СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ШИХТЫ В СТЕКЛОВАРЕННУЮ ПЕЧЬ
METHOD FOR LOADING CHARGE INTO GLASS FURNACE

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к варке стекла в ванных печах.
Известны различные способы подготовки шихты перед ее загрузкой в стекловаренную печь.
Так, подготовка шихты, реализованная при стекловарении в ванной печи прямого нагрева, включает подачу шихты через дымовую трубу, где она проходит термообработку и ссыпается в печь через стояк (SU 289976). Недостатками данного изобретения являются термообработка шихты при высокой температуре, что ведет к удалению из нее влаги и низкой скорости реакций силикатообразования, а также к высокому пылеуносу и возможности застаивания агломерата шихты при ее нагреве.
Известен способ загрузки шихты в стекловаренную печь, включающий смешивание подготовленных компонентов шихты, их увлажнение и предварительную термообработку шихты перед загрузкой (SU 5741342).
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ загрузки шихты, реализуемый в устройстве для загрузки шихты (RU 2242436). Известный способ заключается в том, что шихта проходит несколько стадий подготовки к варке стекла. Так, предварительно нагретые до (50-60)°С компоненты шихты смешивают в смесителе, где полученная шихта увлажняется водой с температурой (60-70)°С до достижения влажности (4-5)% и гранулируется в шнековом грануляторе, что исключает слипание компонентов шихты и обеспечивает ее более высокую теплопроводность. Затем шихта подается на наклонные перегородки, где подвергается термообработке дымовыми газами при температуре (820-830)°С, при этом вследствие взаимодействия паров воды с содой образуется каустическая сода, что ускоряет реакции силикатообразования.
Недостатками известных способов загрузки шихты в стекловаренную печь являются недостаточные влажность и однородность шихты и, вследствие этого, невысокая скорость варки и качество стекломассы, которые объясняются тем, что приготовленная в составном цехе шихта имеет высокую однородность и влажность (4,5-5)% (более высокую влажность невозможно обеспечить из-за ее налипания на стенки смесителя и оборудования для транспортировки и подачи шихты в печь - элеваторы, транспортеры, питатели, бункера и т.д.), однако в процессе транспортировки готовой шихты из составного цеха до места ее загрузки в печь происходит значительное снижение влажности шихты на (0,5-2)% и однородности (вследствие пересыпок, вибрации транспортеров и т.д.). При работе в зимнее время года к этому добавляется снижение температуры шихты на (10-20)°С, что также отрицательно влияет на качество шихты и, соответственно, на эксплуатацию стекловаренной печи.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества стекла и снижение расхода энергии на варку стекла за счет ускорения процесса стекловарения, увеличения однородности смеси шихта-стеклобой (при существенном улучшении качества самой шихты) и равномерности распределения в объеме шихты по ширине печи. Предложенный способ позволяет также снизить пыление и унос шихты в регенераторы, тем самым уменьшить износ огнеупоров верхнего строения печи и насадок регенераторов и увеличить продолжительность кампании стекловаренной печи.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе загрузки шихты в стекловаренную печь, включающем перемешивание исходных компонентов шихты в смесителе, увлажнение ее и подачу в печь, перед подачей в печь шихту транстпортируют в мешалку непрерывного действия с пристеночными забрасывающими лопастями, расположенными со смещением на валу, установленную непосредственно над бункером загрузчика шихты в печь, добавляют стеклобой с размером кусков (5-30) мм в количестве (5-25)%, увлажняющий агент с температурой (40-120)°С и дополнительно перемешивают путем вбрасывания насыпного материала в пространство мешалки и поднятия его от стенки мешалки до достижения числа Фруда больше 1. Причем шихта после дополнительного перемешивания имеет заданный комплекс свойств: температуру (35-60)°С, влажность (4-7)%, однородность с допустимым отклонением по компонентам (0-0,5)% - не менее 80%, с отклонением (0,51-0,8)% - не более 20%.
Заявителем экспериментально установлено, что именно такой комплекс свойств загружаемой шихты обеспечивает повышение качества стекла, снижение расхода энергии (природного газа) на варку стекла и снижение пылеуноса шихты.
При температуре шихты на выходе из мешалки выше 60°С и влажности выше 7% начинается процесс комкования шихты, что приводит к резкому уменьшению однородности, расслоению и частичному прилипанию к стенкам бункера загрузчика шихты стекловаренной печи, повышению расхода топлива и снижению качества стекла.
При температуре шихты на выходе из мешалки ниже 35°С и влажности ниже 4% замедляется процесс силикатообразования и скорость провара шихты, что вызывает необходимость увеличения расхода топлива на стекловарение, ухудшает качество стекла. Кроме того, в этих условиях имеет место повышенный пылеунос шихты, ускоряющий коррозию огнеупоров верхнего строения и регенераторов стекловаренной печи.
Предлагаемый способ загрузки шихты в стекловаренную печь осуществляется следующим образом. В составном цехе компоненты шихты дозируют в соответствии с заданным рецептом, смешивают в смесителе и увлажняют водой до требуемой влажности (4-5)%. Затем шихту транспортируют в цех выработки к загрузочному карману стекловаренной печи. Перед подачей в печь шихту загружают в мешалку непрерывного действия с пристеночными забрасывающими лопастями, расположенными со смешением на валу, установленную непосредственно над бункером загрузчика шихты в печь. При этом добавляют стеклобой с размером кусков (5-30) мм в количестве (5-25)%, увлажняющий агент с температурой (40-120)°С и дополнительно перемешивают до получения смеси шихты и стеклобоя с требуемыми качественными показателями.
Мешалка представляет собой горизонтальный цилиндрический смесительный бак, около стенок которого на валу вращаются смещенные и схожие с плужным лемехом инструменты перемешивания, размер, положение и скорость, а также геометрическая форма которых сконструированы и по отношению к друг другу настроены так, что они забрасывают насыпной материал из нижнего слоя в свободное пространство перемешивания и поднимают его от стенки барабана вопреки центробежной силе. При достижении числа Фруда более 1 вырабатываемый механический вихревой слой при постоянном охвате всего объема перемешиваемого материала обеспечивает интенсивное перемешивание даже при большой пропускной способности перемешиваемого материала и небольшого времени вылеживания. За счет формы инструмента перемешивания перемешиваемый материал поднимается от стенки барабана и тем самым исключает раздавливание/дробление частиц между стенкой и инструментом. В случае других специфических требований инструменты для перемешивания могут также настраиваться без эффекта приподнимания. Описанная мешалка непрерывного действия может применяться на стекловаренных печах при производстве различных видов стекол.
В таблице приведены конкретные режимы выполнения способа перемешивания.
Таблица
Производительность мешалки
80 м<sup>3</sup>/ч при смешивании в потоке
Продукт
Шихта и стеклобой
Состав смеси на один отвес:
- шихта
2200 кг
Стеклобой
330 кг (15%)
Размер зерен компонентов шихты
(0,1-2,0) мм
Размер кусков стеклобоя
(10-15) мм
Увлажняющий агент
Горячая вода
Температура агента
80°С
Число Фруда
1,2
Влажность смеси:
- на входе в мешалку
3,5%
- на выходе из мешалки
5,5%
Температура смеси:
- на входе в мешалку
20°С
- на выходе из мешалки
50°С
Однородность шихты по величине допустимых отклонений по компонентам:
- на входе в мешалку
(0-0,5)% - 60%
(0,51-0,8)% - 40%
- на выходе из мешалки
(0-0,5)% - 90%
(0,51-0,8)% - 10%
Приведенные в таблице результаты показывают, что шихта после дополнительного перемешивания имеет заданный комплекс свойств: температуру 50°С, влажность 5,5%, однородность с допустимыми отклонениями по компонентам (0-0,5)% - 90%; (0,51-0,8)% - 10%.
Из приведенных в таблице данных следует, что предложенный способ загрузки шихты в стекловаренную печь позволяет получить шихту с заданным комплексом свойств, а именно: температуру (35-60)°С, влажность (4-7)%, однородность с допустимыми отклонениями по компонентам (0-0,5)% - не менее 80%, с отклонениями (0,51-0,8)% - не более 20%, что обеспечивает повышение качества сваренного стекла и снижение расхода топлива на варку стекла.
Таким образом, предложенный способ загрузки шихты в стекловаренную печь позволяет устранить почти все недостатки существующего способа:
- дополнительное перемешивание и увлажнение шихты происходит непосредственно над местом подачи шихты в стекловаренную печь;
- устраняется снижение однородности шихты, возникающее при ее транспортировке;
- компенсируются потери влажности шихты при ее транспортировке и промежуточном хранении в бункерах запаса;
- позволяет довести влажность шихты перед подачей в печь до оптимального значения (5-7)% без снижения ее однородности и ухудшения условий работы транспортного оборудования;
- позволяет восстановить потери тепла шихты при транспортировке и увеличить ее температуру перед загрузкой в печь до (35-60)°С;
- подача подогретой шихты в расходный бункер над загрузчиком, имеющим температуру более 80°С за счет теплоизлучения от стекловаренной печи, позволяет ускорить процесс силикатообразования в самой шихте;
- позволяет резко уменьшить и практически устранить пыление и унос компонентов шихты в регенераторы и тем самым снизить скорость коррозии огнеупоров верхнего строения и регенераторов и увеличить длительность межремонтного периода эксплуатации стекловаренной печи.