ГАЗОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

Полезная модель относится к стекловаренным печам, предназначенным для варки белого и окрашенного тарного стекла, в частности из группы натриевоизвествовых стекол.
Интенсификация процесса стекловарения является одной из важнейших задач современной стекольной промышленности: скорость физико-химических реакций, протекающих в ванне с расплавом, существенно влияет на показатели производительности печи. Высокая удельная производительность позволяет улучшить технико-экономические показатели печи и сократить удельные затраты тепла на стекловарение.
Одним из способов увеличения скорости физико-химических реакций является повышение температуры расплава стекломассы (Ботвинкин O.K. Исследование процесса стеклообразования в интервале температур 1400-1700 С - Стекло и керамика. - 1971. №1. С.12-13.). При повышении температуры снижается вязкость и увеличивается текучесть расплава, что значительно ускоряет тепломассоперенос в ванне с расплавом. Однако, при увеличении удельной производительности печи наблюдается снижение температуры стекломассы в варочной, части печи (в первую очередь под шихтой), что в конечном итоге приводит к недостаточному провару стекла. Недостаточный провар стекла ухудшает качество готового продукта и увеличивает количество бракованных изделий при формовании.
Практика варки стекла в ванных печах показывает, что невозможно компенсировать нехватку теплоты за счет сжигания дополнительного топлива: во-первых, наличие шихты и рафинажной пены на поверхности стекломассы затрудняет теплообмен между расплавом и атмосферой печи, во-вторых, при значительном увеличении количества сжигаемого топлива температура свода достигает таких значений, при которых происходит разрушение огнеупорной кладки печи. Поэтому при существующих на сегодняшний день огнеупорных материалах решить задачу значительного повышения скорости процесса стекловарения в печи без ущерба для огнеупорной кладки и качества готового продукта может система дополнительного электроподогрева.
Известна газоэлектрическая печь с кислородо-газовым отоплением, представленная в документе RU 2422386 С1, где установлена система дополнительного электроподогрева (ДЭП). Основной функцией данной системы является повышение температуры в зоне варки под шихтой для ускорения процесса варки. Однако конструкция системы дополнительного электроподогрева, ванны и кислородо-газовая система отопления не позволяет достаточно повысить температуру расплава и увеличить удельную производительность печи. Поэтому показатели производительности газоэлектрической печи, представленной в документе RU 2422386 С1 не превышают показателей производительности обычных пламенных печей, в даже учитывая более высокий коэффициент полезного действия.
п
2
Прототипом полезной модели является печь с газо-воздушным отоплением (В.Я.Дзюзер, B.C.Швыдкий «Проектирование энергоэффективных стекловаренных печей» - М: «Теплотехник» 2009. - 340 с.), содержащую ванну и верхнее строение со сводом, имеющее общую внутреннюю длину L, горелки, расположенные в торцевой стене со стороны загрузки шихты, заглубленную зону гомогенизации, переливной порог и выработочный проток. Максимальный показатель удельной производительности данной печи составляет 2,6 (т/м·сут), при увеличении данного показателя происходит снижение температуры расплава в варочной части печи (до переливного порога), что приводит к недостаточному провару стекла и ухудшению качества готового продукта.
Увеличение количества сжигаемого топлива не решает проблемы заниженных температур под шихтой. Более того при определенном показателе расхода топлива возникают условия, при которых происходит разрушение огнеупорной кладки, однако температура расплава в ванне при этом по-прежнему занижена. Следовательно, в данной печи не достаточно интенсифицированы физико-химические процессы и затруднен теплообмен между расплавом под шихтой и факелом печи.
Задачей данной полезной модели является повышение температуры расплава, что приведет к ускорению физико-химических реакций и процессов варки, улучшению гидродинамики в ванне и усилению теплообмена.
п
э
п
п
Указанная задача решается тем, что в газоэлектрической стекловаренной печь для варки тарных стекол в частности натриевоизвестковых стекол, содержащей ванну и верхнее строение со сводом, имеющую общую внутреннюю длину L, горелки, расположенные в торцевой стене со стороны загрузки шихты, заглубленную зону гомогенизации, переливной порог, выработочный проток, отличающуюся тем, что в ванне установлены электроды в несколько рядов, причем последний ряд расположен на расстоянии не более x≤0,6L от торцевой стены со стороны загрузки шихты, расстояние, как между рядами, так и между электродами увеличивается по направлению от торцевой стены со стороны загрузки шихты к проток, где L - общая внутренняя длина печи
э
п
пор
1
1
На Фиг.1 показан продольный разрез печи, которая состоит из свода 1, опирающегося на боковые, торцевую влетовую стену 2 и торцевую проточную стену 3. В торцевой влетовой стене расположены отверстия, в которые монтируются горелки, состоящие из воздуховодов 4 и газовых сопел 5, в варочном бассейне в дно печи 7 вмонтировано несколько рядов вертикально установленных электродов 6, причем последний ряд расположен на расстоянии не более х≤0,6L от торцевой стены со стороны отверстий для загрузки шихты 11, причем расстояние, как между рядами, так и между электродами в рядах увеличивается по направлению от торцевой стены со стороны загрузки к протоку. После электродов устанавливается переливной порог 9 высота, которого h. После порога перед протоком 10 выполняется заглубление на величину Δh≥0,9h (где h - уровень стекломассы 8).
э
п
Шихта 12 поступает в печь через отверстия 11 при помощи загрузчиков, нагревается посредствам факела и расплава находящегося в ванне, в результате физико-химических реакций под действием высоких температур образуется первичный неосветленный расплав стекломассы, который поступает в нагретую зону к переливному порогу 9, при этом происходит процесс осветления расплава. Далее часть расплава возвращается в результате естественной конвекции, повышая температуру под шихтой и тем самым интенсифицируя физико-химические реакции. Повышение скорости конвекции расплава достигается благодаря нагреву объема стекломассы под шихтой электродами, которые расположены в несколько рядов, причем последний ряд электродов установлен на расстоянии х≤0,6L от торцевой стены со стороны загрузки шихты. Расположение и величина зоны стекломассы подогреваемой электродами обусловлена тем, что в данном месте затруднен теплообмен между расплавом и атмосферой печи из-за наличия на поверхности стекломассы слоя шихты и рафинажной пены. Увеличение расстояния между рядами и электродами по направлению к протоку объясняется необходимостью неравномерного нагрева данной зоны, а также изменением удельной проводимости расплава стекломассы. Стекломасса, преодолевшая переливной порог некоторое время циркулирует в заглубленной части ванны, освобождаясь от оставшихся газовых включений и приобретая термическую однородность, через проток самотеком поступает за пределы печи.
Техническим результатом полезной модели является увеличение скорости протекания физико-химических реакций, интенсивности циркуляции расплава в ванне до переливного порога, и ускорению технологических процессов в печи.