JPH08210611A - オキシバーナーのための作動孔、そのような作動孔を含むオキシバーナーアセンブリー、及びそのようなアセンブリーを用いるための方法 - Google Patents

オキシバーナーのための作動孔、そのような作動孔を含むオキシバーナーアセンブリー、及びそのようなアセンブリーを用いるための方法

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JPH08210611A JP7243181A JP24318195A JPH08210611A JP H08210611 A JPH08210611 A JP H08210611A JP 7243181 A JP7243181 A JP 7243181A JP 24318195 A JP24318195 A JP 24318195A JP H08210611 A JPH08210611 A JP H08210611A
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    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可燃焼剤及び酸素添加可燃焼剤の射出速度を
低下させること、開口ブロック内の高められた温度地点
の形成を防ぐこと、並びに開口ブロックの出口における
ガス速度を比較的低い水準に維持することを許容するオ
キシバーナーの開口ブロック、そのような開口ブロック
を含むオキシバーナーを提供する。 【解決手段】 オキシバーナー１は、オキシバーナー１
の下流末端を受容し、実質的に筒状の入口領域５、及び
直径Ｄs 、長さＬs を有する実質的に筒状の出口領域４
を有する通路２を含む開口部３と組合わされ、Ｄs ／Ｄ
e 比が１．５ないし２．５であり、Ｌs ／（Ｄs −
Ｄe ）比が２ないし７である。酸素添加可燃性ガスの射
出速度は、５メートル／秒より大きく、可燃性ガスの射
出の速度は、燃焼支持ガスの速度より大きい。特にガラ
ス炉に適用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温生産炉(high
temperature production furnace) 、詳細にはガラス炉
内で用いられるオキシバーナー(oxyburner) 、さらに詳
細には貫通路により形成される耐火材料のブロックを含
む型の不冷却オキシバーナー(non-cooledoxyburner)の
ための開口ブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】不冷却オキシバーナーの開口ブロック
は、米国特許第５，２６７，８５０号に記載されるよう
に最も頻繁には直線状筒状通路を含むか、又は米国特許
第５，０９２，７６０号に記載されるようにフレアーさ
れた出口領域(flared outlet region)を含む。燃焼が通
路で起る前者の場合、たとえ可燃焼剤(combustible age
nt) 及び酸素添加可燃焼剤(oxygenated combustible ag
ent)の射出速度が遅い場合でも、通路を出、炉に入るガ
スの速度は非常に速い。このことは、多くの場合、特に
ガラス炉の場合不都合である。後者の場合、開口ブロッ
クの通路を冷却し、炉から開口ブロック内に燃性ガスが
戻ることを防止するために、射出の速度はかなり速くな
ければならない。このこともまた、過剰な出口速度の原
因となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、オキシバー
ナーの開口ブロック、及びそのような開口ブロックを含
むオキシバーナーアセンブリーであって、可燃焼剤及び
酸素添加可燃焼剤の射出速度を低下させることを許容
し、従って、乱流を減少させ、これら成分の混合を遅延
させ、それにより窒素酸化物を生成させるところの開口
ブロック内の高められた温度地点の形成を防ぐことを許
容し、その結果、向上した放射伝熱を提供するための炎
の明度を上昇させ、並びに開口ブロックの出口における
ガス速度を比較的低い水準に維持するオキシバーナーの
開口ブロック、及びそのような開口ブロックを包含する
オキシバーナーアセンブリーを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の１つの特徴によれば、開口ブロックの通路
は、直径Ｄe の実質的に筒状の入口領域に連結した、直
径Ｄs 及び長さＬs の実質的に筒状の出口領域を含み、
Ｄs ／Ｄe 比が１．５ないし２．５であり、Ｌs ／（Ｄ
s −Ｄe ）比が２ないし７である。
【０００５】本発明の他の特徴によれば、Ｄs ／Ｄe 比
は２を超えず、Ｌs ／（Ｄs −Ｄe ）比が４ないし６で
あり、出口領域が、入口領域との連結のための、典型的
にはフレアー角度４５゜未満、及び出口領域の長さＬs
の約１５％を超えない長さl を有する円錐状上流部を含
む。
【０００６】米国特許第３，７４８，０８７号には、空
気バーナー及び開口ブロックのアセンブリーが開示され
ている。上記アセンブリーは、極めて幅が広く、短い出
口領域を有する通路、及び小さい径の長い領域を包含
し、高速の可燃性物質及び燃焼空気の密接な混合物を提
供し、出口領域において予備燃焼を許容する。
【０００７】本発明は、上で規定されたような開口ブロ
ック及びオキシバーナーのアセンブリーであって、それ
らの末端が開口ブロックの入口領域内に末端を有すると
ころの可燃性物質の射出用内部通路を少なくとも１つ、
及び酸素添加可燃性物質の射出用周辺通路を少なくとも
１つ含むアセンブリー、さらにはそのようなアセンブリ
ーを備えた炉、特にガラス炉をも目的とする。
【０００８】本発明の他の特徴によれば、可燃性物質用
内部通路は、その出口領域との連結位置において、入口
領域の下流末端において開口する。
【０００９】本発明は、そのようなオキシバーナー及び
開口ブロックのアセンブリーを用いるための方法にも関
する。本発明の方法において、酸素添加可燃性物質は、
５メートル／秒（ｍ／ｓ）以上、好ましくは６０ｍ／ｓ
未満の速度で射出され、可燃性物質は、酸素添加可燃性
物質の射出速度より速い速度で射出される。
【００１０】本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面
を参照し、以下の非制限的例により示される態様の説明
から明らかになるであろう。
【００１１】図１は、本発明のオキシバーナー及び開口
ブロックのアセンブリーの第１の態様の概略図である。
【００１２】図２は、図１のアセンブリーの開口ブロッ
クを出るガスの速度分布を示す曲線である。
【００１３】図３は、図１と同様に、本発明のオキシバ
ーナー及び開口ブロックのアセンブリーの第２の態様の
概略図である。
【００１４】図１において、耐火材料の開口ブロック３
の通路２内の一部分に延出し、炉（図示せず）、特にガ
ラス炉の壁内に配置されるように適合されたオキシバー
ナー１の下流末端が示される。
【００１５】本発明によれば、開口ブロック３の通路２
は、内径Ｄs 及び軸長Ｌs を有する実質的に筒状の出口
領域４を包含し、内径Ｄe を有する実質的に筒状で、同
軸の入口領域５に連結する。図示される態様において、
オキシバーナー１は、ガス状又は霧化された液状可燃性
物質の射出用中央通路６を少なくとも１つ含む。中央通
路６の前方又は出口末端は、入口領域５の出口平面７と
実質的に同一平面である。オキシバーナー１は、少なく
とも５％の酸素含有量を有する酸素添加可燃性ガスの射
出用周辺導管８を少なくとも１つ含む。周辺導管８は、
入口領域５の上流末端内に収容され、可燃性物質通路６
の末端７の後方から少し離れた入口領域５内で終る。好
ましくは、出口領域４は、上流部分９を含む。上流部分
９は、典型的には、半角(half angle)α、長さｌであっ
て、好ましくは、いかなる鋭角の端を有することなく連
続的に入口領域５の下流末端及び出口領域４の主要部分
を連結する円錐台状(truncated conical) である。
【００１６】本発明の１つの態様によれば、直径Ｄs 及
び直径Ｄe の比は、約１．５ないし２．５、好ましく
は、約２未満であり、入口領域の直径と出口領域の直径
との差に対する出口領域の長さの比Ｌs ／（Ｄs −
Ｄe ）は、約２ないし７、典型的には、約４ないし６で
ある。例示される好ましい態様において、連結領域９の
角度αは４５゜を超えず、長さｌは出口領域４の長さＬ
s の１５％を超えない。
【００１７】オキシバーナー／開口ブロックアセンブリ
ーの十分な冷却を確保するために、入口領域５内の酸素
添加可燃性ガスの出口速度は、５ｍ／ｓより大きく、好
ましくは、約６０ｍ／ｓを超えない。対応して、通路６
の末端７における可燃性物質の射出速度は、酸素添加可
燃性ガスの射出速度の１ないし約６倍、典型的には、酸
素添加可燃性ガスの射出速度の１．５ないし３倍であ
る。
【００１８】図２には、射出速度３０ｍ／ｓの天然ガ
ス、及び射出速度１５ｍ／ｓの非純粋酸素を用いて、以
下の表に示す２つの開口ブロック幾何形状Ａ及びＢにつ
いての出口領域４の出口１０の平面における燃性ガスの
軸速度分布が示されている。縦軸は、メートル／秒で表
された軸速度を表し、横軸は、軸に対するその半径と最
大半径（Ｄs ／２に等しい）との間の比により決定され
る出口平面における点の位置を表す。
【００１９】
【表１】 図２から明らかなように、開口ブロックの出口における
燃性ガスの軸速度は、いずれの場所でも４０ｍ／ｓを超
えないが、出口領域４の壁沿いの境界層の直近付近まで
１０ｍ／ｓを超えて維持される。
【００２０】図３は、少なくとも２つの、典型的には少
なくとも３つの可燃性物質の射出のための通路６’を含
む本発明のオキシバーナーアセンブリーの１つの態様を
示す。これら通路６’の出口は全て同一平面上にあり、
典型的には、入口領域５の出口の平面７内にある。典型
的には、オキシバーナーは、入口領域５の軸の周辺に角
度をつけて配置された導管６’を（図示するように）５
つ又は７つ含む。この多管射出機は、中央導管を有する
態様に比較して、これら射出管が開口ブロックの壁に接
近しているため、射出管に隣接する発電機の領域におけ
る開口ブロックの局所的過熱の危険性のために工業的に
開発されることができた。本発明の開口ブロックの段階
状の筒状立体配置により、これら危険性がかなり減少さ
れる。これら危険性を実質的に減少させるために、本発
明の１つの態様によれば、内部導管６’と開口ブロック
の入口領域５の隣接する壁との間の最小距離ｓは、以下
の関係： Ｌs ／（ｓ＋（Ｄs −Ｄe ）／２） が６ないし８である開口ブロックの出口領域４の寸法の
関数として決定される。
【００２１】この関係は、約６゜の開口ブロックの半角
を有する理論上の射出円錐を有する管６’により射出さ
れる可燃性物質が、出口領域４の内部壁に衝突しない
が、開口ブロックの末端１０から最適の距離に存在する
点において出口領域４の理論的延長部分に衝突するであ
ろうという事実を表わす。
【００２２】本発明を特定の態様について説明してきた
が、本発明は、それにより制限されるものではなく、む
しろ、請求項の範囲内で当業者に明らかであろう修飾及
び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオキシバーナー及び開口ブロックのア
センブリーの第１の態様の概略図である。
【図２】図１のアセンブリーの開口ブロックを出るガス
の速度分布を示す曲線である。
【図３】本発明のオキシバーナー及び開口ブロックのア
センブリーの第２の態様の概略図である。
【符号の説明】
１…オキシバーナー、 ２…通路、 ３
…開口ブロック、４…出口領域、 ５…入口領
域、 ６…可燃性物質通路、６’…内部導管、
７…通路末端、 ８…周辺導管、９…
上流部分、 １０…出口
フロントページの続き (72)発明者 ルイ・フィリップ アメリカ合衆国、イリノイ州 60181、オ ークブルーク・テラス、バターフィール ド・ロード 726 17ダブリュ (72)発明者 セルジュ・ローランソー フランス国、78000 ベルサイユ、レジダ ンス・ドゥ・ラ・ペピニエール、リュ・シ ャン・ラガルド 23 (72)発明者 エリック・デュシャトー アメリカ合衆国、イリノイ州 60514、ク ラレンドン・ヒルズ、コー・ロード 211 (72)発明者 ジャン − イブ・イアトリドゥ フランス国、94100 サン・モール・デ・ フォース、リュ・ブルディニョン 19 − 21

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 貫通路をもって形成された耐火材料のブ
    ロックを包含する、オキシバーナー用開口ブロックであ
    って、該通路が、直径Ｄs 及び長さＬs の実質的に筒状
    の出口領域を有し、直径Ｄe の実質的に筒状の入口領域
    に連結し、Ｄs ／Ｄe 比が１．５ないし２．５であり、
    及びＬs ／（Ｄs −Ｄe ）比が２ないし７であることを
    特徴とする開口ブロック。
  2. 【請求項２】 該Ｄs ／Ｄe 比が２を超えないことを特
    徴とする請求項１記載の開口ブロック。
  3. 【請求項３】 該Ｌs ／（Ｄs −Ｄe ）比が４ないし６
    であることを特徴とする請求項１又は２記載の開口ブロ
    ック。
  4. 【請求項４】 該出口領域が、該入口領域に連結する円
    錐台状上流部分を含むことを特徴とする請求項１ないし
    ３のいずれか１項記載の開口ブロック。
  5. 【請求項５】 該円錐台状部分が、４５゜を超えない開
    口半角を有することを特徴とする請求項４記載の開口ブ
    ロック。
  6. 【請求項６】 該円錐台状部分の長さｌが、該出口領域
    の長さＬs の１５％を超えないことを特徴とする請求項
    ５記載の開口ブロック。
  7. 【請求項７】 オキシバーナー及び請求項１ないし６の
    いずれか１項記載の開口ブロックを備えたアセンブリー
    であって、該オキシバーナーが、可燃性物質の射出用内
    部通路を少なくとも１つ、及び酸素添加可燃性物質の射
    出用の、該入口領域内に開口する周辺通路を少なくとも
    １つ含むことを特徴とするアセンブリー。
  8. 【請求項８】 該可燃性物質のための内部通路が、該入
    口領域の下流末端において有意に開口することを特徴と
    する請求項７記載のアセンブリー。
  9. 【請求項９】 該アセンブリーが、少なくとも２つの内
    部通路を有し、該内部通路それぞれが、 Ｌs ／（ｓ＋（Ｄs −Ｄe ）／２） が６ないし８であるように内部領域の壁から距離ｓ離れ
    て配置されることを特徴とする請求項７又は８記載のア
    センブリー。
  10. 【請求項１０】 可燃性ガスが、少なくとも８５％酸素
    を含有し、５ｍ／ｓより大きい速度で射出され、及び可
    燃性ガスが、燃焼支持ガスの速度と少なくとも等しい速
    度で射出されることを特徴とする請求項７ないし９のい
    ずれか１項記載のアセンブリーを用いるための方法。
  11. 【請求項１１】 該可燃性ガスが、該燃焼支持ガスの速
    度の６倍を超えない速度で射出されることを特徴とする
    請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 請求項７ないし９のいずれか１項記載
    のアセンブリーを備えたガラス炉。
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