JPH11311403A - 加熱炉内の処理対象物の加熱方法 - Google Patents

加熱炉内の処理対象物の加熱方法

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JPH11311403A
JPH11311403A JP11038417A JP3841799A JPH11311403A JP H11311403 A JPH11311403 A JP H11311403A JP 11038417 A JP11038417 A JP 11038417A JP 3841799 A JP3841799 A JP 3841799A JP H11311403 A JPH11311403 A JP H11311403A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナ燃焼型の加熱炉において、ＮＯＸの発
生量を減らすとともに、温度の制御性及び熱効率に優れ
た燃焼方法及び装置を提供する。 【解決手段】 空気−燃料バーナによる燃焼と酸素−燃
料バーナによる燃焼とを同時に行わせる。酸素−燃料バ
ーナによる火炎を、空気−燃料バーナによる火炎の先端
の近傍において、その火炎と交差する様に形成する。酸
素−燃料バーナの当量比（酸素／燃料）は、約１．５〜
約１２．５である。空気−燃料バーナを当量比０．６〜
１．０で燃焼させることにより、火炎中の酸素を不足気
味にしてＮＯＸ発生量を減少させる。本発明によれば、
加熱炉に導入される窒素の量を減らし、ＣＯ及び他の炭
化水素を燃焼させる。本発明によれば、加熱炉の温度コ
ントロール能力及び熱効率が改善され、空気−燃料バー
ナの当量比にもよるが、ＮＯＸの発生量を３０％から７
０％程度減少させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉からのＮＯ
Ｘの発生量を減少させるために、空気−燃料バーナを用
いた加熱炉において、酸化用の酸素−燃料バーナを用い
た燃焼を併用するための方法及び装置に係る。本発明
は、特に、加熱炉の寿命あるいは加熱炉内で製造される
製品の品質を損なうことなく、熱効率を向上させること
を目的としている。
【０００２】
【従来の技術】ＮＯＸの発生量を減少させるための最も
一般的な方法は、「１００％酸素−燃料燃焼」を採用す
ることである。この方法では、空気の代わりに酸素を用
いることによって窒素を排除し、その結果、ＮＯＸの発
生量が相当程度減少する。この方法は、いくつかのタイ
プのガラス用炉において効果を上げている。
【０００３】しかし、例えばフロートガラス用の加熱炉
などの様な、大規模なガラス用加熱炉（溶融ガラスの生
産能力が４５０〜１０００トン／日程度）において、
「１００％酸素−燃料燃焼」を用いることは、これまで
のところ、採用されていない。これは、酸素を使用する
ことによる経済的な不利、並びに、ガラスの品質及び加
熱炉の寿命に与える影響の不確定性などの問題による。
【０００４】そのほかにも、マーケットにおいて入手可
能ないくつかの制御方法がある。それらは、例えば、３
−Ｒプロセス（ＥＰ−０，５９９，５４７Ａ１号）、ガ
ス再燃焼プロセス（ＵＳ−５，１３９，７５５号）、及
び酸素富化空気ステージング（ oxygen-enriched air
staging )（ＵＳ−５，２０３，８５９号）などであ
る。
【０００５】上記の３−Ｒプロセス及びガス再燃焼プロ
セスでは、燃焼排ガスの流れの中に追加のあるいは再燃
焼用の燃料（全燃料消費量の５％〜１５％に相当する）
が吹き込まれ、再燃焼反応を行わせることによってＮＯ
Ｘの発生量を減少させる。これは、後燃焼方式である。
この方式では、燃焼排ガスの流れの中に再燃焼用の燃料
（天然ガス）を吹き込む必要がある。従って、或る種の
加熱炉では、各種の酸化物を含む断熱材を使用している
ために、蓄熱室（ regenerator )内を還元雰囲気にする
ことができないので、この方式を採用することはできな
い。
【０００６】更に、再燃焼用の燃料は、エネルギー的に
は無駄になる。即ち、溶融エリアの外において燃焼排ガ
スの流れの中に噴射される上記の５％〜１５％の再燃焼
用の燃料からは、熱的な貢献が得られない。即ち、追加
された燃料は、生産量の増加をもたらす様な熱を発生す
ることなく、単に、燃焼排ガスの浄化のために使用され
ることになる。更に、この方式では、加熱炉から発生す
るＣＯの量を増加させる懸念がある。
【０００７】酸素富化空気ステージングの場合、工業用
加熱炉の燃焼排ガスの排出口の近くに「二次燃焼用酸化
剤（ secondary oxidant ) 」（酸素あるいは酸素富化
空気）が導入され、ＮＯＸの発生量を減少させる。この
方法の場合、サーマルＮＯＸの発生を抑制するため、加
熱炉は、燃焼側において低めの当量比（ lower stoich
iometry )で運転される。二次燃焼用酸化剤は、燃焼排
ガスの流れに（排出ポートを用いて）吹き込まれ、ＣＯ
及び他の炭化水素類を燃焼させる。
【０００８】図１に、この方法の概要を示す。図１は、
典型的な側面燃焼型の蓄熱式加熱炉（ side fired re
generative furnace )であって、燃焼ポート２及び排
気ポート４側に、それぞれ、蓄熱室（ regenerater ）
（チェッカーと呼ばれる）Ａ及びＢを備えている。燃焼
は、図の左から右に進み、二次燃焼用酸化剤６は、図の
右から左に向けて吹き込まれる。
【０００９】米国特許ＵＳ−５，２０３，８５９号には
（図１に示す）、好ましい実施態様として、予備加熱さ
れた二次燃焼用空気７を、酸素アスピレータ８を用いて
燃焼サイドの蓄熱室Ａから引き出すための構成が記載さ
れている。ここでは、酸素９は、二次燃焼用空気７を引
き出すための推進力（ prime mover ) として使用され
ている。二次燃焼用酸化剤６は、従って、排気ポート４
の近傍から吹き込まれる。上記の様な構成に関しては、
次の様な問題点がある。
【００１０】（イ） ２４００度Ｆ（１３１５℃）の空
気を移送するために、大口径の二次燃焼用空気配管７を
設けなければならず、スペース上の制約がある。
【００１１】（ロ） 二次燃焼用空気配管７の流れの方
向を、左向きから右向きへ転換させているので、加熱炉
内に複雑な流れの逆転サイクルが生じる。
【００１２】（ハ） メルター燃焼スペース（ melter
combustion space ) の中で、ＣＯ及び他の炭化水素
類を燃焼させることが困難である。これは、排気ポート
４内における早まった燃焼が排気ポート４の過熱をもた
らすことによる。
【００１３】（二） 二次燃焼用酸化剤の正確な混合比
を実現するためのアスピレータ８の設計に関して制約が
ある。
【００１４】（ホ） 設備の建設コストが高い。
【００１５】その他の知られている例では、常温の酸素
富化空気を二次燃焼用酸化剤として使用するものがあ
る。この場合、混合条件を満たすことが困難である。こ
れは、燃焼排ガスの主流れの流量と比較して、冷たいあ
るいは常温の二次燃焼用酸化剤の流れの流量がかなり小
さいことによる。即ち、燃焼排ガスの流量は、二次燃焼
用酸化剤の流量の約６０倍であり、常温の混合ガスによ
るメルター燃焼スペース（ melter combustion space
) の冷却が原因となって、混合が十分に行われず、熱
効率が低くなる。このことは、更に、加熱炉内で製造さ
れる製品の品質にも影響する。
【００１６】その他の知られている例では、酸素を二次
燃焼用酸化剤として使用するものがある。この場合、二
次燃焼用の酸素の流量が少ないので、混合することが困
難である（燃焼排ガスの流量は、二次燃焼用の酸素の流
量の約３００倍である）。その結果、加熱炉内における
燃焼が不均一になって、溶融エリア内の燃焼スペース及
び排気ポートの中にホットスポットが発生する。
【００１７】もし、発生した熱を処理対象物に伝達する
と同時に、以上に挙げた問題を伴わずに、ＮＯＸの発生
量を減少させることができるならば、ガラスその他の製
品の製造者にとって非常に有益である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
従来の高温の加熱炉における燃焼方法の問題点に鑑み成
されたもので、本発明の目的は、より単純な方法を用い
て、高温の加熱炉において炉の寿命、製品の品質及び熱
効率を損なうことなく、ＮＯＸの発生量を減少させるこ
とができる燃焼方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の側面は、
加熱炉内で処理対象物を加熱するための方法であって、
少なくとも一つの空気−燃料バーナを用いて第一の燃料
を燃焼させて、この空気−燃料バーナから発生する熱を
前記処理対象物に実質的に伝達する工程と、少なくとも
一つの酸素−燃料バーナを用いて第二の燃料を燃焼させ
て、この酸素−燃料バーナから発生する熱を前記処理対
象物に実質的に伝達する工程と、を備え、前記空気−燃
料バーナは、燃料リッチなモードで運転され、前記酸素
−燃料バーナは、燃料リーンなモードで運転されこと、
を特徴とする。
【００２０】本発明の一の実施態様において、好ましく
は、前記第一の燃料を燃焼させる際に、前記空気−燃料
バーナによる火炎を、前記処理対象物の表面が構成する
水平面に対して実質的に平行に形成する。
【００２１】好ましくは、前記第二の燃料を燃焼させる
際に、前記酸素−燃料バーナによる火炎を、前記空気−
燃料バーナによる火炎に対して交差する様に形成する。
【００２２】好ましくは、前記酸素−燃料バーナによる
火炎を、フラットボトムポート（ flat bottom port
) から前記空気−燃料バーナによる火炎に向けて、水
平方向に対して斜めの角度で放射し、その角度αを、約
１度以上、約３０度以下とする。
【００２３】好ましくは、前記酸素−燃料バーナによる
火炎を、前記空気−燃料バーナによる火炎に向けて前記
空気−燃料バーナによる火炎の下側から放射する。
【００２４】好ましくは、前記酸素−燃料バーナによる
火炎を、前記空気−燃料バーナによる火炎の先端部分の
近傍で当該空気−燃料バーナによる火炎と交差させる。
【００２５】本発明の他の実施態様において、好ましく
は、前記酸素−燃料バーナによる火炎を、インクライン
ドポート（ inclined ports ) から前記空気−燃料バ
ーナによる火炎に向けて、水平方向に対して斜めの角度
で放射し、その角度αを、約−１０度以上、約＋３０度
以下とする。
【００２６】好ましくは、前記各空気−燃料バーナ（ま
たは空気−燃料燃焼ポート）に対して、それぞれ、複数
の酸素−燃料バーナを設ける。
【００２７】好ましくは、前記空気−燃料バーナを、
０．６以上、約１．０以下の当量比で運転する。
【００２８】好ましくは、前記第一の燃料及び前記第二
の燃料を同一にする。
【００２９】好ましくは、前記酸素−燃料バーナを、約
１．５以上、約１２．５以下の当量比で運転する。
【００３０】また、本発明の第二の側面は、処理対象物
の加熱に使用される加熱炉内の温度制御方法であって、
当該加熱炉は、空気−燃料バーナ及び酸素−燃料バーナ
を備え、一またはそれ以上の空気−燃料バーナを、一定
の燃料投入量で運転する工程と、一またはそれ以上の酸
素−燃料バーナを、加熱炉からのＮＯＸの発生量を実質
的に変えることなく、加熱炉及び処理対象物の温度を上
昇させあるいは下降させるために運転する工程と、を備
えたことを特徴とする。
【００３１】また、本発明の第三の側面は、酸素−燃料
バーナであって、二次燃焼用酸化剤の供給に使用される
中央配管と、この中央配管の周囲に形成され、燃料の供
給に使用される環状領域とを備え、前記中央配管の先端
部にはノズルが取り付けられ、このノズルまたは前記中
央配管のいずれか一方が、軸方向に沿ってその位置を調
整できる様に取り付けられていることを特徴とする。
【００３２】好ましくは、前記中央配管は、二次燃焼用
酸化剤の吹き出し口を有し、前記環状領域は、耐火性ノ
ズルによって区画され、この耐火性ノズルは、加熱面
（ furnace hot face )を有し、前記加熱面からの前
記の二次燃焼用酸化剤の吹き出し口までの距離を、当該
バーナの火炎吹き出し口の直径をＤとしたときに、約Ｄ
／４から約１０Ｄの範囲で調整できる様に構成する。
【００３３】好ましくは、前記環状領域の中に、一つま
たはそれ以上の燃料スワラ（旋回器）を設ける。
【００３４】本発明の方法は、好ましくは、蓄熱室付き
（ regenerative ) あるいは熱交換器付き（ recuperat
ive ) のガラス用加熱炉に適用される。これらのガラス
用加熱炉は、火炎温度が高く且つ雰囲気中に窒素が豊富
にあるので、大量のサーマルＮＯＸを発生させることが
知られている。高い火炎温度の原因は、燃焼用空気のか
なり高い予備加熱温度（１２００度Ｆ〜２４００度Ｆ；
６４９℃〜１３１５℃）、及びかなり高いプロセス温度
（２７００度Ｆ〜２９００度Ｆ；１４８２℃〜１５９３
℃）にある。窒素は、二次燃焼用酸化剤として通常使用
される空気（窒素含有量約７９％）に由来するものであ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】図２に、本発明の燃焼方法の一例
を示す。ここでは、空気−燃料バーナ１による火炎５に
対して、燃焼サイド２から斜めの角度で、二次燃焼用の
酸素−燃料バーナ３（ oxidizing oxy-fuel burner )
からの吹き込みが行われている。この酸素−燃料バー
ナ３の当量比（燃料流量に対する現実の酸素流量の比
を、燃料流量に対する理論的な酸素流量（完全燃焼によ
ってＣＯ２及びＨ２０が生成されると仮定した流量）の
比で割った値）は、酸素−燃料バーナ側で、１．５から
１２．５の範囲に保たれる。なお、燃焼のための理論的
に正しい値では、当量比が１である。
【００３６】図２に、本発明に基づく改良型の側面燃焼
型の蓄熱式加熱炉の概要を示す。ここでは、主空気−燃
料バーナ１がポートの側面から燃焼する様に配置され、
本発明に基づく二次酸化用の酸素−燃料バーナ３は、ポ
ートの下面から燃焼する様に配置されている。これまで
においても使用していた様に、「酸素−燃料」（「酸素
−燃料バーナによる燃焼」）とは、二次燃焼用の酸化剤
（ oxidant )中の酸素の組成が２１％を超えることを意
味し、これは、酸素の組成が２２％以上、１００％以下
の場合を含む。好ましくは、酸素の組成は約２２％以
上、約３０％以下である。
【００３７】なお、以下の説明においては、ガラスの製
造設備を例にして説明するが、本発明に基づく方法及び
装置は、金属その他の材料（例えば、鉱石）を融解する
場合にも適用することができる。
【００３８】次に、その他の主空気−燃料バーナ１の形
態、及びそれに対して推奨できる二次燃焼用の酸素−燃
料バーナ３の配置について説明する。
【００３９】本発明に基づく酸素−燃料バーナ３による
燃焼の利点の一つは、溶融ガラスの表面で酸素−燃料バ
ーナ３による燃焼を行わせ、これによって、その輻射熱
を溶融ガラス１２の表面に伝達することである。このと
き、酸素−燃料バーナ３による燃焼生成物１０が生成さ
れ、これらは、主として、１５００度Ｆ〜４５００度Ｆ
（８１５℃〜２４８２℃）に予備加熱された酸素、ＣＯ
２及びＨ２Ｏである。加熱されることによって、酸素
は、従来の方法において使用されている常温の酸素の体
積の４倍から１０倍程度に膨張する。
【００４０】更に、ＮＯＸを生成しないＣＯ２及びＨ２
Ｏなどのガスが、酸素と共に送られることによって、こ
れらのガスがキャリア媒体として有効に働く。即ち、こ
れらのＮＯＸを生成しないガスは、酸化用媒体の有効体
積を増加させるので、燃焼排ガスとの混合を促進する。
【００４１】また、酸素富化燃焼を使用する従来から知
られている方法において使用されている空気が主体のガ
スを比較して、Ｈ２Ｏ及びＣＯ２を使用した場合には、
輻射による熱伝達が大きいことは、すでに証明されてい
る。これは、これらの分圧が高いためである。
【００４２】更に、本発明の方法は、単に燃焼の当量比
を調整するだけで、二次燃焼用ガスの流れの中の酸素の
量を変更することができると言う利点がある。
【００４３】ポートの下側からの燃焼角度（以下、αと
する）は、非常に小さな角度に保たれる。即ち、その角
度αは、空気−燃料バーナによる火炎の先端部分１６に
おいて、空気−燃料バーナ１による火炎５に酸素−燃料
バーナ３による燃焼生成物１０が交差する様に設定され
る。
【００４４】フラットボトムポート（ flat bottom p
ort ) の場合、この角度αについての好ましい値は、水
平面（または、溶融ガラス若しくは他の製品の表面）に
対して上側に１度から３０℃までの範囲である。また、
スロープ付き（または、傾斜付き）のボトムポートの場
合、この角度αは、溶融ガラスの表面に対して下側に１
０度から上側に３０℃までの範囲である。その狙いは、
主空気−燃料バーナ１による火炎５と早めに混ざり合う
ことなく、二次燃焼用のガスの流れを加熱炉の中に深く
吹き込むことにある。
【００４５】酸素−燃料バーナ３の燃焼速度、当量比、
燃料及び二次燃焼用の酸化剤の吹き込み速度、ノズル形
状、吹き込み角度α、及び酸素−燃料バーナ３の本数な
どによって、全体的な混合及びＣＯの燃焼率などが決定
される。
【００４６】大規模なフロートガラス用の加熱炉の場
合、ポートの幅がかなり広いので（例えば、３フィート
から９フィート程度、即ち、３ｍから９ｍ程度）、数個
のあるいは多数の酸素−燃料バーナをポートの下側に設
けることが好ましい。互いに隣接する酸素−燃料バーナ
の間隔は、混合及び炉内への侵入が良好に行われる様に
設定される。
【００４７】与えられた加熱炉及びポート形状に対し
て、酸素−燃料バーナの数、間隔、燃焼速度についての
最適値を求める際には、空気−燃料バーナによる火炎の
速度分布、及び酸素−燃料バーナによる火炎の運動量
（ momentum ) の様々なパラメータについて、コンピュ
ータを用いて解析を行うことが好ましい。
【００４８】炉内への侵入深さが深すぎる場合には、反
対側に位置する排気ポート４内におけるバーンアウトの
原因となり、一方、侵入深さが不足する場合には、高温
火炎ゾーン（火炎温度がピーク値となるゾーン）におい
て早めに混合が行われる結果、ＮＯＸ発生量を増加させ
ることになる。設計の目標は、酸素−燃料バーナ３によ
る燃焼生成物を１０を、空気−燃料バーナ１による火炎
５の先端部分１６において当該空気−燃料バーナ１によ
る火炎５と交差させ、これによって、メルター燃焼スペ
ース（ melter combustion space ) （通常、処理対
象物の上方）の中で、ＣＯを効率良く燃焼させることあ
る。この配置の場合には、ＣＯの燃焼及び熱放出が、メ
ルター燃焼スペースの中で起こり、発生した熱が処理対
象物に伝達される。
【００４９】本発明に基づく方法の場合、メルター燃焼
スペース内でのエネルギー放出は、従来の３−Ｒプロセ
スの場合とは大幅に異なっている。即ち、従来の３−Ｒ
プロセスの場合には、再燃焼用燃料（ reburn fuel )
は蓄熱室に吹き込まれる。従って、この再燃焼燃料の燃
焼によって発生した熱は、溶融プロセスにおいて直接的
には使用されない。
【００５０】炉内への侵入深さが過剰な場合には、排気
ポート４内でのバーンアウトの原因となる。その結果、
排気ポート４の内部で放出された熱は、排気ポートの耐
火物を過熱させ、その結果、蓄熱室Ｂ内の標的壁（ tar
get wall ) 及びチェッカー（ checkers ) の過熱を招
く。
【００５１】酸素−燃料バーナ３のポートの下側からの
吹き込み角度αに関しても、クラウン１８及びその他の
耐火物への影響を回避するために、同様に、コンピュー
タモデルを用いた解析によって、慎重に決定することが
好ましい。
【００５２】なお、酸素−燃料バーナ３による火炎の運
動量（ momentum ) は、以下のパラメータに基づいて計
算される： （イ） 燃焼速度 （ロ） 当量比（化学量論に基づく比） （ハ） 燃料の速度 （ニ） 二次燃焼用酸化剤の速度、 （ホ） １ポート当たりの酸素−燃料バーナの数 （へ） 吹き込み角度、 （ト） ノズル構造（直線型／渦巻き型など） 運動量が適切な場合には、空気−燃料バーナによる火炎
中のＣＯ及び他の炭化水素類を効率良く燃焼させること
ができ、それによって発生した熱を、処理対象物の表面
に効率良く伝達することができる。従って、本発明の方
法によれば、全体として、加熱炉から発生するＮＯＸの
量が減少するとともに（これは、空気−燃料バーナによ
る火炎の当量比が比較的低いことに起因している）、熱
効率が高まる。
【００５３】ＮＯＸの減少量は、通常、空気−燃料バー
ナの当量比のレベルに比例する。空気−燃料バーナの当
量比の基準値を１．０５とした場合。もし、燃焼ポート
側の空気−燃料バーナの当量比がこれに比べて非常に低
ければ（例えば、０．７から０．８程度）、ＮＯＸの減
少量は、非常に大きなものになる（例えば、６０％から
７０％程度）。これに対して、もし、空気−燃料バーナ
の当量比がかなり高めの場合には（例えば、０．９５か
ら１．００程度）、ＮＯＸの減少量は小さくなる（例え
ば、１０％から３０％程度）。なお、上記において基準
値とした、当量比１．０５とは、排気ポートの中で、空
気が５％過剰であることを意味し、従って、酸素が１％
過剰であることを意味している。なお、通常、蓄熱式加
熱炉は、約１．０５から約１．１０程度の等量比で運転
されている。
【００５４】空気−燃料バーナの当量比の選択は、加熱
炉の全体的な運転条件、加熱炉の構造、ポートのサイ
ズ、火炎の全体的な特性、及びＮＯＸの減少量の目標値
などに依存する。酸素−燃料バーナの当量比の選択は、
空気−燃料バーナの当量比、及び燃焼排ガス中において
必要とされる過剰酸素の量に依存する。大規模な側面加
熱型の蓄熱式加熱炉における実操業では、排気ポート内
における過剰酸素の量は、約１％から２％程度である。
【００５５】酸素−燃料バーナの燃焼速度の選択は、与
えられたポートに対して要求される全投入エネルギー
量、空気−燃料バーナによる火炎の当量比に基づいて行
われる。好ましくは、与えられたポートに対して要求さ
れる全投入エネルギー量の約５％から約５０％相当の燃
料が、酸素−燃料バーナに供給される。空気−燃料バー
ナへ供給される燃料の量は、酸素−燃料バーナに供給さ
れる燃料の量の増加に伴って減少する。
【００５６】高温の予備加熱を用いた燃焼システム（空
気温度が、２２００度Ｆから２３００度程度；１２０４
℃から１２６０℃程度）においては、一つないしそれ以
上の酸素−燃料バーナを使用することによって、最大１
０％程度、燃料を節約することができる。従って、１ポ
ート当たりの全体的な燃料消費量を減らすことができ
る。これは、燃料リッチで輝度が高い空気−燃料バーナ
による火炎によって熱伝達が増大すること、及び空気−
燃料バーナによる燃焼の際に供給される燃焼用空気（具
体的には、窒素）の量が減少することによるものであ
る。
【００５７】本発明の方法のその他の利点は、煙道ガス
の体積の減少に伴い、加熱炉から排出される微粒子ある
いはキャリーオーバー（ particulates or carryover
)が減少することである。従来の方法を採用している
多くの蓄熱式加熱炉では、プロセスの微粒子及び伸長し
たキャンぺーン（ extended campaign ) のために部分
的に閉塞が起こる。酸素−燃料バーナを用いることによ
って、蓄熱室の許容流量限界を超えることなく且つ蓄熱
室の圧力の上昇を伴わずに、煙道ガスの体積が減少す
る。従って、酸素−燃料バーナを用いることによって、
要求される生産量を達成するために必要となる燃焼室の
容積を十分に確保することが可能になると言う効果がも
たれされる。
【００５８】表１及び表２に、ＮＯＸ発生量の大幅な減
少を実現するための、各種の空気−燃料バーナの当量比
のレベル、及び二次燃焼用の酸素−燃料バーナの当量比
のレベルの設定の例を示す。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】例えば、空気−燃料バーナのある例におい
ては、一定の燃焼速度（１０ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ；２．
９２ＭＷ）で燃焼が行われる。ここでは、当該ポートの
全体的な燃料所要量は、１１ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ（３．
９２ＭＷ）である。酸素−燃料バーナは、一定のエネル
ギー供給速度（１ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ；２９２ＫＷ）で
燃焼が行われる。なお、実際の運転においては、ポート
の幅方向の寸法によっては、複数の酸素−燃料バーナを
使用することもできる。
【００６２】表１及び表２には、各種の当量比の値に対
応する燃焼用空気の流量、酸素−燃料バーナの天然ガス
及び酸素の流量、酸素−燃料バーナによる燃焼生成物の
組成、及び燃焼排ガスとの相互作用が起こる前の平衡温
度が掲げられている。これらの表において、全体的な狙
いは、燃焼排ガスの流れの中に、要求される過剰酸素レ
ベルを維持することができる様に、十分な量の二次燃焼
用の酸化剤を供給することにある。
【００６３】表１（表２は、これを国際単位で表したも
のである）において、当量比：１．００は、理論的に正
しい燃焼用空気量に相当し、表に掲載されている当量
比：０．７、０．８、０．９５は、いずれも燃料リッチ
なケースに該当している。ここでは、単に酸素−燃料バ
ーナの燃焼速度（ここでは、１ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ）及
び全体的な当量比を選択するだけで、空気−燃料バーナ
による火炎の先端部分で必要とされる酸素量が供給され
ることが示されている。
【００６４】これに加えて、酸素−燃料バーナによる燃
焼生成物の平衡温度を、当量比を選択することによっ
て、調整することができる。
【００６５】表１及び表２において、検討された全ての
ケースにおいて、全化石燃料（天然ガス）の燃焼速度
は、１１ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ（３．２２ＭＷ）であり、
この内、空気−燃料バーナが１０ＭＭ・ＢＴＵ／Ｈｒ
（２．９３ＭＷ）で、酸素−燃料バーナが１ＭＭ・ＢＴ
Ｕ／Ｈｒ（２９３ＫＷ）である。
【００６６】空気−燃料バーナ及び酸素−燃料バーナに
よる熱効率及びＮＯＸの発生は、酸素−燃料バーナの当
量比を調整するほかに、空気−燃料バーナによる化石燃
料の燃焼速度と、酸素−燃料バーナによる化石燃料の燃
焼速度との間のバランスを調整することによっても改善
される。典型的にはシステムの熱効率は、化石燃料の燃
焼速度を一定とした場合、酸素−燃料バーナの当量比が
増加するに従って、増加する。
【００６７】表３（表４は、これを国際単位で表したも
のである）には、酸素−燃料バーナの当量比、平衡ガス
組成の計算値、及び平衡火炎温度の範囲が示されてい
る。
【００６８】
【表３】
【００６９】
【表４】
【００７０】このデータは、現場において酸素−燃料バ
ーナの流量を選択する際に、ガイドラインとして使用す
ることができる。なお、実際の適用においては、混合プ
ロセスが必ずしも十分ではないので、僅かに多めの酸素
が必要となる。
【００７１】いずれにせよ、酸素−燃料バーナから供給
される高温または予備加熱された酸素によって、燃焼ス
ペースまたはメルター燃焼スペース内において、効率良
くＣＯ及び他の炭化水素類の燃焼が行われ、排気ポート
内におけるポスト燃焼（ post combustion ) 、及び排
気ポートの過熱の心配がない。
【００７２】更に、酸素−燃料バーナから放出された熱
は、溶融したガラスの表面に伝達され、排気ポートに集
中することはない。これによって、排気ポートの近く
で、単に、ＣＯ及び他の炭化水素類の燃焼を行う場合と
比較して有利な効果が得られる。更に、本発明に基づく
方法は、酸素−燃料バーナによる燃焼を併用することに
よって、加熱炉内に余分な窒素を供給することがない。
【００７３】即ち、先に引用した米国特許ＵＳ−５，２
０３，８５９号に記載されている方法などの様な、酸素
富化空気を用いた従来の燃焼方法と比較して、加熱炉内
に供給される窒素の量を少なくすることができる。
【００７４】表３及び表４に、蓄熱式加熱炉を運転する
際の酸素−燃料バーナの燃焼条件についての各種の例を
示す。酸素−燃料バーナの当量比は、空気−燃料バーナ
の当量比に対応して、設定されている。
【００７５】本発明による効果は、以下の通りである： （イ） 蓄熱式加熱炉において二次燃焼用の酸素−燃料
バーナを併用することによって、ＮＯＸの発生量が減少
する。
【００７６】（ロ） 燃料リッチな空気−燃料バーナに
よる燃焼と、燃料リーンな酸素−燃料バーナによる燃焼
とを同時に行わせることによって、ＮＯＸの発生量が減
少する。この技術は、二種類のＮＯＸ減少プロセスを利
用している。即ち、燃料リッチな空気−燃料バーナ燃焼
プロセス、及び燃料リーンな酸素−燃料燃焼プロセスを
利用している。両プロセスを併用することによって、基
本燃焼（ baseline fireing ) の場合と同等の全体的
な酸素対燃料当量比を維持しながら、熱効率の減少を伴
わずに、熱効率を改善する可能性を伴って、ＮＯＸの発
生を減少させることができる （ハ） ＣＯ及び他の炭化水素類を燃焼させるべく、酸
素−燃料バーナによる燃焼生成物を燃焼室の奥深くに吹
き込むために、一つまたはそれ以上の酸素−燃料バーナ
が使用されている。酸素−燃料バーナは、単純な酸素ラ
ンスを使用した場合と比較して、大きな酸化能力を備え
た燃焼生成物を燃焼室の奥深くに吹き込む能力に優れて
いる。酸素−燃料バーナによる燃焼プロセスによりガス
の温度及び体積が増大し、それによって、燃焼生成物を
燃焼室の奥深くに吹き込む推進力が生まれる。
【００７７】（二） 新規な酸素−燃料バーナによる燃
焼の条件（燃焼の位置、燃焼の角度、酸素−燃料バーナ
の数）を使用することによって、ＣＯ及び他の炭化水素
類を燃焼させることが可能になる。
【００７８】（ホ） 空気−燃料バーナと酸素−燃料バ
ーナとを新たに組み合わせることによって、空気−燃料
燃焼のレベル（または、燃料供給量のパーセント）を一
定に保った状態で、酸素−燃料燃焼の状態を変化させ
て、加熱炉内の温度分布を制御することができる。即
ち、酸素−燃料バーナによる燃焼を、基本となるプロセ
ス温度を制御するために使用することができる。
【００７９】この様に、酸化用酸素−燃料バーナによる
燃焼速度を、全体的なＮＯＸ及び微粒子の発生に影響を
及ぼすことなく、プロセス温度を制御するために使用す
ることができる。従って、空気−燃料燃焼を一定レベル
（いわばベースラインレベル）に保つことによって、Ｎ
ＯＸ及び微粒子の発生がほぼ一定に保たれる。
【００８０】この様な新しいアプローチによって、プロ
セス温度の正確な制御が可能になる。これは、燃焼速
度、バーナ（または加熱炉）の当量比及びそれによって
もたらされるプロセス温度を、酸素−燃料バーナを用い
て調整することが可能になることによる。
【００８１】本発明に基づく酸素−燃料バーナによる燃
焼によってもたらされる流れの制御の程度は、従来の空
気−燃料バーナを使用した蓄熱式加熱炉で使用されてい
る空気−燃料バーナよる燃焼と比べて、はるかに正確で
ある。
【００８２】（ヘ） 新規な酸素−燃料バーナの構造に
よって、酸素−燃料バーナによる燃焼生成物の流れの流
速を高めることが可能になる。酸素−燃料バーナの相対
的に速い火炎速度によって、酸素−燃料バーナによる燃
焼生成物の速い流速が形成される。その結果もたらされ
る運動量（ momentum ) は、従来の酸素富化空気燃焼方
式（例えば、米国特許ＵＳ−５，２０３，８５９号）に
おいて使用されている冷たい酸素の流れと比較して、１
０倍程度大きい。
【００８３】（ト） 改造可能な新しいコンセプトは、
生産用の加熱炉から発生するＮＯＸ量を減少させる。
【００８４】（チ） ＮＯＸの減少させる新しい方法に
おいて、酸素−燃料バーナによる火炎からの熱伝達の増
加によって、ＮＯＸの発生を減少させながら、生産性を
増大させる。熱伝達が増加する理由は以下の三つであ
る： (1) 燃焼室内におけるＨ２０及びＣＯ２の分圧が増大
し、これによって、熱伝達率が増大する。
【００８５】(2) 本発明においては、空気−燃料バーナ
が、燃料リッチな条件で運転されるので、煤（すす）の
発生が増加し、これによっても、熱伝達率が増大する。
【００８６】(3) 酸素−燃料バーナを使用することによ
って、（化石燃料の燃焼速度を同一とした場合に）煙道
ガスの全排出体積が減少する、従って、二次酸化剤とし
て使用される空気の予備加熱ために加熱炉に取り付けら
れる熱回収手段の効率が向上する。その結果、空気の予
備加熱温度が高まる。
【００８７】（リ） 空気−燃料バーナを用いた加熱炉
に、酸素−燃料バーナを併用する改造可能な新しいコン
セプトは、化石燃料の所要の燃焼能力を維持しながら、
煙道ガスの排出体積を減少させる。このことは、蓄熱室
が、閉塞または他の理由で、空気−燃料燃焼のみとした
場合における煙道ガスの排出体積を処理できない場合に
必要になる。
【００８８】本発明の他の重要なポイントは、二次燃焼
用の酸素−燃料バーナのデザインにある。酸素−燃料バ
ーナは、酸素−燃料油バーナであってもよい。しかし、
説明を簡単にするため、ここでは、酸素−天然ガスバー
ナの例について説明する。
【００８９】図３に、本発明に基づく酸素−燃料バーナ
の構造の概略図を示す。このバーナのデザインは、メル
ター燃焼スペース（ melter combustion spase ) の
中へ非常に高速の二次燃焼用火炎を吹き込むことを狙っ
たものである。二次燃焼用の酸化剤の速度の範囲は、約
１００ｆｔ／ｓ（３０ｍ／ｓ）から約１０００ｆｔ／ｓ
（３００ｍ／ｓ）程度である。二次燃焼用の酸化剤の吹
き込みの角度は、空気−燃料バーナによる火炎の長手方
向にほぼ沿った角度であって、空気−燃料バーナによる
火炎の先端部分と交差する様に、僅かに下向きの角度α
が付けられている。この角度は、フラットボトムポート
（ flat bottom ports ) の場合、約１度から約３０
度程度である。
【００９０】酸素−燃料バーナによる火炎の速度を大き
くすることは、ＮＯＸの発生の問題があるので、通常、
採用されていない。しかしながら、この酸素−燃料バー
ナは、通常、非常に高い当量比（好ましくは、約１．５
〜約１２．５）で運転される。従って、酸素−燃料バー
ナから発生するＮＯＸ量の全ＮＯＸ発生量に占める割合
は、相対的に小さい。即ち、当量比が高い酸素−燃料バ
ーナのピーク火炎温度がかなり低いので、酸素−燃料バ
ーナから発生するＮＯＸ量の割合が低くなる。
【００９１】本発明に基づく酸素−燃料バーナのデザイ
ンは、非常にシンプルである。中央配管１００は、酸素
を高速で吹き込むために使用され、その周囲の環状スペ
ース１０２は、天然ガスを吹き込むために使用される。
中央配管１００の口径は、好ましくは、酸素の吹き込み
速度が１００ｆｔ／ｓ（３０ｍ／ｓ）以上になる様に設
定される。バーナは、好ましくは、標準的な耐火性バー
ナブロック１０４が使用され、環状スペース１０２内に
おける天然ガスの流れを形成する。天然ガスの流れは、
外側を流れる様に維持され、加熱炉内からの窒素の引き
込みに対して効果的なシールドとして機能する。なお、
上記の窒素は、仮に、高温の酸素と反応すればＮＯＸを
発生させる要因となる。
【００９２】更に、本発明においては、酸素−燃料バー
ナによる燃焼生成物を燃焼スペースの奥深くに送り込む
ことを目的としているので、中心部の大容積の酸化用の
ジェットは、その周囲の弱く小容積の天然ガスのジェッ
トよりも、内部に侵入し易い様になっている。
【００９３】乱流ジェットの理論から、環状のジェット
は、中空でない中央のジェットと比べて、早期に減衰す
ることが知られている。加熱炉から中央配管１００の先
端１０６までの位置は、調整可能である。加熱面１０８
は、火炎に適切な運動量及び安定性を与える。
【００９４】図３に示されている様に、中央配管１００
を、好ましくは、軸方向に引き込むことができるように
構成し、適切な火炎の形成及び運動量の調整を可能にす
る。この引き込み量についての好ましい範囲は、約Ｄ／
４から約１０Ｄ程度である。但し、上記のＤは、天然ガ
ス用の耐火性バーナブロック１０４の内径である。
【００９５】一つの実施形態では、好ましくは、環状ス
ペース１０２を通る天然ガスの流れを渦巻き状に形成す
るため、標準的な複数の羽根を有するスワラ１１０（ s
wirler ) が、上記環状スペース１０２に設けられる。
これによって、中央の酸素の流れとの急速な燃焼を生じ
させ、酸素−燃料バーナによる燃焼生成物を加熱スペー
ス１１４の奥深くに送り込むための推進力を生じさせ
る。その目的は、加熱炉の中に、高速の酸素−燃料バー
ナによる火炎を送り込むことである。
【００９６】酸素−燃料バーナによる燃焼をポートの下
側から行う場合、空気−燃料バーナによる火炎との交差
を、空気−燃料バーナによる火炎の先端部分で行わせる
ためには、吹き込み角度αを非常に小さな角度にする必
要がある。フラットボトムポートの場合、この角度は、
上向きに約１度から約１０度程度である。好ましくは、
酸素及び天然ガスの速度の範囲は、それぞれ、２００〜
８００ｆｔ／ｓｅｃ（６０〜２００ｍ／ｓ）である。
【００９７】空気−燃料バーナによる燃焼速度、ポート
の幅、加熱炉の幅、及び酸素−燃料バーナの当量比に依
存して、酸素及び天然ガスの速度を慎重に決定する必要
がある。好ましくは、コンピュータを用いた流体力学
（ＣＦＤ）による流れ解析モデルを加熱炉の形状に適用
し、酸素−燃料バーナによる燃焼生成物が、空気−燃料
バーナによる火炎の先端部分の交差位置まで形成される
様に、天然ガス及び酸素の速度を決定する。
【００９８】本発明において、空気−燃料バーナの当量
比について規定されている値（０．６から１．０）の下
限値は、予備加熱される燃焼用空気による当量比を０．
６以下にすると、空気−燃料バーナによる火炎の速度が
非常に低くなることを考慮したためである（ポートの寸
法が同一の場合）。その様な火炎は、過剰に長く、加熱
炉の耐火物を傷める恐れがある（排気ポート及びクラウ
ンの近くで）。
【００９９】長過ぎる火炎長さは、燃料吹き込み速度を
増加させることによって、ある程度、減少させることが
できる。しかしながら、多くの加熱炉においては、空気
−燃料バーナのノズルの口径は、調整可能に作られてい
ないので、与えられた燃焼速度に対して、燃料吹き込み
速度を変えることはできない。その様な状況において、
低い当量比で加熱炉を運転することは、火炎長さのコン
トロールの問題から、困難になる。空気−燃料バーナの
当量比の下限値は、空気−燃料バーナのデザイン、加熱
炉の幅（側面燃焼型加熱炉の場合）、及び加熱炉の耐火
物を傷めずに空気−燃料バーナによる火炎長さについて
の調整能力（高めの燃料速度を用いる）によって制約さ
れる。
【０１００】低めの当量比（０．６〜１．０）を用いる
場合には、好ましくは、空気−燃料バーナのノズルを交
換する（より口径が小さく、燃料速度が大きいものと交
換する）。低めの当量比は、典型的には、ＮＯＸを最大
限減らす必要がある場合に採用される。
【０１０１】その他の選択肢は、ノズル口径が可変の空
気−燃料バーナを使用することによって、低い当量比に
よる運転の際に、燃料速度を増加させることである。仮
に、ポートの出側の断面積を減らすことが可能ならば
（例えば、ポートエリアを耐火煉瓦で部分的に塞ぐこと
によって）、空気−燃料バーナの当量比をより低くする
ことができる（０．６以下）。
【０１０２】上記の酸素−燃料バーナによる燃焼の形態
は、異なる空気−燃料バーナによる燃焼の形態に対して
も適用される。ポートの側面からの燃焼（ side-of-por
t firing ) は、フロートガラス用の加熱炉において、
非常に一般的である。その他の工業的に使用される形態
は、空気−燃料バーナによるポートの下側からの燃焼
（ underport air-fuel firing ) である。その様な
形態の場合に本発明を適用する場合には、ポート貫通型
（水冷式）の酸素−燃料バーナ３０が必要になる。ここ
でもまた、ポートの幅に対応して、一のあるいは複数の
酸素−燃料バーナを使用することが好ましい。
【０１０３】この例が、図４に示されている。図４で
は、一個の空気−燃料バーナ５０が、ポートの下側の位
置に描かれている。酸素−燃料バーナによる火炎の特徴
は、ポートの下側からの吹き込みを含む前のケースと同
様である。ここで、吹き込み角度α（溶融ガラスの表面
に対して約−１０度から約＋３０度）は、酸素−燃料バ
ーナ３０による火炎１０が空気−燃料バーナ５０による
火炎５の先端部分に交差する様に設定される。
【０１０４】酸素−燃料バーナ３０からの流れが、予備
加熱された空気の流れの中に埋まるので、酸素−燃料バ
ーナ３０による燃料及び二次燃焼用の酸化剤の速度は、
特別に計算される。即ち、酸素−燃料バーナ３０による
火炎の運動量及び方向を計算するに当たって、予備加熱
された燃焼用空気２００の運動量の影響を考慮に入れる
必要がある。
【０１０５】酸素−燃料バーナ３０は、酸素用配管１０
０及び燃料配管１０６（典型的には酸素用配管１００の
周囲を囲んでいる）を有し、更に、水冷ジャケット１０
５を有している。
【０１０６】酸素−燃料バーナ３０による燃焼は、他の
様々な空気−燃料バーナによる燃焼の形態、例えば、ポ
ートの上側からの燃焼（ overport firing ) 、Ｕタ
イプの蓄熱式加熱炉におけるポートのエンドからの燃焼
（ endport firing ) に対して適用することが可能で
ある。熱交換器付加熱炉（ recuperative furnaces)
あるいは直接燃焼型加熱炉（ direct-fired furnaces
) のケースにおいては、酸素−燃料バーナによる燃焼
は、空気−燃料バーナの下側から行うことができる（図
２に示したポートの側面からの燃焼の場合と同様に）。
【０１０７】ＮＯＸの発生量の削減は、単に、蓄熱式加
熱炉あるいは熱交換器付加熱炉を低めの当量比（当量比
が０．６から１．０）で運転するとともに、酸化用の酸
素−燃料バーナを要求される当量比（当量比が１．５か
ら１２．５の間）で運転することによって達成される。
当量比の下限値あるいは上限値は、酸素−燃料バーナに
よる燃焼の燃焼性の限界、及び平衡温度の好ましくない
増加または減少のために制約されることはない。
【０１０８】以上、本発明について様々な実施例を用い
て説明したが、これらは、本発明の範囲を限定するもの
ではない。当業者であれば、先に例示した方法及び装置
に対して、様々な変形を加えることができる。この様な
変形形態は、請求の範囲の記載の中で考慮されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の側面燃焼型蓄熱式加熱炉の概要図。
【図２】本発明の方法に基づく改良型の側面燃焼型蓄熱
式加熱炉の概要図。
【図３】本発明に基づく酸素−燃料バーナの概略断面
図。
【図４】本発明に基づく水冷式貫通ポートを備えた酸素
−燃料バーナの概略断面図。
【符号の説明】
Ａ・・・蓄熱室、 Ｂ・・・蓄熱室、 １・・・空気−燃料バーナ、 ２・・・燃焼ポート／燃焼サイド、 ３・・・酸素−燃料バーナ、 ４・・・排気ポート、 ５・・・空気−燃料バーナによる火炎、 ６・・・二次燃焼用の酸化剤、 ７・・・二次燃焼用空気／二次燃焼用空気配管、 ８・・・アスピレータ、 ９・・・酸素、 １０・・・酸素−燃料バーナによる燃焼生成物、 １２・・・溶融ガラス、 １６・・・先端部分、 ３０・・・酸素−燃料バーナ、 ５０・・・空気−燃料バーナ、 １００・・・中央配管／酸素ノズル、 １０２・・・環状スペース、 １０４・・・天然ガスノズル／耐火性バーナブロック、 １０５・・・水冷ジャケット、 １０６・・・燃料配管、 １０８・・・加熱面、 １１０・・・天然ガススワラ、 ２００・・・燃焼用空気。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バンシャマン・ジェイ・ジュルシック・ジ ュニア フランス国、78470 セント・レミー・ レ・シェブルー、リュ・デ・ムリズィエ 21 (72)発明者 ジャン−フランソワ・シモン ベルギー国、ブリュッセル 1200、リュ・ デ・デポルテ 41

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱炉内で処理対象物を加熱する方法で
    あって、 少なくとも一つの空気−燃料バーナを用いて第一の燃料
    を燃焼させて、この空気−燃料バーナから発生する熱を
    前記処理対象物に実質的に伝達する工程と、 少なくとも一つの酸素−燃料バーナを用いて第二の燃料
    を燃焼させて、この酸素−燃料バーナから発生する熱を
    前記処理対象物に実質的に伝達する工程と、 を備え、 前記空気−燃料バーナは、燃料リッチなモードで運転さ
    れ、 前記酸素−燃料バーナは、燃料リーンなモードで運転さ
    れること、 を特徴とする加熱炉内の処理対象物の加熱方法。
  2. 【請求項２】 前記第一の燃料を燃焼させる際に、前記
    空気−燃料バーナによる火炎を、前記処理対象物の表面
    が構成する水平面に対して実質的に平行に形成すること
    を特徴とする請求項１に記載の加熱炉内の処理対象物の
    加熱方法。
  3. 【請求項３】 前記第二の燃料を燃焼させる際に、前記
    酸素−燃料バーナによる火炎を、前記空気−燃料バーナ
    による火炎に対して交差する様に形成することを特徴と
    する請求項２に記載の加熱炉内の処理対象物の加熱方
    法。
  4. 【請求項４】 前記酸素−燃料バーナによる火炎は、フ
    ラットボトムポートから前記空気−燃料バーナによる火
    炎に向けて、水平方向に対して斜めの角度で放射され、
    その角度αは、約１度以上、約３０度以下であることを
    特徴とする請求項３に記載の加熱炉内の処理対象物の加
    熱方法。
  5. 【請求項５】 前記酸素−燃料バーナによる火炎は、前
    記空気−燃料バーナによる火炎に向けて、前記空気−燃
    料バーナによる火炎の下側から放射されることを特徴と
    する請求項３に記載の加熱炉内の処理対象物の加熱方
    法。
  6. 【請求項６】 前記酸素−燃料バーナによる火炎は、前
    記空気−燃料バーナによる火炎の先端部分の近傍で、当
    該空気−燃料バーナによる火炎と交差することを特徴と
    する請求項３に記載の加熱炉内の処理対象物の加熱方
    法。
  7. 【請求項７】 前記酸素−燃料バーナによる火炎は、イ
    ンクラインドポートから前記空気−燃料バーナによる火
    炎に向けて、水平方向に対して斜めの角度で放射され、
    その角度αは、約−１０度以上、約＋３０度以下である
    ことを特徴とする請求項３に記載の加熱炉内の処理対象
    物の加熱方法。
  8. 【請求項８】 前記各空気−燃料バーナに対して、それ
    ぞれ、複数の酸素−燃料バーナが設けられていることを
    特徴とする請求項１に記載の加熱炉内の処理対象物の加
    熱方法。
  9. 【請求項９】 前記空気−燃料バーナは、０．６以上、
    約１．０以下の当量比で運転されることを特徴とする請
    求項１に記載の加熱炉内の処理対象物の加熱方法。
  10. 【請求項１０】 前記第一の燃料及び前記第二の燃料が
    同一であることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉内
    の処理対象物の加熱方法。
  11. 【請求項１１】 前記酸素−燃料バーナは、約１．５以
    上、約１２．５以下の当量比で運転されることを特徴と
    する請求項１に記載の加熱炉内の処理対象物の加熱方
    法。
  12. 【請求項１２】 空気−燃料バーナ及び酸素−燃料バー
    ナを備え、処理対象物の加熱に使用される加熱炉内の温
    度制御方法であって、 一またはそれ以上の空気−燃料バーナを、一定の燃料投
    入量で運転する工程と、 一またはそれ以上の酸素−燃料バーナを、加熱炉からの
    ＮＯＸの発生量を実質的に変えることなく、加熱炉及び
    処理対象物の温度を上昇させあるいは下降させるために
    運転する工程と、 を備えたことを特徴とする加熱炉内の温度制御方法。
  13. 【請求項１３】 二次燃焼用酸化剤の供給に使用される
    中央配管と、 この中央配管の周囲に形成され、燃料の供給に使用され
    る環状領域と、 を備えた酸素−燃料バーナであって、 前記中央配管の先端部にはノズルが取り付けられ、この
    ノズルまたは前記中央配管のいずれか一方が、軸方向に
    沿ってその位置を調整できるように取り付けられている
    ことを特徴とする酸素−燃料バーナ。
  14. 【請求項１４】 前記中央配管は、二次燃焼用酸化剤の
    吹き出し口を有し、 前記環状領域は、耐火性ノズルによって区画され、 この耐火性ノズルは、加熱面を有し、 前記の二次燃焼用酸化剤の吹き出し口は、当該酸素−燃
    料バーナの火炎吹き出し口の直径をＤとしたときに、前
    記加熱面からの距離を、約Ｄ／４から約１０Ｄの範囲で
    調整可能であることを特徴とする請求項１３に記載の酸
    素−燃料バーナ。
  15. 【請求項１５】 前記環状領域の中に、一つまたはそれ
    以上の燃料スワラが設けられていることを特徴とする請
    求項１３に記載の酸素−燃料バーナ。
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