JPS5852256Y2 - 蓄熱炉の構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、蓄熱炉特には、熱回収効率のすぐれたガラス
槽窯に適した蓄熱炉の構造に関するものである。

硝子窓における蓄熱室の設計は、溶解槽における理論焔
温度を高く保つために廃気の熱回収によって、二次空気
温度を上昇せしめ、それによって硝子溶解に必要な窯内
焔温度を確保する目的で行なわれてきており、これまで
幾多の技術変遷を経て種々の類型を生み出しており、大
きく分けると次の２つの型式がある。

（１）高蓄熱方式 この方式は、従来蓄熱室が溶解作業床以下のいわゆる窓
下に構築されてきたに対して、立体的に高さを増し、煉
瓦積容積を上部に向けて増大せしめたもので、この方式
の代表的な形式は縦型蓄熱室として広く知られており、
現在の蓄熱室の設計の殆んどがこの形式を採用している
。

この方式は、長期の操業に対し、その寿命の点で結局の
ところ信頼性が高いのが採用されている理由であるが、
未解決の問題点も多い。

即ち、基本的な問題点としては、熱回収率が充分でなく
近来の厳しい省エネルギー要求に対して更に高度な設計
が要請されること及び構造上、原料ダストが蓄熱室上部
から下部に向けて流下するため下部煉瓦はこのキャリー
オーバーやアルカリ塩の攻撃を受は長期的に脆化、侵触
を受けたり、キャリーオーバーは高温部で煉瓦と反応し
、ガラス状流下物を生威し、それがより低温な下部空積
煉瓦へ流れて凝固閉塞を生ずることや、下部煉瓦は袢迫
を含め上部煉瓦の荷重を受けるので荷重軟化の問題が生
じることなどがある。

（２）水平蓄熱方式 この方式は、縦型蓄熱に比べて、相対的に流路を長くシ
、流路の断面積を小さくシ、空気と廃ガスの流速を大き
くすることによって特に空気と煉瓦間の熱交換を著しく
促進することができる特徴をもっているため実用例にお
いて同じ蓄熱煉瓦熱容量を付与した場合で比較すると約
１．３倍の熱回収効率を示すことが知られている。

しかしながら、この方式は次にのべる主要な欠点をもっ
ているためすぐれた熱回収効率を可能としながらほとん
ど実用的に採用されていないのが実状である。

即ち、水平高熱方式は、水平蓄熱室の最上流部は、高温
かつ高負荷の侵触性ダストを含んだキャリーオーバーガ
スに接触及びこれが堆積し、きびしい条件に曝されるの
で現在耐火物技術の提供する殆んどの材質がその荷酷な
条件に窯自体の１航海を通して耐用しないこと、設計上
各吹出直下に集合煙道とよばれる硝子窓排気の集合室が
必要となるが、この室はやはり吹出立上り部から供給さ
れる高温スラグの攻撃を受けるため最高級煉瓦が必要で
あり、初期投資の負担増大をもたらすとともに窯自体の
寿命にも制約を受けることなどの欠点をもっていた。

本考案者らは、これらの問題を種々研究の結果として、
水平蓄熱のもつより高い熱交換効率を指向しつつ、その
反面の欠点を改善することに成功した蓄熱炉の構造即ち
、基本的には蓄熱室の耐久性向上及びこれと併行して槽
窯自体の平常運転を継続しなから温修、更新可能な蓄熱
炉の構造を先に提案したが、本考案は、そのような蓄熱
炉にさらに改良を加えたものを提供するものである。

即ち、本考案は、上下方向及び水平方向にそれぞれ区画
された上下部及び前後部の少くとも４つの蓄熱室を有し
、ガスが、上下方向の仕切り壁で水平方向に区画された
それぞれの上下部の蓄熱室を大局的には上下方向に独立
して流れるとともに上下方向のそれぞれの上下部蓄熱室
においては、大局的には水平方向に流れるように構成さ
れ、かつ上部蓄熱室下部にはスラグ排出口が設けられて
なることを特徴とする蓄熱炉の構造を要旨とするもので
あり、特にはガラス溶解窯のサイドボードに設置される
改良された蓄熱炉の構造を提供するものである。

本考案は、このように全体構造としては現在主流となっ
ている高蓄熱型式の外殻を踏襲しながらその内部に水平
蓄熱型式の内包せしめている蓄熱炉の改良であり、以下
図面を参照しながら説明する。

第１図、第２図で本考案蓄熱炉の位置関係を、本考案の
適用が最適なガラス槽窯のサイドポート型として配置さ
れていることを例にとって説明する。

本考案蓄熱炉１，１はガラス溶融窯２の両側に配置され
たサイドポート型であり、これをエンドポート型に配置
することも考え方としては可能であるが、槽窯を継続し
ながら温修作業を可能とする目的を達成する実用的な設
計を見い出すことに困難があるので、本考案蓄熱炉の適
用はサイドポート型が特に適したものとなる。

蓄熱炉は、後述するように上下方向に区画された複数の
蓄熱室３，５（又は４，６）及び水平方向に区画された
複数の蓄熱室３，４（又は５，６）の少くとも４つの蓄
熱室からなる。

溶融窯２は、溶解槽７、清澄槽８、作業槽９からなり、
１０は燃焼室、１１は集合煙道、１２は吹出口である。

ここで第３図、第４図を参照しながら本考案蓄熱炉を具
体的に説明する。

本考案は、すでにのべた如く、上下方向及び水平方向の
いずれにもそれぞれ区画された複数の蓄熱室を有するも
のであり、ガスは、上下方向の仕切り壁１３で水平方向
に区画されたそれぞれの上下部の蓄熱室（４，６及び３
，５）に分かれて大局的には独立に流れるように構成さ
れている。

即ち、１つの流れは、矢印Ａで示す如く、集合煙道１１
からの廃ガスの流れにもとづいて説明すると、後部上部
蓄熱室３から仕切り壁１３で折り返して後部下部蓄熱室
５に入り、後部排気煙道１４ａ（第１図参照）へ抜ける
ものと、もう１つの流れは、矢印Ｂで示す如く、前部上
部蓄熱室４から仕切り壁１３で折り返して前部下部蓄熱
室６に入り、前部排気煙道１４ｂ（第１図参照）へ抜け
るものである。

本考案は、大局的に独立した２つのこのような流れをな
すとともに、下部のそれぞれの蓄熱室においては即ち、
４つの蓄熱室の１つ１つにおいては大局的には、ガスは
矢印で示された流れで分るように、水平方向に流れるも
のである。

それぞれの蓄熱室は、それぞれが受ける条件に耐える材
質及び物性をもった煉瓦で空積みされているが後述する
ように後部上部蓄熱室は最も厳しい苛酷な条件にさらさ
れる。

図面の例では、吹出口１２は、第１吹出口１２ ａから
第５吹出口１２ ｅまで５つあり、主として１２ａ。

１２ ｂよりの廃ガスは流れＡに、１２ｄ、１２ｅより
のガスは流れＢになる。

ここで、ガラス原料を溶解する溶解槽に近くかつガラス
原料からくる侵触成分を多く含有するいわゆるダーティ
ガスは第１及び第２吹出口１２ａ。

１２ｂから多く排出され、これらのガスは後部上部蓄熱
室３に最も厳しい高負荷を与えるが、本考案の蓄熱室で
は、前述の如き構成からなっているので、これに対する
対処が容易である。

即ち、水平蓄熱を内包せしめた方式において必然的に伴
うところの後部上部蓄熱室に対する高負荷に、槽窯の平
常運転を継続しながら、温修更新しうるということであ
る。

本考案では、大局的に独立した２つの流れＡ、Ｂからな
るためいずれかの流れをとめても槽窯の操業を中断する
必要はないのである。

具体的にいえば、後部上部蓄熱室を修理する必要のとき
には後部蓄熱室を不使用状態におき、前部空積み蓄熱室
を利用して排気及び給気を継続している間に、侵触性ダ
ストであるスラグを排出するとともに必要に応じて後部
を補修することができるのである。

ここで、本考案におけるスラグ排出口について第５図を
参照しながら説明する。

スラグ排出口２２は、第５図に示す如く後部上部蓄熱室
３を形成する炉壁１５の最下部に設けておくのが最も効
果的であり、考え方としては少くとも炉壁１５にスラグ
を取り出すことのできる又はスラグが自然に取りだされ
る開口部又は開口可能な構造をもたせておけばよい。

また、スラグ排出口２２は、当然のことながら簡単に排
出できることが望ましく又は出来ればある程度自然に排
出できることが望ましく、このためには、スラグ排出口
付近にスラグが滞留し易い構造としておくことが有利と
なる。

即ち、蓄熱室３と壁面１５の間に空間部１６を形成し、
この空間部の下部に滞留部２３を空積部底面２４より一
段低い床面として形成しておくのが好ましい。

尚、２５はスラグ排出口に通じる又はスラグ排出口の一
部を構成するスラグ排出道であり、排出スラグの補集を
容易ならしめる。

つぎに本考案は、前述した如く温修可能な構造であるこ
とが一つの特徴であり、その一例について第６図を参照
しながら説明する。

第６図で分る如く、スラグを伴う廃ガスは、第１吹出口
１２ ａより集合煙道１１から後部上部蓄熱室３とこれ
を形成する炉壁１５との間に存在する空間部１６から蓄
熱室の空積部に流れるので、この部分の煉瓦は最も高温
かつ侵触性ガスにさらされかつ、ガスは空積部に入る際
その多くのダストをスラグとしてこの空間部及びその近
くに堆積せしめて、比較的きれいなガスとなって流れる
。

必要個所の温修は、人が作業をする場所に直接高温廃ガ
スがこないように遮断する必要があり、これは集合煙道
部分にダンパーを予め出入可能に設けておいてもよいが
、実際には困難があるので、図面に示す如く、空間部１
６への入口を適当な手段例えば木管挿入口より水管１７
を挿入しながら遮幣用煉瓦を仮置煉瓦１８として並べる
ことが適当である。

このようにしながら、予め炉壁１５に設定しておいた温
修口１９より、空間部１６に人が入って作業をする。

ここで温修口１９は、予めこの部分の炉壁の一部を部分
的に取りはずし易く構築しておくことにより容易に形成
しておくことができる。

即ち、壁面形成煉瓦の一部を補強煉瓦２０として枠組み
しておき、それに囲まれた部分の煉瓦を周囲に比べて破
壊容易にするなどして取り外し可能にしておくことであ
る。

また、この温修口は前述のスラグ排出口のやや上方に位
置して設けておくことにより本考案のスラグの排出を極
めて容易かつ完全にしうるものである。

尚、いずれにしても、この部分の煉瓦自体は、いずれも
材質的に優れた高温耐触性のものが必要である。

この温修口は、温修を行う必要の多い部分に近いところ
に設けておくのがよいため図に示すように後部で上部の
蓄熱室３を形成する炉壁に少くとも設けておく必要があ
るが、勿論必要に応じて前部上部蓄熱室の炉壁などに設
けておくこともできる。

このように本考案蓄熱炉は、全体構造としては高蓄熱型
式の縦型の外殻を踏襲しながら、その内部に水平蓄熱型
式を内包せしめているものであり、例示した２つの蓄熱
室から成る例に限らず、このような考え方に基づく範囲
で種々の応用形態が可能であることは勿論である。

尚、第１図にて２１はガス交換機を示す。

このような構造の蓄熱炉は、前述してきたことでその主
な利点が理解されるであろうが、さらに以下にのべる多
くの利点をもつものでその実用的価値は多大である。

１、水平蓄熱のもつ高い熱交換効率が得られる。

１、槽窯の操業を中断することなくスラグの排出ができ
る。

１６ 温修、更新が容易である。

１、ガラス槽窯自体の一航海を通してスラグ排出ができ
るため蓄熱室の特性を恒久的に維持することが容易であ
る。

１、水平蓄熱型式の一つの重要な利点である低温部に低
品質煉瓦が使用でき、安価設備費で高い熱効率が得られ
る。

１、温修可能故、温修時ダストの排出がより容易にでき
る。

１、水平蓄熱における蓄熱室上下方向の温度的偏り、通
風量の偏倚を防止できる。

１、空積煉瓦間の流路の流速は早く、そのパスも長くで
きるので特に煉瓦−空気間の熱交換効率が高まる。

１、排ガスの吸引口及び二次空気の送入口を前後に分離
することで、排ガスの前後分割量、空気の前後分割量を
夫々交換時に作動される流路ダンパーにより、自在に調
整できるので、前後部の吹出口よりの吸込量及び空気吹
出量を全体としである程度調節できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案蓄熱炉の配置を示すガラス槽窯の平面
からみた説明図、第２図は、第１図Ｘ−Ｘ線に沿った断
面説明図、第３図は、第１図Ｘ−Ｘ線に沿った本考案蓄
熱炉の典型を示す断面説明図、第４図は、第３図Ｚ−Ｚ
線に沿った断面説明図、第５図及び第６図は、本考案後
部上部蓄熱室の部分拡大説明図をそれぞれ示す。 図面にて、１は蓄熱炉、３，４，５．６は蓄熱室、１１
は集合煙道、１２は吹出口、１３は上下方向仕切壁、１
５は後部上部蓄熱室炉壁、１９は温修口、２２はスラグ
排出口、２３はスラグ滞留部をそれぞれ示している。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．上下方向及び水平方向にそれぞれ区画された上下部
   及び前後部の少くとも４つの蓄熱室を有し、ガスが、上
   下方向の仕切り壁で水平方向に区画されたそれぞれの上
   下部の蓄熱室を大局的には上下方向に独立して流れると
   ともに上下方向のそれぞれの上下部蓄熱室においては、
   大局的には水平方向に流れるように構成され、かつ上部
   蓄熱室下部にはスラグ排出口が設けられてなることを特
   徴とする蓄熱炉の構造。 ２、スラグ排出口が後部蓄熱室に設けられてなる実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の蓄熱炉の構造。 ３、上部蓄熱室を形成する壁面と上部蓄熱室を形成する
   空積煉瓦間に空間部を設け、該空間部の下部にスラグ滞
   留部を設けてなる実用新案登録請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の蓄熱炉の構造。 ４、上部蓄熱室を形成する壁面にはさらに温修口が設け
   られてなる実用新案登録請求の範囲第３項記載の蓄熱炉
   の構造。 ５、温修口は、スラグ排出口のやや上方に位置して設け
   られてなる実用新案登録請求の範囲第４項記載の蓄熱炉
   の構造。 ６、蓄熱炉は、硝子溶解窯の両側に設置されるサイドボ
   ード型の蓄熱炉である実用新案登録請求の範囲第１項乃
   至第５項いずれか記載の硝子窓用蓄熱炉の構造。