СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

Предложенное решение относится к технологии варки стекла и может быть использовано в стекольной и строительной промышленности, а также в промышленности строительных материалов и других отраслях.
Известна циклонная стекловаренная печь (а.с. СССР №258541, МПК С03В, 1966 г.), включающая вертикальную цилиндрическую камеру с тангенциально расположенными по периметру ее верхней части горелками и приемный горизонтальный бассейн для гомогенизации, осветления и выработки стекломассы. Однако данное устройство в силу длительности процесса варки стекла имеет низкую производительность и энергоэффективность.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является циклонная стекловаренная печь (патент на изобретение РФ №2016852, МПК С03В 5/12, 1994 г.), содержащая горелку и снабженную патрубком ввода гранулята-сырца вертикальную камеру, в верхней части которой расположена зона осаждения гранул на стенки, а в нижней части выполнено окно, выходящее в бассейн. Недостатком данного решения является длительное время варки стекла, низкая производительность и энергоэффективность процесса варки стекла.
Технический результат предложенного решения заключается в сокращении времени варки стекла, повышении производительности и энергоэффективности процесса варки стекла.
Указанный технический результат достигается тем, что в стекловаренной печи, содержащей горелку и снабженную патрубком ввода гранулята-сырца вертикальную камеру, в верхней части которой расположена зона осаждения гранул на стенки, а в нижней части выполнено окно, выходящее в бассейн, горелка расположена в бассейне, а камера, функционально разделенная на зону пленочной варки стекла, расположенную на поверхности внутренних стенок камеры, и зону дисперсионной варки стекла, занимающую остальной объем камеры, снабжена окном для вывода отработанных дымовых газов.
Предложенное решение сокращает время варки стекла, повышает производительность и энергоэффективность процесса варки стекла (так как в мелкодисперсном состоянии за счет увеличения поверхности нагрева резко сокращается время варки, а, следовательно, и потери тепла).
Выполнение зоны сепарации камеры в зоне осаждения гранул на стенки с расширяющимся вверх поперечным сечением обеспечивает гравитационную сепарацию гранул, а снабжение камеры устройством для закрутки газового потока - центробежную сепарацию. При этом в качестве устройства для закрутки газового потока может быть использована дополнительная горелка, установленная тангенциально.
Устройство для закрутки газового потока может быть выполнено с возможностью регулируемого вертикального перемещения, что позволяет выбирать оптимальный режим варки стекла для конкретного размера и состава гранул.
На фиг. схематично изображена стекловаренная печь, содержащая вертикальную осесимметричную (цилиндроконическую) камеру 1, в нижней части которой вместо основания выполнено окно 2 для входа дымовых газов и стекания по стенам камеры 1 в дисковый бассейн 3 расплавленной пленки стекла. Бассейн 3 снабжен одной или несколькими горелками 4. Нижняя часть 5 камеры 1 выполнена с постоянным поперечным сечением. В верхней части камеры 1 расположена зона осаждения 6 расплавленных гранул на ее стенки. Камера 1 функционально разделена на зону пленочной варки стекла, расположенную на поверхности внутренних стенок камеры 1, и зону дисперсионной варки стекла, занимающую остальной объем камеры 1. Стенки нижней части 5 камеры 1 снабжены системой охлаждения 7 (паровая рубашка или обдув воздухом). Система охлаждения 7 позволяет создать гарнисаж (твердый защитный слой) на внутренней стороне стенки камеры 1, что уменьшает тепловые потери, увеличивает срок службы оборудования и дает возможность регулировать проходное сечение камеры 1 за счет изменения толщины гарнисажа.
Стенки камеры 1 в верхней части снабжены теплоизоляцией 8, что уменьшает потери тепла, сокращая время варки. Верхняя часть камеры 1 (в зоне осаждения 6 расплавленных гранул) выполнена с расширяющейся вверх конической частью, переходящей в цилиндр, и снабжена устройством для закрутки газового потока - тангенциально установленной дополнительной горелкой 9. Дополнительная горелка 9 установлена с возможностью регулируемого вертикального перемещения и изменения угла наклона. Гранулят-сырец подается в камеру 1 по центральному телескопическому патрубку 10 пневмотранспортом или за счет сил гравитации. Отработанные дымовые газы выводятся из камеры 1 через окно 11.
Стекловаренная печь работает следующим образом.
Гранулят-сырец поступает в зону дисперсионной варки камеры 1 через патрубок 10 и сначала движется сверху вниз - навстречу (в противотоке) поднимающимся из бассейна 3 дымовым газам от горелки 4, что увеличивает время пребывания в зоне варки более тяжелых частиц гранулята-сырца и, соответственно, снижает время пребывания легких частиц. Затем гранулят-сырец подхватывается дымовыми газами от горелки 4 и меняет направление движения на противоположное - снизу вверх. Центральная часть камеры 1, в которой перемещается гранулят-сырец, является зоной дисперсионной варки. Дисперсионная варка производится во взвешенном состоянии, создаваемом восходящим потоком дымовых газов. Гранулят-сырец подвергается дисперсионной варке за счет теплового воздействия дымовыми газами с температурой, обеспечивающей протекание в гранулах процессов силикатообразования и стеклообразования, дегазации (осветления) и гомогенизации. Восходящим потоком дымовых газов гранулы выносятся в зону осаждения 6, где за счет гравитационной и/или центробежной сепарации оседают на стенках камеры 1, образуя стекающую вниз пленку. Периферийная часть камеры 1 (поверхность внутренних стенок камеры 1) является зоной пленочной варки. В ходе стекания пленки стекла вниз по стенкам камеры 1 в расплаве стекла в основном завершаются процессы силикатообразования и стеклообразования, а также продолжаются процессы дегазации и гомогенизации. Пленка стекла из камеры 1 через выходное окно 2 поступает в бассейн 3, где завершаются все процессы полного цикла стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, дегазации и гомогенизации. Регулируемое вертикальное перемещение и изменение угла наклона дополнительной горелки 9 позволяет выбирать оптимальный режим варки стекла. Вывод отработанных дымовых газов производится через окно 11.
Теплоизоляция 8 стенок камеры 1 в зоне осаждения 6 уменьшает потери тепла, сокращая время варки. Паровая рубашка 7 на стенках нижнего цилиндра камеры 1 позволяет за счет охлаждения создать гарнисаж на внутренней стороне стенки камеры 1, регулируя толщину которого, можно изменять проходное сечение в нижней части камеры 1, влияя на параметры процесса варки.