Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи

Авторы патента:

Лалыкин Николай Васильевич (RU)

C03B5/03 - ванные печи

Владельцы патента RU 2339589:

Общество с ограниченной ответственностью "Стеклофин" (RU)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к ванным стекловаренным печам, используемым для получения высококачественного стекла. Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи включает подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию силикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части. Гомогенизацию и снижение температуры стекломассы осуществляют путем охлаждения стекломассы в пережиме поперечной погружной перегородкой, с расходом воды для охлаждения от 480 л/мин до 520 л/мин и температурой на входе от 20°С до 40°С, а также за счет принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями поперечных мешалок с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, причем расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/час при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20° до 40°С. Изобретение обеспечивает повышение однородности стекломассы, что позволяет повысить качество строительного стекла. Применение изобретения позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи, улучшить качество вырабатываемой продукции, увеличить выработку стекла. 4 ил., 1 табл.

Область техники

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к ванным стекловаренным печам, используемым для получения высококачественного стекла.

Уровень техники

Из SU 363667 А1, публ. 01.01.1973, известен способ эксплуатации стекловаренной печи, включающий подачу шихты в варочную зону, в которой происходит плавление сырья, гомогенизация стекломассы в осветительной зоне, причем по оси печи установлена, по меньшей мере, одна мешалка.

Недостатком указанного способа эксплуатации стекловаренной печи является недостаточная эффективность термического кондиционирования стекломассы.

Из US 3891422 А, публ. 24.06.1975, известен способ эксплуатации стекловаренной печи, включающий подачу шихты в варочный бассейн, плавку сырья. В выработочном бассейне стекловаренной печи устанавливают чередующимися рядами теплообменники с мешалками. Один конец теплообменников введен через дно печи внутрь бассейна, а другой конец теплообменников выведен наружу печи и охлаждается воздухом от вентилятора. Теплообменники изготовлены из теплопроводного материала, например из молибдена.

Недостатком этого технического решения является то, что каждый теплообменник охлаждает лишь прилегающий к нему объем стекломассы. Из-за низкой теплопроводности стекломассы возникает градиент температур между стекломассой возле теплообменников и в промежутках между теплообменниками, что ухудшает термическую однородность и качество стекла. Увеличение числа теплообменников для более равномерного отвода тепла от всех частей объема конвекционного потока стекломассы существенно нарушает течение конвекционных потоков стекломассы и ведение технологического процесса, что также отрицательно сказывается на качестве стекла, вызывает возникновение грубой слоистой структуры ленты стекла.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения (прототипом) является способ эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающий подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию селикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветвления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части (см. SU 1557110 А1, публ. 15.04.1990)

В пережиме установлены горизонтальная водоохлаждаемая преграда и ряд стационарных и дополнительных мешалок за ней.

Недостатком этого технического решения является то, что при температуре стекломассы в пережиме от 1200°С до 1300°С в печах непрерывного действия с мешалкми не предусмотрено их охлаждение, что может привести к выходу их из строя и тем самым существенным образом оказать отрицательное влияние на степень однородности стекломассы, кроме того, использование мешалок пропеллерного типа вызывает необходимость использования их большого количества (в ближайшем аналоге их 12 шт.), что также увеличивает вероятность отказа мешалки во время эксплуатации печи.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение однородности стекломассы за счет химического, а также термического усреднения состава. Решение поставленной задачи позволяет повысить качество строительного стекла.

Для решения поставленной задачи в способе эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающем подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию селикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветвления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части, согласно изобретению гомогенизацию и снижение температуры стекломассы осуществляют путем охлаждения стекломассы в пережиме при взаимодействии с поперечной погружной перегородкой, с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин и температурой на входе от 20° до 40°С, а также за счет принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями поперечных водоохлаждаемых мешалок с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, причем расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/час при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20° до 40°С.

В результате повышается качество строительного стекла и увеличивается срок службы стекловаренной печи, причем экспериментально было установлено, что выбранные вышеуказанные диапазоны обеспечивают улучшение однородности стекломассы и защиту футеровки печи.

Кроме того, съем стекломассы с 1 м² отапливаемой части от 2039,9 до 2259,3 кг/м² сут.

Ширина перемешиваемого потока стекломассы составляет 1,95 м;

Мешалки и поперечная погружная перегородка установлены на подвижной платформе.

Краткое описание чертежей

Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен план пережима, на фиг.2 изображено поперечное сечение мешалки, на фиг.3 изображено поперечное сечение погружной перегородки, на фиг.4 - продольное сечение ванной стекловаренной печи с циркуляционными потоками стекломассы. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - ванная стекловаренная печь, варочный 2 и выработочный 3 бассейн, пережим 4, поперечная погружная перегородка 5, мешалки 6, лопасти мешалок 7, подвижная платформа 8, стекломасса 9.

Ванная стекловаренная печь 1, производительностью 465-515 т/сутки, содержит варочный 2 и выработочный 3 бассейны, соединенные пережимом 4 (фиг.1), площадью, равной 27 м², длиной 6 м, шириной 4,5 м и глубиной 1,05 м. В пережиме 4 установлена поперечная погружная перегородка 5 (фиг.3) с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин и температурой на входе от 20° до 40°С и две мешалки 6 (фиг.2). Поперечная погружная перегородка 5 выполнена в виде двух трубчатых холодильников, установленных навстречу друг другу и перпендикулярно боковым стенкам пережима. Две мешалки 6 установлены навстречу друг другу с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, и перпендикулярно боковым стенкам пережима 4 и выполнены в виде водоохлаждаемой трубы с тремя водоохлаждаемыми U-образными лопастями 7 (фиг.2). Глубина погружения лопастей 7 в размешиваемую стекломассу 9 не более 0,35 м. Все лопасти 7 мешалок 6 лежат в одной плоскости, перпендикулярной стенкам и дну пережима 4. Мешалки 6 выполнены с возможностью возвратно-поступательного движения своей водоохлаждаемой трубы. Длина поперечной погружной перегородки 5 - 6,345 м, высота - 0,69 м, а ширина - 0,1 м. Длина мешалки - 6,05 м, ширина - 1,42 м, а высота - 1,8 м.

Расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/час, при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20° до 40°С.

Пример реализации изобретения

Изобретение было реализовано при значениях параметров, указанных в таблице 1.

Таблица 1
Расход воды для охлаждения перегородки (л/мин)	450	480	500	520	540
Температура воды на входе (°С)	15	20	30	40	50
Число оборотов лопастей (об/мин)	1	2	4	7	9
Расход воды для охлаждения мешалки (м³/час)	12	15	18
Давление воды (кг/см)	1	1,2	2	3,5	4,5
Температура воды на входе (°С)	15	20	30	40	50

Как показали опытные испытания, при расходе воды для охлаждения поперечной погружной перегородки менее 480 л/мин ухудшаются условия охлаждения стекломассы, по этой же причине не следует выбирать для воды на входе температуру выше 40°С. Поддержание стабильной температуры на входе менее 20°С требует дополнительного оборудования. Превышение температуры на входе 40°С резко снижает эффективность охлаждения.

Превышение расхода воды более 250 л/мин требует увеличения диаметра элементов погружной перегородки, результатом чего является существенное замедление потока стекломассы, что снижает эффективность последующего принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями.

В свою очередь снижение числа оборотов водоохлаждаемых мешалок, т.е. менее 2 об/мин, не обеспечивает необходимой гомогенизации стекломассы, а рост числа оборотов выше 7 не приводит к заметному улучшению гомогенизации, но сопровождается существенным ростом энергозатрат и, как следствие, стоимости конечного продукта. Выход за пределы температурного диапазона воды от 20°С до 40°С нежелателен по указанным выше причинам. Параметры расхода воды (не более 15 м³/час) и давления от 1,5 до 3,5 кг/см² обусловлены, в совокупности с частотой оборотов, наибольшей эффективностью охлаждения с одновременной гомогенизацией стекломассы. Уменьшение давления воды и расхода не обеспечивает необходимых локальных полей температуры для охлаждения зоны вблизи лопастей мешалок. Превышение величины давления воды 3,5 кг/см² не приводит к заметному улучшению степени гомогенизации остывающей стекломассы, но повышает энергозатраты.

Технический результат изобретения достигается с использованием совокупности признаков, включая диапазон параметров, указанных в формуле изобретения.

Осуществление изобретения

Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи осуществляется следующим образом.

Шихта, загружаемая в ванную стекловаренную печь 1 через загрузочный карман (на чертежах не показан), плавится в варочном бассейне 2. Процесс стекловарения делится на 5 стадий. Первая стадия селикатообразование, в этой стадии протекают химические реакции в твердом состоянии с образованием силикатов, шихта превращается в спекшуюся массу. Вторая стадия варки стекла стеклообразование, в этой стадии происходит растворение непрореагировавших остатков кварца и других компонентов в расплаве. К концу этапа вся масса превращается в прозрачный состав, в котором нет включений непроварившейся шихты, но есть газовые включения в виде большого количества пузырей, т.е. стекломасса 9 еще не однородна. Третья стадия варки осветвление, на этой стадии из стекломассы 9 удаляется избыточное количество газов, а также устанавливается равновесие между оставшимися растворенными газами и стекломассой 9. Четвертая стадия варки гомогенизация, на этой стадии стекломасса усредняется, освобождается от свилей, т.е. становится однородной по химическому составу, что весьма важно для получения необходимых выработочных свойств стекла. Процесс гомогенизации протекает одновременно с процессом дегазации при тех же температурах, но часто продолжается несколько дольше. Пятая стадия студка в студочной части печи (на чертежах не показана), на этой стадии идет подготовка стекла к выработке, осуществляется путем равномерного снижения температуры на 200-300°С, что создает необходимую для выработки вязкость стекломассы.

С целью интенсификации процесса студки стекломассы по всей ширине пережима 4 установлена погружная перегородка 5, выполненная в виде двух трубчатых холодильников, и две мешалки 6 стекломассы 9. Погружная перегородка 5, выполненная в виде трубчатых холодильников, и водоохлаждаемые мешалки снижают температуру стекломассы не только потому, что они водоохлаждаемые, а также вследствие их тормозящего влияния на циркуляцию стекломассы. Необходимо отметить, что мешалки 6 не только выполняют функцию водоохлаждаемой преграды, но и существенным образом влияют на обеспечение однородности стекломассы в основном за счет химического, а также термического усреднения.

Применение изобретения позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи, улучшить качество вырабатываемой продукции, увеличить выработку стекла.

Способ эксплуатации ванной стекловаренной печи, включающий подачу шихты в загрузочный карман, подвод тепла в отапливаемую зону варочного бассейна, варку стекла, включающую стадию силикатообразования, стадию стеклообразования, стадию осветления в зоне конденсирования, стадию гомогенизации стекломассы в пережиме и стадию студки в студочной части, отличающийся тем, что гомогенизацию и снижение температуры стекломассы осуществляют путем охлаждения стекломассы в пережиме при взаимодействии с поперечной погружной перегородкой, с расходом воды для охлаждения от 480 до 520 л/мин, и температурой на входе от 20 до 40°С, а также за счет принудительного перемешивания стекломассы погружными лопастями поперечных водоохлаждаемых мешалок с числом оборотов при перемешивании от 2 до 7 об/мин, причем расход воды для охлаждения одной мешалки составляет не более 15 м³/ч, при давлении воды от 1,2 до 3,5 кг/см² и при температуре воды на входе от 20 до 40°С.

Изобретение относится к способу равномерного прогревания полупрозрачных и/или прозрачных стекол и/или стеклокерамики с помощью инфракрасного излучения, благодаря чему стекла и/или стеклокерамика подвергаются термообработке в диапазоне температур 20-3000°С, в частности 20-1705°С.

Способ варки стекла в индукционной печи // 1728135

Дуговая двухванная плавильная печь // 1383705

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в дуговых печах для плавления тугоплавких материалов алюмосиликатного состава с постоянным выпуском расплава.

Устройство для выработки труб и стержней из кварцевого стекла // 1330082

Изобретение относится к области получения изделий из кварцевого стекла и может быть использовано для получения точноразмерных труб и стержней из кварцевого стекла горячим методом.

Кварцеплавильная печь для изготовления полых кварцевых изделий // 1203027

Электрическая стекловаренная печь // 339511

Стекловаренная печь // 338494

Стекловаренная печь // 305140

Печь для плавки металла и стекла // 135554

Патент 73815 // 73815

Колонка электрохимического процесса с коаксиальными рабочими зонами // 2503627

Изобретение относится к устройству получения стеклообразного вещества нестехиометрического состава. Техническим результатом изобретения является повышение производительности устройства. Электрохимическая колонка содержит систему из двух подогреваемых и находящихся под высоковольтным напряжением ванн-зон, которые наполнены высокотемпературным расплавом из стеклообразующей многокомпонентной смеси. Причем в одной ванне (анодной, это плюс) расположен анод, имеющий стержни-электроды, во второй (катодной - минус) помещен катод со своими стержнями-электродами, последние находятся в сопряжении с проводником 1-го рода, при этом ванны-зоны разделены между собой проницаемыми для электронов твердыми стенками с образованием пространственных промежутков-зазоров. Причем в колонке ванны расположены по типу коаксиальной схемы (одна в другой), при которой большая ванна с анодом охватывает собой меньшую ванну с катодом. При этом по всему периметру большой анодной ванны в зонах пространства с боков и сверху контура расположены дополнительные стержни-электроды, а в катодной ванне стержни-электроды расположены объемно по всей зоне ванны в полусферообразной форме веера-«ежа». Причем электроды катодной зоны расположены к ближнему электроду анодной зоны навстречу или под углом к ним, а для создания дополнительного внешнего электромагнитного поля по внешним боковым поверхностям коаксиальной системы расположены охватывающие ванны и выполнены в форме ярусов чередующихся магнитных полюсов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ управления интенсивностью обеднение процесса при получении вещества нестехиометрического состава // 2520106

Изобретение относится к способу получения вещества нестехиометрического состава из расплава стеклообразующей многокомпонентной системы. Техническим результатом изобретения является обеспечение управление интенсивностью обеднения процессов. Способ управления интенсивностью обеднение процесса при получении вещества нестехиометрического состава заключается в применении несоединенных между собой анодной и катодной ванн с расплавом и наложением на расплавы электрического поля, приводящего к вырыву электронов из расплава стеклообразующей многокомпонентной смеси, при накапливании потока вырываемых электронов в замкнутой электрической цепи. При этом распределенные по объемам положительные электрические заряды вместе с полем заряда анода поляризуют расплавы и в катодной ванне, где помещен в сопряжении с расплавом материал первого рода, образующиеся поля воздействуют особым образом на подвижные катионы расплава, которые на электроде катодной ванны изменяют свою концентрацию в расплаве с понижением до заданной величины, что сопровождается выделением на катоде сопутствующего металла сорта подвижных катионов, при этом в расплаве за счет сочетания химических элементов и в присутствии газов происходят структурные изменения с получением нового вещества, которое характеризуется однофазовостью и нестехиометрией химического состава, затем расплав охлаждают с определенной скоростью. Причем на начальном этапе разогрева до нужной температуры стеклообразования и «разгонки» колонки до состояния протекания обеднение процесса при возникновении в объеме расплава газового свечения с образованием плазменного излучения для последующего поддержания достаточной и высокой интенсивности плазменного излучения в стеклообразующем многокомпонентном расплаве на обе ванны из вне накладывают дополнительное ультрафиолетовое излучение накачки по величине близкое, совпадающее или находящееся в резонансе с возникшими излучениями в колонке. Затем проводят управление выходом электронов и переносом катионов в расплавах, проведение интенсификации и стабилизации обеднение процесса на всех этапах осуществляют посредством наложения дополнительных внешних комбинированных энергетических воздействий, которые охватывают объемно анодную и катодную ванны с расплавом, в виде дополнительных разнородных сложнопрофильных электромагнитных полей, по величине напряженности отличающихся друг от друга в 2-3 раза, а конфигурация сложнопрофильного суммарного поля создается за счет расположения углов наклона от 5-7° до 85-90° центральных осей полей систем катушек к оси колонки в зависимости от химического состава компонентов расплава. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ варки стекла в ванной стекловаренной печи // 2603115

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано для получения высококачественного флоат-стекла. Техническим результатом является повышение температурной однородности стекломассы в узле слива и снижение разнотолщинности вырабатываемого стекла. Способ включает подачу шихты в стекловаренную печь, варку стекломассы в варочной части печи, студку стекломассы в студочной части печи, электроподогрев стекломассы на стадии выработки. Электроподогрев осуществляют путем электроподогрева боковых слоев стекломассы узла слива с использованием одной или нескольких пар оксидно-оловянных электродов, соединенных с источником тока, шириной, соответствующей толщине боковых стенок узла слива. Электроды симметрично располагают в боковых стенках узла слива на высоте не более 0,7 высоты уровня стекломассы и на расстоянии 20-40 мм от низа узла слива. Градиент температур стекломассы по ширине узла слива составляет не более 5°C. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.