Способ управления тепловым и технологическим процессом стекловарения в ванных печах для производства листового стекла флоат-методом
Владельцы патента RU 2509061:
Агуреев Сергей Алексеевич (RU)
Литвин Владимир Иванович (RU)
Открытое Акционерное Общество "Салаватстекло" (RU)
Токарев Валентин Дмитриевич (RU)
Султанов Радик Ирекович (RU)
Ячевский Анатолий Владимирович (RU)
Левитин Леонид Яковлевич (RU)
Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к варке стекла в крупнотоннажных печах производства листового стекла флоат-методом. На пятигорелочной печи осуществляется установка на первых трех горелках печи над зоной варки суммарной тепловой нагрузки 66-69% от общей тепловой нагрузки при одинаковой тепловой нагрузке на каждую из этих трех горелок в размере 22,5±0,5%. За счет этого температурный максимум по газовой среде устанавливается в районе III горелки, квельпункт приближается к зоне варки шихты, а в зонах осветления и гомогенизации устанавливается суммарная тепловая нагрузка 31-34% от общей тепловой нагрузки на печь. Разница между температурами по газовой среде в конце варочного бассейна печи и в начале зоны варки шихты перед I горелкой поддерживается равной 10±5°С. Изобретение позволяет полностью автоматизировать процесс варки. Технический результат изобретения заключается в снижении энергозатрат на процесс варки, увеличении срока рабочей кампании печи и повышении качества продукции. Энергозатраты составляют 1400-1500 ккал на 1 кг сваренной стекломассы, срок рабочей кампании печи 10-12 лет, увеличение выпуска высокомарочного листового стекла составляет 8-10%. 2 ил.
Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к варке стекла в крупнотоннажных печах производства листового стекла флоат-методом.
Варка стекла производится в регенеративных ванных печах непрерывного действия с поперечным направлением пламени, с использованием 5-7 пар горелок. В качестве топлива применяется природный газ.
В варочной части печи по длине бассейна устанавливают определенные тепловые нагрузки, которые обеспечивают процессы провара загружаемой в печь шихты, осветление и гомогенизацию стекломассы. В неотапливаемой части варочного бассейна происходит охлаждение стекломассы до требуемого уровня температуры выработки. Для интенсификации процессов гомогенизации и студки стекломассы в пережиме, соединяющем варочную и студочную части печи, используют устройство для перемешивания стекломассы и преграду-холодильник.
Известно, что стекловаренные печи эксплуатируют при различных тепловых режимах. Общим принципом ведения этих режимов является использование для их контроля значений температур по газовому пространству с максимальными тепловыми нагрузками (на уровне более 60% от общего расхода топлива на печь) в зоне провара шихты. Для ускорения процесса варки стекла применяют режимы с распределением максимальных тепловых нагрузок на I, II, III и IV горелках. При этом максимальная температура по газовой среде создается в районе IV и V горелок (на участке квельпункта). В зоне осветления поддерживается тепловая нагрузка до 40% от общей тепловой нагрузки на печь.
При изменениях температуры стекломассы в зоне кондиционирования регулирование режима производят нагрузками на последних горелках. Это является причиной увеличения в стекломассе газовых включений, а также перегрева поверхностного слоя расплава, что снижает термическую однородность стекломассы.
Корректировка теплового режима печей осуществляется, в основном, путем регулирования расходов топлива по отдельным горелкам. Это приводит к значительным локальным изменениям температурного поля по площади отапливаемой части варочного бассейна и, следовательно, к нарушению стабильности варки (1).
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ управления тепловым и технологическим режимом процесса стекловарения в ванных печах для получения флоат-стекла в семигорелочной печи путем установления максимума тепловой нагрузки на III или IV парах горелок с возрастанием расхода топлива от первой пары горелок до зоны максимума, создание дополнительного максимума в зоне шихты и последующего снижения подачи топлива в зону плотной варочной пены (2).
Недостатком известных способов является повышение температуры - максимум до уровня более 1600°С, в результате сокращается срок эксплуатации печи, происходит дополнительное образование дефектов стекла в виде огнеупорных включений и увеличивается расход топлива. Производительность известных печей составляет 400-450 т/сутки, срок службы на уровне 7 лет, удельный расход теплоты 1700-1850 ккал на 1 кг сваренной стекломассы, выпуск высокомарочного стекла около 80% при величине значения коэффициента использования стекломассы (КИС) около 85%.
Современное производство флоат-стекла придает особое значение при варке стекла изменению содержания оксидов железа в стекле, влияющих на теплопрозрачноть стекломассы. Существующие вышеуказанные способы регулирования теплового режима не обеспечивают своевременной стабилизации технологического процесса и эффективного теплообмена в печи в условиях изменения теплопрозрачности расплава.
Техническим результатом заявленного изобретения является снижение энергозатрат на процесс варки, увеличение срока рабочей кампании печи и повышение качества продукции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе управления тепловым и технологическим режимом процесса стекловарения в ванных печах для производства листового стекла флоат-методом путем подачи топлива в зону провара шихты через горелки и установления максимума тепловой нагрузки в определенной паре горелок, для обеспечения повышения эффективности работы пятигорелочной ванной печи мощностью 450-600 т/сутки, осуществляют перераспределение подачи топлива таким образом, что над зоной варки на первых трех горелках печи суммарная тепловая нагрузка составляет 66-69% от общей тепловой нагрузки при одинаковой тепловой нагрузке на каждую из трех горелок в размере 22,5±0,5%, температурный максимум по газовой среде устанавливают в районе III горелки печи за счет чего квельпункт приближается к зоне варки стекломассы, при этом разницу между температурами по газовой среде в конце варочного бассейна печи и в начале зоны варки шихты перед I горелкой поддерживают равной 10±5°С.
Пример осуществления способа иллюстрируется на фиг.1 и 2, представляющих собой соответственно план и продольный разрез печи. Над зоной варки шихты (1) на первых трех горелках (2, 3, 4) устанавливается суммарная тепловая нагрузка, составляющая 69% от общей тепловой нагрузки на печь при одинаковой тепловой нагрузке на каждую из этих горелок в размере 23%. С целью стабилизации положения границ варки шихты (5) и интенсификации теплообмена между шихтой и расплавом (6) квельпункт приближен к зоне варки шихты (1) за счет организации температурного максимума по газовой среде (7) в районе третьей горелки (4), на уровне 1580°С. Температурный максимум (7) в районе третьей горелки (4) достигается за счет интенсивного отбора теплоты в зоне активного провара шихты в районе действия первых двух горелок (2, 3).
Для активизации процессов осветления и гомогенизации стекломассы на четвертой и пятой горелках (8, 9) устанавливается суммарная тепловая нагрузка, составляющая 31% от общей тепловой нагрузки на печь.
Для стабилизации сыпочного цикла конвекционных потоков стекломассы и создания запаса теплоты с целью компенсации теплопотерь, обусловленных колебаниями таких факторов, как содержание оксидов железа в стекле, соотношение шихта: стеклобой, калорийность топлива, а также воздействием других факторов, температура по газовой среде (10) в конце варочного бассейна перед пережимом (11), равная 1488°С, выше температуры (12) на участке начала зоны варки шихты (1) (перед первой горелкой), составляющей 1480°С, на 8°С, что обеспечивает необходимую для выработки температуру студочной части печи (13).
Производительность печи в данном случае составляет 500 т/сутки при удельном расходе теплоты 1400-1500 ккал на 1 кг сваренной стекломассы. Снижение количества пороков стекла (газовых включений, продуктов кристаллизации, непровара шихты и др.) обеспечивает увеличение выпуска высокомарочного листового стекла до 90-95%, а величины значения КИС до уровня 90-93%. Срок службы печи возрастает до 10-12 лет.
Решения, составляющие основу изобретения, позволяют осуществлять управление тепловым и технологическим процессом варки стекла без регулирования тепловых нагрузок по отдельным горелкам, а за счет изменения общего расхода топлива на печь в соответствии с указанным выше распределением тепловых нагрузок по горелкам печи.
Ввод в автомат соотношения зависимостей температур, обозначенных на фиг.2 по длине газового пространства под номерами (7, 10, 12, 14, 15) с учетом заданного уровня и допустимых отклонений температуры стекломассы под слоем проваривающейся шихты в зоне варки (1), позволяет полностью автоматизировать процесс варки. В результате уменьшается удельный расход теплоты, снижается температура газового пространства по длине бассейна и повышается качество продукции.
Источники информации
1. SU 591415 А, 21.02.1978.
2. Л.Я.Левитин и др. Совершенствование тепловых режимов стекловаренных печей. Стекло и керамика, 1984, 5, с.7-8.
Способ управления тепловым и технологическим режимом процесса стекловарения в ванных печах для производства листового стекла флоат-методом путем подачи топлива в зону провара шихты через горелки и установления максимума тепловой нагрузки в определенной паре горелок, отличающийся тем, что для обеспечения повышения эффективности работы пятигорелочной ванной печи мощностью 450-600 т/сутки, осуществляют перераспределение подачи топлива таким образом, что над зоной варки на первых трех горелках печи суммарная тепловая нагрузка составляет 66-69% от общей тепловой нагрузки при одинаковой тепловой нагрузке на каждую из трех горелок в размере 22,5±0,5%, температурный максимум по газовой среде устанавливают в районе III горелки печи, за счет чего квельпункт приближается к зоне варки шихты, при этом разницу между температурами по газовой среде в конце варочной зоны печи и в начале зоны варки перед I горелкой печи поддерживают равной 10±5°С.