(57)【要約】この発明は、ガラス溶融部と、並んで配置され熱交換器として作用する一対の気密型蓄熱チャンバーに通じた複数のバーナーとを含み、ガラス溶融炉の中に石油コークスのような微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置に関するものである。これらのバーナーは、ガラス溶融炉のガラス溶融領域に通じている一連のポートの中に配置されている。この装置は、ガラス原材料を溶融するためのバーナーのそれぞれによって微粉砕燃料を供給するための手段を含んでいる。この加熱炉の中における燃料の燃焼過程によって生じた煙道ガスの放出物は、煙道ガスの清浄化を維持するとともにＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような燃料からの不純物の放出を減少させるために、調節される。蓄熱チャンバーは、ガラス溶融炉の中における燃料の燃焼過程によって生じた侵食作用および腐食作用を軽減するために、マグネシウム、ジルコン−シリカ−アルミナあるいはマグネシアおよびケイ酸ジルコニウムのような上質の耐火物で製造されている。また、石油コークスを送り込むためのバーナーも設けられており、このバーナーは、微粉砕燃料を燃焼させるために、一次空気と微粉砕燃料−空気の混合気とを同時に混合する手段を含んでいる。
2004530617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法であって、ガラス溶融炉が、耐火物材料で内張りされたガラス溶融領域と、熱交換器として作用するガラス溶融炉中の気密型蓄熱器に通じた複数のバーナーとを含んでいる型のものであり、この方法は、
固定炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルからなる不純物とが含まれている種類の微粉砕燃料あるいはその混合気を、前記ガラス溶融炉の気密型蓄熱器に通じた前記バーナーのそれぞれに供給し、
前記微粉砕燃料を前記溶融炉の溶融領域において前記バーナーのそれぞれによって燃焼させ、それぞれのバーナーに火炎をもたらして、ガラスの溶融のための前記溶融領域において燃焼過程を実施し、
煙道ガスを浄化し、かつ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような微粉砕燃料からの不純物の放出物を削減するために、前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた炭素と不純物とからなる放出物を、前記ガラス溶融炉の廃ガス出口に置かれている環境調節手段によって調節し、放出物の前記削減は、前記ガラス溶融炉の中で前記微粉砕燃料の燃焼が行われる際と行われた後に調節され、
前記ガラス溶融炉の中における前記微粉砕燃料の侵食作用および磨耗作用を耐火物手段によって前記ガラス溶解炉において軽減することからなる
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法。
【請求項２】
前記ガラス溶融炉が、サイドポート型のものである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バーナーが、前記ガラス溶融炉のガラス溶融領域に通じた複数の横向きポートの中に配置されている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記微粉砕燃料が、石油コークスである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記微粉砕燃料を供給する工程が、
前記微粉砕燃料物質を前記分配手段の中に送り込み、
該微粉砕燃料物質を該分配手段から少なくとも主管へ排出し、
前記微粉砕燃料と空気の第１流とを混合させて、前記主管へ分配される微粉砕燃料−空気の混合気を作り出し、
その微粉砕燃料−空気の混合気を前記主管から前記溶融炉のバーナーのそれぞれへ供給して、前記バーナーを燃焼サイクルと非燃焼サイクルとの間における交互作動サイクルで作動させ、次いで、
前記ガラス溶融炉の中で前記燃焼サイクルを実施するために、前記バーナーのそれぞれにおいて、空気あるいは天然ガスの第２流を前記の微粉砕燃料−空気の混合気とともに同時に供給する
ことからなる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記の排出する工程が、前記主管の中にもたらされる前記微粉砕燃料を前記分配手段へ戻すことからなる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記の微粉砕燃料−空気の混合気を前記主管から供給する工程が、過剰な微粉砕燃料−空気の混合気を前記主管から前記分配手段のそれぞれへ戻すことからなる請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記微粉砕燃料を送り込む工程が、前記微粉砕燃料を前記主管へ分配する前に前記微粉砕燃料を流動化することからなる請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記微粉砕燃料を混合する工程が、前記の微粉砕燃料−空気の混合気を少なくとも２つの分配管の中に分配して、交互作動サイクルにおいて前記バーナーのそれぞれによって供給することからなる請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記耐火物手段が、少なくとも９８％の酸化マグネシウムからなる材料から選ばれて、蓄熱チャンバーにおける前記材料の中に存在する酸化カルシウムの量が減らされている請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記耐火物手段が、蓄熱チャンバーでの前記微粉砕燃料の燃焼によって引き起こされた耐火物中への損傷を軽減するための酸性性質を呈するジルコン−シリカ−アルミナの溶融鋳造材料から選ばれている請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記耐火物手段が、蓄熱チャンバーでの約８０％のマグネシアと約２０％のケイ酸ジルコニウムとを含有している材料から選ばれている請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルの不純物とからなる放出物を調節する工程が、静電集塵器、乾式あるいは一部湿式集塵器、乾式集塵および半湿式集塵、またはこれらの組み合わせで実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記方法が、天然ガスを、前記溶融チャンバーの前記溶融領域の中に配置されている第２組のバーナーへ供給することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法が、重油を、前記溶融チャンバーの前記ガラス溶融領域の中に配置されている第３組のバーナーへ供給することをさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
ガラス原材料を溶融するためのガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法であって、ガラス溶融炉が、耐火物材料で内張りされたガラス溶融領域と、並んで配置され熱交換器として作用する一対の気密型蓄熱器に通じた複数のバーナーであって前記ガラス溶融炉の前記ガラス溶融領域に通じた複数の第１および第２ポートのそれぞれの中に配置されているバーナーとを含んでいる型のものであり、この方法は、
固定炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルからなる不純物とが含まれている種類の微粉砕燃料あるいはその混合気を、前記ガラス溶融炉の前記ガラス溶融領域における複数の第１および第２サイドポートに配置されたバーナーによってサイドポート型のガラス溶融炉へ供給し、
前記微粉砕燃料を前記溶融チャンバーの前記ガラス溶融領域において前記バーナーのそれぞれによって燃焼させ、それぞれのバーナーに火炎をもたらして、前記ガラス原材料の溶融のための前記溶融チャンバーにおいて燃焼過程を実施し、
煙道ガスを浄化し、かつ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような前記微粉砕燃料からの前記不純物の放出物を削減するために、前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた炭素と不純物とからなる放出物を、前記ガラス溶融炉の廃ガス出口に置かれている環境調節手段によって調節し、放出物の前記削減は、前記ガラス溶融炉の中で前記微粉砕燃料の燃焼が行われる際と行われた後に調節され、
前記ガラス溶融炉の中における前記微粉砕燃料の燃焼による侵食作用および磨耗作用を耐火物手段によって軽減することからなり、
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法。
【請求項１７】
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置であって、ガラス溶融炉が、耐火物材料で内張りされたガラス溶融領域と、熱交換器として作用するガラス溶融炉中の気密型蓄熱器に通じた複数のバーナーとを含んでいる型のものであり、この装置は、
炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルからなる不純物とが含まれている種類の微粉砕燃料あるいはその混合気を、前記ガラス溶融炉のガラス溶融領域における前記微粉砕燃料を燃焼させてそれぞれのバーナーによる火炎をもたらしガラス溶融のサイクルを実施するために、前記バーナーのそれぞれによって供給する手段と、
煙道ガスを浄化し、かつ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような前記微粉砕燃料からの前記不純物の放出物を削減するために、前記ガラス溶融炉の廃ガス出口に置かれており、前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた炭素と不純物とからなる放出物を調節する手段と、
前記ガラス溶融領域の中における前記微粉砕燃料の燃焼による侵食作用および磨耗作用を軽減する耐火物手段と
を備えてなり、
放出物の前記削減は、ガラス溶融炉の中で微粉砕燃料の燃焼が行われる際と行われた後に調節され、
前記ガラス溶融炉は、その溶融炉における前記微粉砕燃料の燃焼によって引き起こされた前記の侵食作用および磨耗作用を調節するために、前記耐火物手段で構成されている
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置。
【請求項１８】
前記ガラス溶融炉が、サイドポート型のものである請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記バーナーが、前記ガラス溶融炉のガラス溶融領域に通じた複数の横向きポートの中に配置されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記耐火物手段が、少なくとも９８％の酸化マグネシウムからなる材料から選ばれて、蓄熱チャンバーにおける前記材料の中に存在する酸化カルシウムの量が減らされている請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記耐火物手段が、前記微粉砕燃料の燃焼によって引き起こされた耐火物中の損傷を軽減するための酸性性質を呈するジルコン−シリカ−アルミナの溶融鋳造材料から選ばれている請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記微粉砕燃料を供給する前記手段が、
該微粉砕燃料物質を分配手段の中に送り込む手段と、
該微粉砕燃料物質を該分配手段から少なくとも主管へ排出する手段と、
微粉砕燃料と空気の第１流とを混合させて、微粉砕燃料−一次空気の混合気の一定流を前記主管の少なくとも１つへ排出する手段と、
該微粉砕燃料−空気の混合気をそれぞれの主管からガラス溶融炉の少なくともバーナーへ供給して、前記バーナーを燃焼サイクルと非燃焼サイクルとの間における交互作動サイクルで作動させる手段と、
前記ガラス溶融炉の中でそれぞれのバーナーの燃焼サイクルを実施するために、前記の微粉砕燃料−空気の混合気とともに同時に供給される空気あるいは天然ガスの第２流を、前記バーナーのそれぞれによって供給する手段と
からなる請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
ガラス溶融炉の少なくともバーナーの中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための前記装置が、前記分配手段の内部で前記微粉砕燃料を流動化する手段をさらに備えている請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記微粉砕燃料−空気の混合気をそれぞれの主管から供給する前記手段が、前記の微粉砕燃料−一次空気の混合気を前記バーナーのそれぞれによって交互作動サイクルで前記ガラス溶融炉の中に供給するために前記の微粉砕燃料−空気の混合気を少なくとも２つの分配管の中に分配する手段からなる請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記分配手段の微粉砕燃料を排出する前記手段が、過剰な微粉砕燃料を前記分配手段へ戻す手段からなる請求項２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記の微粉砕燃料−空気の混合気を前記主管へ供給する前記手段が、過剰な微粉砕燃料を前記主管から前記分配手段へ戻す手段からなる請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
前記放出物を調節する前記手段が、静電集塵器、乾式あるいは一部湿式集塵器、乾式集塵および半湿式集塵、またはこれらの組み合わせからなる請求項１７に記載の装置。
【請求項２８】
前記装置が、前記溶融チャンバーの中で天然ガスを燃焼させるための前記溶融チャンバーの前記ガラス溶融領域における前記の複数の第１および第２ポートに配置されている第２組のバーナーをさらに含んでいる請求項１７に記載の装置。
【請求項２９】
前記装置が、前記溶融チャンバーの中で重油を燃焼させるための前記溶融チャンバーの前記ガラス溶融領域における前記の複数の第１および第２ポートに配置されている第３組のバーナーをさらに含んでいる請求項１７に記載の装置。
【請求項３０】
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置であって、前記ガラス溶融炉が、耐火物材料で内張りされたガラス溶融領域と、並んで配置され熱交換器として作用する一対の気密型蓄熱器に通じた複数のバーナーであって前記ガラス溶融炉の前記ガラス溶融領域に通じた複数の第１および第２ポートのそれぞれの中に配置されている前記バーナーとを含んでいる型のものであり、この装置は、
サイドポート型の前記ガラス溶融炉の中で、固定炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルからなる不純物とが含まれている微粉砕燃料あるいはその混合気を、前記溶融チャンバーのガラス溶融領域における前記複数の第１および第２ポートに配置された前記バーナーのそれぞれによって供給する手段であって、前記バーナーに、前記溶融チャンバーのガラス溶融領域における前記微粉砕燃料を燃焼させるための前記微粉砕燃料を送り込み、それぞれのバーナーによる火炎をもたらしてガラス溶融のための前記溶融チャンバーにおける燃焼過程を実施する手段と、
煙道ガスを浄化し、かつ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような微粉砕燃料からの不純物の放出物を削減するために、前記ガラス溶融炉の廃ガス出口に置かれており、前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた炭素と不純物とからなる放出物を調節する手段であって、放出物の前記削減は、前記ガラス溶融炉の中で前記微粉砕燃料の燃焼が行われる際と行われた後に調節される手段と、
前記ガラス溶融領域の中における微粉砕燃料の燃焼による侵食作用および磨耗作用を軽減する耐火物手段であって、前記ガラス溶融炉は、前記ガラス溶解領域における前記微粉砕燃料の燃焼によって引き起こされた前記の侵食作用および磨耗作用を調節するために、前記耐火物手段で構成されている耐火物手段と
を備えてなる
ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置。
【請求項３１】
外側管、中間管および内側管から構成されている本体であって、これらの管は互いに同心に配置され、前記外側管と前記中間管とによって第１チャンバーが形成され、前記外側管が、前記バーナーを冷却するために冷却用流体を前記第１チャンバーの中へ導入しかつ循環させるための導入管および排出管を含んでおり、前記中間管が、空気あるいはガスの第１流を第２チャンバーの中に導入するための第１入口を含んでおり、前記第２チャンバーは、前記内側管と前記中間管との間に画定され、前記内側管が、微粉砕燃料−空気の混合気を前記内側管から導入するための第２入口を含んでいる本体と、
この本体の下方端部に接続された分配手段であって、この分配手段が、第１収容チャンバー、第２収容チャンバーおよび第３収容チャンバーを含み、前記第１収容チャンバーは、微粉砕燃料−空気の混合気を収容するために、前記内側管の前記第２入口の下方端部に接続されており、前記第２収容チャンバーは、前記内側管の下方端部と前記中間管との間に形成されており、前記第３収容チャンバーは、前記分配手段の冷却のために前記第１チャンバーの中に導入される冷却用流体を収容して循環させるため、前記分配手段の外側部分を取り囲んでおり、かつ、前記第１収容チャンバーから前記分配手段の出口端部へかけて少なくとも１つの出口通路が形成され、この出口通路は、微粉砕燃料−空気の混合気を前記分配手段の出口端部の外へ送り出すために配置されている分配手段と、
該分配手段の前記出口通路のそれぞれによって接続された少なくとも１つの排出ノズルであって、この排出ノズルが、微粉砕燃料−空気の混合気を送るための中央オリフィスと、前記第２収容チャンバーと一致して配置されて空気あるいはガスの前記第１流の渦巻運動をもたらす複数の第２オリフィスとを含み、空気あるいはガスの前記第１流と微粉砕燃料−空気の前記混合気とが同時に混合されてガラス溶融炉の燃焼帯の中で燃焼される排出ノズルと
を備えてなる、ガラス溶融炉の中で使われる微粉砕燃料を燃焼させるためのバーナー。
【請求項３２】
前記出口通路が、第１内側環状部分と第２中間環状部分とを含み、これらの第１内側環状部分と第２中間環状部分とが、前記排出ノズルを収容するための通路を画定している請求項３１に記載のバーナー。
【請求項３３】
前記第１内側環状部分が、一次空気あるいはガスの流れを分配手段の前方部分へ偏向させるための第１環状凹部を含んでいる請求項３１に記載のバーナー。
【請求項３４】
前記冷却用流体が水である請求項３１に記載のバーナー。
【請求項３５】
前記排出ノズルが、ヘッドと、該ヘッドの後方部分に接続された円筒状部材とからなり、該円筒状部材が、円錐台形状であって前記ヘッドの前方部分の直径よりも小さい直径を有する中央オリフィスと、該円筒状部材の周壁に形成された少なくとも１つの複数オリフィスとを備え、該オリフィスは、前記第２収容チャンバーと前記排出ノズルの中央オリフィスとの間に連通をもたらすために、該円筒状部材の周壁の周りに横断状に形成されている請求項３１に記載のバーナー。
【請求項３６】
前記円筒状部材の複数オリフィスが、該円筒状部材に対して垂直な形態に形成されている請求項３５に記載のバーナー。
【請求項３７】
前記円筒状部材の複数オリフィスが、微粉砕燃料−空気の前記混合気の周りに空気あるいはガスの第１流の渦巻運動をもたらすために、０〜１５度の角度で接線状に形成されている請求項３５に記載のバーナー。
【請求項３８】
前記分配手段が、互いに約１０°〜約２０°の角度で離されている請求項３１に記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
この発明は、ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置に関するものであり、さらに詳しくは、ガラス溶融炉の中に微粉砕石油コークスを送り込んで燃焼させるための方法および装置ならびにそれに使用するバーナーに関するものである。
【０００２】
（関連する先行技術）
ガラスの溶融は、製品の最終性能いかんによって、また、溶融過程および精製過程の熱効率も考慮して、異なる種類の加熱炉および異なる種類の燃料で行われてきた。ガラスを（ガス燃料によって）溶融させるために、ユニット式溶融炉が使われてきたが、これらの加熱炉には加熱炉の側壁に沿っていくつかのバーナーが備わっており、ユニット全体は、供給装置の導入部分の中かあるいは加熱炉のまさに端部かのいずれかに配置することのできる、つまり下流へ延びている煙突がある密閉箱のように見える。しかしながら、ガラスが通過する高温稼働用加熱炉には、きわめて大きい熱損失がある。例えば２５００°Ｆでは、煙道ガスの熱量は、天然ガス燃焼炉についての入熱の６２パーセントである。
【０００３】
煙道ガスの余熱をうまく利用するために、蓄熱炉と称される、いっそう複雑かつ高価な設計が知られている。ガラス溶融用蓄熱炉を稼働するために、複数のガスバーナーが、並んで配置された一対の密閉式蓄熱器に通じている。それぞれの蓄熱器には、下部チャンバーと、この下部チャンバーの上方に設けられた耐火構造体と、この構造体の上方に設けられた上部チャンバーとが備わっている。それぞれの蓄熱器には、それぞれの上部チャンバーとこの加熱炉の溶融・精製チャンバーとを接続するためのそれぞれのポートが備わっている。バーナーは、ガラス溶融炉の中で用いられてチャンバー内のガラス製造用材料を溶融しかつ精製するのに適した天然ガス、鉱油、重油または他の気体燃料あるいは液体燃料のような燃料を燃焼させるように構成されている。溶融・精製チャンバーは、原料投入口が設置されているその一方端部からガラス製造用材料が供給され、また、その他方端部には、一組のポートが備わっている溶融体分配器があり、このポートを通過させて、この溶融・精製チャンバーから溶融ガラスを除去することができる。
【０００４】
これらのバーナーは、可能な相対的配置、例えば通しポート配置、サイドポート配置あるいは下部ポート配置の数だけ取り付けることができる。燃料、例えば天然ガスは、バーナーから、燃焼サイクルの際にそれぞれの蓄熱器から流入してくる予熱空気の入来流の中へ供給され、その結果生じた火炎とこの火炎の中で作り出された燃焼生成物とが、溶融ガラスの表面を越えて広がり、溶融・精製チャンバーの中のガラスへ熱を伝達する。
【０００５】
稼働中、蓄熱器では、空気燃焼サイクルと熱排出サイクルとが交互に繰り返される。加熱炉の種類に左右されるが、２０分あるいは３０分ごとに、火炎の通路が逆にされる。それぞれの蓄熱器の目的は、さもなければ冷気で行われる場合よりも大きい効率と高い火炎温度とを得ることのできる排出熱を蓄積することである。
【０００６】
ガラス溶融炉の稼働については、この溶融炉の内部であるいはこの溶融炉に沿った箇所で、供給された燃焼用空気が供給される燃料の完全燃焼に必要な量よりも少ないということを確かめるために、このポート口および頂部に存在している酸素と可燃性物質との量を測定することによって、バーナーへ供給された燃料と供給された燃焼用空気とが、調節される。
【０００７】
過去においては、ガラスを溶融するために用いられる燃料は石油の蒸留から得られた重油であった。長年この種の燃料が利用されていたが、環境規制の強化によって、重油の削減が強く求められてきている。その理由は、この種の重油には、硫黄、バナジウム、ニッケルおよび他の重金属のような原油に由来する不純物が存在するためである。この種の重油によって、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような汚染物質が作り出される。近年、ガラス工業には清浄ガスとしての天然ガスが用いられてきている。蒸留からの石油残留物の液体流に入って来るすべての重金属および硫黄は、天然ガスには含まれていない。しかしながら、天然ガスの火炎の中に生じた高温は、ＮＯｘが他の汚染物質よりも多く作り出されるのにきわめて効果的であった。その意味では、天然ガスを燃焼させるための低ＮＯｘバーナーを開発するために、多くの努力が行われてきた。加えて、ＮＯｘの生成を防止するために、異なったいくつかの技術が開発されてきた。その一例は、燃焼過程のために空気に代えて酸素を利用する酸素含有燃料法である。この方法には、空気の侵入が避けられないことから特別に用意された耐火物の備わったユニット式溶融炉が必要であるという不都合な点がある。酸素の使用によっても、より高温の火炎が作り出されたが、窒素が存在しないときには、ＮＯｘの生成は大幅に減少する。
【０００８】
酸素含有燃料法の他の不都合な点は、酸素自体の費用である。その費用をより安くするために、加熱炉の他に、溶融過程に必要な酸素を供給する酸素設備を配置しなければならない。
【０００９】
しかしながら、エネルギー費用（主として天然ガス）の継続的急騰によって、大手のフロートガラス製造業者は、トラック何台分もの板ガラスに「追加料金」を加えるのを余儀なくされた。天然ガスの価格は、事前の概算を大きく上回ってこの１年で１２０％以上（メキシコだけで、あるいは他の国で）高くなった。
【００１０】
ガラス工業の業界関係者の間における全体的合意は、卸業者がこれらの新しい「追加料金」を監視せざるを得ないであろうし、また、その「追加料金」を認めざるを得ない可能性が最も高いであろう、ということである。
【００１１】
従来技術を考慮に入れると、この発明は、環境的に清浄なやり方でガラス製造に用いるために、石油コークスのような、蒸留塔の石油残留物に由来する固体燃料を用いて、異なった技術を適用して溶融費用を削減することに関するものである。
【００１２】
重油に関するこの種の燃料と天然ガスとの主な相違点は、重油が液相であり、天然ガスが気相であり、石油コークスが例えば固体であるため、物質の物理的状態である。重油と石油コークスとは、これらの両方が原油の蒸留塔の石油残留物に由来しているので、同種の不純物を有している。大きな相違点は、これらのそれぞれに含有された不純物の量である。石油コークスは、遅延過程、流動過程および収縮過程と称される、異なった３種の過程において製造される。蒸留過程からの残留物は、ドラムの中に入れられた後に、その残留物から残留揮発性物質の大部分を取り除くために、９００°Ｆ〜１０００°Ｆに至るまで最大３６時間、加熱される。これらの揮発性物質はコークス化ドラムの頂部から引き出されるが、そのドラムの中の残留物質は、約９０パーセントの炭素と、残部である、使われた原油からの全不純物とからなる堅い岩状物質である。この岩状物質は水圧ドリルと水ポンプとを使ってそのドラムから引き出される。
【００１３】
石油コークスの典型的な組成は次のように与えられる。炭素が約９０％、水素が約３％、窒素が約２〜４％、酸素が約２％、硫黄が約０．０５〜６％、他の成分が約１％である。
【００１４】
（石油コークスの使用）
石油固体燃料は、セメント工業と蒸気動力発生工業とにおいてすでに使用されてきている。ペース・コンサルタンツ株式会社（Ｐａｃｅ  Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔｓ  Ｉｎｃ．）によれば、１９９９年における石油コークスの使用は、セメント工業と蒸気動力発生工業とについて、それぞれ４０％および１４％であった。
【００１５】
両工業において、石油コークスの燃焼が直接燃焼装置として用いられており、その燃料の燃焼によって作り出された雰囲気はその生成物と間接的に接触している。セメント製造の場合には、生成物が熱によって輪郭形成されるためにロータリーキルンが必要である。このロータリーキルンの中では、溶融セメントの殻が常に形成されるが、これは、燃焼ガスや火炎とキルンの耐火物との直接接触を防止して、その耐火物の破壊を防止するためである。この場合において、焼成製品（セメント）は、ロータリーキルンの中のバナジウム、ＳＯ３およびＮＯｘの侵食作用および研磨作用を防止するために、燃焼ガスを吸収する。
【００１６】
しかしながら、硫黄およびバナジウムの含有率が高いために、また、耐火物の構造体や環境問題に悪い作用を及ぼすためそして環境問題のために、燃料としての石油コークスの使用は、ガラス工業では一般的ではない。
【００１７】
（耐火物に関する問題点）
ガラス工業ではいくつかの種類の耐火物材料が用いられ、これらの材料の大部分は、相異なる機能、すなわち、温熱条件だけでなく、耐薬品性や、化石燃料によって含有された不純物に起因する機械的侵食に対する抵抗性もまた達成するために用いられる。
【００１８】
主なエネルギー源として化石燃料を用いるということは、五酸化バナジウム、酸化鉄、酸化クロム、コバルトなどのような、燃料中に含有された相異なる種類の重金属が加熱炉に投入されることを意味している。燃焼過程では、たいていの重金属は、金属酸化物の蒸気圧が低く、また、溶融炉の温度が高いために、蒸発する。
【００１９】
加熱炉から流出する煙道ガスの化学的性質は、化石燃料に由来する硫黄の含有率が高いために、たいてい酸性である。また、五酸化バナジウムは硫黄煙道ガスのような酸性性質を呈する。酸化バナジウムは、気体状態におけるこの酸化物の酸性性質のために、塩基性耐火物への損傷源を示す金属の１つである。この五酸化バナジウムが酸化カルシウムと激しく反応して摂氏１２７５度でケイ酸二カルシウムを形成することはよく知られている。
【００２０】
このケイ酸二カルシウムは、メルウィナイトの相からモンティセライトの相、そして最後に、五酸化バナジウムと反応してバナジウム三カルシウムの融点を低くするフォルステライトの相を形成するまで、損傷を与え続ける。
【００２１】
塩基性耐火物に引き起こされる損傷を緩和するただ１つの方法は、耐火物が破壊されるまで五酸化バナジウムと反応し続けるケイ酸二カルシウムの生成を防止するために、主な塩基性耐火物の中における酸化カルシウムの量を減らすことである。
【００２２】
一方、石油コークスの使用に伴う主な問題点は、加熱炉の中における耐火物の構造に悪影響を及ぼす硫黄とバナジウムの含有率が高いということに関係がある。耐火物に要求される最も重要な性質は、長時間にわたって高温にさらされるのに耐性があることである。加えて、温度の急激な変化に対して耐性があり、溶融ガラスの侵食作用、ガスの腐食作用および雰囲気中にある粒子の磨耗力に対して抵抗性があることである。
【００２３】
耐火物に対するバナジウムの影響は、いろいろな論文、すなわち、Ｔｈｅ  ＧｌａｓｓＩｎｄｕｓｔｒｙ  Ｍａｇａｚｉｎｅ  の１９７８年１１月号および１２月号のＲｏｙ  Ｗ．ＢｒｏｗｎとＫａｒｌ  Ｈ．Ｓａｎｄｍｅｙｅｒによる論文「上部構造体の耐火物に対するバナジン酸ナトリウムの影響」第１部および第２部において研究された。この論文では、その研究者たちが、ガラスタンクの上部構造体に普通に使われるアルミナ−ジルコニア−シリカ（ＡＺＳ）、α−βアルミナ、αアルミナおよびβアルミナのような、流動性鋳造組成物の中におけるバナジウム侵食を克服するように中心に配置された相異なる鋳造耐火物を試験した。
【００２４】
Ｊ．Ｒ．ＭｃｌａｒｅｎおよびＨ．Ｍ．Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎによる論文「ケイ酸アルミニウム耐火物に対する五酸化バナジウムの作用」には、アルミナ含有率が７３％、４２％および９％のれんがからなる粉砕された数組の試料であって、それぞれの試料が五酸化バナジウムの混和材を単独でまたは酸化ナトリウムあるいは酸化カルシウムと組み合わされて含有している試料の組に関してコーン変形の行われる一連の実験についての記載がある。
【００２５】
これらの結果の考察は、五酸化バナジウムの作用、五酸化バナジウムと酸化ナトリウムの作用、および五酸化バナジウムと酸化カルシウムの作用に焦点が当てられた。結論は次のとおりである。
【００２６】
１．ムライトによって、１７００℃までの温度で五酸化バナジウムの作用が制限された。
【００２７】
２．結晶状組成物、五酸化バナジウムとアルミナとの固溶体、あるいは五酸化バナジウムとシリカとの固溶体の形成についての証拠は認められなかった。
【００２８】
３．五酸化バナジウムは、油の燃えかすによるアルミノケイ酸塩のスラグ形成の際に鉱化剤として作用することがあるが、これは主なスラグ形成因子ではない。
【００２９】
４．低融点化合物が、五酸化バナジウムと酸化ナトリウムあるいは酸化カルシウムとの間に、特に五酸化バナジウムと酸化ナトリウムとの間に、形成される。
【００３０】
５．バナジン酸ナトリウムあるいはバナジン酸カルシウムとアルミノケイ酸塩との反応では、アルミナの多いれんがよりもシリカの多いれんがに低融点スラグが形成される。
【００３１】
Ｇｌａｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  の１９７９年４月号である第２０巻のＴ．Ｓ．ＢｕｓｂｙとＭ．Ｃａｒｔｅｒによる論文「塩基性耐火物の結合鉱物に対するＳＯ３、Ｎａ２ＳＯ４およびＶ２Ｏ５の影響」では、塩基性耐火物の結合鉱物であるいくつかの尖晶石およびケイ酸が、ともにＮａ２ＳＯ４およびＶ２Ｏ５を添加して、また、添加することなく、６００〜１４００℃の硫黄雰囲気において試験された。これらの鉱物におけるＭｇＯあるいはＣａＯは、いくらか硫酸塩に変化することがわかった。その反応速度は、Ｎａ２ＳＯ４あるいはＶ２Ｏ５の存在によって増大した。これらの結果によれば、塩基性耐火物におけるＣａＯおよびＭｇＯは、廃ガス中に硫黄が存在している加熱炉の中で用いられるときには硫酸塩に変化するおそれがある、ことが示されている。硫酸カルシウムの形成は１４００℃未満で起こり、硫酸マグネシウムの形成は約１１００℃未満で起きる。
【００３２】
しかしながら、先に説明したように、耐火物に対するバナジウムの影響によって、全体として解決されなかったガラス加熱炉における多くの問題点が生じている。
【００３３】
（石油コークスおよびその環境）
石油コークスの使用に関する別の問題点は環境に関係がある。石油コークスの燃焼によって生じた硫黄とニッケルおよびバナジウムのような金属との含有率が高いことで、環境問題が引き起こされるに至った。しかしながら、硫黄含有率の高い（重量で５％を超える）石油コークスを減らしたり脱硫したりするための成果がすでに存在している。例えば、１９８３年６月２１日にＣｈａｒｌｅｓ  Ｐ．Ｇｏｆｏｒｔｈに発行された米国特許第４３８９３８８号は、石油コークスの脱硫に関するものである。石油コークスは硫黄含有量を減らすために処理される。粉砕されたコークスは、加圧条件下で約２〜６０秒の滞留時間だけ、加熱水素と接触する。脱硫されたコークスは冶金学的な用途あるいは電極の用途に適している。
【００３４】
１９８９年８月１５日にＲｏｌｆ  Ｈａｕｋに発行された米国特許第４８５７２８４号は、還元高炉の廃ガスから硫黄を除去するための処理に関するものである。この特許には、ガス状化合物に含まれた硫黄を鉄鉱石のための還元高炉における廃ガスの少なくとも一部からの吸着により除去する新規な処理が記載されている。この廃ガスは、集塵器においてまず清浄化されて冷却され、その後、硫黄吸着剤が還元高炉の中で作られた海綿鉄の一部によって構成される際に、脱硫される。脱硫は、３０℃〜６０℃の範囲内の温度で行われるのが好ましい。脱硫は、高炉ガスから分離されたＣＯ２で、また、搬出ガスとして用いられた高炉ガス部分で行われるのが好ましい。
【００３５】
１９９０年１月１６日にＡｒｔｕｒｏ  Ｌａｚｃａｎｏ−Ｎａｖａｒｒｏらに発行された米国特許第４８９４１２２号は、約５重量パーセントよりも大きい初期硫黄含有率があるコークス粒子の形態にある石油蒸留残留物を脱硫するための方法に関するものである。この脱硫は、コークス粒子が連続的に導入される、順次連結された複数の流動床に基づいた連続式電熱法によって行われる。コークス粒子を脱硫するために必要な発熱は、流動化コークス粒子の中へ延びる一対の電極を用意し、これらの電極および流動化コークス粒子に電流を流すことで、それぞれの流動床における電気抵抗としてそれらのコークス粒子を用いることによって、得られる。硫黄の水準が約１重量パーセントよりも小さくなるまで減少した後に脱硫されたコークス粒子を冷却するために、電極のない最終流動床が設けられている。
【００３６】
１９９３年１１月９日にＲｉｃｈａｒｄ  Ｂ．Ｇｒｅｅｎｗａｌｔに発行された米国特許第５２５９８６４号は、石油コークスと硫黄とその中に含有された重金属とからなる環境上好ましくない物質を処分することと、溶銑すなわち前鋼材と、上部の燃料装入端部、還元ガス排出端部、下部の溶融金属・スラグ収集端部、およびこの溶融ガス発生機の中へ鉄材を装入するための入口をもたらす手段を有している溶融ガス発生機の中における還元ガスとを作る過程のための燃料を供給することとの両方の方法に関するものであり、この方法は、石油コークスを溶融ガス発生機の中へその上部の燃料装入端部で導入し、酸素含有ガスを石油コークスの中へ吹き込んで石油コークスからコークス粒子の少なくとも第１流動床を形成し、溶融ガス発生機の中へ入口手段を介して鉄材を導入し、石油コークス、酸素および粒子状鉄材を反応させて石油コークスの大部分を燃焼させることで還元ガスと石油コークスの燃焼により遊離した重金属を含有している溶銑すなわち前鋼材と石油コークスの燃焼により遊離した硫黄を含有しているスラグとを作り出すことからなる。
【００３７】
ガラス工業において考慮すべき付加的な要因は、環境、すなわち主に大気汚染の防止である。溶融炉は、ガラス工場からの総排出量のうちの微粒子およびガス状汚染物質の両方の９９％超を占めている。ガラス溶融炉からの燃料廃ガスは主に、二酸化炭素、窒素、水蒸気、硫黄酸化物および窒素酸化物からなっている。溶融炉から放出された廃ガスは主に、燃料によって発生した燃焼ガスと、この時間内に起きる化学反応にも左右されるバッチの溶融から生じるガスとからなっている。排他的に炎熱処理された加熱炉からのバッチガスの割合は全ガス量の３〜５％に相当する。
【００３８】
燃料廃ガス中の大気汚染成分の割合は、焼成燃料の種類、その発熱量、燃焼用空気の温度、バーナーの設計、火炎の形状、および過剰給気量によって決まる。ガラス溶融炉の廃ガス中の硫黄酸化物は、溶融バッチからと同様に、使われた燃料から作り出される。
【００３９】
これらの金属酸化物および金属水酸化物の揮発が含まれるさまざまな機構が提案された。いずれにしても、粒状物質の化学分析の結果として、その物質の７０％以上がナトリウム化合物であり、約１０％〜１５％がカルシウム化合物であり、残りの大部分がマグネシウム、鉄、ケイ素およびアルミナである。
【００４０】
ガラス溶融炉における別の重要な考慮事項はＳＯ２の放出である。ＳＯ２の放出は、原材料および燃料の中に導入された硫黄の作用である。操業度が向上した後のような溶融炉を加熱する際に、多量のＳＯ２が放出される。ＳＯ２の放出割合は、溶融したガラス１トン当り約２．５ポンドからトン当り５ポンドまでにわたる。排気ガス中のＳＯ２濃度は、天然ガスでの溶融について一般に１００〜３００ｐｐｍの範囲にある。硫黄含有率の高い燃料を使うと、燃料中の硫黄の１％ごとに、ガラス１トン当りおよそ４ポンドのＳＯ２が加わる。
【００４１】
これに対して、燃焼過程の結果としてのＮＯｘの生成について、研究が行われ、何人かの著者（Ａｃｔａ．Ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍ．の１９４６年の２１（４）巻におけるＺｅｌｄｏｖｉｃｈ，Ｊ．による「燃焼および爆発の際における窒素の酸化」、Ａｎｎ  Ａｒｂｏｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓの１９７４年号の第３９ページにおけるＥｄｗａｒｄｓ，Ｊ．Ｂ．による「燃焼：微量核種の形成および放出」）によって説明されてきた。これらは、Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈによる均一なＮＯｘ形成とＥｄｗａｒｄｓによる経験式の提示とが含まれる「ガラス製造業からのＮＯｘの放出」に関する彼らの報告書で、アメリカ合衆国環境保護庁の大気環境計画基準局の排出基準部によって承認された。Ｚｅｌｄｏｖｉｃｈは、高温燃焼の結果としてのＮＯおよびＮＯ２の生成についての速度定数を編み出した。
【００４２】
最後に、火炎が適切に調整されかつ加熱炉に燃焼用空気が不足していない通常の稼働条件下では、化石燃料の不完全燃焼に起因するＣＯあるいは残留物は排気ガスの中にほとんど認められなかった。これらの核種のガス濃度は、１００ｐｐｍよりも小さく、おそらく５０ｐｐｍよりも小さいであろうし、また、生成速度は０．２％／トンよりも小さいであろう。これらの汚染物質についての規制は適切な燃焼設定をすることだけである。
【００４３】
排気ガスの減少についての処理技術は基本的に、焼成燃料および原材料の適切な選択に限定され、また、加熱炉の設計および操作に限定される。１９９１年１０月１日にＭｉｃｈａｅｌ  Ｂｕｘｅｌらに発行された米国特許第５０５３２１０号公報には、煙道ガスの浄化のための方法および装置について記載されており、とりわけ、煙道ガスの横断状蒸気と接する粒状の炭素支持物質の重力流移動床であって、２つの移動床の最低部にあるものがガス経路に関して直列に配置されて煙道ガスからのＮＯｘ除去が第２の移動床つまり任意の下流側移動床で起きる重力流移動床における、多段吸着と触媒反応とによる煙道ガスの脱硫および煙道ガスからのＮＯｘ除去のための方法および装置について記載されている。工業炉からの大量の煙道ガスを精製しなければならない場合、精製は二酸化硫黄濃度が大きく変化するガスストリークの形成によって悪影響を受ける。この不利点は、移動床を出て、局所的に可変の二酸化硫黄濃度勾配を有する精製された煙道ガスが、アンモニアがＮＯｘ除去のための反応剤として添加される前に繰り返し混合されるという点で解消される。
【００４４】
１９９７年６月３日にＪｅｎｇ−Ｓｙａｎらに発行された米国特許第５６３６２４０号は、溶融炉のガス出口において使うためのガラス溶融炉の大気汚染防止方法および大気汚染防止装置に関するものであり、廃ガス中の硫酸塩を吸着剤（ＮａＯＨ）の噴霧によって除去し、排気ガスの不透過率を減少させるために、廃ガスを噴霧型中和塔に通すことと、空気式粉末供給装置を採用して、前記噴霧型中和塔とバッグハウスとの間の通路に飛散灰すなわち水酸化カルシウムを定期的に供給し、前記バッグハウスの中におけるフィルターバッグの機能を維持することとからなっている。
【００４５】
（微粉砕燃料のためのバーナー）
最後に、微粉砕化石油コークスすなわち粉末状石油コークスを燃焼させるために、特別な型のバーナー設計が必要である。一般に、点火エネルギーは、バーナー火炎に点火するための可燃性燃料−空気の混合気に供給される。石油コークスの石炭としての微粉砕燃料を燃焼させるために、いくつかのバーナー装置が開発されてきた。
【００４６】
１９８３年９月１日に発行された、Ｕｗｅ  ＷｉｅｄｍａｎｎらのＰＣＴ出願であるＰＣＴ／ＥＰ８３／０００３６号には、微粉気体燃料および／または微粉液体燃料のためのバーナーが記載されている。このバーナーには点火チャンバーが備わっており、その点火チャンバーには、開くとともに回転対称である壁とこの点火チャンバーに接続された排気管とが備わっている。このチャンバー壁の中央には、燃料ジェットを吸入するための管の入口部と、作られる燃焼用空気の渦を吸入するために前記入口部を取り囲んでいる給気部とが配置されており、点火チャンバーの内側では、熱い再循環流によって、前記燃料ジェットが混合されかつ点火温度まで加熱される。この点火チャンバーへ供給された渦の空気量は、必要な全燃焼用空気の一部にすぎない。チャンバー壁と排気管との間の区域には、前記燃料ジェットと全部または一部が混合される燃焼用空気の別の一部を点火チャンバーの中へ導入することのできる第２空気吸入管が設けられている。点火チャンバーの内部で前記燃料ジェットが含まれた混合気（したがって、燃焼の点火および開始のために）に加えられる燃焼用空気部分の合計は、必要な燃焼用空気の５０％を超えないように調整される。これらすべての措置を組み合わせて、工業的方法のための熱生成に特に適し、かつ、中間的で変動可能な電力率で燃焼チャンバーの中に長くて細い形態の火炎を生成するための安定した点火機能があり、その結果、粒子の半径方向の片寄りが少ないバーナーが設けられている。
【００４７】
１９８３年１１月１日にＡｋｉｒａ  Ｉｚｕｈａらに発行された米国特許第４４１２８１０号は、燃焼の結果として生成したＮＯｘ、ＣＯおよび未燃焼炭素の量を安定状態で減少させる燃焼を行うことのできる微粉炭バーナーに関するものである。
【００４８】
１９８５年７月３０日にＷｉｌｌｉａｍ  Ｈ．Ｓａｙｌｅｒに発行された米国特許第４５３１４６１号は、石炭や他の化石燃料のような固体燃料を微粉化しかつ燃焼させるとともに、空気の流れの中に懸濁したそのような微粉砕燃料を燃焼させるために、石膏処理窯および冶金炉の加熱のために使われる工業炉と主に組み合わされる装置に関するものである。
【００４９】
１９８６年７月２９日にＫｌａｕｓ  Ｇｒｅｔｈｅに発行された米国特許第４６０２５７５号は、集約的な内部再循環帯のあるバーナー火炎の中における石油コークス粉末を燃焼させる方法に関するものである。この石油コークス粉末は、燃焼される石油コークス粉末のために点火エネルギーが供給される、集約的な内部再循環帯の領域へ供給される。しかしながら、この特許によると、原油が受ける処理の種類に左右されるが、石油コークスには、蒸気発生器における燃焼の際に侵食性化合物になるだけでなく、煙道ガスとともに「蒸気発生器」から出るときにさらに環境をかなり汚染するバナジウムのような有害物質が含まれている、との記載がある。このバーナーが使われるときには、これらの悪影響を及ぼすかあるいは有害な出来事は、バナジウム結合添加剤を空気の追加によって燃焼部へ添加することで、かなり防止することができる。
【００５０】
石炭バーナーについての別の開発内容は、１９９０年５月１５日にＤｅｎｎｉｓ  Ｒ．Ｌｅｎｎｏｎらに発行された米国特許第４９２４７８４号に例示されているが、この特許は、「ボイラーなど」のためのバーナーの中で微粉砕された溶剤精製炭の燃焼に関するものである。
【００５１】
１９９８年１１月３日にＨｉｄｅａｋｉ  Ｏｈｔａらに発行された米国特許第５８２９３６７号は、高濃度および低濃度からなる２種類の微粉炭混合気を燃焼させるためのバーナーに関するものであり、このバーナーには、ある高さのバーナーパネルがあり、そのバーナーパネルは縮められかつ、バーナー全体は簡略化されている。これらのバーナーはボイラー炉あるいは化学工業炉のために適用された。
【００５２】
先に説明したように、それらの開発は石油コークスの汚染を防止するために焦点が合わされたが、これらは石油コークスの脱硫あるいは汚染除去に焦点が合わされた。
【００５３】
これに対して、石油コークスがすでに他の工業にすでに使われてきたが、いくつかの場合には、同じ製品によって、加熱炉に対するバナジウムの侵食作用および磨耗作用と同様に、汚染ガスが吸収される（セメント工業を参照のこと）。
【００５４】
それぞれの場合において、汚染問題およびそれらの解決法はそれぞれの工業によって異なる。それぞれの工業および加熱炉には、エネルギー消費および製品品質にも影響があり、また、加熱炉の構造と製品の合成とにわたる、耐火物の種類に伴う相異なる温熱特性と汚染物質問題とがある。
【００５５】
（提案された解決法）
前記のことすべてにもかかわらず、ガラス工業では、加熱炉における耐火物の構造に悪影響を及ぼすとともに環境にも深刻な問題になる汚染および高硫黄・高バナジウム濃度のような前記のすべての因子を考慮した、ガラス原材料を溶融するための石油コークスの燃焼については今日まで考慮されなかった。
【００５６】
前記の方法をすべて考慮して、この発明は、環境に清浄なやり方で、ガラス炉の耐火物への損傷のおそれを減らすとともに大気中への汚染物質の放出を減らす市販用ガラスを製造するために、石油蒸留残留物（石油コークス）から低コストの固体燃料を使うことに関するものである。この固体燃料は、関連技術において説明されたように、先に説明された問題が発生するため、ガラス材料の溶融において使われるようには考慮されていない。
【００５７】
この発明の使用に関し、石油コークスを送り込んで燃焼させるための燃焼設備は、効果的な燃焼を行うために開発された。この発明は放出調節装置についてもまた考慮したものであって、同装置は、煙道ガスを清浄にして、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような燃料からの不純物の放出を防止するために、加熱炉の次に配置された。開発された設備の組み込みと、設備および装置の正しい配置とによって、低コストの燃料を使用し、市販用ガラスを製造し、かつ、環境基準内の煙道ガスを生成することができる。
【００５８】
前記のことから、この発明は、サイドポート型ガラス炉の中で市販用ガラスを製造するために、単一過程の中に置かれたいくつかの装置の設計に関連している。このため、サイドポート型ガラス溶融炉の中で、炭素、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルから構成された種類の微粉砕燃料が、板ガラスあるいはガラス容器を製造するガラス原材料を溶融するために燃やされる。微粉砕燃料を供給するための手段が、前記ガラス溶融炉のガラス溶融領域における第１サイドポートおよび第２サイドポートからなる複数ポートのそれぞれの１つによって配置された少なくともバーナーの中に送り込まれ、ガラス溶融のサイクルの際に微粉砕燃料を燃焼させるために使われ、前記ガラス溶融炉には、溶融ガラスの侵食作用、燃焼ガスの腐食作用、および加熱炉における前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた大気中の粒子の磨耗力に耐えるために、ガラス溶融炉の蓄熱チャンバーに耐火物手段が含まれている。最後に、ガラス溶融炉の中における微粉砕燃料の後に廃ガス出口における大気汚染を防止するための手段が実施されたが、この大気汚染を防止するための手段によって、大気中での硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルの放出が減らされる。
【００５９】
さらにまた、酸化マグネシウムの損傷のおそれを減らすかあるいは防止するためには少なくとも９８％の酸化マグネシウムの備わっていることが必要であり、原材料のこの純度によって、同材料に存在する酸化カルシウムの量が減少しているとともに溶融相の生成が遅くなっている耐火物が形成される。この耐火物は、酸化マグネシウムによって囲まれた不純物を保持するために、主材料の中にセラミックボンドが作り出される高温で焼結しなければならない。
【００６０】
酸化マグネシウムが９８％かあるいはそれ以上の塩基性耐火物は、ガラス溶融炉の蓄熱チャンバーの頂部列にたいてい使われている。蓄熱チャンバーあるいは頂部チェッカーの中で使うことのできる耐火物の別の例では、五酸化バナジウムとして酸の性質も示すジルコニウム−ケイ素−アルミナ溶融鋳造材料によって、耐火物への損傷の影響が減少している。
【００６１】
ガラス溶融炉の内部における耐火物を正しく選ぶと、不純物の熱力学的分析と化学組成と耐火物を形成する化合物とに基づいて、化石燃料中に含有された不純物の影響を減らすことができる。
【００６２】
（発明の要約）
この発明によれば、この発明の第１の目的は、微粉砕石油コークスを送り込んで燃焼させるためのガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させ、溶融ガラスのコストを減少させるための方法および装置を提供することにある。
【００６３】
この発明の付加的な目的は、ガラス溶融炉の中で炭素、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルが含有された微粉砕燃料を送り込んで燃焼させ、煙道ガスを清浄して、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような微粉砕燃料からの不純物の放出を減らすために微粉砕燃料の燃焼によって生じた放出物を調節し、放出物の削減はガラス溶融炉における微粉砕燃料の燃焼が行われた後に調節される、方法および装置を提供することにある。
【００６４】
この発明における別の目的は、一次空気あるいは一次ガスと組み合わされた微粉砕燃料の混合物がそれぞれのバーナーの中に高速で噴射されるガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置を提供することにある。
【００６５】
この発明の付加的な目的は、微粉砕燃料の燃焼によって、特にＶ２Ｏ５による影響によって生じた腐食作用および磨耗作用を少なくするために、ガラス溶融炉のチャンバーを構成するために特別な耐火物が使われるガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置を提供することにある。
【００６６】
この発明の付加的な目的は、微粉砕燃料が化学量論的空気に対して約１６％の過剰空気からなる関連燃料空気に関して加熱炉へ直接送り込まれるガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置を提供することにある。
【００６７】
この発明における別の目的は、２〜３種類の燃料で同時に溶融させることもできるガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置を提供することにある。一組のバーナーを溶融チャンバーの中に配置して、石油コークス、ガスあるいは重油を別々に燃焼させることができる。
【００６８】
この発明における他の目的は、微粉砕燃料が空気力手段によって高温関係にある濃密空気（ａ  ｅｌｅｖａｔｅｄ  ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｓｏｌｉｄ−ａｉｒ）とともに送り込まれるガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法および装置を提供することにある。
【００６９】
この発明におけるこれらの目的および短所および他の目的および短所は、この分野の専門家にとって、添付図面に例示されたこの発明における次の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００７０】
（発明の詳細な説明）
この発明は、特定の実施形態について説明されるが、ここで、同じ部分は同じ数字で表され、また、図１はこの発明の１実施形態のブロック図であり、後に説明されるように、サイドポート型ガラス溶融炉の少なくともバーナーＡの中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置を主に備えてなる。ガラス溶融炉の蓄熱チャンバーの壁および床を形成するための、異なった形状に形成された耐火物手段Ｂは、少なくとも９８％の酸化マグネシウムの備わっている材料から選ばれており、原材料のこの純度によって、同材料に存在する酸化カルシウムの量が減少しているとともに溶融相の生成が遅くなっている。この耐火物は、酸化マグネシウムによって取り囲まれた不純物を保持するために、主材料の中にセラミックボンドが作り出されるような高温で焼結しなければならない。温度が摂氏１３５０〜１４５０度のように高い頂部チェッカーあるいは蓄熱チャンバーの中で使うことのできる別の材料は、耐火物への損傷の影響が減少している、五酸化バナジウムとして酸性性質も示すジルコニウム−ケイ素−アルミナ溶融鋳造材料である。使うことができる別の種類の耐火物材料は、約８０％のマグネシアと約２０％のケイ酸ジルコニウムとが含有されている材料から選ばれたものである。前記材料は、この加熱炉の中で微粉砕燃料（石油コークス）を燃焼させることによって引き起こされた雰囲気の中における溶融ガラスの侵食力、燃焼ガスの腐食作用および粒子の磨耗力に耐えるために使われる。最後に、微粉砕燃料の燃焼がこの加熱炉の中で行われた後に廃ガス出口における大気汚染を防止するために、環境調節装置Ｃが必要である。
【００７１】
ここで、図２を参照すると、微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置（Ａ）は、ガラス溶融炉の内部に微粉砕石油コークスを送り込んで燃焼させるために、それぞれのバーナー４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ，４８ｆ，４８ｇ，４８ｈと、それぞれのバーナー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈとに接続される（図３および図５を参照）。微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置（Ａ）は、微粉砕石油コークスを投入するための投入装置（Ｄ）と、微粉砕石油コークスをガラス溶融炉の内部で燃焼させるための燃焼装置（Ｅ）との組み合わせからなっている。投入装置（Ｄ）は、同工業においてすでに知られた、微粉砕石油コークスを送り込んで処理するための装置（Ｆ）によって供給することができる。
【００７２】
微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置（Ａ）は、図３〜図５に関連してこれから説明されるが、図３および図４には、溶融チャンバー１０、精製チャンバー１２、調質チャンバー１４および、精製チャンバー１２と調質チャンバー１４との間にあるスロート１６を備えてなる蓄熱型ガラス溶融炉の概略図が示されている。精製チャンバー１２の前方端部１８には、溶融ガラスが精製チャンバー１２から取り出される一組の前床接続部２０が備わっている。溶融チャンバー１０の後方端部２２には投入口２４が含まれており、この投入口を介してガラス製造用材料がバッチ式投入器２６によって送り込まれる。溶融チャンバー１０の各側面には、一対の蓄熱器２８，３０が設けられている。蓄熱器２８，３０には燃焼ポート３２，３４が設けられており、これらの燃焼ポート３２，３４によってそれぞれの蓄熱器２８，３０が溶融チャンバー１０に接続されている。蓄熱器２８，３０には、ガス蓄熱チャンバー３６と空気蓄熱チャンバー３８とが設けられている。両方のチャンバー３６，３８は下部チャンバー４０に接続されており、下部チャンバー４０は、ダンパー４２によって排気ガスのための煙道４４および煙突４６へ向かって連通するように構成されている。バーナー４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ，４８ｆ，４８ｇ，４８ｈと、バーナー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈとは、ガラス溶融炉の中で使うための天然ガス、石油コークスあるいは他種の燃料のような燃料を燃焼させるために、それぞれの燃焼ポート３２，３４の首部分５２，５４におけるそれぞれのポート３２，３４によって配置されている。
【００７３】
それゆえ、ガラス製造用材料が溶融チャンバー１０の後方端部における投入口２４から送り込まれるとき、溶融用ガラスは、バーナー４８ａ〜４８ｈ，５０ａ〜５０ｈによって溶融されるとともに、完全に溶融して溶融チャンバー１０から調質チャンバー１４へ広がるまで、前方方向へ流れていく。この加熱炉の稼働中に、蓄熱器２８，３０は、空気燃焼サイクルと排気サイクルとが交互に繰り返される。加熱炉の特性によって左右されるが、２０分あるいは３０分ごとに、一連のバーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈにおける火炎の経路が切り換えられる。それゆえ、それぞれのバーナー４８ａ〜４８ｈ，５０ａ〜５０ｈの中で作り出された火炎と燃焼生成物とは、溶融用ガラスの表面を越えて延びるとともに、溶融チャンバー１０および精製チャンバー１２におけるガラスへ熱を伝達する。
【００７４】
（微粉砕石油コークスの送り込み（Ｆ））
ここで、図５および図６を参照すると、ガラス溶融炉における、微粉砕燃料を送り込んで燃焼させる装置（Ａ）には、この発明の第１実施形態では、このガラス溶融炉の中で使用する微粉砕石油コークスあるいは他の種類の燃料を貯蔵しておくための第１の貯蔵用サイロあるいは貯蔵用タンク５６，５８が備わっている。貯蔵用サイロ５６，５８へはワゴン車あるいは貨車６０から第１導入管６２によって送り込まれるが、この第１導入管６２は貨車６０とサイロ５６，５８とに接続されている。この第１主管６２には第１分岐管６４，６６が備わっており、これらの第１分岐管６４，６６は、それぞれのサイロ５６，５８を充填するために、それぞれのサイロ５６，５８にそれぞれ接続されている。それぞれのサイロ５６，５８の充填量を調節するために、第１分岐管６４，６６のそれぞれにバルブ６８，７０が接続されている。それぞれのサイロ５６，５８は真空ポンプ７０の真空作用により充填されるが、この真空ポンプ７０は第１排出管７２に通じている。第１排出管７２には、それぞれのサイロ５６，５８に接続される第２分岐管７４，７６が備わっている。それぞれのサイロ５６，５８を充填するために真空ポンプ７０によってもたらされた真空作用を調節するために、バルブ７８，８０が第２分岐管７４，７６のそれぞれに接続されている。
【００７５】
それぞれのサイロ５６，５８の底部には円錐状部分８２，８４と重量測定式コークス供給装置８６，８８とが含まれており、これらは、微粉砕石油コークスを流動化させるためと、微粉砕材料が固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７へ送られる第２排出管９０の中へ微粉砕石油コークスを一様に排出させるためのものである。第２排出管９０には、それぞれのサイロあるいはタンク５６，５８におけるそれぞれの円錐状部分８２，８４の底部に接続された第３分岐管９２，９４が含まれている。第２排出管９０への微粉砕石油コークスの流れを調節するために、第３分岐管９２，９４のそれぞれにバルブ９６，９８が取り付けられている。
【００７６】
（微粉砕石油コークスの投入装置（Ｄ））
さて、この発明による投入装置（Ｄ）について述べると、微粉砕石油コークスは、第２排出管９０を通って固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７のそれぞれに収容される。第２排出管９０には、第１のサイロあるいはタンク５６，５８の微粉砕コークスを固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７へ移送するために、第４分岐管１００，１０２，１０４が接続されている。固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７のそれぞれには、第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０が含まれている。これら第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０には、円錐状部分１１２，１１４，１１６と、重量測定式コークス供給装置１１８，１２０，１２２と、空気混入装置１２４，１２６，１２８と、供給装置１３０，１３２，１３４と、後に説明するように、微粉砕コークスをバーナー４８ｆ，４８ｇ，４８ｈおよびバーナー５０ｆ，５０ｇ，５０ｈのそれぞれの１つへ一様に流して排出するためのフィルター１３６，１３８，１４０とが備わっている。
【００７７】
空気圧駆動式空気圧縮機１４２と空気タンク１４４とが第２主管１４６によって接続されている。第２主管１４６には第１導入分岐管１４８，１５０，１５２が接続されているが、これらは、前記コークスを第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０のそれぞれの内部へ移送するために、濾過された空気―フィルター１３６，１３８，１４０を通過した空気―を供給するためのものである。第２主管１４６には、後に説明するように、空気混入装置１２４，１２６，１２８のそれぞれに接続されて第３排出管１６０、１６２、１６４へ前記コークスを適切に流すための第１戻し分岐管１５４，１５６，１５８もまた含まれている。さらに、第２主管１４６には、空気タンク１４４の後ろに、第２導入管１６６が接続されており、この第２導入管１６６には、それぞれのサイロあるいはタンク５６，５８の上部に接続されてそれぞれのサイロあるいはタンク５６，５８の内部へ空気を吹き込むための第２導入分岐管１６８，１７０が含まれている。
【００７８】
固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７には、それぞれの供給装置１３０，１３２，１３４の下方に接続された第４排出管１７２，１７４，１７６が含まれている。これらの第４排出管１７２，１７４，１７６のそれぞれには３方向調節バルブ１７８，１８０，１８２が第１方向を開けて接続されており、第２方向は、前記微粉砕コークスを第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０のそれぞれへ戻すための第１戻し管１７９，１８１，１８３に通じ、第３方向は、第３排出管１６０、１６２、１６４に接続されており、ここで説明されるように、この燃焼装置（Ｅ）に関連した４方向管１８４，１８６，１８８の構成体へ空気−燃料混合気を供給するために使われる。
【００７９】
（燃焼装置（Ｅ））
ここで、燃焼装置（Ｅ）について述べると、この燃焼装置（Ｅ）は、それぞれの固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７におけるそれぞれの第３排出管１６０，１６２，１６４に接続された４方向管１８４，１８６，１８８の第１方向を開けて固体燃料投入装置ＳＤ−５，ＳＤ−６，ＳＤ−７に接続されている。第２方向は、供給された空気−燃料の混合気をバーナー４８ｈ，４８ｇ，４８ｆへ送り込むための第４排出管１９０，１９２，１９４にそれぞれ通じている。４方向管１８４，１８６，１８８の第３方向は、前記の空気−燃料の混合気をバーナー５０ｈ，５０ｇ，５０ｆへ送り込むための第５排出管１９６，１９８，２００に通じており、４方向管１８４，１８６，１８８の第４方向は、過剰な微粉砕コークスを第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０のそれぞれへ戻すための第２戻し管２０２，２０４，２０６に通じている。４方向管１８４，１８６，１８８には、４方向管１８４，１８６，１８８の接続部と第４排出管１９０，１９２，１９４との間におけるボールバルブ２０８Ａ〜２０８Ｃ，２１０Ａ〜２１０Ｃ，２１２Ａ〜２１２Ｃと、第５排出管１９６，１９８，２００と、第２戻し管２０２，２０４，２０６とが備わっている。
【００８０】
このようにされているので、この加熱炉が稼働する際に、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈは、燃焼サイクルと非燃焼サイクルとの間で交互に繰り返される。加熱炉の特性によって左右されるが、２０分あるいは３０分ごとに、一連のバーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈにおける火炎の経路が逆にされる。第３排出管１６０，１６２，１６４を通って来る前記の空気−燃料の混合気は、バーナー４８ａ〜４８ｈとバーナー５０ａ〜５０ｈとの間に前記の空気−燃料の混合気を交互に吹き込むために、４方向管１８４，１８６，１８８とボールバルブ２０８Ａ〜２０８Ｃ，２１０Ａ〜２１０Ｃ，２１２Ａ〜２１２Ｃとによって調節される。バーナー４８ａ〜４８ｈとバーナー５０ａ〜５０ｈとの間でサイクルが交互に行われるとき、ある量の空気−燃料の混合気は第２戻し管２０２，２０４，２０６によって第２組のサイロあるいはタンク１０６，１０８，１１０へ戻される。
【００８１】
第３排出管１６０，１６２，１６４を通して供給された供給空気は、バーナー４８ａ〜４８ｈおよび５０ａ〜５０ｈのそれぞれのノズルへ、前記石油コークスを移送するためと、高速でコークス吹き込みを行うために、使われる。この供給空気は、空気圧駆動式給気ブロアー２１４によって第３主管２１６から供給される。
【００８２】
第３主管２１６と第３排出管１６０，１６２，１６４とには、バーナー４８ａ〜４８ｈおよび５０ａ〜５０ｈへ供給される燃料−空気の混合気の高温関係を維持するために、第４排出管２１８，２２０，２２２が接続されている。
【００８３】
バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈの燃焼サイクルを行うために、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈのそれぞれには、空気−燃料の混合気が別々に送り込まれる。この混合気は、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈのそれぞれの内側管を通して供給され、かつ、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈのそれぞれのさまざまな吹き込みノズルへ分配される分配チャンバーへ到達するであろう。
【００８４】
バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈのそれぞれの中における微粉砕燃料と予熱燃焼用空気との流れの乱流および混合気を増やすために、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈのそれぞれの吹き込みノズルを通った圧力の下で供給される一次空気が一次空気ブロアー２２４から吹き込まれる。このため、バーナー４８ａ〜４８ｈあるいは５０ａ〜５０ｈの作動には、高温関係にある濃密空気での、また約４％の化学量論的空気の関係にある一次空気での空気圧駆動式移送によるコークスの吹き込みがある。
【００８５】
一次空気ブロアー２２４には、第６排出管２２６と第７排出管２２８とが接続されている。第６排出管２２６は第５分岐管２３０，２３２，２３４に接続されており、第７排出管２２８は第６分岐管２３６，２３８，２４０に接続されている。第５および第６の分岐管２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０におけるそれぞれの出口端部は、バーナー４８ｆ〜４８ｈあるいは５０ｆ〜５０ｈのそれぞれと直接接続されている。第５および第６の分岐管２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０のそれぞれにおける一次空気の流れは、第１グローブバルブ２４２、第１ボールバルブ２４４および第２グローブバルブ２４６からなる構成体によって別々に調節される。
【００８６】
さらに、第６排出管２２６は第７排出管２４８，２５０，２５２が含まれており、これらの第７排出管は第５排出管１９６，１９８，２００にそれぞれ接続されている。また、第７排出管２２８には第６排出管２５４，２５６，２５８が含まれており、これらの第６排出管は第４排出管１９０，１９２，１９４にそれぞれ接続されている。第６および第７の排出管２４８，２５０，２５２，２５４，２５６，２５８のそれぞれには、チェックバルブ２６０とボールバルブ２６２とが備わっている。
【００８７】
先に説明されたような構成によって、一次空気ブロアー２２４は、第６排出管２２６および第７排出管２２８を通してかつ第５および第６の分岐管２３０，２３２，２３４，２３６，２３８，２４０のそれぞれにより、一次空気をバーナー４８ｆ〜４８ｈ（左側のバーナー）あるいはバーナー５０ｆ〜５０ｈへ供給する。空気ブロアー２２４は、冷却すべきいっそう良好な条件を保障するために、バーナー４８ｆ〜４８ｈあるいはバーナー５０ｆ〜５０ｈのそれぞれが作動する際に最大量の空気流を供給するように作動し、一方では、第６および第７の排出管２４８，２５０，２５２，２５４，２５６，２５８のそれぞれによっては作動しないバーナー４８ｆ〜４８ｈあるいはバーナー５０ｆ〜５０ｈへ最小量の空気流を供給する。
【００８８】
この発明は３つのバーナー４８ｆ，４８ｇ，４８ｈおよびバーナー５０ｆ、５０ｇ，５０に基づいて説明されたが、この発明で説明された装置はすべてのバーナー４８ａ〜４８ｈおよび５０ａ〜５０ｈに適用されるということを理解すべきである。
【００８９】
この発明の追加の実施形態では、ガラスの溶融は２種類あるいは３種類の燃料で行うことができ、例えば、図３において、バーナー４８ａ〜４８ｄおよび５０ａ〜５０ｄに石油コークスのような微粉砕燃料を送り込むことができ、バーナー４８ｅ〜４８ｈおよび５０ｅ〜５０ｈにガスあるいは重油を送り込むことができる。この発明の第３実施形態では、バーナー４８ａ〜４８ｄおよび５０ａ〜５０ｄに石油コークスのような微粉砕燃料を送り込むことができ、バーナー４８ｅ〜４８ｆおよび５０ｅ〜５０ｆにガスを送り込むことができ、バーナー４８ｇ〜４８ｈおよび５０ｇ〜５０ｈに重油を送り込むことができる。これらの組み合わせは、ガスあるいは重油をガラス溶融のための主要燃料として使うガラス溶融炉が今日すでに存在しているということと、これらのガスおよび重油の性質が従来技術でよく知られているということを考慮したものである。
【００９０】
（微粉砕燃料用バーナー）
さらに、微粉砕石油コークスの良好な燃焼を行うために、ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置に使われる特別なバーナーが設計された。図７〜図１２には、この発明による、微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるためのバーナー（４８ｆ）の詳細な図面が示されている。この微粉砕燃料用バーナー（４８ｆ）には本体２６４が備わっているが、この本体は、外側管２６６、中間管２６８および内側管２７０から構成されており（図１０）、これらの管は互いに同心に配置されている。外側管２６６は上方端部２７２が塞がれている（図９）。外側管２６６と中間管２６８とによって画定された空間には第１チャンバー２７６が形成されている。外側管２６６には、導入管２７８および排出管２８０が備わっており（図８）、これらを通して、バーナー（４８ｆ）を冷却するための冷却水が第１チャンバー２７６の中へ導入される。中間管２６８および内側管２７０は外側管２６６の上方端部２７２を越えて延びている。
【００９１】
バーナー４８ｆの上方端部には、中間管２６８の周りに空気導入管２８２が傾斜状に接続されているが、この空気導入管は、内側管２７０と中間管２６８とによって画定された空間に形成された第２チャンバー２８４に一次空気あるいは天然ガスの流れを導入する第６分岐管２３６（図７を参照）に接続するためのものである。第２チャンバー２８４は、空気導入管２３６（図７を参照）からの一次空気あるいは天然ガスを導いてバーナー４８ｆの下方端部へ送るように働く。微粉砕燃料−二次空気の混合気は、第２チャンバー２８４の中における一次空気の流れによって、前記バーナー（４８ｆ）へ送られる。したがって、一次空気と二次空気−微粉砕石油コークスの混合気とがバーナー（４８ｆ）の下方端部へ至ると、一次空気あるいは天然ガスと微粉砕燃料−二次空気の混合気とは混合されて、次に説明するように燃焼過程が始まる。
【００９２】
ここで、図１０〜図１２について述べると、これらは、この発明による、微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるためのバーナー（４８ｆ）の詳細な図面である。
【００９３】
基本的に、バーナー（４８ｆ）（図１０）には本体２６４が備わっているが、この本体は、外側管２６６、中間管２６８および内側管２７０から構成されており、これらの管は互いに同心に配置されている。外側管２６６と中間管２６８とによって区画された空間には第１チャンバー２７６が形成されている。外側管２６６には、導入管２７８および排出管２８０が備わっており、これらを通して、バーナー（４８ｆ）を冷却するための冷却水が第１チャンバー２７６の中へ導入される。
【００９４】
内側管２７０と中間管２６８とによって区画された空間には、一次空気あるいはガスの流れを導入するための第２チャンバー２８４が形成されている。この第２チャンバー２８４は、空気導入管２３６（図７を参照）からの一次空気あるいはガスを導いてバーナー４８ｆの下方端部へ送るように働く。同様にして、二次空気と微粉砕石油コークスとの混合気は、内側管２７０上方端部２８６の中へ導入されて、バーナー４８ｆの下方端部へ送られる。
【００９５】
ここで、特に図１０〜図１２について述べると、バーナー（４８ｆ）の下方端部２７４には流れ分配器２８６が含まれているが、これは、一次空気あるいはガスと二次空気−微粉砕燃料とを同時に収容して分配するためのものである。この流れ分配器２８６（図１１）は、バーナー（４８ｆ）の下方端部２７４に接続されており、本体２８８を含んでいるが、この本体によって、二次空気−微粉砕燃料の混合気を収容するための第１分配チャンバー２９０と、一次空気あるいはガスの流れを収容するための第２チャンバー２９２と、第１分配チャンバー２９０の部分および第２チャンバー２９２の部分を取り囲んでいる第３チャンバー２９４とが画定されており、第２チャンバー２９２の部分にはバーナー（４８ｆ）を冷却するために冷却水が第３チャンバー２９４に導入される。第１チャンバー２９０は半球状の壁２９６の内部に画定されている。半球状の壁２９６には、上部に形成されて、内側管２７０の下方端部に接続された第１内側環状スリーブ２９８と、外側管２６８の下方端部に接続されて、一次空気あるいはガスが流される二次チャンバー３４２を画定している中間環状スリーブ３００とが備わっている。
【００９６】
流れ分配器２８６には、一次空気あるいはガスと二次空気−微粉砕燃料の混合気との流れを垂直な流れから長手方向の流れに偏向させるために、本体２８８の半球状の壁２９６に対して９０°の位置に置かれた排出端部３０２もまた含まれている。この排出端部３０２には通路３０４が含まれており（図１０および図１２）、これは、第１分配チャンバー２９０を本体２８６の外周部に接続するために、本体２８６の中で長手方向に形成されている。この通路３０４には、微粉砕燃料−二次空気の混合気が流れる第１内側環状部分３０６が形成されている。この第１環状部分３０６は、それぞれの通路の前方部分における直径よりも小さい直径のある円錐台形状に内部が形成されている。また、一次空気あるいはガスが流れる、第１内側環状部分３０６を取り囲んでいる第２中間環状部分３０８が形成されている。第１内側環状部分３０６と第２中間環状部分３０８とによって、ガラス溶融炉のチャンバーの内部で一次空気あるいはガスと二次空気−微粉砕石油コークスの混合気とを同時に混合するためのノズル３１０を収容する入口が画定されている。最後に、本体２８８の周壁と第２中間環状部分３０８とによって、バーナー（４８ｆ）を冷却する水を流すために第３チャンバー２９４が画定されている。
【００９７】
ここで、ノズル３１０について述べると、このノズルには、円筒状ヘッド３１２と、このヘッド３６２の後方部分に配置された円筒状部材３１４とが含まれている。円筒状部材３１４には、中央オリフィス３１６と、円筒状部材３１４の周壁に横断状に交差する少なくとも複数のオリフィス３１８とが含まれている。円筒状部材３１４は、第２チャンバー２９２の中に閉鎖部分を形成するために、第１内側環状部分３０６と第２中間環状部分３０８とによって画定された入口の中に差し込まれる。円筒状部材３１４がこの入口の中に差し込まれると、複数のオリフィス３１８は第２チャンバー２９２と一致して置かれ、一次空気あるいはガスが流れ分配器２８６から外へ流れ出ることができる。第１内側環状部分３０６と円筒状部材３１４の内側部との間には、一次空気あるいはガスの流れを流れ分配器２８６の前方部分へ偏向させるための第１環状凹部３２０が画定されている。
【００９８】
バーナーの第３実施形態（図１１）では、流れ分配器２８６は本体２８８に対して９０°に配置された２つの排出端部３２２，３２４で示されている。これらの排出端部３２２，３２４のそれぞれにはノズル３２６，３２８が差し込まれている。排出端部３２２，３２４の位置は、長手軸３３０に対してそれぞれ約１０°〜約２０°の角度で離されている。
【００９９】
ここで、図８および図１０に示されたバーナー（４８ｆ）によって一次空気が空気導入管２８２を通って入り、内側管２７０と中間管２６８とで画定された空間の中に形成された第２チャンバー２８４に一次空気あるいはガスの流れが導入される。その後、一次空気あるいはガスの流れは、第２分配チャンバー３４２を通ってノズル３１０あるいはノズル３２６および３２８の複数のオリフィス３１８から絶えず排出される。
【０１００】
同時に、二次空気と微粉砕石油コークスとの混合気は、内側管２７０を通って上方端部２８６の中に導入されて、第１分配チャンバー２９０へ運ばれ、この部分から、その混合気は流れ分配器２８６の通路３０４の中へ流入する。この混合気は、通路３０４を通って、ガラス溶融炉におけるいくつかのチャンバーの中へ軸方向に送り込まれる。一次空気あるいはガスと二次空気−微粉砕石油コークスの混合気とは、ノズル３１０あるいはノズル３２６および３２８の出口で同時に燃焼される。
【０１０１】
バーナーを冷却するために、冷却水が第１チャンバー２７６と第３チャンバー２９４とを通って絶えず導入される。
【０１０２】
前記のように、ガラス溶融炉の中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための方法であって、ガラス溶融炉が、耐火物材料で内張りされたガラス溶融領域と、熱交換器として作用するガラス溶融炉中の気密型蓄熱器に通じた複数のバーナーとを含んでいる型のものであり、この方法は、
固定炭素と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルからなる不純物とが含まれている種類の微粉砕燃料であって、化学量論的空気に対して空気が約１６％過剰である燃料−空気関係でガラス溶融炉の中へ直接送り込まれる微粉砕燃料、あるいはその混合気を、前記ガラス溶融炉の気密型蓄熱器に通じた前記バーナーのそれぞれに供給し、
前記微粉砕燃料を前記溶融炉の溶融領域において前記バーナーのそれぞれによって燃焼させ、それぞれのバーナーについての火炎をもたらして、ガラスの溶融のための前記溶融領域において燃焼過程を実施し、
煙道ガスを浄化し、かつ、ＳＯｘ、ＮＯｘおよび微粒子のような微粉砕燃料からの不純物の放出物を削減するために、前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた炭素と不純物とからなる放出物を、前記ガラス溶融炉の廃ガス出口に置かれている環境調節手段によって調節し、
ガラス溶融炉の中における微粉砕燃料の侵食作用および磨耗作用を耐火物手段によって軽減することからなり、
放出物の前記削減は、ガラス溶融炉の中で微粉砕燃料の燃焼が行われる際と行われた後に調節され、
前記ガラス溶融炉は、その溶融炉の中における前記微粉砕燃料の燃焼によって生じた前記の侵食作用および磨耗作用を調節するための前記耐火物手段で構成されている。
【０１０３】
この方法は、また、
微粉砕燃料物質を一組の分配手段へ送り込み、
この微粉砕燃料物質をその一組の分配手段の内部で流動化させ、
流動化用微粉砕燃料物質をその一組の分配手段から少なくとも主管へ排出し、
流動化用微粉砕燃料と、微粉砕燃料の一定流を主管に排出するための一次空気の第１流とを混合させ、
流動化用微粉砕燃料と一次空気との混合気を少なくとも２つの分配管の中に分配して、これら２つの分配管のそれぞれによってその燃料−一次空気の混合気を交互作動サイクルで供給し、
その燃料−空気の混合気を２つの分配管のそれぞれから溶融炉の第１組のバーナーおよび第２組のバーナーへ供給して、前記の第１および第２バーナーを燃焼サイクルと非燃焼サイクルとの間における交互作動サイクルで作動させ、次いで、
前記の第１および第２バーナーのそれぞれによって第２空気流を同時に供給して、前記バーナーのそれぞれによって良好な燃焼サイクルを維持する
工程からなる。
【０１０４】
ここで、前記の第１および第２バーナーのそれぞれによって第２空気流を供給する工程は、流動化用微粉砕燃料および一次空気からなる内部流と、第２空気流からなる外部流とを、それぞれのバーナーで同時にもたらす工程からなっている。
【０１０５】
（環境調節）
最後に、ガラス溶融炉の中で微粉砕燃料の燃焼が実施された後に、大気汚染と、硫黄、窒素、バナジウム、鉄およびニッケルの化合物の大気中への放出とを減少させるとともに規制する設備が、煙道４４の端部に配置されて排気ガスのための煙突４６に接続される。この発明による汚染規制装置はガラス溶融炉の廃ガス出口に適合されている。
【０１０６】
汚染物質放出の規制については、ガラス溶融炉の粒状物質の軽減を良好に行うために、静電集塵器が改良されてきた。ガラス溶融炉の微細粒状物質は静電集塵器に対して何も問題がない。粒状物質の除去に加えてＳＯ２の除去が必要な場合には、乾式集塵器あるいは一部湿式集塵器が静電集塵器あるいは繊維性フィルターへの良好な補足物になる。実際のところ、高酸性ガスの条件下では、侵食性ガスの濃度を減少させるために集塵器が必要である。新しい燃料を使用する場合には、ＳＯ２の含有量を低下させるために集塵器が必要であろう。集塵器は、侵食を防止するための装置にとって利点として働くだけでなく、排気ガスの温度を下げ、それによってガス容積を減少させるのにも役立つ。
【０１０７】
乾式集塵（乾式反応粉体の吹き込み）と半湿式集塵とは、静電集塵器の上流側における大きい反応チャンバーの中で行われるであろう。これらの乾式集塵および半湿式集塵の両方において、集塵用物質には、Ｎａ２ＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２、ＮａＨＣＯ３あるいはその他が含まれるであろう。結果としての反応物質は、ガラス製造過程への原料であり、したがって、一般に、ある程度、再生利用可能なものである。経験則によると、燃料中の硫黄１％ごとに、溶融したガラス１トン当たりＳＯ２は約４ポンド生じると言われている。このため、高硫黄燃料については、多量の乾燥廃棄物、例えばＮａＳＯ４が存在するであろう。この廃棄物の量は、捕獲率と再生利用することのできる物質の量とによって変わるが、その数字はかなりのものであろう。高硫黄燃料によるフロート式加熱炉の稼働については、廃棄物は一日当たり５トンに達するであろう。集塵の性能水準は、乾燥したＮａＨＣＯ３を使用するかあるいは半分湿ったＮａ２ＣＯ３を使用するかによって、５０％から９０％まで変わる。集塵用物質について約２５０℃から４００℃までにわたる目標反応温度に代わるすべての集塵には、温度調節が重要である。湿式集塵器は、ほとんど無数の形状、寸法および用途で出回っている。ガラス製造に関する２つの主な用途は、ガス（ＳＯ２）を集めるように設計する用途と、粒状物質を捕獲するように設計する用途とである。
【０１０８】
前記のように、ガラス溶融炉の少なくともバーナーの中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置が説明されてきたが、特許請求の範囲によって決定された範囲の中にあるとみなすことのできる他の多くの特徴構成あるいは改良を行うことができるということは当業界の専門家にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】図１は、ガラス溶融炉の少なくともバーナーの中に微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置と、相異なる形状にあり、溶融ガラスの侵食作用、その加熱炉の中で前記微粉砕燃料を燃焼させることによって生じた燃焼ガスの腐食作用および大気中の粒子の磨耗力に耐えるためにガラス溶融炉の壁および床を形成する耐火物手段と、微粉砕燃料の燃焼が加熱炉の中で実施された後に廃ガスの出口における大気汚染を防止するための環境調節装置とから主に構成されているこの発明の実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、この発明による石油コークスを送り込んで燃焼させるための装置の第１実施形態における別のブロック図を示している。
【図３】図３は、蓄熱型ガラス溶融炉の平面図である。
【図４】図４は、図１に示された加熱炉の概略長手方向図である。
【図５】図５は、この発明による微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置の概略図である。
【図６】図６は、蓄熱型ガラス溶融炉と組み合わされた、微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるための装置の側面図である。
【図７】図７は、この発明による微粉砕燃料を送り込んで燃焼させるためのバーナーの配置についての詳細図である。
【図８】図８は、この発明による微粉砕石油コークスを燃焼させるためのバーナーの好ましい実施形態における、図７から得られている側面図である。
【図９】図９は、図８から得られている正面図である。
【図１０】図１０は、図８のバーナーにおける垂直断面の詳細図である。
【図１１】図１１は、図１０の「Ａ−Ａ」線に沿った平面図であり、２つの出口ノズルが備わったバーナーを示している。
【図１２】図１２は、１つの出口ノズルが備わった第２実施形態のバーナーを示している別の平面図である。
【図１】
2004530617.tif 000003
【図２】
2004530617.tif 000004
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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