JPH07507759A - 工業用炉およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用炉およびその運転方法に関する。工業用炉は、酸素での燃焼を含 むステップをその一部として含む工業プロセスを運転するプラントあるいは装置 である。本発明は特に、ガラス溶融炉に関連するものであるが、これに制限され るものではない。

発明の背景 ガラス溶融の分野においては、汚染物質の排出レベルを制御する必要性について の意識が高まっている。この意識は、これらの排出物を規制する規則の数の増加 および厳しさにより増大している。これらの規則においては、供給ガスの汚染物 質レベルと大気に放出される排出ガスの汚染物質レベルとが比較される。プロセ ス自体は供給値と排出値との間の“ブラックボックス”システムとして取扱われ ている。例えば、英国特許出願第２２４３６７４号は、垂直方向に移動し、粉末 ガラスバッチを導入された加熱空気流に超低周波音を用いる。超低周波音は約２ ０Ｈ２より小さい周波数を有する。超低周波音は加熱空気流を振動し、加熱空気 流からガラスバッチ粒子に熱を伝達し、その結果、ガラスバッチ粒子は加熱され 、加熱空気流の温度は７００℃より低い温度に下げられる。これは空気のＮｏヨ を生成する性質を抑制する。引続いて、加熱されたガラスバッチ粒子と冷却され た空気とが炉の頂部に向けて下方に移動するときに、燃料が添加される。

このプロセスからの廃ガスは初期空気流を加熱するために、熱交換器で再使用さ れる。

しかし、炉から放出される汚染物質レベルを、炉内に供給される大気中のレベル にまで減少させることも望ましい（これは上記規則で使用される基準である）。

一般的に工業用炉に応用可能である方法がこの炉を運転するために案出された。

発明の概要 本発明の第１の観点によれば、工業用炉を運転する方法が提供され、この方法（ ａ）周囲空気からなる第１ガス流を炉内に吸込み：（ｂ）第１ガス流の成分を除 去して、残存第１ガス流の相対的酸素成分量を増加するステップとを備え、この 第１ガス流から除去された成分は第２ガス流を有し；さらに、 （Ｃ）残存第１ガス流の少なくとも一部を酸化媒体として使用して炉を燃焼させ ；（ｄ）炉からの廃ガスを第３ガス流に供給し：（ｅ）第２および第３ガス流を 混合し、さらに、（ｆ）混合された第２および第３ガス流を炉から放出する、ス テップを有する。

第２ガス流の第３ガス流への戻りは汚染物質の相対レベルを希釈するので、供給 ガスと排出ガスとを比較するときに、上記方法に従って運転される工業用炉は汚 染物質排出レベルを減少させる。さらに、工業用炉システムの洗浄能力は、処理 を必要としないガスにより浪費されることがない。

本明細書におけるガスは単一成分のガスあるいは混合体であってもよい。

酸化媒体の酸素成分が増加すると、火炎温度を上昇させ、これにより炉の効率を 増大する。廃ガスも減少し、したがって、廃ガス洗浄の必要性が低下する。

炉の燃焼に用いられる酸素濃縮残存第１ガス流は、少なくとも容積で４０％の含 有酸素を育するのが好ましく、容積で４０％が最も好ましい。

第３ガス流は、その熱エネルギを利用するために熱交換器に導入するのが好まし い。この熱エネルギは、工場あるいはオフィス環境下の複合プラントおよび熱シ ステムに用いることができる。

これに代え、第３ガス流に導入される前に、例えばペブルベッド熱交換器を用い て第３ガス流（廃ガス）からの熱エネルギにより、この第２ガス流が加熱される 。加熱窒素は、混合された第２および第３ガス流の熱エネルギを増大し、これに より、大気中への拡散を加速する。なお、使用される技術により、第３ガス流は 効果的に洗浄する前に冷却する必要があり、これは廃ガスの拡散を強化するため に第３ガス流の熱エネルギを直接的に用いることを禁止する。

第２実施例では、本発明の第１の側面にしたがって運転される工業用炉を提供す る。

第３実施例では、本発明は、本発明の第１の側面にしたがうガラス溶融炉の運転 方法を提供し、ここでは炉はガラスを溶融するために燃焼される。本発明は、こ のような用途において特に有益であることが判明した。

酸素濃縮第１ガス流は、ガラスと共に流れの中にバッチ的に導入され、この流れ は燃料が炉の頂部を通して下降するときに、燃焼中の燃料で囲まれる。これは、 高溶融温度のガラスの生産を可能とする。

ガラスバッチ（ｇｌａｓｓ　ｂａｔｃｈ　）及び／又は燃料を含有する残存第１ ガス流に作用される超低周波音により、ガラスバッチと燃料と残存第１ガス流と の混合を促進することができる。

第４の側面によると、本発明は、第３の第１の側面の方法にしたがって運転され るガラス溶融炉を提供する。

図面の簡単な説明 以下、本発明について、例示のみの図面を参照して説明ｒる。ここに、第１図は 、本発明の方法を遂行するだめの炉を含む装置の概略的な側部立面である。

第２図は、第１図に示す炉の概略的な平面図である。

好ましい実施例の説明 添付図面の第１図および第２図を参照すると、ガラス溶融炉ｌが示されており、 ・　このガラス溶融炉は頂部２を有し、溶融ガラス３を内包している。この炉ｌ の頂部２はシリンダ４を支え、このシリンダ４を通して加熱されたガラスバッチ と火炎とが炉の内部に供給される。

第１ガス流（図式的にＡで示す）は、ファン５により周囲の大気からセパレータ ６を介して吸引される空気を含む。セパレータ６は、当該分野で知られているス イング式の吸収ユニットである。このセパレータ６は第１ガス流の成分を除去し 、第１ガス流（図式的にＡ′で示す）の残部の相対的な酸素成分の含有率を高め る。この第１ガス流の除去された成分は、第２ガス流（図式的にＢで示す）を含 む。例えば空気中の非酸素（主として窒素）ガスに対する酸素の概略比は、とな る。第２ガス流Ｂは、ファン８によりダクト７に沿って吸引される。

残存第１ガス流Ａ′は、セパレータ６からダクト９に沿い頂部２に向けて、炉１ の頂部の上のシリンダ４と同心状の垂直シリンダＩＯを降下する。

ガラスバッチ１１は、パウダー状の形態でホッパー１２から通路１３を通って、 シリンダ１０と流体連通する幅広シリンダ１４内の残存第１ガス流Ａ′中に供給 される。

超低周波音ジェネレータ２７は、１５−２０Ｈｚ、はぼ１４０デシベルの音波を 発生する。これらの音波は幅広シリンダ１４を通して直接、シリンダＩＯまで降 下し、更にシリンダ４を通して炉ｌの内部に至り、ここで溶融ガラス３０表面か ら音波が反射される。

この超低周波音は、残存第１ガス流と、ガラスバッチ１１および燃料との混合を 促進する。超低周波音を用いることは、公開された英国特許出願番号ＧＢ　２２ ４３　６７４に記載のものと同じである。しかし、本発明では、英国特許出願番 号ＧＢ２　２４３　６７４に記載のように、残存第１ガス流は過熱することはで きず、これは酸素成分の比率が高く、危険なためである。

ガラスバッチ１１と残存第１ガス流とは、シリンダｌＯからシリンダ４に下方に 流れ、このシリンダ４内に、例えばガスあるいはオイルである燃料が、部位１５ の垂直の人口を通して垂直方向下方に噴出され、この部位はシリンダ１０の下端 部を囲み、噴射される燃料をシリンダ４を通る残存ガス流Ａ′およびガラスバッ チ１１に混合することが可能で、この部位で、公開された国際公開番号ＷＯ９０ ／＋３５２２に記載のように、燃料が点火される。シリンダ４を通してガラスバ ッチ１１が降下すると、シリンダ４内で燃焼中の燃料の温度がガラスバッチの成 分のほぼ溶融温度まで上昇し、火炎と加熱されたバッチとの双方が炉１の内部で 溶融ガラス３の表面に接触する。類ｌ内における高温の溶融面上で薄く分散した バッチに火炎が直接接触することにより、溶融および溶融ガラスへのバッチの生 成を促進する。

廃ガスは第３ガス流（概略的にＣで示す）を含み、この第３ガス流は垂直ダクＨ ６を通って炉１から排出され、熱交換器１７の上部と、ダクト１８と、熱交換器 １９の上部と、ダクト２０とを通してファン２１により、煙突２２の基部に吸引 され、この煙突内で汚染物質のろ過が行われる。

熱交換器１７．１９のそれぞれは、アメリカセラミック学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ 　Ｃｅｒａｍｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ）の機関誌、巻２９（１９４６年）第７号、 １８７−１９３頁に、シー　エル　ツートン　ジュニア（ＣＬ　Ｎｏｒｔｏｎ　 Ｊｒ）により記載されたペブルベッド熱交換器に基づく移動ペブルベッド再生器 を備える。このペブルベッド再生器は１７．１９は、英国特許出願第ＧＢ２　２ ４３　６７４に記載のように、アンモニア性の水とアルカリとをそれぞれ添加す ることにより、窒素酸化物（Ｎｏ、）および硫黄酸化物（Ｓｏ、　）の除去に用 いることができる。しかし、本発明による好ましい方法を用いることにより、燃 焼時に発生するＮＯ！の量は少なくすることができ、廃ガスからＮＯ□を除去す るためにアンモニア性の水で特別な処理を必要としない。

第２ガス流Ｂ（第１入カガスＡの除去された成分）は、ダクト７を通して、ペブ ルベッド再生器１９の下側部分から、更に、ペブルベッド再生器１７の下部を通 して吸引され、したがって第２ガス流Ｂはペブルベッド再生器１９．１７から熱 を受取る。第２ガス流Ｂは、ペブルベッド再生器内を重力で移動する加熱された ペブルから熱を受取ることにより、ペブルベッド再生器１９．１７を通る間に加 熱され、したがって、第２ガス流Ｂは、１２００℃のオーダーの温度まで加熱さ れる。加熱された第２ガス流Ｂは、ダクト２５．２６を通して供給され、ろ過さ れた後に、第３ガス流Ｃ（炉からの廃ガス）内に導入される。

したがって、第１図および第２図に示すように、本発明は、周囲空気の第１ガス 流Ａを類ｌ内に吸引するステップを備える、工業用炉１の運転方法を提供する。

第１ガス流Ａの成分が除去され、酸素の相対的な含存率が増大される。第１ガス 流Ａから除去された成分は、第２ガス流Ｂを含む。炉ｌは、酸化媒体として残存 第１ガス流Ａ′の少なくとも一部を用いて燃焼される。廃ガスは炉から第３ガス 流Ｃ内に吸引される。第２ガス流Ｂおよび第３ガス流Ｃは混合され、炉から放出 される。

第３ガス流Ｃは、ろ過の後に、直ちに煙突２２からベントされ、その温度はほぼ ６０°Ｃである。これは、温度上昇を極めて僅かとし、残存廃ガスの分散を促進 し、特にベントガスが水で過飽和とされ、汚染物質の集中の局部化を生じる。

第２および第３ガス流ＢおよびＣそれぞれの混合体のベントは、温度を更に上昇 させることによる分散を促進するために第３ガス流中の廃熱が用いることを可能 とする。

第２ガス流Ｂの戻りは、第３ガス流を希釈し、したがって煙突２２からベントさ れるｔη染物質のレベルを減少（容積で）し、その付近における周囲空気と比較 したときに汚染物質の目標レベルに合致させることを促進する。

これに代え、第３ガス流Ｃ中の熱エネルギは、工場あるいはオフィス環境内でタ ービン及び／又は複合プラント及び熱システムを駆動するために用いることがで きる。第３ガス流Ｃが、複合熱システムに用いられる場合は、ペブルベット熱交 換器１７．１９内に導入される池のガスは、加熱側に圧送される追加ガス流とな る。第３ガス流Ｃが例えば電力を発生するために用いられる場合は、熱交換器１ ７．１９を蒸気タービンに置換えて、プラントあるいは池の目的のために電気を 発生させることができる。これらの双方の場合には、第２ガス流Ｂは、第３ガス 流Ｃ中の元の熱エネルギを利用することなく、第３ガス流Ｃに第２ガス流Ｂを混 合する。第２ガス流Ｂによる第３ガス流Ｃの希釈が行われ、極めて有益と考えら れる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法ｗ４１Ｂ４条）８）匈 平成６年１２月１２日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．工業用炉の運転方法であって、 （ａ）周囲空気の第１ガス流を炉内に吸引し、（ｂ）第１ガス流の成分を除去し て第１ガス流の相対的な酸素成分を増大する手順とを備え、この第１ガス流から 除去される成分は第２ガス流を含み、更に、（ｃ）残存第１ガス流の少なくとも 一部を酸化媒体として用いて炉を燃焼し、（ｄ）廃ガスを炉から第３ガス流内に 吸引し、（ｅ）第２ガス流と第３ガス流とを混合し、（ｆ）混合した第２及び第 ３ガス流を炉から放出する手順を備える方法。
2. ２．炉の燃焼に用いられる酸素濃縮残存第１ガス流は、少なくとも４０容積％の 酸素成分を有する請求項１に記載の方法。
3. ３．炉の燃焼に用いられる濃縮残存第１ガス流の酸素成分は容積で４０％である 請求項２に記載の方法。
4. ４．第３ガス流が、その熱エネルギを利用するために熱交換器内に導入される請 求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．第２ガス流は、第３ガス流内に導入される前に、第３ガス流からの熱エネル ギにより加熱される請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．第２ガス流は、ペブルベッド熱交換器を用いて加熱される請求項５に記載の 方法。
7. ７．請求項１から６のいずれかにより運転される工業用炉。
8. ８．前記炉がガラスを溶蝕するために燃焼される請求項１から６のいずれか１項 によるガラス溶融炉の運転方法。
9. ９．酸素濃縮第１ガス流が、ガラスバッチと共に、炉の頂部を通して降下すると きに燃焼する燃料で囲まれる流れの中に導入される請求項８による方法。
10. １０．ガラスバッチと燃料と残存第１ガス流との混合体が、ガラスバッチ及び／ 又は燃料を含む残存第１ガス流に作用される超低周波音により濃縮される請求項 ８又は９による方法。
11. １１．請求項８から１０のいずれか１項の方法で運転されるガラス溶融炉。