СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ Российский патент 2007 года по МПК C03B5/04 

Изобретение относится к стекольной промышленности и предназначается для варки любых видов стекол, кроме кварцевого.

Известны стекловаренные печи по авт.св. 1691328, 2142920. Эти печи являются аналогом и прототипом предлагаемого изобретения.

Как и в предлагаемом изобретении, в бассейне этих печей имеется порог, расположенный в варочном бассейне. Обе эти печи по принципу отопления являются регенеративными.

Однако существенным недостатком этих печей является тот факт, что отсутствует четкая связь между объемом газопламенного пространства и насадками регенераторов этих печей.

Кроме этого отсутствует связь между высотой переливного порога и высотой варочного бассейна стекловаренной печи до переливного порога.

Эта связь весьма важна, так как переливной порог в большинстве стекловаренных печей может выполнять две функции:

1. Интенсифицирует процесс растворения шихты снизу, т.е. ускоряет процесс варки.

2. Поднимает кверху нижние слоя стекломассы и способствует интесификации процесса осветления.

Как раз, исходя из п.2, и необходимо установить четкую взаимосвязь высоты варочного бассейна до порога (Н₂) с высотой переливного порога (H₁), сконструировав его таким образом в каждом отдельном случае, чтобы создать оптимальные условия для обеспузыривания стекломассы над порогом. Необходимо приблизить расстояние от вершины порога до окружки варочного бассейна к размерам, обеспечивающим прямоточное движение стекломассы.

В авт.св. № 2142920 имеется связь между высотой порога и варочного бассейна после порога, но эта связь характеризует прежде всего процессы связанные с ускорением процесса растворения шихты "снизу" и ее недостаточно для оценки порога как интенсификатора процесса осветления стекломассы.

Известно (И.И.Китайгородский), что размеры объемов газопламенных пространств любых стекловаренных печей непосредственным образом влияют на протекание основных процессов стекловарения, особенно таких как обеспузыривание стекломассы. Известно, что чем ближе к зеркалу стекломассы располагается свод печи, тем интенсивнее протекают все процессы стекловарения.

В то же время очевидна связь объема газопламенного пространства с объемом насадок регенераторов.

Объем насадок должен иметь оптимальные размеры по отношению к объему газопламенного пространства.

Это обеспечит максимальную теплоотдачу насадкам отходящими газами и оптимальный нагрев воздуха подаваемого на горение.

Все эти вопросы решаются в предлагаемом изобретении посредством экспериментально установленной связи в виде соотношения между объемом газопламенного пространства (V₁) и объемом насадок регенераторов (V₂).

Экспериментально установлено, что объем газопламенного пространства связан с объемом насадок регенераторов соотношением V₁/V₂=0,65-1,1

Если принять предел отношения меньше, то объем газопламенного пространства будет слишком мал и свод печи будет располагаться очень близко к зеркалу стекломассы и кампания печи резко сократится (свод будет гореть).

Если принять предел соотношения больше указанного, все процессы стекловарения будут протекать более длительное время и снизится производительность печи. Воздух на горение через насадки регенераторов будет подаваться с пониженной температурой.

Только предложенное нами соотношение обеспечит интенсивное протекание всех процессов стекловарения и обеспечит длительную кампанию печи.

Исходя из вышеизложенного и для оценки переливного порога как одного из элементов, служащих для интенсификации процесса осветления, авторы предлагают взаимосвязь между высотой переливного порога (H₁) и высотой варочного бассейна до переливного порога (Н₂) в виде соотношения, полученного экспериментальным путем: H₁/Н₂=0,4-0,55. Если принять предел отношения меньше, то порог не будет выполнять функции интенсификатора обеспузыривания стекломассы, так как над ним будет слишком значительный слой стекломассы и будут иметь место хорошо сформированные конвективные потоки.

Если принять предел отношения больше, то порог будет "сильно гореть" и, так как над ним будет незначительный слой стекломассы, срок его службы резко сократится.

Конкретный пример выполнения опытно-промышленных варок с конкретным соотношением заявленных элементов и получаемым при этом положительным эффектом представлены в таблице

Работа стекловаренной печи

Шихта через загрузочный карман 6 поступает в варочный бассейн 1. В варочном бассейне стекловаренной печи имеется порог 2, который обеспечивает прогрев шихты "снизу" в районе загрузочного кармана, оказывает интенсифицирующее действие на процесс обеспузыривания стекломассы.

Механизм этих процессов заключается в следующем: порог, как правило, выполняется высотой 500-700 мм и задерживает нижний слой нижней ветви выработочного цикла. Нижние слои этой ветви охлаждены и сильно загрязнены, так как являются придонными слоями. Из литературных данных (И.И.Китайгородский. Технология стекла) известно, что разница по температуре между верхними и нижними слоями в печах с традиционной конструкцией бассейна составляет от 100 до 200°С. В связи с этим обстоятельством, попадание такой охлажденной стекломассы под шихту в район верхней ветви сыпочного цикла крайне нежелательно. С этой задачей справляется порог, конструирование которого нами предусмотрено. Кроме этого порог частично помогает "осветлению" стекломассы, так как поднимает стекломассу "вверх", и следовательно облегчает процесс выделения газовых включений. Особенно интенсивно этот процесс будет протекать в тех случаях, когда высота порога максимальная, а глубина бассейна стекловаренной печи не превышает 1100-1200 мм, т.е. над порогом глубина бассейна будет составлять не более 400 мм и движение стекломассы над порогом будет прямоточным. Однако и в случае, когда глубина бассейна над порогом будет превышать глубину 400 мм, т.е. условия прямоточного движения стекломассы, процесс обеспузыривания стекломассы будет несколько интенсифицирован. Это обстоятельство объясняется тем, что площадь порога сравнительно невелика и после подъема стекломассы вверх не успевает сформироваться достаточно интенсивный конвективный тепловой поток.

Установлено, что оптимальные размеры порога по высоте, как интенсификатора процесса обеспузыривания стекломассы, обусловлены соотношением: H₁/Н₂=0,63-0,46, где H₁ - высота переливного порога; Н₂ - высота бассейна стекловаренной печи.

Сваренная и осветленная стекломасса через проток 4 поступает на выработку 5.

Протеканию интенсивного процесса стекловарения в большой степени способствует оптимально подобранное по объему газопламенное пространство стекловаренной печи 8 и насадок регенераторов 9, связанные между собой соотношением: V₁/V₂=0,65-1,1, где V₁ - объем газопламенного пространства; V₂ - объем насадок регенераторов.

Только такие регенераторы 9 и только такой объем газопламенного пространства, которые между собой связаны вышеприведенным соотношением, обеспечивают необходимую температуру подаваемого на горение воздуха и максимальную теплоотдачу отходящих дымовых газов, что в свою очередь интенсифицирует протекание всех процессов стекловарения в печи. Процесс горения в печи поддерживается при помощи горелок 7. Эвакуация газов осуществляется обычным способом, через регенераторы 9.

Стекловаренная печь предназначается для варки всех видов стекол, кроме кварцевого. Высокую производительность печи и качественный провар стекломассы обеспечит оптимально подобранное экспериментальным путем соотношение объемов газопламенного пространства стекловаренной печи (V₁) и насадок регенераторов (V₂), которые связаны между собой соотношением V₁/V₂=0,65-1,1, и высота переливного порога (H₁) связанная с высотой варочного бассейна до переливного порога (H₂) соотношением H₁/H₂=0,63-0,46. 1 ил., 1 табл.

Стекловаренная печь, включающая газопламенное пространство стекловаренной печи, регенераторы стекловаренной печи, переливной порог, варочный бассейн стекловаренной печи, отличающаяся тем, что объем газопламенного пространства стекловаренной печи (V₁) и объем насадок регенераторов (V₂) связаны соотношением V₁/V₂=0,65-1,1, а высота переливного порога (H₁) относится к высоте варочного бассейна до переливного порога (H₂) как H₁/H₂=0,63-0,46.