Практика стекловарения в промышленных стекловаренных печах. Температурные и газовые режимы стекловарения, организация загрузки шихты и стеклобоя.

Печи разделяют…

По режиму работы печи:

· Периодического действия;

· Непрерывного действия.

По конструкции:

· Горшковые;

· Ванные.

По типу обогрева:

· Газовые;

· Электрические.

По способу регенерации тепла отходящих дымовых газов:

· Регенеративные;

· Рекуперативные;

· Прямого обогрева.

По производительности:

· Малые;

· Средние (100 тонн/сут);

· Крупные (1000 тонн/сут).

Обычно используют регенеративные газовые печи в крупнотоннажном производстве.

Направление пламени:

· Поперечное;

· Подковообразное.

Для тарного стекла – средние печи до 450 тонн/сут.

Дли листового – крупные печи до 1000 тонн/сут.

Всегда поперечное направление пламени.

Печи разделена на варочную и студочную части. Шихту загружают в загрузочный карман загрузчиком шихты.

Печь вся из огнеупорных материалов.

Может быть быть дополнительный эл. подогрев (ДЭП), системы бурления, различные заградительные препятствия.

Классификация печей по производительности:

· Высокопроизводительные (>500 тонн/сут. Регенеративные газовые печи, ванные, непрерывного действия и с поперечным направлением пламени, КПД – 35%)

· Средне- (100-500 тонн/сут, -//-, могут быть 2 варианта направления пламени [листовое – поперечное, тарное – подковообразное – более экономичные и экологичные, но требуют доп. устройства], КПД может достигать 40% и более)

· Мало- (2,5-100 тонн/сут, малые регенеративные/рекуперативные ванные печи, электрические печи горизонтального и вертикального вида, печи смешенного типа, газовые – КПД < 25%, газово-электрические – КПД – 35% - 40%, электрические – КПД – 65% - 70%)

Параметры технологического процесса:

· Уровень стекломассы;

· Суточный съем стекломассы;

· Соотношение шихта/бой;

· Объем;

· Давление в печи;

· Разряжение в регенераторе;

· Температура во всех точках бассейна и в газовом пространстве;

· Температура регенераторов;

· Соотношение топливо/воздух.

Технологический режим варки стекла включает:

1. Тепловой режим по длине печи;

2. Гидравлический режим печи;

3. Температурный режим по длине печи до зоны формования.

Показатели температурного режима работы стекловаренной печи:

· Температура в зоне максимальных температур пламенного пространств печи («квельт-пункт») 1550-1580°С;

· Распределение температур по длине и ширине печи;

· Распределение температуры стекломассы по длине и глубине печи (может составлять 50-100°С)

 

Конструктивные особенности современных стекловаренных печей для производства листового и тарного стекол, их сравнительная характеристика. Основные технико-экономические показатели работы стекловаренных печей для производства крупнотоннажных видов стекол.

Горшковые печи в наше время считаются нерентабельными, что связано с высоким расходом энергоресурсов. Сегодня их используют только небольшие предприятия, которые производят высококачественное художественное, светотехническое, специальное стекло, а также оптику.

Высокий расход энергоресурсов основан на том, что горшковые печи – периодического действия. Потому что, кроме как на плавку шихты, много тепловой энергии тратят на разогрев оборудования.

В отличие от горшковых ванные печи бывают постоянного действия. Непрерывная работа такого оборудования существенно сокращает ресурсы, затрачиваемые на создание и поддержание температуры, необходимой для плавки стекломассы.

Ванная для стекловаренной печи представляет собой большой резервуар, в котором находится расплав олова. Благодаря тому, что плотность стекломассы значительно ниже плотности этого металла, данные материалы не смешиваются между собой.

Олово позволяет постепенно охлаждать стекломассу с 1600ºС до 600ºС (температура плавления этого металла), не создавая при этом внутренних напряжений, которые отрицательно сказываются на прочности готовой продукции. Кроме того, равномерное распределение стекломассы позволяет получить идеально ровный лист.

Также олово производит термополировку стекла, что положительно сказывается на его прочности, а также прозрачности.

Плавка стекломассы в подобном оснащении осуществляется посредством сжигания топлива. Поскольку при этом тепловая энергия тратится на нагревание не только шихты, но и котлов для варки. Этот тип отличается очень низким коэффициентом полезного действия. У пламенных печей КПД колеблется в районе 25-30%.

Электрические печи имеют самый высокий коэффициент полезного действия. В современном оборудовании он может достигать 60%. Такой высокий показатель обусловлен тем, что электричество передается непосредственно в стекломассу, а соответственно энергия тратится только на плавку.

Газоэлектрические печи сочетают в себе оба типа создания тепловой энергии. Для разогрева камер и первичной плавки шихты используют природный газ, реже жидкое топливо. Стекломасса же разогревается путем создания внутри нее электросопротивления.

Газоэлектрические печи используют тогда, когда хотят повысить коэффициент полезного действия стекловаренного оборудования, но нет постоянного источника дешевой электроэнергии.

листовое – поперечное, тарное – подковообразное

За последние 30 лет основные технико-экономические показатели печей значительно улучшились, о чем свидетельствуют следующие данные: удельный съем стекломассы с отапливаемой площади увеличился с 1500 до 2500 кг/м² в сутки, удельный расход теплоты снизился с 2000–2100 до 1450–1500 ккал/кг, длительность кампании печей возросла с 4–5 до 10–12 лет, значительно улучшилось качество стекла (число таких пороков, как камни, пузыри, свили, сокращено с 8–10 до 1–2 шт/т вырабатываемого стекла).

Влияние мощности современных флоат-печей на затраты энергии, расходуемой на варку 1 т стекломассы (удельное энергопотребление), наглядно показывает рис. 8.4.

Имеющийся опыт длительной эксплуатации стекловаренных печей позволяет поставить и решить задачу достижения в кратчайшие сроки мирового уровня по технико-экономическим показателям в производстве листового флоат-стекла с одновременным повышением в 1,5 раза мощности производства.

Наиболее важными задачами совершенствования процесса стекловарения являются:

– оснащение печей эффективными системами сжигания топлива, обеспечивающими требуемую степень смешения топлива и воздуха, максимальное покрытие факелом зеркала стекломассы, возможность регулирования длины факелов при любых тепловых нагрузках, исключая при этом их перелеты;

– оснащение печей высокоточными автоматизированными системами контроля и регулирования соотношения топливо: воздух при технологически обоснованных коэффициентах избытка воздуха на всех горелках печи;

– оснащение печей приборами, позволяющими контролировать коэффициент избытка воздуха по горелкам, например, путем измерения содержания кислорода в отходящих дымовых газах, и по возможности использовать эти данные в автоматизированной системе регулирования соотношения топливо: воздух.