Стекловаренная ванная печь

Стекловаренная ванная печь
Полезная модель относится к стекольной промышленности, в частности к конструкциям стекловаренных ванных печей, и может быть использована в производстве тарного стекла.
Известны стекловаренные печи, в которых применяются комбинированные пороги. Например, стекловаренная печь, содержащая свод, боковые и торцевые стены и дно, образующие бассейн с технологическими зонами. Призром, дно печи выполнено с комбинированным порогом /I/.
Использование комбинированного порога позволяет повысить КПД печи, а на качество стекломассы конструкция этих заградительных приспособлений влияния не оказывает.
Известна стекловаренная печь, содержащая варочный и выработочный бассейны, подвесные стены и свод, регенераторы и горелки. Тепловая изоляция бассейнов подвесных стен, свода и горелок выполнена из гранулированного каолинового волокна с алюмоборофосфатньм связующим, покрытого слоем абсестоперлитовой смеси с жидким стеклом, а регенераторы изолированы слоем из асбестоперлитовой смеси с жидким стеклом. Температура в регенераторах - 800оС. Высота регенераторов в данной печи ниже высоты печи, при этом горелки расположены на своде регенератора /2/.
Данная печь имеет длительный срок эксплуатации, низкие тепловые потери, но качество получаемой стекломассы сравнительно низкое, а также удельный расход топлива достаточно высок.
К заявке  93-031621/33
Известны стекловаренные печи, работающие на природном газе, имеющие горелки с карбюрацией газа в струе с подачей его в боковые стенки или под влет. Известны горелки с углом наклона свода, равным 45о, имеющие влеты с горизонтальными участками. Такое конструктивное решение в значительной мере снижает эффект первоначальноговнаправления потока воздуха на зеркало стекломассы. Увеличение угла наклона газовых сопел к горизонту до ТО--Т2° способствует улучшению настильности факела и приближению фронта горения к зеркалу стекломассы. При выполнении выстилки влета под углом от 5 до 12° наилучшая настильность факела достигается при углах наклона свода горелки от 17 до ЗОо.
Лучшая настильность факела достигается при нижнем подводе топлива, что обусловлено положением топливной струи относительно поверхности расплава. Наилучшая настильность факела достигается при угле наклона свода горелок, равным 2023о.
На экономию топлива существенное влияние оказывает увеличение высоты насадки регенератора. Оптимальным объемом регенератора считается 2,5мЗ/м 2 площади печи, для печей, работающих на природном газе.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стекловаренная печь, содержащая свод, стенки, дно образующие технологические зоны, регенератор с насадками, горелки, форсуночные блоки и форсунки. Печь имеет нижний подвод жидкого топлива. Свод и стенки печи выполнены с тепловой изоляцией, а дно не имеет тепловой изоляции. Объем регенератора составляет 1,3-1,6 мЗ/м2 площади печи. Насадки
V / 6 -   содержат 10-12 рядов шамотных кирпичей. Горелки расположены на своде, при этом другой их выход примыкает к торцевой стенки печи. Под горелки выполнен горизонтально, а сводпод углом 23-25°. Дно печи варочной и выработочной зоны выполнено на одном уровне и не имеет порогов /3/.
Малая высота генератора, так как регенерарор данной печи расположен ниже уровня свода печи на 2,2 м, а также наличие мертвой зоны- , которая доходит до 20 от объема регенератора, дает низкий нагрев воздуха до Т  150-200оС, что приводит к повышению расхода топлива. Малая высота регенератора, а соответственно малый объем насадок, также приводит к ухудшению теплового режима, и следовательно к повышению расхода топлива.
В данной печи осуществляется боковой подвод жидкого топлива, поэтому наблюдается повышенный износ стены печи над загрузочным карманом, так как жидкое топливо от форсунки, не успевая испариться, попадает на стенку и сгорая интенсивно разрушает ее, что сокращает срок службы печи.
Выполненный горизонтально под горелок уменьшает настильность факела поверхности стекломассы, соответственно снижает КПД.
Отсутствие порогов увеличивает кратность циркуляции стекломассы между варочной и выработочной зонами печи, это значительно снижает качество стекломассы.
Технический результат - сокращение расхода топлив, увеличение производительности и длительности эксплуатации печи, повышение качества стекломассы.
Указанный технический результат достигается тем, что стекловаренная ванная печь содержит свод, стенки, дно, образующие бассейн печи с зонами плавления и варки, осветления и гомогенизации, выработки и проток, регенератор с насадками, горелки и форсуночные блоки с форсунками. При этом, существенные признаки полезной модели, отличительные от прототипа следующие. Объем регенератора составляет 2,7-3,2 м /м площади печи, а насадка выполнена комбинированной, при этом нижний слой содержит несколько рядов хромомагнезитовых и форстеритовых кирпичей, например: один ряд хромомагнезитовых кирпичей и пять рядов форстеритовых кирпичей или два ряда хромомагнезитовых кирпичей и четыре ряда форстеритовых кирпичей, а верхний слой содержит несколько рядов шамотных кирпичей, например: 25 ряда шамотных кирпичей,причем соотношение высоты нижнего слоя к высоте верхнего слоя составляет 1-6. Выход пары горелок примыкают соответственно к торцевым стенкам печи и регенератора, а свод каждой горелки выполнен под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы, а под горелки выполнен комбинированнъм, при этом горизонтальная часть составляет 0,45-0,5 длины горелки, а наклонная часть выполнена под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы и длина ее составляет 0,5-0,55 длины горелки. Каждый из двух форсуночных блоков установлен в середине наклонной части пода горелки и снабжен форсункой. Печь снабжена пристенной нагревательной емкостью, примыкающей к торцевой стенке печи под горелками. В зонах осветления и гомогенизации выполнен порог-выступ, расположенный на расстояНИИ 0,17-0,2 длины бассейна от протока, а высота его составляет 0,2-0,3 глубины бассейна варочной зоны, при этом порогстенка выполнен за счет того, что дно выработочной зоны расположено выше по отношению к дну варочной зоны, кроме того соотношение высоты дна варочной зоны к высоте дна выработочной зоны составляет 0,19-0,21.
Суш ность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. I показана стекловаренная ванная печь, продольный разрез; на фиг. 2 дан вид печи в плане; на фиг.З - поперечный разрез дна печи; фиг.4 - поперечный разрез горелки.
Стекловаренная ванная печь содержит свод Т, стенки 2, дно 3, образующие бассейн печи с зонами плавления и варки, осветления и гомогенизации, выработки, а также порог-выступ 4, порог-стенку 5, проток б, загрузочный карман 7, расположенный в варочной зоне.
В зонах осветления и гомогенизации выполнен порог-выступ 4, расположенный на расстоянии 0,17-0,2 длины бассейна от протока 6, а высота его составляет 0,2-0,3 длины бассейна варочной зоны. Порог стенка 5 выполнен за счет того, что дно выработочной зоны расположено выше по отношению к дну варочной зоны, при этом соотношение высоты дна варочной зоны к высоте дна вьгработочной зоны составляет 0,19-0,21,
Объем регенератора 8 составляет 2,7-3,2 мЗ/м2 площади печи. Регенератор 8 выполнен с комбинированной насадкой 9, причем нижний слой 10 содержит один ряд хромомагнезитовых кирпичей и пять рядов форстеритовых кирпичей или два ряда хромомагнезит овых кирпичей и четыре ряда форстеритовых кирпичей.
при этом соотношение высоты нижнего слоя ТО к высоте верхнего слоя II составляет 1-6. Комбинированная насадка 9 выполнена по типу лихте.
Выходы пары горелок 12 примыкают соответственно к торцевым стенкам регенератора и печи. Свод 13 каждой из горелок 12 выполнен год углом 28-32о по отношению к зеркалу стекломассы, а под 14 выполнен комбинированным, при этом горизонтальная часть пода 14 составляет 0,45 - 0,5 длины горелки 12, а наклонная часть выполнена под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы и ее длина составляет 0,5-0,55 длины горелки 12.
Каждый И8 двух форсуночных блоков 15 установлен в середине наклонной части пода 14 горелки 12 и снабжен форсункой 16 для подачи жидкого топлива.
Печь снабжена пристенной нагревательной емкостью 17, которая примыкает к торцевой стенке 2 под горелками 12.
В полезной модели порог - выступ 4 расположен на расстоянии 0,17-0,2 длины бассейна от протока б, а высота его составляет 0,2-0,3 глубины бассейна варочной части. Порогстенка 5 выполнен за счет того, что дно выработочной зоны расположено выше по отношению к дну варочной зоны, при этом соотношение высоты дна варочной зоны к высоте дна выработочной зоны составляет 0,19-0,21. Указанные соотношения являются оптимальными по следующим соображениям.
При уменьшении минимальных значений соотношений для порога-выступа 4 и порога-стенки 5, соответственно менее 0,17 , менее 0,2 и мегее 0,19 , увеличивается кратность циркуляции стекломассы между варочной и внработочной зонами. что приводит к понижению производительности печи, а также
снижается качество стекломассы.
При увеличении максимальных значений соотношений для порога-выступа 4 и порога -стенки 5, соответственно более 0,2 , более 0,3 и более 0,21, создается сопротивление движению стекломассы, наблюдается интенсивный износ порогов, а в конечном счете значительно снижается качество стекломассы.
Предложенный объем регенератора 8, который составляет
э р 2,7 -3,2 м /м площади печи, является оптрпх-шльным для печи,
работающей на жидком топливе.
Из научно-технической литературы известно, что повышение температуры подогреваемого воздуха в регенераторе на 1оС приводит к снижению удельного расхода тепла в среднем на 5,2 кдж/кг сварочного стекла.
Предложенная конструкция горелок 12 является оптимальной, при том, что свод 13 горелки 12 выполнен под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы, а под 14 горелки 12 выполнен комбинированным, при этом горизонтальная часть пода 14 составляет 0,45-0,5 длины горелки 12, а наклонная часть выполнена под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы и ее длина составляет 0,5-0,55 длины горелки 12.
При уменьшении угла наклона свода 13 горелки 12 менее 28° и щ)и уменьшении длины горизонтальной части пода 14 горелки менее 0,45, а также при уменьшении угла наклона наклонной части пода 14 менее 28° и при уменьшении длины наклонной части пода 14 менее 0,5 , сгорание капельно-воздушной смеси будет происходить на большем отдалении от зеркала
Ч
стекломассы, при этом снижается настильность факела, что приводит к снижению КПД.
При увеличении угла наклона свода горелки более 32° и при увеличении длины горизонтальной части пода более 0,5 ,а также при увеличении угла наклона наклонной части пода более 32° и при увеличении длины наклонной части пода более 0,55 сгорание капельно-воздушной смеси происходит близко к поверхности зеркала стекломассы, что вызывает не полное сгорание смеси, при этом коптящее пламя и интенсивное образование сажи, значительно ухудшают качество стекломассы, а также снижается производительность.
Работа стекловаренной ванной печи осуществляется следующим образом. Стеклобой и шихта через загрузочный карман 7 поступает в варочную часть печи.Отопление печи осуществляется жидким топливом, например мазут или печное топливо. Жидкое топливо предварительно нагревается до Т « ТОО-200°С в пристенной нагревательной емкости 17, за счет утилизации тепла печи.
Далее жидкое топливо через два форсуночных блока 15 и форсунки 16 поступает в горелки 12. Одновременно из регенератора 8 и горелки 12 истекает подогретый до Т  400оС воздух. Затем капельно-газовал смесь через паругорелок 12 поступает в варочную зону печи, где происходит сжигание топлива. В данной печи осуществляется нижняя подачи жидкого топлива и подвйетное сжигание с подковообразным направлением пламени.
расплав, который далее поступает в зоны осветления и гомогенизации. В процессе геомогенизации и осветления из расплава стекломассы осаждаются на дно печи твердые и стекловидные включения, а также расслоившиеся стекломассы, а порог-выступ 4 и порог-стенка 5 препятствуют их дальнейшему движению. Затем через проток б стекломасса поступает в выработочную зону.
Далее стекломасса подвергается обработке, согласно технологической схеме, конечный продукт - 3-х литровые баллоны.
Предложенный объем регенератора 2,7-3,2 м /м площади печи является оптимальным для данной печи, работающей на жидком топливе. Большая высота регенератора позволяет увеличить объем насадок на 72-74/5. Кроме того, предложенная комбинированная насадка обеспечивает нагрев воздуха в регенераторе до Т 400оС, так как нижний слой насадки содержит несколько рядов хромомагнезитовых ифорстеритовых кирпичей, которые выдерживают большие перепады температур не разрушаясь, кроме того верхний слой насадки содержит несколько рядов шамотных кирпичей. Предложенное соотношение высоты нижнего слоя к верхнему слою насадки, которое составляет 1-6, является оптимальным, так как обеспечивает необходимую термостойкость и оптимальную стоимость. Все это способствует созданию оптимального теплового режима, приводит к снижению удельного расхода топлива на 10-15, кроме того увеличивается межремонтный цикл по замене насадок в 2-2,5 раза.
Так как , сжигание жидкого топлива в стекловаренных печах имеет ряд особенностей, а именно проходя фазу испарения, капельно-газовая смесь обладает большой инерцией, чем чисто газовая Поэтому требуется, чтобы воздушный поток, истекающий из регенератора через горелки, обладал большей энергией, для улучшения настильности факела и приближения фронта горения к зеркалу стекломассы.
Это достигается оригинальным размещением форсуночного блока в середине наклонной части пода горелки, в сочетание с выполнением свода горелки под углом 28-32° по отношению к зеркалу стекломассы и выполнением пода горелки комбинированным , т.е. горизонтальная часть составляет 0,45-0,5 длины горелки, а наклонная часть выполнена подуглом 28-32о, по отношению к зеркалу стекломассы и длина ее составляет О 5-0,55 длины горелки.
Это позволяет значительно улучшить гидравлику печи, за счет расширения сечения влета и более интенсивного прижатия факела стекломассы, при этом суммарный тепловой поток на тепловоспринимающую поверхность стекломассы увеличивается на 6-7.
В итоге, указанная конструкция регенератора с комбинированными насадками, предложенная конструкция горелок, повышает теплоотдачу, что обеспечивает снижение расхода топлива на 25-30, а также значительно улучшается качество стекломассы.
Так как, процесс сжигания жидкого топлива характеризуется следующими стадиями: нагрев, испарение, разложение, поэтому необходимы дополнительные затраты энергии, если эти процессы будут происходить в печном пространстве.
Печь снабжена пристенной нагревательной емкостью, где происходит предварительный нагрев и частичное испарение жидкого топлива, за счет утилизации тепла печи, что дает экономию топлива до 10%.
В печи осуществляется более полное сжигание топлива и меньший унос шихты из печи отходящими газами, поэтому происходит снижение вредных выбросов, улучшается экологическое состояние окружающей среды.
Порог-выступ и порог-стенка образуют заградительное приспособление, которое сокращает кратность циркуляции стекломассы в варочной и выработочной зонах, что позволяет создать оптимальный тепловой режим в зонах и повысить производительность печи, кроме того значительно повьшается качество стекломассы.
Предполагаемый срок эксплуатации данной печи -3-3,5 года, при этом производительность увеличивается на 30%.
Удельный съем
стекломассы 1250 кг/м2.сутки 850 кг/м2.сутки Коэффициент использования стекломассы 0,88 0,75 Производительность . 77,5 т/сутки О, 51,0 т/сутки КПД345S 19/0
Таблица
Предложенная Известная печь печь /прототип/