JP2000283406A - 加熱炉用バーナ設備 - Google Patents

Abstract

(57)【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。

Description

【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Ｎ
Ｏｘ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱炉用バーナ設備を用いた加熱炉の
一例を示す側面図

【図２】図１におけるII−II平断面図

【図３】実施形態のガス供給部の縦断面図

【図４】別実施形態に係る加熱炉用バーナ設備を用いた
加熱炉の一例を示す平面図

【符号の説明】

５ ガス供給部 ６ 空気供給部 １５ 燃焼用バーナ １６ 燃焼排ガス流路 １９ 噴射口 ２２ ベンチュリー部材 Ａ 燃焼用空気 Ｇ 燃焼用ガス ｇ 燃焼排ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 誠 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3K091 AA01 AA17 BB07 BB26 CC06 CC07 CC22 DD01 DD06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。