JP6494329B2 - 加熱炉 - Google Patents
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Description
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。
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、
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。
更に、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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 (3)
- 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、
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、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又は2に記載の加熱炉。
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