JPH1072220A - 酸素との燃焼を利用するガラス炉の転換のための方法 - Google Patents
酸素との燃焼を利用するガラス炉の転換のための方法Info
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- JPH1072220A JPH1072220A JP9122336A JP12233697A JPH1072220A JP H1072220 A JPH1072220 A JP H1072220A JP 9122336 A JP9122336 A JP 9122336A JP 12233697 A JP12233697 A JP 12233697A JP H1072220 A JPH1072220 A JP H1072220A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】特に回収熱交換器を備える縦型ガラス炉におい
て、空気よりも酸素を多く含む酸化剤の火炎を利用する
ことを想定した場合、火炎をループ形状に保ち、実質的
にガラス浴の表面の全体を加熱する。 【解決手段】 ２つの酸素ランス３７は、３つの燃料注
入器３８の間に設置される。燃焼を完全に行うため、２
つの酸素−燃料ポート３９および４０は通気ビン４９上
のガラス精製ゾーンに設置される。最終的に酸素ランス
３８は煙放出口２１の手前および近傍に設置される。
て、空気よりも酸素を多く含む酸化剤の火炎を利用する
ことを想定した場合、火炎をループ形状に保ち、実質的
にガラス浴の表面の全体を加熱する。 【解決手段】 ２つの酸素ランス３７は、３つの燃料注
入器３８の間に設置される。燃焼を完全に行うため、２
つの酸素−燃料ポート３９および４０は通気ビン４９上
のガラス精製ゾーンに設置される。最終的に酸素ランス
３８は煙放出口２１の手前および近傍に設置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラス炉に関し、特
に、回収熱交換器（recuperators）または畜熱器（rege
nerators）を有する縦型の炉に関する。より詳しくは、
本発明は、ガラス炉のための、特に、回収熱交換器また
は畜熱器の故障やブロッキングの期間中に、ガラス炉の
出力効率を維持することを可能とする、回収熱交換器を
備えた縦型の炉のための方法およびシステムに関する。
に、回収熱交換器（recuperators）または畜熱器（rege
nerators）を有する縦型の炉に関する。より詳しくは、
本発明は、ガラス炉のための、特に、回収熱交換器また
は畜熱器の故障やブロッキングの期間中に、ガラス炉の
出力効率を維持することを可能とする、回収熱交換器を
備えた縦型の炉のための方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、ガラス炉は、特に、空気と天然ガ
スや燃料油等のような燃料との混合物が注入されるいわ
ゆる「空気／燃料」ポートを介してエネルギーを供給さ
れる。これらの炉は、通常、空気がポートに注入される
前に加熱されるようにする回収熱交換器または畜熱器を
少なくとも１つ有する。炉の回収熱交換器または畜熱器
が不良であったり損傷を受けた場合、この炉は、通常、
空気ポートで加熱されるため、これらのポートに注入さ
れた空気を十分に予熱することがもはや可能ではなくな
り、ポート内のエネルギー消費が増加する。ときには、
火炎によって提供されるエネルギーがもはや十分ではな
く、ガラス浴上またはガラス浴中に、生産されたガラス
の質や炉の収率にとって大変不利益である低温箇所が発
見されることもある。
スや燃料油等のような燃料との混合物が注入されるいわ
ゆる「空気／燃料」ポートを介してエネルギーを供給さ
れる。これらの炉は、通常、空気がポートに注入される
前に加熱されるようにする回収熱交換器または畜熱器を
少なくとも１つ有する。炉の回収熱交換器または畜熱器
が不良であったり損傷を受けた場合、この炉は、通常、
空気ポートで加熱されるため、これらのポートに注入さ
れた空気を十分に予熱することがもはや可能ではなくな
り、ポート内のエネルギー消費が増加する。ときには、
火炎によって提供されるエネルギーがもはや十分ではな
く、ガラス浴上またはガラス浴中に、生産されたガラス
の質や炉の収率にとって大変不利益である低温箇所が発
見されることもある。
【０００３】炉内の回収熱交換器のブロッキングには数
週間または数ヶ月間を要し得、このブロッキング期間
中、炉内でのガラス生産は継続されなければならない。
したがって呈示される問題は、可能であれば、炉がその
回収熱交換器とともに通常の動作状態にある場合よりも
少ないエネルギーを使用しつつ回収熱交換器の機能を代
替する手段を見出すことにある。
週間または数ヶ月間を要し得、このブロッキング期間
中、炉内でのガラス生産は継続されなければならない。
したがって呈示される問題は、可能であれば、炉がその
回収熱交換器とともに通常の動作状態にある場合よりも
少ないエネルギーを使用しつつ回収熱交換器の機能を代
替する手段を見出すことにある。
【０００４】ガラス炉は、一般的に、溶融炉および精錬
炉の下流で製造されるガラスのタイプと、その用途によ
ってさまざまな種類に分類される。ガラス繊維の製造の
ためのガラス炉は、一般的に、炉に進入する空気との熱
交換によって煙から熱を回収しポートに供給する１つま
たは複数の回収熱交換器を有する。これらの炉は、通
常、ガラス装填物の加熱／溶融が炉の側壁に設置された
複数のポートによって行われる炉である。
炉の下流で製造されるガラスのタイプと、その用途によ
ってさまざまな種類に分類される。ガラス繊維の製造の
ためのガラス炉は、一般的に、炉に進入する空気との熱
交換によって煙から熱を回収しポートに供給する１つま
たは複数の回収熱交換器を有する。これらの炉は、通
常、ガラス装填物の加熱／溶融が炉の側壁に設置された
複数のポートによって行われる炉である。
【０００５】他のタイプの炉は、いわゆる蓄熱式炉から
なり、時間毎に交替で作動する少なくとも２つの畜熱器
を有する。
なり、時間毎に交替で作動する少なくとも２つの畜熱器
を有する。
【０００６】煙は、大気中に放出される前にこれらの畜
熱器を通過し、熱の一部を畜熱器内にシケインとして設
置された耐火壁へ伝達する。２０ないし３０分ごとにポ
ートおよび畜熱器は、一般的に、先にポートから高温の
煙を輸送した畜熱器が、次はポートに供給する低温の空
気を輸送し、次にはまたその反対となるように切り替え
られる。したがってこの低温の外部からの空気は畜熱器
の壁面に接触し加熱される。
熱器を通過し、熱の一部を畜熱器内にシケインとして設
置された耐火壁へ伝達する。２０ないし３０分ごとにポ
ートおよび畜熱器は、一般的に、先にポートから高温の
煙を輸送した畜熱器が、次はポートに供給する低温の空
気を輸送し、次にはまたその反対となるように切り替え
られる。したがってこの低温の外部からの空気は畜熱器
の壁面に接触し加熱される。
【０００７】蓄熱式炉には本質的に２つのタイプがあ
る。すなわち、それぞれに畜熱器が対面している炉の側
壁に、一連のポートからなる横方向ポートを備えるタイ
プ、および、（ガラス装填物の流れとの関係から）炉の
上流部に配置された２つの隣接する蓄熱器を有し、一般
的に、炉内に開口する各蓄熱器の開口部の下に配置され
た１以上の燃料注入器を備え、その結果、燃料と予熱さ
れた空気との燃焼によって作られた火炎からの煙が他の
蓄熱器において回収され、ポートの一つのシステムから
他へのシステムへの切り替えが行われると、その逆の工
程が行われる（２０ないし３０分毎）ところの縦型タイ
プである。
る。すなわち、それぞれに畜熱器が対面している炉の側
壁に、一連のポートからなる横方向ポートを備えるタイ
プ、および、（ガラス装填物の流れとの関係から）炉の
上流部に配置された２つの隣接する蓄熱器を有し、一般
的に、炉内に開口する各蓄熱器の開口部の下に配置され
た１以上の燃料注入器を備え、その結果、燃料と予熱さ
れた空気との燃焼によって作られた火炎からの煙が他の
蓄熱器において回収され、ポートの一つのシステムから
他へのシステムへの切り替えが行われると、その逆の工
程が行われる（２０ないし３０分毎）ところの縦型タイ
プである。
【０００８】本発明は、本質的に、これらの後者の縦型
の蓄熱式炉に関する。
の蓄熱式炉に関する。
【０００９】ガラス炉のさらなる詳細は、例えば、Wolf
gang Trierによる「ガラス炉−設計、構造、操作」と題
する研究（Society of Glass Technology、１９８７
年）に見出し得る。
gang Trierによる「ガラス炉−設計、構造、操作」と題
する研究（Society of Glass Technology、１９８７
年）に見出し得る。
【００１０】先行技術の多くの文献には、既存のポート
を補足するものや、またはこのポートのための代替とし
て、ガラス炉における酸素−燃料ポートの使用が記述さ
れている。
を補足するものや、またはこのポートのための代替とし
て、ガラス炉における酸素−燃料ポートの使用が記述さ
れている。
【００１１】例えば、本出願人の名義による欧州特許出
願EP-A-0,447,300には、少なくとも1つの酸素−燃料タ
イプのポートがガラス精製ゾーンに付加され、このポー
ト内では、煙中のＮＯxの生成を減少させるために、い
わゆる「パルス」燃焼が燃料または酸化剤上で行われる
タイプである、縦型のガラス炉における溶融および精製
のための方法が記載されている。
願EP-A-0,447,300には、少なくとも1つの酸素−燃料タ
イプのポートがガラス精製ゾーンに付加され、このポー
ト内では、煙中のＮＯxの生成を減少させるために、い
わゆる「パルス」燃焼が燃料または酸化剤上で行われる
タイプである、縦型のガラス炉における溶融および精製
のための方法が記載されている。
【００１２】米国特許5,116,399には、ガラス炉の前面
部の中央部のガラス精製ゾーンに、溶融物に向けて設置
された酸素−燃料付加ポートを１つだけ有し、未溶融物
質を実質的に精製ゾーンから溶融ゾーンを分ける一連の
通気ビンの溶融ゾーン側に留めるようにする縦型炉にお
けるガラス溶融のための方法が記述されている。この目
的のため、この付加ポートから発生する火炎のガスは、
少なくとも１００ｍ／ｓの速度を有さなければならない
が、この速度では、溶融物の限界量まで投入されたとき
に未溶融ガラス粒子の突出を生じさせるという、重大な
不利点を有するいわゆる「高衝撃」火炎を作る。
部の中央部のガラス精製ゾーンに、溶融物に向けて設置
された酸素−燃料付加ポートを１つだけ有し、未溶融物
質を実質的に精製ゾーンから溶融ゾーンを分ける一連の
通気ビンの溶融ゾーン側に留めるようにする縦型炉にお
けるガラス溶融のための方法が記述されている。この目
的のため、この付加ポートから発生する火炎のガスは、
少なくとも１００ｍ／ｓの速度を有さなければならない
が、この速度では、溶融物の限界量まで投入されたとき
に未溶融ガラス粒子の突出を生じさせるという、重大な
不利点を有するいわゆる「高衝撃」火炎を作る。
【００１３】上記に引用され、縦型の蓄熱式ガラス炉に
関する文献には、蓄熱器を有さない炉の操作に関するも
のはなく、すなわち、蓄熱器のブロッキング中の炉の操
作の問題には特に関係するものはない。
関する文献には、蓄熱器を有さない炉の操作に関するも
のはなく、すなわち、蓄熱器のブロッキング中の炉の操
作の問題には特に関係するものはない。
【００１４】同様に、G.B.Tuson、H.Kobayashi、および
E.J.Lawersによる“Glassman Europe ‘93-Presented a
t Glassman Europe ‘93-Lyon-France-April 28,1993”
と題される刊行物は、この問題について全く言及してい
ない。
E.J.Lawersによる“Glassman Europe ‘93-Presented a
t Glassman Europe ‘93-Lyon-France-April 28,1993”
と題される刊行物は、この問題について全く言及してい
ない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】特に、本発明者らが解
決しなければならなかった問題は、空気よりも酸素を多
く含み、好ましくは酸素を５０体積％より多く含む酸化
剤の火炎を利用することを想定した場合、火炎をループ
形状に保つこと、すなわち、実質的にガラス浴の表面の
全体を加熱することであった。このループ形状は、空気
が利用される場合は形成することが比較的容易である
が、酸化剤が純粋酸素または実質的に純粋の酸素（つま
り、好ましくは酸素を８８体積％以上含んでいる）であ
る場合、および燃料ガスの速度が速い場合（つまり、特
に、燃料と酸化剤の速さの比が１を超える場合）を除
き、酸素もしくは酸化剤ガスの注入速度が遅いままであ
り、一般的に６０ｍ／ｓを超えない場合（例えば液体酸
素の貯蔵器もしくはＶＳＡ（Vacuum Switch Adsorptio
n：真空切換吸着）型の低圧吸着システムから供給され
た酸素の場合）は困難であることがわかった。従って、
この燃料ガスの速度がしばしば１００ｍ／ｓを超えると
急速な酸化剤／燃料の混合を生じさせ、その結果、火炎
の短縮を引き起こしループ形状を損なってしまう（燃料
ガスの速度が酸化剤ガスの速度よりも速ければ速いほ
ど、両者の混合はより速く生じる傾向にある)。
決しなければならなかった問題は、空気よりも酸素を多
く含み、好ましくは酸素を５０体積％より多く含む酸化
剤の火炎を利用することを想定した場合、火炎をループ
形状に保つこと、すなわち、実質的にガラス浴の表面の
全体を加熱することであった。このループ形状は、空気
が利用される場合は形成することが比較的容易である
が、酸化剤が純粋酸素または実質的に純粋の酸素（つま
り、好ましくは酸素を８８体積％以上含んでいる）であ
る場合、および燃料ガスの速度が速い場合（つまり、特
に、燃料と酸化剤の速さの比が１を超える場合）を除
き、酸素もしくは酸化剤ガスの注入速度が遅いままであ
り、一般的に６０ｍ／ｓを超えない場合（例えば液体酸
素の貯蔵器もしくはＶＳＡ（Vacuum Switch Adsorptio
n：真空切換吸着）型の低圧吸着システムから供給され
た酸素の場合）は困難であることがわかった。従って、
この燃料ガスの速度がしばしば１００ｍ／ｓを超えると
急速な酸化剤／燃料の混合を生じさせ、その結果、火炎
の短縮を引き起こしループ形状を損なってしまう（燃料
ガスの速度が酸化剤ガスの速度よりも速ければ速いほ
ど、両者の混合はより速く生じる傾向にある)。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明による「縦型」タ
イプのガラス炉におけるループ形状の火炎を作るための
方法では、ガラス炉は、後部には酸素を５０体積％より
も多く含む酸化剤を供給される少なくとも１つの第１の
ポートの手段により加熱されるガラス溶融ゾーンを有
し、前部にはガラス精製ゾーンを有し、炉の１のゾーン
における火炎の化学量論的係数（比）Ｋｓは、Ｋｓ＝こ
のゾーンに注入された実際の酸素体積／化学量論的酸素
体積と定義され、酸化剤および燃料ガスの注入は、少な
くとも１つの第１のポートにおいて、このゾーンにおけ
る係数Ｋｓの値が０．８以下となるように調節され、燃
料−酸化剤混合物は、精製ゾーンにおける化学量論的係
数Ｋｓが溶融ゾーンにおけるそれよりも高くなるよう
に、かつ０．８ないし１．５となるように、精製ゾーン
へ注入され、煙放出ゾーン近傍に位置する溶融ゾーンへ
は、実質的に酸化剤ガスのみが、煙中の酸素量が０．５
ないし３体積％となるように、注入される。
イプのガラス炉におけるループ形状の火炎を作るための
方法では、ガラス炉は、後部には酸素を５０体積％より
も多く含む酸化剤を供給される少なくとも１つの第１の
ポートの手段により加熱されるガラス溶融ゾーンを有
し、前部にはガラス精製ゾーンを有し、炉の１のゾーン
における火炎の化学量論的係数（比）Ｋｓは、Ｋｓ＝こ
のゾーンに注入された実際の酸素体積／化学量論的酸素
体積と定義され、酸化剤および燃料ガスの注入は、少な
くとも１つの第１のポートにおいて、このゾーンにおけ
る係数Ｋｓの値が０．８以下となるように調節され、燃
料−酸化剤混合物は、精製ゾーンにおける化学量論的係
数Ｋｓが溶融ゾーンにおけるそれよりも高くなるよう
に、かつ０．８ないし１．５となるように、精製ゾーン
へ注入され、煙放出ゾーン近傍に位置する溶融ゾーンへ
は、実質的に酸化剤ガスのみが、煙中の酸素量が０．５
ないし３体積％となるように、注入される。
【００１７】本発明の他の側面によれば、燃焼したガス
の熱を回収する手段と、炉の後部に配置された少なくと
も１つの空気−燃料ポートであって、ガラス溶融ゾーン
と精製ゾーン上に延びて炉の前壁付近まで至り、ガラス
精製ゾーンを経由し、炉の後壁に向かって溶融ゾーン上
に戻るループ形状の火炎をガラス浴上で形成する少なく
とも１つの空気−燃料ポートと、炉の後壁近辺およびガ
ラス溶融ゾーンに位置し未溶融ガラスを装填するための
少なくとも２つのゾーンを有する、「縦型」のガラス炉
の一時的転換のための方法において、燃焼したガスの熱
を回収する手段の修復の間、前記回収手段は煙の流れを
避けるために閉じられ、燃料と少なくとも５０体積％の
酸素を含む酸化剤とを供給された少なくとも１つの第１
のポートが、少なくとも１つの既存の空気−燃料ポート
の場所に備えられ、煙はガラス装填のための少なくとも
１つのゾーンを介して放出され、燃料と酸素を少なくと
も５０体積％含む酸化剤とを供給される注入手段がガラ
ス精製ゾーンに備えられ、酸素を少なくとも５０体積％
含む酸化剤を注入する手段が、ループ形状の火炎を形成
するように炉内の煙放出ゾーンに近接する溶融ゾーンに
位置する炉側壁に設置され、炉内のゾーンにおける化学
量論的係数Ｋｓ：Ｋｓ＝このゾーンに注入された実際の
酸素体積／化学量論的酸素体積が、少なくとも第１のポ
ートにより供給されるガラス溶融ゾーンにおいて０．８
より低く、炉の精製ゾーンでは０．８ないし１．５であ
る方法が提供される。
の熱を回収する手段と、炉の後部に配置された少なくと
も１つの空気−燃料ポートであって、ガラス溶融ゾーン
と精製ゾーン上に延びて炉の前壁付近まで至り、ガラス
精製ゾーンを経由し、炉の後壁に向かって溶融ゾーン上
に戻るループ形状の火炎をガラス浴上で形成する少なく
とも１つの空気−燃料ポートと、炉の後壁近辺およびガ
ラス溶融ゾーンに位置し未溶融ガラスを装填するための
少なくとも２つのゾーンを有する、「縦型」のガラス炉
の一時的転換のための方法において、燃焼したガスの熱
を回収する手段の修復の間、前記回収手段は煙の流れを
避けるために閉じられ、燃料と少なくとも５０体積％の
酸素を含む酸化剤とを供給された少なくとも１つの第１
のポートが、少なくとも１つの既存の空気−燃料ポート
の場所に備えられ、煙はガラス装填のための少なくとも
１つのゾーンを介して放出され、燃料と酸素を少なくと
も５０体積％含む酸化剤とを供給される注入手段がガラ
ス精製ゾーンに備えられ、酸素を少なくとも５０体積％
含む酸化剤を注入する手段が、ループ形状の火炎を形成
するように炉内の煙放出ゾーンに近接する溶融ゾーンに
位置する炉側壁に設置され、炉内のゾーンにおける化学
量論的係数Ｋｓ：Ｋｓ＝このゾーンに注入された実際の
酸素体積／化学量論的酸素体積が、少なくとも第１のポ
ートにより供給されるガラス溶融ゾーンにおいて０．８
より低く、炉の精製ゾーンでは０．８ないし１．５であ
る方法が提供される。
【００１８】好ましい態様によれば、本発明は、酸化剤
ガスは純度が８８体積％以上の酸素であり、１０ないし
１５０ｍ／ｓの速さで注入される方法である。
ガスは純度が８８体積％以上の酸素であり、１０ないし
１５０ｍ／ｓの速さで注入される方法である。
【００１９】他の態様によれば、本発明は、酸化剤ガス
がＰＳＡまたはＶＳＰ型の吸着法により空気ガスを分離
して酸素を生産する装置により生成される方法である。
がＰＳＡまたはＶＳＰ型の吸着法により空気ガスを分離
して酸素を生産する装置により生成される方法である。
【００２０】代替的態様によれば、本発明は、燃料ガス
と酸化剤ガスの、炉内への注入時の注入速度の比が１以
上である方法である。
と酸化剤ガスの、炉内への注入時の注入速度の比が１以
上である方法である。
【００２１】他の態様によれば、本発明は、炉の精製ゾ
ーンにおける化学量論的係数Ｋｓが約０．５ないし０．
８である方法である。
ーンにおける化学量論的係数Ｋｓが約０．５ないし０．
８である方法である。
【００２２】好ましい態様によれば、本発明は、炉の精
製ゾーンの化学量論的係数Ｋｓは、約１．３のオーダー
である方法である。
製ゾーンの化学量論的係数Ｋｓは、約１．３のオーダー
である方法である。
【００２３】酸化剤ガスの注入後の煙中の酸素量は、好
ましくは約１．５体積％である。
ましくは約１．５体積％である。
【００２４】また、好ましくは、溶融ゾーンにおける比
Ｋｓは約０．６５である。
Ｋｓは約０．６５である。
【００２５】煙放出ゾーンを除くガラス溶融ゾーンへ注
入される酸素の体積量は、好ましくは、炉内へ注入され
た酸素の総体積量の約４０％である。
入される酸素の体積量は、好ましくは、炉内へ注入され
た酸素の総体積量の約４０％である。
【００２６】ガラス精製ゾーンへ注入される酸素の体積
量は、好ましくは、炉内へ注入された酸素の総体積量の
約５０％である。
量は、好ましくは、炉内へ注入された酸素の総体積量の
約５０％である。
【００２７】本発明の他の態様によれば、煙放出ゾーン
内へ注入される酸素の体積量は、炉内へ注入された酸素
の総体積量の約１０％である。
内へ注入される酸素の体積量は、炉内へ注入された酸素
の総体積量の約１０％である。
【００２８】本発明によれば、一般的には気体状である
燃料は、未溶融ガラスとともに炉内へ送られてもよく、
また、炉内へ注入される酸化剤ガスの量は実質的に上記
化学量論的比を維持するように調整される。
燃料は、未溶融ガラスとともに炉内へ送られてもよく、
また、炉内へ注入される酸化剤ガスの量は実質的に上記
化学量論的比を維持するように調整される。
【００２９】炉のゾーンにおける火炎の化学量論的係数
（比）Ｋｓは以下のように定義される。
（比）Ｋｓは以下のように定義される。
【００３０】Ｋｓ＝このゾーンに注入された実際の酸素
体積／化学量論的酸素体積 実際の酸素体積は、ポートおよび／または１以上のラン
スを介して、考慮されている（溶融、精製）ゾーンへ実
際に添加された酸素体積である。
体積／化学量論的酸素体積 実際の酸素体積は、ポートおよび／または１以上のラン
スを介して、考慮されている（溶融、精製）ゾーンへ実
際に添加された酸素体積である。
【００３１】化学量論的酸素体積は、考慮されているゾ
ーンへ１以上のポートを通して注入された燃料の完全燃
焼のために必要な酸素の体積であるか、考慮されている
ゾーンに先立つゾーンから発生する酸素の体積と定義さ
れる。これらの全ての体積は、当然、同様の条件で、好
ましくは標準温度および圧力条件（２０℃、１気圧）に
おいて定義される。
ーンへ１以上のポートを通して注入された燃料の完全燃
焼のために必要な酸素の体積であるか、考慮されている
ゾーンに先立つゾーンから発生する酸素の体積と定義さ
れる。これらの全ての体積は、当然、同様の条件で、好
ましくは標準温度および圧力条件（２０℃、１気圧）に
おいて定義される。
【００３２】天然ガスの化学量論的燃焼比は、天然ガス
の１ｍ3当たり酸素が約２ｍ3である。重燃料油の場合、
この比は、重燃料油の１ｍ3当たり酸素が約２．４ｍ3で
ある。一般的に、ＬＣＶ（Lower Calorific Value：低
発熱量）の１０ｋＷｈの燃料に対して実質的に２ｍ3の
酸素が必要である。
の１ｍ3当たり酸素が約２ｍ3である。重燃料油の場合、
この比は、重燃料油の１ｍ3当たり酸素が約２．４ｍ3で
ある。一般的に、ＬＣＶ（Lower Calorific Value：低
発熱量）の１０ｋＷｈの燃料に対して実質的に２ｍ3の
酸素が必要である。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図を
参照しながら説明する。なお、図に示される態様の例は
いかなる制限も意味するものではない。
参照しながら説明する。なお、図に示される態様の例は
いかなる制限も意味するものではない。
【００３４】図１は、横方向にガラスを装填するための
２つのゾーン４および５を炉の後部に有し、溶融ガラス
が矢印１０の方向にチャンネル２および３に向かって流
れ、ガラスを形成するための機械の供給原料（もしくは
供給装置）にチャンネル２および３が接続されている実
質的に方形の「縦型」ガラス炉を上方から見た概略図で
ある。
２つのゾーン４および５を炉の後部に有し、溶融ガラス
が矢印１０の方向にチャンネル２および３に向かって流
れ、ガラスを形成するための機械の供給原料（もしくは
供給装置）にチャンネル２および３が接続されている実
質的に方形の「縦型」ガラス炉を上方から見た概略図で
ある。
【００３５】炉の後壁には、蓄熱器（図示せず）および
燃料の、一般に天然ガスもしくは場合に応じて噴霧され
た燃料油のための一連の注入器９、１２と連通する開口
８、１１を有する２つの一般的に同じユニット６および
７が配置されている。
燃料の、一般に天然ガスもしくは場合に応じて噴霧され
た燃料油のための一連の注入器９、１２と連通する開口
８、１１を有する２つの一般的に同じユニット６および
７が配置されている。
【００３６】隣接する畜熱器中で予熱された空気は、開
口部８（またはポート）へ注入され、注入器９を通して
注入された燃料とともに燃焼し、矢印１０により図示さ
れるＵ型の火炎を形成し、そこから煙は開口部１１を経
由して脱出し、隣接する蓄熱器を加熱する。２０ないし
３０分毎に、システムの反転が実施され、開口部１１に
隣接する畜熱器内で予熱された空気と、注入器１２に注
入された燃料を利用し、Ｕ型の火炎を形成し、煙は開口
部８とを経由して放出され、この開口部８に隣接する畜
熱器が再び加熱される。
口部８（またはポート）へ注入され、注入器９を通して
注入された燃料とともに燃焼し、矢印１０により図示さ
れるＵ型の火炎を形成し、そこから煙は開口部１１を経
由して脱出し、隣接する蓄熱器を加熱する。２０ないし
３０分毎に、システムの反転が実施され、開口部１１に
隣接する畜熱器内で予熱された空気と、注入器１２に注
入された燃料を利用し、Ｕ型の火炎を形成し、煙は開口
部８とを経由して放出され、この開口部８に隣接する畜
熱器が再び加熱される。
【００３７】図２は、本発明の態様の一例を示す。図２
では図１と同一の部材が同じ参照番号により示される。
では図１と同一の部材が同じ参照番号により示される。
【００３８】２つの酸素ランス３７は、３つの燃料注入
器３８の間に設置されている。燃焼を完全に行うため、
２つの酸素−燃料ポート３９および４０は通気ビン４９
上のガラス精製ゾーンに設置されている。酸素ランス３
８は煙放出口２１の手前および近接に設置される。
器３８の間に設置されている。燃焼を完全に行うため、
２つの酸素−燃料ポート３９および４０は通気ビン４９
上のガラス精製ゾーンに設置されている。酸素ランス３
８は煙放出口２１の手前および近接に設置される。
【００３９】実施例 この形態では、酸素ランス３７と、それぞれ５００ｋＷ
の公称出力を有する酸素−燃料ポート３９および４０
が、回収熱交換器を有さない炉の転換を実施するために
使用された。煙の放出口は、ブロッキングのために回収
熱交換器が隔離されるように、ガラスを装填するための
開口部の１つの代わりに設けられた。
の公称出力を有する酸素−燃料ポート３９および４０
が、回収熱交換器を有さない炉の転換を実施するために
使用された。煙の放出口は、ブロッキングのために回収
熱交換器が隔離されるように、ガラスを装填するための
開口部の１つの代わりに設けられた。
【００４０】この方法は炉が回収熱交換器のブロッキン
グの間の生産を維持することを可能とした。
グの間の生産を維持することを可能とした。
【００４１】２つの酸素ランス３７は、開口部２５の下
に備えられる。これらの酸素ランスは３つの天然ガスの
注入器２８により囲まれる。酸素ランス３７および天然
ガス注入器２８は異なる平面上に配置される。この場
合、天然ガス注入器の平面は、酸化性雰囲気を形成する
ために、酸素ランスの平面の上方に設置される。
に備えられる。これらの酸素ランスは３つの天然ガスの
注入器２８により囲まれる。酸素ランス３７および天然
ガス注入器２８は異なる平面上に配置される。この場
合、天然ガス注入器の平面は、酸化性雰囲気を形成する
ために、酸素ランスの平面の上方に設置される。
【００４２】一方、もしガラスが還元雰囲気の下で溶融
されるならば、ガス注入器は酸素注入器の下方に設置さ
れる。しかしながら、全ての場合において、酸化剤注入
および燃料注入の速度は、急速な混合（乱流）を避け、
反対に段階的燃焼を得るために、あまり異ならないほう
が好ましい。酸化剤と燃料の速度の比は、やはり好まし
くは、１以上であり、より好ましくは、１ないし２であ
る。
されるならば、ガス注入器は酸素注入器の下方に設置さ
れる。しかしながら、全ての場合において、酸化剤注入
および燃料注入の速度は、急速な混合（乱流）を避け、
反対に段階的燃焼を得るために、あまり異ならないほう
が好ましい。酸化剤と燃料の速度の比は、やはり好まし
くは、１以上であり、より好ましくは、１ないし２であ
る。
【００４３】酸素は、超低周波状況において、約−１５
ないし＋１５度の角度で、炉へ導入される。同じ平面上
にランスまたは注入器を備えることも同等に可能であ
る。
ないし＋１５度の角度で、炉へ導入される。同じ平面上
にランスまたは注入器を備えることも同等に可能であ
る。
【００４４】第３の酸素ランス３８は、燃焼を完了さ
せ、ガス放出煙突内での一酸化炭素の燃焼を避けるよう
にするため、炉の煙放出口２１の近辺に備えられる。天
然ガスは、好ましくは、１０ないし１５０ｍ／ｓの速度
で導入される。酸素注入は、一方で、煙の根幹でオーバ
ーヒートを避け、この火炎に対面する炉の壁面上にあ
り、火炎の衝撃を大きくしすぎる原因となる高温箇所の
拡大を避けるために、好ましくは、超低周波状況におい
て行われる。
せ、ガス放出煙突内での一酸化炭素の燃焼を避けるよう
にするため、炉の煙放出口２１の近辺に備えられる。天
然ガスは、好ましくは、１０ないし１５０ｍ／ｓの速度
で導入される。酸素注入は、一方で、煙の根幹でオーバ
ーヒートを避け、この火炎に対面する炉の壁面上にあ
り、火炎の衝撃を大きくしすぎる原因となる高温箇所の
拡大を避けるために、好ましくは、超低周波状況におい
て行われる。
【００４５】ガラス精製ゾーンには、好ましくは、実質
的に水平に、かつ、装填ゾーンへわずかに向かうように
設置される２つのバーナーが備えられる（「わずかに」
とは、約０ないし１０度の角度を意味する）。
的に水平に、かつ、装填ゾーンへわずかに向かうように
設置される２つのバーナーが備えられる（「わずかに」
とは、約０ないし１０度の角度を意味する）。
【００４６】燃焼の調整は、表１に示された方法で実施
される。すなわち、加熱出力の約６０％は、係数Ｋｓが
０．６５（０．５ないし０．８）のオーダーで溶融ゾー
ン（通気ビン４９にまで及ぶ）へ集中し、同時に酸素総
量の体積の４０％が、係数Ｋｓが１．３（０．８ないし
１．５）でこの溶融ゾーンに注入され、および総酸素量
（または総酸化剤量）の５０体積％がこの溶融ゾーンに
注入される。また、煙放出ゾーンには出力は注入されな
いが、炉内へ放出された総酸素量の約１０％が、可燃性
を有する汚染ガスを煙が放出される前に除去するために
煙不出開口部の近辺部に位置するランス３８を経由して
注入される。（より一般的には、上記の補助酸素流量に
よる。）炉のヘッドで拡大された火炎は、ガラス浴の表
面の３分の２よりも多くを覆う。この火炎は、燃焼の初
期における火炎の天然ガスのクラッキングから起こり、
発生した炭素粒子の再燃焼の原因となる不完全燃焼のた
めに、長くかつ発光する。
される。すなわち、加熱出力の約６０％は、係数Ｋｓが
０．６５（０．５ないし０．８）のオーダーで溶融ゾー
ン（通気ビン４９にまで及ぶ）へ集中し、同時に酸素総
量の体積の４０％が、係数Ｋｓが１．３（０．８ないし
１．５）でこの溶融ゾーンに注入され、および総酸素量
（または総酸化剤量）の５０体積％がこの溶融ゾーンに
注入される。また、煙放出ゾーンには出力は注入されな
いが、炉内へ放出された総酸素量の約１０％が、可燃性
を有する汚染ガスを煙が放出される前に除去するために
煙不出開口部の近辺部に位置するランス３８を経由して
注入される。（より一般的には、上記の補助酸素流量に
よる。）炉のヘッドで拡大された火炎は、ガラス浴の表
面の３分の２よりも多くを覆う。この火炎は、燃焼の初
期における火炎の天然ガスのクラッキングから起こり、
発生した炭素粒子の再燃焼の原因となる不完全燃焼のた
めに、長くかつ発光する。
【００４７】精製ゾーンに設置された２つのポートによ
って導入されたエネルギーと酸素は、燃焼のために必要
とされる付加的なエネルギーを導入することと、浴上に
生じている火炎のループ形状を維持することを可能とす
る。浴の表面上の最大被覆はこのように作り出される。
って導入されたエネルギーと酸素は、燃焼のために必要
とされる付加的なエネルギーを導入することと、浴上に
生じている火炎のループ形状を維持することを可能とす
る。浴の表面上の最大被覆はこのように作り出される。
【００４８】炉内のエネルギー配分および化学量論的係
数Ｋｓは表１に要約される。
数Ｋｓは表１に要約される。
【００４９】
【表１】 ＊パーセンテージは、煙中の酸素体積のパーセンテージ
が０．５ないし３体積％および好ましくは１．５体積％
とするために必要な、炉（溶融および精製）へ付加する
酸素のパーセンテージを示す。炉内に他の燃料物質（ポ
ートに送られる燃料以外）がある場合、酸素は、脱出す
る煙中の酸素の量が０．５ないし３体積％でなるように
するために、上記に示されたパーセンテージと比較して
付加される。
が０．５ないし３体積％および好ましくは１．５体積％
とするために必要な、炉（溶融および精製）へ付加する
酸素のパーセンテージを示す。炉内に他の燃料物質（ポ
ートに送られる燃料以外）がある場合、酸素は、脱出す
る煙中の酸素の量が０．５ないし３体積％でなるように
するために、上記に示されたパーセンテージと比較して
付加される。
【００５０】炉内の燃焼は不均整であり、すなわち、係
数Ｋｓは火炎にそって変化する。この燃焼は好ましく
は、溶融浴の表面の最大被覆のための火炎を長くするた
めに、「段階的」である。
数Ｋｓは火炎にそって変化する。この燃焼は好ましく
は、溶融浴の表面の最大被覆のための火炎を長くするた
めに、「段階的」である。
【００５１】得られた結果により、炉の特定消費は、低
いにもかかわらず、約１７％減少し、一方で、生産され
たガラスの質が実質的に炉の改造前のものと同一である
ことが見出された。
いにもかかわらず、約１７％減少し、一方で、生産され
たガラスの質が実質的に炉の改造前のものと同一である
ことが見出された。
【図１】 先行技術に基づくガラス生産のための、回収
熱交換器を有する縦型炉の従来図。
熱交換器を有する縦型炉の従来図。
【図２】 回収熱交換器を有さず、炉の燃焼が酸素との
完全燃焼である本発明に基づく図１の炉の操作方法を示
す図。
完全燃焼である本発明に基づく図１の炉の操作方法を示
す図。
１…縦型ガラス炉 ４、５…横方向ガラス装填装置 ８、１１…開口部 ９、１２、２８…注入器 ２１…煙放出口 ３７、３８…酸素ランス ３９、４０…ポート ４９…一連の通気ビン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティエリー・レジレ フランス国、78117 トゥッス − ル − ノーブル、リュ・リュシヤン・ルージ ェリエ 36
Claims (14)
- 【請求項１】 燃料と、酸素を５０体積％よりも多く含
む酸化剤とが供給される少なくとも１つの第１のポート
によって加熱されるガラス溶融ゾーンを後面部に有し、
かつガラス精製ゾーンを前面部に有するガラス炉中でル
ープ形状の火炎を形成するための方法において、 炉のゾーンにおける炎の化学量論的係数Ｋｓが、 Ｋｓ＝このゾーンに注入された実際の酸素体積／化学量
論的酸素体積 と定義され、 酸化剤および燃料ガスの注入が、少なくとも１つの第１
のポートにおいてこのゾーンにおける係数Ｋｓが０．８
以下となるように調整され、 燃料−酸化剤混合物が、精製ゾーンへ、化学量論的係数
Ｋｓが溶融ゾーンにおけるその値よりも高く、かつ０．
８ないし１．５となるように注入され、 煙放出ゾーンの近傍に位置する溶融ゾーンへは、酸化剤
ガスのみが、煙中の酸素の量が０．５ないし３体積％と
なるように注入される方法。 - 【請求項２】 燃焼したガスの熱を回収する手段と、炉
の後部に配置された少なくとも１つの空気−燃料ポート
であって、ガラス溶融ゾーンと精製ゾーン上に延びて炉
の前壁付近まで至り、ガラス精製ゾーンを経由し、炉の
後壁に向かって溶融ゾーン上に戻るループ形状の火炎を
ガラス浴上で形成する少なくとも１つの空気−燃料ポー
トと、炉の後壁付近およびガラス溶融ゾーンに位置し未
溶融ガラスを装填するための少なくとも２つのゾーンを
有する、「縦型」のガラス炉の一時的転換のための方法
において、 燃焼したガスの熱を回収する手段の修復の間、前記回収
手段は煙の流れを避けるために閉じられ、 燃料と少なくとも５０体積％の酸素を含む酸化剤とを供
給された少なくとも１つの第１のポートが、少なくとも
１つの既存の空気−燃料ポートの場所に備えられ、 煙は、ガラス装填のための少なくとも１つのゾーンを介
して放出され、 燃料と、酸素を少なくとも５０体積％含む酸化剤とを供
給される注入手段がガラス精製ゾーンに備えられ、 酸素を少なくとも５０％含む酸化剤ガスを注入する手段
が、ループ形状の火炎を形成するように炉内の煙放出ゾ
ーンに近接する溶融ゾーンに位置する炉側壁に備えら
れ、 炉内のゾーンにおける化学量論的係数Ｋｓ：Ｋｓ＝この
ゾーンに注入された実際の酸素体積／化学量論的酸素体
積が、少なくとも第１のポートにより供給されるガラス
溶融ゾーンにおいて０．８よりも低く、炉の精製ゾーン
では０．８ないし１．５である方法。 - 【請求項３】 酸化剤ガスが８８体積％以上の純度を有
する酸素であり、１０ないし１５０ｍ／ｓの速度で注入
される、請求項２に記載の「縦型」のガラス炉における
一時転換のための方法。 - 【請求項４】 酸化剤ガスが、ＰＳＡまたはＶＳＡ型の
吸着によって空気からガスを分離し酸素を生成するため
の装置で生成される、請求項２または３に記載の「縦
型」のガラス炉における一時転換のための方法。 - 【請求項５】 燃料ガス／酸化剤ガスの炉への注入時の
注入速度の比が、１以上である請求項１ないし４のいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項６】 炉の精製ゾーンにおける化学量論的比Ｋ
ｓが、約０．５ないし０．８である請求項１ないし５の
いずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 炉の精製ゾーンにおける化学量論的比Ｋ
ｓが、約１．３のオーダーである請求項１ないし６のい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 酸化剤ガスの注入後の煙中の酸素の量
が、約１．５体積％である請求項１ないし７のいずれか
１項記載の方法。 - 【請求項９】 溶融ゾーンの比Ｋｓが約０．６５である
請求項１ないし８のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 煙放出ゾーンを除いたガラス溶融ゾー
ンに注入される酸素の体積量が、炉へ注入された酸素の
総体積量の約４０％である請求項１ないし９のいずれか
１項記載の方法。 - 【請求項１１】 ガラス精製ゾーンに注入される酸素の
体積量が、炉へ注入された酸素体積量の約５０％である
請求項１ないし１０のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１２】 煙放出ゾーンへ注入される酸素の体積
量が、炉へ注入された酸素体積量の約１０％である請求
項１ないし１１のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 一般的には気体状である燃料が未溶融
ガラスとともに炉へ送られ、炉へ注入される酸化剤ガス
の量が実質的に化学量論的比を維持するように調整され
る請求項１ないし１２のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 ガラス炉の修復の間、酸素−燃料ポー
トを使用する。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9606013 | 1996-05-14 | ||
| FR9606013 | 1996-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1072220A true JPH1072220A (ja) | 1998-03-17 |
| JP4112650B2 JP4112650B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=9492133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12233697A Expired - Fee Related JP4112650B2 (ja) | 1996-05-14 | 1997-05-13 | 酸素との燃焼を利用するガラス炉の転換のための方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5855639A (ja) |
| EP (1) | EP0807608B1 (ja) |
| JP (1) | JP4112650B2 (ja) |
| DE (1) | DE69708965T2 (ja) |
| ES (1) | ES2169843T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004520490A (ja) * | 2001-04-27 | 2004-07-08 | ジュピター オキシジェン コーポレーション | 炉およびその炉を用いた酸素供給式燃焼システムまたは燃焼方法またはアルミニウム回収方法またはアルミニウム分離方法またはアルミニウム回収炉または廃棄物焼却装置廃棄物焼却方法若しくはその炉の制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2757845B1 (fr) * | 1996-12-31 | 1999-01-29 | Air Liquide | Procede pour ameliorer le profil thermique des fours de verre et four de fusion de verre pour sa mise en oeuvre |
| US6113386A (en) * | 1998-10-09 | 2000-09-05 | North American Manufacturing Company | Method and apparatus for uniformly heating a furnace |
| CA2323032A1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and apparatus for backing-up oxy-fuel combustion with air-fuel combustion |
| US6519973B1 (en) | 2000-03-23 | 2003-02-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Glass melting process and furnace therefor with oxy-fuel combustion over melting zone and air-fuel combustion over fining zone |
| FR2909995B1 (fr) * | 2006-12-18 | 2010-04-23 | Saint Gobain Rech | Four a boucle pour verre a fibrer |
| US20130180289A1 (en) * | 2011-04-07 | 2013-07-18 | Rainer Mieth | Method and device for melting meltable stock |
| CN106277718B (zh) * | 2016-08-19 | 2019-03-15 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维池窑用玻璃液通道加热方法 |
| CN110615598B (zh) * | 2019-09-27 | 2020-06-23 | 湖南巨强再生资源科技发展有限公司 | 一种高效节能的马蹄焰熔炉 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2800175A (en) * | 1949-06-11 | 1957-07-23 | Libbey Owens Ford Glass Co | Firing tank furnaces |
| US3592623A (en) * | 1969-04-04 | 1971-07-13 | Air Reduction | Glass melting furnace and method of operating it |
| SE463512B (sv) * | 1989-04-17 | 1990-12-03 | Aga Ab | Saett och smaeltugn foer framstaellning av glas |
| FR2659729B1 (fr) * | 1990-03-16 | 1992-06-05 | Air Liquide | Procede de fusion et d'affinage d'une charge. |
| US5116399A (en) * | 1991-04-11 | 1992-05-26 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Glass melter with front-wall oxygen-fired burner process |
| US5139558A (en) * | 1991-11-20 | 1992-08-18 | Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation | Roof-mounted auxiliary oxygen-fired burner in glass melting furnace |
| US5242296A (en) * | 1992-12-08 | 1993-09-07 | Praxair Technology, Inc. | Hybrid oxidant combustion method |
| FR2728254B1 (fr) * | 1994-11-08 | 1997-01-31 | Saint Gobain Vitrage | Procede et dispositif pour la fusion du verre |
| FR2736347B1 (fr) * | 1995-07-06 | 1997-10-24 | Air Liquide | Procede et four a boucle pour la fusion du verre |
-
1997
- 1997-04-29 DE DE69708965T patent/DE69708965T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-29 EP EP97400967A patent/EP0807608B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-29 ES ES97400967T patent/ES2169843T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-13 JP JP12233697A patent/JP4112650B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-05-14 US US08/856,475 patent/US5855639A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2004520490A (ja) * | 2001-04-27 | 2004-07-08 | ジュピター オキシジェン コーポレーション | 炉およびその炉を用いた酸素供給式燃焼システムまたは燃焼方法またはアルミニウム回収方法またはアルミニウム分離方法またはアルミニウム回収炉または廃棄物焼却装置廃棄物焼却方法若しくはその炉の制御方法 |
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| EP0807608B1 (fr) | 2001-12-12 |
| JP4112650B2 (ja) | 2008-07-02 |
| DE69708965D1 (de) | 2002-01-24 |
| DE69708965T2 (de) | 2002-06-27 |
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