(57)【要約】  本発明は、ガラスまたは岩石溶融炉用の液中バーナー（１）において、複数のインラインインジェクタであって、個々のインジェクタが円筒形の混合用チャンバ（２）を有し、この混合用チャンバ（２）が、放出オリフィス（１１）と、燃料供給ダクト（３）と、酸化剤供給ダクト（４）とを有し、この酸化剤供給ダクト（４）がシリンダージャケットに対して燃料および酸化剤の接線方向流動をひき起こす方向においてシリンダージャケットで混合用チャンバ内に開放している、複数のインラインインジェクタと、冷却液がバーナーの内部を流れることができるようにするダクトシステム（１２）と、更に好ましくは、インジェクタ列の両側で、この列と平行にかつこの列全体に沿って設置された、インジェクタから上昇する中実金属側面（５）と、中実金属側面（５）の最上端に位置づけされた保護隔壁（６）と、含む、液中バーナーに関する。また、本発明は同様に、このような液中バーナーを含む炉および、このような炉を用いてガラスまたは岩石を溶融させるための方法にも関する。
2015513510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉用の液中バーナーにおいて、
複数のインラインインジェクタであって、個々のインジェクタが、放出オリフィス（１１）と、燃料供給ダクト（３）と、円筒形の混合用チャンバ（２）とを有し、該混合用チャンバ（２）が、シリンダージャケットに対して燃料および酸化剤の接線方向流動をひき起こす方向においてシリンダージャケットで混合用チャンバ内に開放している、複数のインラインインジェクタと、
冷却液がバーナーの内部を流れることができるようにするダクトシステム（１２）と、
を備えることを特徴とする液中バーナー（１）。
【請求項２】
インジェクタ列の両側で、この列と平行にかつこの列全体に沿って設置された、インジェクタから上昇する中実金属側面（５）を同様に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の液中バーナー（１）。
【請求項３】
中実金属側面（５）と接触し中実金属側面の最上端を超えて延在する垂直な保護隔壁（６）を同様に含むことを特徴とする請求項２に記載の液中バーナー（１）。
【請求項４】
燃料供給ダクト（３）および酸化剤供給ダクト（４）が、直径方向の相対する点においてシリンダージャケット内に開放していることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項５】
燃料供給ダクトおよび酸化剤供給ダクトが、シリンダーの基部の近くで、好ましくはシリンダージャケットの下部４半分内で、シリンダージャケット内に開放していることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項６】
燃料供給ダクト（３）が共通燃料入口ダクト（７）から分岐し、酸化剤供給ダクト（４）が共通酸化剤入口ダクト（８）から分岐し、各々の入口ダクト（７、８）が流量調節装置を含んでいることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項７】
金属側面（５）がその表面上に、好ましくは側面の全表面にわたり均等に分布した複数の突出する要素を含むことを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項８】
金属側面（５）が、複数の段を伴う階段形状を有することを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項９】
インジェクタ列の端部の各々に、インジェクタ列に対して平行に設置された中実金属側面（５）と直角を成して上昇する中実金属側面（９）と、任意には、この中実金属側面（９）と接触しこの中実金属側面の最上端を超えて延在する垂直な保護隔壁（１０）とを同様に有することを特徴とする請求項２〜８の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項１０】
放出オリフィス（１１）が２〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項１１】
円筒形の混合用チャンバ（２）が１２〜３０ｍｍ、好ましくは１４〜２５ｍｍ、そして詳細には１５〜２３ｍｍの高さを有することを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項１２】
インジェクタ列と中実金属側面の間の距離が２０〜６０ｍｍ、好ましくは２５〜４０ｍｍ、そして理想的には３０ｍｍに近いことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の液中バーナー（１）。
【請求項１３】
ガラス化可能な材料を導入するためのゾーンと、溶融した材料の出口のゾーンと、導入のゾーンと出口のゾーンとの間の溶融材料の流動のゾーンと、を伴うガラス溶融炉において、
溶融材料の流動のゾーン内に請求項１〜１２の何れか一項に記載の少なくとも１つの液中バーナーを含み、
前記液中バーナーは、インジェクタの整列方向が本質的に溶融材料の流動方向に対して直交するような形で設置されていることを特徴とするガラス溶融炉。
【請求項１４】
金属壁を有しかつ本質的に少なくとも液中のゾーン内には耐火セラミクス製の断熱材料を全く有していないことを特徴とする請求項１３に記載のガラス溶融炉。
【請求項１５】
少なくとも１つのダクトシステムを含み、冷却液が炉壁の内部を流れることができるようになっていることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載のガラス溶融炉。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の炉を用いるガラス化可能材料の溶融方法において、
ガラス化可能材料を導入するための炉のゾーン内にガラス化可能材料を導入するステップと、
気体燃料、好ましくは天然ガスおよび気体酸化剤、好ましくは酸素を、１つまたは複数の液中バーナーに供給するステップと、
溶融材料の出口のゾーン内に溶融材料を引き出すステップと、
炉壁および／またはバーナー内に専用に具備されたダクトシステム内で冷却液、好ましくは水を循環させるステップと、
を有するガラス化可能材料の溶融方法。
【請求項１７】
ガラス化可能材料が岩石、好ましくは玄武岩質岩を含むことを特徴とする請求項１６に記載のガラス化可能材料の溶融方法。
【請求項１８】
溶融ガラスの出口のゾーンの直前の上流側の溶融した岩石の温度が１４００℃〜１６００℃、好ましくは１４５０〜１５００℃であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のガラス化可能材料の溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に岩石の溶融を可能にするのに充分高い温度でガラスまたは岩石溶融炉内の液中バーナー(submerged burner)として使用するように設計されたインジェクタ列を含む新規のバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
岩石は従来、コークスを用いて少なくとも１４６０℃に等しい温度に加熱される溶銑炉タイプの炉内で溶融されている。
【０００３】
本発明の目的は、これまで主としてガラスの溶融のために使用されてきた液中バーナー炉内で高温（約１５００℃）で岩石を溶融することを可能にする新規のタイプのバーナーを提供することにある。
【０００４】
岩石の溶融には、ガラスの溶融のために使用されるものよりも著しく高い温度が必要とされることから、通常これら２つのタイプの原料のために同じ設備を使用することは不可能である。
【０００５】
液中バーナーを用いる通常の溶融炉を岩石の溶融に適応させることが所望される場合に発生する２つの主要な問題点がある。
一つには、炉壁の断熱および保護のために従来使用される耐火セラミクスの過度の摩耗が生じることである。
また、一つには、液中バーナーにより提供される熱エネルギーを、エネルギーの過度の浪費無く必要とされる高い温度を達成するのに充分有効な形で使用することにむずかしさがあることである。
【０００６】
耐火セラミクスの摩耗は、冷却液循環システム（ウォータージャケット）によって連続的に冷却される素地金属壁を伴う炉を使用することによって防止可能である。この場合、積極的に冷却される壁を有する炉内で約１５００℃という極めて高い溶融材料温度を獲得するという極めて深刻な問題が発生する。
【０００７】
これについて、出願人は、冷却した素地金属壁と溶融材料の間の界面に、断熱材の役割と同時に金属壁を酸化から保護する層の役割を果たすガラスまたは岩石結晶層を形成することによって、これら２つの制約条件を同時に満たすことは不可能でないことを発見した。
【０００８】
しかしながら、約１５００℃の温度で岩石を溶融するのに適している液中バーナーを伴う炉を開発する目的で出願人が実施した研究および試験は、通常の液中バーナーでは、残念ながら液中バーナーのすぐ隣りにこの頑丈な断熱層を保持するのが不可能であること、そしてバーナーの近辺にある床ゾーンがわずか数時間あるいは数日以内で受入れ難い酸化損傷を受けることを示した。
【０００９】
この酸化損傷は、１つ以上の液中バーナーを用いて充分なエネルギー出力を注入する必要性、耐火セラミクスの不在、そして液中バーナーの使用に固有である液中火炎の近くの溶融材料の強い対流の存在に起因するものであった。こうして、揺動する高出力の液中火炎は、近位にある固化された層の溶融および下接する金属層の酸化をひき起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】英国特許第１１５７０１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本出願において提案される新規の液中バーナーは、炉の金属床のこの酸化損傷を著しく制限し、かつ一部の状況下ではこれを無くすることを可能にする。以下でさらに詳細に説明するさまざまな技術的手段の独創的な組合せを用いて、出願人は実際、このようなバーナーの液中火炎を分割し安定化させ、かつこの液中火炎の直近で溶融しているガラスまたは岩石の局所的固化により形成される保護層を保持し、一方で充分な総エネルギー量を注入しかつバーナーの火炎と溶融中の材料の間の熱伝達を最適化することに成功した。
【００１２】
２列に整列された複数のインジェクタを伴う液中バーナーはすでに特許文献１から公知である。それには、１５００℃の温度の達成を可能にすると主張する空気／ガスバーナーが関与している。しかしながらこのバーナーは、混合用チャンバを有しておらず、気体燃料は、溶融材料内への注入よりもはるかに前に酸化剤（空気）と混合され、これは酸化剤の酸化含有率が高い場合、著しく危険性の高い行為である。
【００１３】
空気／ガス混合物の燃焼用としての液中バーナーの使用はさらに、エネルギー効率の視点から見て満足のいくものではない。具体的には、１５００℃の溶融ガラス浴中の空気／ガス火炎のエネルギー伝達効率は、Ｏ2／ガス火炎の場合およそ７５％に等しいのに対し、わずかおよそ２７％にすぎない。
【００１４】
しかしながら、より優れたエネルギー効率というこの利点には、炉壁およびバーナー自体の酸化の問題の増加が伴い、これらの問題は、酸化剤の酸素含有率および火炎温度が高ければ高いほど大きくなる。メタン／Ｏ2火炎は、およそ３０００Ｋの温度を有し、これはおよそ２２００Ｋにすぎないメタン／空気火炎の温度よりはるかに高いものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の基礎となっている主要な考え方は、空気よりも酸素の方をはるかに富有する酸化剤を用いて作動する液中バーナーの極めて高温の火炎を分割し、この複数の小さい火炎の基部の直近のバーナーゾーンを可能なかぎり効率良く冷却することにあった。
【００１６】
したがって本発明のバーナーは、各々少なくとも１つの燃料供給ダクトと少なくとも１つの酸化剤供給ダクトによって個別に供給を受けている多数の個別のインジェクタを含み、燃料と酸化剤は、これら２つの気体流束の接線方向流動によって混合用チャンバ内で混合された後、放出され混合用チャンバから出た直後に燃焼させられる。単純かつ巧妙な幾何形状により可能となった混合用チャンバの小型化と数の増加によって、火炎の直近の金属表面の酸化による損傷を制限しながら、爆発の危険性なく大きいエネルギー効率で気体／酸素混合物と共に液中バーナーを使用することが可能になった。
【００１７】
したがって、本発明の主題は、ガラスまたは岩石を溶融するための炉内で使用されるように設計された液中バーナーにおいて、
円筒形の混合用チャンバを各々含み、放出オリフィス、燃料供給ダクトおよび酸化剤供給ダクトがシリンダージャケットに対して燃料および酸化剤の接線方向流動をひき起こす方向でシリンダージャケットのレベルで混合用チャンバ内に開放している、複数のインラインインジェクタと、
冷却液がバーナーの内部を流れることができるようにするダクトシステムと、
を含む、液中バーナーにある。
【００１８】
本発明のさらなる主題は、液中バーナーとしてこのようなバーナーを少なくとも１つ含む炉、ならびにこのような炉を用いてガラス化可能材料を溶融するための方法にある。
【００１９】
序の部分で説明した通り、各々が特定の幾何形状を有する混合用チャンバである多数のインジェクタ列が、本発明の核心部分である。
【００２０】
当業者であれば、以下の詳細な説明により、バーナー１つあたりの適切なインジェクタ数を決定することができる。出願人は、バーナー１つあたり２０〜１００、好ましくは３０〜８０個のインジェクタを含むバーナーで良好な結果を得た。
【００２１】
原則的には、インジェクタを互いに平行な複数の列の形で整列させることを企図できるものの、バーナーの幾何形状の単純さという明白な理由から、バーナーは１つのインジェクタ列しか含まないことが好ましい。換言すると、インジェクタは好ましくは全て、単一の直線上に整列させられている。
【００２２】
各インジェクタの円筒形の混合用チャンバは、有利には円形形状のその放出オリフィスを通ってバーナーの表面上に開放している。インジェクタ列の全ての放出オリフィスは、実質的に同じ直径を有し、この直径は好ましくは２〜２０ｍｍ、詳細には５〜１０ｍｍである。
【００２３】
２つの放出オリフィスを離隔する距離は有利にはこれらのオルフィスの直径と同一であるかこれに近いものであり、距離／直径比は好ましくは０．７〜５、詳細には０．９〜３、そしてさらに一層好ましくは１〜２である。
【００２４】
各混合用チャンバを形成するシリンダの高さは、好ましくは１２〜３０ｍｍ、詳細には１４〜２５ｍｍ、そして理想的には１５〜２３ｍｍである。このシリンダの高さは、火炎の質および熱伝達効率にとって重要なパラメータである。具体的には、それは、インジェクタ内における気体混合物の滞留時間を決定する。この滞留時間が長過ぎる場合、気体混合物が混合用チャンバ内部おいて過度に炎上し、混合用チャンバの熱劣化を結果としてもたらす。逆に、高さが過度に低い（滞留時間が短かすぎる）と、気体混合物を充分に燃焼させてインジェクタの出口において安定した火炎を保つのに充分な熱を提供することができない。この場合、こうして火炎の分離および不完全燃焼反応の危険性がもたらされる。
【００２５】
出願人は、例えば、５ｍｍの直径を有する混合用チャンバが、充分に結合した火炎と１５ｍｍの高さについての効率の良い熱伝達の両方を提供することを発見した。
【００２６】
燃料および酸化剤供給ダクトの幾何形状も同様に極めて重要である。混合用チャンバ内部の気体流は、均質で、気体の効率の良い混合を可能にしなければならない。このため、燃料供給ダクトおよび酸化剤供給ダクトは有利には、シリンダのベース近くで、好ましくはジャケットの下部４半分内で、かつ直径方向に相対する点において、シリンダージャケット内に開放している。
【００２７】
燃料および酸化剤供給ダクトは有利には、それらが搬送する気体流の流れ方向において狭くなっている。換言すると、供給ダクトの断面は、それらが混合用チャンバ内に開放する点で最小となる。
【００２８】
混合用チャンバ内の気体（燃料／酸化剤）の注入方向も同様に極めて重要である。出願人は、混合用チャンバ内部の大きな乱流と火炎の不安定さを導く半径方向の注入を防止することが不可欠であることを具体的に発見した。このような理由から、燃料および酸化剤の注入は接線方向に実施されなければならず、気体混合物の接線方向流動は均等な渦を作り上げる。
【００２９】
渦の流動均等性を保証するためには、混合すべき２つの気体の注入速度をほぼ同一にすることが重要である。当業者であれば、所望の燃料化学量論および燃料の化学組成に応じて、各気体の流量の適切な比率を容易に計算することができる。２つの気体の注入速度をほぼ同等にするためには、２つの供給ダクトの（それらが混合用チャンバ内に開放する場所における）断面積比が、気体流量の比を反映していなければならない。一例として、酸化物の体積流量が燃料の体積流量の２倍である場合、酸化剤供給ダクトの断面積は、燃料供給ダクトの断面積の２倍でなければならない。
【００３０】
例えば、ＣＨ4／Ｏ2混合物（燃料化学量論１：２）の場合、Ｏ2供給ダクトの直径とＣＨ4供給ダクトの直径の比率は２1/2である。
【００３１】
したがって、本発明のバーナーは、燃料供給ダクトと酸化剤供給ダクトと同数の混合用チャンバを有する。全ての燃料供給ダクトは好ましくは、本出願において「燃料入口」と呼んでいる共通のダクトから分岐している。同様にして、全ての酸化剤供給ダクトは、「酸化剤入口」と呼ばれる共通のダクトから分岐している。２つの入口ダクトは各々、好ましくは、気体の流量を調節するための装置を収納している。
【００３２】
さらに、２つの共通の入口ダクトの各々は、一連の個別の供給ダクト内で恒常な圧力で燃料および酸化剤を送出するように寸法が決定されている。このために、共通の入口ダクトは、気体流量を調節するための装置からインジェクタまでの距離に合わせて断面積が減少するように設計される。燃料および酸化剤入口ダクトのこの狭窄は、例えば特許文献１中に記載の要領でダクトの下部隔壁を傾斜させることによって得ることができる。その上、共通の入口ダクトは、それらを互いに連通する複数の下位区画または区分に分割する部分的隔壁または半隔壁を含んでいてよい。
【００３３】
本発明のバーナーを形成する材料は好ましくは耐火性ステンレス鋼、特に３１０耐火性ステンレス鋼である。
【００３４】
序の部分で説明した通り、本発明の溶融炉では、断熱性耐火材料は有利には、素地金属壁の表面上に形成されるガラス固化体の断熱層で置換される。このような断熱および保護層の形成をバーナーの表面上でも促進することが極めて有利であることが容易に理解できる。このために、本発明のバーナーは、このような結晶層を安定化するように設計されたさまざまな技術的手段を有利にも含んでいる。
【００３５】
これらの手段のうち第１のものは、バーナー内で冷却液、好ましくは水を循環させるのに使用されるダクトシステムである。これらのダクトは好ましくは、バーナーの上部表面のすぐ下で、インジェクタ列の両側に延在している。これらは同様に、混合用チャンバと供給ダクト、ならびに燃料および酸化剤入口ダクトの冷却も可能にしている。
【００３６】
固体層の形成は同様に、インジェクタ列の両側に、インジェクタ列に対し平行でかつインジェクタ列全体に沿って設置された中実金属側面が存在することによっても促進される。これらの金属側面はインジェクタから上昇する。すなわちその厚みはインジェクタに対する距離と共に増大する。
【００３７】
直線勾配について、水平に対する角度は好ましくは２０〜５０°、詳細には２５〜４５°である。
【００３８】
これらの上昇する金属側面は好ましくはその表面上に、固化されたガラス要素の拘束を促進しそれらがインジェクタ列の方向で下向きに摺動するのを防ぐように設計された複数の突出する要素を含んでいる。これらの突出する要素は好ましくは側面の全表面にわたりかなり均等に分布している。これらは例えば頂部または隔壁であってよく、それらは好ましくは金属側面の勾配に対して実質的に直交している。
【００３９】
本発明のバーナーの好ましい実施形態において、金属側面は複数の段を伴う階段または階段席の形を有している。具体的には、段により画定される水平表面は、固化ガラス層が滑動する危険性を著しく削減する。金属側面は、バーナー本体と同様、冷却液を循環させることができるようにする内部ダクトシステムを含んでいてよく、あるいは、冷却ダクトシステムが中実金属側面に至るまで延在していてもよい。ただしこれは、本発明の好ましい実施形態ではない。
【００４０】
インジェクタ列の両側にある金属側面は、２重の役割を有する。すなわち一方ではこれらは、バーナーの本体が腐食による攻撃を受ける前に酸化する材料備蓄を構成する。その上、金属側面はインジェクタ列のまわりに、溶融材料のみが複数の火炎により作り出される対流となる保護されたゾーンを作り上げる。こうして、流動流束に対して防護された火炎は安定化され、バーナーおよび近くの側面の金属表面に対しひき起こされる損傷は比較的少ない。
【００４１】
インジェクタ列と中実金属側面の間には最適な距離が存在する。インジェクタ列と中実金属側面の間のこの距離は好ましくは２０〜６０ｍｍ、詳細には２５〜４０ｍｍ、そして理想的には３０ｍｍ近くである。この距離が過度に小さい場合、すなわち２０ｍｍ未満である場合、非常に高温の火炎による側面の腐食は促進される。反対に、距離が過度に大きく、６０ｍｍよりも有意に大きい場合、溶融材料の流動流から火炎を防護し火炎の安定化条件を作り上げることは不可能になる。
【００４２】
有利には、金属側面からインジェクタ列を分離するゾーン内には、バーナーの金属表面と接触状態での固化ガラス層の固定を促進するため金属側面の突出要素と同様に使用される歯などの突出要素が存在する。
【００４３】
中実金属側面は同様に、インジェクタ列の端部に存在して、インジェクタ列に沿って走る金属側面によって形成された「谷部」を閉鎖してもよい。したがって、本発明のバーナーは、有利にはインジェクタ列の端部の各々において、インジェクタ列に対し平行に設置された中実金属側面と直角を成す上昇する中実金属側面を含む。この有利な実施形態は、図２に示されている。
【００４４】
出願人らは、金属側面と接触した状態で金属側面の最上端を超えて、好ましくは中実金属側面の全長にわたり延在する垂直な保護隔壁が存在することによって、中実金属側面の効率をさらに増強できることを発見した。これらの保護隔壁は好ましくは、金属側面の最上端との関係において表現した場合、５〜１０ｃｍの高さと、０．５〜２．５ｃｍ好ましくは、１〜１．５ｃｍの厚みを有する。これらの隔壁は有利には、インジェクタ列に対し平行な金属側面上に存在するのみならず、インジェクタ列の端部に位置する金属側面上にも存在する。
【００４５】
本発明の主題は、上述の通りの多数の火炎を伴うバーナーというだけではなく、
ガラス化可能材料の導入のゾーンと、
溶融材料の出口のゾーンと、
そして導入のゾーンと出口のゾーンとの間の、溶融材料の流動のゾーンと、
を伴うガラスまたは岩石の溶融炉であり、溶融材料の流動のゾーン内に本発明に係る少なくとも１つの液中バーナーを含み、インジェクタの整列方向が本質的に溶融材料の流動方向に対して直交するような形に前記バーナーが設置されている、溶融炉でもある。
【００４６】
バーナーは、当然、液中バーナーとして使用される。すなわち、それは、好ましくは放出オリフィスが炉床の表面とほぼ同じレベルにくるような形で炉床上に設置され、金属側面と隔壁は床の表面に対し隆起した状態になっている。
【００４７】
バーナーは、炉の幅よりもわずかに小さいもののそれに近い全長を有していてよい。このとき炉は、炉のほぼ全幅を覆う本発明に係る単一の液中バーナー、あるいは溶融材料の流動方向で相次いで位置づけされた複数の平行な液中バーナーを含んでいてよい。
【００４８】
同様に、炉内で幅方向に整列されるように充分短かく、全てのバーナーが本質的に炉の幅全体を覆っている液中バーナーを企図することも可能であると考えられる。
【００４９】
他の構成も企画可能であり、当業者は、ガラス化可能材料の均等な溶融を得るようにそれらを選択することができる。
【００５０】
序の部分で説明した通り、本発明の炉は好ましくは、ガラスの溶融に必要な温度よりも高いおよそ１４００〜１６００℃の高温で岩石を溶融するために使用される。これらの温度では、ガラス炉内の断熱材料として従来使用されてきた耐熱セラミクスは、過度の摩耗を受ける。
【００５１】
原則的には、耐火性断熱材料を含む通常の炉内で本発明のバーナーを使用することに対する不都合は全くないが、これらのバーナーは、高温で作動する炉において極めて有用である。したがって、好ましい実施形態において、本発明の炉は、例えばＡ４２ＣＰボイラー鋼で作られた素地金属壁を直接溶融材料と接触した状態で含み、本質的に、少なくともガラスまたは岩石浴と接触している炉の液中のゾーン内では、耐火セラミクス製の断熱材料を全く有していない。本発明の炉のアーチ頂上部は、任意には耐火性材料を用いて断熱されてよいが、これは好ましい実施形態ではない。
【００５２】
炉は、バーナーと同様、好ましくは、冷却液が炉壁の内側を流れることができるようにする少なくとも１つの内部ダクトシステムを含む。これらのダクトは有利には、いかなる耐火性断熱材料も有さず、溶融材料浴と接触する全てのゾーンを冷却する。
【００５３】
最後に、本発明の主題は、本発明に係る炉を用いてガラス化可能な材料を溶融するための方法において、
ガラス化可能材料を導入するための炉のゾーン内にガラス化可能材料を導入するステップと、
気体燃料、好ましくは天然ガスおよび気体酸化剤、好ましくは酸素を、１つまたは複数の液中バーナーに供給するステップと、
溶融材料の出口のゾーン内に溶融材料を引き出すステップと、
炉壁および／またはバーナー内に専用に具備されたダクトシステムの中で冷却液、好ましくは水を循環させるステップと、
を含む方法にある。
【００５４】
ガラス化可能材料は有利には、岩石、好ましくは玄武岩質岩を一定の分率で含む。この分率は有利には少なくとも４０％に等しい。
【００５５】
岩石、特に玄武岩質岩が存在する結果として、通常は、溶融材料の粘度が大きく低下する。純粋な玄武岩質岩は典型的に、液相温度で１００ポアズ未満の粘度を有し、一方溶融石英系ガラスの粘度は典型的に１００〜１０００ポアズ（１０〜１００Ｐａ・ｓ）である。上述の通りの多数の小型化されたインジェクタを伴うバーナーを用いる本発明の方法は、低粘度の溶融材料のために極めて有利である。具体的には、従来の液中バーナーがこのような低粘度溶融材料中で使用される場合、形成された大きいサイズの蒸気気泡があまりに早くガラス浴の表面に上昇するため、炉のアーチ頂上部に対して望ましくない噴出をひき起こす。その上、溶融材料内をこのように過度に速く通過する間、高温蒸気気泡とガラスの間の熱伝達が部分的にしか発生せず、蒸気は、溶融ガラスの温度に到達する前に実験室内に漏出してしまう。より小さなサイズの多数の蒸気気泡を放出するバーナーの使用は、蒸気気泡の上昇を減速させ、気泡とガラスの間の接触表面を増大させ、こうして熱伝達効率を改善する。その結果、本発明の溶融方法において、溶融材料は好ましくは、液相温度で２００ポアズ（２０Ｐａ・ｓ）未満、好ましくは１００ポアズ（１０Ｐａ・ｓ）未満の粘度を有する。
【００５６】
玄武岩質岩は、石英系ガラスのものよりも高い溶融温度を必要とすることから、溶融ガラスの出口のゾーンのすぐ上流側の溶融岩石の温度は、好ましくは１４００℃〜１６００℃、詳細には１４５０℃〜１５００℃の間である。
【００５７】
小型バーナーの数が多いことから、各バーナーの個別の出力を制限することができる。出願人は、各々１２ｋｗを送出する複数のインジェクタ（５０基のインジェクタ）を用いて１５００℃の温度で玄武岩質岩（ＴＡ９岩石）を溶融する上で良好な結果を得た。２４ｋｗの個別出力を送出するインジェクタも同様に試験された。その結果、本発明に係る方法は、各々１０〜８０ｋｗ、好ましくは１２〜５０ｋｗそして詳細には１２〜３０ｋｗの出力を送出するインジェクタを用いて有利に機能する。
【００５８】
インジェクタ１基あたりの出力が低くなればなるほど、全熱伝達に必要な浴の深さは浅くなる（ガラス浴から出現する蒸気の温度＝ガラス浴の温度）。
【００５９】
本発明をここで、添付図面を用いて例示する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のバーナーの断面図を示す。
【図２】本発明に係るバーナーの斜視図を示す。
【図３】２つのインジェクタの上面から見た図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
より詳細には、図１は、本発明に係るバーナー１の横断面図を示し、断面は、バーナーの表面上で放出オリフィス１１を通って開放する円筒形の混合用チャンバ２を含むインジェクタを通過する。混合用チャンバ２内には、断面内に位置する酸化剤供給ダクト４と断面の外側の燃料供給ダクトが出現する。燃料供給ダクト３および酸化剤供給ダクト４は、混合用チャンバをそれぞれバーナー１の下部部分内に位置する燃料入口ダクト７および酸化剤入口ダクト８に連結している。バーナー内部で冷却液を循環させるために使用されるダクト１２は、バーナーを通ってその長さのほぼ全体にわたり走っている。インジェクタの両側には、階段または階段席の形をした中実金属側面５が存在する。中実金属側面５と接触した状態で、垂直な保護隔壁６が、金属側面の最高点のかなり上まで延在している。金属側面５とインジェクタの間には、バーナー本体から歯１３が突出している。これらの歯は、主として、インジェクタひいては火炎のすぐ隣りでバーナーの表面上に形成される固化ガラス層を安定化するために用いられる。
【００６２】
一定数のこれらの要素、すなわち保護隔壁６、中実金属側面５、歯１３そしてこの構造の中空部内には数十個のインジェクタの列（その放出オリフィス１１のみが見える）が、図２に見い出される。この図は同様に、バーナー１の各端部において、それぞれ金属側面および隔壁６と連続した状態でかつそれらと直角を成す中実金属側面９および保護隔壁１０も示している。
【００６３】
最後に、図３は、インジェクタの混合用チャンバ２の幾何形状をより明確に示している。燃料供給ダクト３および酸化剤供給ダクト４は、直径方向に相対する点で混合用チャンバ内に開放している。これらのダクトは、それが搬送する気体を半径方向ではなく接線方向に注入し、こうして気体の接線方向流動を作り上げ、放出オリフィス１１を通ってチャンバから離れる気体混合物の渦を形成する。冷却ダクト１２は、混合用チャンバ２の下に透過して示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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