专利名称：玻璃熔化炉及玻璃熔化方法
技术领域：
本发明涉及使玻璃原料熔化的玻璃熔化炉及玻璃熔化方法。
背景技术：
制造玻璃制品的方法一般由以下工序构成使玻璃原料熔化而得到熔融玻璃的熔化工序、除去熔融玻璃的气泡而使熔融玻璃澄清的澄清工序、以及将澄清后的熔融玻璃成形为预定形状的成形工序。上述工序中，熔化工序是将按照玻璃制品的组成称量多种原料并混合而成的玻璃原料投入到熔化炉中、并加热至与玻璃的种类相应的温度而使其熔化的工序。熔化炉在使玻璃原料熔化的熔化室的前壁上具备原料投入口，在熔化室的后壁上具备取出口，在从原料投入口至取出口的流路的侧壁上具备多个燃烧器，多个燃烧器向熔化室内喷出火焰来对熔化室内的玻璃进行加热而使其熔化。燃烧器喷出使天然气、重油等燃料与气体混合燃烧而形成的火焰。一般而言，作为混合在燃料中的气体，可以使用空气和含氧气气体中的任意一种。在使用空气的空气燃烧的情况下，占空气约78体积％的氮气在对燃烧没有贡献的情况下被排出到炉外。在使用含氧气气体的氧气燃烧的情况下，与空气燃烧的情况相比，排气量较少，因此，热效率高且CO2排出量和NOx排出量少。作为混合在燃料中的气体，也可以使用空气与含氧气气体混合而成的混合气体(例如参考专利文献I)。这种情况下，含氧气气体在混合气体中所占的比例越高，则燃烧后的气体中含有的水分浓度越高，因此，熔化室内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气泡而浮起。因此，通过优化熔融玻璃中溶解的水分量，能够在澄清工序中促进熔融玻璃内气泡的生长而促进气泡的浮起，从而能够制造缺陷少的玻璃制品。但是，在使用空气与含氧气气体混合而成的混合气体作为混合在燃料中的气体的情况下，与空气燃烧的情况相比，NOx排出量有时也增多(例如参考非专利文献I)。详细而言，在混合气体中的氧气浓度低于93体积％且超过25体积％的情况下，与空气燃烧的情况相比，NOx排出量增多。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-128549号公报非专利文献非专利文献I :R&D神户制钢技报，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(关于利用富氧空气的节能和低NOx燃烧的研究)”
发明内容
发明所要解决的问题因此，本发明中，以抑制CO2和NOx的排出量的增加并且调节熔化室内的熔融玻璃中溶解的水分量为目的，对在熔化炉中设置空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器这两种燃烧器的技术方案进行了研究。但是，仅在熔化炉中设置空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器这两种燃烧器时，有时会由于设置在熔化室的侧壁上的排气口的影响而难以充分调节熔化室内的燃烧后的气体中含有的水分浓度。结果，有时难以充分调节熔化室内的熔融玻璃中溶解的水分量。本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供能够抑制COjPNOJA排出量的增加并且能够充分调节熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化炉。 用于解决问题的手段为了解决上述目的，本发明提供一种玻璃熔化炉，具备使玻璃原料熔化的熔化室和设置在从该熔化室的前壁至后壁的流路的侧壁上的多个燃烧器，所述多个燃烧器向所述熔化室内喷出火焰来对所述熔化室内的玻璃进行加热而使其熔化,所述玻璃熔化炉中，所述多个燃烧器使用喷出使燃料与含氧气气体混合燃烧而形成的火焰的氧气助燃燃烧器和喷出使燃料与空气混合燃烧而形成的火焰的空气助燃燃烧器这两种燃烧器，所述多个燃烧器每一小时的总燃烧热量的30%以上且90%以下由所述氧气助燃燃烧器产生，用于将所述熔化室内的燃烧后的气体排出到外部的排气口以相对的方式在所述熔化室的两侧壁中的每个侧壁上各配置一个，或者仅在所述熔化室的两侧壁中的一个侧壁上配置一个，或者配置在所述熔化室的前壁或后壁，将所述排气口与所述前壁之间的前后方向上的距离和所述排气口与所述后壁之间的前后方向上的距离中的最大距离设为L时，在与所述排气口在朝前的方向和/或朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内设置至少一个所述氧气助燃燃烧器和至少一个所述空气助燃燃烧器，设置在该区域内的所述燃烧器每一小时的总燃烧热量中的5%以上且95%以下由所述空气助燃燃烧器产生。发明效果根据本发明，能够提供能抑制NOx排出量的增加并且能充分调节熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化炉。该玻璃熔化炉在对熔融玻璃进行充分的加热、同时使水分量减少的情况下特别有效。
图I是本发明的实施方式中的玻璃制品的制造方法的工序图。图2是第一实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图3是第一实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。图4是第二实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图5是第二实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。图6是第三实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图7是第三实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。
图8是玻璃熔化炉的内部结构的变形例的俯视图。图9是玻璃熔化炉的内部结构的另一变形例的俯视图。
具体实施例方式以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明。需要说明的是，在各图中对相同的构成标注相同的标号并省略说明。(第一实施方式)图I是本发明的实施方式中的玻璃制品的制造方法的工序图。图2是第一实施方 式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图3是第一实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。图3中，将各燃烧器的燃烧区域(各燃烧器的火焰的外缘)用虚线包围来表示。如图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)、除去熔融玻璃的气泡而使熔融玻璃澄清的澄清工序(S102)以及将澄清后的熔融玻璃成形为预定形状的成形工序(S104)。上述工序中，澄清工序(S102)是将熔化工序中得到的熔融玻璃供给至澄清槽中、使熔融玻璃内的气泡浮起而除去的工序。作为促进气泡的浮起的方法，例如有使澄清槽内减压来进行脱泡的方法等。成形工序(S104)是将澄清后的熔融玻璃成形为预定板厚的板状的工序。作为成形为板状的方法，例如有公知的浮法、熔融法。熔化工序(S100)是将按照玻璃制品的组成称量多种原料并混合而成的玻璃原料投入到熔化炉中、并加热至与玻璃的种类相应的温度而使其熔化的工序。如图2、图3所示，熔化炉I在使玻璃原料熔化的熔化室10的上游侧的前壁11上具备原料投入口 21，在熔化室10的下游侧的后壁12上具备取出口 22，在从原料投入口 21至取出口 22的流路23的两侧壁13、14上具备多个燃烧器3广50和一对排气口 24、25。两侧壁13、14沿前后方向延伸。该熔化炉I中，从原料投入口 21投入的玻璃原料Gl与熔化室10内的熔融玻璃G2一同被由多个燃烧器50喷出的火焰产生的辐射热等加热，从而慢慢熔化到熔融玻璃G2中。这样得到的熔融玻璃G2流向后方，然后，从取出口 22取出并供给至澄清槽中。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和覆盖熔化槽15内的上部空间的顶板16形成。熔化槽15和顶板16由砖等耐火物构成。熔化室10的大小没有特别限定，例如，熔化室10的前后方向尺寸Xl为l(T30m，优选为l(T25m。另外，熔化室10的宽度方向尺寸Yl为5 10m。此外，熔化室10的高度方向尺寸Zl为3 8m。一对排气口 24、25用于将熔化室10内的燃烧后的气体排出到外部。一对排气口24,25配置在两侧壁13、14的前后方向上的一个端部，并配置在前壁11的附近。配置在左侧壁13上的排气口 24和配置在右侧壁14上的排气口 25夹着流路23相对地配置。如果一对排气口 24、25在前后方向上错开配置，则会夹着流路23左右非对称地进行排气，因此，难以控制熔融玻璃的温度分布。排气口 24、25的大小没有特别限定，例如，排气口 24、25的前后方向尺寸X2为约lm，排气口 24、25的高度方向尺寸Z2为约lm。
多个燃烧器31飞O向熔化室10内喷出火焰，对熔化室10内的玻璃进行加热而使其熔化。多个燃烧器50可以连续地喷出火焰，也可以间歇地喷出火焰。在间歇地喷出火焰的情况下，多个燃烧器50可以同时喷出火焰，也可以在不同的时刻喷出火焰。多个燃烧器31飞O以不干涉彼此的火焰的方式配置在两侧壁13、14上。例如，配置在左侧壁13上的多个燃烧器3广40和配置在右侧壁14上的多个燃烧器4广50夹着流路23相对地配置。即，多个燃烧器50夹着流路23对称地配置。需要说明的是，多个燃烧器3广50也可以夹着流路23交错配置。配置在左侧壁13上的多个燃烧器3广40可以沿着流路23在前后方向上以不等的间距排列，也可以以相等的间距排列。对于配置在右侧壁14上的多个燃烧器4广50也同样。
多个燃烧器3广50喷出使燃料与气体混合燃烧而形成的火焰。作为燃烧器31飞O所使用的燃料，使用例如天然气和城市燃气等气体燃料、重油等液体燃料。在使用液体燃料的情况下，将液体燃料喷雾成雾状后使用。多个燃烧器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,作为混合在燃料中的气体,使用空气和含氧气气体中的任意一种。在使用空气的空气燃烧的情况下，约占空气约78体积％的氮气在对燃烧没有贡献的情况下被排出到炉外。在使用含氧气气体的氧气燃烧的情况下，与空气燃烧的情况相比，排气量较少，因此，热效率高且CO2排出量和NOx排出量少。作为混合在燃料中的气体，也可以使用空气与含氧气气体混合而成的混合气体。这种情况下，含氧气气体在混合气体中所占的比例越高，则燃烧后的气体中含有的水分浓度越高，因此，熔化室内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气泡而浮起。因此，通过优化熔融玻璃中溶解的水分量，能够在澄清工序中促进熔融玻璃内气泡的生长而促进气泡的浮起，从而能够制造缺陷少的玻璃制品。但是，在使用空气与含氧气气体混合而成的混合气体作为混合在燃料中的气体的情况下，与空气燃烧的情况相比，NOx排出量有时也增多。详细而言，在混合气体中的氧气浓度低于93体积％且超过25体积％的情况下，与空气燃烧的情况相比，NOx排出量增多。与此相对，本实施方式中，燃烧器3广50使用喷出使燃料与空气混合燃烧而形成的火焰的空气助燃燃烧器和喷出使燃料与含氧气气体混合燃烧而形成的火焰的氧气助燃燃烧器。在此，含氧气气体是指氧气浓度为93体积％以上的气体。这样，通过使用空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器，能够抑制NOx排出量的增加。另外，本实施方式中，多个燃烧器31 50每一小时的总燃烧热量Qa的30%以上(优选35%以上)且90%以下(优选87%以下)由氧气助燃燃烧器产生。或者，用于加热熔化室10内的玻璃的每一小时的总加热量Qb的60%以上(优选68%以上)且97%以下(优选95%以下)由氧气助燃燃烧器产生。在此，用于加热熔化室10内的玻璃的每一小时的总加热量Qb是指多个燃烧器3Γ50每一小时的总燃烧热量Qa与熔化室10内的燃烧后的气体经由排气口 24、25带出到熔化室10的外部的每一小时的总排气热量Qc的差额(Qa-Qc)。该每一小时的总排气热量Qc基于每一小时的排气量、排出气体的温度等进行计算。通过以上述方式设定氧气助燃燃烧器对总燃烧热量Qa的贡献率，能够抑制由使用空气助燃燃烧器引起的热效率的降低、CO2排出量的增力口、NOx排出量的增加。另外，由于能够抑制热效率的降低，因此，容易使熔化室10内的温度保持在较高温度。因此，除了适于制造钠钙玻璃制品以外，还特别适于制造高熔点的玻璃制品。作为这种高熔点的玻璃制品，可以列举例如液晶显示器用玻璃基板(所谓的无碱玻璃基板)。无碱玻璃的熔点比普通钠钙玻璃的熔点高100°c以上。但是，仅在熔化炉中设置空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器这两种燃烧器时，有时会由于设置在熔化室10的侧壁13、14上的排气口 24、25的影响而难以充分调节熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度。结果，有时难以充分调节熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量。熔融玻璃中溶解的水分量过少时，无法在澄清工序中充分促进熔融玻璃内的气泡的浮起。另一方面，熔融玻璃中溶解的水分量过多时，在澄清工序中有时会在熔融玻璃内残留气泡。另外，普遍公知的是，熔融玻璃中溶解的水分量过多时，在澄清工序等中，在熔融玻璃的流路的内壁面由钼覆盖的情况下，会在熔融玻璃与钼的界面上产生气泡。此外，在熔化室10内燃烧后的气体存在朝向排气口 24、25移动的倾向。因此,本实施方式中，在与排气口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上(优选0.7L以上)的区域内设置有至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器。在此， L表示排气口 24、25与前壁11之间的前后方向上的距离LI和排气口 24、25与后壁12之间的前后方向上的距离L2中的最大距离(在图2、图3所示的例子中为L2)。这样，由于在与排气口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内设置至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器，因此，能够充分确保空气燃烧后的气体和氧气燃烧后的气体混合的区域。因此，能够充分确保可对燃烧后的气体中含有的水分浓度进行调节的区域，从而能够使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量在较宽的范围内变化。结果，能够充分调节熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量，能够在澄清工序中促进熔融玻璃内气泡的生长而促进气泡的浮起，从而能够制造缺陷少的玻璃制品。需要说明的是,不言而喻,熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量可以根据玻璃制品的组成、种类的变化进行适当调节，也可以根据炉壁的劣化、玻璃原料批次的变更、燃料批次的变更等进行适当调节。熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量的调节通过调节空气助燃燃烧器与氧气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量比来进行。该调节的对象主要是设置在与排气口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内的燃烧器37 40、47飞O。空气助燃燃烧器相对于氧气助燃燃烧器的燃烧热量比越高，则熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度越低，因此，熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量越少。在此，设置在与一对排气口 24、25在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内的燃烧器37 40、47 50每一小时的燃烧热量Qd的5%以上且95%以下(优选10%以上且90%以下，更优选15%以上且90%以下)由空气助燃燃烧器产生。低于5%时，熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过高，从而使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量过多。另一方面，超过95%时，熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过低，从而使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量过少。考虑到熔融玻璃中溶解的水分量与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(单位/mm)来表示。β -OH的值越大，表示玻璃中的水分量越多。β-OH的值B通过测定玻璃的板厚C和透射率T并将该测定结果代入下式来计算。需要说明的是，玻璃的透射率的测定使用普通的傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)。B= (1/C) Iog10 (Τ1/Τ2)Tl :在参比波数4000/cm下的玻璃的透射率(单位％)，T2 :在羟基吸收波数3570/cm附近的玻璃的最小透射率(单位··%)例如，在无碱玻璃的情况下，β -OH优选为O. 25 O. 52/mm,更优选为O. 3 O. 5/mm,进一步优选为O. 35 O. 48/mm。此外，优选在两个空气助燃燃烧器(例如燃烧器38、40)之间设置至少一个氧气助燃燃烧器(例如燃烧器39)。 将两个空气助燃燃烧器彼此相邻地配置时，如上所述在进行空气燃烧时，热效率比氧气燃烧低，因此，容易局部产生低温区域。需要说明的是，本实施方式中，采用了排气口 24、25以相对的方式在流路23的两侧壁13、14中的每个侧壁上各配置一个的构成，但也可以为仅在流路的两侧壁中的一个侧壁上配置一个排气口的构成。另外，本实施方式中，排气口 24、25配置在侧壁13、14的前后方向上的一个端部，并配置在前壁11的附近，但排气口的位置没有限制。例如，排气口可以配置在后壁的附近。另外，排气口也可以设置在侧壁的前后方向上的一端与前后方向上的中央的中间。(第二实施方式)第二实施方式涉及本发明的玻璃熔化炉。具体而言，本发明的玻璃熔化炉具有一对排气口配置在侧壁的前后方向上的中央的构成。即，本发明的玻璃熔化炉具有一对排气口配置在前壁与后壁之间的中央的构成。图4是第二实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图5是第二实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。图5中，将各燃烧器的火焰的外缘用虚线包围来表示。需要说明的是，图4、图5中，对与图2、图3相同的构成标注相同的标号并省略说明。如图4、图5所示，熔化炉IA在熔化室10的前壁11上具备原料投入口 21，在熔化室10的后壁12上具备取出口 22，在从原料投入口 21至取出口 22的流路23的侧壁13、14上具备多个燃烧器31A 50A和一对排气口 24A、25A。一对排气口 24A、25A配置在两侧壁13、14的前后方向上的中央，并配置在前壁11与后壁12之间的中央。配置在左侧壁13上的排气口 24A和配置在右侧壁14上的排气口25A夹着流路23相对地配置。本实施方式中，与第一实施方式同样，燃烧器31A飞OA使用空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器。因此，与第一实施方式同样，能够抑制NOx排出量的增加。另外，本实施方式中，与第一实施方式同样，多个燃烧器31A飞OA每一小时的总燃烧热量Qa的30%以上(优选35%以上)且90%以下(优选87%以下)由氧气助燃燃烧器产生。或者，用于加热熔化室10内的玻璃的每一小时的总加热量Qb的60%以上(优选68%以上)且97%以下(优选95%以下)由氧气助燃燃烧器产生。因此，与第一实施方式同样，能够抑制由使用空气助燃燃烧器引起的热效率的降低、CO2排出量的增加、NOx排出量的增加。另外，由于能够抑制热效率的降低，因此，容易使熔化室10内的温度保持在较高温度。
此外,本实施方式中，与第一实施方式同样,在与排气口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上(优选O. 7L以上)的区域内设置有至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器。在此，L表不排气口 24A、25A与前壁11之间的前后方向上的距离L3和排气口 24A、25A与后壁12之间的前后方向上的距离L4中的最大距离(在图5所示的例子中，L3=L4)。因此，与第一实施方式同样，能够充分确保可对燃烧后的气体中含有的水分浓度进行调节的区域，从而能够使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量在较宽的范围内变化。结果，能够充分调节熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量，能够在澄清工序中促进熔融玻璃内气泡的生长而促进气泡的浮起，从而能够制造缺陷少的玻璃制品。熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量的调节通过调节空气助燃燃烧器与氧气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量比来进行。该调节的对象主要 是设置在与排气口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内的燃烧器39A 40A、49A飞0A。空气助燃燃烧器相对于氧气助燃燃烧器的燃烧热量比越高，则熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度越低，因此，熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量越少。 在此，设置在与排气口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内的燃烧器39A 40A、49A飞OA每一小时的燃烧热量Qd的5%以上且95%以下(优选10%以上且90%以下，更优选15%以上且90%以下)由空气助燃燃烧器产生。低于5%时，熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过高，从而使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量过多。另一方面，超过95%时，熔化室10内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过低，从而使熔化室10内的熔融玻璃中溶解的水分量过少。需要说明的是，本实施方式中，采用了排气口 24A、25A以相对的方式在流路23的两侧壁13、14中的每个侧壁上各配置一个的构成，但也可以为仅在流路的两侧壁中的一个侧壁上配置一个排气口的构成。另外，本实施方式中，采用了在与排气口 24A、25A在朝后的方向上相距O. 6L以上(优选O. 7L以上)的区域内设置至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器的构成，但本发明并不限定于此。例如，可以为在与排气口 24A、25A在朝前的方向上相距0.6L以上(优选O. 7L以上)的区域内设置至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器的构成，也可以将两种构成进行组合。(第三实施方式)第三实施方式涉及本发明的玻璃熔化炉。具体而言，本发明的玻璃熔化炉具有多个燃烧器夹着流路配置成锯齿形的构成。图6是第三实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的侧视图。图7是第三实施方式中的玻璃熔化炉的内部结构的俯视图。图7中，将各燃烧器的火焰的外缘用虚线包围来表示。需要说明的是，图6、图7中，对与图2、图3相同的构成标注相同的标号并省略说明。如图6、图7所示，熔化炉IB在熔化室IOB的前壁IlB上具备原料投入口 21B，在熔化室IOB的后壁12B上具备取出口 22B，在从原料投入口 21B至取出口 22B的流路23B的侧壁13B、14B上具备多个燃烧器31B 33B、41B 42B和一对排气口 24B、25B。熔化室IOB的大小没有特别限定，例如，熔化室IOB的前后方向尺寸X3为2 5m，熔化室IOB的宽度方向尺寸Y3为f 3m，熔化室IOB的高度方向尺寸Z3为f 3m。一对排气口 24B、25B配置在两侧壁13B、14B的前后方向上的一个端部，并配置在前壁IlB的附近。配置在左侧壁13B上的排气口 24B和配置在右侧壁14B上的排气口 25B夹着流路23B相对地配置。排气口 24B、25B的大小没有特别限定，例如，排气口 24B、25B的前后方向尺寸X4为约O. 3m，排气口 24B、25B的高度方向尺寸TA为约O. 2m。多个燃烧器31B 33B、41B 42B夹着流路23B配置成锯齿形。配置在左侧壁13B上的多个燃烧器31B 33B沿着流路23B排列在前后方向上。同样地，配置在右侧壁14B上的多个燃烧器41B 42B沿着流路23B排列在前后方向上。本实施方式中，与第一实施方式同样，燃烧器31B 33B、41B 42B使用空气助燃燃烧器和氧气助燃燃烧器。因此，与第一实施方式同样，能够抑制CO2和NOx的排出量的增加。另外，本实施方式中，与第一实施方式同样，多个燃烧器31B 33B、41B 42B每一小 时的总燃烧热量Qa的30%以上(优选35%以上)且90%以下(优选87%以下)由氧气助燃燃烧器产生。或者，用于加热熔化室IOB内的玻璃的每一小时的总加热量Qb的60%以上(优选68%以上)且97%以下(优选95%以下)由氧气助燃燃烧器产生。因此，与第一实施方式同样，能够抑制由使用空气助燃燃烧器引起的热效率的降低、CO2排出量的增加、NOx排出量的增加。另外，由于能够抑制热效率的降低，因此，容易使熔化室IOB内的温度保持在较高温度。因此，适于制造高熔点的玻璃制品。此外,本实施方式中，与第一实施方式同样,在与排气口 24B、25B在朝后的方向上相距O. 6L以上(优选O. 7L以上)的区域内设置有至少一个空气助燃燃烧器和至少一个氧气助燃燃烧器。在此，L表示排气口 24B、25B与前壁IlB之间的前后方向上的距离L5和排气口 24B、25B与后壁12B之间的前后方向上的距离L6中的最大距离(在图7所示的例子中为L6)。因此，与第一实施方式同样，能够充分确保可对燃烧后的气体中含有的水分浓度进行调节的区域，从而能够使熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量在较宽的范围内变化。结果，能够充分调节熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量，能够在澄清工序中促进熔融玻璃内气泡的生长而促进气泡的浮起，从而能够制造缺陷少的玻璃制品。熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量的调节通过调节空气助燃燃烧器与氧气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量比来进行。该调节的对象主要是设置在与排气口 24B、25B在朝后的方向上相距0.6L以上的区域内的燃烧器33B、42B。空气助燃燃烧器相对于氧气助燃燃烧器的燃烧热量比越高，则熔化室IOB内的燃烧后的气体中含有的水分浓度越低，因此，熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量越少。在此，设置在与排气口 24B、25B在朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内的燃烧器33B、42B每一小时的燃烧热量Qd的5%以上且95%以下(优选10%以上且90%以下，更优选15%以上且90%以下)由空气助燃燃烧器产生。低于5%时，熔化室IOB内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过高，从而使熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量过多。另一方面，超过95%时，熔化室IOB内的燃烧后的气体中含有的水分浓度过低，从而使熔化室IOB内的熔融玻璃中溶解的水分量过少。以上，对本发明的第一至第三实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式的限制，可以在不脱离本发明范围的情况下对上述实施方式进行各种变形和置换。例如，可以如图8所示的玻璃熔化炉IC那样，在熔化室IOC的两侧壁13C、14C上设置将熔化室IOC划分为两个室17、18的缩颈部19。这种情况下，后侧的室18为用于调节熔融玻璃的温度的室，后侧的室18的侧壁上不设置燃烧器。另外，可以如图9所示的玻璃熔化炉ID那样，在熔化室IOD的两侧壁13D、14D上设置原料投入口 21D，并且在前壁IlD上设置排气口 24D。需要说明的是，排气口 24D可以设置在前壁IlD和/或后壁12D上。另外，作为对熔融玻璃进行加热的方法，可以在利用上述燃烧器喷出的火焰的辐射热的方法的基础上组合使用直接对熔融玻璃进行通电加热的方法。另外，本发明中混合在空气助燃燃烧器的燃料中的气体优选为空气，但是，只要为如上所述不使NOx排出量增多的程度，具体而言，只要使混合在燃料中的气体中的氧气为25体积％以下，则除了空气以外也可以混合含氧气气体。另外，优选在熔化室的侧壁上设置有用于确认玻璃熔融情况的观察用窗(未图示)，为了提高上下开关时的密封性，优选以稍稍倾斜的方式设置观察用窗的窗扇。实施例以下，通过实施例具体地对本发明进行说明，但本发明并不限定于以下的实施例。(例I 10)例广10 (表1、2)中，通过计算求出使用图2、图3所示的玻璃熔化炉制造的玻璃中的β -OH (单位/mm)。β -OH为表示玻璃中的水分量的指标，β -OH越大，表示玻璃中的水分量越多。例2、4飞、10为实施例，例I、3、7、为比较例。在此，对β -OH的计算方法进行简单说明。首先，基于各燃烧器所燃烧的燃料和气体的组成等，计算出燃烧后的气体中含有的水分浓度等。接着，将燃烧后的气体向排气口的流动考虑在内，计算出熔化室内的气氛中的水分浓度的分布。然后，基于水分浓度的分布和熔融玻璃的平均流速，计算出最终扩散到熔融玻璃中的水分量，并换算成制造后的玻璃中含有的β-ΟΗ。各例f 10中，将熔化室10的前后方向尺寸Xl设定为25m，将熔化室10的宽度方向尺寸Yl设定为10m，将熔化室10的高度方向尺寸Zl设定为8m。另外，将熔化室10内的熔融玻璃的体积设定为300m3，将每一小时投入到熔化室10内的玻璃原料(即，每一小时从熔化室10中取出的熔融玻璃)的体积设定为I. 25m3。此外，将排气口 24、25的前后方向尺寸X2设定为lm，将排气口 24、25的高度方向尺寸Z2设定为lm。另外，对于左侧壁13，将前壁11与排气口 24之间的前后方向上的距离LI设定为2m，将从排气口 24至各燃烧器3f 40的前后方向上的距离分别设定为2mXN(N为广10的自然数)，将排气口 24与燃烧器40之间的前后方向上的距离设定为20m。对于右侧壁14,也同样地设定排气口 25和多个燃烧器41 50的配置。然后，在各例1、2、4、5、7 10中，将多个燃烧器31 50各自每一小时的燃烧热量设定为相同。另一方面，例3中，将多个氧气助燃燃烧器各自每一小时的燃烧热量设定为相同，将多个空气助燃燃烧器各自每一小时的燃烧热量设定为相同，并且，将各空气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量设定为小于各 氧气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量。另外，例6中，将多个氧气助燃燃烧器各自每一小时的燃烧热量设定为相同，将多个空气助燃燃烧器各自每一小时的燃烧热量设定为相同，并且，将各空气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量设定为大于各氧气助燃燃烧器每一小时的燃烧热量。需要说明的是，例1、9的燃烧器50仅使用氧气助燃燃烧器，例2 8、10的燃烧器50使用氧气助燃燃烧器和空气助燃燃烧器。
表1、2中，CO2排出量的单位Nm3表不标准状态(0°C、1个大气压)下的体积(表3、表4也同样)。表1、2中,通过不出空气助燃燃烧器的编号(No.)而省略了氧气助燃燃烧器的编号(表3、表4也同样)。[表I]
权利要求
1.一种玻璃熔化炉，具备使玻璃原料熔化的熔化室和设置在从该熔化室的前壁至后壁的流路的侧壁上的多个燃烧器，所述多个燃烧器向所述熔化室内喷出火焰来对所述熔化室内的玻璃进行加热而使其熔化，所述玻璃熔化炉中， 所述多个燃烧器使用喷出使燃料与含氧气气体混合燃烧而形成的火焰的氧气助燃燃烧器和喷出使燃料与空气混合燃烧而形成的火焰的空气助燃燃烧器这两种燃烧器， 所述多个燃烧器每一小时的总燃烧热量的30%以上且90%以下由所述氧气助燃燃烧器产生， 用于将所述熔化室内的燃烧后的气体排出到外部的排气口以相对的方式在所述熔化室的两侧壁中的每个侧壁上各配置一个，或者仅在所述熔化室的两侧壁中的一个侧壁上配置一个，或者配置在所述熔化室的前壁或后壁， 将所述排气口与所述前壁之间的前后方向上的距离和所述排气口与所述后壁之间的前后方向上的距离中的最大距离设为L时，在与所述排气口在朝前的方向和/或朝后的方向上相距O. 6L以上的区域内设置至少一个所述氧气助燃燃烧器和至少一个所述空气助燃燃烧器， 设置在该区域内的所述燃烧器每一小时的总燃烧热量中的5%以上且95%以下由所述空气助燃燃烧器产生。
2.如权利要求I所述的玻璃熔化炉，其中，在所述熔化室的侧壁上排列有至少两个所述空气助燃燃烧器时，在该两个空气助燃燃烧器之间设置至少一个所述氧气助燃燃烧器。
3.一种玻璃的熔化方法，其使用权利要求I或2所述的玻璃熔化炉。
全文摘要
本发明提供能抑制CO2和NOx的排出量的增加并且能充分调节熔融玻璃中溶解的水分量的玻璃熔化炉。一种玻璃熔化炉，在从熔化室10的前壁11至后壁12的流路23的侧壁13、14上具备多个燃烧器31~50，其中，多个燃烧器31~50每一小时的总燃烧热量Qa的30%以上且90%以下由氧气助燃燃烧器产生。排气口24、25以相对的方式在熔化室10的两侧壁13、14中的每个侧壁上各配置一个，在与排气口24、25在朝后的方向上相距0.6L以上的区域内设置至少一个氧气助燃燃烧器和至少一个空气助燃燃烧器。设置在该区域内的燃烧器每一小时的总燃烧热量中的5%以上且95%以下由空气助燃燃烧器产生。
文档编号C03B5/235GK102858697SQ201180021090
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月26日
发明者栉谷英树, 市川敦, 广濑元之 申请人:旭硝子株式会社