Ванная стекловаренная печь Советский патент 1979 года по МПК C03B5/04 

1

Изобретение относится к конструкциям крупногабаритных ванных стекловаренных печей и может быть использовано в стекольной промышленности при производстве листового стекла.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ванная стекловаренная печь, содержаш,ая загрузочный карман и варочный бассейн, в котором установлен экранируюш,ий элемент, преимушественно в виде трубчатого холодильника 1.

Эта печь оборудована холодильником У-образной формы в виде двух параллельно расположенных труб, охлаждаемых водой. Холодильник проходит из загрузочного кармана по оси печи до границы шихта- пена.

Однако в данной печи недостаточно стабилен режим варки стекла, что связано с незначительным охлаждающим действием холодильника в самой ответственной зоне варочного бассейна - на границе шихты и варочной пены.

Основное охлаждающее воздействие холодильника в стекловаренной ванной печи осуществляется в зоне активного провара куч щихты, так как именно через эту зону проходит часть холодильника, наиболее интенсивно охлаждаемая еще не нагретыми порциями хладагента. В то же время вблизи границы шихты и варочной пены, где обычно размещается головная часть холодильника, его охлаждающее действие значительно ниже. Это вызывается нагревом хладагента, происходящим при его движении в трубах холодильника. Такое нерациональное распределение охлаждающего действия холодильника по всей длине зоны куч щихты ухудшает условия варки стекла и не позволяет достаточно полно использовать возможности холодильника как средства стабилизации положения границ варки стекла

и, следовательно, одного из определяющих факторов стабилизации релчнма варки стекла.

Цель изобретения- обеспечение стабильности режима варки стекла.

Достигается это тем, что в ванной стекловаренной печи, включающей загрузочный карман и варочный бассейн с экранирующим элементом в виде трубчатого холоди.тьника, холодильник выполнен с диффузором в головной части, а труба снабжена теплоизолирующим кожухом, причем длина диффузора составляет 1/10-1/3 длины холодильника, а наибольшее поперечное сечение в 2-2,5 раза больще сечения трубы.

Головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме круга или четырехугольника, или в виде петли трубы. Оснащение стекловаренной печи холодильником с дифференцированным отбором тепла благодаря развитой охлаждающей поверхности его головной части, размещенной на участке перехода щихты в пену, обеспечивает резко выраженные поперечные потоки стекломассы в сторону холодильника. Последние способствуют более равномерному распределению шихты по фронту загрузки (по ширине бассейна) и стабилизируют протяженность зоны варки в продольном направлении. Это в значительной степени делает устойчивым процесс теплообмена между расплавом стекломассы и пламенным пространством печи, что, в свою очередь, стабилизирует трассы, глубину и скорость конвекционных потоков стекломассы в бассейне печи. Поддержание указанных параметров на постоянном уровне является необходимым условием для стабилизации режима варки стекла, что особенно важно при эксплуатации печей в условиях высоких удельных съемов, когда становится явно выраженной тенденция перемещения границ варки в сторону выработочного потока стекломассы.

Выбор соотношения длины головной части и общей длины экранирующего элемен-. та от 1 : 10 до 1:3 обосновывается следующим образом.

Соотношение 1 : 10 для указанных величин является минимальным, так как при меньших значениях этого соотношения длина головной части холодильника становится соизмеримой (или меньше) наблюдающимся в условиях нормальной эксплуатации промышленных стекловаренных печей перемещениям границы шихты и варочной пены под действием ряда случайных возмущений, всегда имеющих место в обычной практике стекловарения. В таких условиях головная часть холодильника не способна выполнять свои функции.

Соотношение 1 : 3 является верхним пределом для рассматриваемых величин, так как в этом случае головная часть холодильника распространяет свое охлаждающее воздействие практически на всю область возможпого в процессе эксплуатации печи перемещения границы шихты и варочной пены. При большей длине головной части холодильника возможно распространение его вредного, с технологической точки зрения, охлаждающего воздействия на область активного провара свежезагруженных в печь гряд шихты и, кроме того, значительно усложняются монтаж и эксплуатация экранирующего элемента.

Предельные соотношения площадей поперечных сечений холодильника выбраны из следующих соображений.

При соотношении площадей наибольшего и наименьшего сечений головной части холодильника 2 : 1 соотношение площадей охлаждающих поверхностей составляет 2:1, т. с. 1,41 : 1, что является практически нижним пределом, обеспечивающим существенную разницу в охлаждающих эффектах указанных частей холодильника. При этом в качестве наименьшего сечения головной части принимается сечение остальной части холодильника.

При соотношении площадей возможных наибольшего и наименьшего сечений головной части холодильника 25 : 1 соотношение площадей охлаждающих поверхностей составляет 25 : 1, т. е. 5:1 соответственно, соотнощение характеристических размеров диффузора (сторона квадрата при квадратном сечении или диаметров круга при круглом сечении) составляет 5:1. Диффузор с большим соотношением характеристических размеров был бы практически недостаточно прочным и вызывал бы значительные трудности при его монтаже и эксплуатации, а также приводил к значительным технологически неоправданным тепловым потерям.

На фиг. 1 изображена предлагаемая стекловаренная ванная печь, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - холодильник, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - головная часть холодильника, поперечный разрез (вариант выполнения); на фиг. 6 - то же, продольный разрез (вариант выполнения); на фиг. 7 - головная часть холодильника, план.

Показанная на фиг. 1 и 2 стекловаренная печь включает варочный бассейн, ограниченный торцовой 1 и боковыми 2 стенами.

В передней части варочного бассейна расположен узел загрузки шихты в печь, включающий загрузочный карман 3 и сыпочную стену 4. По обеим сторонам варочного бассейна установлены горелки 5, сообщающиеся с регенераторами, не показанными на чертежах.

Через зазор между сыпочной стеной 6 и расплавом стекломассы 7 в загрузочный карман 3 по оси печи введен холодильник 8, выполненный по одному из вариантов реализации предлагаемого изобретения, с подводящей 9 и отводящей 10 хладагент трубами, заключенными в огнеупорный кожух И и соединенными с головной частью 12, имеющей больщую поверхность теплообмена. Соотношение диаметров кругов в наибольшем и наименьшем сечениях диффузора составляет 3 : 1.

Варочный и студочный (не показан на чертежах) бассейны опираются на донные балки 13 и перекрыты сводом 14. Сводовое пространство ограничено подвесными стенами 15. Над загрузочным карманом 3 перед сыпочной стеной 6 установлены бункеры 16 для шихты, а также используемого для вторичного переплава боя стекла. Шихту и бой загружают в печь через загрузочный карман 3 механическими загрузчиками, не показанными на чертежах.

Шихта 17 и стеклобой иоступают в варочный бассейн печи с помощью механических загрузчиков в виде поперечных гряд (или куч), которые продвигаются вдоль печи под действием проталкивающего усилия непрерывно загружаемых в печь иовых порций шихты и боя. По мере продвижения вдоль варочного бассейна печи щихта и бой провариваются, при этом образуется варочная пена. Положение границы щихты и варочной пеиы устанавливается в результате равновесного взаимодействия ряда технологических факторов, важнейшим из которых является количество вырабатываемой стекломассы. При отсутствии в зоне провара шихты холодильника 8 уетаиавливаюшееся в печи равновесие носит резко выраженный динамический характер, и в реальных условиях эксилуатащш стекловаренных печей вспгда есть предпосылки для его иарущения, в результате чего имеет место изменение протяженности зоны варки и соответствующее измеиение трасс конвекционных потоков стекломассы, нарущающее стабильность процесса варки стекла. Кроме того, часто наблюдается нарушение равномерности распределения куч шихты 17 по ширине варочного бассейна вследствие их продвижения в сторону боковых стен под действием ионеречных потоков стекломассы, направленных от оси варочного бассейна к более холодным иристениым участкам, что значительно снижает варочную сиособность печи и ухудшает термическую и химическую однородность стекломассы. Это явление особенно выражено на участке завершения провара шихты.

В результате охлаждаюн1,его действия холодильника 8 возникает градиент температур стекломассы 7 между более холодными центральными и периферийными участками бассейна. Это приводит к возникновению цикла конвекционных потоков 18 и 19 стекломассы, увлекающих плавающую на поверхности стекломассы 7 шихту 17 в направлении от боковых стен бассейна к центру, что обеспечивает более равнол1ерное распределение шихты по ширине бассейна и предотвращает поступление шихты к боковым стенам, где температурные условия провара шихты наименее благоприятны. Максималь}1ый эффект охлаждения стекломассы 7 хостигается на наиболее ответственном участке варочного бассейна - в зоне завершения провара шихты, что обеспечивается расположением в этой зоне наиболее интенсивно охлаждаемой головной части 12 холодильника 8. Головная часть 12 имеет более развитую поверхность теплообмена по сравнению с другими заключенными в огнеупорный кожух 11 частями холодильника 8 благодаря отсутствию на ней тепловой изоляции. Кроме того, в зоне размещения головной части 12 по направлению 5 к ней действуют наиболее сильные нисходящие конвекционные потоки 20-22 стекломассы, обеспечивающие стабилизацию положения граиицы шихта-пена, т. е. протяженность зоны, занятой шихтой.

10 Таким образом, установка в варочном бассейне холодильника с дифференцированным отбором тепла, преимущественно в зоне завершения провара шихты, обеспечивает высокую степень стабилизации положе5 ПИЯ границы варки как в продольном, так и в поперечном направлениях по сравиеиию с известным методом стабилизации этого параметра. При этом в еще большей степени стабилизируется процесс варки стекла и

0 улучшается качество вырабатываемой продукции.

Открытая головная часть холодильника может быть выполнена в виде диффузора круглого (фиг. 3 и 4) или четырехугольного

5 (фиг. 5) сечения, а также в виде петли трубы 23 (фиг. 6 и 7). Диффузор присоединяют (обычно приваривают) в отводящей трубе 10 (фиг. 3). К поверхности отводящей трубы 10 холодильника 8 для лучщего крепления теплоизолирующего кожуха 11 в том случае, когда он выполняется путел нанесения огнеупорной массы, например щамотной, могут быть приварены щипы (не показаны на

5 чертежах).

Теплоизолирующий кожух 11 целесообразно изготавливать составным из огнеупорных, например, бакоровых блоков с отверстиями.

0 Применение теплоизолирующего кожуха позволяет значительно повысить надежность работы холодильника, увеличить тепловой КПД печи, уменьшить нежелательный охлаждающий эффект от холодильника

5 в загрузочном кармане 3 печи и в начале зоны провара щихты. В результате стабилизации процесса варки стекла улучшается химическая и термическая однородность стекломассы, поступающей на выработку,

0 Это способствует более устойчивой работе стеклоформующих машин и значительному повышению качества стекла (по оптическим искажениям). Таким образом, предлагаемая стеклова5 репная печь позволяет повысить качество и выработку готового стекла. Одновременно, по сравнению с известной конструкцией, существенно снижаются непроизводительные затраты тепла на компенсацию тепловых

Q потерь от охлаждающего эффекта холодильника в начале зоны провара шихты.

Ф о р у л а изобретения

1, Ванная стеклоглренная печь, включа юшая загрузочный карман и варочный бассейн с экранирующим элементом в виде трубчатого холодильника, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабильности режима варки стекла, холодильник выиолнен с диффузором в головной части, а труба снабжена теплоизолирующим кожухом, причем длина диффузора составляет 1/10-1/3 длины холодильника, а наибольшее поперечное сечение в 2-2,5 раза больше сечения трубы. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме круга. 3.Печь по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме четырехугольника. 4.Печь по пп. 1-3, отличающаяся тем, что головная часть холодильника выполнена в виде петли трубы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР № 293396, кл. С ОЗВ 5/04, 1968.

s s

ifut.f

4

-m))