Способ варки стекла

 

C0lO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 С 03 В 5 04

ГОсудАРстненный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ®" аз с 6ФЩ нц 1 /

И АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ ау @ (21) 3838356/29-33 (22) 04.01.85 (46) 15.06.86. Бюл, 11 - 22 (11) Государственньп ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт стекла (72) В.Т. Дубинин, Л,Я. Левитин, Л.М. Проценко, Н.А. Панкова, С.Г.Моисеев и В,И. Лисов (53) 666. 1.031(088.8) (56) Патент США У 3523780, кл. 65-135, 1970.

Панкова Н.А. и др. Современные методы управления стекловаренными печами стеклового стекла. — Стекло и керамика, Иэд-во лит-ры по строительству, 1983, 11 7, с. 4-6. (54)(57) 1. СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА в стекловаренной ванне регенеративной печи путем загрузки шихты и боя, плавления, осветления, гомогениэации, студки и выработки стекломассы, распределения тепловых нагрузок по горелкам печи с обеспечением

„„SU„„1237642 А1 максимума над зоной осветления, измерение температур стекломассы в варочном бассейне и регулирование нагрузок в эонс плавления и на последней паре горелок, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности, улучшения качества стекла и экономии топлива, осуществляют дополнительное регулирование тепловых нагрузок по горелкам эон плавления и осветления с интервалом О, 15-0,5 продолкительности периода перевода направления пламени, при этом расход газа по горелкам изменяют в пределах 0,01-0,05 общего расхода топлива на печь.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что расход газа по последней паре горелок изменяют в пределах 0,005-0,01 суммарного расхода топлива на остальных горелках с интервалом 0,15-0,5 продолжительности периода перевода направления пламени.

1237642

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к технологии производства стекла в стекловаренных ванных печах при производстве листового стекла и других типов стекол, варка которых осуществляется в печах с поперечным направлением пламени.

Цель изобретения — повышение производительности, улучшение качества стекла и экономия топлива.

Предлагаемый способ варки стекла реализуется следующим образом.

С определенными временными интервалами (например 5 мин) с помощью производящих автоматическое измерение температур термоэлектрических преобразователей фиксируют значение температур стекломассы в трех точках находящегося в объеме бассейна расплава:. 1-я точка — придонные слои сыпочного потока; 2-я точка — придонные слои в начале выработочного потока в зоне температурного максимума; 3-я точка - в загрузочном кармане на высоте 300 мм от уровня зеркала стекломассы.

Показания термоэлектрических преобразователей, установленных в указанных зонах бассейна печи, используют для расчета с помощью управления (определяемого для данной конкретной печи) уровня управляющего воздействия на систему коррекции расхода топлива на горелки варочной части печи. Затем управляющее воздействие передается посредством устройства связи на исполнительные механизмы регуляторов расхода топлива по отдельным горелкам печи. При этом коррекция расхода топлива осуществляется таким образом, что распределение тепловых нагрузок по горелкам поддерживается постоянным на уровне принг гого для печи соотношения расхо" да топлива между горелками печи.

Укаэанные действия программируются введенным в выдающую команду на управление ЭВМ специальным алгоритмом.

В результате обеспечивается оперативная соизмеримая по частоте управляющих воздействий и с частотой возмущений режима под влиянием неконтролируемых технологических факторов эффективная коррекция теплового баланса варочной части печи в динамике. При этом решаются такие важные задачи оптимизации условий

1О

55 процесса варки стекла, как обеспечение постоянства заданных границ зоны шихты и варочной пены, экономный расход топлива на уровне, не превышающем его потребность в соответствии с технологическими требованиями, стабилизация температур стекломассы в объеме варочного бассейна при корректирующих тепловой режим колебаниях расхода топлива в пределах, не оказывающих возмущающего воздействия на температуру расплава в выработочном канале. В этих условиях может дополнительно осуществляться эффективная коррекция теплового режима в студочной части лечи, особенно для периода резких нарушений режима термического кондиционирования выработочного потока стекломассы, например, при отключении стеклоформующих устройств. С этой .целью с помощью термоэлектрических преобразователей с определенным временным интервалом (например 5 мин) фиксируют значения температур стекломассы в придонных слоях начала вы работочного потока и верхнего строения студочной части.

Как показали проведенные на пе-. чи ВВС испытания способа, увеличение корректирующего воздействия на расход топлива на горелках варочной части до уровня более 0,05 от общего расхода топлива приводит к недопустимо большим колебаниям температур стекломассы в выработочном потоке.

При величине этого параметра меньше

0,1 не в полной мере компенсируется влияние неконтролируемых технологических факторов.

Уменьшение интервала времени между сменными коррекциями до уровня менее 0 15 от продолжительности периода перевода пламени технологически не оправдано, так в этом случае частота управляющих воздействий на исполнительные механизмы подачи топлива будет превышать частоту возмущений теплового режима под влиянием неконтролируемых факторов. При значении этого параметра более 0,5 имеет место неполная компенсация возмущающего влияния этих факторов.

Те же самые выводы сделаны относительно обоснования принятого интервала между смежными коррекциями тепловой нагрузки на ближайшей к студочыой части горелке. При увеличении же корректирующего воздействи

1237642 дочной части при стабилизации теплового режима в варочной части.

Алгоритм управления испопнительным механизмом подачи топлива на последней паре горелок отопливаемой части варочного бассейна, на рассчитанный по результатам оценки состояния теплового баланса студочной части печи с учетом текущей коррекции

10 расхода топлива в варочной части на горелках зоны варки и осветления определяется уравнением: где Б — расход газа в долях на горелку над зоной студки от суммарного расхода топлива;

Q — суммарный расход топлива на горелки зоны варки и осветления, м /ч; температура придонных слоев

4 стекломассы в сечении бас25 сейна между 3-4 парами горео лок, С; температура газовой среды печного пространства за экраном в студочной части, характеризующая температуру стекломассы в выработочном пото-, о ке, С.

В зависимости от изменения параметров последнего уравнения рассчи35 тано дополнительное управляющее воздействие на последнюю горелку отапливаемой части варочного бассейна.

В качестве примера приведены результаты расчета для трех периодов

4О работы печи. Значение параметров:

I период

II период

III период

1195 С, 1198 С, 1200 С, Я 2060 м /ч, Q 2080 мз /ч

Q 2080 м /ч, t5 1271 С1

t 1272 С.

Анализ этих данных показывает, что 50 отклонение температурного режима в а среднем на 20 С влечет за собой необходимость изменения расхода газа примерно на 70 м /ч при суммарном расходе газа на печь около 2000M /ч, 55 т.е. на уровне 37 от общего расхода, что не вызывает существенных изменений температуры стекломассы в стуна расход топлива по этой горелке до уровня более 0,01 от суммарного расхода топлива на остальных горелках варочной части снижается термическая однородность выработочного потока стекломассы, При значении этого параметра менее 0,005 имеет место неполная компенсация действия изменяющих тепловой баланс студочной части факторов, Изобретение поясняется примерами выполнения предлагаемого способа (объект 5-горелочная печь ВВС).

Алгоритм управления исполнительными механизмами подачи топлива на горелках варочной части определяется уравнением

A=5950, 1+0,95369й, -0,6565й —

-3,8538t s где А — расход газа в м /ч на четыре первые пары горелок; — температура придонных слоев стекломассы в сечении бассейна между 1 и 2 парами горелок (1-я точка); — температура придонных слоев

2 стекломассы в сечении бассейна между 3 и 4 парами горелок (2-я точка);

t — температура стекломассы в

3 загрузочном кармане на уровне 300 мм от зеркала расплава (3-я точка).

В зависимости от изменения темпе-. ратур расплава в указанных точках по уравнению рассчитано управляющее воздействие (коррекция) на исполнительные механизмы подачи топлива на первые 4 пары горелок, Результаты расчета показывают, что для температур t, s t и t» равных в период снятия информации (в примере приведения 3 периода) 1120, 1180, 1150, 1100, 1160, 1130, 1140, 1200s 1170 С, необходимый расход газа составляет в мз /ч 2001,8, 2072,8, 1930, 6.

-2 4. -9

Б=5,65 10 -1, 46 10 Q-1, 26 10 +-3,0 10 с

Рассчитанный расход топлива на последнюю пару горелок отапливаемой части варочного бассейна составляет для указанных трех периодов работы печи соответственно О, 0364, 0,0327, 0,0286 от суммарного расхода топлива на зону плавления и осветления.

Испытание этого алгоритма в реальных условиях печи ВВС показали, что

1237642

Та блица 1

Показатель, !. L

t4,9

20,4 использование дополнительного регулирования тепловой нагрузки Hà noc— лепней паре горелок отаппиваемой асти варочного бассейна по количественной оценке степени изменения температуры верхнего строения в студочной части печи с учетом текущей коррекции расхода топлива на печь и стабилизации теплового баланса н ва— рочной части, позволяет обеспечить постоянство температуры стекломассы о в выработочном потоке на уровне — 1 С при изменении расхода топлива на этой горелке в пределах 0 005-0,01

1 суммарного расхода топлива на остальных горелках.

На регенеративной ванной стекловаренной печи с отапливаемой площадью 138 м при пяти парах горелок проводят испытание способа варки стекла. Стекломассу следующего состава, вес.7: SiQ> 72,0; А1 0з 1,8;

00 1» Са06,8 Mg04 0

13,7; К,О 1,2; SO 0,4, варят при максимальной температуре Т=1530 Ñ.

Распределение топлива по горелкам в различных зонах печи приведено в табл. 1.

В процессе испытания способа варьируют интервал регулирования — частоту корректировки расхода топлива по горелкам зоны плавления и осветления и на последней паре горелок от

4, 5 до 21 мин.

Суммарное изменение расхода топлива на горелках зоны плавления и осветления по результатам одновременного измерения температур стекломассы в нарочном бассейне печи (в заРасход топлива, м /ч 330 453 грузочном кармане между 1 и 2 парами горелок и н зоне температурного максимума) и по количественной оценке степени изменения температур стекломассы варьируют от 60 до 80 м /ч.

На последней паре горелок расход топлива варьируют от 11 до ?1 м /ч по степени изменения температур стекломассы в варочном и студочном бассей10 нах печи.

Эффективность способа варки стекла оценивают pro качеству стекла, производительность печи по сваренной стекломассе, коэффициенту использования стекломассы и экономии расхода топлива.

Сравнение известного и предложенного способа варки стекла приведены в табл ° ? и 3. Из таблиц следует, что наилучшие результаты получают при изменении суммарного расхода топлива на горелках зоны плавления и осветления в пределах 60-80 м /ч, и на последней паре горелок при изме25 ненни расхода топлива в пределах

10-20 м /ч с интервалом регулирования, равным 4,5-15 мин.

Проведенные испытания показывают, что предложенный способ варки стекла

30 обеспечивает повышение производительности печи на 2-37, увеличение выхода стекла 1 сорта на 1,5-2,07, повышение КИС на 1-27, экономию топлива на 2-3,5Ж. у5 Ожидаемый годовой экономический эффект при внедрении предложенного способа варки стекпа только на одной стеклаваренной ванной печи составит

100 тыс. руб.

629 678 130

28,35 30,55 5,8

1237642

Т a t> и и и а 2!

Интервал реСуммарный расход топлива на горел1 I

ПродолОбщий расход топлива

Способ варки стекла жительность ки зоны плавления шихты и осветления периода перевода напна печь

М3 /ч корректировки теплового режима* мз/, в долях от об— лива по горелкам эоны** равлемЗ /ч щего доля от общего расхода топлива ния расхода на лечь плавления в соответствии с известным способом пламени, мин на печь мин доля от пламени

30 0,035-0,055 80- 120 16 480 0,938 2!40

Предлагаемый

При изменении производительности по сваренной стекломассе и соот— ношении шихта-бой изменение рас30

30 хода топлива осуществляется по схеме известного способа

30

Корректировка расхода топлива осуществляется при изменении производительности печи по сваренной стекломассе и соотношения шихта-бой.

Известный (прототип) 2280 а 2220 б 2200 в 2220 г 2220

Изменение расхода топлива по горелкам эоны плавления при известном способе гул нрав а ни я— частота осуществления корректировки расхода топпродал. перевода направления

0,941 2090

0,941 2070

0,941 2090

0,941 2090