JPH1111954A - ガラスの溶解方法 - Google Patents
ガラスの溶解方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B3/02—Charging the melting furnaces combined with preheating, premelting or pretreating the glass-making ingredients, pellets or cullet
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラスやセラミックスを加熱溶解するための
バーナーの燃焼火炎が有するエネルギーを積極的に利用
してガラスの溶解効率の向上を図る。 【解決手段】 ガラス原料からなる粉粒体を酸素バーナ
ーの燃焼火炎中に供給し、燃焼火炎からの輻射伝熱と対
流伝熱とにより加熱して溶解しながら炉内に供給する。
バーナーの燃焼火炎が有するエネルギーを積極的に利用
してガラスの溶解効率の向上を図る。 【解決手段】 ガラス原料からなる粉粒体を酸素バーナ
ーの燃焼火炎中に供給し、燃焼火炎からの輻射伝熱と対
流伝熱とにより加熱して溶解しながら炉内に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスの溶解方法
に関し、詳しくは、バーナーの燃焼火炎を熱源としてガ
ラスやセラミックスを加熱溶解するための溶解炉におけ
る溶解効率を向上させる方法に関する。
に関し、詳しくは、バーナーの燃焼火炎を熱源としてガ
ラスやセラミックスを加熱溶解するための溶解炉におけ
る溶解効率を向上させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ガラス製造業界では、ガラス
溶解炉の省エネルギー化の達成に向けて各種の対策を実
施し、一応の成果を収めてきている。例えば、溶解炉の
保温・断熱性の向上や侵入空気の低減、排熱回収率を高
めるための蓄熱室の大型化やチェッカー煉瓦の材質・形
状の改善、原料へのカレット添加率の増加等が行われ、
これらによってエネルギー原単位を従来に比べて約２０
％低減させている。さらに、現在では、排ガスでガラス
原料を予熱することによって熱回収効率を更に向上させ
ようとしており、また、バーナーとして従来の空気バー
ナーに代えて酸素バーナーを使用することにより、排ガ
ス熱損の低減，窒素酸化物（ＮＯＸ）の低減，火炎温度
の上昇による溶解効率の向上等を図ることも実用化され
つつある。
溶解炉の省エネルギー化の達成に向けて各種の対策を実
施し、一応の成果を収めてきている。例えば、溶解炉の
保温・断熱性の向上や侵入空気の低減、排熱回収率を高
めるための蓄熱室の大型化やチェッカー煉瓦の材質・形
状の改善、原料へのカレット添加率の増加等が行われ、
これらによってエネルギー原単位を従来に比べて約２０
％低減させている。さらに、現在では、排ガスでガラス
原料を予熱することによって熱回収効率を更に向上させ
ようとしており、また、バーナーとして従来の空気バー
ナーに代えて酸素バーナーを使用することにより、排ガ
ス熱損の低減，窒素酸化物（ＮＯＸ）の低減，火炎温度
の上昇による溶解効率の向上等を図ることも実用化され
つつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラス溶解炉
では、主に、バーナーの燃焼火炎からの輻射伝熱及び燃
焼火炎によって加熱された炉内壁からの輻射伝熱によっ
てガラス原料を加熱溶解しているため、他の工業炉に比
較して熱効率が低いという問題があった。
では、主に、バーナーの燃焼火炎からの輻射伝熱及び燃
焼火炎によって加熱された炉内壁からの輻射伝熱によっ
てガラス原料を加熱溶解しているため、他の工業炉に比
較して熱効率が低いという問題があった。
【０００４】そこで本発明は、酸素バーナーの燃焼火炎
が有するエネルギーを積極的に利用して熱効率を高め、
ガラスの溶解効率を向上させることができるガラスの溶
解方法を提供することを目的としている。
が有するエネルギーを積極的に利用して熱効率を高め、
ガラスの溶解効率を向上させることができるガラスの溶
解方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガラスの溶解方法は、支燃性ガスとして酸
素あるいは酸素富化空気を用いる酸素バーナーの燃焼火
炎を熱源としてガラス原料を加熱溶解するガラスの溶解
方法において、ガラス原料又はカレット又はこれらの混
合原料の少なくとも一部を含む粉粒体を前記酸素バーナ
ーの燃焼火炎中に供給し、該燃焼火炎中で加熱溶解させ
てガラス溶解炉内に供給することを特徴としている。
め、本発明のガラスの溶解方法は、支燃性ガスとして酸
素あるいは酸素富化空気を用いる酸素バーナーの燃焼火
炎を熱源としてガラス原料を加熱溶解するガラスの溶解
方法において、ガラス原料又はカレット又はこれらの混
合原料の少なくとも一部を含む粉粒体を前記酸素バーナ
ーの燃焼火炎中に供給し、該燃焼火炎中で加熱溶解させ
てガラス溶解炉内に供給することを特徴としている。
【０００６】また、本発明のガラスの溶解方法の他の構
成は、溶解室の前後に、原料投入部と清澄室とをそれぞ
れ連設するとともに、前記溶解室に、ガラス原料を加熱
溶解するための燃焼火炎を生成する複数本の酸素バーナ
ーを備えたガラス溶解炉でガラスを溶解する方法におい
て、前記溶解室の原料投入部側に設置した少なくとも一
つの酸素バーナーの燃焼火炎中に、ガラス原料又はカレ
ット又はこれらの混合原料の少なくとも一部を含む粉粒
体を供給し、該粉粒体を燃焼火炎中で加熱溶解させて前
記溶解室内に供給することを特徴としている。
成は、溶解室の前後に、原料投入部と清澄室とをそれぞ
れ連設するとともに、前記溶解室に、ガラス原料を加熱
溶解するための燃焼火炎を生成する複数本の酸素バーナ
ーを備えたガラス溶解炉でガラスを溶解する方法におい
て、前記溶解室の原料投入部側に設置した少なくとも一
つの酸素バーナーの燃焼火炎中に、ガラス原料又はカレ
ット又はこれらの混合原料の少なくとも一部を含む粉粒
体を供給し、該粉粒体を燃焼火炎中で加熱溶解させて前
記溶解室内に供給することを特徴としている。
【０００７】さらに、本発明は、前記支燃性ガスの酸素
濃度が５０％以上であること、前記粉粒体を、キャリア
ガスによって前記酸素バーナーに供給することを特徴と
している。
濃度が５０％以上であること、前記粉粒体を、キャリア
ガスによって前記酸素バーナーに供給することを特徴と
している。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明方法を適
用したガラス溶解炉の一形態例を示すもので、図１はガ
ラス溶解炉の横断面図、図２は同じく縦断面図である。
このガラス溶解炉は、６本の酸素バーナー１ａ〜１ｆを
備えた溶解室２と、該溶解室２の前後に連設した原料投
入部３と清澄室４とからなるもので、原料投入部３から
投入されたガラス原料やカレットは、溶解室２において
酸素バーナー１ａ〜１ｆの燃焼火炎からの輻射伝熱及び
燃焼火炎によって加熱された炉内壁からの輻射伝熱によ
って加熱溶解された後、清澄室４で均質化されて取出さ
れる。
用したガラス溶解炉の一形態例を示すもので、図１はガ
ラス溶解炉の横断面図、図２は同じく縦断面図である。
このガラス溶解炉は、６本の酸素バーナー１ａ〜１ｆを
備えた溶解室２と、該溶解室２の前後に連設した原料投
入部３と清澄室４とからなるもので、原料投入部３から
投入されたガラス原料やカレットは、溶解室２において
酸素バーナー１ａ〜１ｆの燃焼火炎からの輻射伝熱及び
燃焼火炎によって加熱された炉内壁からの輻射伝熱によ
って加熱溶解された後、清澄室４で均質化されて取出さ
れる。
【０００９】前記６本の酸素バーナー１ａ〜１ｆの内、
原料投入部３に近い側に設置されている２本の酸素バー
ナー１ａ，１ｂには、プロパンガスや重油等を供給する
燃料供給路５と、酸素や酸素富化空気を供給する支燃性
ガス供給路６と、ガラス原料又はカレット又はこれらの
混合原料の少なくとも一部を含む粉粒体を供給する原料
粉粒体供給路７とが設けられており、清澄室４側の４本
のバーナー１ｃ〜１ｆには、燃料供給路５と支燃性ガス
供給路６とが設けられている。
原料投入部３に近い側に設置されている２本の酸素バー
ナー１ａ，１ｂには、プロパンガスや重油等を供給する
燃料供給路５と、酸素や酸素富化空気を供給する支燃性
ガス供給路６と、ガラス原料又はカレット又はこれらの
混合原料の少なくとも一部を含む粉粒体を供給する原料
粉粒体供給路７とが設けられており、清澄室４側の４本
のバーナー１ｃ〜１ｆには、燃料供給路５と支燃性ガス
供給路６とが設けられている。
【００１０】すなわち、原料投入部側の酸素バーナー１
ａ，１ｂには、燃料供給路５からの燃料と支燃性ガス供
給路６からの支燃性ガスとの燃焼により生成する火炎中
に、ガラス原料からなる粉粒体を供給するガラス原料供
給手段である原料粉粒体供給路７が設けられており、原
料粉粒体供給路７から燃焼火炎中に供給した粉粒体を、
燃焼火炎からの輻射伝熱と対流伝熱とにより加熱して溶
解するように形成している。
ａ，１ｂには、燃料供給路５からの燃料と支燃性ガス供
給路６からの支燃性ガスとの燃焼により生成する火炎中
に、ガラス原料からなる粉粒体を供給するガラス原料供
給手段である原料粉粒体供給路７が設けられており、原
料粉粒体供給路７から燃焼火炎中に供給した粉粒体を、
燃焼火炎からの輻射伝熱と対流伝熱とにより加熱して溶
解するように形成している。
【００１１】このように、ガラス原料からなる粉粒体を
燃焼火炎中に供給して加熱溶解することにより、酸素バ
ーナー１ａ，１ｂの燃焼火炎のエネルギーを、従来の酸
素バーナーと同様の輻射伝熱等によってガラス原料や炉
内壁を加熱するためだけでなく、ガラス原料を直接的に
加熱溶解することに利用できる。これにより、ガラスの
溶解効率を大幅に向上させることができ、溶解炉単位受
熱面積当たりのガラス溶解量が向上し、生産性の向上が
図れる。また、純酸素を支燃性ガスとして用いた場合
は、従来に比べて窒素酸化物（ＮＯＸ）の発生量の低減
も図れる。
燃焼火炎中に供給して加熱溶解することにより、酸素バ
ーナー１ａ，１ｂの燃焼火炎のエネルギーを、従来の酸
素バーナーと同様の輻射伝熱等によってガラス原料や炉
内壁を加熱するためだけでなく、ガラス原料を直接的に
加熱溶解することに利用できる。これにより、ガラスの
溶解効率を大幅に向上させることができ、溶解炉単位受
熱面積当たりのガラス溶解量が向上し、生産性の向上が
図れる。また、純酸素を支燃性ガスとして用いた場合
は、従来に比べて窒素酸化物（ＮＯＸ）の発生量の低減
も図れる。
【００１２】さらに、抜熱量が大きい原料投入部側の酸
素バーナー１ａ，１ｂに原料粉粒体を供給して溶解する
ことにより、溶解効率の向上効果を大きくすることがで
き、ガラスが溶解した状態の清澄室側には、原料粉粒体
供給路７を持たない通常の酸素バーナー１ｃ〜１ｆを設
けたことにより、ガラスの清澄効果に悪影響を及ぼすこ
とがなくなる。
素バーナー１ａ，１ｂに原料粉粒体を供給して溶解する
ことにより、溶解効率の向上効果を大きくすることがで
き、ガラスが溶解した状態の清澄室側には、原料粉粒体
供給路７を持たない通常の酸素バーナー１ｃ〜１ｆを設
けたことにより、ガラスの清澄効果に悪影響を及ぼすこ
とがなくなる。
【００１３】なお、原料粉粒体供給路７を設けた酸素バ
ーナー１ａ，１ｂは、周知の粉体処理用の酸素バーナー
を用いることが可能であり、例えば、中心に粉粒体流
路、その外側に燃料流路、最も外側に支燃性ガス流路を
備えた三重管構造の酸素バーナーを用いることができ
る。また、原料粉粒体供給路を持たない通常のバーナー
ノズルの近傍に、酸素バーナーとは別に原料粉粒体を噴
出するノズルを設け、該ノズルから燃焼火炎中に原料粉
粒体を供給するようにしてもよい。原料粉粒体の搬送
は、機械的な手段で行ってもよいが、適宜なキャリアガ
ス、例えば酸素ガスや空気によって原料粉粒体を搬送す
ることにより容易に行うことができる。
ーナー１ａ，１ｂは、周知の粉体処理用の酸素バーナー
を用いることが可能であり、例えば、中心に粉粒体流
路、その外側に燃料流路、最も外側に支燃性ガス流路を
備えた三重管構造の酸素バーナーを用いることができ
る。また、原料粉粒体供給路を持たない通常のバーナー
ノズルの近傍に、酸素バーナーとは別に原料粉粒体を噴
出するノズルを設け、該ノズルから燃焼火炎中に原料粉
粒体を供給するようにしてもよい。原料粉粒体の搬送
は、機械的な手段で行ってもよいが、適宜なキャリアガ
ス、例えば酸素ガスや空気によって原料粉粒体を搬送す
ることにより容易に行うことができる。
【００１４】原料粉粒体としては、ガラス原料又はカレ
ット又はこれらの混合原料を破砕機等で数ｍｍ以下、好
ましくは、平均粒径１０μｍ〜１ｍｍ程度に破砕したも
のを用いることができる。このとき、粉粒体が大き過ぎ
ると、燃焼火炎中への供給が困難となるだけでなく、重
力による落下で燃焼火炎中での滞留時間が短くなって十
分な温度まで加熱できないことがある。逆に粉粒体が小
さ過ぎると、飛散してしまうおそれがある。また、酸素
バーナーに粉粒体として供給するガラス原料の量は、溶
解量の全量であってもよく、一部であってもよい。
ット又はこれらの混合原料を破砕機等で数ｍｍ以下、好
ましくは、平均粒径１０μｍ〜１ｍｍ程度に破砕したも
のを用いることができる。このとき、粉粒体が大き過ぎ
ると、燃焼火炎中への供給が困難となるだけでなく、重
力による落下で燃焼火炎中での滞留時間が短くなって十
分な温度まで加熱できないことがある。逆に粉粒体が小
さ過ぎると、飛散してしまうおそれがある。また、酸素
バーナーに粉粒体として供給するガラス原料の量は、溶
解量の全量であってもよく、一部であってもよい。
【００１５】前記酸素バーナーに供給する燃料は、気
体，液体，固体のいずれでもよく、支燃性ガスとして
は、大気の酸素濃度以上に酸素を含むガスを用いること
ができるが、いずれにしても、生成する燃焼火炎中でガ
ラス原料からなる粉粒体の全量乃至その大半を溶解させ
ることができる温度や速度，火炎長を有する燃焼火炎を
形成させることが必要である。支燃性ガス中の酸素濃度
は、酸素供給設備の状況や窒素酸化物の発生状況等を考
慮して設定すればよいが、酸素濃度５０％以上のガスを
用いることが好ましい。例えば、図３は、燃料としてプ
ロパンを用いたときの支燃性ガス中の酸素濃度に対する
溶解歩留と断熱理論最高火炎温度との関係を示すもの
で、図から明らかなように、大気の酸素濃度から５０％
程度までは、酸素濃度の上昇に伴う溶解歩留及び火炎温
度の向上率が大きく、酸素濃度が５０％以上になると、
両者の向上効果が小さくなることがわかる。特に、溶解
歩留は、酸素濃度５０％から先はほとんど上昇していな
い。したがって、酸素濃度５０％以上のガス（酸素富化
空気，低純酸素，純酸素）を支燃性ガスとして用いるこ
とにより、高い溶解歩留でガラスの溶解操作を行うこと
ができる。
体，液体，固体のいずれでもよく、支燃性ガスとして
は、大気の酸素濃度以上に酸素を含むガスを用いること
ができるが、いずれにしても、生成する燃焼火炎中でガ
ラス原料からなる粉粒体の全量乃至その大半を溶解させ
ることができる温度や速度，火炎長を有する燃焼火炎を
形成させることが必要である。支燃性ガス中の酸素濃度
は、酸素供給設備の状況や窒素酸化物の発生状況等を考
慮して設定すればよいが、酸素濃度５０％以上のガスを
用いることが好ましい。例えば、図３は、燃料としてプ
ロパンを用いたときの支燃性ガス中の酸素濃度に対する
溶解歩留と断熱理論最高火炎温度との関係を示すもの
で、図から明らかなように、大気の酸素濃度から５０％
程度までは、酸素濃度の上昇に伴う溶解歩留及び火炎温
度の向上率が大きく、酸素濃度が５０％以上になると、
両者の向上効果が小さくなることがわかる。特に、溶解
歩留は、酸素濃度５０％から先はほとんど上昇していな
い。したがって、酸素濃度５０％以上のガス（酸素富化
空気，低純酸素，純酸素）を支燃性ガスとして用いるこ
とにより、高い溶解歩留でガラスの溶解操作を行うこと
ができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、酸素バ
ーナーの燃焼火炎の強制対流熱伝達を積極的に利用して
ガラス原料を溶解しながら溶解炉中に供給するので、ガ
ラスの溶解効率を大幅に向上させることが可能となり、
溶解炉単位受熱面積当たりのガラス溶解量が向上し、生
産性の向上が図れる。
ーナーの燃焼火炎の強制対流熱伝達を積極的に利用して
ガラス原料を溶解しながら溶解炉中に供給するので、ガ
ラスの溶解効率を大幅に向上させることが可能となり、
溶解炉単位受熱面積当たりのガラス溶解量が向上し、生
産性の向上が図れる。
【図１】 本発明の一形態例を示すガラス溶解炉の横断
面図である。
面図である。
【図２】 同じく縦断面図である。
【図３】 酸素濃度に対する溶解歩留と火炎温度との関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ａ〜１ｆ…酸素バーナー、２…溶解室、３…原料投入
部、４…清澄室、５…燃料供給路、６…支燃性ガス供給
路、７…原料粉粒体供給路
部、４…清澄室、５…燃料供給路、６…支燃性ガス供給
路、７…原料粉粒体供給路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萩原 義之 東京都港区西新橋１−16−７ 日本酸素株 式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 支燃性ガスとして酸素あるいは酸素富化
空気を用いる酸素バーナーの燃焼火炎を熱源としてガラ
ス原料を加熱溶解するガラスの溶解方法において、ガラ
ス原料又はカレット又はこれらの混合原料の少なくとも
一部を含む粉粒体を前記酸素バーナーの燃焼火炎中に供
給し、該燃焼火炎中で加熱溶解させてガラス溶解炉内に
供給することを特徴とするガラスの溶解方法。 - 【請求項２】 溶解室の前後に、原料投入部と清澄室と
をそれぞれ連設するとともに、前記溶解室に、ガラス原
料を加熱溶解するための燃焼火炎を生成する複数本の酸
素バーナーを備えたガラス溶解炉でガラスを溶解する方
法において、前記溶解室の原料投入部側に設置した少な
くとも一つの酸素バーナーの燃焼火炎中に、ガラス原料
又はカレット又はこれらの混合原料の少なくとも一部を
含む粉粒体を供給し、該粉粒体を燃焼火炎中で加熱溶解
させて前記溶解室内に供給することを特徴とするガラス
の溶解方法。 - 【請求項３】 前記支燃性ガスは、酸素濃度が５０％以
上であることを特徴とする請求項１又は２記載のガラス
の溶解方法。 - 【請求項４】 前記粉粒体は、キャリアガスによって前
記酸素バーナーに供給することを特徴とする請求項１又
は２記載のガラスの溶解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159619A JPH1111954A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | ガラスの溶解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159619A JPH1111954A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | ガラスの溶解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1111954A true JPH1111954A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15697683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9159619A Pending JPH1111954A (ja) | 1997-06-17 | 1997-06-17 | ガラスの溶解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1111954A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004520490A (ja) * | 2001-04-27 | 2004-07-08 | ジュピター オキシジェン コーポレーション | 炉およびその炉を用いた酸素供給式燃焼システムまたは燃焼方法またはアルミニウム回収方法またはアルミニウム分離方法またはアルミニウム回収炉または廃棄物焼却装置廃棄物焼却方法若しくはその炉の制御方法 |
| JP2006199549A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Tokyo Institute Of Technology | ガラス原料の溶解方法および溶解装置、ならびにガラス製造装置 |
| JP2007153676A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Daido Steel Co Ltd | ガラス原料の予備溶融方法 |
| JP2007297239A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Tokyo Institute Of Technology | ガラスの原料溶解方法および溶解装置ならびにガラス製造装置 |
| WO2011001902A1 (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | 旭硝子株式会社 | ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法 |
| WO2011004851A1 (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | 旭硝子株式会社 | ガラス溶融炉、溶融ガラスの製造方法、ガラス製品の製造装置、及びガラス製品の製造方法 |
| JP2013170740A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Osaka Gas Co Ltd | ガラス溶解炉用の燃焼装置 |
-
1997
- 1997-06-17 JP JP9159619A patent/JPH1111954A/ja active Pending
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004520490A (ja) * | 2001-04-27 | 2004-07-08 | ジュピター オキシジェン コーポレーション | 炉およびその炉を用いた酸素供給式燃焼システムまたは燃焼方法またはアルミニウム回収方法またはアルミニウム分離方法またはアルミニウム回収炉または廃棄物焼却装置廃棄物焼却方法若しくはその炉の制御方法 |
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