JP6811254B2 - ガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス溶製技術に関し、特に、ガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法に関する。

ガラス繊維タンク窯は、国内外で応用されている純酸素燃焼技術を用いる溶解部と、現在相変わらず空気燃焼を用いるか空気と燃料を１０００℃前後に燃焼加熱してから純酸素燃焼に切り換える通路との二つの部分に分けられる。

空気燃焼には、空気の燃焼する火炎は温度が高くなく、熱放射能力が弱く、且つこの過程において空気における大量の窒素ガスが通路に入り、大量の熱量を吸収した後に煙道から排出され、燃焼熱の利用効率が非常に低く、ガラス繊維業界の生産コストを益々増えさせる問題と、空気燃焼による昇温の温度制御に対する精度が比較的に低いことは、通路空間における温度の不均一をもたらし、更に、耐火材料の膨脹の不均一をもたらしてしまい、当該欠陥は通路の構造に影響しやすく、一定の安全的不都合がある問題と、空気燃焼技術の普通の一般着火点が高く、低温場合における通路の加熱需要を満足できない問題がある。

ガラス繊維業界の競争の深刻化、燃料価格の上昇に伴い、エネルギー源の消耗を減少させ、生産コストを低減させ、国家の省エネルギーと排気ガス減少化の呼びかけに応じるために、ガラス繊維タンク窯通路の昇温過程及び正常な生産過程の燃焼方法は改変に直面している。通路の純酸素燃焼技術が必然的傾向であるが、通路の純酸素燃焼は依然として大きな問題があり、特に、温度の制御が不正確で、不均一であるなどの技術的問題である。燃料と酸素ガスの供給速度を不適切に制御すると、火炎が短過ぎるか温度が高過ぎることももたらしやすく、燃焼器及び耐火材料を損害し、通路の使用寿命を減少する。

本発明は、上記に述べられた問題を解決することを目的とする。本発明は、ガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法を提供することを目的とし、当該方法は、特殊な燃焼器を用いて通路空間及びガラス液を加熱し、火炎燃焼温度と熱利用効率を高め、燃焼における排気ガスの産生及び排気ガスによって持ち去れる熱量を減少したことによって、生産上の能量消耗とコストを低減させ、省エネルギーと排気ガスの減少化及び環境保護の目的を達成した。

本発明は、酸素ガスと燃料を燃焼器１を通じて通路空間３内に燃焼するように送り、通路空間３とガラス液２を加熱するガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法を提供する。

中では、燃料の供給速度がＶ_Ｆであり、酸素ガスの供給速度がＶ_ＯＸであり、相対速度差Ｄ＝（Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＯＸ）／Ｖ_Ｆであり、通路温度が０〜１５００℃であり、相対速度差Ｄを２５％より大きくに制御する。

中では、前記燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が０〜１００ｍ／ｓであり、前記酸素ガス供給速度Ｖ_ＯＸの範囲が０〜１０ｍ／ｓである。

中では、前記通路温度を０℃より高く５００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御する。

中では、前記通路温度を５００℃より高く１０００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御する。

中では、前記通路温度を１０００℃より高く１５００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御する。

中では、前記通路温度を０℃より高く５００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓである。

中では、前記通路温度を５００℃より高く１０００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓである。

中では、前記通路温度を１０００℃より高く１５００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓである。

中では、前記通路温度が０℃より高く５００℃以下場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓに制御し；前記通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓに制御し；前記通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、前記相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御し燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓに制御する。

中では、燃焼火炎温度が１０００〜１８００℃である。

タンク窯の溶融部の燃焼は、主にガラス粉体を加熱し、ガラスをガラス液に溶製することであるが、ガラス通路の加熱は、ガラスの液態を保持し、ガラス液の粘度等の各項性能を調節することであり、通路におけるガラス液の品質は引き続きのガラス繊維成型に大きく影響する。従って、通路加熱方法は、温度の均一性に対して高い要求があり、本発明によるガラス液通路加熱方法は主に、燃焼における燃料と酸素ガスとの相対速度差を制御することによって、通路が異なる温度下で温度の均一性を保持することができるようにして、且つ、熱放射能力及び熱利用率を顕著に高め、熱量の損失を減少し、省エネルギーと環境保護等の利点を有する。

具体的には、酸素ガスと燃料を燃焼器を通じて通路空間内に燃焼するように送り、通路空間とガラス液を加熱し、本発明で燃料とは、天然ガス、液化石油ガス等の燃焼可能な材料が挙げられ、燃料の供給速度をＶ_Ｆに、酸素ガスの供給速度をＶ_ＯＸに示すと、相対速度差Ｄ＝（Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＯＸ）／Ｖ_Ｆであり、本発明は、酸素ガスを燃焼補助ガスとして、空気燃焼火炎の温度が高くなく、熱放射能力が弱い等の欠点を有効に補い、且つ、空気における窒素ガスに対する加熱を回避し、熱利用率を有効に高める。

本発明による加熱方法に適用される通路温度が０〜１５００℃であり、具体的には、通路温度を常温から１５００℃までに加熱することができ、本発明は、燃料と酸素ガスを用いて燃焼し、通路内の純酸素燃焼技術を深く研究し、当該技術では、燃料と酸素ガスとの相対速度を制御する必要がある。本発明は、相対速度差Ｄを２５％より高く制御することが望ましい。相対速度差が２５％より低いと、この場合の燃料の流量が小さく、酸素ガス流量が比較的に高く、燃焼器の火炎が短く、燃焼器の出口の温度が高いことを招いてしまうと共に、熱放射及び熱利用率が低く、大きな熱量損失をもたらしてしまう。

中では、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を０〜１００ｍ／ｓに限定し、当該速度範囲は、通路の異なる温度要求を満足できるだけでなく、そして、適合な火炎の長さを保持することができる。燃料供給速度が大き過ぎると、燃焼火炎が長過ぎて耐火材料を焼くことによる耐火材料の局部温度が高くて割れることをもたらしやすい。同時に、通路内における燃料と酸素ガスの混合燃焼反応を総合的に考慮すると、酸素ガス供給速度Ｖ_ＯＸの範囲を０〜１０ｍ／ｓに限定する。

更に、異なる通路温度については、異なる相対速度差を制御する必要があり、通路温度が０℃より高く５００℃以下である場合に、通路温度が低く、通路温度の均一性を保持するために、酸素ガスと燃料両者の相対速度を制御する必要がり、この場合の温度が低く、燃焼器におけるガスの流量が小さく、燃料の供給速度が緩く、通路温度の均一性を保持するために、相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御する。

更に、出願人によって、通路温度が０℃より高く５００℃以下である場合に、燃料供給速度が範囲０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓを満足することはより省エネルギーで効果的であることが認められる。より好ましくは、通路温度が５００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御すると同時に、燃料供給速度を範囲０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓを満足するように制御し、ガラス液通路を有効に加熱し、温度の均一性を保持することができるだけでなく、熱利用率を顕著に高めることもできる。

通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、通路内の温度の均一性を保証するために、相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御する。この場合の燃焼器の火炎の長さはちょうど通路の幅方向を覆うとともに、火炎が対向面の耐火材料を焼やないことによって耐火材料が不均一に受熱して損傷することをもたらしてしまう。

更に、出願人によって、通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、燃料供給速度範囲が１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓであることは、より省エネルギーで効果的であり、原料を節約して且つ燃焼が安定的であることが認められる。より好ましくは、通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御すると同時に、燃料供給速度範囲を１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓに制御する。当該制御パラメータは、熱放射能力及び熱利用率を有効に高め、熱量の損失を減少することができ、燃焼制御精度が高い。

通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、高い通路温度を達成するために、燃料の燃焼速度が相応して速い必要がある一方、火炎が大き過ぎて耐火材料を焼くことを回避するために、燃料と酸素ガスとの相対速度差Ｄ＞９０％ように制御する必要がり、相対速度差を９０％以上に制御することは、通路内温度を生産温度に迅速に達成することができる。

更に、出願人によって、通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、燃料供給速度範囲が５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓであり、当該供給速度は、迅速な燃焼の所要を満足し、通路温度を高いレベルにあるように維持することができることが認められる。より好ましくは、通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御すると同時に、燃料供給速度範囲を５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓに制御する。当該制御パラメータは、燃焼器の火炎が短過ぎるか火炎が大き過ぎることを有効に回避し、燃焼器又は耐火材料を焼き付けることを回避することができ、燃焼制御精度が高く、通路温度がより均一的である。

純酸素燃焼は、酸素ガスの濃度が高いので、温度の制御が不精確で、不均一等の技術的問題があるが、本発明は、異なる通路温度に対して、燃料の供給速度及び燃料と酸素ガスとの相対速度差を分級制御する。

具体的には、通路温度が０℃より高く５００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓに制御し、通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓに制御し、通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓに制御する。当該燃焼方法は、通路温度に応じて、相対速度差Ｄ及び燃料供給速度Ｖ_Ｆを同時に限定し、通路温度を精確に制御することを実現する。当該方法で通路を加熱することは、火炎の長さが短過ぎるか長過ぎることを有効に回避するとともに、通路温度がより均一的であり、燃焼の熱利用率を顕著に高める。

本発明は、燃料速度、燃料と酸素ガスの相対速度を制御することによって、燃焼する火炎温度が１０００〜１８００℃にも高く、火炎の黒さが大きく、放射能力が強く、熱利用効率が高い。

本発明は、従来の技術に比べると、その有益な効果は、
第一、本発明による燃焼方法は、燃料と酸素ガスで燃焼を行い、燃料と酸素ガスの相対速度関係を研究し、空気燃焼の各項不足を有効に補い、火炎温度及び熱利用効率を高めること、
第二、本発明は、異なる通路温度に対して、分級制御の方式で、相対速度差Ｄ及び燃料供給速度Ｖ_Ｆを制御することによって、異なる通路温度に対する精確な制御を実現すること、
第三、本発明による燃焼方法は通路内の温度が目標温度を迅速に達成し、且つ、温度の均一性を保持することができ、生産上の能量消耗とコストを低減し、省エネルギーと排気ガス減少化と環境保護の目的を達成することに実現する。

明細書に組み込まれて且つ明細書の一部を構成する添付図は、本発明の実施例を示し、且つ、説明とともに本発明の原理を解釈するものである。これらの添付図では、類似している添付図標記は、類似している要素を示すためのものである。以下の説明における添付図は、全ての実施例ではなく、本発明の若干の実施例である。当業者にとっては、創造性労働をしない前提下で、これらの添付図によってその他の添付図を得ることができる。
図１は本発明によるガラス液通路の構造の模式図である。

本発明の実施例の目的、技術的手段と利点をより明らかにさせるために、以下、本発明の実施例における添付図を組み合わせて、本発明の実施例における技術的手段を明らかで完全に説明し、勿論、説明される実施例は、全ての実施例ではなく、本発明の実施例の一部である。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造性労働をしない前提で得る全てのその他の実施例は、本発明の保護する範囲に属している。説明すべきなのは、衝突しない場合に、本願における実施例及び実施例における特徴は、相互で任意に組み合わせることができる。

実施例１
実際の生産では、長い時間に通路温度を１４００℃に保持する。当該温度下で、本発明の加熱方法を通常空気加熱と対比する。添付図１を参照し、酸素ガスと燃料を一定の速度で燃焼器１を通じて通路空間３内に進め、通路空間３及び通路内のガラス液２を燃焼加熱する。中では、燃料の供給速度をＶ_Ｆに、酸素ガスの供給速度をＶ_ＯＸに示す場合、相対速度差Ｄ＝（Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＯＸ）／Ｖ_Ｆである。異なる加熱方法における１キログラムのガラス液当たりの消耗する燃料量は、表１に示される。

通路温度を１４００℃に保持する場合に、通常の空気燃焼の能量消耗が０．０９Ｎｍ^３／Kgのガラス液であるが、表１における番号が１〜３の燃焼方法の能量消耗はそれぞれ０．０１８Ｎｍ^３／Kgのガラス液、０．０２２Ｎｍ^３／Kgのガラス液と０．０１Ｎｍ^３／Kgのガラス液であり、当該燃焼方法は、酸素ガス及び燃料の相対速度を制御することによって、能量消耗が大くに低減し、熱利用率を有効に高め、中では、表１における番号が３の燃焼方法の能量消耗が最も低い。

実施例２
添付図１を参照し、酸素ガスと燃料を一定の速度で燃焼器１を通じて通路空間３内に進め、通路空間３及び通路内のガラス液２を燃焼加熱する。中では、燃料の供給速度をＶ_Ｆに、酸素ガスの供給速度をＶ_ＯＸに示す場合、相対速度差Ｄ＝（Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＯＸ）／Ｖ_Ｆである。表２には、異なる通路温度下で、燃料と酸素ガスの供給速度を示す。

表２における番号が１〜９の燃焼方法は、酸素ガス及び燃料の相対速度を制御することによって、通路温度が目標温度をより迅速に達成でき、温度の均一性をよくするとともに、火炎温度がいずれも１０００〜１８００℃にも高く、放射能力が強く、熱利用率を有効に高め、熱量損失を減少する。

中では、番号が３、６と９の燃焼方法は、通路温度の制御がより精確であり、温度の均一性がよりよい。

上記から、本発明は、従来の技術に比べると、その有益な効果は、
第一、本発明による燃焼方法は、燃料と酸素ガスで燃焼を行い、燃料と酸素ガスの相対速度関係を研究し、空気燃焼の各項不足を有効に補い、火炎温度及び熱利用効率を高めること、
第二、本発明は、異なる通路温度に対して、分級制御の方式で、相対速度差Ｄ及び燃料供給速度Ｖ_Ｆを制御することによって、異なる通路温度に対する精確な制御を実現すること、
第三、本発明による燃焼方法は通路内の温度が目標温度を迅速に達成し、且つ、温度の均一性を保持することができ、生産上の能量消耗とコストを低減し、省エネルギーと排気ガス減少化と環境保護の目的を達成することに実現する。

最後に、説明すべきなのは：本文において、用語「からなる」、「含む」又はその如何なる他の変更態様は排他的包含を含むことを目的とし、これにより、一連の要素を含む過程、方法、物品又は設備は、それらの要素を含むだけでなく、明らかに示さないほかの要素も含むかこのような過程、方法、物品又は設備に固有する要素も含む。より多い制限がない場合に、「一個の…からなる」という文によって限定される要素は、前記要素からなる過程、方法、物品又は設備に別の同じ要素も存在することが排除されない。

以上の実施例は、本発明を説明するための技術的手段であり、それを制限するものではない。前記実施例を参照して本発明を詳しく説明したが、当業者が理解すべきなのは、それは依然として前記各実施例に記載される技術的手段を修正できるかその中の技術的特徴の一部を等価代用できるが、これらの修正又は代用は、相応的な技術的手段の本質を本発明の各実施例の技術的手段の精神と範囲から逸脱することがない。

本願は、２０１６年８月１９日付で中国特許局に提出され、出願番号が２０１６１０６９５４９８．７であり、発明の名称が「ガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法」の中国特許請求の優先権を要求し、その内容全体が引用によって本願に組み合わせられる。

本発明は、酸素ガス燃焼の方式で、タンク窯のガラス液通路を加熱し、燃料と酸素ガスとの相対速度関係を研究し、燃料と酸素ガスとの相対速度差Ｄ及び燃料供給速度Ｖ_Ｆを制御することによって、対異なる通路温度に対する精確な制御を実現し、通路内温度が目標温度に迅速に達成するようにして、且つ温度の均一性を保持することができ、生産上の能量消耗とコストを低減し、省エネルギーと排気ガス減少化と環境保護の目的を達成する。

Claims (6)

1. 酸素ガスと燃料が燃焼器（１）を通じて通路空間（３）内に燃焼するように、通路空間（３）とガラス液（２）を加熱するガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法であって、
   燃料の供給速度がＶ_Ｆであり、酸素ガスの供給速度がＶ_ＯＸであり、相対速度差がＤ＝（Ｖ_Ｆ−Ｖ_ＯＸ）／Ｖ_Ｆであり、
   通路温度を０〜１５００℃とし、相対速度差Ｄを２５％より大きくするように制御し、
   前記燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が０〜１００ｍ／ｓであり、前記酸素ガス供給速度Ｖ_ＯＸの範囲が０〜１０ｍ／ｓであり、
   前記通路温度を０℃より高く５００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御し、
   前記通路温度を５００℃より高く１０００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御し、
   前記通路温度を１０００℃より高く１５００℃以下に制御する場合に、前記相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御することを特徴とするガラス繊維タンク窯用のガラス液通路加熱方法。
2. 前記通路温度を０℃より高く５００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載のガラス液通路加熱方法。
3. 前記通路温度を５００℃より高く１０００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載のガラス液通路加熱方法。
4. 前記通路温度を１０００℃より高く１５００℃以下に制御する場合に、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲が５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓであることを特徴とする請求項１に記載のガラス液通路加熱方法。
5. 前記通路温度が０℃より高く５００℃以下である場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を２５％＜Ｄ≦５０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を０＜Ｖ_Ｆ≦１５ｍ／ｓに制御し、前記通路温度が５００℃より高く１０００℃以下である場合に、前記相対速度差Ｄの範囲を５０％＜Ｄ≦９０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を１５＜Ｖ_Ｆ≦５０ｍ／ｓに制御し、前記通路温度が１０００℃より高く１５００℃以下である場合に、前記相対速度差Ｄの範囲をＤ＞９０％に制御し、燃料供給速度Ｖ_Ｆの範囲を５０＜Ｖ_Ｆ≦１００ｍ／ｓに制御することを特徴とする請求項１に記載のガラス液通路加熱方法。
6. 燃焼火炎温度が１０００〜１８００℃であることを特徴とする請求項１に記載のガラス液通路加熱方法。

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