ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к промышленности строительных материалов, в частности, к устройствам для производства стекла непрерывным методом.
Известна ванная стекловаренная печь, содержащая загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны (см. патент СССР 293326, МПК С03В 5/04, опубл. 15.01.71 г., бюл. 5).
Недостатком известной печи является то, что нерасплавленная шихта в варочном бассейне распространяется в сторону по направлению к его боковым стенкам, накапливается у последних, забивает проход как для поступления шихты в варочный бассейн, так и выходное отверстие из него.
Известна ванная стекловаренная печь, включающая свод, под, стенки варочного бассейна, проток и охлаждаемый элемент в виде двух трубчатых змеевиков, расположенных в окружающем проток огнеупоре (см.: патент РФ на изобретение №2053961, МПК С03В 5/04, опубл. 10.02.96 г., бюл. 4).
Недостатком этой конструкции является изначальное разрушение окружающего проток огнеупорного материала по мере протекания по нему жидкого стекла. Лишь после этого начинает образовываться защитный замороженный слой из жидкого стекла в виде прочного гарнисажа.
Известна также ванная стекловаренная печь, содержащая загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны. Для удержания шихты в центре варочного бассейна установлен экранирующий элемент, расположенный по продольной оси через загрузочный карман. При этом экранирующий элемент может быть выполнен в V-образной форме из трубы, установленной под углом к поверхности плавающей шихты и стекломассы с приспособлением для циркуляции охлаждаемого агента, либо в виде перегородки из огнеупорного материала (см.: патент СССР 293326, МПК С03В 5/04, опубл. 15.01.71 г., бюл. 5).
Недостатком данного решения является то, что экранирующий элемент заглублен под углом к поверхности плавающей шихты и уровню стекломассы, вследствие чего в месте заглубления он создает физическое препятствие продвижению шихты в глубину варочного бассейна, образуя застойную зону шихты, поступающей от боковых стен в центр печи, что приводит к локальному переохлаждению стекломассы, увеличению ее вязкости в этом месте и естественному ухудшению варки шихты. Кроме того, в результате местного охлаждения (местного заглубления экранирующего элемента) шихта отходит от стен варочного бассейна, но не по всей длине экранирующего устройства, находящегося в
ванной печи, а только в зоне непосредственного его погружения в стекломассу. Там, где он находится над шихтой, охлаждение стекломассы не происходит. Поэтому конвекционные потоки не изменяются и шихта находится у боковых стен варочного бассейна и к центру печи не направляется. Что касается стекловаренной печи, у которой экранирующий элемент выполнен в виде перегородки из огнеупорного материала, то этот вариант не приемлем на действующих стекловаренных печах из-за сложности исполнения и экономической (технологической) нецелесообразности.
Наиболее близкой к предлагаемой является ванная стекловаренная печь, включающая загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны, а так же основной водоохлаждаемый трубчатый элемент, который имеет Z-образную форму, размещен горизонтально вдоль загрузочного кармана и варочного пространства печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана между загрузчиками шихты и заглублен в стекломассу. Отношение длины основного водоохлаждаемого элемента к длине части печи, занятой шихтой составляет 1:(1,1-0,9).
Имеется также дополнительный водоохлаждаемый элемент, выполненный плавающим и расположенный над основным водоохлаждаемым элементом и имеющий одинаковую с ним конфигурацию (см. патент РФ на изобретение №2187467, опубл. 20.08.2002 г., бюл. 23).
Однако, введение в шихту под углом 90° двух водоохлаждаемых элементов расположенных один над другим, создает местное сопротивление свободному продвижению шихты и, как показала практика, приводит к снижению температуры стекломассы в загрузочном кармане, повышению ее вязкости и образованию застойной зоны стекломассы между заглубленными охлаждаемыми элементами и торцевой стеной загрузочного кармана. Это сдерживает продвижение шихты из загрузочного кармана в варочную часть ванной стекловаренной печи, препятствует ее равномерному распределению и снижает скорость провара.
Задачей настоящего технического решения является достижение равномерного распределения шихты по ширине загрузочного кармана, не допуская ее контакта с боковыми стенами, повышение температур стекломассы в загрузочном кармане, и устранение местного сопротивления препятствующего свободному продвижению шихты из загрузочного кармана в стекловаренную печь.
Решение поставленной задачи позволит стабилизировать процесс стекловарения, улучшить качество вырабатываемой продукции, а так же увеличить срок службы стекловаренной печи за счет уменьшения коррозии боковых стен ванной печи.
Поставленная задача решается тем, что ванная стекловаренная печь, включающая загрузчики шихты, загрузочный карман, варочный и выработочный бассейны, основной водоохлаждаемый элемент, выполненный с возможностью регулирования степени заглубления в стекломассу, размещенный горизонтально вдоль загрузочного кармана и варочного бассейна перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана между загрузчиками шихты, согласно решению, содержит два дополнительных водоохлаждаемых элемента для бокового регулирования положения шихты, каждый из которых состоит из верхнего, нижнего горизонтальных участков и соединяющего их наклонного под углом 30-45° к уровню стекломассы участка, установленные перпендикулярно к торцевой стене между загрузчиками шихты и боковыми стенами загрузочного кармана, регулируемые по высоте относительно уровня стекломассы.
Дополнительные водоохлаждаемые элементы позволяют предотвратить контакт шихты и расплава ее агрессивных компонентов с боковыми стенами загрузочного кармана. Они устанавливаются на высоте ±20 мм от уровня стекломассы и имеют длину рабочей части 1÷2,5 м, соизмеримую с расстоянием от торцевой стены до места введения в стекломассу основного водоохлаждаемого трубчатого элемента.
Длина нижнего горизонтального участка дополнительных водоохлаждаемых элементов соизмерима с расстоянием от торцевой стены до места введения в стекломассу основного водоохлаждаемого элемента.
Основной водоохлаждающий элемент имеет форму аналогичную дополнительным элементам, при этом его нижний горизонтальный участок введен в стекломассу на расстоянии 1÷2,5 м от торцевой стены загрузочного кармана.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана печь в плане; на фиг.2 - продольный разрез печи по А-А на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез печи по Б-Б на фиг.2, на фиг.4 - график распределения однородности стекла, на фиг.5 - график ежесуточно проходящих инородных включений ("камней"), разрушающих ленту стекла. На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - ванная стекловаренная печь; 2 и 3 - загрузчики шихты; 4 - загрузочный карман; 5 - варочный бассейн; 6 - выработочный бассейн; 7 - основной водоохлаждаемый элемент; 8 - шихта; 9 - стекломасса; 10 - дополнительные водоохлаждаемые элементы; 11 - поперечные потоки стекломассы, 12 - соединяющий участок основного водоохлаждаемого элемента. На графиках фиг.4 и 5 кривые, выполненные сплошной линией, соответствуют распределению однородности в вырабатываемом стекле и количеству проходящих инородных включений до установки водоохлаждаемых элементов, а пунктирные кривые - после установки водоохлаждаемых элементов.
Ванная стекловаренная печь 1 включает загрузчики шихты 2 и 3, загрузочный карман 4, варочный 5 и выработочный 6 бассейны. В загрузочном кармане 4 и варочном бассейне 5, пространство которого заполнено шихтой 8 и стекломассой 9, расположен основной водоохлаждаемый элемент 7. Каждый водоохлаждаемый элемент изготовлен из двух металлических труб, одна из которых предназначена для подачи воды, а другая - для отвода, расположенных в вертикальной плоскости, или одной петлеобразно изогнутой трубы, обеспечивающей выполнение перечисленных функций. Водоохлаждаемые элементы состоят из трех участков: двух горизонтальных - верхнего и нижнего, расположенных в вертикальной плоскости, и соединяющего их наклонного участка 12, расположенного под углом 30-45° к уровню стекломассы.
Основной водоохлождаемый элемент 7 для эффективности охлаждения заглублен в стекломассу 9 (фиг.1-3). Основной водоохлаждаемый элемент 7 расположен вдоль загрузочного кармана 4 и варочного бассейна 5 печи перпендикулярно к торцевой стене загрузочного кармана 4 между загрузчиками 2 и 3 шихты 8.
Для предотвращения контакта шихты и ее агрессивных компонентов с боковыми стенами загрузочного кармана введены два дополнительных водоохлаждаемых элемента 10, которые установлены перпендикулярно к торцевой стене, между загрузчиками шихты и боковыми стенами загрузочного кармана, регулируемые по высоте относительно уровня стекломассы.
Горизонтальный нижний участок дополнительных водоохлаждаемых элементов имеет протяженность, сравнимую с длиной загрузочного кармана, но не превышающую ее более чем на 1-2,5 м.
На основании экспериментальных данных, полученных при теплотехническом обследовании температурных полей стекломассы наилучшие результаты могут быть получены при соотношении длины основного водоохлаждаемого элемента 7 к длине части печи, занятой шихтой 8, как 1:(1,1-0,9).
Ванная стекловаренная печь работает следующим образом.
Шихта 8, загружаемая в печь 1 через загрузочный карман 4, плавится и варочном бассейне 5, образуя стекломассу 9. Снижая температуру стекломассы 9 вдоль центра печи 1 ниже температур, установившихся у боковых стен, основной водоохлаждаемый элемент 7 перераспределяет поперечные потоки 11 стекломассы 9, направляя их от боковых стен ванной печи 1 к продольной оси - центру печи 1. Шихта 8, плавающая на поверхности стекломассы 9, перемещается этими потоками на некоторое расстояние от боковых стен печи 1 к ее центру. Для корректировки равномерности распределения шихты 8 по ширине варочной части печи 1 служат дополнительные водоохлаждаемые элементы 10,
конструкция которых такова, что они выступают из стекломассы 9, служат барьером и не позволяют кучам шихты 8, сомкнуться с боковыми стенами загрузочного кармана, чем достигается их удержание в центре печи 1 и устраняется разрушение боковых стен загрузочного кармана.
Применение заявленного технического решения позволило улучшить однородность стекломассы 9 (фиг.4), идущей на выработку изготовляемой продукции и уменьшить содержание в стекломассе инородных включений ("камней") в виде зерен разрушающегося огнеупора, образующихся от разъедания компонентами стекольной шихты 8 боковых стенок ванной печи 1 (фиг.5) и загрузочного кармана 4.
Предлагаемое решение позволяет увеличить срок службы стекловаренной печи за счет уменьшения степени разъедания огнеупора боковых стен, улучшить качество вырабатываемой продукции путем управления температурными полями, положением шихты в варочной части печи и поперечными конвекционными потоками стекломассы. При этом увеличивается выработка стекла в натуральном выражении вследствие уменьшения попадания в ленту стекла инородных разрушающих включений, а также улучшается варка за счет увеличения обогреваемой поверхности шихты, более равномерного расположения ее на достаточно большей площади печи.