Способ варки стекла в стекловаренной печи

 

Сущность изобретения: плавят шихту в зоне варки п стекловаренной печи, обогреваемой горелками, осветляют расплав, гомогенизируют его и вырабатывают с противоточным движением дымовых газов и шихты и разделением зон по газовому пространству . В зоне осветления топливо в горелках сжигают при недостатке воздуха. В зоне варки топливо в горелках сжигают при избытке воздуха. В зоне загрузки шихты используют дополнительно электроподогрев . Температуру в зоне варки поддерживают на 150°С ниже, чем в зоне осветления. В шихту вводят бой стекла, который предварительно нагревают отходящим из теплообменников дымовыми газами. 3 з.п.ф-лы, 9 ил.

СО!ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 03 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕГЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4355316/33 (22) 14,03.88 (46) 23,08,93. Бюл. ¹ 31 (31) Р 3718276.5 (32) 30.05.87 . (33) ОЕ (71) Зорг ГмбХ унд Ко., КГ (OE) (72) Хельмут Пипер (ОЕ) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1395590, кл. С 03 В 5/04, 1986 (прототип), (54) СПОСОБ ВАРКИ СТЕКЛА В СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ (57) Сущность изобретения, плавят шихту в зоне варки в стекловаренной печи, обогреИзобретение относится к технологии варки стекла в стекловаренной печи.

Целью изобретения является уменьшение образования оксида азота.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольный разрез ванны для варки стекла; на фиг,2 — горизонтальный разрез ванны по фиг.1; на фиг.3- горизонтальный разрез ванны в другом варианте; на фиг.4 — продольный разрез стекловаренной печи; на фиг.5 — продольный разрез собственно варочного бассейна; на фиг.6 — вид сверху на ванну по фиг.5; на фиг.7 — продольный разрез варочного бассейна, предназначенного для периодической выемки; на фиг.8 — горизонтальное сечение ванной по фиг.7 на уровне поверхности ванны со стекломассой и на фиг,9— разрез ванны по рис.7 и 8 над поверхностью ванны со стекломассой.

„,5U„„1836303 АЗ ваемой горелками, осветляют расплав, гомогенизируют его и вырабатывают с противоточным движением дымовых газов и шихты и разделением зон по газовому пространству. В зоне осветления топливо в горелках сжигают при недостатке воздуха. B зоне варки топливо в горелках сжигают при избытке воздуха. В зоне загрузки шихты используют дополнительно электроподогрев, Температуру в зоне варки поддерживают на 150 С ниже, чем в зоне осветления, В шихту вводят бой стекла, который предварительно нагревают отходящим иэ теплообменников дымовыми газами. 3 з.п.ф-лы, 9 ил, Стекловаренная печь состоит из продольной прямоугольной ванны, имеющей зону осветления 1 и варочную часть 2, которые переходят друг в друга, и при этом варочная часть 2 имеет длину, которая приблизительно от 2 до 2,5 раэ больше, чем длина зоны осветления 1. Под зоной оснетления 1 понимается та плоская часть ванны, в которой расположены горелки 3, которые служат для сжигания жидкого топлива или газа.

Со стороны горелок ванна имеет перемычку 4, со стороны загрузки шихты перемычку 5 и продольную стенку 6. Верхняя часть печи образована крышкой 7. Дно варочной части обозначено позицией 8.

В варочной части 2 (зона II) расположены донные электроды 9, которые предотвращают стекловарение стекломBccLi в данной области, в частности, в зоне непосредственной загрузки шихты, Стеклование

1836303 также предотвращается созданием поверхностного потока внутри варочной части 2, который постоянно подает нагретое до высокой температуры стекло иэ также нагретой до высокой температуры с помощью горелок 3 эоны осветления 1 в зону загрузки шихты.

Загрузка шихту осуществляется обычным образом по всей ширине перемычки 5, Ванна, в частности, изгоговлена с использованием обычных технических при- 10 емов. Это касается, в частности, выполнения стенок, сводов, дна. горелок, электродов, а также выпускного отверстия 10 в противоположном от зоны загрузки шихты кагще гамогенизационной части 11, а также 15 выполнения выходных отверстий для газообразных продуктов сгорания 12 непосредственно около зоны загрузки шихты.

Внутри ванны, в ближнем к зоне загрузки конце зоны осветления 1, расположен 20 экран для защиты от излучения 13, который доходит почти до самой поверхности расплава 14 и предотвращает попадание излучения в варочную часть 2. Как известно, при высокой температуре в камере большая 25 часть энергии переносится за счет излучения., и для изобретения является существен-. ной концентрация создаваемой с помощью.

ropenox 3 энергии в зоне осветления 1.

Поскольку излучаемая наружу энергия 30 от поверхности расплава и, в частности от экрана для защити от излучения 13 в сторону зоны загрузки является достаточно значительной, варочная часть 2 имеет еще один экран для защиты от излучения 15, располо- 35 женный вблизи зоны загрузки шихты, и между экранами для защиты от излучения

13 и 15 также имеется еще один экран 16.

Такая конструкция надежно предотвращает нагревание шихты за счет существенной 40 энергии излучения, которое должно осуществляться практически исключительно за счет газообразных продуктов сгорания, которые поступают из зоны осветления 1 через варочную часть 2 и отверстиям для выхода газооб- 45 разных продуктов сгорания 12.

Возможно также. чтобы на днище 8 в расположенном со стороны эоны загрузки шихты в конце зоны осветления 1 был выполнен порог 17. Существенную роль для 50 загрузки шихты является равномерный уклон дна, от которого зависит направление потока; с которым горячее стекло «а поверхности расплава поступает обратно в зону загрузки шихты и там наряду с донными 55 электродами 9 предо вращает стеклование стекла. Дно зоны осветления 1 расположено горизонтально.

Охлажденные приблизительнодо 900 C газообразные продукты сгорания после вихода из ванны подаются к рекуператорам, из которых они выходят, имея температуру около 150-250 С. При этой температуре остающаяся в газообразных продуктах сгорания энергия используется далее для нагревания воздуха для сжигания топлива, В рекуператорах за счет охлаждающих газообразных продуктов сгорания воздух для сжигания топлива предварительно нагревается от нормальной температуры до температуры около 700 С и затем через трубопроводы подается к горелкам 3, Сгорание, происходящее при относительно низкой температуре воздуха, имеет преимущества, заключающееся в том, что температуры пламени относительно низки, и при этом концентрация NO» не может достигнуть высокого уровня. Газообразные продукты сгорания не только значительно охлаждены, но также имеют черезвычайно малые концентрации NO», вследствие чего производство с помощью соответствующих изобретению стекловаренных печей может бить организовано также и в областях, для которых установлен низкий уровень выбросов в атмосферу, например, в городах, причем благодаря низкой температуре газообразных продуктов сгорания возможно свободное использование пылевых фильтрав.

Для функционирования ванны важно, что варочная часть 2 в своем обращенном в сторону эоны загрузки шихти конце исполь" эуется исключительно для предварительного нагревания шихты, и существенное расплавление шихты происходит лишь на обращенном в горелках конце варочной части 2, причем после этого, но перед тем, как стекло будет удалено известным образом через донное выпускное отверстие 10, в зоне осветления 1 осуществляется его осветление.

В зоне осветления 1 расположены барботери, которые обеспечивают прохождение воздуха через дно. С помощью этого воздуха — в некоторых случаях также и с помощью донных электродов — в зоне осветления 1 достигается значительная циркуляция стекла, вследствие чего в зоне осветлени» температуры íà его поверхности и внизу отличаются на очень незначительную величину. Тем самым достигается температура на поверхности расплава доходит до 1550-1560"С, причем температура свода над зоной осветления 2 не превышает температуру 1580 С. В противоположность этому температуры в варочной части значительно ниже, на участке от зоны загрузки шихти до зоны осветления 1 они составляют от 1100 до 1300 С.

5 1 836303 содержат NOx. Соответствующиеиаоррете- пр

В гомогенизационной части 11 происходит гомогенизация стекла при охлаждении, в результате чего устанавливается оптимальное температурное распределение по слоям, которое предотвращает попадание огибающих потоков и тем самым попадание загрязнений в выпускное отверстие 10.

Благодаря наличию экранов для защиты излучения 13, 15, 16 скорость газа над шихтой поддерживается на уровне около 10-15 м/с, которая позволяет обеспечить помимо передачи тепла от излучения также определенную конвективную передачу тепла. При этом экраны для защиты от излучения выполнены, например, соответственно как арка с прямыми стенками, подобно арке большей собачьей конуры. . Подаваемая электрическая энергия таким образом подбирается в соотношении с энергией, обеспечиваемой горелками, что6bI общее количество ИО» не превышало допустимых значений. При большей доле электрической энергии общее количество

N0» снижается и при уменьшении этой доли возрастает.

Стекловаренная печь может быть экономичной в изготовлении, поскольку в зоне загрузки шихты вследствие температур могут быть использованы менее дорогостоящие огнеупорные материалы, В соответствии с существом изобретения вся стекловаренная печь, направляющие для газообразных продуктов сгорания и для нагретого воздуха для сжигания топлива хорошо изолируются. Несмотря на это, для специалиста является неожиданным тот факт, что удельный расход энергии может быть снижен до недостижимой ранее величины 3100-3400 КДж/кг стекла.

В зоне осветления, обозначенной как зона 1, горелки работают в режиме недостаточной подачи воздуха, вследствие чего образования окиси азота (образование NO») практически не наступает, поскольку сгорание является неполным. Горючие газы после этого попадают в зону II, то есть в варочную часть и там, в начале эоны Il, если смотреть по направлению потока, в которой уже создана температура, меньше температуры в зоне 1 на 150 С, горелки для обеспечения полного сгорания подаваемого углеводорода работают в режиме избыточной подачи воздуха, в результате чего предотвращается понижение коэффициента полезного действия. Вследствие существующей здесь значительно меньшей температуры NO» практически не образуется, поэтому газообразные продукты сгорания при попадании в атмосферу практически не нию стекловаренные печи преи.".луц1ес.1 венным образом могут использоваться в плотно заселенных областях.

Существеннь1м также является тот факт, 5 что значительну1о долю загружаемой в печь смеси может составлять бой стекла, à остальну1о часть — обычная шихта, в результате чего печь может работать на дешевом

ИСХОДНОМ МатЕРИаЛЕ, 8 СВЯЗИ С тет1, ЧРО В

10 повторный цикл переработки поступает все большее количество старого стекла, которое в настоящее время еще не может быть разделено по цвету, в ванну для варки стекла попадет бой стекла с различным окисли15 тельным потенциалом, Г1ри реакции различных видов стекла, имеющего различный окислительный потенциал, на поверхности расплава появляется значительное количество пены, которая отражает излучаемое

20 пламя и существенно препятствует передаче тепла в ванну со стекломассой.

Количество этой пены может быть уменьшено ослаблением огневого режима, в результате чего ванна может функциони25 ровать более эффективно при неблагоприятном соотношении компонентов шихты и присутствии в ней значительного количества старого стекла по сравнению с обычными печами. Принцип работы печи предполагает

30 наличие трех расположенных последовательно друг за другом в направлении движения потока частей печи и соответственно ванны, причем за варочной частью следует эона осветления 1, а за ней следует гомоге35 низационная часть 11. Максимальная температура стеклопотока создается при этом на выполненном особым образом плоском участке 18 зоны осветления 1, причем соответствующее нагревание может осуществ40 ляться как с помощью горелок 3, так и с помощью электродов 19. При этом особое преимущество достигается в том случае, если к горелкам подаются обычные, более дешевые по сравнению с электрической

45 энергией носители энергии, причем повышение общей температуры ванны со стекломассой достигается за счет малой глубины ванны на участке 18.

Равномерно нагретое стекло попадает

50 таким образом с участка 18 в гомогенизационную часть 11, в которой оно при охлаждении оседает по принципу "принудительного потока " без завихрений. Охлаждение при этом осуществляют для того, чтобы сохра55 нить слоистость стекла и не допустить завихрений.

Шихта загружается на переднем (если смотреть по направлению потока) конце варочной части 2, причем она поступает в наавлении зоны осветления 1, Однако ее

1836303 поступление в зону осветления предотвращается аркой 20 с донным протоком 2 1, причем арка 20 может охлаждаться воздухом. Этот воздух, который впоследствии может использоваться как воздух для сжигания топлива, подается через трубы, выполненные, например. из материала "Инконель", который обладает высокой жаропрочностью.

После прохождения данного протока

21, не смешанное уже с шихтой стекло поднимается в виде потока, так как за счет подачи энергии сверху на этом участке достигается требуемое слоистое распреде- 15 ление стекла таким образом, что наиболее холодное стекло располагается внизу и наиболее горячее вверху. Благодаря такому температурному распределению по слоям создается "принудительный поток" без за- 20 вихрений. Тем самым обеспечивается, что-. бы уже предварительно нагретое стекло не поступало в собственно зону осветления и соответственно уже нагретое до высокой температуры стекло»е попадало вновь в 25 переднюю часть эоны осветления 1.

Чтобы обеспечить значительную подачу энергии в варочной части, в ее задней части могут быть установлены потолочные горелки 22, причем под каждой горелкой имеется 30 барботер 23, который обеспечивает постоянное перемещение холодного стекла вперед и тем самым предотвращает перегрев, Соответствующий барботер 23 может быть расположен под участком загрузки шихты, в 35 соответствующей зоне, чтобы здесь также создавать постоянный поток стекла и предотвращать стеклование.

Загруженная шихта и, соответственно, загруженный бой стекла подвергается пред- 40 варительному нагреву. Газообразные продукты сгорания иэ зоны осветления и варочной части 1 и 2 отводятся о зону загрузки шихты и проходят противотоком как через шихту, так и через бой стекла, перед 45 тем как они очищаются центробежным сепаратором 24 и выводятся им в окружающую, среду. Твердые частицы попадают при этом из сепаратора 24 обратно в бункер для шихты 25, иэ которого они удаляются или 50 отводятся в поток газообразных продуктов сгорания. Бой стекла, поступивший в направляющий канал для боя стекла 26, nðîдувается потоком газообразных продуктов сгорания, причем направляющий канал для 55 боя стекла 28 состоит иэ отдельных плоскостей (щитков) 29, которые расположены друг от друга на определенном расстоянии и наклонены внутрь, в результате чего поток газообраэных продуктов сгорания лложет попадать в бой стекла через образованный таким образом зазор.

Чтобы получить стекло особого качества, то согласно фиг.4 дно гомогенизационной части 11 может быть расположено значительно ниже уровня дна варочной части. Подача шихты и боя стекла, с одной стороны, и удаления газообразных продуктов сгорания при этом могут осуществляться через отверстие 12.

На фиг.5 и 6 приведен упрощенный вариант соответствующей изобретению печи, причем нагревание в варочной части осуществляется через электроды 9. Шихта при этом занимает в продольном направлении значительную часть варочной части 2, Расплавленное стекло, находясь в печи, изображенной на фиг.4, попадает затем через донное выходное отверстие 21 в эану осветления 1 и при этом во время поднятия нагревается электродами 9, а на поверхности нагревается одной или несколькими горелками 3, Во время поднятия создается также

"принудительный поток", и стекл0достигает своей максимальной температуры в зоне 18, в которой ванна со стекломассой имеет малую глубину, как это уже было описано выше.

Затем стекло принудительным потоком поступает в заднюю, если смотреть в направлении потока, часть зоны осветления 1 к следующему донному протоку 30 и затем отсюда поступает в гомогениэационнуа часть 11, в которой компенсация потерь и, соответственно, требуемое регулирование распределения по температурным слоям может осуществляться с помощью горелок 3, Арки 20, а также дно зоны осветления 1 могут охлаждаться, в зависимости 0Т обстоятельств; холодным воздухом для с>кигания топлива, который проходит по трубам из материала, обладающего высокой жаропрочностью.

Согласно фиг,7-9 расплавление шихты в варочной части 2 происходит с помощью подачи электрической энергии через электроды 9, и пропускание потока через зону осветления 1 происходит сначала по направлению вверх и затем по направлению вниз принудительным потоком, как это описано со ссылкой на фиг.5 и 6. В качестве гомогенизационной части 11 теперь служит нагреваемая предпочтительно косвенным образом рабочая ванна с горелками 3 и непрямым нагревательным устройством 31.

Чтобы предотвратить обратный поток без извлечения стекла из гомогенизацион«ой части и, соответственно. рабочей ваннь, иадежным образом в зоне осветления 1

1836303

1Î установлен элемент сужения потока 32 из огнеупорного материала, который разделяет проходящий поток стекла на две части и не допускает горизонтального завихрения.

Так как за счет подаваемой через горелки 3 энергии в зоне осветления требуемое распределение по температурным слоям без завихрений сохраняется также и во время остановки, этот вариант осуществления печи особенно эффективен для печей с прерь,вистым извлечением стекла. Непрямое нагрввание при этом обеспечивает так>ке сохранение требуемого распределения по температурным слоям внутри гомогенизационной части 11 и, соответственно, рабочей ванны, без извлечения. Температура в данном случае могла бы также регулироватьсл требуемым образом без пропускания потока.

Таким образом, суть изобретения состоит в том, чтобы в зоне осветления добиться определенного распределения по температурным слоям без возникновения завихрений, и чтобы это распределение происходило как во время нагрева, так и во время охлаждения, а также в зоне наивысших температур благодаря малой глубине ванной.

Формула изобретения

1, Споcîá варки стекла в стек >оварен5 ной печи, обогреваемой горелками, путем плавления шихты в зоне варки, осветления расплава, его гомогенизации и выработки с противоточным движением дымовых газов и шихты и разделением зон по газовому

10 пространству, отличающийся тем, что, с целью уменьшения образования оксида азота, в зоне осветления топливо в горелках сжигают при недостатке воздуха, а в зоне варки — при избытке воздуха, при этом в

15 зоне загрузки шихты используют дополнительно электроподогрев.

2. Способ поп1, отли«а ющийся тем, что температуру в зоне варки поддерживают на 150 С ниже. чем в зоне освстле20 ния.

3. Способ по пп,1 — 2, отл ич а ю щи йс я тем, что в шихту вводят бой стекла.

4. Способ поп3, отлича <ощийся тем, что бой стекла предварительно нагре25 вают отходящими из теплообменников дымовыми газами.

1836303

930Ñ

i836303

1836303

Составитель Н. Ильиных

Тех ред М. Мо р ген тел Корректор С. Лисина

Редактор Т. Шагова

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3002 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5