JPS5852257Y2 - ガラス槽窯蓄熱炉 - 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
槽窯のサイドポートに適した蓄熱炉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。

即に、基本的な問題点としては、熱回収効率が充分でな
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
流下物を生成し、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、下部煉瓦は拌迫を含め上部
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つ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戦績し、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苛酷な
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窯排気の集合室が
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基本的な４つの蓄熱
室を有し、ガスが、上下方向の仕切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
に構成されてなるガラス槽窯の蓄熱炉であって、ガスが
大局的には水平方向に流れる該下部蓄熱室に連続して、
該下部蓄熱室より個々の水平方向のガス流路断面積が小
さくかつ薄肉の壁で形成された蓄熱炉材にて構築された
、薄壁蓄熱室にさらに設けてなるガラス槽窯蓄熱炉を要
旨とするものであり、特にはガラス槽窯のサイドポート
型蓄熱炉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
蓄熱型式を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遠戚する実用的な
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及び後述する薄壁蓄熱室２２に入り、後部排気煙道１
４ａ（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１
３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、上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１２ａから第
５吹出口１２ ｆまで６つあり、主として１２ａ。

１２ｂ及び１２ Ｃよりの廃ガスは流れＡに、１２ ｄ
、１２ｅ及び１２ ｆ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は、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。

ここで本考案の要旨の一つであるこの種構造の蓄熱炉の
利点をより生かすことのできる蓄熱炉の拡大及びその流
路内の構成について第３図及び第５図を参照しながら説
明する。

第３図にて分る如く、本考案は、後部下部蓄熱室５に連
続して少くとももう一つの蓄熱室２２を有し、この蓄熱
室を構築している蓄熱部材は、他の蓄熱室５などを構築
している蓄熱部材より個々の水平方向に流れるガス流路
断面積が小さくかつ薄肉の壁で形成されてなる大きなガ
ス接触表面積を備えたものを使用する。

この薄壁蓄熱室２２は、本考案蓄熱炉の構造からすれば
、ガスの苛酷な攻撃からはかなり緩和されるし、また付
着成分もＮａ２ＳＯ４等の弱いものになるので材質的に
は最上級でない蓄熱煉瓦でもよいし、主として熱交換効
率の向上を目的とした蓄熱部材の使用が可能となる。

ここでこの薄壁蓄熱室を構築する蓄熱部材の典型は第５
図に示す如く、セラミックスニカムがそれである。

セラミックスハニカム自体は薄壁にて区画された多数の
流路をもつ熱交換部材としてもすでに知られているもの
であり、本考案にてもそのようなものが使用で゛きる。

本考案ガラス槽窯蓄熱炉にて望ましいこれら蓄熱部材の
ガス流路２３の断面積Ｓは５０〜１００００ｍｍ２程度
、薄肉の厚みは０．１〜ｌＱｍｍ程度である。

また、このように下部蓄熱室に連続して薄壁蓄熱室を設
けるとこの薄壁には廃ガスのすすなどがその表面に付着
し、熱交換効率の低下をきたすことがあるし、場合によ
っては流路内での流速を調整する目的などのため、別個
に蓄熱室に吹出しシステムを設けておくことも有効であ
る。

なお、一般にこの薄壁蓄熱室以外の蓄熱室の構築は、通
常のそれぞれに応じて選択された材質からなるチェッカ
ー煉瓦は、本考案蓄熱炉における所定の流れに大局的に
なるように配置することにより行えばよい。

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１０吹出
口１２ａ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
の多くのダストスラダとしてこの空間部及びその近くに
戦績せしめて、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、壁面形或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。

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４つの蓄熱
室及び薄壁蓄熱室から威る側に限らず、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。

また、ガラス槽窯の場合後部下部蓄熱室５に連続して薄
壁蓄熱室２２を設けることは、通常槽窯前の床レベルが
第３図で示す２５の位置にあることからしても、その下
方に位置せしめて設けることができるので遊休的空間を
有効利用できる点でも適したものとなる。

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
な利用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し、それ
をより生かすことのできる蓄熱炉をもたらすことが可能
である。

１、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
品質及び熱交換効率の高い煉瓦が使用でき、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、排カセ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、自己に調
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図は、第３図Ｗ−Ｗ線に沿
った断面説明図、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は薄壁蓄
熱室、２３は流路、２４は薄壁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つの基本的な蓄熱室を有し、ガ
   スが、上下方向の仕切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て
   なるガラス槽窯の蓄熱炉であって、ガスが大局的には水
   平方向に流れる該下部蓄熱室に連続して、該下部蓄熱室
   より個々の水平方向のガス流路断面積が小さくかつ薄肉
   の壁で形式された蓄熱部材にて構築された薄壁蓄熱室を
   さらに設けてなるガラス槽窯蓄撓炉。 ２、ガス流路断面積が小さく薄肉の壁からなる蓄熱部材
   はハニカム構造をもつものである実用新案登録請求の範
   囲第１項記載のガラス槽窯蓄熱炉。 ３、ハニカム構造蓄熱部材の肉厚は０．１〜ｌＱｍｍで
   あり、流路断面積は５０〜１００００ｍｍ２である特許
   請求の範囲第２項記載の蓄熱炉。 ４、薄壁蓄熱室が、後部下部蓄熱室の後部側に、後部下
   部蓄熱室におけるガスの流れ方向を大局的には変えない
   位置に設けられてなる実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のガラス槽窯蓄熱炉。