JP4139525B2

JP4139525B2 - 加熱炉用の燃焼装置

Info

Publication number: JP4139525B2
Application number: JP22378899A
Authority: JP
Inventors: 誠平野; 孝司竜田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: JP2001050668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央噴出孔とその周囲の複数の周囲噴出孔を備えて、それらの噴出孔から炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる加熱炉用の燃焼装置は、燃料噴出部により、ガス燃料噴出箇所から炉内にガス燃料を噴出し、酸素含有ガス供給部により、燃料噴出部からのガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給して、ガス燃料と燃焼用酸素含有ガスとを炉内で接触させて燃焼させるように構成したものであり、例えば、炉内を高温（例えば、１５００〜１６００°Ｃ）に加熱することが望まれるものである。そのようなものでは、主として輻射熱により加熱することになる。
【０００３】
従来、燃料噴出部を構成するに当たって、中央噴出孔を設けるとともに、その中央噴出孔の周囲に複数の周囲噴出孔を設け、それら複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々を、中央噴出孔のガス燃料噴出方向と平行又は略平行になるように構成したものがあった（例えば、特開平８−１３３７４７号公報参照）。
あるいは、燃料噴出部を構成するに当たって、中央噴出孔を設けるとともに、その中央噴出孔の周囲に複数の周囲噴出孔を設け、それら複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々を、中央噴出孔のガス燃料噴出方向視にて、中央噴出孔の径方向に対して、中央噴出孔の周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、中央噴出孔のガス燃料噴出方向と交差する方向視にて、中央噴出孔のガス燃料噴出方向に対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成したものがあった（例えば、特開平９−１４５０２２号公報参照）。
【０００４】
これらの従来技術のものは、複数の周囲噴出孔から噴出されたガス燃料流により、中央噴出孔から噴出されたガス燃料に対する燃焼用酸素含有ガスの供給を遮断することにより、所謂、緩慢燃焼を行わせて、輝度が高い火炎を形成して、輻射熱量を増大させると共に、燃焼温度を低くして、低ＮＯｘ化を図ろうとするものである。即ち、中央噴出孔から噴出されたガス燃料は、燃焼するまでは、複数の周囲噴出孔にて周囲に形成される補炎によって加熱されて熱分解が進むので、炭素が発生し、燃焼が開始すると輝度が高い主炎を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔が変わったり、中央噴出孔からのガス燃料噴出量と複数の周囲噴出孔からのガス燃料噴出量との比が変わったりすると、緩慢燃焼状態が変化して、ＮＯｘの発生量が変化すると考えられる。
しかしながら、上記の従来技術のいずれにおいても、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔、及び、中央噴出孔と複数の周囲噴出孔との間のガス燃料噴出量比が適正に設定されないために、ＮＯｘ発生量が適切に低下されない虞があり、改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔、及び、中央噴出孔と複数の周囲噴出孔との間のガス燃料噴出量比を適正に設定して、低ＮＯｘ化が適切に図られた状態で燃焼させることができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、前記中央噴出孔及び前記複数の周囲噴出孔が、単一のバーナ形成部材に形成され、
前記周囲噴出孔の個数が、６〜１６個の範囲になるように構成され、
前記複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向と平行又は略平行になるように構成され、
前記中央噴出孔の開口縁と前記周囲噴出孔の開口縁との間隔が、前記周囲噴出孔の口径の０．５倍以上で、前記中央噴出孔の口径と前記周囲噴出孔の口径を加えた値の１．５倍以下となるように構成され、
前記中央噴出孔の口径及び前記周囲噴出孔の口径が、前記燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を前記中央噴出孔から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出孔から噴出するように設定されていることにある。
本発明の発明者らは、複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、中央噴出孔のガス燃料噴出方向と平行又は略平行になるように構成した場合において、一層の低ＮＯｘ化を図るべく、鋭意研究し、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔を変化させたときに、ＮＯｘの発生量がどのように変化するか、及び、中央噴出孔と複数の周囲噴出孔との間のガス燃料噴出量比を変化させたときに、ＮＯｘの発生量がどのように変化するかを見出した。
そして、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔を、周囲噴出孔の口径の０．５倍以上で、中央噴出孔の口径と周囲噴出孔の口径を加えた値の１．５倍以下となるように構成し、燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を中央噴出孔から噴出し、残りを複数の周囲噴出孔から噴出するように構成すると、緩慢燃焼を効果的に行わせることができて、ＮＯｘの発生量を低減する上で好ましいことを見出した。
【０００８】
つまり、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔が、周囲噴出孔の口径の０．５倍よりも狭くなると、複数の周囲噴出孔から噴出されるガス燃料を、中央噴出孔から噴出されるガス燃料と分離し難くなって、補炎を主炎と分離して形成する補炎の分離状態が低下するので、ＮＯｘの発生量が増加すると考えられる。
又、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔が、中央噴出孔の口径と周囲噴出孔の口径を加えた値の１．５倍よりも広くなると、複数の周囲噴出孔から噴出されたガス燃料流による、中央噴出孔から噴出されたガス燃料に対する燃焼用酸素含有ガス供給の遮断作用が低下するので、ＮＯｘの発生量が増加すると考えられる。
又、総噴出量に対する中央噴出孔からの噴出量の比率が、５０〜７５％の範囲外になると、複数の周囲噴出孔から噴出されるガス燃料を、中央噴出孔から噴出されるガス燃料と分離し難くなって、補炎の分離状態が低下するので、ＮＯｘの発生量が増加すると考えられる。
従って、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔、及び、中央噴出孔と複数の周囲噴出孔との間のガス燃料噴出量比を、上記の条件にて設定すると、適正に設定することができ、その結果、低ＮＯｘ化が適切に図られた状態で燃焼させることができるようになった。
又、複数の周囲噴出孔を設けるにしても、個数が少なすぎると、中央噴出孔からの噴出ガス燃料に対する燃焼用酸素含有ガス供給の遮断作用が低下し、多すぎると、製作し難くなる。
そこで、周囲噴出孔の個数を６〜１６個の範囲に設定すると、所望の効果を得ながら製作し易くする上で、好ましい。
又、中央噴出孔及び複数の周囲噴出孔が単一のバーナ形成部材に形成されているので、中央噴出孔及び複数の周囲噴出孔を、別体のバーナ形成部材に形成する場合に比べて、構成を簡略化することができるとともに、炉体へ簡単に取り付けることができる。
従って、本発明の実施コストを低減する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【０００９】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の特徴構成は、前記中央噴出孔及び前記複数の周囲噴出孔が、単一のバーナ形成部材に形成され、
前記周囲噴出孔の個数が、６〜１６個の範囲になるように構成され、
前記複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向視にて、前記中央噴出孔の径方向に対して、前記中央噴出孔の周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向と交差する方向視にて、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向に対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成され、
前記中央噴出孔の開口縁と前記周囲噴出孔の開口縁との間隔が、前記周囲噴出孔の口径の０．５倍以上となるように構成され、
前記中央噴出孔の口径及び前記周囲噴出孔の口径が、前記燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を前記中央噴出孔から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出孔から噴出するように設定されていることにある。
本発明の発明者らは、複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、中央噴出孔のガス燃料噴出方向視にて、中央噴出孔の径方向に対して、中央噴出孔の周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、中央噴出孔のガス燃料噴出方向と交差する方向視にて、中央噴出孔のガス燃料噴出方向に対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成した場合において、一層の低ＮＯｘ化を図るべく、鋭意研究した。
そして、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔を、周囲噴出孔の口径の０．５倍以上となるように構成し、燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を中央噴出孔から噴出し、残りを複数の周囲噴出孔から噴出するように構成すると、緩慢燃焼を効果的に行わせることができて、ＮＯｘの発生量を低減する上で好ましいことを見出した。
請求項２に記載の特徴構成によれば、請求項１に記載の特徴構成によるよりも、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔を広くすることができるのは、請求項２に記載の特徴構成によれば、複数の周囲噴出孔から、中央噴出孔のガス燃料噴出方向視にて、ガス燃料が旋回状に噴出されるので、中央噴出孔からの噴出ガス燃料に対する燃焼用酸素含有ガス供給の遮断作用が増大するためであると考えられる。
従って、中央噴出孔の開口縁と周囲噴出孔の開口縁との間隔、及び、中央噴出孔と複数の周囲噴出孔との間のガス燃料噴出量比を、上記の条件にて設定すると、適正に設定することができ、その結果、低ＮＯｘ化が適切に図られた状態で燃焼させることができるようになった。
又、複数の周囲噴出孔を設けるにしても、個数が少なすぎると、中央噴出孔からの噴出ガス燃料に対する燃焼用酸素含有ガス供給の遮断作用が低下し、多すぎると、製作し難くなる。
そこで、周囲噴出孔の個数を６〜１６個の範囲に設定すると、所望の効果を得ながら製作し易くする上で、好ましい。
又、中央噴出孔及び複数の周囲噴出孔が単一のバーナ形成部材に形成されているので、中央噴出孔及び複数の周囲噴出孔を、別体のバーナ形成部材に形成する場合に比べて、構成を簡略化することができるとともに、炉体へ簡単に取り付けることができる。
従って、本発明の実施コストを低減する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明を加熱炉としてのガラス溶解炉用の燃焼装置に適用した場合の第１の実施の形態を説明する。
図１ないし図３に示すように、ガラス溶解炉は、溶解槽２を下部に備えると共にアーチ型の天井を備えた炉本体１を中央に設け、溶解槽２の一端からガラス原料を投入し、他端から溶融ガラスを取り出すように構成し、ガラス原料の移送方向Ｔに対して、炉本体１の左右夫々に、複数の蓄熱室３を原料移送方向Ｔに沿って並設し、炉本体１の左右の炉壁４の上部に、各蓄熱室３に対応させて空気口（所謂ポート）５を形成し、各蓄熱室３と各空気口５とを空気供給路６にて連通させて、所謂サイドポート式に構成してある。
炉壁４における各空気口５の下部には、ガスバーナ７を２個ずつ原料移送方向Ｔに並べて設けて、所謂アンダーポート式に構成してある。
【００１３】
ガスバーナ７は、中央噴出孔７２ａとその周囲の複数の周囲噴出孔７２ｂを備えて（図４ないし図７参照）、それらの噴出孔７２ａ，７２ｂから、ＬＰＧ、メタンを主成分とする都市ガス等のガス燃料Ｇを炉内８に噴出供給する。空気口５は、ガスバーナ７のガス燃料噴出箇所とは異なる空気噴出箇所（燃焼用酸素含有ガス供給箇所に相当する）から、ガスバーナ７から噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域に、燃焼用酸素含有ガスとして燃焼用空気Ａを供給する。つまり、ガスバーナ７が燃料噴出部に、空気口５が空気供給部に夫々相当し、ガラス溶解炉用の燃焼装置は、ガスバーナ７及び空気口５を備えて構成してある。
【００１４】
左右のガスバーナ７は、一定時間（約１５〜３０分）毎に交互に、ガス燃料Ｇの噴出と噴出停止を繰り返し、ガス燃料Ｇを噴出しているガスバーナ７の側の空気口５からは、蓄熱室３を通って高温（９００〜１０００°Ｃ程度）に予熱された燃焼用空気Ａが炉内８に供給され、ガス燃料Ｇの噴出を停止しているガスバーナ７の側の空気口５からは炉内８の燃焼ガスＥを排出させるようにして、左右のガスバーナ７を交互に燃焼させる、所謂交番燃焼を行わせるようにしてある。尚、図１及び図２は、左側のガスバーナ７が燃焼し、右側のガスバーナ７が消火している状態を示している。
【００１５】
ガスバーナ７から噴出されたガス燃料Ｇの燃焼域に、そのガス燃料Ｇを噴出しているガスバーナ７の側の空気口５から燃焼用空気Ａが供給されて、ガス燃料と燃焼用空気とが接触して拡散燃焼して、長さが長くて高輝度の火炎（輝炎）Ｆを形成し、その火炎Ｆの輻射熱により、溶解槽２内のガラス原料を溶解する。炉本体１のアーチ状の天井は、火炎Ｆの輻射熱を反射させる。
炉内８の燃焼ガスＥは、ガス燃料Ｇの噴出を停止しているガスバーナ７の側の空気口５から、蓄熱室３に流入し、蓄熱材を通過して、蓄熱材に排熱が回収された後、排気される。
蓄熱室３においては、燃焼ガスＥを排出させる状態のときに、燃焼ガスＥから排熱を蓄熱材に回収して蓄熱し、燃焼用空気Ａを供給する状態のときには、蓄熱材の蓄熱により燃焼用空気Ａを予熱する。そして、そのように予熱された燃焼用空気Ａが、空気供給路６を通流して空気口５から炉内８に供給されるのである。
【００１６】
炉本体１の炉壁４に投入口４ｉを形成し、投入口４ｉを形成した炉壁４と対面する炉壁４の外部に作業槽９を設けると共に、その作業槽９を溶解槽２に連通させる取り出し孔４ｅを炉壁４に形成して、投入口４ｉから投入したガラス原料を、溶解槽２にて溶融させて作業槽９に向かって流下させ、取り出し孔４ｅを通じて、清浄な溶融ガラスを作業槽９に導くように構成してある。
【００１７】
第１実施形態においては、図４ないし図７に示すように、ガスバーナ７における複数の周囲噴出孔７２ｂのガス燃料噴出方向夫々を、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向と平行又は略平行になるように構成し、中央噴出孔７２ａの開口縁と周囲噴出孔７２ｂの開口縁との間隔が、周囲噴出孔７２ｂの口径の０．５倍以上で、中央噴出孔７２ａの口径と周囲噴出孔７２ｂの口径を加えた値の１．５倍以下となるように構成し、ガスバーナ７からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を中央噴出孔７２ａから噴出し、残りを複数の周囲噴出孔７２ｂから噴出するように構成してある。
【００１８】
以下、図４ないし図７に基づいて、ガスバーナ７について説明を加える。尚、図６の（イ）は、ノズル７２におけるガス燃料噴出方向Ｇａ視での図であり、（ロ）は、ノズル７２におけるガス燃料噴出方向Ｇａでの断面図である。
ガスバーナ７は、円筒状のバーナ本体７１と、そのバーナ本体７１の先端に位置するノズル７２と、そのノズル７２に外嵌する状態で、バーナ本体７１の先端に螺着する水冷ホルダ７３を備えて構成してある。
【００１９】
ノズル７２（単一のバーナ形成部材に相当する）は、円柱状材に、軸芯Ｐａが円柱状材と同軸状になる円孔状の中央噴出孔７２ａを形成し、その中央噴出孔７２ａの軸芯Ｐａと同芯円の円周に沿って、複数の円孔状の周囲噴出孔７２ｂを、夫々同一径で、夫々の軸芯Ｐｂが中央噴出孔７２ａの軸芯Ｐａと平行になる状態で、等間隔に形成して構成してある。
周囲噴出孔７２ｂの個数は、６〜１６個の範囲内の個数に設定するが、第１実施形態では、１６個に設定してある。
【００２０】
又、中央噴出孔７２ａの先端開口部の中心と各周囲噴出孔７２ｂの先端開口部の中心との距離（以下、単に、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離と記載する場合がある）をＤ、中央噴出孔７２ａの先端開口部の口径をｄ_a、周囲噴出孔７２ｂの先端開口部の口径をｄ_bとすると、Ｄが下記の数式１の範囲に収まるように設定する。
【００２１】
【数１】
（１／２）×（ｄ_a＋ｄ_b）＋（１／２）×ｄ_b≦Ｄ≦２×（ｄ_a＋ｄ_b）
【００２２】
Ｄが上記の数１の範囲に収まるように設定すると、中央噴出孔７２ａの開口縁と各周囲噴出孔７２ｂの開口縁との間隔が、周囲噴出孔７２ｂの口径ｄ_bの０．５倍以上で、中央噴出孔７２ａの口径と周囲噴出孔７２ｂの口径を加えた値（ｄ_a＋ｄ_b）の１．５倍以下となる。
【００２３】
中央噴出孔７２ａの口径及び周囲噴出孔７２ｂ夫々の口径は、ガスバーナ７からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を、中央噴出孔７２ａから噴出し、残りを複数の周囲噴出孔７２ｂから噴出するように設定する。
例えば、中央噴出孔７２ａの口径を１９ｍｍφ程度に、周囲噴出孔７２ｂの口径を３ｍｍφ程度に夫々設定する。
【００２４】
水冷ホルダ７３は、先端部の内径をそれより後方よりも小さく形成して、先端部に小内径部７３ａを、それよりも後方に大内径部７３ｂを備えた円筒部材７３ｃの筒壁を、全周にわたって中空状に形成して、冷却水通流部７３ｄを形成し、その円筒部材７３ｃの後端に、冷却水通流部７３ｄに連通する状態で、冷却水流入管７３ｉ及び冷却水流出管７３ｅを接続して、構成してある。
更に、水冷ホルダ７３の大内径部７３ｂの内面に雌ネジ部を形成し、その雌ネジ部に螺合する雄ネジ部をバーナ本体７１の先端に形成してある。
【００２５】
そして、ノズル７２を水冷ホルダ７３の大内径部７３ｂに内嵌した状態で、水冷ホルダ７３をバーナ本体７１の先端に螺着することにより、ノズル７２を、水冷ホルダ７３の小内径部７３ａと大内径部７３ｂとの間の段差部とバーナ本体７１の先端面とにより挟持する状態で、一体的に組み付けて、ガスバーナ７を形成してある。
【００２６】
従って、ガスバーナ７の中央噴出孔７２ａから、ガス燃料噴出方向Ｇａ（中央噴出孔７２ａの軸芯Ｐａに一致する）に直進状態でガス燃料が噴出され、中央噴出孔７２ａの周囲の１６個の周囲噴出孔７２ｂから噴出されたガス燃料は、ガス燃料噴出方向Ｇａと平行に、中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料流の周囲を包囲する状態で流れる。
従って、中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料に対する燃焼用空気の供給が、周囲噴出孔７２ｂから噴出されたガス燃料流によって、遮断されるので、燃焼は周囲噴出孔７２ｂから噴出されたガス燃料流の周囲から進み、周囲噴出孔７２ｂから噴出されたガス燃料によって補炎が形成される。中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料は、燃焼が開始するまでの間は、周囲の補炎によって加熱されて熱分解が進んで炭素が発生し、燃焼が開始すると輝度が高い主炎を形成する。即ち、全体として、所謂、緩慢燃焼を行わせて、輝度が高い火炎Ｆを形成して、輻射熱量を増大させると共に、燃焼温度を低くして、低ＮＯｘ化を図っている。
又、火炎Ｆの根元に、複数の周囲噴出孔７２ｂにより補炎を形成して、炉内８におけるバーナ７を取り付けた炉壁４付近の温度を高くして、炉内８における左右方向（火炎Ｆの長さ方向に相当する）での温度分布を小さくしている。
【００２７】
次に、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄと、ＮＯｘの発生との関係、及び、中央噴出孔７２ａからのガス燃料噴出量と複数の周囲噴出孔７２ｂからのガス燃料噴出量との比率と、ＮＯｘの発生との関係を説明する。
図８の実線は、第１実施形態にかかる構成のガスバーナ７において、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄを変化させて、ＮＯｘ増加比を調べた結果を示す。但し、中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率は、ガスバーナ７からのガス燃料総噴出量のうちの５０〜７５％の範囲に設定してある。図８においては、ＮＯｘの増加比は、発生量の最小値を１として、それに対する比で示している。
図８の実線により、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄを、上記の数１にて示す範囲内に設定すると、ＮＯｘの発生量を低減する上で好ましいことが分かる。
【００２８】
図９は、総噴出量に対する中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率と、ＮＯｘレベルとの関係を示す。但し、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄは、数１にて示される範囲内に設定してある。図９において、ＮＯｘレベルは、発生量の最大値に対する百分率にて示す。
図９により、総噴出量に対する中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率を、５０〜７５％に設定すると、ＮＯｘの発生量を低減する上で好ましいことが分かる。
【００２９】
図３に示すように、炉本体１の炉壁４には、ガスバーナ７を挿通するためのバーナ挿通孔４ｂを形成し、そのバーナ挿通孔４ｂに、ガスバーナ７を挿通して、ガスバーナ７の周囲とバーナ挿通孔４ｂとの間に、断熱ウール１０を充填することにより、ガスバーナ７を、その外周部を通じての炉内８への空気の浸入を遮断する状態で、炉壁４に設けてある。断熱ウール１０は、例えば、グラスウールやセラミック繊維材から成り、所望の耐熱性及び断熱性が得られるものを適宜選択して用いることができる。
水冷ホルダ７３の冷却水流入管７３ｉに、冷却水供給路１１を接続し、冷却水流出管７３ｅに冷却水排出路１２を接続して、水冷ホルダ７３の冷却水通流部７３ｄに冷却水を通流させて、ガスバーナ７を水冷するように構成してある。
ガスバーナ７の外周部を通じて、炉内８へ空気が浸入するのを遮断することにより、低ＮＯｘ化を一層図ることができる。
【００３０】
ガスバーナ７は、ガス燃料噴出方向Ｇａが、水平方向または斜め上向きになるように、炉壁４に設け、空気供給路６は斜め下向きに形成して、空気口５からは、ガスバーナ７から噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域の上方から、斜め下向きに、燃焼用空気Ａが供給されるように構成してある。
【００３１】
ちなみに、輝度が高くて、適度な火炎長の火炎Ｆを形成する上で好ましい具体構成の一例を説明する。
ガスバーナ７のガス燃料噴出方向Ｇａが水平方向に対して上向きになる角度を５〜１０°の範囲内に設定し、空気供給路６が水平方向に対して下向きになる角度を１０°〜２０°程度に設定する。
そして、ガスバーナ７から、都市ガスを、１１５５ｋＷの燃焼量（１００ｍ³／ｈ）において、１００〜２００ｍ／ｓｅｃの流速で噴出供給し、空気口５から、燃焼用空気を、低空気比（例えば、１．０５程度）で、５〜２０ｍ／ｓｅｃの流速で、供給すると、輝度が高くて、適度な火炎長（２ｍ〜４．５ｍ）の火炎Ｆが形成される。
【００３２】
〔第２実施形態〕
以下、図１０及び図１１に基づいて、第２の実施の形態を説明する。尚、図１１の（イ）は、ノズル７２におけるガス燃料噴出方向Ｇａ視での図であり、（ロ）は、ノズル７２におけるガス燃料噴出方向Ｇａでの断面図である。
第２実施形態においては、ガスバーナ７を、上記の第１実施形態と異ならせて、以下のように構成し、その他は第１実施形態と同様に構成してある。
ガスバーナ７における複数の周囲噴出孔７２ｂのガス燃料噴出方向夫々を、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａ視にて、中央噴出孔７２ａの径方向に対して、中央噴出孔７２ａの周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａと交差する方向視にて、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａに対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成し、中央噴出孔７２ａの開口縁と周囲噴出孔７２ｂの開口縁との間隔が、周囲噴出孔の口径の０．５倍以上となるように構成し、ガスバーナ７からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を中央噴出孔７２ａから噴出し、残りを複数の周囲噴出孔７２ｂから噴出するように構成してある。
【００３３】
ガスバーナ７について説明を加える。
ノズル７２の中央噴出孔７２ａは、単一の円柱状材に、それと軸芯Ｐａが円柱状材と同軸状になる円孔状に形成し、６個の周囲噴出孔７２ｂを、夫々同一径で、夫々、軸芯Ｐｂが、基端から先端に向かって、中央噴出孔７２ａの周方向の同方向に傾斜し、且つ、中央噴出孔７２ａの径方向外側に傾斜する円孔状に形成してある。つまり、６個の周囲噴出孔７２ｂのガス燃料噴出方向夫々を、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａ視にて、中央噴出孔７２ａの径方向に対して、中央噴出孔７２ａの周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａと直交する方向視にて、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａに対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成してある。
そして、第１実施形態と同様に、バーナ本体７１、ノズル７２及び水冷ホルダ７３を一体的に組み付けて、ガスバーナ７を構成し、そのガスバーナ７を、第１実施形態と同様に、ガス燃料噴出方向Ｇａが、水平方向または斜め上向きになる姿勢で、外周部を通じての炉内８への空気の浸入を断熱ウール１０にて遮断する状態で、炉壁４に設けてある。
【００３４】
第２実施形態のガスバーナ７では、複数の周囲噴出孔７２ｂから、ガス燃料が、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａ視にて、旋回状に、且つ、中央噴出孔７２ａのガス燃料噴出方向Ｇａと直交する方向視にて、先広がり状に噴出される。
従って、中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料に対する燃焼用空気の遮断作用が増大すると共に、複数の周囲噴出孔７２ｂから噴出されたガス燃料と中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料との分離状態が良くなるので、緩慢燃焼が更に促進して、輝度が一層高い火炎Ｆが形成される。
【００３５】
図８において、破線、及び、その破線と実線の交点よりも中心間距離Ｄが小さい側の実線は、第２実施形態にかかる構成のガスバーナ７において、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄを変化させて、ＮＯｘ増加比を調べた結果を示す。但し、中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率は、ガスバーナ７からのガス燃料総噴出量のうちの５０〜７５％の範囲に設定してある。ＮＯｘ増加比は、第１実施形態のガスバーナ７について調べたときの最小値を１として、それに対する比で示している。
図８により、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄを、「（１／２）×（ｄ_a＋ｄ_b）＋（１／２）×ｄ_b」以上に設定すると、換言すれば、中央噴出孔７２ａの開口縁と周囲噴出孔７２ｂの開口縁との間隔を周囲噴出孔の口径の０．５倍以上となるように設定すると、ＮＯｘの発生量を低減するこ上で好ましいことが分かる。
又、総噴出量に対する中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率と、ＮＯｘレベルとの関係は、図９に示す第１実施形態におけるものと同様であり、総噴出量に対する中央噴出孔７２ａからの噴出量の比率を、５０〜７５％に設定すると、ＮＯｘの発生量を低減する上で好ましい。
【００３６】
ちなみに、周囲噴出孔７２ｂの軸芯Ｐｂが、基端から先端に向かって、中央噴出孔７２ａの周方向に傾斜する角度αは、例えば、０＜α≦４０°の範囲に設定し、中央噴出孔７２ａの径方向外側に傾斜する角度βは、例えば、０＜β≦６０°以下の範囲に設定すると、輝度が高くて、適度な火炎長の火炎Ｆを形成する上で、好ましい。
【００３７】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）上記の各実施形態において、中央噴出孔７２ａの口径、周囲噴出孔７２ｂの口径及び個数は、ガスバーナ７からのガス燃料総噴出量のうちの５０〜７５％程度を、中央噴出孔７２ａから噴出し、残りを、複数の周囲噴出孔７２ｂから噴出する条件で、適宜設定可能である。
但し、周囲噴出孔７２ｂの個数は、６〜１６個の範囲に限定されるものではないが、少なくなり過ぎると、中央噴出孔７２ａから噴出されたガス燃料流の周囲を包囲する作用が小さくなり、多くなり過ぎると、製作がし難くなるので、６〜１６個の範囲に設定するのが好ましい。
【００３８】
又、中央噴出孔７２ａと周囲噴出孔７２ｂの中心間距離Ｄは、第１実施形態においては、数１にて示される範囲内、第２実施形態においては、「（１／２）×（ｄ_a＋ｄ_b）＋（１／２）×ｄ_b」以上となる条件で、適宜設定可能である。
【００４０】
（ロ）空気口５から炉内８に供給する燃焼用酸素含有ガスとしては、上記の各実施形態において例示した空気以外に、空気に炉内８から排出した燃焼排ガスを混合したものや、酸素含有率を高くした酸素富化空気等、種々のものを用いることができる。
【００４１】
（ハ）上記の各実施形態においては、本発明を、サイドポート式、即ち、原料移送方向Ｔの左右両側に、ガスバーナ７及び空気口（所謂ポート）５を設け、火炎Ｆを、原料移送方向Ｔに直交する方向に形成するガラス溶解炉に適用する場合について例示したが、これ以外にも、例えば、所謂エンドポート式のガラス溶解炉にも適用することができる。
エンドポート式のガラス溶解炉は、図１２に示すように、ガラス原料投入側の炉壁４の側に、２室の蓄熱室３を設けると共に、各蓄熱室３に対して、上記の各実施形態と同様のガスバーナ７と空気口との組を例えば２組ずつ、上記の実施形態と同様に炉壁４に設け、左右の２組ずつによって、交番燃焼を行わせる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態にかかる燃焼装置を備えたガラス溶解炉の縦断正面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ矢視図
【図３】実施形態にかかる燃焼装置を備えたガラス溶解炉におけるガスバーナ及び空気口付近の詳細縦断正面図
【図４】第１実施形態にかかるガスバーナの要部のガス燃料噴出方向に沿った断面図
【図５】第１実施形態にかかるガスバーナのガス燃料噴出方向視での図
【図６】第１実施形態にかかるガスバーナにおけるノズルの図
【図７】第１実施形態にかかるガスバーナの分解斜視図
【図８】中央噴出孔と周囲噴出孔の中心間距離と、ＮＯｘの発生との関係を示す図
【図９】総噴出量に対する中央噴出孔からの噴出量の比率と、ＮＯｘレベルとの関係を示す図
【図１０】第２実施形態にかかるガスバーナの要部のガス燃料噴出方向に沿った断面図
【図１１】第２実施形態にかかるガスバーナにおけるノズルの図
【図１２】別実施形態にかかるガラス溶解炉の横断平面図
【符号の説明】
５空気供給部
７燃料噴出部
７２ａ中央噴出孔
７２ｂ周囲噴出孔

Claims

中央噴出孔とその周囲の複数の周囲噴出孔を備えて、それらの噴出孔から炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であって、
前記中央噴出孔及び前記複数の周囲噴出孔が、単一のバーナ形成部材に形成され、
前記周囲噴出孔の個数が、６〜１６個の範囲になるように構成され、
前記複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向と平行又は略平行になるように構成され、
前記中央噴出孔の開口縁と前記周囲噴出孔の開口縁との間隔が、前記周囲噴出孔の口径の０．５倍以上で、前記中央噴出孔の口径と前記周囲噴出孔の口径を加えた値の１．５倍以下となるように構成され、
前記中央噴出孔の口径及び前記周囲噴出孔の口径が、前記燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を前記中央噴出孔から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出孔から噴出するように設定されている加熱炉用の燃焼装置。
中央噴出孔とその周囲の複数の周囲噴出孔を備えて、それらの噴出孔から炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であって、
前記中央噴出孔及び前記複数の周囲噴出孔が、単一のバーナ形成部材に形成され、
前記周囲噴出孔の個数が、６〜１６個の範囲になるように構成され、
前記複数の周囲噴出孔のガス燃料噴出方向夫々が、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向視にて、前記中央噴出孔の径方向に対して、前記中央噴出孔の周方向の同方向に傾斜する方向で、且つ、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向と交差する方向視にて、前記中央噴出孔のガス燃料噴出方向に対して、外方側に傾いた先広がり方向となるように構成され、
前記中央噴出孔の開口縁と前記周囲噴出孔の開口縁との間隔が、前記周囲噴出孔の口径の０．５倍以上となるように構成され、
前記中央噴出孔の口径及び前記周囲噴出孔の口径が、前記燃料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの５０〜７５％を前記中央噴出孔から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出孔から噴出するように設定されている加熱炉用の燃焼装置。