| 【発明の名称】 |
加熱炉用バーナ設備 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅野 秀昭
【氏名】竜田 孝司
【氏名】平野 誠
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、炉内に燃焼用ガスＧを供給する燃焼用バーナ１５を、炉内に燃焼用酸素含有ガスＡを供給する空気供給部６の途中に設け、燃焼用ガスＧと燃焼用酸素含有ガスＡとを混合しつつ溶融炉の内部に供給する加熱炉用バーナ設備において、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設備を提供することを目的とする。
【解決手段】炉内若しくは炉内から排出される燃焼排ガスｇの一部を、誘引して、燃焼用ガスＧと共に燃焼させる燃焼排ガス誘引手段２２を備えた点に特徴を有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 炉内に燃焼用ガスを供給する燃焼用バーナを、炉内に燃焼用酸素含有ガスを供給する空気供給部の途中に設け、前記燃焼用ガスと前記燃焼用酸素含有ガスとを混合しつつ前記炉内に供給する加熱炉用バーナ設備であって、前記炉内若しくは前記炉内から排出される燃焼排ガスの一部を、誘引して、前記燃焼用ガスと共に燃焼させる燃焼排ガス誘引手段を備えた加熱炉用バーナ設備。
【請求項２】 前記燃焼用排ガスの一部を前記燃焼用バーナ内に供給する排ガス流路を備えると共に、前記燃焼排ガス誘引手段が、前記燃焼用バーナ内に設けられ、前記燃焼用ガスの流れを利用して前記排ガス流路内の燃焼排ガスを誘引するベンチュリー部材である請求項１に記載の加熱炉用バーナ設備。
【請求項３】 前記誘引される燃焼排ガスが、前記炉内若しくは、前記炉内から排出される燃焼排ガスの一部である請求項１又は２に記載の加熱炉用バーナ設備。
【請求項４】 前記燃焼用バーナが、前記燃焼用酸素含有ガスの流れの方向に方向付けられ、前記燃焼用ガスを炉内に供給する主噴射口と、前記主噴射口の燃焼用ガス噴流に対して、少なくとも±６０度傾いた方向に燃焼用ガスを吐出する補助噴射口とを設けて構成されている請求項１から３の何れか１項に記載の加熱炉用バーナ設備。
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【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燃焼用バーナを、炉内に燃焼用酸素含有ガスを供給する空気供給部の途中に設け、前記燃焼用ガスと前記燃焼用酸素含有ガスとを混合しつつ前記溶融炉の内部に供給する加熱炉用バーナ設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の加熱炉用バーナ設備にあっては、炉の内部に燃焼用ガス等の燃料を供給する方式として、予熱した燃焼用酸素含有ガスを炉内に供給する空気供給口の内部に燃料供給部を設け、前記燃料と前記燃焼用酸素含有ガスとを混合させつつ供給する所謂スルーポート式のものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加熱炉用バーナ設備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、上記高温加熱炉がガラス溶解炉である場合には、ガラス原料を溶解させるために炉内を１５００〜１６００℃の極めて高温下に加熱する必要がある。この場合、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ことが必要となる。しかし、ＬＰＧやメタン系の燃焼用ガスを燃焼させる場合には、重油等を燃焼させる場合と比較して、火炎の輝度が低い。特に、上記のスルーポート式のバーナを用いて燃料供給を行った場合には、燃料と燃焼用酸素含有ガスとが混合し易いためさらに輝度の低い火炎が形成されてしまい、バーナ近傍の温度が低温になるばかりでなく、火炎が発生させ得る全体の輻射熱の量も低下することになる。この結果、ガラス原料の溶融効率が低下するという不都合が生じる。一方、ガラス溶解炉内の温度を高めるべく燃焼用ガスの供給量を増加させると、火炎中に極度に高温の領域が発生してＮＯｘの発生量を増加させるという問題も生じていた。
【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設備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３に示した例を参考に説明する。
【０００６】（構成１）本発明の加熱炉用バーナ設備は、請求項１に記載したごとく、炉内若しくは炉内から排出される燃焼排ガスｇの一部を、誘引して、燃焼用ガスＧと共に燃焼させる燃焼排ガス誘引手段を備えた点に特徴を有する。
（作用・効果）本構成のごとく、燃焼排ガスｇの一部を燃焼用バーナ内に誘引すれば、燃焼排ガスｇ中に水蒸気があるので、炉内において燃焼排ガスｇを混入された燃焼用ガスと燃焼用酸素含有ガスとの反応を遅らして燃焼させる、所謂緩慢燃焼させることや、火炎温度を低下させることで、低ＮＯｘ化が図られる。
（構成２）本発明の加熱炉用バーナ設備は、請求項２に記載したごとく、前記燃焼用排ガスｇの一部を燃焼用バーナ１５内に供給する排ガス流路１６を備えると共に、燃焼排ガス誘引手段が、燃焼用バーナ１５内に設けられ、燃焼用ガスＧの流れを利用して排ガス流路１６内の燃焼排ガスｇを誘引するベンチュリー部材２０であることが好ましい。
（作用・効果）このように構成することによって、燃焼用ガスＧをベンチュリー部材２０内に流通させることで、燃焼用排ガスｇを誘引する所謂ベンチュリー管の作用によって、燃焼用バーナ１５内に燃焼用排ガスｇを誘引することができ、簡単な構成で、低ＮＯｘ化を実現する加熱炉用バーナを構成することができる。
（構成３）本発明の加熱炉用バーナ設備は、請求項３に記載したごとく、誘引される燃焼排ガスが、炉内若しくは、炉内から排出される燃焼排ガスの一部であることが好ましい。
（作用・効果）このような簡単な構成を採用して、燃焼前の燃焼用ガスＧに燃焼排ガスｇを混入させ、低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。
【０００７】（構成４）本発明の加熱炉用バーナ設備は、請求項４に記載したごとく、燃焼用バーナ１５が、燃焼用酸素含有ガスＡの流れの方向に方向付けられ、前記燃焼用ガスＧを炉内に供給する主噴射口１９と、前記主噴射口１９の燃焼用ガス噴流に対して、少なくとも±６０度傾いた方向に燃焼用ガスＧを吐出する補助噴射口とを設けて構成されていることが好ましい。
（作用・効果）このように構成することで、燃焼排ガスｇの一部を燃焼用バーナ内に誘引すると共に、主噴射口から噴出して燃焼炎が形成される状態でこの燃焼炎の近傍に、補助噴射口からの燃焼ガスＧを噴出することにより、燃焼用バーナ近傍での燃焼量を増加させることができる。さらにこの状態で、温度分布を均等化し、結果的に極端な高温領域が形成されることを抑制でき、全体として発生するＮＯｘを低下させることができる。この傾斜角が６０°より小さいと別個の噴射口を設ける効果に乏しい。
【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設備を採用する加熱炉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、燃焼用酸素含有ガスとして燃焼用空気Ａを供給する空気供給部６とを備えている。ガス供給部５は、空気供給部６の内部空間に突出配置してあり、ガス供給部５から噴出させた燃焼用ガスＧは、燃焼用空気Ａに混合させつつ炉内に供給する。本実施形態に係るガラス溶解炉は所謂スルーポート式を構成する。さらに、空気供給部６の外側には、蓄熱室７を備えている。尚、空気供給部６と蓄熱室７とは、燃焼したのちの燃焼排ガスｇを排出するための排ガス排出部８としても機能する。
【００１０】図１は、ガラス溶解炉の内部に対し、左側の空気供給部６から燃焼用空気Ａを供給すると共に、空気供給部６の内部に設けたガス供給部５から燃焼用ガスＧを供給する場合を示している。図１の状態において、燃焼用空気Ａは、左側の蓄熱室７で加熱された後に空気供給部６を介してガラス溶解炉の内部に供給される。この燃焼用ガスＧは、ガラス溶解炉の内部において火炎９を形成し、当該燃焼の輻射熱によってガラス原料２を溶解する。ガラス溶解炉の天井部１０はアーチ状を呈しており、火炎９からの輻射熱を反射させる機能を有する。
【００１１】燃焼により発生した燃焼排ガスｇは、火炎９が形成されていない側の空気供給部６および蓄熱室７を介して排出される。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。蓄熱室７には、例えば煉瓦１１等の蓄熱材を設けてあり、排ガス排出部８として機能している間に燃焼排ガス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３ａから作業槽３ｂに向かって流下する。溶解槽３と作業槽３ｂとの間には挿通孔３ｃを有する隔壁３ｄ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３ｂに導くように構成してある。
【００１２】図３には本発明に関するガス供給部５の主要部の断面を示す。当該ガス供給部５からは、空気供給部６に供給する燃焼用空気Ａの内部に燃焼用ガスＧを供給する。燃焼用ガスＧとしては、例えば、ＬＰＧやメタン（ＣＨ4）を主成分とするガス 等を用いる。その際、当該燃焼用ガスＧは、燃焼用ガス流路１７を介して、燃焼用バーナ１５の先端部近傍に設けた噴射口１９から噴射される。燃焼用バーナ１５の内部には、当該燃焼用バーナ１５自身を冷却するための冷却ジャケット２１を設けてある。冷却ジャケット２１の内部には冷却水あるいは冷却用空気等を流通させる。
【００１３】更に、炉内の燃焼排ガスｇを燃焼用ガスＧに混入させる為に燃焼排ガス流路１６が形成されており、燃焼用ガス流路１７の断面積を絞るように形成されているベンチュリー部材２２に接続されている。このように構成することによって、炉内の燃焼排ガスｇは、燃焼用ガス流路１７内の燃焼用ガスＧの流れを利用して、燃焼排ガス流路１６内の燃焼排ガスｇを燃焼用ガス流路１７内に誘引する構成となっている。このように、燃焼用ガスＧに燃焼排ガスｇを混入させることで、火炎９は炉内において緩慢燃焼となり、且つ温度が低下し、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００１４】〔別実施の形態〕
（イ） 上記の実施の形態においては、噴射口１９を燃焼用空気Ａの流れの方向に方向付け、燃焼ガスＧを炉内に噴射する構成を説明したが、燃焼用バーナ１５に、この噴射口１９とは別に、噴射口１９の燃焼用ガス噴流に対して、少なくとも±６０度傾いた方向に燃焼用ガスＧを吐出する補助噴射口を設けることができ、このように構成することによって、噴射口１９から噴出して燃焼炎が形成される状態でこの燃焼炎の近傍に、補助噴射口からの燃焼ガスＧを噴出することにより、燃焼用バーナ近傍での燃焼量を増加させることができる。さらにこの状態で、温度分布を均等化し、結果的に極端な高温領域が形成されることを抑制でき、全体として発生するＮＯｘを低下させることができる。
（ロ） 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火炎９を形成するガラス溶解炉を示したが、図４に示すごとく、ガラス原料２の搬送方向に沿って火炎９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、火炎９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２０に四組のガス供給部５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の内部の燃焼排ガスｇ等の流れは、燃焼している側のガス供給部５から一旦ガラス溶解炉の下流側に至り、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８に戻ることとなる。本構成の場合でも、先の実施形態における効果と同様に、ガラス溶解炉の内部を均等に加熱することができ、ＮＯｘの発生を抑制することができる加熱炉用バーナ設備を得ることができる。
（ハ） 上記の実施の形態においては、炉内の燃焼排ガスを燃焼用バーナ１５内に誘引する構成を説明したが、誘引する燃焼排ガスを、交番燃焼における、燃焼排ガス排出側となる蓄熱室としてもよく、本願の目的を達成することができる。
（ニ） また、空気供給部６において、燃焼用ガスの燃焼のための酸素を含有する燃焼用酸素含有ガスを供給すれば良いが、例えば、燃焼用酸素含有ガスとして空気を使用することが一般的である。しかしながら、このようなガスとしては、例えば、酸素成分含有量が空気に対して高い酸素富化ガス等を使用することが可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３１日（１９９９．３．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７３０８
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３４０６（Ｐ２０００−２８３４０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９１０２０ |
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