JPH11237008A - 燃焼方法、およびこのような方法を使用する燃料噴霧バーナ - Google Patents
燃焼方法、およびこのような方法を使用する燃料噴霧バーナInfo
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Abstract
および/または炎の内部の温度のピークを下げてNOx
の形成を少なくすることができる、特にガラスの溶融に
使用される燃焼方法および装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも一つの内壁(25)をもつ重
油類の液体燃料の供給管路(2)と前記燃料供給管路に
対し同心に配置された噴霧化流体供給管路(3)とを有
する少なくとも一つの噴射器(1)を具備する少なくと
も一つのバーナ(5)により、燃料供給が行われる。
液体燃料をその供給管路から排出させる直前に、前記内
壁にほぼ沿った中空噴流の形状にする。このような方法
を使用するバーナにも関する。特にガラス製造炉内のN
Oxの低減に適用される。
Description
噴射器を具備する少なくとも一つのバーナにより燃料の
供給が行われる燃焼方法および装置に関する。
の平ガラスの製造用の炉、あるいは、たとえば再生装置
(エネルギー回収装置)を使用する炉の種類で反転動作
する炉等、梱包凹ガラスの製造用の炉においてガラスを
溶融するための使用について特に記述するが、このよう
な適用に限定されるものではない。
造炉内で使用される方法の大部分は、好ましくないNO
xが燃焼煙内に排出されるという問題に直面している。
影響を与える。例えば、NO2は呼吸器系疾患の原因と
なる刺激性ガスである。またNOxは、大気と接触する
と、いわゆる酸性雨を次第に形成することがある。最後
に、NOxは光化学汚染を発生する。なぜなら、NOxは
揮発性有機化合物および太陽光線とあいまっていわゆる
対流圏オゾンの形成の原因となり、低い高度でのオゾン
の濃度が上昇すると、特に暑熱期には人間にとって有毒
になる。
現行規格は次第に厳格なものになってきている。ところ
で、これら規格が存在するため、ガラス製造炉などの炉
の製造者は常に、NOxの排出を最大限に、好ましくは
1m3の排煙あたり500mg未満の割合まで制限する
よう専心しなければならない。
既に分析されている。まず第一に温度である。なぜな
ら、1300℃を超えるとNOxの排出量は過剰空気に
対し指数関数的に増加するからであり、これは、NOx
の濃度は酸素の濃度の平方根、あるいはさらにはN2の
濃度に依存する。
くの技術が提案された。
せて、NOxを窒素に変換することから成る。この還元
剤はアンモニアとすることができるが、そのような物質
の保存および取り扱いが困難であるなどの問題が知られ
ている。還元剤として天然ガスを使用することも可能で
あるが、これは炉の消費量が犠牲にされ、CO2の排出
量が増加する。
措置を採用することによって、この技術を使用しないよ
うにすることが好ましい。
は、上で記述した技術におけるように、すでに形成され
たNOxを破壊しようとするのではなく、例えば炎のレ
ベルでその形成を阻止をはかるものであるからである。
これらの措置は実施が簡単であり、結果として、より経
済的である。しかしながらこれらの措置は前述の技術の
完全な代替にはなりえないことがある得るが、これらを
有利に補完することはできる。いずれにせよこれら一次
的措置は、二次的措置の試薬の消費を減少させるために
必須な前提条件である。
くつかのカテゴリに分類することができる。
ルにおいて空気欠如ゾーンを設ける「リバーニング(re
burning)」と呼ばれる技術により、NOxの形成を低減
することから成る。この技術はまた、再生装置(regene
rateurs)を積み重ねるレベルにおいて温度を上昇さ
せ、場合によっては、特に気密性および耐食性に関し
て、再生装置およびその積み重ねについて特殊な設計を
行わなければならないという欠点を有する。
炎のレベルでNOxの形成を阻止、あるいは少なくとも
低減させることから成る。これを行うために、たとえ
ば、燃焼空気の過剰分の低減をはかることができる。ま
た、炎の長さを維持することにより、温度のピークを制
限し、炎の先端の体積を増して、炎の中心の平均温度の
下降をはかることも可能である。このような解決方法
は、例えば、1996年7月11日出願のフランス特許
出願FR96/08663、および1997年7月9日
出願の国際特許出願PCT/FR97 01244に記
述されている。この解決方法は、燃料の供給および混合
燃料の供給が共に、燃料/混合燃料の接触(contact)
を時間的に平準化し、かつ/またはNOxの排出を低減
させるために、この接触の体積を増すように実施され
る、ガラスの溶融用燃焼方法である。
が液体燃料であり、炎を長くすることおよび/または炎
の内部の温度のピークを下げてNOxの形成を少なくす
ることができる新しい燃焼方法および装置を提供するこ
とである。
の全構成に適し、特に、適切な長さで、溶融中のガラス
化可能材料の浴の最大覆い(カバー)を促進するために
十分な体積を有する炎を供給することにより、最適な熱
移動を得ることができる燃焼方法、およびこれに関する
装置を提供することである。
めに、少なくとも一つの内壁をもつ重油類の液体燃料の
供給管路と前記燃料供給管路に対し同心に配置された噴
霧化流体供給管路とを有する少なくとも一つの噴射器を
具備する少なくとも一つのバーナにより燃料供給が行わ
れる、特にガラスの溶融に使用される燃焼方法を対象と
する。本発明によれば、液体燃料をその供給管路から排
出させる直前に、前記内壁にほぼ沿った中空噴流の形状
にする。
完璧に応えるものである。事実、このように、液体燃料
がその供給管から出る直前に、きわめて特殊な液体燃料
の流れを作ることにより、その管路の出口において、噴
霧化流体による液体燃料の機械的噴霧の向上をはかるこ
とができ、それにより、この液体燃料のきわめて不均一
な小滴を得ることが可能であり、従って、NOxが形成
する原因となる、速すぎる燃料の燃焼を防止することが
可能である。
わめて有利には、入り口、すなわち炎の根元に供給する
燃料を少なくすることができ、それにより、NOxの形
成の危険性がさらに減少する。
存の技術に必ずしも置き換われるものではなく、場合に
よっては、きわめて有利にこれらを補完するようにな
る。
1.2MPaの供給運動圧力で液体燃料を排出させる。
実施される炉の個別の構成の如何に関わらず、上に示し
たような速すぎる燃焼速度を防ぐのに必要な液体燃料の
噴霧化が確実に得られる。
好ましくは120℃から135℃の間の温度で液体燃料
を排出させる。
特にガラス製造炉内で使用されている任意の種類の液体
燃料を、その供給管路から排出される直前に、所要の粘
度にすることが可能である。この粘度は、有利には、少
なくとも5×10-6m2/s、特に10-5から2×10
-5m2/sの間とすることができる。
10°、特に10°から20°の間に含まれる開口角の
テーパに従って液体燃料を排出させる。
の幾何学形状およびその寸法とは無関係に、本発明の一
環として必要な干渉である、噴霧化流体の噴流と液体燃
料の小滴との間の干渉を必ず得ることができるだけでな
く、結果として得られる炎の温度がその全長にわたり均
一になるようなこれらの小滴の寸法の最適な分散も可能
である。
これを、多くても40Nm3/hの流量で排出させる。
体の圧力の値と相関しており、流体の圧力はできる限り
制限することが望ましい。上に示したような最大流量値
をもつことにより、既存のあらゆる構成のガラス製造炉
にとって十分な炎の長さが得られるようになる。
油類の液体燃料の供給管路と前記燃料供給管路に対し同
心に配置された噴霧化流体供給管路とを有する、上に記
述した方法を実施するのに特に適した少なくとも一つの
噴射器を具備する少なくとも一つのバーナも対象とす
る。本バーナは、液体燃料供給管路が、液体燃料をその
供給管路から排出させる直前に内壁にほぼ沿った中空噴
流の形状にするための少なくとも一つの手段を含むこと
を特徴とする。
少なくとも一つの円筒形管を備える。
利にはねじ留めにより円筒形管の端部に固定されたノズ
ルを備える。本発明によるバーナにきわめて適するノズ
ルの幾何学形状は、ノズルが、内壁が円筒形フェルール
により延長された円錐台形の旋回室をその下流側端に含
むような形状である。
流」という用語は、液体燃料の供給方向を基準にして理
解すべきである。
供給源から最遠の端部、従って燃料がその供給管路から
排出される場所に最も近い端部を指す。特に好ましく
は、旋回室頂部θの角度は、少なくとも30°、好まし
くは60°に等しく、これにより、流れている液体燃料
の負荷の損失を最小にすることが可能である。
の手段は、液体燃料供給管路をほぼ塞ぐと共に液体燃料
の供給方向に対し斜めの特に円筒形の流路が穿口された
少なくとも一つの要素を備える。
ものである。なぜなら、その特別な幾何学形状により、
液体燃料に前記に記載の流れを与え、寸法分散が最適な
小滴の形態でその供給管の出口から液体燃料が噴霧され
るのに十分な力学的エネルギーを与えるのはこの要素で
あるからである。
布することができる。
ることができる形状であり、例えば、好ましくは相互に
ほぼ平行な二つの面を有するシリンダとすることができ
る。またこれらの面は、好ましくは、液体燃料の供給方
向に対し直角な方向に向けられる。
の供給方向に対し、少なくとも10°、特に15°から
30°の間、好ましくは20°に等しい角度αをなすよ
うに、各流路の方向が選択される。
口において液体燃料の全「分割」(divises)噴流間の
共働作用が得られ、その結果、噴流が、供給管路の下流
側部分、特に前述のノズルの旋回室に衝突する際、噴流
は噴流同士で干渉することはなく、内壁に沿った単一の
中空噴流が、下流側で形成されるのに寄与する。
流側で、液体燃料供給管路内に、好ましくは旋回室に圧
入されて取り付けられる。
本発明によるノズルの少なくとも一部分が挿入されるオ
リフィスが穿口されたブロックが好ましくはねじ留めに
より先端に固定された少なくとも一つの円筒形管を備え
る。
びその中に挿入されるノズルの部分の外壁は同心に配置
される。この好ましい配置は、中に挿入されるノズルの
部分に対するブロックのオリフィスなど、上に記述した
要素のセルフセンタリングを行わせることができる前述
のねじ留めにより得ることもできる。
空噴流の周囲に重油類の液体燃料のきわめて大きな滴が
形成され、それにより不完全燃焼が生じ、COの出現し
きい値が増加する危険性がある限り有利である。
との接触が無くオリフィスが開口しているブロックの面
により規定される面内で完全に整列していることが好ま
しい。実際、整列が正しくないと、各々その出口におけ
る液体燃料および噴霧化流体の空気力学的特性が変化す
ることがある。
器は、冷却フィンを具備するプレート含む気密装置を介
して、耐火材料製ブロック内に気密に取り付けられる。
このような気密な取り付けにより、噴射器の下流側端の
レベルにおいて寄生あるいは邪魔な空気(air parasit
e)が到達することが防止される。寄生空気は、炎の最
も高温の部分を構成する炎の根元における酸素含有量を
増す限り、きわめて有害である。
さらに、上に記述した噴射器、噴射器の下流側端、より
詳細には前述のプレート側に向けられた送風流体ノズル
が固定された調節可能支持体を含む。
にするために、支持体は好ましくは、傾斜、方位、移動
における調節が可能である。
で、噴射器の下流側端のレベルにおける局部的加熱を防
止することができる。
もつ重油類の液体燃料の供給管路と燃料供給管路に対し
同心に配置された噴霧化流体供給管路とを有する少なく
とも一つの噴射器を具備する少なくとも一つのバーナで
あって、液体燃料供給管路が少なくとも一つのディフュ
ーザを含むことを特徴とするバーナを対象とする。
のないものである。例えば炉など、燃焼室内で発生する
NOxが以前よりも少ないことに加え、はるかに少ない
噴霧化流体の流量で室の動作が確保され、そのため、燃
料の使用の幅が広くなり、より弾力的になり、エネルギ
ーの観点から見てよりすぐれた結果が得られる。
プ、クロスバーナ、反転炉など、ガラス製造炉に適用さ
れる。本発明は、特にNOxの排出を減らすために使用
される。
願FR96/08663および国際特許出願PCT/F
R97/01244において記述されている技術、すな
わち、「FENIX」という名称でSAINT−GOB
AIN VITRAGE社が開発した技術に特に属する
技術をきわめて有利に補完するものである。
付の図面を参照して行う非限定的例を読むことにより明
らかになろう。
1および図2は略図であり、種々の要素間の相対的比率
に従ったものではないことをことわっておく。
は噴射器1の部分断面略図である。
わち、液体燃料供給管路2と、噴霧化流体供給路3とで
構成される。
ガラス製造炉内のガラス化可能材料を加熱するための燃
焼装置内で通常使用される液体石油燃料である。例えば
重油などがこれに該当する。同様に、噴霧化流体(flui
de de pulverisation)は、通常の設備において一般に
あり、前記液体燃料を噴霧化するのに使用されるもので
ある。これは例えば空気(この場合、主燃料として使用
される二次空気と対比して、一次空気と呼ばれる)とす
ることができる。また、ガス、酸素(酸素燃焼の場
合)、蒸気とすることもできる。
路は各々、二つの流体の各々の流れの上流側で、図示し
ない液体燃料供給源および噴霧化流体供給源からの回路
(circuit)に接続される。
22がねじ留め(vissee)された円筒形管21で構成さ
れる。
るいはチップ(embout)24により延長された円錐台形
の旋回室23を、その下流側端に含む。旋回室(chambr
e degiration)23の頂部θの角度は60°に等しい
が、この値が選択された理由は下で説明する。
に圧入されて気密に取り付けられたシリンダ4が配置さ
れている。
る流路41を含み、相互に平行で、図1の矢印fにより
表わす液体燃料の供給方向であって、さらに噴霧化流体
の方向と同一の方向にほぼ直角な二つの面42、43を
有する。
ratrice)は前述の方向に対し20°の角度αをなす。
肩部33が管31の下流側端を圧入するようになるブロ
ック32が先端にねじ留めされた円筒形管31で構成さ
れる。
はめ込むことが可能な形状のオリフィス34が穿口され
ている。
31にねじ留めすることにより、オリフィス34の内側
でフェルール24の外壁26の完璧なセルフセンタリン
グを行うことが可能な突起部分35も、オリフィス34
側に有する。
4は相補形状であるため、それらの同心度は完璧に確保
され、それにより、下で説明するように、管路2から液
体燃料の小滴が出る際のこれら小滴の寸法のばらつきに
ついての好ましくない変更を行わなくて済む。
の部分の寸法dは正確に計算し、面(II)内のノズル
の終端部36の整列(アラインメント)が完璧に実現さ
れるようにしなければならない。この面IIは、ブロッ
クの外面37、すなわち噴霧化流体との接触が無く、オ
リフィス34が開口している外面により規定される。
供給管路から出る際の空気力学的な保持に寄与する。
5を含むガラス製造炉の壁の垂直断面図である図2を参
照する。
方位、移動における調節が可能な支持体6を含むことが
わかる。
具備するプレート8を介して、耐火材料製ブロック7の
壁を圧入するように噴射器1が固定される。耐火材料製
ブロック7自体は炉9の壁の開口部に取り付けられる。
た送風用ノズル10も含む。
に各々接続された二つの可撓供給管11、12も見え
る。ただし供給源は図示していない。
る。
料は、シリンダ4を通過後、接線方向あるいは接線性の
流路(canaux tangentiels)41の同数の個々の噴流に
分割される。
の壁に衝突するが、頂部θの角度が60°に等しいた
め、負荷の損失は最小である。
と、およびこれら各流路のシリンダ4の全周にわたる母
線が20°に等しい傾斜を有していることにより、個々
の噴流全体が遠心分離され、旋回室23に当たるように
なるが、噴流同士が干渉することはない。
側で、燃料が、フェルール24の内壁25にほぼ完全に
沿った(epousant)中空噴流(jet creux)の形態にな
り、ら旋形軌道(trajectoire helicoidale)を描くよ
うになることに寄与する。
た時点で最大の力学的エネルギーを得、噴霧流体の作用
を受けて、寸法の分散度が最適な文字どおり超微細小滴
となって飛散する。バーナから出て主燃料により活性化
される炎は、このような分散により、その全長にわたり
温度がきわめて均一になる。
のような噴霧により、シリンダ4なしの同じ噴射器1に
より生じるであろう噴霧と比較して、炎が大幅に長くな
る。
填が決して行われず、本発明に従い、この内壁に実質的
に一致する中空噴流が常に得られるように実施しなけれ
ばならない。
々のパラメータは、噴射器1の所望流量に応じて決定し
なければならない。
とする炉の種類、使用液体燃料の継続期間および性状な
どの動作パラメータを基にして決定される。
ることができる当業者であれば、これらの値を経験的に
簡単に設定することができる。
内壁のフェルールに行き渡る液体燃料の単数または複数
の噴流の摩擦による負荷の損失が最小なるように配慮さ
れた、各々、旋回室、流路、および内壁のフェルールの
表面状態を選択するように注意すべきである。
トである。さらに、全体を簡単に分解し、既存設備に適
合させることができる。
く、場合によってはガラスの色調に対し有害な還元燃焼
のおそれはない。
ロート法により製作される板ガラスなど、特に光学高品
質ガラスの製造に特に適している。
発明による単一の噴射器にこの種の燃料をきわめて高い
流量(500から600kg/時)で供給することが可
能である。
で、種々の変更を行うことができる。すなわち、液体燃
料を、空気などの噴霧流体を用いて排出させる直前に、
中空噴流の形状で噴霧することができ、その際、ら旋形
構成要素なしに燃料供給部品の軸および内壁に沿っての
み出るように管路が保証される。
ス製造炉の壁の垂直断面図である。
Claims (22)
- 【請求項1】 少なくとも一つの内壁(25)をもつ重
油類の液体燃料の供給管路(2)と前記燃料供給管路に
対し同心に配置された噴霧化流体供給管路(3)とを有
する少なくとも一つの噴射器(1)を具備する少なくと
も一つのバーナ(5)により燃料供給が行われる、特に
ガラスの溶融に使用される燃焼方法であって、液体燃料
をその供給管路から排出させる直前に、前記内壁にほぼ
沿った中空噴流の形状にすることを特徴とする燃焼方
法。 - 【請求項2】 少なくとも1.2MPaの供給運動圧力
で液体燃料を排出させることを特徴とする請求項1に記
載の方法。 - 【請求項3】 100℃から150℃の間、好ましくは
120℃から135℃の間に含まれる温度で液体燃料を
排出させることを特徴とする請求項1または2に記載の
方法。 - 【請求項4】 少なくとも5×10-6m2/s、特に1
0-5から2×10-5m2/sの間に含まれる粘度で液体
燃料を排出させることを特徴とする請求項1から3のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 少なくとも10°、特に10°から20
°の間に含まれる開口角のテーパに従って液体燃料を排
出させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一
項に記載の方法。 - 【請求項6】 多くても40Nm3/hの流量で噴霧化
流体を排出させることを特徴とする請求項1から5のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項7】 少なくとも一つの内壁(25)をもつ重
油類の液体燃料の供給管路(2)と前記燃料供給管路に
対し同心に配置された噴霧化流体供給管路(3)とを有
する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法を実
施するのに特に適した少なくとも一つの噴射器(1)を
具備する少なくとも一つのバーナ(5)であって、前記
液体燃料供給管路が、液体燃料をその供給管路から排出
させる直前に前記内壁にほぼ沿った中空噴流の形状にす
るための少なくとも一つの手段(4)を含むことを特徴
とするバーナ。 - 【請求項8】 前記液体燃料供給管路が少なくとも一つ
の円筒形管(21)を備えることを特徴とする請求項7
に記載のバーナ。 - 【請求項9】 前記手段が、好ましくはねじ留めにより
円筒形管の端部に固定されたノズル(22)を備えるこ
とを特徴とする請求項8に記載のバーナ。 - 【請求項10】 前記ノズルが、内壁(25)が円筒形
フェルール(24)により延長された円錐台形の旋回室
(23)をその下流側端に含むことを特徴とする請求項
9に記載のバーナ。 - 【請求項11】 旋回室頂部θの角度が、少なくとも3
0°、好ましくは60°に等しいことを特徴とする請求
項10に記載のバーナ。 - 【請求項12】 前記手段が、液体燃料供給管路をほぼ
塞ぐと共に液体燃料の供給方向に対し斜めの、特に円筒
形の流路(41)が穿口された少なくとも一つの要素
(4)を備えることを特徴とする請求項7から11のい
ずれか一項に記載のバーナ。 - 【請求項13】 前記流路が要素の周囲上に均等に分布
することを特徴とする請求項12に記載のバーナ。 - 【請求項14】 前記要素が、好ましくは相互にほぼ平
行な二つの面(42、43)を有するシリンダであるこ
とを特徴とする請求項12または13に記載のバーナ。 - 【請求項15】 前記流路の各々の母線が、液体燃料の
供給方向に対し、少なくとも10°、特に15°から3
0°の間、好ましくは20°に等しい角度αをなすこと
を特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載
のバーナ。 - 【請求項16】 前記要素が、ノズルの上流側で、液体
燃料供給管路内に、好ましくは旋回室に圧入されて取り
付けられることを特徴とする請求項12から15のいず
れか一項に記載のバーナ。 - 【請求項17】 噴霧化流体供給管路(3)は、ノズル
(24)の少なくとも一部分が挿入されるオリフィス
(34)が穿口されたブロック(32)が好ましくはね
じ留めにより先端に固定された少なくとも一つの円筒形
管(31)を備えることを特徴とする請求項7から16
のいずれか一項に記載のバーナ。 - 【請求項18】 前記ブロックのオリフィス(34)、
およびその中に挿入されるノズルの部分の外壁(26)
が同心に配置されることを特徴とする請求項17に記載
のバーナ。 - 【請求項19】 前記ノズルの終端部分(36)が、噴
霧化流体との接触が無く、オリフィスが開口しているブ
ロックの面により規定される面内で完全に整列している
ことを特徴とする請求項17または18に記載のバー
ナ。 - 【請求項20】 前記噴射器(1)が、冷却フィンを具
備するプレート(8)を含む気密装置を介して、耐火材
料製ブロック(7)内に気密に取り付けられることを特
徴とする請求項7から19のいずれか一項に記載のバー
ナ。 - 【請求項21】 前記噴射器と前記噴射器の下流側端に
向けられた送風流体ノズル(10)とが固定された調節
可能支持体(6)をさらに含むことを特徴とする請求項
7から20のいずれか一項に記載のバーナ。 - 【請求項22】 特にガラス製造炉内のNOxの排出を
減らすための、請求項1から6のいずれか一項に記載の
方法または請求項7から21のいずれか一項に記載のバ
ーナの使用方法。
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FR9801593A FR2772118B1 (fr) | 1997-12-05 | 1998-02-11 | Procede de combustion et bruleur a pulverisation de combustible mettant en oeuvre un tel procede |
FR9801593 | 1998-02-11 |
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