Стеклоплавильная печь Советский патент 1993 года по МПК C03B5/27 

LO

С

Изобретение относится к плавке стекла, в частности касается стеклоплавильных печей с использованием электронагрева.

Цель изобретения - увеличение кампании печи за счет уменьшения коррозии в вертикальном канале.

На фиг.1 представлена стеклоплавильная печь в плане; на фиг.2 - та же печь, вертикальный разрез; на фиг.З - вариант печи, вертикальный разрез.

Стеклоплавильная печь содержит плавильную камеру 1, рафинажную камеру 2 и кондиционирующую камеру 3. Вертикальная камера 4 размещена между плавильной камерой и рафинажной камерой 2. Печь пригодна для использования в производстве высококачественного листового стекла, такого как флотирующее стекло.

Используемый твердый материал для изготовления стекла подается через систему, такую как бункерная система верхней части плавильной камеры 1, так, чтобы поверхностный слой твердого материала 5 ложился поверх расплавленного стекла 6 в плавильной камере. Тепло подается в правильную камеру рядом электродов 7, кото- - рые смонтированы на основании 8 плавильной камеры и выступают вертикально вверх так, чтобы быть погруженными в расплавленное стекло. Электроисточник 9 соединен с электродами и управляется блоком 10 управления. Расплавленное стекло вытекает из плавильной камеры 1 через расположенный в центре выход 11 в основании 8 плавильной камеры у нисходящей стенки 12 плавильной камеры. Выход 11 входит в погруженный проход 13. выходящий в центре в нижней части вертикальной камеры 4. У основания прохода 13 установлена термопара 14 для определения температуры расплавленного стекла в проходе 13. Термопара 14 соединена с блоком 10 управления.

Вертикальная камера 4 снабжена рядом электродов 15, которые смонтированы на основании 16 вертикальной камеры и выступают вертикально вверх так, чтобы быть погруженными в расплавленное стекло в вертикальной камере. Электроды 15 предусмотрены для повышения температуры переднего текущего стекла, так чтобы на выходе вертикальной камеры переднее текущее стекло имело соответствующую рафинирующую температуру выше, чем температура стекла, входящего через проход 13. Электроды 15 размещены в центральной зоне вертикальной камеры 4 и на расстоянии от всех ее четырех стенок (верхняя 17, нижняя 18 и противоположные боковые 19 и 20). При этом тепло не подается на расплавленное стекло в вертикальной камере в зоне любой ее стенки. Электроды 15 подключены к источнику 9 питания и предназначены для нагрева расплавленного стекла эффектом Джоуля. Термопара 21 смонтирована в основании 16 вертикальной камеры около нижней стенки 18 оппозитно проходу 13 так, чтобы определять температуру расплавленного стекла внизу вертикальной камеры в области рядом с нижней стенкой 18. Термопара 21 соединена с блоком 10 управления с тем, чтобы управлять энергией, подаваемой на электроды 15 в зависимости от температуры, определяемой термопарами 14 и 21. Блок 10 обеспечивает контроль за энергией, подаваемой на электрод 15 в вертикальной камере 4, независимо от контроля за энергией, подаваемой на электрод 7 в плавильной зоне. Стенки каждой камеры в плавильной печи образованы из огнеупорного материала для того, чтобы противостоять расплавленному стеклу в печи. Размещение в вертикальной камере 4 тем не менее предназначено для сведения до минимума эффектов коррозии от стекла, проходящего через вертикальную камеру из камеры плавильной печи в рафи- нажную камеру 2. Верхняя стенка 17 вертикальной камеры находится на расстоянии от стенки 12 плавильной камеры с тем, чтобы предусмотреть воздушное пространство 22, которое действует как охлаждающие средства для верхней стенки 17 вертикальной камеры. Точно также нижняя стенка 18 вертикальной камеры отделена воздушным пространством 24 от верхней стенки 23 ра- финажной камеры 2. Такое воздушное пространство 24 действует как охлаждающее средство для охлаждения нижней стенки 18 вертикальной камеры. Обе боковые стенки

19 и 20 вертикальной камеры не соприкасаются с нагретыми камерами, плавильной и рафинажной, и тем самым обеспечивается достаточное охлаждение боковых стенок

вертикальной камеры. За счет создания воздушных пространств 22 и 24 для охлаждения верхней и нижней стеной вертикальной камеры и размещения электродов 15 так, чтобы подача тепла в вертикальной камере

0 ограничивалось центральной зоной, также находящийся на расстоянии от боковых стен вертикальной камеры, в стекле, проходящем через вертикальную камеру, образуются конвективные потоки, как показано на

5 фиг.2. Результатом является кольцевая схема потока, в котором стекло в центральной зоне вертикальной камеры вынуждено течь вверх, в окружении кольцевых схем текущего вниз стекла вертикальной камеры. При

0 этом стекло, входящее в вертикальную камеру через проход 13, может подниматься в центральном потоке наряду с рециклируе- мым стеклом, которое опускается по стенкам вертикальной камеры и затем

5

поднимается по траектории центрального

поднимающегося потока. Стекло, которое поднимается в центральной зоне, затем распределяется так, что некоторая часть проходит через слив 25, ведущий в рафи0 нажную камеру 2, тогда как остальная часть рециркулируется в вертикальную камеру по кольцеообразной схеме. Используя такую схему, стекло, которое течет вперед через слив 25 в рафинажную камеру, поднимается

5 через вертикальную камеру, не соприкасаясь с огнеупорными стенками камеры, и, следовательно, гораздо меньше загрязняется от коррозии боковых стенок. Стекло, которое течет вниз по отношению к боковым

0 стенкам, охлаждается в силу охлаждающего эффекта воздушных пространств 22 и 24, тем самым уменьшая вероятность коррозии боковых стенок и загрязнение, результат которого может быть уменьшен, так как стекло

5 снова поднимается в раскаленном центральном потоке и рециркулируется вверху через вертикальную камеру. Термопары 14 и 21 предназначены для управления подачей тепла электродам 15, а также для обес0 печения того, чтобы холодное стекло на дне вертикальной камеры не поднималось, в частности, у нижней стенки 18, Любое такое поднятие более холодного стекла могло бы постепенно сузить проход 13, что создавало

5 бы большую вязкость текущего переднего стекла на входе в вертикальную камеру и за счет этого увеличивало бы коррозию у подножия стенки 17 на входе в вертикальную камеру, Для уменьшения коррозии в вертикальной камере важно избежать стекла, которое входит из прохода 13, поднимаясь непосредственно у стенки 17. Благодаря направлению потока через стеклоплавильную Ьечь в целом вероятность коррозии в верти- Кальной камере больше на верхней и ниж- Йей стенках 17 и 18, но эта опасность уменьшается за счет кольцевой схемы пото- ka, где текущее вниз более холодное стекло Касается этих стенок. Контроль, осуществ- ляемый через термопару 21, используется для обеспечения того, чтобы температура расплавленного стекла у основания вертикальной камеры 4, примыкающего к нижней стенке 18, и оппозитно проходу 13 всегда рыла выше, чем температура стекла, проходящего через термопару 14 в проходе 13. Для достижения корректного распределения температуры в вертикальной камере 4 в iee нижней части предусмотрены электроды 15 для подачи тепла. Высота электродов 15 (составляет 20 - 50%, предпочтительно 30 - 40 глубины расплавленного стекла в вертикальной камере 4. Это обеспечивает достаточную подачу тепла в верхней части вертикальной камеры 4, чтобы избежать поднятия холодного стекла на дне камеры 4. В предпочтительном примере выполнения электроды 15 размещены на расстоянии от стенок вертикальной камеры по меньшей мере большим, чем высота электродов 15. Боковое расстояние между парой электродов 15 может равняться сумме ширины прохода 13 и высоты электродов 15. Переднее расстояние между рядами электродов 15 может составлять 0,8 и 1,4 высоты Электродов 15.

Отношение объема стекла в вертикальной камере к нагрузке стекла, проходящего через печь, предпочтительно в пределах от 1,25 до 2,5 м ч/т. Электроэнергия, потребляемая в вертикальной камере составляет обычно 40 - 60 кВт/м . Удельная мощность для молибденовых электродов обычно 20 - 40 кВт/дм , погруженных молибденовых электродов.

После прохождения через слив 25 в ра- финажную камеру расплавленное стекло дополнительно нагревается так, чтобы уменьшить загрязнение примесями выпустить пузырьки. Стекло может рециркулиро- вать как показано стрелками в камере 2 так, чтобы переднее текущее стекло оказалось в верхней части рафинажной камеры с более холодным противотоком в нижней части камеры. Над расплавленным стеклом в вертикальной камере и рафинажной камере подается дополнительное тепло газовыми горелками, работающими через отверстия 26 и 27.

Стеклоплавильная печь образована с сужением 28, примыкающим к соединению между рафинажной камерой 2 и кондиционирующей камерой 3. Барьер Б виде попе- речной водоохлаждаемой трубы 29 проходит через сужение и погружается в верхнюю текущую вперед часть расплавленного стекла. Труба охлаждается водой для понижения температуры стекла, входя0 щего в термокондиционирующую камеру 3, и уменьшает скорость течения горячего стекла из рафинажной камеры 2, обеспечивая тем самым задерживание в течение достаточного времени стекла в ней для

5 осуществления необходимой степени рафинирования. Эффект водопровода заставляет некоторую часть стекла течь вниз до того места, где обратный поток соединяется с основанием рафинажной камеры 2 Ряд ме0 шалок 30, которые также могут быть водоох- лаждаемыми, размещен у водопровода на нижней стороне трубы. Труба 29 и мешалка 30 могут улучшать температуру и однородность стекла, входящего в кондиционирую5 щую камеру 3. Камера 3 обычно не нагревается, и температура стекла постепенно падает при протекании через нее к выходу 31, ведущему к процессу формирования стекла. Выход 31 находится в верхней

0 части нижней стенки 32 кондиционирующей камеры так, что только переднее текущее стекло в верхней части кондиционирующей камеры проходит через выход 31. Нижние уровни в кондиционирующей камере могут

5 быть рециркулированы в виде возвратного потока в ее нижней части и прохода назад через рафинирующую зону для дальнейшего рафинирования перед выходом через выпуск 31.

0 Как описано выше, вертикальная камера 4 в этом примере применяется для повы- . шения температуры текущего переднего стекла и не используется для управляемого охлаждения.

5 На фиг.З показано, что нижняя кондиционирующая зона 33 значительно мельче, чем рафинажная камера 2. Это создает ситуацию, в которой за пределами сужения 28 оказывается только переднее течение в

0 стекле. При этом создается возможность более эффективного использования зоны, пригодной для кондиционирования, например для создания возможности большей загрузки стекла. Более глубокая рафинажная

5 камера 2 продолжает работать с возвратными потоками в стекле, создаваемыми охлаждающими эффектами зодоохлаждаемого Ьарьера и мешалками 30 в сужении и концевой стенки рафинировочной печи. Число возвратных потоков уменьшается по

сравнению с полной глубиной рафинирования и кондиционирования и это обеспечивает более высокий тепловой КПД.

Кроме того, при желании расплавленное стекло может подаваться в вертикальную камеру через множество проходов, например, из нескольких плавильных камер. Такие проходы могут быть через разные стенки вертикальной камеры, которые не обязательно должны быть прямоугольной формы и могут иметь иное число стенок, чем четыре. Множество вертикальных камер 4 может быть предусмотрено заполняемыми каждая соответствующим проходом. Может использоваться множество вертикальных камер, соединенных с общей кон- диционирущей камерой.

Формула изобретения 1. Стеклоплавильная печь, содержащая вертикальную плавильную камеру с вертикальными электродами, соединенную вертикальным каналом с электродами с рафи нажной камерой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения кампании печи за

в 13 & 76 &

р#г.Ј

счет уменьшения коррозии в вертикальном канале, электроды в последнем расположены вертикально и на расстоянии от стенок канала, равном не менее высоты электро- 5 дов.

5

0

32

J/