Стекловаренная ванная печь

Стекловаренная ванная печь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТЕКЛОВАРЕННАЯ ВАННАЯ ЛЕЧЬ, содержащая варочный бассейн и, в кладке дна которого в несущих элементах .установлены барботажные сопла, студочный бассейн и выработочную. часть, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества стекла , увеличения производительности и продления -рабочей кампании печи, несущий элемент вьтолнен в виде чаши прямоугольной формы с выступами по периметру, при этом длина и ширина наружньк сторон чаши составляет 0,050 ,15 ширины варочного бассейна при высоте, равной 1,1-1,5 толщины огнеупорной кладки дна, а высота выступов вдоль и поперек продольной оси печи г составляет соответственно 0,08-0,15 и 0,03-0,12 глубины варочного бассейk/} на при их толщине, равной 0,02-0,05 ширины варочного бассейна.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (19 зш С 03 В 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Щ Дс",)4ЯЯ Я УФ 7г и (21) 3580077/29-33 (22) 15 ° 04.83 (46) 30.10.84. Бюл. Ф 40 (72) Л,Я. Левитин, Л.И. Проценко, О.Н. Попов, H.À. Панкова, В.Д. Токарев, В.А. Ветренников, К.Д. Сафре и Д.Г. Литвиненко (71) Государственный научно-исследовательский институт стекла (53) 666.1.031.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 588196, кл. С 03 В 5/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 337351, кл. С 03 В 5/04, 1972 (прототип).

3. Технический отчет ГИСа по теме Р-361, M., 1980. (54)(57) СТЕКЛОВАРЕННАЯ ВАННАЯ ПЕЧЬ, содержащая варочный бассейн и, в кладке дна которого в несущих элементах .установлены барботажные сопла, студочный бассейн и выработочную, часть, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества стекла, увеличения производительности и продления .рабочей кампании печи, несущий элемент выполнен в виде чаши прямоугольной формы с выступами по периметру, при этом длина и ширина наружных сторон чаши составляет 0,05О, 15 ширины нарочного бассейна при высоте, равной 1,1-1,5 толщины огнеупорной кладки дна, а высота выступов вдоль и поперек продольной оси печи составляет соответственно 0,08-0,15

О и 0,03-0, 12 глубины варочного бассейна при их толщине, равной 0,02-0,05 ширины варочного бассейна.

1121242

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для производ. ства листового, тарного и других типов стекол. 5

Известна стекловаренная печь, в которой в варочном бассейне установлены сопла над кладкой дна на расстоянии, равном 0,1-0,2 глубины варочного бассейна (1) .

Однако по мере разъедания сопел стекломассой и приближения mr. рабочего сечения к дну эффект разъедания кладки дна усиливается.

Известна конструкция стекловарен- 15 ной ванной печи с использованием трубчатого металлического водоохлаждаемого поперечного (по отношению к продольной оси бассейна) держателя

1барботажных сопел и коммуникаций 20 для подачи к ним рабочего газообразного агента, так называемого барботера. В соответствии с данной конструкцией сопла располагаются по одной прямой в сечении установки барботера, 25 а возможность регулирования глубины погружения последнего в стекломассу (главным образом за счет изменения его конструкции} позволяет сориентировать верхний обрез всех сопел барботе-ЗО ра практически на любом (в пределах глубины бассейна) расстоянии от кладки дна. Тем самым исключается возможность интенсивного разъедания огнеупорной кладки дна в районе работы барботажных сопел (2J .

Недостатками данной конструкции являются сложность установки и эксплуатации, необходимость охлаждения значительными количествами умягченной 40 воды, непроизводительные теплопотери, связанные с охлаждением барботера.

Исключена также возможность реализации технологических схем бурления с расположением сопел по кривым второ- 45 го и третьего порядков, в шахматном порядке и т.д. — возможна организация барботажа расплава только при расположении сопел в виде поперечного ряда. Кроме того, конструкция характе- 50 ризуется необходимостью устройства крупногабаритных окон в подвесных стенах печи для установки барботера, невозможностью (в виду значительного сокращения длины простенков между 55 горелками в современных печах) установки в данной технологической зоне, например в зоне шихты, на заданном расстоянии друг от друга (обычно 1, 2-1, 7 м) несколько барботеров, физической невозможностью установки барботеров в сечениях, проходящих в створе горелок печи, т.е. в .сечениях бассейна, в которых применение барботажа стекломассы теплотехнически эффективно.

Наиболее близкой к изобретению является стекловаренная ванная печь, в варочном бассейне которой сопла для барботажа стекломассы устанавливают в бакоровых столбиках„ вмонтированных в кладку дна бассейна. Такая установка сопел исключает интенсивный износ огнеупорной кладки дна в зоне работы барботажных сопел $3).

Существенным недостатком этой конструкции является практически беспрепятственное вовлечение в выработочный поток стекломассы продуктов разъедания бакоровых столбиков стекломассой.

Общим недостатком известных конструкций является их ограниченные возможности в части снижения интенсивности движения загруженных в печь ,гряд шихты под действием поперечных (направленных от высокотемпературной, расположенной вдоль центральной оси бассейна, области к его менее нагретым боковым стенам) конвекционных потоков стекломассы.

В результате повышается вероятность продвижения гряд шихты к боковым стенам, что снижает варочную способность печи и является в условиях современных высокопроизводительных печей основной причиной преждевременного интенсивного износа огнеупорной кладки стен варочного бассейна на уровне зеркала стекломассы в зоне варки.

Управление этим процессом, с целью снижения интенсивности поперечных конвекционных потоков стекломассы, за счет создания в зоне барботажной обработки восходящих от сопел потоКоВ стекломассы, являющихся механическим барьером на пути поперечно направленных конвекционных потоков стекломассы и их тормозящих, недостаточно эффективно.

Это объясняется тем обстоятельством, что эффект торможения от указанных механических барьеров в значительной мере снижается благодаря интенсификации поперечных конвек1121242 ционных покотов стекломассы в зоне действия барботажных сопел на периферийных участках варочного бассейна (из-за подъема в зоне барботажа глубинных, более холодных, объемов 5 стекломассы на поверхность расплава) °

Целью изобретения является улучшение качества стекла, увеличение производительности и продление рабочей кампании печи. 10

Поставленная цель достигается тем, что в стекловаренной ванной печи, содержащей варочный бассейн, в кладке дна которого в несущих элементах установлены барботажные сопла, 15 студочный бассейн и выработочную часть, несущий элемент выполнен в виде чаши прямоугольной формы с выступами по периметру, при этом длина и ширина наружных сторон чаши состав. 20 ляет 0,05-0, 15 ширины варочного бассейна при высоте, равной 1, 1-1,5 толщины огнеупорной кладки дна, а высота .выступов вдоль и поперек продольной оси печи составляет соответ- 25 ственно 0,08-0, 15 и 0,03-0, 12 глубины варочного бассейна при их толщине, равной 0,02-0,05 ширины варочного бассейна.

Изобретение поясняется описанием Зп конкретного выполнения стекловаренной печи, варочный бассейн которой оснащен барботажными соплами, установленными в вмонтированные в кладку дна бассейна блоками-чашами.

3S

На фиг. 1 изображена стекловаренная ванная печь с барботажными блоками-чашами в варочном бассейне, план; на фиг.2 — то же, поперечный разрез по барботажной зоне варочного бассейна; на фиг.3 — то же, продольный разрез по барботажной зоне варочного бассейна.

Стекловаренная ванная печь имеет варочный басейн 1, студочный басейн 4

2 и выработочную часть 3 со стеклоформующими устройствами 4. В варочном бассейне 1, отапливаемом горелками 5, в пределах площади проекции зоны расположения гряд шихты 6 устанавливают барботажные чаши 7.

Чаши 7 вмонтированы в колодцеобразные прямоугольные проемы в кладке дна бассейна, образованные огнеупорными донными брусьями 8 и футеровоч- ной огнеупорной плиткой 9. Основание чаши 7 составляют брусья 10, центральный из которых имеет отверстие для установки барботажного сопла 11 в вертикальном отверстии барботажного бруса 12. Огнеупорные брусья 13 и 14 образуют в своей обращенной к стекломассе части выступы-барьеры, сориентированные соответственно вдоль и перпендикулярно продольной оси варочного бассейна 1 и формирующие собственно чашу.

Для исключения возможности усиленного разъедания чаши 7 по швам последние уплотняют по всей площади контактирующих поверхностей брусьев

7-12 высокостеклоустойчивой массой

15, например цирконовой.

Стекловаренная печь работает следующим образом.

С помощью механических эагрузчиков (не показаны) в варочный бассейн

1 поступает шихта и бой, провар которых осуществляется за счет сжигания топлива с помощью горелок 5 в пламенном пространстве печи 16, ограниченном подвесными стенами 17 и сводом

18. По мере продвижения, по длине варочного бассейна 1, шихта в смеси с боем распределяется по поверхности стекломассы 19, занимая зону 6. Параллельно с процессом провара шихты осуществляется барботажная обработка расплава сжатым газообразным агентом, расположенного под слоем шихты 6, и барботирование последней за счет работы сопел t1. При этом достигаются положительные эффекты по ускоре нию процессов варки и гомогенизации стекла, а также интенсификация тепло- и массообмена в зоне варки стекла.

В результате улучшается качество стекломассы и повышается производительность печи по сваренной стекломассе. Подъем обращенной к стекломассе горизонтальной рабочей поверхности 20 бруса 12 исключает технологически недопустимое вовлечение придонных слоев расплава в восходящие от сопел 11 вертикальные потоки стекломассы 21, что способствует улучшению однородности стекломассы. Наличие выступов-барьеров, образуемых в кладке блоков-чаш 7 брусьями 13 и

14, позволяет локализовать продукты разрушения огнеупорных элементов непосредственно в зоне работы сопел 11, что предотвращает возможность их поступления в выработочный поток стекломассы. При этом по мере разъе1121242 дания потоками стекломассы 21 зоны формирования барботажного пузыря на рабочей поверхности 20 бруса 12 (обычно имеющего воронкообразный ха» рактер разрушения с центром воронки по оси сопла) объем собственно чаши увеличивается, и, следовательно, более эффективно локализуются продукты разрушенных огнеупорных элементов

11-13. 10

Благодаря этому улучшается качество готовых стеклоизделий, обеспечивается более устойчивая работа стеклоформующего оборудования, увеличивается производительность печи и выпуск продукции.

Благодаря уменьшенной высоте выступов-барьеров 14, по сравнению с выступами-барьерами 13, обеспечивается беспрепятственное движение обратной ветви сыпочного цикла конвекционного потока стекломассы 22.

В то же время применение предлагаемой конструкции барботажных чаш 7 более высоких выступов-барьеров 13, сориентированных вдоль продольной оси бассейна 1, обеспечивает торможение поперечных конвекционных потоков стекломассы 23.

В результате снижается интенсив- З0 ность продвижения шихты к боковым стенам бассейна 24 и тем самым увеличивается срок службы огнеупорной кладки стен бассейна на уровне зеркала стекломассы. Кроме того, за З5 счет эффекта торможения поперечных конвекционных потоков 23, особенно их нисходящей ветви 25, уменьшается скорость разъедания огнеупорной кладки стен бассейна по всей их высоте,- 40 что способствует продлению рабочей кампании печи в целом и также улучшается качество и увеличивается производительность стеклоформующей линии, 45

Целесообразно выполнение чаш из огнеупорного материала, в несколько раз превьппающего llo стеклоустойчивости материалы, применяющиеся для кладки остальных участков, например из бакора/41 или хромалюмоцирконовых огнеупоров.

Как показывают результаты стендовых испытаний и физического моделиро- 5 вания процесса, при длине и ширине наружных сторон чаши менее 0,05 ширины варочного бассейна площадь зонь» возможного разрушения элементов огнеупорной кладки дна бассейна в результате непрерывной работы барботажного сопла превышает площадь несущего сопло блока-чаши, .что лишает изобретение физического смысла. Увеличение длины и ширины наружных сторон блока-чаши более 0 15 ширины варочного бассейна приводит к неоправданной громоздкости конструкции и перерасходу огнеупорных материалов, к высоким теплопотерям (а для изготовления блоков-чаш целесообразно применение высокостекло устойчивых плавленных намного более теплопроводных, чем применяемых для кладки дна шамотный огнеупор, огнеупорных материалов), к трудностям размещения ряда (например, 10-15 шт) сопел в зоне варки. Наконец, применение барботажных блоков, увеличенных по сравнению с предлагаемыми размерами, существенно сокращает активный (с точки зрения участия в процессе массообмена) объем стекломассы. При величине h менее 1, 1 толщины огнеупорной кладки дна бассейна имеет место недопустимый с технологической точки зрения захват восходящими от сопел вертикальными потоками стекломассы обратного конвекционного потока стекломассы сыпочного цикла. Кроме того, гарантируется необходимая надежность службы барботажного узла в течение всей рабочей кампании печи (до 5-7 лет) с обеспечением остаточной толщины огнеупорной кладки блока в центре его разрушения (совпадает с осью сопла) возникающими в зоне барботажных сопел потоками стекломассы в конце кампании печи не менее

150 мм. В случае использования барботажных блоков-чаш с высотой более

1,5 толщины кладки дна нарушается нормальная схема развития конвекционных потоков стекломассы, значительно уменьшается активный объем стекломассы и усредняющая способность печи, неоправданно увеличивается расход дефицитных огнеупорных материалов.

При уменьшении высоты выступов-барьеров 13, ориентированных вдоль продольной оси бассейна 1, менее 0,08 глубины бассейна становится практически незначимым эффект торможения поперечных конвекционных потоков стекломассы 23, а в случае увеличения высоты этих выступов более О, 15 глубины бассейна 1 возникают неблаго1121242 приятные условия для нормального развития сыпочного конвенционного цикла потоков стекломассы 22.

Выполнение выступов-барьеров 14, ориентированных перпендикулярно про- 5 дольной оси бассейна, высотой менее

0,03 глубины бассейна 1 исключает возможность локализации в чаше 7 продуктов разрушения элементов кладки дна бассейна 1 в зоне барботажной обработки расплава. Увеличение же высоты выступа-барьера 14 до уровня более О, 12 глубины варочного бассейна приводит к нарушению нормальной организации сыпочного цикла конвек- 15 ционных потоков стекломассы в связи со значительным в этом случае торможением на выступах 14 обратной ветви

22 этого цикла.

Внедрение в промышленность предлагаемой конструкции стекловаренной ванной печи позволяет улучшить качество стекла за счет снижения вероятности вовлечения продуктов разруше. ния огнеупорных элементов кладки

25. дна варочного бассейна в зоне барбо- тажной обработки стекломассы, прод" лить рабочую кампанию печи за счет снижения. скорости разъедания стен варочного бассейна в условиях снижения интенсивности поперечных конвекционных потоков стекломассы, повысить эксплуатационную надежность барботажного узла и обеспечить увеличение производительности печи по сваренной и выработанной стекломассе.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает на печи листового стекла производительность 350450 т стекломассы в сутки за счет увеличения выхода стекла 1 сорта на

0,5-1%, повышения производительности на, 2-3%, продления кампании печи на.

4-6.мес. Годовой экономический эффект изобретения порядка 350400 тыс.руб.

В целом по отрасли экономическая эффективность внедрения предлагаемого изобретения составляет не менее

5 млн.руб. в год.

1121242

Заказ 7880/16

Тираж 468 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Буклей

Редактор А.. Гулько Техред Т,Маточка Корректор И. Муска