Стеклоплавильная печь

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 03 В 5!027

ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Г

i ()TED

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4830236/33 (2) 12.06.90 (46) 30.08.93. Бюл. f4 32 (1) 8913539.6 (2) 13.06.89 (3)6В

1) Пилкингтон плс (GB) ) Роберт Эмметт Тревелан и Питер еймс Витфилд (GB)

) Авторское свидетельство СССР

73763, кл. С 03 В 5/027, 1979.

) СТЕКЛОПЛАВИЛЬНАЯ ПЕЧЬ

7) Сущность изобретения: стеклоплавильнэя печь содержит вертикальную плавильную камеру с вертикальными электродами, соединенную вертикальным каналом с элек, тродами с рафинажной камерой. Электроды

Изобретение относится к плавке стекла, в частности касается стеклоплавильных печей с использованием электронагрева.

Цель изобретения — увеличение кампании печи за счет уменьшения коррозии в вертикальном канале.

На фиг.1 представлена стеклоплавильная печь в плане; на фиг.2 — та же печь, вертикальный разрез; на фиг.3 — вариант печи, вертикальный разрез.

Стеклоплавильная печь содержит плавИльную камеру 1, рафинажную камеру 2 и кондиционирующую камеру 3. Вертикальная камера 4 размещена между плавильной камерой и рафинажной камерой 2. Печь пригОдна для использования в производстве вЫсококачественного листового стекла, такого как флотирующее стекло.

Используемый твердый материал для изготовления стекла подается через систе„„5U„„1838253 АЗ в вертикальном канале расположены вертикально и на расстоянии от стенок канала, равном не менее высоты электродов. В вертикальном канале установлено s ряд, по крайней мере четыре электрода. Стеклоплавильная печь снабжена камерой кондиционирования, соединенной с рафинажной камерой. Стеклоплавильная печь снабжена водоохлаждаемой трубой, установленной у входа в камеру кондиционирования, а также перемешивающим устройством, расположенным на пути прямотока расплава в камеру кондиционирования. Стеклоплавильная печь выполнена с термопарами, одна из которых расположена у нижнего конца вертикальной камеры, а другая — за электродами.

5 э.п. ф- лы, 3 ил. му, такую как бункерная система верхней части плавильной камеры 1, так, чтобы поверхностный слой твердого материала 5 ложился поверх расплавленного стекла 6 в плавильной камере. Тепло подается в правильную камеру рядом электродов 7, которые смонтированы на основании 8 плавильной камеры и выступают вертикально вверх так, чтобы быть погруженными в расплавленное стекло. Электроисточник 9 соединен с электродами и управляется блоком 10 управления. Расплавленное стекло вытекает иэ плавильной камеры 1 через расположенный в центре выход 11 в основании

8 плавильной камеры у нисходящей стенки

12 плавильной камеры. Выход 11 входит в погруженный проход 13, выходящий в центре в нижней части вертикальной камеры 4.

У основания прохода 13 установлена термопара 14 для определения температуры рас1838253

55 плавленного стекла в проходе 13. Термопара 14 соединена с блоком 10 управления.

Вертикальная камера 4 снабжена рядом электродов 15, которые смонтированы на основании 16 вертикальной камеры и выступают вертикально вверх так, чтобы быть погруженными в расплавленное стекло в вертикальной камере. Электроды 15 предусмотрены для повышения температуры переднего текущего стекла, так чтобы на выходе вертикальной камеры переднее текущее стекло имело соответствующую рафинирующую температуру выше, чем температура стекла, входящего через проход 13. Электроды 15 размещены в центральной зоне вертикальной камеры 4 и на расстоянии от всех ее четырех стенок (верхняя 17, нижняя 18 и противоположные боковые 19 и 20). При этом тепло не подается на расплавленное стекло в вертикальной камере в зоне любой ее стенки. Электроды 15 подключены к источнику 9 питания и предназначены для нагрева расплавленного стекла эффектом Джоуля. Термопара 21 смонтирована в основании 16 вертикальной камеры около нижней стенки 18 оппозитно проходу 13 так, чтобы определять температуру расплавленного стекла внизу вертикальной камеры в области рядом с нижней стенкой 18. Термопара 21 соединена с блоком 10 управления с тем, чтобы управлять энергией, подаваемой на электроды 15 в зависимости от температуры, определяемой термопарами 14 и 21. Блок 10 обеспечивает контроль за энергией, подаваемой на электрод 15 в вертикальной камере 4, независимо от контроля за энергией, подаваемой на электрод 7 в плавильной зоне.

Стенки каждой камеры в плавильной печи образованы из огнеупорного материала для того, чтобы противостоять расплавленному стеклу в печи, Размещение в вертикальной камере 4 тем не менее предназначено для сведения до минимума эффектов коррозии от стекла, проходящего через вертикальную камеру иэ камеры плавильной печи в рафинажную камеру 2. Верхняя стенка 17 вертикальной камеры находится на расстоянии от стенки 12 плавильной камеры с тем, чтобы предусмотреть воздушное пространство 22, которое действует как охлаждающие средства для верхней стенки 17 вертикальной камеры, Точно так же нижняя стенка 18 вертикальной камеры отделена воздушным пространством 24 от верхней стенки 23 рафинажной камеры 2. Такое воздушное пространство 24 действует как охлаждающее средство для охлаждения нижней стенки 18 вертикальной камеры, Обе боковые стенки

19 и 20 вертикальной камеры не соприкасаются с нагретыми камерами, плавильной и рафинажной, и тем самым обеспечивается достаточное охлаждение боковых стенок вертикальной камеры. За счет создания воздушных пространств 22 и 24 для охлаждения верхней и нижней стеной вертикальной камеры и размещения электродов 15 так, чтобы подача тепла в вертикальной камере ограничивалось центральной зоной, также находящийся на расстоянии от боковых стен вертикальной камеры, в стекле, проходящем через вертикальную камеру, образуются конвективные потоки, KGK показано на фиг.2, Результатом является кольцевая схема потока, в котором стекло в центральной зоне вертикальной камеры вынуждено течь вверх, в окружении кольцевых схем текущего вниз стекла вертикальной камеры. При этом стекло, входящее в вертикальную камеру через проход 13, может подниматься в центральном потоке наряду с рециклируемым стеклом, которое опускается по стенкам вертикальной камеры и затем поднимается по траектории центрального поднимающегося потока. Стекло, которое поднимается в центральной зоне, затем распределяется так, что некоторая часть проходит через слив 25, ведущий в рафинажную камеру 2, тогда как остальная часть рециркулируется в вертикальную камеру по кольцеообразной схеме. Используя такую схему, стекло, которое течет вперед через слив 25 в рафинажную камеру, поднимается через вертикальную камеру, не соприкасаясь с огнеупорными стенками камеры, и, следовательно, гораздо меньше загрязняется от коррозии боковых стенок. Стекло, которое течет вниз по отношению к боковым стенкам, охлаждается в силу охлаждающего эффекта воздушных пространств 22 и 24, тем самым уменьшая вероятность коррозии боковых стенок и загрязнение, результат которого может быть уменьшен, так как стекло снова поднимается в раскаленном центральном потоке и рециркулируется вверху через вертикальную камеру. Термопары 14 и 21 предназначены для управления подачей тепла электродам 15, а также для обеспечения того, чтобы холодное стекло на дне вертикальной камеры не поднималось, в частности, у нижней стенки 18; Любое такое поднятие более холодного стекла могло бы постепенно сузить проход 13, что создавало бы большую вязкость текущего переднего стекла на входе в вертикальную камеру и за счет этого увеличивало бы коррозию у подножия стенки 17 на входе в вертикальную камеру, Для уменьшения коррозии в вертикальной камере важно избежать стекла, котоФ

1838253

40

55 рое входит из прохода 13, поднимаясь непосредственно у стенки 17. Благодаря направлению потока через стеклоплавильную печь в целом вероятность коррозии в вертикальной камере больше на верхней и нижней стенках 17 и 18, но эта опасность

1 уменьшается за счет кольцевой схемы потока, где текущее вниз более холодное стекло касается этих стенок. Контроль, осуществляемый через термопэру 21, используется для обеспечения того, чтобы температура асплавленного стекла у основания вертиальной камеры 4, примыкающего к нижней стенке 18, и оппозитно проходу 13 всегда была выше, чем температура стекла, проходящего через термопару 14 в проходе 13.

Для достижения корректного распределения температуры в вертикальной камере 4 в ее нижней части предусмотрены электроды

15 для подачи тепла, Высота электродов 15 составляет 20 — 50, предпочтительно 30—

40 глубины расплавленного стекла в вертикальной камере 4. Это обеспечивает достаточную подачу тепла в верхней части вертикальной камеры 4, чтобы избежать поднятия холодного стекла на дне камеры

4. В предпочтительном примере выполнения электроды 15 размещены на расстоянии от стенок вертикальной камеры по меньшей мере большим, чем высота электродов 15, Боковое расстояние между парой электродов 15 может равняться сумме ширины прохода 13 и высоты электродов 15.

Переднее расстояние между рядами электродов 15 может составлять 0 8 и 1,4 высоты электродов 15..

Отношение объема стекла в вертикальной камере к нагрузке стекла, проходящего через печь, поедпочтительно в пределах от

1,25 до 2,5 м ч/т. Электроэнергия, потребляемая в вертикальной камере составляет обычно 40 — 60 кВт/м . Удельная мощность г для молибденовых электродов обычно 20—

40 кВт/дм, погруженных молибденовых электродов.

После прохождения через слив 25 в рафинажную камеру расплавленное стекло дополнительно нагревается так, чтобы уменьшить загрязнение примесями выпустить пузырьки. Стекло может рециркулировать как показано стрелками в камере 2 так, чтобы переднее текущее стекло оказалось в верхней части рафинажной камеры с более холодным противотоком в нижней части камеры. Над расплавленным стеклом в вертикальной камере и рафинажной камере подается дополнительное тепло газовыми горелками, работающими через отверстия

26 и 27.

Стеклоплавильная печь образована с сужением 28, примыкающим к соединению между рафинажной камерой "- и кондиционирующей камерой 3. Барьер в виде поперечной водоохлаждаемой - рубы 29 проходит через сужение и погружается в верхнюю текущую вперед часть расплавленного стекла. Труба охлаждае1ся водой для понижения температуры стекла, входящего в термокондиционирующую камеру 3, и уменьшает скорость течения горячего стекла из рафинажной камеры 2, обеспечивая тем самым задерживание в течение достаточного времени стекла в чей для осуществления необходимой степени рафинирования. Эффект водопровода заставляет некоторую часть стекла течь вниз до того места, где обратный поток соединяется с основанием рафинэжной камеры 2. Ряд мешэлок 30, которые также могут быть водоохлаждаемыми, размещен у водопровода на нижней стороне трубы. Труба 29 и мешалка

30 могут улучшать температуру и однородность стекла, входящего в кондиционирующую камеру 3. Камер" 3 обычно не нагревается, и температура стекла постепенно падает при протекании через нее к выходу 31, ведущему к процессу формирования стекла. Выход 31 находится в верхней части нижней стенки 32 кондиционирующей камеры так, что только переднее текущее стекло в верхней части кондиционирующей камеры проходит через выход 31. Нижние уровни в кондиционирующей камере могут быть рециркулированы в аиде возвратного потока в ее нижней части и прохода назад через рафинирующую зону для дальнейшего рафинирования перед выходом через выпуск 31.

Как описано выше, вертикальная камера 4 в этом примере применяется для повышения температуры текущего переднего стекла и не используется для управляемого охлаждения.

На фиг.3показано,,что нижняя кондиционирующая зона 33 значительно мельче, чем рафинажная камера 2, Это создает ситуацию, в которой за пределами сужения 28 оказывается только переднее течение в стекле. При этом создается возможность более эффективного использования эоны, пригодной для кондиционирования, например для создания возможности большей загрузки стекла. Более глубокая рафинажная камера 2 продолжает работать с возвратными потоками s стекле, создаваемыми охлаждающими эффектами водоохлаждаемого барьера 91 и мешалками 30 в сужении и концевой стенки рафинировочной печи, Число возвратных по оков уменьшается по

1838253 сравнению с полной глубиной рафинирования и кондиционирования и зто обеспечивает более высокий тепловой КПД.

Кроме того, при желании расплавленное стекло может подаваться в вертикаль- 5 ную камеру через множество проходов, например, из нескольких плавильных камер. Такие проходы могут быть через разные стенки вертикальной камеры, которые не обязательно должны быть прямоуголь- 10 ной формы и могут иметь иное число стенок, чем четыре. Множество вертикальных камер 4 может быть предусмотрено заполняемыми каждая соответствующим проходом.

Может использоваться множество верти- 15 кальных камер, соединенных с общей кондиционирущей камерой, Формула изобретения

1. Стеклоплавильная печь, содержащая 20 вертикальную плавильную камеру с вертикальными электродами, соединеннук еертикальйым каналом с электродами с рафинажной камерой, отличающаяся тем, что, с целью увеличения кампании печи за 25 счет уменьшения коррозии в вертикальном канале, электроды в последнем расположены вертикально и на расстоянии от стенок канала, равном не менее высоты электродов.

2. Печь поп.1, отл ич а ющая сятем, что в вертикальном канале установлены в ряд по крайней мере четыре электрода.

3. Печь по п.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена камерой кондиционирования, соединенной с рафинажной камерой.

4. Печь по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена водоохлаждаемой трубой, установленной у входа в камеру кондиционирования. 5, Печьпоп4,отличающаяся тем, что она снабжена перемешивающим устройством, расположенным на пути прямотока расплава в камеру кондиционирования.

6. Печьпоп.1,отлича ющая с ятем, что она снабжена термопарами, одна из которых расположена у нижнего конца вертикальной камеры, а другая — эа электродами.

1838253

Составитель H. Ильиных

Техред M. Моргентал Корректор Н, Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2897 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5