專利名稱：玻璃熔化爐及玻璃熔化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使玻璃原料熔化的玻璃熔化爐及玻璃熔化方法。
背景技術(shù)：
制造玻璃制品的方法一般由以下工序構(gòu)成使玻璃原料熔化而得到熔融玻璃的熔化工序、除去熔融玻璃的氣泡而使熔融玻璃澄清的澄清工序、以及將澄清后的熔融玻璃成形為預(yù)定形狀的成形工序。上述工序中，熔化工序是將按照玻璃制品的組成稱量多種原料并混合而成的玻璃原料投入到熔化爐中、并加熱至與玻璃的種類相應(yīng)的溫度而使其熔化的工序。熔化爐在使玻璃原料熔化的熔化室的前壁上具備原料投入口，在熔化室的后壁上具備取出口，在從原料投入口至取出口的流路的側(cè)壁上具備多個(gè)燃燒器，多個(gè)燃燒器向熔化室內(nèi)噴出火焰來對(duì)熔化室內(nèi)的玻璃進(jìn)行加熱而使其熔化。燃燒器噴出使天然氣、重油等燃料與氣體混合燃燒而形成的火焰。一般而言，作為混合在燃料中的氣體，可以使用空氣和含氧氣氣體中的任意一種。在使用空氣的空氣燃燒的情況下，占空氣約78體積％的氮?dú)庠趯?duì)燃燒沒有貢獻(xiàn)的情況下被排出到爐外。在使用含氧氣氣體的氧氣燃燒的情況下，與空氣燃燒的情況相比，排氣量較少，因此，熱效率高且CO2排出量和NOx排出量少。作為混合在燃料中的氣體，也可以使用空氣與含氧氣氣體混合而成的混合氣體(例如參考專利文獻(xiàn)I)。這種情況下，含氧氣氣體在混合氣體中所占的比例越高，則燃燒后的氣體中含有的水分濃度越高，因此，熔化室內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量增多。溶解在熔融玻璃中的水分在澄清工序中形成氣泡而浮起。因此，通過優(yōu)化熔融玻璃中溶解的水分量，能夠在澄清工序中促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)氣泡的生長(zhǎng)而促進(jìn)氣泡的浮起，從而能夠制造缺陷少的玻璃制品。但是，在使用空氣與含氧氣氣體混合而成的混合氣體作為混合在燃料中的氣體的情況下，與空氣燃燒的情況相比，NOx排出量有時(shí)也增多(例如參考非專利文獻(xiàn)I)。詳細(xì)而言，在混合氣體中的氧氣濃度低于93體積％且超過25體積％的情況下，與空氣燃燒的情況相比，NOx排出量增多?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2000-128549號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I :R&D神戶制鋼技報(bào)，Vol. 51，No. 2(2001. 9)，p. 8 12，“酸素富化空気(二 3省二才、^ i低NOx燃焼(二関+ 3研究(關(guān)于利用富氧空氣的節(jié)能和低NOx燃燒的研究)”
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題因此，本發(fā)明中，以抑制CO2和NOx的排出量的增加并且調(diào)節(jié)熔化室內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量為目的，對(duì)在熔化爐中設(shè)置空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器這兩種燃燒器的技術(shù)方案進(jìn)行了研究。但是，僅在熔化爐中設(shè)置空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器這兩種燃燒器時(shí)，有時(shí)會(huì)由于設(shè)置在熔化室的側(cè)壁上的排氣口的影響而難以充分調(diào)節(jié)熔化室內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度。結(jié)果，有時(shí)難以充分調(diào)節(jié)熔化室內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量。本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供能夠抑制COjPNOJA排出量的增加并且能夠充分調(diào)節(jié)熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化爐。 用于解決問題的手段為了解決上述目的，本發(fā)明提供一種玻璃熔化爐，具備使玻璃原料熔化的熔化室和設(shè)置在從該熔化室的前壁至后壁的流路的側(cè)壁上的多個(gè)燃燒器，所述多個(gè)燃燒器向所述熔化室內(nèi)噴出火焰來對(duì)所述熔化室內(nèi)的玻璃進(jìn)行加熱而使其熔化,所述玻璃熔化爐中，所述多個(gè)燃燒器使用噴出使燃料與含氧氣氣體混合燃燒而形成的火焰的氧氣助燃燃燒器和噴出使燃料與空氣混合燃燒而形成的火焰的空氣助燃燃燒器這兩種燃燒器，所述多個(gè)燃燒器每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃康?0%以上且90%以下由所述氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生，用于將所述熔化室內(nèi)的燃燒后的氣體排出到外部的排氣口以相對(duì)的方式在所述熔化室的兩側(cè)壁中的每個(gè)側(cè)壁上各配置一個(gè)，或者僅在所述熔化室的兩側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁上配置一個(gè)，或者配置在所述熔化室的前壁或后壁，將所述排氣口與所述前壁之間的前后方向上的距離和所述排氣口與所述后壁之間的前后方向上的距離中的最大距離設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，在與所述排氣口在朝前的方向和/或朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)所述氧氣助燃燃燒器和至少一個(gè)所述空氣助燃燃燒器，設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)的所述燃燒器每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃恐械?%以上且95%以下由所述空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能抑制NOx排出量的增加并且能充分調(diào)節(jié)熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化爐。該玻璃熔化爐在對(duì)熔融玻璃進(jìn)行充分的加熱、同時(shí)使水分量減少的情況下特別有效。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式中的玻璃制品的制造方法的工序圖。圖2是第一實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖3是第一實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖4是第二實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖5是第二實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6是第三實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖7是第三實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖8是玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形例的俯視圖。圖9是玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的另一變形例的俯視圖。
具體實(shí)施例方式以下，參考附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。需要說明的是，在各圖中對(duì)相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略說明。(第一實(shí)施方式)圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式中的玻璃制品的制造方法的工序圖。圖2是第一實(shí)施方 式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖3是第一實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3中，將各燃燒器的燃燒區(qū)域(各燃燒器的火焰的外緣)用虛線包圍來表示。如圖I所示，玻璃制品的制造方法具有使玻璃原料熔化而得到熔融玻璃的熔化工序(S100)、除去熔融玻璃的氣泡而使熔融玻璃澄清的澄清工序(S102)以及將澄清后的熔融玻璃成形為預(yù)定形狀的成形工序(S104)。上述工序中，澄清工序(S102)是將熔化工序中得到的熔融玻璃供給至澄清槽中、使熔融玻璃內(nèi)的氣泡浮起而除去的工序。作為促進(jìn)氣泡的浮起的方法，例如有使澄清槽內(nèi)減壓來進(jìn)行脫泡的方法等。成形工序(S104)是將澄清后的熔融玻璃成形為預(yù)定板厚的板狀的工序。作為成形為板狀的方法，例如有公知的浮法、熔融法。熔化工序(S100)是將按照玻璃制品的組成稱量多種原料并混合而成的玻璃原料投入到熔化爐中、并加熱至與玻璃的種類相應(yīng)的溫度而使其熔化的工序。如圖2、圖3所示，熔化爐I在使玻璃原料熔化的熔化室10的上游側(cè)的前壁11上具備原料投入口 21，在熔化室10的下游側(cè)的后壁12上具備取出口 22，在從原料投入口 21至取出口 22的流路23的兩側(cè)壁13、14上具備多個(gè)燃燒器3廣50和一對(duì)排氣口 24、25。兩側(cè)壁13、14沿前后方向延伸。該熔化爐I中，從原料投入口 21投入的玻璃原料Gl與熔化室10內(nèi)的熔融玻璃G2一同被由多個(gè)燃燒器50噴出的火焰產(chǎn)生的輻射熱等加熱，從而慢慢熔化到熔融玻璃G2中。這樣得到的熔融玻璃G2流向后方，然后，從取出口 22取出并供給至澄清槽中。熔化室10由收容使玻璃原料熔化而得到的熔融玻璃的熔化槽15和覆蓋熔化槽15內(nèi)的上部空間的頂板16形成。熔化槽15和頂板16由磚等耐火物構(gòu)成。熔化室10的大小沒有特別限定，例如，熔化室10的前后方向尺寸Xl為l(T30m，優(yōu)選為l(T25m。另外，熔化室10的寬度方向尺寸Yl為5 10m。此外，熔化室10的高度方向尺寸Zl為3 8m。一對(duì)排氣口 24、25用于將熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體排出到外部。一對(duì)排氣口24,25配置在兩側(cè)壁13、14的前后方向上的一個(gè)端部，并配置在前壁11的附近。配置在左側(cè)壁13上的排氣口 24和配置在右側(cè)壁14上的排氣口 25夾著流路23相對(duì)地配置。如果一對(duì)排氣口 24、25在前后方向上錯(cuò)開配置，則會(huì)夾著流路23左右非對(duì)稱地進(jìn)行排氣，因此，難以控制熔融玻璃的溫度分布。排氣口 24、25的大小沒有特別限定，例如，排氣口 24、25的前后方向尺寸X2為約lm，排氣口 24、25的高度方向尺寸Z2為約lm。
多個(gè)燃燒器31飛O向熔化室10內(nèi)噴出火焰，對(duì)熔化室10內(nèi)的玻璃進(jìn)行加熱而使其熔化。多個(gè)燃燒器50可以連續(xù)地噴出火焰，也可以間歇地噴出火焰。在間歇地噴出火焰的情況下，多個(gè)燃燒器50可以同時(shí)噴出火焰，也可以在不同的時(shí)刻噴出火焰。多個(gè)燃燒器31飛O以不干涉彼此的火焰的方式配置在兩側(cè)壁13、14上。例如，配置在左側(cè)壁13上的多個(gè)燃燒器3廣40和配置在右側(cè)壁14上的多個(gè)燃燒器4廣50夾著流路23相對(duì)地配置。即，多個(gè)燃燒器50夾著流路23對(duì)稱地配置。需要說明的是，多個(gè)燃燒器3廣50也可以夾著流路23交錯(cuò)配置。配置在左側(cè)壁13上的多個(gè)燃燒器3廣40可以沿著流路23在前后方向上以不等的間距排列，也可以以相等的間距排列。對(duì)于配置在右側(cè)壁14上的多個(gè)燃燒器4廣50也同樣。
多個(gè)燃燒器3廣50噴出使燃料與氣體混合燃燒而形成的火焰。作為燃燒器31飛O所使用的燃料，使用例如天然氣和城市燃?xì)獾葰怏w燃料、重油等液體燃料。在使用液體燃料的情況下，將液體燃料噴霧成霧狀后使用。多個(gè)燃燒器3Γ50中可以使用相同的燃料，也可以使用不同的燃料。一般而言,作為混合在燃料中的氣體,使用空氣和含氧氣氣體中的任意一種。在使用空氣的空氣燃燒的情況下，約占空氣約78體積％的氮?dú)庠趯?duì)燃燒沒有貢獻(xiàn)的情況下被排出到爐外。在使用含氧氣氣體的氧氣燃燒的情況下，與空氣燃燒的情況相比，排氣量較少，因此，熱效率高且CO2排出量和NOx排出量少。作為混合在燃料中的氣體，也可以使用空氣與含氧氣氣體混合而成的混合氣體。這種情況下，含氧氣氣體在混合氣體中所占的比例越高，則燃燒后的氣體中含有的水分濃度越高，因此，熔化室內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量增多。溶解在熔融玻璃中的水分在澄清工序中形成氣泡而浮起。因此，通過優(yōu)化熔融玻璃中溶解的水分量，能夠在澄清工序中促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)氣泡的生長(zhǎng)而促進(jìn)氣泡的浮起，從而能夠制造缺陷少的玻璃制品。但是，在使用空氣與含氧氣氣體混合而成的混合氣體作為混合在燃料中的氣體的情況下，與空氣燃燒的情況相比，NOx排出量有時(shí)也增多。詳細(xì)而言，在混合氣體中的氧氣濃度低于93體積％且超過25體積％的情況下，與空氣燃燒的情況相比，NOx排出量增多。與此相對(duì)，本實(shí)施方式中，燃燒器3廣50使用噴出使燃料與空氣混合燃燒而形成的火焰的空氣助燃燃燒器和噴出使燃料與含氧氣氣體混合燃燒而形成的火焰的氧氣助燃燃燒器。在此，含氧氣氣體是指氧氣濃度為93體積％以上的氣體。這樣，通過使用空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器，能夠抑制NOx排出量的增加。另外，本實(shí)施方式中，多個(gè)燃燒器31 50每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃縌a的30%以上(優(yōu)選35%以上)且90%以下(優(yōu)選87%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生?；蛘?，用于加熱熔化室10內(nèi)的玻璃的每一小時(shí)的總加熱量Qb的60%以上(優(yōu)選68%以上)且97%以下(優(yōu)選95%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生。在此，用于加熱熔化室10內(nèi)的玻璃的每一小時(shí)的總加熱量Qb是指多個(gè)燃燒器3Γ50每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃縌a與熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體經(jīng)由排氣口 24、25帶出到熔化室10的外部的每一小時(shí)的總排氣熱量Qc的差額(Qa-Qc)。該每一小時(shí)的總排氣熱量Qc基于每一小時(shí)的排氣量、排出氣體的溫度等進(jìn)行計(jì)算。通過以上述方式設(shè)定氧氣助燃燃燒器對(duì)總?cè)紵裏崃縌a的貢獻(xiàn)率，能夠抑制由使用空氣助燃燃燒器引起的熱效率的降低、CO2排出量的增力口、NOx排出量的增加。另外，由于能夠抑制熱效率的降低，因此，容易使熔化室10內(nèi)的溫度保持在較高溫度。因此，除了適于制造鈉鈣玻璃制品以外，還特別適于制造高熔點(diǎn)的玻璃制品。作為這種高熔點(diǎn)的玻璃制品，可以列舉例如液晶顯示器用玻璃基板(所謂的無堿玻璃基板)。無堿玻璃的熔點(diǎn)比普通鈉鈣玻璃的熔點(diǎn)高100°c以上。但是，僅在熔化爐中設(shè)置空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器這兩種燃燒器時(shí)，有時(shí)會(huì)由于設(shè)置在熔化室10的側(cè)壁13、14上的排氣口 24、25的影響而難以充分調(diào)節(jié)熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度。結(jié)果，有時(shí)難以充分調(diào)節(jié)熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量。熔融玻璃中溶解的水分量過少時(shí)，無法在澄清工序中充分促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)的氣泡的浮起。另一方面，熔融玻璃中溶解的水分量過多時(shí)，在澄清工序中有時(shí)會(huì)在熔融玻璃內(nèi)殘留氣泡。另外，普遍公知的是，熔融玻璃中溶解的水分量過多時(shí)，在澄清工序等中，在熔融玻璃的流路的內(nèi)壁面由鉬覆蓋的情況下，會(huì)在熔融玻璃與鉬的界面上產(chǎn)生氣泡。此外，在熔化室10內(nèi)燃燒后的氣體存在朝向排氣口 24、25移動(dòng)的傾向。因此,本實(shí)施方式中，在與排氣口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上(優(yōu)選0.7L以上)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器。在此， L表示排氣口 24、25與前壁11之間的前后方向上的距離LI和排氣口 24、25與后壁12之間的前后方向上的距離L2中的最大距離(在圖2、圖3所示的例子中為L(zhǎng)2)。這樣，由于在與排氣口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器，因此，能夠充分確?？諝馊紵蟮臍怏w和氧氣燃燒后的氣體混合的區(qū)域。因此，能夠充分確保可對(duì)燃燒后的氣體中含有的水分濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)的區(qū)域，從而能夠使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量在較寬的范圍內(nèi)變化。結(jié)果，能夠充分調(diào)節(jié)熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量，能夠在澄清工序中促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)氣泡的生長(zhǎng)而促進(jìn)氣泡的浮起，從而能夠制造缺陷少的玻璃制品。需要說明的是,不言而喻,熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量可以根據(jù)玻璃制品的組成、種類的變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)爐壁的劣化、玻璃原料批次的變更、燃料批次的變更等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)空氣助燃燃燒器與氧氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量比來進(jìn)行。該調(diào)節(jié)的對(duì)象主要是設(shè)置在與排氣口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器37 40、47飛O?？諝庵既紵飨鄬?duì)于氧氣助燃燃燒器的燃燒熱量比越高，則熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度越低，因此，熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量越少。在此，設(shè)置在與一對(duì)排氣口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器37 40、47 50每一小時(shí)的燃燒熱量Qd的5%以上且95%以下(優(yōu)選10%以上且90%以下，更優(yōu)選15%以上且90%以下)由空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。低于5%時(shí)，熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過高，從而使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過多。另一方面，超過95%時(shí)，熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過低，從而使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過少。考慮到熔融玻璃中溶解的水分量與所制造的玻璃中的水分量同等，因而利用所制造的玻璃中的β -OH的值(單位/mm)來表示。β -OH的值越大，表示玻璃中的水分量越多。β-OH的值B通過測(cè)定玻璃的板厚C和透射率T并將該測(cè)定結(jié)果代入下式來計(jì)算。需要說明的是，玻璃的透射率的測(cè)定使用普通的傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)。B= (1/C) Iog10 (Τ1/Τ2)Tl :在參比波數(shù)4000/cm下的玻璃的透射率(單位％)，T2 :在羥基吸收波數(shù)3570/cm附近的玻璃的最小透射率(單位··%)例如，在無堿玻璃的情況下，β -OH優(yōu)選為O. 25 O. 52/mm,更優(yōu)選為O. 3 O. 5/mm,進(jìn)一步優(yōu)選為O. 35 O. 48/mm。此外，優(yōu)選在兩個(gè)空氣助燃燃燒器(例如燃燒器38、40)之間設(shè)置至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器(例如燃燒器39)。 將兩個(gè)空氣助燃燃燒器彼此相鄰地配置時(shí)，如上所述在進(jìn)行空氣燃燒時(shí)，熱效率比氧氣燃燒低，因此，容易局部產(chǎn)生低溫區(qū)域。需要說明的是，本實(shí)施方式中，采用了排氣口 24、25以相對(duì)的方式在流路23的兩側(cè)壁13、14中的每個(gè)側(cè)壁上各配置一個(gè)的構(gòu)成，但也可以為僅在流路的兩側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁上配置一個(gè)排氣口的構(gòu)成。另外，本實(shí)施方式中，排氣口 24、25配置在側(cè)壁13、14的前后方向上的一個(gè)端部，并配置在前壁11的附近，但排氣口的位置沒有限制。例如，排氣口可以配置在后壁的附近。另外，排氣口也可以設(shè)置在側(cè)壁的前后方向上的一端與前后方向上的中央的中間。(第二實(shí)施方式)第二實(shí)施方式涉及本發(fā)明的玻璃熔化爐。具體而言，本發(fā)明的玻璃熔化爐具有一對(duì)排氣口配置在側(cè)壁的前后方向上的中央的構(gòu)成。即，本發(fā)明的玻璃熔化爐具有一對(duì)排氣口配置在前壁與后壁之間的中央的構(gòu)成。圖4是第二實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖5是第二實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5中，將各燃燒器的火焰的外緣用虛線包圍來表示。需要說明的是，圖4、圖5中，對(duì)與圖2、圖3相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略說明。如圖4、圖5所示，熔化爐IA在熔化室10的前壁11上具備原料投入口 21，在熔化室10的后壁12上具備取出口 22，在從原料投入口 21至取出口 22的流路23的側(cè)壁13、14上具備多個(gè)燃燒器31A 50A和一對(duì)排氣口 24A、25A。一對(duì)排氣口 24A、25A配置在兩側(cè)壁13、14的前后方向上的中央，并配置在前壁11與后壁12之間的中央。配置在左側(cè)壁13上的排氣口 24A和配置在右側(cè)壁14上的排氣口25A夾著流路23相對(duì)地配置。本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣，燃燒器31A飛OA使用空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制NOx排出量的增加。另外，本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣，多個(gè)燃燒器31A飛OA每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃縌a的30%以上(優(yōu)選35%以上)且90%以下(優(yōu)選87%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生?；蛘?，用于加熱熔化室10內(nèi)的玻璃的每一小時(shí)的總加熱量Qb的60%以上(優(yōu)選68%以上)且97%以下(優(yōu)選95%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制由使用空氣助燃燃燒器引起的熱效率的降低、CO2排出量的增加、NOx排出量的增加。另外，由于能夠抑制熱效率的降低，因此，容易使熔化室10內(nèi)的溫度保持在較高溫度。
此外,本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣,在與排氣口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上(優(yōu)選O. 7L以上)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器。在此，L表不排氣口 24A、25A與前壁11之間的前后方向上的距離L3和排氣口 24A、25A與后壁12之間的前后方向上的距離L4中的最大距離(在圖5所示的例子中，L3=L4)。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠充分確?？蓪?duì)燃燒后的氣體中含有的水分濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)的區(qū)域，從而能夠使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量在較寬的范圍內(nèi)變化。結(jié)果，能夠充分調(diào)節(jié)熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量，能夠在澄清工序中促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)氣泡的生長(zhǎng)而促進(jìn)氣泡的浮起，從而能夠制造缺陷少的玻璃制品。熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)空氣助燃燃燒器與氧氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量比來進(jìn)行。該調(diào)節(jié)的對(duì)象主要 是設(shè)置在與排氣口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器39A 40A、49A飛0A。空氣助燃燃燒器相對(duì)于氧氣助燃燃燒器的燃燒熱量比越高，則熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度越低，因此，熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量越少。 在此，設(shè)置在與排氣口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器39A 40A、49A飛OA每一小時(shí)的燃燒熱量Qd的5%以上且95%以下(優(yōu)選10%以上且90%以下，更優(yōu)選15%以上且90%以下)由空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。低于5%時(shí)，熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過高，從而使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過多。另一方面，超過95%時(shí)，熔化室10內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過低，從而使熔化室10內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過少。需要說明的是，本實(shí)施方式中，采用了排氣口 24A、25A以相對(duì)的方式在流路23的兩側(cè)壁13、14中的每個(gè)側(cè)壁上各配置一個(gè)的構(gòu)成，但也可以為僅在流路的兩側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁上配置一個(gè)排氣口的構(gòu)成。另外，本實(shí)施方式中，采用了在與排氣口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上(優(yōu)選O. 7L以上)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器的構(gòu)成，但本發(fā)明并不限定于此。例如，可以為在與排氣口 24A、25A在朝前的方向上相距0.6L以上(優(yōu)選O. 7L以上)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器的構(gòu)成，也可以將兩種構(gòu)成進(jìn)行組合。(第三實(shí)施方式)第三實(shí)施方式涉及本發(fā)明的玻璃熔化爐。具體而言，本發(fā)明的玻璃熔化爐具有多個(gè)燃燒器夾著流路配置成鋸齒形的構(gòu)成。圖6是第三實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖7是第三實(shí)施方式中的玻璃熔化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖7中，將各燃燒器的火焰的外緣用虛線包圍來表示。需要說明的是，圖6、圖7中，對(duì)與圖2、圖3相同的構(gòu)成標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并省略說明。如圖6、圖7所示，熔化爐IB在熔化室IOB的前壁IlB上具備原料投入口 21B，在熔化室IOB的后壁12B上具備取出口 22B，在從原料投入口 21B至取出口 22B的流路23B的側(cè)壁13B、14B上具備多個(gè)燃燒器31B 33B、41B 42B和一對(duì)排氣口 24B、25B。熔化室IOB的大小沒有特別限定，例如，熔化室IOB的前后方向尺寸X3為2 5m，熔化室IOB的寬度方向尺寸Y3為f 3m，熔化室IOB的高度方向尺寸Z3為f 3m。一對(duì)排氣口 24B、25B配置在兩側(cè)壁13B、14B的前后方向上的一個(gè)端部，并配置在前壁IlB的附近。配置在左側(cè)壁13B上的排氣口 24B和配置在右側(cè)壁14B上的排氣口 25B夾著流路23B相對(duì)地配置。排氣口 24B、25B的大小沒有特別限定，例如，排氣口 24B、25B的前后方向尺寸X4為約O. 3m，排氣口 24B、25B的高度方向尺寸TA為約O. 2m。多個(gè)燃燒器31B 33B、41B 42B夾著流路23B配置成鋸齒形。配置在左側(cè)壁13B上的多個(gè)燃燒器31B 33B沿著流路23B排列在前后方向上。同樣地，配置在右側(cè)壁14B上的多個(gè)燃燒器41B 42B沿著流路23B排列在前后方向上。本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣，燃燒器31B 33B、41B 42B使用空氣助燃燃燒器和氧氣助燃燃燒器。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制CO2和NOx的排出量的增加。另外，本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣，多個(gè)燃燒器31B 33B、41B 42B每一小 時(shí)的總?cè)紵裏崃縌a的30%以上(優(yōu)選35%以上)且90%以下(優(yōu)選87%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生?；蛘?，用于加熱熔化室IOB內(nèi)的玻璃的每一小時(shí)的總加熱量Qb的60%以上(優(yōu)選68%以上)且97%以下(優(yōu)選95%以下)由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠抑制由使用空氣助燃燃燒器引起的熱效率的降低、CO2排出量的增加、NOx排出量的增加。另外，由于能夠抑制熱效率的降低，因此，容易使熔化室IOB內(nèi)的溫度保持在較高溫度。因此，適于制造高熔點(diǎn)的玻璃制品。此外,本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式同樣,在與排氣口 24B、25B在朝后的方向上相距O. 6L以上(優(yōu)選O. 7L以上)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)空氣助燃燃燒器和至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器。在此，L表示排氣口 24B、25B與前壁IlB之間的前后方向上的距離L5和排氣口 24B、25B與后壁12B之間的前后方向上的距離L6中的最大距離(在圖7所示的例子中為L(zhǎng)6)。因此，與第一實(shí)施方式同樣，能夠充分確保可對(duì)燃燒后的氣體中含有的水分濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)的區(qū)域，從而能夠使熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量在較寬的范圍內(nèi)變化。結(jié)果，能夠充分調(diào)節(jié)熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量，能夠在澄清工序中促進(jìn)熔融玻璃內(nèi)氣泡的生長(zhǎng)而促進(jìn)氣泡的浮起，從而能夠制造缺陷少的玻璃制品。熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)空氣助燃燃燒器與氧氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量比來進(jìn)行。該調(diào)節(jié)的對(duì)象主要是設(shè)置在與排氣口 24B、25B在朝后的方向上相距0.6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器33B、42B?？諝庵既紵飨鄬?duì)于氧氣助燃燃燒器的燃燒熱量比越高，則熔化室IOB內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度越低，因此，熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量越少。在此，設(shè)置在與排氣口 24B、25B在朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)的燃燒器33B、42B每一小時(shí)的燃燒熱量Qd的5%以上且95%以下(優(yōu)選10%以上且90%以下，更優(yōu)選15%以上且90%以下)由空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。低于5%時(shí)，熔化室IOB內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過高，從而使熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過多。另一方面，超過95%時(shí)，熔化室IOB內(nèi)的燃燒后的氣體中含有的水分濃度過低，從而使熔化室IOB內(nèi)的熔融玻璃中溶解的水分量過少。以上，對(duì)本發(fā)明的第一至第三實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不受上述實(shí)施方式的限制，可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種變形和置換。例如，可以如圖8所示的玻璃熔化爐IC那樣，在熔化室IOC的兩側(cè)壁13C、14C上設(shè)置將熔化室IOC劃分為兩個(gè)室17、18的縮頸部19。這種情況下，后側(cè)的室18為用于調(diào)節(jié)熔融玻璃的溫度的室，后側(cè)的室18的側(cè)壁上不設(shè)置燃燒器。另外，可以如圖9所示的玻璃熔化爐ID那樣，在熔化室IOD的兩側(cè)壁13D、14D上設(shè)置原料投入口 21D，并且在前壁IlD上設(shè)置排氣口 24D。需要說明的是，排氣口 24D可以設(shè)置在前壁IlD和/或后壁12D上。另外，作為對(duì)熔融玻璃進(jìn)行加熱的方法，可以在利用上述燃燒器噴出的火焰的輻射熱的方法的基礎(chǔ)上組合使用直接對(duì)熔融玻璃進(jìn)行通電加熱的方法。另外，本發(fā)明中混合在空氣助燃燃燒器的燃料中的氣體優(yōu)選為空氣，但是，只要為如上所述不使NOx排出量增多的程度，具體而言，只要使混合在燃料中的氣體中的氧氣為25體積％以下，則除了空氣以外也可以混合含氧氣氣體。另外，優(yōu)選在熔化室的側(cè)壁上設(shè)置有用于確認(rèn)玻璃熔融情況的觀察用窗(未圖示)，為了提高上下開關(guān)時(shí)的密封性，優(yōu)選以稍稍傾斜的方式設(shè)置觀察用窗的窗扇。實(shí)施例以下，通過實(shí)施例具體地對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施例。(例I 10)例廣10 (表1、2)中，通過計(jì)算求出使用圖2、圖3所示的玻璃熔化爐制造的玻璃中的β -OH (單位/mm)。β -OH為表示玻璃中的水分量的指標(biāo)，β -OH越大，表示玻璃中的水分量越多。例2、4飛、10為實(shí)施例，例I、3、7、為比較例。在此，對(duì)β -OH的計(jì)算方法進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。首先，基于各燃燒器所燃燒的燃料和氣體的組成等，計(jì)算出燃燒后的氣體中含有的水分濃度等。接著，將燃燒后的氣體向排氣口的流動(dòng)考慮在內(nèi)，計(jì)算出熔化室內(nèi)的氣氛中的水分濃度的分布。然后，基于水分濃度的分布和熔融玻璃的平均流速，計(jì)算出最終擴(kuò)散到熔融玻璃中的水分量，并換算成制造后的玻璃中含有的β-ΟΗ。各例f 10中，將熔化室10的前后方向尺寸Xl設(shè)定為25m，將熔化室10的寬度方向尺寸Yl設(shè)定為10m，將熔化室10的高度方向尺寸Zl設(shè)定為8m。另外，將熔化室10內(nèi)的熔融玻璃的體積設(shè)定為300m3，將每一小時(shí)投入到熔化室10內(nèi)的玻璃原料(即，每一小時(shí)從熔化室10中取出的熔融玻璃)的體積設(shè)定為I. 25m3。此外，將排氣口 24、25的前后方向尺寸X2設(shè)定為lm，將排氣口 24、25的高度方向尺寸Z2設(shè)定為lm。另外，對(duì)于左側(cè)壁13，將前壁11與排氣口 24之間的前后方向上的距離LI設(shè)定為2m，將從排氣口 24至各燃燒器3f 40的前后方向上的距離分別設(shè)定為2mXN(N為廣10的自然數(shù))，將排氣口 24與燃燒器40之間的前后方向上的距離設(shè)定為20m。對(duì)于右側(cè)壁14,也同樣地設(shè)定排氣口 25和多個(gè)燃燒器41 50的配置。然后，在各例1、2、4、5、7 10中，將多個(gè)燃燒器31 50各自每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為相同。另一方面，例3中，將多個(gè)氧氣助燃燃燒器各自每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為相同，將多個(gè)空氣助燃燃燒器各自每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為相同，并且，將各空氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為小于各 氧氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量。另外，例6中，將多個(gè)氧氣助燃燃燒器各自每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為相同，將多個(gè)空氣助燃燃燒器各自每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為相同，并且，將各空氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量設(shè)定為大于各氧氣助燃燃燒器每一小時(shí)的燃燒熱量。需要說明的是，例1、9的燃燒器50僅使用氧氣助燃燃燒器，例2 8、10的燃燒器50使用氧氣助燃燃燒器和空氣助燃燃燒器。
表1、2中，CO2排出量的單位Nm3表不標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0°C、1個(gè)大氣壓)下的體積(表3、表4也同樣)。表1、2中,通過不出空氣助燃燃燒器的編號(hào)(No.)而省略了氧氣助燃燃燒器的編號(hào)(表3、表4也同樣)。[表I]
權(quán)利要求
1.一種玻璃熔化爐，具備使玻璃原料熔化的熔化室和設(shè)置在從該熔化室的前壁至后壁的流路的側(cè)壁上的多個(gè)燃燒器，所述多個(gè)燃燒器向所述熔化室內(nèi)噴出火焰來對(duì)所述熔化室內(nèi)的玻璃進(jìn)行加熱而使其熔化，所述玻璃熔化爐中， 所述多個(gè)燃燒器使用噴出使燃料與含氧氣氣體混合燃燒而形成的火焰的氧氣助燃燃燒器和噴出使燃料與空氣混合燃燒而形成的火焰的空氣助燃燃燒器這兩種燃燒器， 所述多個(gè)燃燒器每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃康?0%以上且90%以下由所述氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生， 用于將所述熔化室內(nèi)的燃燒后的氣體排出到外部的排氣口以相對(duì)的方式在所述熔化室的兩側(cè)壁中的每個(gè)側(cè)壁上各配置一個(gè)，或者僅在所述熔化室的兩側(cè)壁中的一個(gè)側(cè)壁上配置一個(gè)，或者配置在所述熔化室的前壁或后壁， 將所述排氣口與所述前壁之間的前后方向上的距離和所述排氣口與所述后壁之間的前后方向上的距離中的最大距離設(shè)為L(zhǎng)時(shí)，在與所述排氣口在朝前的方向和/或朝后的方向上相距O. 6L以上的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)所述氧氣助燃燃燒器和至少一個(gè)所述空氣助燃燃燒器， 設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)的所述燃燒器每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃恐械?%以上且95%以下由所述空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。
2.如權(quán)利要求I所述的玻璃熔化爐，其中，在所述熔化室的側(cè)壁上排列有至少兩個(gè)所述空氣助燃燃燒器時(shí)，在該兩個(gè)空氣助燃燃燒器之間設(shè)置至少一個(gè)所述氧氣助燃燃燒器。
3.一種玻璃的熔化方法，其使用權(quán)利要求I或2所述的玻璃熔化爐。
全文摘要
本發(fā)明提供能抑制CO2和NOx的排出量的增加并且能充分調(diào)節(jié)熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化爐。一種玻璃熔化爐，在從熔化室10的前壁11至后壁12的流路23的側(cè)壁13、14上具備多個(gè)燃燒器31~50，其中，多個(gè)燃燒器31~50每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃縌a的30%以上且90%以下由氧氣助燃燃燒器產(chǎn)生。排氣口24、25以相對(duì)的方式在熔化室10的兩側(cè)壁13、14中的每個(gè)側(cè)壁上各配置一個(gè)，在與排氣口24、25在朝后的方向上相距0.6L以上的區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少一個(gè)氧氣助燃燃燒器和至少一個(gè)空氣助燃燃燒器。設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)的燃燒器每一小時(shí)的總?cè)紵裏崃恐械?%以上且95%以下由空氣助燃燃燒器產(chǎn)生。
文檔編號(hào)C03B5/235GK102858697SQ201180021090
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者櫛谷英樹, 市川敦, 廣瀨元之 申請(qǐng)人:旭硝子株式會(huì)社