はガラス溶解装置に関し、更に詳しくは加熱源として酸素バーナを備えるガラス溶解装置の改良に関する。 The present invention relates to a glass melting apparatus, and more particularly to an improvement of a glass melting apparatus provided with an oxygen burner as a heating source.
従来、加熱源として酸素バーナを備えるガラス溶解装置として、ガラス溶解用の炉体内にその上流部から投入したガラス原料及び副原料(以下これらをガラス原料等という)を、該炉体の側壁に取付けた酸素バーナで溶解するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。しかし、かかる従来のガラス溶解装置には、炉体内に投入したガラス原料等を酸素バーナの燃焼による輻射熱を利用して溶解するようになっているため、エネルギ効率が悪く、またガラス溶解物の生成に長い時間がかかり、結果として溶解装置全体が大型になってしまうという問題がある。 Conventionally, as a glass melting apparatus equipped with an oxygen burner as a heating source, glass raw materials and auxiliary raw materials (hereinafter referred to as glass raw materials, etc.) introduced into the furnace for melting glass are attached to the side walls of the furnace body. In addition, those dissolved by an oxygen burner are known (for example, see Patent Document 1). However, in such a conventional glass melting apparatus, the glass raw material charged into the furnace body is melted by using the radiant heat generated by the combustion of the oxygen burner. Therefore, there is a problem that it takes a long time, and as a result, the entire melting apparatus becomes large.
前記の課題を改善するため、ガラス溶解用の炉体の天井壁に酸素バーナを下向きで取付け、該酸素バーナにはガラス原料等を気体搬送により供給するようにして、該酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解するようにしたものが提案されている(例えば特許文献2参照)。しかし、かかる従来のガラス溶解装置には、相応にエネルギ効率を向上でき、またガラス溶解物の生成を短時間で行なって、溶解装置全体を小型化できるという利点がある反面、供給したガラス原料等の相当量が排ガスに同伴して排出されてしまうため、歩留まりが悪いという問題がある。この場合、排ガスに同伴するガラス原料等を、下流側の排ガス処理設備、例えばバグフィルタでまとめて回収し、再使用することも考えられるが、このようにすると、単に排ガス処理設備に大きな負荷をかけることになるだけでなく、溶解しようとするガラス原料等の組成を変えてしまうおそれがある。
本発明が解決しようとする課題は、エネルギ効率が良く、ガラス溶解物を短時間で生成させることができ、したがって溶解装置全体を小型化でき、しかも歩留まりが良いガラス溶解装置を提供する処にある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a glass melting apparatus that is energy efficient, can generate a glass melt in a short time, and thus can reduce the size of the entire melting apparatus and has a high yield. .
前記の課題を解決する本発明は、ガラス原料等からガラス溶解物を生成させるガラス溶解装置において、ガラス溶解用の炉体と、該炉体の天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナと、該炉体の排ガス出口の直近にて該排ガス出口に接続されたサイクロンと、該サイクロンで回収したものを該酸素バーナに戻す返送手段とを備え、該酸素バーナは最外周部に該サイクロンで回収して戻されたもの用の再供給ノズルを有し、また該酸素バーナには酸素濃度90容量%以上の支燃ガスが供給されると共にガラス原料等が気体搬送により供給されるようになっており、また該炉体内の底部には該酸素バーナの直下部を含んで堰により遮られた小プールが形成されていて、該酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解しつつ、生成したガラス溶解物を該小プールに一時的に貯留した後に該堰からオーバーフローさせる一方で、排ガスに同伴するガラス原料等を該サイクロンで回収し、該返送手段で該酸素バーナに戻して、該酸素バーナの該再供給ノズルから再び溶解に供するようにして成ることを特徴とするガラス溶解装置に係る。 The present invention for solving the above problems is a glass melting apparatus for generating a glass melt from a glass raw material or the like, a furnace body for melting glass, an oxygen burner attached downward to the ceiling wall of the furnace body, A cyclone connected to the exhaust gas outlet in the immediate vicinity of the exhaust gas outlet of the furnace body, and a return means for returning the oxygen recovered by the cyclone to the oxygen burner, the oxygen burner being recovered by the cyclone at the outermost peripheral portion It has a re-supply nozzle for those returned Te, also adapted to be supplied by the glass raw material is gas conveyed together to the oxygen burner oxygen concentration of 90 volume% or more of oxidizing gas supplied In addition, a small pool is formed at the bottom of the furnace body including a portion directly below the oxygen burner and is blocked by a weir. The oxygen burner is burned downward and the glass raw material is directed downward into the flame. While the molten glass is supplied and melted, the generated glass melt is temporarily stored in the small pool and then overflowed from the weir. On the other hand, the glass raw material accompanying the exhaust gas is collected by the cyclone, and is returned by the return means. back to oxygen burner, according to the glass melting apparatus characterized by comprising as subjected to again dissolve the該再supply nozzle of the oxygen burner.
本発明に係るガラス溶解装置も、ガラス溶解用の炉体と、該炉体の天井壁に下向きで取付けられた酸素バーナとを備え、該酸素バーナには酸素濃度90容量%以上の支燃ガスが供給されると共にガラス原料等が気体搬送により供給されるようになっている。本発明に係るガラス溶解装置は、炉体の排ガス出口の直近にて該排ガス出口にサイクロンが接続されており、該サイクロンと前記の酸素バーナとの間には該サイクロンで回収したガラス原料等(以下これを回収ガラス原料等という)を該酸素バーナに戻す返送手段が介装されていて、該酸素バーナは最外周部に該サイクロンで回収して戻された回収ガラス原料等を再び溶解に供する再供給ノズルを有している。また本発明に係るガラス溶解装置は、炉体内の底部に前記の酸素バーナの直下部を含んで堰により遮られた小プールが形成されており、この小プールは炉体の底壁と側壁と前記の堰とで囲まれたようになっている。本発明に係るガラス溶解装置では、酸素バーナを下向きで燃焼させると共にガラス原料等をその火炎中に下向きで供給して溶解しつつ、生成したガラス溶解物を小プールに一時的に貯留した後に堰からオーバーフローさせる一方で、排ガスに同伴するガラス原料等をサイクロンで回収し、返送手段で酸素バーナに戻して、該酸素バーナの再供給ノズルから再び溶解に供するようになっている。 The glass melting apparatus according to the present invention also includes a furnace body for melting glass and an oxygen burner attached downward to the ceiling wall of the furnace body, and the oxygen burner has a combustion support gas having an oxygen concentration of 90% by volume or more. Is supplied, and glass raw materials and the like are supplied by gas conveyance. In the glass melting apparatus according to the present invention, a cyclone is connected to the exhaust gas outlet in the immediate vicinity of the exhaust gas outlet of the furnace body, and between the cyclone and the oxygen burner, a glass raw material recovered by the cyclone and the like ( Returning means for returning the recovered glass raw material or the like to the oxygen burner is provided, and the oxygen burner again supplies the recovered glass raw material recovered and returned by the cyclone to the outermost peripheral portion. that we have a re-supply nozzle. In the glass melting apparatus according to the present invention, a small pool is formed at the bottom of the furnace body, including a portion immediately below the oxygen burner, and is blocked by a weir. The small pool includes a bottom wall and a side wall of the furnace body. It is surrounded by the weir. In the glass melting apparatus according to the present invention, the oxygen burner is burned downward and the glass raw material or the like is supplied and melted downward in the flame, while the generated glass melt is temporarily stored in the small pool and then the weir. while overflowing from the glass raw material entrained in the exhaust gas was collected in a cyclone and returned to the oxygen burner in returning means, so that once again subjected to dissolve from the re-feeding nozzle of the oxygen burner.
本発明に係るガラス溶解装置では、酸素バーナの下向きで燃焼する高温の火炎中にガラス原料等を下向きで供給して溶解するため、エネルギ効率が良く、また下向きで供給したガラス原料等は短時間でガラス溶解物となり、直下の小プールに一時的に貯留される間に充分にガス抜きされた所望通りのガラス溶解物に均質化されるため、溶解装置全体を小型化できる。しかも本発明に係るガラス溶解装置では、排ガスに同伴して炉体の排ガス出口から排出されるガラス原料等を該排ガス出口の直近にてサイクロンにより回収し、かかる回収ガラス原料等を直ちに酸素バーナに戻して、該酸素バーナの再供給ノズルから再び溶解に供するため、歩留まりが良い。このようにすると、下流側の排ガス処理設備に大きな負荷をかけることがなく、また溶解に供するガラス原料等の組成を変えるようなこともない。 In the glass melting apparatus according to the present invention, since the glass raw material is supplied and melted downward in a high-temperature flame that burns downward in the oxygen burner, it is energy efficient and the glass raw material supplied downward is short in time. Since the glass melt becomes a glass melt and is homogenized into a desired glass melt that has been sufficiently degassed while being temporarily stored in the small pool immediately below, the entire melting apparatus can be downsized. In addition, in the glass melting apparatus according to the present invention, glass raw materials and the like discharged from the exhaust gas outlet of the furnace body accompanying the exhaust gas are recovered by a cyclone in the immediate vicinity of the exhaust gas outlet, and the recovered glass raw materials and the like are immediately turned into an oxygen burner back, for providing the again dissolved from the re-feeding nozzle of the oxygen burner, yield is good. In this way, a large load is not applied to the exhaust gas treatment facility on the downstream side, and the composition of the glass raw material or the like used for melting is not changed.
本発明に係るガラス溶解装置において、酸素バーナそれ自体としては公知のものを応用でき、例えば特開平8−312938号公報、特開2000−55340号公報及び特開2000−103656号公報等に記載されているような酸素バーナを応用できる。これらの酸素バーナは、先端部におけるノズル構造が中心部から外周部に向かい、燃料供給ノズル、一次支燃ガスに供給ノズル、被処理物(ガラス原料等)供給ノズル及び二次支燃ガス供給ノズルのように、複数の供給ノズルが同心円状に配列されたものからなっている。 In glass melting apparatus according to the present invention, as the oxygen burner itself can Applications: the known ones, for example, as described in JP-A-8-312938, JP-2000-55340 and JP-2000-103656 Patent Publication JP oxygen burner such as is possible for response. In these oxygen burners, the nozzle structure at the tip is directed from the center to the outer periphery, the fuel supply nozzle, the supply nozzle for the primary combustion support gas, the processing object (glass raw material etc.) supply nozzle, and the secondary combustion support gas supply nozzle As shown, the plurality of supply nozzles are concentrically arranged .
本発明に係るガラス溶解装置において、酸素バーナとしては、前記のように中心部から外周部に向かい複数の供給ノズルが同心円状に配列されたものであって、更に最外周部にサイクロンで回収して戻された回収ガラス原料等の再供給ノズルを有するものを用いる。かかる回収ガラス原料等の再供給を、前記の被処理物(ガラス原料等)供給ノズルを介する本来のガラス原料等の供給とは別のノズルで行なうことにより、本来のガラス原料等の供給に悪影響を及ぼさないようにするためである。そしてこの場合、酸素バーナの最外周部の再供給ノズルに送風ファンを接続し、該送風ファンから該再供給ノズルに、通常はその周面に沿う方向から空気を送り込むようにするのが特に好ましい。かかる空気の送り込みにより、再供給ノズル内にて回収ガラス原料等が目詰まりするのを防止すると共に、酸素バーナの先端部から下向きに回収ガラス原料等を同伴する筒状のあたかもエアカーテンを形成させ、これによりその内側にて供給する本来のガラス原料等が飛散して排ガスに同伴しようとするのを防止し、また同時に相当の高温になる酸素バーナを冷却して保護するためである。 In the glass melting apparatus according to the present invention, as the oxygen burner, as described above, a plurality of supply nozzles are concentrically arranged from the central portion toward the outer peripheral portion, and the oxygen burner is further recovered by a cyclone at the outermost peripheral portion. those having a re-supply nozzle recovery glass raw material returned Te used. By re-supplying the recovered glass raw material or the like with a nozzle different from the supply of the original glass raw material or the like through the processing object (glass raw material or the like) supply nozzle, the supply of the original glass raw material or the like is adversely affected. This is so as not to exert any impact. In this case, it is particularly preferable that a blower fan is connected to the resupply nozzle at the outermost periphery of the oxygen burner, and that air is sent from the blower fan to the resupply nozzle, usually in a direction along the peripheral surface. . Such air feeding prevents clogging of the recovered glass raw material in the resupply nozzle, and forms an air curtain as if a cylindrical glass curtain that accompanies the recovered glass raw material downward from the tip of the oxygen burner. This prevents the original glass raw material supplied inside from scattering and trying to accompany the exhaust gas, and at the same time, cools and protects the oxygen burner that has a considerably high temperature.
また本発明に係るガラス溶解装置において、サイクロンに送風ファンを接続し、該送風ファンから該サイクロンに、通常はその周面に沿う方向から空気を送り込むようにするのが好ましい。かかる空気の送り込みにより、サイクロン内のガラス原料等により大きな遠心力を加えてその回収率を向上し、また同時に相当の高温になる排ガスを冷却して、サイクロンだけではなく、ダクトを含めて下流側の排ガス処理設備を保護するためである。 In the glass melting apparatus according to the present invention, it is preferable that a blower fan is connected to the cyclone, and air is sent from the blower fan to the cyclone usually in a direction along the circumferential surface. This air feed improves the recovery rate by applying a large centrifugal force to the glass raw material in the cyclone, and at the same time cools the exhaust gas that reaches a considerably high temperature, including not only the cyclone but also the downstream side. This is to protect the exhaust gas treatment facility.
更に本発明に係るガラス溶解装置において、炉体の側壁に、堰からオーバーフローしようとするガラス溶解物を臨んで補助バーナを取付けるのが好ましい。小プールに一時的に貯留されたガラス溶解物が堰から円滑にオーバーフローするのを促すためである。 Furthermore, in the glass melting apparatus according to the present invention, it is preferable that the auxiliary burner is attached to the side wall of the furnace body so as to face the glass melt to be overflowed from the weir. This is to encourage the glass melt temporarily stored in the small pool to smoothly overflow from the weir.
本発明に係るガラス溶解装置によると、エネルギ効率が良く、ガラス溶解物を短時間で生成させることができ、したがって溶解装置全体を小型化でき、しかも歩留まりが良い。 According to the glass melting apparatus according to the present invention, the energy efficiency is good, the glass melt can be generated in a short time, and therefore the entire melting apparatus can be miniaturized and the yield is good.
図1は本発明に係るガラス溶解装置を一部縦断面で例示する全体図、図2は図1の酸素バーナを示す底面図である。縦断面の外形が略々長方形を呈する炉体11の天井壁に酸素バーナ21が下向きで取付けられており、該天井壁の縁部には排ガス出口51が設けられていて、炉体11内の底部には酸素バーナ21の直下部を含んで堰61により遮られた小プール62が形成されている。図示した小プール62は、炉体11の底壁と側壁と堰61とで囲まれている。
FIG. 1 is a general view partially illustrating a glass melting apparatus according to the present invention in a longitudinal section, and FIG. 2 is a bottom view showing the oxygen burner of FIG. An
酸素バーナ21は、中心部から外周部に向かい、燃料供給ノズル22、一次支燃ガス供給ノズル23、ガラス原料等供給ノズル24、二次支燃ガス供給ノズル25及び回収ガラス原料等再供給ノズル26の順で複数の供給ノズルが同心円状に配列されたものからなっている。そして酸素バーナ21の一次支燃ガス供給ノズル23及び二次支燃ガス供給ノズル25には吸着式酸素発生装置31から燃焼制御ユニット32を介し酸素濃度90容量%以上の支燃ガスが供給されるようになっており、また燃料供給ノズル22には燃料タンク33から燃焼制御ユニット32を介し燃料ガスが供給されるようになっている。更に酸素バーナ21のガラス原料等供給ノズル24にはガラス原料等が気体搬送で供給されるように気体搬送系41が接続されている。気体搬送系41の上流側にはドライヤ付きコンプレッサ42が接続されており、その途中にガラス原料等供給系43が接続されている。ガラス原料等供給系43は、ガラス原料等を貯留するホッパ44、ホッパ44に接続された定量切出装置45、定量切出装置45に接続された破砕機46、破砕機46に接続された定量供給装置47を備えている。
The
また排ガス出口51にはその直近にてダクト52を介しサイクロン53が接続されており、サイクロン53の下流側には図示しない排ガス処理設備が接続されている。サイクロン53の捕捉容器54の下端部にはロータリバルブ55を介して返送手段としてのスクリューコンベア56が接続されており、スクリューコンベア56の先端部は酸素バーナ21の最外周部に形成された回収ガラス原料等再供給ノズル26に接続されている。
A
酸素バーナ21の回収ガラス原料等再供給ノズル26には送風ファン71が接続されており、送風ファン71はサイクロン53の捕捉容器54にも分岐して接続されている。送風ファン71と捕捉容器54との間には自動バルブ72が介装されており、自動バルブ72の開度はサイクロン53の下流側におけるダクト内の排ガス温度によって調整されるようになっている。一方、炉体11の側壁には、小プール62に一時的に貯留された後に堰61からオーバーフローしようとするガラス溶解物Aを臨んで補助バーナ63が取付けられている。堰61からオーバーフローしたガラス溶解物Aは、炉体11に接続された図示しない清澄槽へと流下するようになっている。
A
図示したガラス溶解装置では、酸素バーナ21を下向きで燃焼させると共にガラス原料等を気体搬送によりその火炎中に下向きで供給して溶解しつつ、生成したガラス溶解物Aを小プール62に一時的に貯留した後に堰61からオーバーフローさせる一方で、排ガスに同伴して排ガス出口51から排出されるガラス原料等をサイクロン53で回収し、スクリューコンベア56で酸素バーナ21の最外周に形成された回収ガラス原料等再供給ノズル26に戻して再び溶解に供するようになっている。そしてかかる回収操作に際して、送風ファン71から回収ガラス原料等再供給ノズル26にその周面に沿う方向から空気を送り込むことにより、回収ガラス原料等再供給ノズル26内にて回収ガラス原料等が目詰まりするのを防止すると共に、酸素バーナ21の先端部から下向きに回収ガラス原料等を同伴する筒状のあたかもエアカーテンを形成させ、これによりその内側にて供給する本来のガラス原料等が飛散して排ガスに同伴しようとするのを防止し、同時に相当の高温になる酸素バーナ21を冷却するようになっており、また送風ファン71からサイクロン53の捕捉容器54にその周面に沿う方向から空気を送り込むことにより、サイクロン53内のガラス原料等により大きな遠心力を加えてその回収率を向上し、同時に相当の高温になる排ガスを冷却して、サイクロン53だけではなく、ダクトを含めて下流側の排ガス処理設備を保護するようになっている。更に堰61からオーバーフローしようとするガラス溶解物Aに向けて補助バーナ63から火炎を吹き付けることにより、小プール62に一時的に貯留されたガラス溶解物Aが堰61から円滑にオーバーフローするのを促すようになっている。
In the illustrated glass melting apparatus, the
11 炉体
21 酸素バーナ
22 燃料供給ノズル
23 一次支燃ガス供給ノズル
24 ガラス原料等供給ノズル
25 二次支燃ガス供給ノズル
26 回収ガラス原料等再供給ノズル
51 排ガス出口
53 サイクロン
56 スクリューコンベア
61 堰
62 小プール
63 補助バーナ
71 送風ファン
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