Стекловаренная ванная печь Советский патент 1983 года по МПК C03B5/04 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, В частности к стекловаренным печам в производстве листового, архитектурно-строительного, тарного и других типов стекол.

Основным элементом огнеупорной .: кладки стекловаренной ванной печи, скорость разъедания которого стекломассой лимитирует продолжительность рабочей кампании печи в целом, является верхний ряд стен бассейна варочной.части печи в зоне варки (участок, занятый шихтой и варочной пеной и в районе максимальной температуры.

НсШболее интенсивному коррозионному и эрозионному воздействию потоков стекломассы стены бассейна.подвергаются на уровне зеркала стекломассы. В результате в условиях современных высокотемпературных печей, эксплуатирующихся с удельными съема- ми более 1500 кг с 1 варочной площади печи в сутки, имеет место сквозное разъедание стен бассейна варочной части уже после двух лет эксплуатации печи.

Известна стекловаренная ваннсш печь, защиту кладки верхнего ряда

стен бассейна которой от ускоренного разъедания стекломассой осуществляют путем ее охлаждения вентиляторным воздухом. Последний, проходя через сопла, подается на наружную вертикальную поверхность брусьев кладки. Благодаря этому снижается температура стекломассы в зоне ее контакта с огнеупором, что обеспечи10вает уменьшение скорости химического взаимодейст.вия огнеупора и стекломассы и эрозионного разрушения вследствие повышения вязкости расплава в контактной зоне. Интенсивность пода15чи вентиляторного воздуха изменяется в зависимости от остаточной толщины кладки 1 .

Однако охлаждение вентиляторным

20 воздухом в начале кампании печи при исходной толщине кладки 250-300 мм является малоэффективным средством ее защиты от разъедания стекломассой. Это объясняется большим тепло25вым сопротивлением кладки несмотря на относительно высокую теплопроводность применяющихся обычно на участках, подверженных наиболее интенсивному разъеданию, бадделеито-корундо30 вых огнеупорных материалов. Известна также стекловаренная ванная печь, верхний ряд стен бассеяна варочной части которой выполнен из.огнеупорных брусьев, имеющих в своей верхней части, т.е. в зоне контакта кладки стен бассейна с поверхностными слоями расплава, скоа, обращенный к расплаву. Брусья же, расположенные над брусьями со ско;сом, оснащены в нижней части выступами. Последние экранируют зону контакта поверхности расплава и огнеупорной кладки, образуя с наклонной поверхностью скосов и эер калом стекломассы канал высотой 1012 мм. Через указанный канал на кон тактную ЗОНУ со скоростью порядка 10 м/с подается хладагент (кислород воздушно-кислородная смесь и Щ).} . Благодаря улучшению контакта-охлаждающего агента со стекломассой и огнеупорной кладкой и эффективного охлаждению пристенных участков стек ломассы снижается скорость разъедания огнеупорной кладки на уровне зе кала расплава 2 . Однако это устройство обеспечивае интенсивное охлаждение стекломассы в зоне ее контакта с огнеупорной .v кладкой только в поверхностном (толщиной 5-10 мм) слое по причине низкой теплопроводности стекломассы. В то же время усиленное разъедание огнеупорной кладки имеет место на участке высотой порядка 20-30 мм (от уровня зеркала расплава ). Известна стекловаренная ванная печь, включающая варочный бассейн со стенами, выполненными из установленных друг над другом огнеупорных брусьев, к верхнему ряду которых в .случае значительного (приближающегос к сквозному ) разъедания стекломассой, подставляют (вплотную к наружной вертикальной поверхности брусьев огнеупорные, например шамотные, плиты 3 . . Но эта конструкция не обеспечивает эффективного охлаждения находящих ся в пристенной зоне слоев стекломассы из-за значительной исходной толщины кладки, что обуславливает ее высокое тепловое сопротивление. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изббретению является стекловаренная ванная печь, верхний ряд стен варочного бассейна которой выполняют из огнеупорных плит, толщина которых составляет 0,2-0,5 толщины огнеупорных, брусьев нижних рядов. В условиях охлаждения огнеупорных плит на уров зеркала расплава вентиляторным воздухом обеспечивается снижение температугял стекломассы в пристенной зо не с самого начала кампании печи, пр этом уменьшается скорость коррозии и эрозии огнеупорной кладки на уровне :зеркала стекломассы. После разъедания исходных плит стекломассой к ним последовательно приставляют дополнительные огнеупорные плиты, также подвергаемые охлаждению вентиляторным воздухом с момента их установки на печи, что позволяет увеличить срок службы огнеупорной кладки верхнего ряда стен варочного бассейна 4 . Недостатком известной конструкции является снижение степени эксплуатационной надежности кладки верхне.го ряда стен бассейна. Это обуслов|лено тем, что применяющиеся для кладки верхнего ряда стен бассейна .огнеупорные плиты -характеризуются значительно меньшими размерами, а следовательно, и весом по сравнению с обычно применякщимися для тех же целей огнеупорными брусьями. Это обусловливает повышенную вероятность сдвига плит (во вне) вплоть до их опрокидывания в результате .распора кладки стен бассейна под действием давления расплава. Опасность возникновения указанного явления особенно велика во время установки дополнительной плиты, .так как в этот период конструктивно предусматривается необходимость полного демонтажа системы обвязки верхнего ряда кладки стен бассейна (для ее сдвига в горизонтальном направлении на толщину дополнительной плиты}, удерживающей |плиту в необходимом положении. Причем опасность сдвига плит верхне.го ряда стен варочного бассейна усиливается незначительной силой трения ме.жду основанием плиты с верхней горизонтальной поверхностью бруса нижнего ряда вследствие малого веса и уменьшенной (по сравнению с обычными брусьями ) опорной площадью плиты. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и продление рабочей к.ампании печи. Поставленная цель достигается тем, что в стекловаренной ванной печи, включающей варочный бассейн с дном и стенами из огнеупорных брусьев, верхний ряд которых выполнен толщиной, равной 0,2-0,5 толщины нижних рядов огнеупорных элементов, упор.ными креплениями и соплами для подачи охлаждающего агента на верхний ряд боковых стен, огнеупорные элементы верхнего ряда стен варочного бассейна выполнены с L-образным профилем с соотношением толщины горизонтальных и вертикальных полок 1,0 - 1,35, упорные крепления установлены на каждом огнупорном элементе, а сопла . смонтированы с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Для изготовления L-образных брусьев предпочтительно применение огнеупорных материалов, характеризушвихся более высокой теплоустойчивостью по сравнению с огнеупорным материалом, используемым для изготовления брусьев нижних рядов стен варочного бассейна. Наружную вертикальную поверхность фасонных брусьев на уровне зеркала стекломассы охлаждают вентиляторным воздухом с интенсивностью 1,1-1,Зни« на,, погонный. метр кладки. На фиг. 1 изображен фрагмент кладки стены варочного бассейна с выполнением верхнего ряда из L-образных огнеупорных элементов, поперечный разрез ; на фиг. 2 - то же, вариант исполнения |на фиг..3 - 6 фрагменты кладки стены варочного бас сейна, иллюстрирующие последовательность установки L-образных элементов по мере их разъедания стекломассой соо.тветствии с вариантом на фиг. 1, поперечный разрез. Стекловаренная ванная печь имеет варочный бассейн с дном из шамотных брусьев, футерованных бакоровой плиткой (не показано/, нижний ряд 1 огнеупорных брусьев стен бассейна выполнен из бакора 33, верхний ряд 2 (из L-образных элементов ) - и бакора 41. Огнеупорные бРУсья нижних рядов 1 стен бассейна оснащены тепло вой изоляцией 3. Наружную вертикальную поверхность брусьев верхнего ряд 2 на уровне зеркала 4 стекломассы 5 охлаждают вентиляторным воздухом, подаваемым через сопла б. L-образны огнеупорные элементы .индивидуально обвязывают уголком 7 и снабжают индивидуальными упорными креплениям 8. Горизонтальная поверхность верти кальных полок L-образных элементов экранируется от теплового излучения пламенного пространства огнеупорным брусом 9 типа зуб. Толщина вертикальных полок- (последовательно устанавливаемых друг . за другом L-o6pa3Hbix элементов) по первому варианту исполнения (фиг. 1) составляет 150, 135, 115 мм и по вто рому варианту (фиг. -2) - 150, 100, 100, 100 мм при толщине горизонтальных полок для первого и второго вариантов соответственно 200, 150, 115 мм и 200, 120, 100, 100 мм. Для последнего фасонного бруса, устанавливаемого горизонтальной полкой кверху, толщина вертикальных и горизонтальных полок составляет соответственно 100 и 100 мм. i Глубина варочного бассейна равна 1400 мм при толщине стены бассейна в нижних рядах 250 (фиг. 1) и 300 мм (фиг. 2 ). Толщина слоя тепловой изо ляции для обоих вариантов составля-ет 200 мм. Температура поверхностного слоя стекломассы в центре варочного бас-« сейна составляет 1480-1500 С. Указанный выше режим охлаждения вертикальной наружной поверхности L-образных элементов и малая исходная толщина фасонных брусьев 2 «а уровне зеркала стекломассы обеспечивают снижение температуры стекломассы в пристенной зоне в обоих вариантах печи до 1300-1350 С с самого начала кампании печи. Это резко уменьшает скорость процессов коррозии и эрозии огнеупорной кладки на уровне зеркала стекломассы. При этом в пристенной зоне образуется высоковяз- . кий слой расплава, практически несмываемый потоками стекломассы, но в то же время имеющий достаточно высокую температуру, чтобы не подвергаться кристаллизации со всеми вытекакхцими отрицательными последствиями. Послеразъедания первоначально установленных L-образных элементов до критической остаточной толщины 15-20 мм к каждому их них последовательно приставляют элементы аналогичной L-образной формы с толщиной вертикальных полок, равной 135 и 114 мм (первый вариант ) и 100, 100 и 100 мм(второй вариант). Последний из приставляемых элементов устанавливают горизонтальной полкой кверху, при этом толщина элемента на уровне зеркала стекломассы составляет для обоих вариантов 100 мм. Каждый издополнительных L-образных элементов устанавливают после разъедания стекломассой предыдущего бруса до критической остаточной ТОЛЕЦИНЫ. После установки каждый .из дополнительных элементов обвязывают с использованием индивидуальных упорных креплений, при этом упорные крепления первоначально установленных- L-образнЕлх элементов остаются в прежнем положении. Это в значительной мере упрощает проведение операции по последовательной установке дополнительных L-образных элементов и одновре- ; менно повышает эксплуатационную надежность кладки верхнего ряда стен бассейна. Кроме того, остаются в прежнем положении упорные крепления каждого из дополни;гельных L-обраэных элементов при установке за ним каждого последующего. Сопла.дпя подачи вентиляторного возду5са соответственно сдвигают на расстояние, равное толщине дополнительных фасонных брусьев на уровне стекломассы. Последние подвергают охлаждению на уровне зеркала стекломассы по режиму, аналогичному режиму охлаждения первоначально установленного в иачале кс1мпании печи) L-образного элемента. Таким образом, при установке дополнительных брусьев обеспечиваются те же положительные эффекты, что и при использовании первоначального L-образного элемента.

Срок сбужбы каждого из дополнительных элементов (до остаточной критической толщины 15-20 мм ) в кладке верхнего ряда стен варочного бассейна при их выполнении из бакора 33 составляет в условиях современных высокотемпературных печей (исходя из соответствующих экспериментальных определений скорости разъедания бакоровых огнеупорных материалов стекломассой ) при. толщине на уровне зеркала стекломассы 150 мм 16 мес, 135 мм - 15 мес, 115 мм - 14 мес и 100 мм - 13 мес. Отсюда следует, что использование конструкции стекловаренной ванной печи обеспечивает срок службы верхнего ряда стен варочного бассейна по первому варианту 16 + 15 + 14 + 13 58 мес (или 5 лет ) и по второму варианту 16 + + 12 + 13 + 13 + 13 68 мес (порядка 5,5 лёт ),

При выполнении указанных конструктивньох вариантов кладки из бакора |41 сроки слубжы печи соответственно составят 72 и 94 мес.

Наиболее оптимальным соотньшением толщины горизонтальной и вертикальной полок L-обрызных элементов является соотношение 1,0-1,35. При указанном соотношении меньше 1,0 (варианты, когда горизонтальная полка по толщине меньше вартикальной L-образные бруься верхнего ряда имеют недостаточную площадь опоры по вертикальной торцовой поверхности горизонтальной полки, что уменьшает эксплуатационну1ю надежность конструкции и может привести к опрокидыванию всего Ь-образного элемента. При указанном соотношении свыше 1,35 (когда толщина горизонтальной полки намного больше толщины вертикальной конструкция верхнего ряда стен варочного бассейна становится слишком громоздкой, высота первоначально установленных L-образных элементов должна в этом случае быть выше 700 м что также уменьшает эксплуатещионную надежность стены бассейна из-за увеличения опрокидывающего момента, и, кроме того, резко увеличиваются Т|епловые потери через неизолированную наружную поверхность вертикальной полки.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции стекловаренной ванной печи в результате последовательного использования L-образных огнеупорных элементов в кладке стен варочного бассейна позволяет существенно увеличить срок службы кладки верхнего ряда стен бассейна

и, следовательно, продлить рабочую кампанию печи.

Продление рабочей кампании одной стекловаренной печи производительностью 350-450 т стекломассы в

сутки до 6-8 лет в результате внедрения изобретения обеспечивает получение годового экономического эффекта в размере порядка 300 тыс. руб. В целом по отрасли экономическая эффективность внедрения изобретения составит не менее 3 млн-руб. в год.

Формула изобретения

Стекловаренная ванная печь, включающая варочный бассейн с дном и стенами из огнеупорных брусьев, верхний ряд которых выполнен толщиной .равной 0,2-0,5 шолщины нижних рйдов огнеупорных элементов, упорными креплениями и соплами для подачи охлаждающего агента на верхний ряд боковых стен, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и продления рабочей кампании печи, огнеупорные элементы верхнего ряда стен варочного бассейна выполнены с L-образным профилем с соотношением толщины горизонтальных и вертикальных полок 1,0-1,35, упорные крепления установлены на каждом огнеупорном элементе, |а сопла смонтированы с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 530852, кл. С 03 В 5/04, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 637337, кл. С 03 В 5/04, 1976.

3.Гюнтер Р. Ванные стекловаренные печи. М., Гос-изд-во по строит., архит. и строит., 1958, с. 80.

4.Авторское свидетельство СССР по заявке №2966666/29-33, 1980 (прототип).

/-+-

8

Zfcisc7

Фиг 4

Фиг.

Шиг.