Ванная стекловаренная печь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ ц649662

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.11.75 (21) 2186991/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

С ОЗВ 5/04

Государственный комитет сссР (53) УДК 666.1.031.2 (088.8) па делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Л. Я. Левитин, В. Г, Моисеев, Н. А. Панкова, Э. А. Биевецкий и О. А. Голозубов

Государственный научно-исследовательский институт стекла (71) Заявитель (54) ВАННАЯ СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

Изобретение относится к конструкциям крупногабаритных ванных стекловаренных печей и может быть использовано в стекольной промышленности при производстве листового стекла.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является ванная стекловаренная печь, содержащая загрузочный карман и варочный бассейн, в котором установлен экранирующий элемент, преимущественно в виде трубчатого холодильника (1).

Эта печь оборудована холодильником

V-образной формы в виде двух параллельно расположенных труб, охлаждаемых водой. Холодильник проходит из загрузочного кармана по оси печи до границы шихта— пена.

Однако в данной печи недостаточно стабилен режим варки стекла, что связано с незначительным охлаждающим действием холодильника в самой ответственной зоне варочного бассейна — на границе шихты и варочной пены.

Основное охлаждающее воздействие холодильника в стекловаренной ванной печи осуществляется в зоне активного провара куч шихты, так как именно через эту зону проходит часть холодильника, наиболее интенсивно охлаждаемая еще не нагретыми порциями хладагента. В то же время вблизи границы шихты и варочной пены, где обычно размещается головная часть холодильника, его охлаждающее действие значительно ниже. Это вызывается нагревом хладагента, происходящим при его движении в трубах холодильника. Такое нерациональное распределение охлаждающего действия хо10 лодильника по всей длине зоны куч шихты ухудшает условия варки стекла и не позволяет достаточно полно использовать возможности холодильника как средства стабилизации положения границ варки стекла и, следовательно, одного из определяющих факторов стабилизации режима варки стекла.

Цель изобретения — обеспечение стабильности режима варки стекла.

Достигается это тем, что в ванной стекловаренной печи, включающей загрузочный карман и варочный бассейн с экранирующим элементом в виде трубчатого холодильника, холодильник выполнен с диффузором в головной части, а труба снабжена теплоизолирующим кожухом, причем длина диффузора составляет 1/10 — 1/3 длины холодильника, а наибольшее поперечное сечение в 2 — 2,5 раза больше сечения трубы.

649662

Головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме круга или четырехугольника, или в виде петли трубы.

Оснащение стекловаренной печи холодильником с дифференцированным отбором тепла благодаря развитой охлаждающей поверхности его головной части, размещенной на участке перехода шихты в пену, обеспечивает резко выраженные поперечные потоки стекломассы в сторону холодильника. Последние способствуют более равномерному распределению шихты по фронту загрузки (по ширине бассейна) и стабилизируют протяженность зоны варки в продольном направлении. Это в значительной степени делает устойчивым процесс теплообмена между расплавом стекломассы и пламенным пространством печи, что, в свою очередь, стабилизирует трассы, глубину и скорость конвекционных потоков стекломассы в бассейне печи. Поддержание указанных параметров на постоянном уровне является необходимым условием для стабилизации режима варки стекла, что особенно важно при эксплуатации печей в условиях высоких удельных съемов, когда становится явно выраженной тенденция перемещения границ варки в сторону выработочного потока стекломассы.

Выбор соотношения длины головной части и общей длины экранирующего элемента от 1: 10 до 1: 3 обосновывается следующим образом.

Соотношение 1: 10 для указанных величин является минимальным, так как при меньших значениях этого соотношения длина головной части холодильника становится соизмеримой (или меньше) наблюдающимся в условиях нормальной эксплуатации промышленных стекловаренных печей перемещениям границы шихты и варочной пены под действием ряда случайных возмущений, всегда имеющих место в обычной практике стекловарения. В таких условиях головная часть холодильника не способна выполнять свои функции.

Соотношение 1: 3 является верхним пределом для рассматриваемых величин, так как в этом случае головная часть холодильника распространяет свое охлаждающее воздействие практически на всю область возможного в процессе эксплуатации печи перемещения границы шихты и варочной пены. При большей длине головной части холодильника возможно распространение его вредного, с технологической точки зрения, охлаждающего воздействия на область активного провара свежезагруженных в печь гряд шихты и, кроме того, значительно усложняются монтаж и эксплуатация экранирующего элемента.

Предельные соотношения площадей поперечных сечений холодильника выбраны из следующих соображений.

При соотношении площадей наибольшего и наименьшего сечений головной части холодильника 2: 1 соотношение площадей охлаждающих поверхностей составляет 2: 1, т. с. 1,41; 1, что является практически нижним пределом, обеспечивающим существенную разницу в охлаждающих эффектах указанных частей холодильника. При этом в качестве наименьшего сечения головной ча1р сти принимается сечение остальной части холодильника.

При соотношении площадей возможных наибольшего и наименьшего сечений головной части холодильника 25: 1 соотношение !,-, площадей охлаждающих поверхностей составляет 25: 1, т. е. 5: 1 соответственно, соотношение характеристических размеров диффузора (сторона квадрата при квадратном сечении или диаметров круга при круг20 лом сечении) составляет 5: 1. Дпффузор с большим соотношением характеристических размеров был бы практически недостаточно прочным и вызывал бы значительные трудности при его монтаже и эксплуатации, а д также приводил к значительным технологически неоправданным тепловым потерям.

На фиг. 1 изображена предлагаемая стекловаренная ванная печь, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, поперечный разрез; на фиг. 3 — холодильник, продольный разрез; на фиг. 4 — разрез А — А на фиг. 3; на фиг. 5 — головная часть холодильника, поперечный разрез (вариант выполнения); на фиг. 6 — то же, продольный разрез (вариант выполнения); на фиг. 7 — головная часть холодильника, план.

Показа!! пая на фпг. 1 !! 2 вап!!а5! стекловаренная печь включает варочный бассейн, ограниченный торцовой 1 и боковыми 2 сте-! о нами.

В передней части варочпого бассейна расположен узел загрузки шихты в печь, включающий загрузочный карман 3 и сыпочную стену 4. 1Io обеим сторонам варочного бассейна установлены горелки 5, сообщающиеся с регенераторами, не показанными на ! ертежах, Через зазор между сыпочной стеной б и расплавом стекломассы 7 в загрузочный карман 3 по оси печи введен холодильник 8, выполненный по одному из вариантов реализации предлагаемого изобретения, с подводящей 9 и отводящей 10 хладагепт трубами, заключенными в огнеупорный кожух

11 и соединенными с головной частью 12, имеющей большую поверхность теплообмена. Соотношение диаметров кругов в наибольшем и наименьшем сечениях диффузора составляет 3: 1.

Варочный и студочный (не показан на чертежах) бассейны опираются на донные балки 13 и перекрыты сводом 14. Сводовое пространство ограничено подвесными стенами 15. Над загрузочным карманом 3 перед сыпочной стеной б установлены бунке649662

60 ь ры 16 для шихты, а также используемого для вторичного переплава боя стекла. Шихту и бой загружают в печь через загрузочный карман 3 механическими загрузчиками, не показанными на чертежах.

Шихта 17 и стеклобой поступают в варочный бассейн печи с помощью механических загрузчиков в виде поперечных гряд (или куч), которые продвига;отся вдоль печи под действием проталкивающсго усилия непрерывно загружаемых в пе!ь новы", порций шихты и боя. По мере продвижения вдоль варочного бассейна печи шихта и бой провариваются, прп этом образуется нарочная пена. Положение границы шпхты и варочной пены уста. авливается B результате равновесного взаимодействия ряда технологических факторов, важнейшим пз которых является количество вырабатываемой стекломассы. При отсутствии в зоне провара шихты холодильника 8 устанавливающееся в печи равновесие носит резко выраженный динамический характер, и в реальных условиях эксплуатации стекловаренных печей всегда есть предпосылки для его нарушения, в результате чего имеет место изменение протяженности зоны варки и соответствующее изменение трасс конвекционных потоков стекломассы, нарушающее стабильность процесса варки стекла. Кроме того, часто наблюдается нарушение равномерности распределения куч шихты 17 по ширине варочного бассейна вследствие их продвижения в сторону боковых стен под действием поперечных потоков стскломассы, направленных От оси варочного бассейна к более холодным пристенным участкам. что значительно снижает варочную способность печи и ухудшает термическую и химическую однородность стекломассы. Это явление особенно выражено HB участке завершения провара шихты.

В результате Охлаждаюп1его действия холодильника 8 возникает градиент температур стекломассы 7 между более холодными центральными и периферийными участками бассейна. Это приводит к возникновению цикла конвекционных потоков 18 и 19 стекломассы, увлекающих плавающую на поверхности стекломассы 7 шихту 17 в направлении от боковых стен бассейна к центру, что обеспечивает бо eñ равномерное распределение шпхты по ширине бассейна и предотврашает поступление шпхты к боковым стенам. гд" температурные условия провора шихты наименее благоприятны.

Максима ll",ный эффект охлаждения стекломассы 7 хостигается на наиболее ответственном участке гарочного бассейна — в зоне завершения провара шнхты. что обеспечивается расположением в этой зоне наиболее интенсивно Ох за кдаемой го ровной части 12 холодильника 8, Головная часть 12 имеет более развитую г.поверхность теплообмена по сравнению с другими заключенны5

40 ми в огнеупорный кожух 11 частями холодильника 8 благодаря отсутствию на ней тепловой изоляции. Кроме того, в зоне размещения головной части 12 по направлению к ней действуют наиболее сильные нисходящие конвекционные потоки 20 — 22 стекломассы, обеспечивающие стабилизацию положения границы шихта — пена, т. е. протяженность зоны, занятой шихтой.

Таким образом, установка в варочном бассейне холодильника с дифференцированным отбором тепла, преимущественно в зоне завершения провара шпхты, обеспечивает высокую степень стабилизации положения границы варки как в продольном, так и в поперечном направлениях по сравнению с известным методом стабилизации этого параметра. Прп этом в еще болыпей степени стабилизируется процесс варки стекла и улучшается качество вырабатываемой продукции.

Открытая головная часть холодильника может быть выполнена в виде дпффузора круглого (фиг. 3 и 4) илп четырехугольного (фиг. 5) сечения, а также в виде петли трубы 23 (фиг. 6 и 7). Диффузор присоединяют (обычно приваривают) в отводящей трубе

10 (фиг. 3).

К поверхности отводящей трубы 10 холодильника 8 для лучшего крепления теплоизолирующего кожуха 11 в том случае, когда он выполняется путем нанесения огнеупорной массы. например шамотной, могут быть приварены шипы (не показаны на чертежах) .

Теплоизолирующий кожух 11 целесообразно изготавливать составным из огнеупорных, например, бакоровых блоков с отверстиями.

Применение теплоизолируюгцего кожуха позволяет значительно повысить надежность работы холодильника, увеличить тепловой КПД печи, уменьшить нежелательный охлаждающий эффект от холодильника в загрузочном кармане 3 печи и в начале зоны провара шихты. В результате стабилизации процесса варки стекла улучшается химическая и термическая однородность стекломассы, поступаюшей на выработку.

Это способствует более устойчивой работе стеклоформующих машин и значительному повышеншо качества стекла (по Оптическим искажениям).

Таким Образом, предлагаемая стекловаренная печь позволяет повысить качество и вгяработку готового стекла. Одновременно, по сравнению с известной конструкцией, существенно снижяотся непроизводительные затраты тепла на компенсацию тепловых потерь от охлаждаюшего эффекта холодильника в начале зоны провара шихты.

Формула изобретения

1. Ванная стеклогзренная печь, включающая загрузочный карман и варочный бас649662 сейн с экранирующим элементом в виде трубчатого холодильника, о т л и ч а ю щ а яся тем, что, с целью обеспечения стабильности режима варки стекла, холодильник выполнен с диффузором в головной части, а труба снабжена теплоизолирующим кожухом, причем длина диффузора составляет

1/10 — 1/3 длины холодильника, а наибольшее поперечное сечение в 2 — 2,5 раза больше сечения трубы.

2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме круга.

3. Печь по пп. 1 и 2, отличающаяся теM, ITQ головная часть холодильника выполнена с поперечным сечением в форме четырехугольника.

4. Печь по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что головная часть холодильника выполнена в виде петли трубы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1о 1. Патент СССР № 293396, кл, С ОЗВ 5/04, 1968.

G49662 я 0

pvr..г

+V@ с .

Редактор T. Кузьмина

Заказ 91/12 Изд. № 192 Тираж 574 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель P. Лавухина

Техред Н. Строганова

Корректоры: И. Позняковская и 3. Тарасова