МНОГОБАССЕЙНОВАЯ ПЕЧЬ
MULTI-BASIN FURNACE

Изобретение относится к устройствам для производства стекла, более конкретно к конструкции ванной стекловаренной печи, и может найти применение в промышленности стройматериалов.
Известна ванная стекловаренная печь, содержащая под общим сводом как минимум две разделенные охлаждаемой перегородкой секции, каждая из которых представляет соединенные протоком варочный и выработочный бассейны, разделенные по пламенному пространству решетчатым экраном, а свод печи оперт на торцевые стены секций (SU 336272, публ. 1972, ф-ла, фиг.1-3). Конструкция такой печи не позволяет варить в каждом бассейне стекло строго постоянного химического состава, т.к. возможно загрязнение по общему газовому пространству одного бассейна другим. Периодическое сжигание топлива не может обеспечить постоянство температуры стекломассы, что еще больше усугубляется сетчатым экраном. Свод печи опирается на пяты, которые имеют металлоемкую конструкцию из кронштейнов, пятовых балок, колон, донных балок и прогонов. Торцевые влеты горелок не позволяют приблизить свод к зеркалу расплава, что замедляет теплообмен между факелом, расплавом и шихтой. Водоохлаждаемые плиты перекрытия бассейнов отбирают тепло и увеличивают нерабочее межбассейновое пространство.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является ванная печь, дно варочного бассейна которой выполнено с волнообразной поверхностью, гребни которой расположены параллельно продольной оси печи (SU 1167156, публ. 1982, ф-ла, фиг.1). Недостаток такой печи состоит в сложности конструкции и невозможности организации отдельных бассейнов без существенного изменения этого устройства. Наличие поршневых камер не позволяет приблизить свод к зеркалу расплава, что снижает экономичность печи.
Цель изобретения - улучшение качества расплава за счет разделения газового пространства печи, экономия строительных материалов за счет упрощения металлических конструкций низа бассейнов печи, повышение экономичности из-за приближения свода к зеркалу расплава стекла.
На фиг.1 изображена многобассейновая печь в плане, разрез А-А; на фиг.2 - то же, поперечный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - продольный разрез В-В на фиг.1.
Многобассейновая печь содержит варочные бассейны 1 с двускатным дном и с загрузочными окнами 2, соединенные протоками 3 с выработочными бассейнами 4, в дне которых расположены выработочные каналы 5. Варочные бассейны отделены продольными стенами 12, несущими пяты свода 13 и своды газовых пространств печи 14 с системой обогрева в виде горелок 15. Дно варочных бассейнов образовано выпуклыми поверхностями цилиндрических арок 8, опирающихся крыльями на внутренние и внешние опорные стены 9. Арки 8, имеющие стрелу подъема Н и пролет L, последовательно сочленены крыльями и расположены между торцевыми стенами 10 параллельно продольной оси печи. Линии сочленения крыльев арок образуют впадины дна бассейнов 11, сами крылья - скаты дна, а гребни арок служат опорами продольных стен 12, отделяющих варочные бассейны. Расплав сырьевых материалов 6 располагается в варочных бассейнах либо на поде из расплавленного тяжелого металла 7. Во впадинах дна бассейнов 11 установлены сопла бурления 16. В случае установки продольных стен 12 на впадины дна арок бассейна изменяются конвекционные потоки стекломассы: более горячие слои с верха арок будут с большей скоростью разъедать продольные стены и загрязнять стекло камнем от огнеупора.
Оптимальная стрела подъема Н арок составляет 1/2-1/8 пролета L. При стреле, равной 1/2 L и больше сочленение крыльев арок конструктивно невозможно; при Н<1/8 L - несущей способности арок недостаточно, затруднен тепломассообмен между осевой и краевой зонами бассейна.
Печь работает следующим образом. В загрузочные окна печи 2 поступает сырьевой материал, включают систему отопления с горелками 15, в результате в бассейнах 1 образуется расплав сырья 6. Возможно получение расплава на поверхности пода из расплавленного тяжелого металла 7. В процессе варки минеральный расплав подвергается бурлению через сопла 16. На выработку расплав поступает из выработочного бассейна 4, сообщающегося с варочным бассейном 1 с помощью протоки 3.
При варке минерального сырья на расплаве тяжелого металла (целесообразно при производстве оптического волокна) оптимальная высота слоя металла составляет 1/2-1/3 стрелы подъема арки. Большая высота требует завышенных расходов металла и приводит к попаданию капель металла в газовое пространство бассейна и к потере его при окислении, меньшая высота неэффективна.
Пример. Моногобассейновая печь с длиной бассейна 5 м, пролетом арки 1,25 м. стрелой подъема арки 0,25 м, максимальной глубиной бассейна 0,5 м и производительностью 9 тонн стекломассы в сутки. Конструктивные особенности печи позволяют увеличить срок службы в 1,5-2 раза, уменьшить расход конструкционного металла и огнеупорных материалов в 1,5 раза, утилизировать цветной стеклобой, снизить расход топлива на 30%.