способ эксплуатации ванной стекловаренной печи

Формула изобретения

Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающий подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию силикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части, отличающийся тем, что гомогенизацию и снижение температуры стекломассы осуществляют путем охлаждения стекломассы в пережиме при взаимодействии с поперечной погружной перегородкой, с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин, и температурой на входе от 20 до 40°С, а также за счет принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями поперечных водоохлаждаемых мешалок с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, причем расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/ч, при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20 до 40°С.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к ванным стекловаренным печам, используемым для получения высококачественного стекла.

Уровень техники

Из SU 363667 А1, публ. 01.01.1973, известен способ эксплуатации стекловаренной печи, включающий подачу шихты в варочную зону, в которой происходит плавление сырья, гомогенизация стекломассы в осветительной зоне, причем по оси печи установлена, по меньшей мере, одна мешалка.

Недостатком указанного способа эксплуатации стекловаренной печи является недостаточная эффективность термического кондиционирования стекломассы.

Из US 3891422 А, публ. 24.06.1975, известен способ эксплуатации стекловаренной печи, включающий подачу шихты в варочный бассейн, плавку сырья. В выработочном бассейне стекловаренной печи устанавливают чередующимися рядами теплообменники с мешалками. Один конец теплообменников введен через дно печи внутрь бассейна, а другой конец теплообменников выведен наружу печи и охлаждается воздухом от вентилятора. Теплообменники изготовлены из теплопроводного материала, например из молибдена.

Недостатком этого технического решения является то, что каждый теплообменник охлаждает лишь прилегающий к нему объем стекломассы. Из-за низкой теплопроводности стекломассы возникает градиент температур между стекломассой возле теплообменников и в промежутках между теплообменниками, что ухудшает термическую однородность и качество стекла. Увеличение числа теплообменников для более равномерного отвода тепла от всех частей объема конвекционного потока стекломассы существенно нарушает течение конвекционных потоков стекломассы и ведение технологического процесса, что также отрицательно сказывается на качестве стекла, вызывает возникновение грубой слоистой структуры ленты стекла.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения (прототипом) является способ эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающий подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию селикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветвления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части (см. SU 1557110 А1, публ. 15.04.1990)

В пережиме установлены горизонтальная водоохлаждаемая преграда и ряд стационарных и дополнительных мешалок за ней.

Недостатком этого технического решения является то, что при температуре стекломассы в пережиме от 1200°С до 1300°С в печах непрерывного действия с мешалкми не предусмотрено их охлаждение, что может привести к выходу их из строя и тем самым существенным образом оказать отрицательное влияние на степень однородности стекломассы, кроме того, использование мешалок пропеллерного типа вызывает необходимость использования их большого количества (в ближайшем аналоге их 12 шт.), что также увеличивает вероятность отказа мешалки во время эксплуатации печи.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение однородности стекломассы за счет химического, а также термического усреднения состава. Решение поставленной задачи позволяет повысить качество строительного стекла.

Для решения поставленной задачи в способе эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающем подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию селикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветвления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части, согласно изобретению гомогенизацию и снижение температуры стекломассы осуществляют путем охлаждения стекломассы в пережиме при взаимодействии с поперечной погружной перегородкой, с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин и температурой на входе от 20° до 40°С, а также за счет принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями поперечных водоохлаждаемых мешалок с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, причем расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/час при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20° до 40°С.

В результате повышается качество строительного стекла и увеличивается срок службы стекловаренной печи, причем экспериментально было установлено, что выбранные вышеуказанные диапазоны обеспечивают улучшение однородности стекломассы и защиту футеровки печи.

Кроме того, съем стекломассы с 1 м² отапливаемой части от 2039,9 до 2259,3 кг/м² сут.

Ширина перемешиваемого потока стекломассы составляет 1,95 м;

Мешалки и поперечная погружная перегородка установлены на подвижной платформе.

Краткое описание чертежей

Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен план пережима, на фиг.2 изображено поперечное сечение мешалки, на фиг.3 изображено поперечное сечение погружной перегородки, на фиг.4 - продольное сечение ванной стекловаренной печи с циркуляционными потоками стекломассы. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - ванная стекловаренная печь, варочный 2 и выработочный 3 бассейн, пережим 4, поперечная погружная перегородка 5, мешалки 6, лопасти мешалок 7, подвижная платформа 8, стекломасса 9.

Ванная стекловаренная печь 1, производительностью 465-515 т/сутки, содержит варочный 2 и выработочный 3 бассейны, соединенные пережимом 4 (фиг.1), площадью, равной 27 м² , длиной 6 м, шириной 4,5 м и глубиной 1,05 м. В пережиме 4 установлена поперечная погружная перегородка 5 (фиг.3) с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин и температурой на входе от 20° до 40°С и две мешалки 6 (фиг.2). Поперечная погружная перегородка 5 выполнена в виде двух трубчатых холодильников, установленных навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима. Две мешалки 6 установлены навстречу друг другу с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, и перпендикулярно боковым стенкам пережима 4 и выполнены в виде водоохлаждаемой трубы с тремя водоохлаждаемыми U-образными лопастями 7 (фиг.2). Глубина погружения лопастей 7 в размешиваемую стекломассу 9 не более 0,35 м. Все лопасти 7 мешалок 6 лежат в одной плоскости, перпендикулярной стенкам и дну пережима 4. Мешалки 6 выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения своей водоохлаждаемой трубы. Длина поперечной погружной перегородки 5 - 6,345 м, высота - 0,69 м, а ширина - 0,1 м. Длина мешалки - 6,05 м, ширина - 1,42 м, а высота - 1,8 м.

Расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/час, при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20° до 40°С.

Пример реализации изобретения

Изобретение было реализовано при значениях параметров, указанных в таблице 1.

Таблица 1
Расход воды для охлаждения перегородки (л/мин)	450	480	500	520	540
Температура воды на входе (°С)	15	20	30	40	50
Число оборотов лопастей (об/мин)	1	2	4	7	9
Расход воды для охлаждения мешалки (м 3/час)	12	15	18
Давление воды (кг/см)	1	1,2	2	3,5	4,5
Температура воды на входе (°С)	15	20	30	40	50

Как показали опытные испытания, при расходе воды для охлаждения поперечной погружной перегородки менее 480 л/мин ухудшаются условия охлаждения стекломассы, по этой же причине не следует выбирать для воды на входе температуру выше 40°С. Поддержание стабильной температуры на входе менее 20°С требует дополнительного оборудования. Превышение температуры на входе 40°С резко снижает эффективность охлаждения.

Превышение расхода воды более 250 л/мин требует увеличения диаметра элементов погружной перегородки, результатом чего является существенное замедление потока стекломассы, что снижает эффективность последующего принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями.

В свою очередь снижение числа оборотов водоохлаждаемых мешалок, т.е. менее 2 об/мин, не обеспечивает необходимой гомогенизации стекломассы, а рост числа оборотов выше 7 не приводит к заметному улучшению гомогенизации, но сопровождается существенным ростом энергозатрат и, как следствие, стоимости конечного продукта. Выход за пределы температурного диапазона воды от 20°С до 40°С нежелателен по указанным выше причинам. Параметры расхода воды (не более 15 м³/час) и давления от 1,5 до 3,5 кг/см ² обусловлены, в совокупности с частотой оборотов, наибольшей эффективностью охлаждения с одновременной гомогенизацией стекломассы. Уменьшение давления воды и расхода не обеспечивает необходимых локальных полей температуры для охлаждения зоны вблизи лопастей мешалок. Превышение величины давления воды 3,5 кг/см ² не приводит к заметному улучшению степени гомогенизации остывающей стекломассы, но повышает энергозатраты.

Технический результат изобретения достигается с использованием совокупности признаков, включая диапазон параметров, указанных в формуле изобретения.

Осуществление изобретения

Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи осуществляется следующим образом.

Шихта, загружаемая в ванную стекловаренную печь 1 через загрузочный карман (на чертежах не показан), плавится в варочном бассейне 2. Процесс стекловарения делится на 5 стадий. Первая стадия селикатообразование, в этой стадии протекают химические реакции в твердом состоянии с образованием силикатов, шихта превращается в спекшуюся массу. Вторая стадия варки стекла стеклообразование, в этой стадии происходит растворение непрореагировавших остатков кварца и других компонентов в расплаве. К концу этапа вся масса превращается в прозрачный состав, в котором нет включений непроварившейся шихты, но есть газовые включения в виде большого количества пузырей, т.е. стекломасса 9 еще не однородна. Третья стадия варки осветвление, на этой стадии из стекломассы 9 удаляется избыточное количество газов, а также устанавливается равновесие между оставшимися растворенными газами и стекломассой 9. Четвертая стадия варки гомогенизация, на этой стадии стекломасса усредняется, освобождается от свилей, т.е. становится однородной по химическому составу, что весьма важно для получения необходимых выработочных свойств стекла. Процесс гомогенизации протекает одновременно с процессом дегазации при тех же температурах, но часто продолжается несколько дольше. Пятая стадия студка в студочной части печи (на чертежах не показана), на этой стадии идет подготовка стекла к выработке, осуществляется путем равномерного снижения температуры на 200-300°С, что создает необходимую для выработки вязкость стекломассы.

С целью интенсификации процесса студки стекломассы по всей ширине пережима 4 установлена погружная перегородка 5, выполненная в виде двух трубчатых холодильников, и две мешалки 6 стекломассы 9. Погружная перегородка 5, выполненная в виде трубчатых холодильников, и водоохлаждаемые мешалки снижают температуру стекломассы не только потому, что они водоохлаждаемые, а также вследствие их тормозящего влияния на циркуляцию стекломассы. Необходимо отметить, что мешалки 6 не только выполняют функцию водоохлаждаемой преграды, но и существенным образом влияют на обеспечение однородности стекломассы в основном за счет химического, а также термического усреднения.

Применение изобретения позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи, улучшить качество вырабатываемой продукции, увеличить выработку стекла.