JPH11132463A - 加熱炉用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内を均等に加熱することができ、ＮＯｘの
発生を抑制し得る加熱炉用バーナを提供する。 【解決手段】 炉内に燃焼用ガスを供給する主燃焼用バ
ーナ５ａと、炉内に燃焼用空気Ａを供給する空気供給部
６とを個別に有し、燃焼用ガスと燃焼用空気Ａとを主燃
焼用バーナ５ａおよび空気供給部６の近傍で混合燃焼さ
せる加熱炉用バーナであって、補助燃焼用ガスを供給す
る補助燃焼用バーナ５ｂを空気供給部６の内部に設け、
補助燃焼用バーナ５ｂに対する補助燃焼用ガスの供給量
を、主燃焼用バーナ５ａに対する燃焼用ガスの供給量よ
りも少なく設定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に燃焼用ガス
を供給する主燃焼用バーナと、前記炉内に燃焼用空気を
供給する空気供給部とを個別に有し、前記燃焼用ガスと
前記燃焼用空気とを前記主燃焼用バーナおよび前記空気
供給部の近傍で混合燃焼させる加熱炉用バーナに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加熱炉用バーナにあって
は、炉の内部に対して燃焼用ガスと燃焼用空気とを別々
に供給し、これら燃焼用ガスと燃焼用空気とを主燃焼用
バーナおよび空気供給部の近傍で混合燃焼させることで
炉の内部に火炎を形成し、被加熱物を均等に加熱しよう
とするものがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ただし、上記従来の加
熱炉用バーナを用いて加熱炉内の加熱を行う場合には次
のような問題があった。例えば、前記加熱炉がガラス溶
解炉である場合には、炉内温度を１５００〜１６００℃
にする必要がある。この場合には、ガラス原料を容器な
どに溜めて間接的に加熱することが困難なため、主に、
火炎の輻射熱によって加熱する必要がある。しかし、Ｌ
ＰＧやメタン系の燃焼用ガスを燃焼させる場合には、火
炎の根元付近には未燃焼部分が長く形成されるため、主
燃焼用バーナ近傍の温度が低くなる。このため、ガラス
原料を均等に溶解することが困難になるばかりでなく、
主燃焼用バーナ近傍の温度を高めるべく燃焼用ガスの供
給量を増加させて前記高温燃焼領域でのガス燃焼量を増
加させた場合には、当該高温燃焼領域の温度がより高ま
ってＮＯｘの発生量を増加させたり、火炎が大きくなっ
て加熱炉が損傷し易い等の不都合が生じる。一方、火炎
を根元側に近づけて当該根元部分の温度を上げるべく、
主燃焼用バーナからの燃焼用ガスの噴出速度を減少させ
た場合には、火炎の勢いが損なわれてしまう。この結
果、不安定となった火炎が炉壁に接触して熱エネルギー
を損失したり、炉壁の損傷を生じさせたりする等の問題
が生じていた。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、炉内を均等に加熱することができ、ＮＯｘ
の発生を抑制し得る加熱炉用バーナを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成を、図１〜図４に示した例を参考に
説明する。 （構成１）本発明の加熱炉用バーナは、請求項１に記載
したごとく、補助燃焼用ガスＧ２を供給する補助燃焼用
バーナ５ｂを空気供給部６の内部に設け、前記補助燃焼
用バーナ５ｂに対する補助燃焼用ガスＧ２の供給量を、
前記主燃焼用バーナ５ａに対する燃焼用ガスＧの供給量
よりも少なく設定してある点に特徴を有する。 （作用・効果）本構成であれば、低温となりがちな主炎
の根元部分を補助燃焼用バーナが加熱するから、根元の
温度が改善され、被処理物の加熱・溶融効果を高めるこ
とができる。このため、主炎の根本近傍の温度を高める
べく燃焼用ガスの供給量を増加させる等の必要がなくな
るから、主炎の最高温度を低く抑えることができ、炉内
に極端に高温となる領域が生じるのを抑制してＮＯｘの
発生を低減させることが可能となる。また、本構成で
は、補助燃焼用ガスの供給量を、前記主燃焼用バーナに
対する燃焼用ガスの供給量よりも少なく設定してある
が、前記補助燃焼用バーナは、あくまでも主燃焼用バー
ナの根本付近を加熱することが目的であるから、この様
な設定でも十分な加熱機能を発揮することができる。

【０００６】（構成２）本発明の加熱炉用バーナは、請
求項２に記載したごとく、前記主燃焼用バーナ５ａを前
記空気供給部６の下方に設けて構成することができる。 （作用・効果）本構成のごとく主燃焼用バーナをできる
だけ下方に設けておけば、火炎の巻き上がりによる炉の
天井壁等の温度上昇が最も少なくなるから、主燃焼用バ
ーナの熱損傷を最小限に留めることができる。これによ
り、前記主燃焼用バーナに係る保守整備等の手間を軽減
することもできる。

【０００７】（構成３）本発明の加熱炉用バーナは、請
求項３に記載したごとく、主燃焼用バーナ５ａによって
形成される主炎７の根元部分に対して、前記主燃焼用バ
ーナ５ａが燃焼用ガスを噴射する方向とは異なる方向か
ら補助燃焼用ガスＧ２を供給する補助燃焼用バーナ５ｂ
を設けた点に特徴を有する。 （作用・効果）本構成であれば、低温となりがちな主炎
の根元部分を補助燃焼用バーナが加熱するから、根元の
温度が改善され、被処理物の加熱・溶融効果が向上す
る。また、例えば、前記主燃焼用バーナを設けた炉壁に
対して隣接する炉壁に本発明の補助燃焼用バーナを設け
ることとすれば、従来の主燃焼用バーナの設置状態を変
更する必要がなく、前記補助燃焼用バーナを容易に増設
することができる。さらに、前記補助燃焼用バーナを例
えば炉の隅部に設けることとすれば、当該補助燃焼用バ
ーナからの補助炎によって前記隅部に対流が形成され
る。この対流は炉内の高温空気を当該隅部に導くことと
なり、当該隅部の温度を高める効果を得ることもでき
る。

【０００８】尚、上記課題を解決するための手段の説明
中、図面を参照し、図面との対照を便利にするために符
号を記すが、当該記入により本発明が添付図面の構成に
限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の加熱炉用バーナを用いる加熱
炉１の一例として図１および図２にガラス溶解炉１ａを
示す。図１は、ガラス原料２の搬送方向と同方向から見
た場合の側面図であり、図２は図１におけるII−II平断
面図である。当該ガラス溶解炉１ａはガラス原料２の搬
送方向に対して左右対称の構成を有する。図１に示すご
とく、中央に溶解槽３を備えると共に、当該溶解槽３の
両側部を形成する炉壁４の上部には、夫々、燃焼用ガス
Ｇを供給するガス供給部５と、燃焼用空気Ａを供給する
空気供給部６とを備えている。当該ガス供給部５は、主
炎７を形成すべく主燃焼用ガスＧ１を供給する主燃焼用
バーナ５ａと、補助炎８を形成すべく補助燃焼用ガスＧ
２を供給する補助燃焼用バーナ５ｂとからなる。前記主
燃焼用バーナ５ａおよび補助燃焼用バーナ５ｂの外側に
は蓄熱室９を備えている。

【００１０】図１は、ガラス溶解炉１ａの内部に対し、
左側の前記空気供給部６から燃焼用空気Ａを供給すると
共に、前記空気供給部６の下方に設けた前記主燃焼用バ
ーナ５ａから主燃焼用ガスＧ１を供給し、前記空気供給
部６の途中の内部に対して前記補助燃焼用バーナ５ｂか
ら補助燃焼用ガスＧ２を供給する場合を示している。つ
まり、当該ガラス溶解炉１ａは、いわゆるアンダーポー
ト式のガラス溶解炉１ａである。図１の状態において、
前記燃焼用空気Ａは、左側の蓄熱室９で加熱された後に
前記空気供給部６を介してガラス溶解炉１ａの内部に供
給される。前記主燃焼用ガスＧ１と前記燃焼用空気Ａと
は、前記主燃焼用バーナ５ａおよび前記空気供給部６の
近傍で混合燃焼させる。この主燃焼用ガスＧ１は、ガラ
ス溶解炉１ａの内部において主炎７を形成し、当該火炎
の輻射熱によってガラス原料２を溶解する。

【００１１】また、前記補助燃焼用バーナ５ｂによって
前記空気供給部６の内部に供給された補助燃焼用ガスＧ
２は、前記燃焼用空気Ａと反応して燃焼し、補助炎８を
形成しつつ前記ガラス溶解炉１ａの内部に供給される。
当該補助炎８は、前記主炎７の根元部分に向くように形
成してある。本構成によれば、前記主炎７の根元部分に
存在する低温部分を有効に加熱することができるから、
ガラス溶解炉１ａの内部の温度の不均一性を緩和するこ
とができる。

【００１２】図２に示すごとく、当該ガラス溶解炉１ａ
においては、ガラス原料２の搬送方向に対して直角方向
に前記主炎７が形成される。前記ガラス溶解炉１ａの天
井部１０は図１に示すごとくアーチ状を呈しており、前
記主炎７からの輻射熱をガラス原料２の側に反射させる
機能を有する。

【００１３】燃焼により発生した燃焼排ガスｇは、主炎
７が形成されていない側の空気供給部６および前記蓄熱
室９を介して排出される。即ち、空気供給部６および蓄
熱室９は、排ガス排出部１１としても機能する。燃焼側
と排気側とは、所定時間毎に双方の役割を交代し、いわ
ゆる交番燃焼が行われる。前記蓄熱室９には、例えば煉
瓦１２等の蓄熱材を設けてあり、排ガス排出部１１とし
て機能している間に前記燃焼排ガスｇの保有熱を蓄熱す
る。当該蓄熱は、後に空気供給部６として機能する際
に、燃焼用空気Ａを加熱するための熱源として利用す
る。尚、図２において、ガラス原料２は溶解槽３の内部
を投入口１３から作業槽１４に向かって流下する。溶解
槽３と作業槽１４との間には挿通孔１５を有する隔壁１
６を設けてあり、溶融および清澄を完了したガラスのみ
を作業槽１４に導くように構成してある。

【００１４】尚、前記主燃焼用バーナ５ａから供給する
主燃焼用ガスＧ１と、前記補助燃焼用バーナ５ｂから供
給する補助燃焼用ガスＧ２とは、通常、同一種類のガス
を用いるが、別種類のガスであっても特に差し支えはな
い。補助燃焼用ガスＧ２の供給量と主燃焼用ガスＧ１の
供給量との比率は、補助燃焼用ガスＧ２を１０〜５０％
に設定するのがよい。ただし、主炎７の根元温度をより
高温化したい場合には、補助燃焼用ガスＧ２の供給比率
を８０％程度まで増加することができる。

【００１５】前記補助炎８は、基本的には前記主炎７の
根元を加熱して温度分布の均一化を図るものであるが、
次のような作用効果も期待できる。即ち、補助炎８は燃
焼用空気Ａを予め加熱することにもなるから、主燃焼用
ガスＧ１と燃焼用空気Ａとの燃焼速度が高められる。よ
って、前記主燃焼用ガスＧ１はガラス溶解炉１ａの内部
に供給された直後から燃焼を開始して、ガラス溶解炉１
ａの内部において主燃焼用バーナ５ａの近傍から主炎７
を形成することとなる。即ち、主燃焼用ガスＧ１の燃焼
によって主燃焼用バーナ５ａの近傍から高温域が形成さ
れるため、炉内の温度を平均化させることができるうえ
に、極端に高温となる領域が発生するのを抑制してＮＯ
ｘの発生を低減させることが可能となる。

【００１６】以上のごとく、本発明の加熱炉用バーナを
用いれば、ＮＯｘの発生を抑制しつつ炉内を均等に加熱
することができるようになった。

【００１７】〔別実施形態〕 〈１〉 上記実施形態では、空気供給部６の内部に補助
燃焼用バーナ５ｂを設けた例を示したが、この例に限ら
れるものではなく、例えば、図３のごとく構成すること
もできる。 即ち、前記主燃焼用バーナ５ａを夫々設け
た一対の炉壁４ではなく、これらの炉壁４に直行する炉
壁１７ａ，１７ｂに補助燃焼用バーナ５ｂを設ける。当
該補助燃焼用バーナ５ｂは、例えば図３に示すごとく、
両端の主燃焼用バーナ５ａの根本付近に補助炎８が達す
るように設ける。つまり、前記直行する炉壁１７ａ，１
７ｂの夫々に二箇所ずつ、合計四箇所に補助燃焼用バー
ナ５ｂを設ける。本構成であれば、低温となりがちな主
炎７の根元部分を当該補助燃焼用バーナ５ｂが加熱する
から、根元の温度が改善され、ガラス原料２の加熱・溶
融効果を向上させることができる。また、一般に、ガラ
ス溶解炉１ａのうち、このような隅部の温度は特に低く
なる傾向にある。つまり、主燃焼用バーナ５ａによる加
熱のエネルギーが、前記直行する炉壁１７ａ，１７ｂに
吸収されやすく、前記直行する炉壁１７ａ，１７ｂに近
接する位置ほど温度が低下するのである。特に、ガラス
原料２の溶融に多くの熱エネルギーを必要とする、ガラ
ス原料２を投入する側の炉壁１７ａの近傍では、より低
温となりがちである。しかし、本構成のごとく当該隅部
に補助燃焼用バーナ５ｂを設けることで当該隅部の温度
低下を緩和することができる。しかも、当該補助燃焼用
バーナ５ｂの補助炎８によって当該隅部にまで炉内の高
温ガスの対流が形成されるため、当該隅部の温度が低下
するのをさらに防止することができる。この他にも、本
構成であれば、従来の主燃焼用バーナ５ａの設置状態を
変更することなく前記補助燃焼用バーナ５ｂの増設が可
能であり、簡単な改造のみによって加熱効果の高い加熱
炉を得ることができる。

【００１８】〈２〉 これまでの実施形態では、ガラス
原料２の搬送方向に対して直角方向に主炎７を形成する
ガラス溶解炉１ａを示したが、図４に示すごとく、ガラ
ス原料２の搬送方向に沿って主炎７を形成するものであ
ってもよい。尚、この場合のガラス原料２は溶解槽３を
蛇行しながら流下するが、全体としては、前記主炎７の
方向に沿って流れるものである。本別実施形態の場合に
は、例えば、ガラス原料２の投入側の炉壁１７ａに四組
の主燃焼用バーナ５ａと空気供給部６とを設け、左右夫
々二組ずつを燃焼側と排気側とに区別して交番燃焼させ
るものとする。この場合のガラス溶解炉１ａの内部の燃
焼排ガスｇ等の流れは、燃焼している側の主燃焼用バー
ナ５ａから一旦ガラス溶解炉１ａの下手側に至り、そこ
で反転して燃焼していない側の空気供給部６すなわち排
ガス排出部１１に戻ることとなる。本別実施形態におい
ても、前記補助燃焼用バーナ５ｂは何れの位置に設けて
もよい。即ち、空気供給部６の内部に補助燃焼用ガスＧ
２を供給する形式にしてもよいし、主燃焼用バーナ５ａ
と直行する方向に設けるものであってもよい。図４に
は、特に後者の例を示している。本構成の場合でも、主
炎７の根本付近を加熱して根元の温度が改善され、被処
理物の加熱・溶融効果を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱炉用バーナを用いた加熱炉の一例
を示す側面図

【図２】図１におけるII−II平断面図

【図３】別実施形態に係る加熱炉用バーナを用いた加熱
炉の一例を示す平面図

【図４】別実施形態に係る加熱炉用バーナを用いた加熱
炉の一例を示す平面図

【符号の説明】

５ａ 主燃焼用バーナ ５ｂ 空気供焼用バーナ ６ 空気供給部 ７ 主炎 Ａ 燃焼用空気 Ｇ 燃焼用ガス Ｇ２ 補助燃焼用ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 秀昭 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 小川 悦郎 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に燃焼用ガスを供給する主燃焼用バ
   ーナと、前記炉内に燃焼用空気を供給する空気供給部と
   を個別に有し、前記燃焼用ガスと前記燃焼用空気とを前
   記主燃焼用バーナおよび前記空気供給部の近傍で混合燃
   焼させる加熱炉用バーナであって、 補助燃焼用ガスを供給する補助燃焼用バーナを前記空気
   供給部の内部に設け、前記補助燃焼用バーナに対する補
   助燃焼用ガスの供給量を、前記主燃焼用バーナに対する
   燃焼用ガスの供給量よりも少なく設定してある加熱炉用
   バーナ。
2. 【請求項２】前記主燃焼用バーナが、前記空気供給部の
   下方に設けてある請求項１に記載の加熱炉用バーナ。
3. 【請求項３】 炉内に燃焼用ガスを供給する主燃焼用バ
   ーナと、前記炉内に燃焼用空気を供給する空気供給部と
   を個別に有し、前記燃焼用ガスと前記燃焼用空気とを前
   記主燃焼用バーナおよび前記空気供給部の近傍で混合燃
   焼させる加熱炉用バーナであって、 前記主燃焼用バーナによって形成される火炎の根元部分
   に対して、前記主燃焼用バーナが燃焼用ガスを噴射する
   方向とは異なる方向から補助燃焼用ガスを供給する補助
   燃焼用バーナを設けてある加熱炉用バーナ。