Ванная стекловаренная печь Советский патент 1984 года по МПК C03B5/04 

Изобретение относится к промыш ленности строительных материалов, в частности к ванным стекловаренным печам непрерьшного действия.

Известна стекловаренная печь, содержащая варочный бассейн со стенами, скошенными под различными углами к горизонтальной поверхности СП В этой стекловаренной печи стены бассейна выполнены из брусьев нескольких типоразмеров, что значительно усложняет кладку бассейна и изготовление самих брусьев.Кроме этого, задача резкого снижения износа стен бассейна, особенно на уровне зеркала стекломассы, решается лишь частично либо за счет их утолщения, либо за счет усиленного охлаждения.

Известка ванная стекловаренная печь, имеющая по всему, периметру бассейна огнеупорные брусья со скошенной верхней кромкой 2.

В этом случае контакт стекломас,сы с онеупором под прямым углом заменяется контактом с наклонной подаерхностью. В результате использования такой конструкции брустев мениск, который обычно образуется в зоне контакта огнеупора со стекломассой, резко уменьшается, что, в свою очередь, приводит к снижению конвекции на границе разделения фаз. Появление последней связано с увеличением поверхностного вытяжения в контактном слое за счет повышения в нем концентрации растворенного огнеупора. Усиленная конвекция стекломассы в свою очередь, ведет к уменьшению толщины контактного слоя, ускорению диффузии и интенсивности разъедания Кроме влияния поверхностного натяжения, интенсивное разъедание брусьев на уровне зеркала стекломассы связано с перемещением вниз контактного слоя, обогащенного продуктами растворения огнеупора, что ведет к обнажению новых участков бруса и к их быстрой коррозии свежей стекломассой Однако, независимо от характера движущих сил, вызывающих конвекцию в контактном слое, очевидно, что любое ее снижение ведет к увеличению толщины контактного слоя и, следовательно, к уменьшению диффузии и скорости разъедания.

В то же время, при работе известной ванной печи добиться значительного снижения скорости разъедания не удается из-за сохранения плотностных потоков и конвекции, вызванных градиентами температур и концентраций в зоне контакта. Плотностные потоки, обычно направленные вниз по поверхности огнеупора, смывают высоковязкий защитный приконтактный слой, обнажают прверхность огнеупора, которая вступает во взаимодействие со свежими порциями стекломассы, что, в конечном счете, усиливает ее износ.

Целью изобретения является продление рабочей кампании ванной стекловаренной печи.

5 Указанная цель достигается тем, что в ванной стекловаренной печи, включакяцей варочный бассейн, верхняя часть брусьев которого,контактирующая со стекломассой на уровне

0 зеркала, выполнена со .скошенной внутренней поверхностью, верхняя часть брусьев стен верхнего ряда бассейна выполнена с трапецеидальным выступом, образующим с поверх5 ностью бруса, контактирующего со стекломассой на уровне зеркала, трапецеидальную впадину.

Соотношение расстояния от окружки бассейна до трапецеидального выступа и глубины трапецеидальной

впадины составляет (1:2J-(1:10). На чертеже изображен варочный бассейн ванной стекловаренной печи, поперечный разрез.

Ванная стекловаренная печь имеет

5 варочный бассейн со стекломассой 1, стены 2 которого выполнены из огнеупорных брусьев, имеющих трапеце- . идальный выступ 3 и трапецеидальную впадину 4. Уровень зеркала стекло0 массы 5 располагается выше трапецеидального выступа 3 и контактирует с наклонной поверхностью 6 трапецеидальной впадины 4.

Размеры отдельных элементов кон5 струкции стекловаренной ванной печи подбираются экспериментально, однако при этом должны выполняться .следующие требования: соотношения расстояний от поверхности стекломассы до

0 трапецеидального выступа к расстоянию до дна трапецеидальной впадины должны находиться в пределах (1:2)- (1:10); толщина бруса на уровне зеркала стекломассы должна быть 1005 НО ММ; углы наклона .всех боковых

поверхностей трапецеидальных выступа и впадины должны находиться в пределах 30-50° к горизонтали.

Соотношение расстояний от поверх- ности стекломассы до трапецеидально0

го выступа к расстоянию до дна трапецеидальной впадины меняется в пределах (1:2)-(1:10) в связи с тем, что при его значении, равном или меньшем 1:1, изобретение теряет

5 смысл, так как исчезает трапецеидальная впадина. Учитывая, что целесообразное расстояние от поверхности стекла до трапецеидального выступа равно 20-30 мм, глубина трапецеидальной впадины принимает значение 200-300 мм, при котором развитие плотностных потоков будет значительным. Следовательно, при отношении расстояний от поверхности

стекломассы до трапецеидального выступа к расстоянию до дна трапецеидальной впадины больше 10 глубина впадины становится достаточно большой, что может привести к возникновению в ней плотностных потоков продуктов растворения огнеупора.

Толщина бруса верхнего ряда стены варочного бассейна на уровне зеркала стекломассы выбрана 100110 мм в связи с тем, что при его меньшей толщине становится вероятным быстрое разъедание этого бруса до окончания кампании печи. Кроме того, установлено,что именно при толщине бруса 100-110 мм начинает эффективно сказываться замедление износа, обусловленное охлаждением его наружной поверхности.

Угол наклона боковых поверхносте трапецеидальных выступа и впадины должен составлять 30-50 к горизонтали, предпочтительно .35-40, так как установлено, что именно при таких углах наклона к горизонтали степень износа уменьшается на 2535% по сравнению с износом вертикальных поверхностей.

В процессе варки .стекла в ванной стекловаренной печи загружаемая шихта и стекломасса ...находятся в непрерывном движении. Движение стекломассы вызвано наличием градиентов температур и плотностей как по длине, так и по ширине печи. Вследствие этого в печах циркулируют продольные потоки, а также поперечны, направленные к стенам.

Стекломасса 1, заполняя трапецеидальную впадину 4, взаимодействует с огнеупорным стеновым брусом 2, .

причем наиболее интенсивное взаимодействие будет наблюдаться в районе контакта боковых поверхностей трапецеидальной.впадины с уровнем зеркала стекломассы 5. Образующиеся продукты взаимодействия, стекая по наклонным поверхностям 6, постепенно накапливаются в трапецеидальной впадине, заполняя ее. После полного заполнения впадины продуктами раст0ворения огнеупора последние вытесняются на плоскую горизонтальную поверхность выступа 3, затем стекают по вертикальной рабочей поверхности брусьев, тем самым предотвращая по5ступление свежих порций стекломассы к месту контакта уровня зеркала стекломассы с брусом. Таким образом, все поверхности бруса постоянно защищены слоем продуктов взаимодействия огнеупора со стекломассой - вы0соковязким расплавом, значительно менее агрессивным, чем сама стекломасса. Кроме этого, с огнеупором взаимодействует ограниченный объем стекломассы и практически полностью

5 исключается конвективный массообмен на контактной поверхности огнеупор - стекло на уровне зеркала стекломассы.

Приведенный механизм работы ванной стекловаренной печи обеспечит

0 повышение стойкости наиболее уязвимого элемента - стеновых брусьев бассейна на уровне зеркала стекломассы до 7-ми и более лет. Это, в свою очередь, обеспечит продление межре5монтного периода работы стекловаренной печи в целом, снижение удельных расходов огнеупора, топлива и электроэнергии.

1. ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ, включакяцая варочный бассейн, верхняя часть брусьев которого, контактируквдая со стекломассой на уров)je зеркала, выполнена со скошенной внутренней поверхностью, отличающаяся тем, что, с целью продления рабочей кампании ванной стекловаренной печи, верхняя часть брусьев стен верхнего ряда бассейна .выполнена с трапецеидальным выступом, образуницим с поверхностью бруса, контактирУкяцего со стекломассой на уровне зеркала, трапецеидальную впадину. 2, Печь ПОП.1, отличающаяся тем, что соотношение расстояния от окружки бассейна до трапецеидального выступа и глубины трапецеидальной впадины