Скловарна піч та спосіб варіння скла
Формула / Реферат
1. Скловарна піч для варіння скла, зокрема з групи натрієво-вапняного скла, зокрема посудного скла, або плоского скла для процесів прокатки технічного скла, зокрема боросилікатного скла або нейтрального скла, яка містить ванну (5) і верхню будову (1) із склепінням і має внутрішню загальну довжину ("Lg"), які включають спільно зону (16) підігрівання шихти (14) принаймні з одним випускним отвором (18) для газів, які відходять, топковий простір (19) з пальниками (20), донне узвишшя (9) з протяжністю по всій ширині ванни, зону (10) гомогенізації, донний прохід (11) і канал (12) для підйому скломаси (6), причому до пальників (20) окрім підведення для викопних палив приєднано джерело багатого киснем окислювального газу, а в топковому просторі (19) перед донним узвишшям (6) розташований принаймні один ряд барботерів (8), яка відрізняється тим, що:
а) між зоною (16) підігрівання і топковим простором (19) розташована єдина випромінююча стінка (15) з нижньою кромкою над шихтою (14), за рахунок якої довжина ("Lv") зони (16) підігрівання обмежена значеннями від 15 до 35 % внутрішньої загальної довжини ("Lg"), а довжина ("Lf") топкового простору (19) збільшена до значень від 65 до 85 % внутрішньої загальної довжини ("Lg"),
б) зона (16) підігрівання розрахована на підігрівання шихти (14) виключно усередині печі,
в) джерело окислювального газу містить частку кисню принаймні 85 об. %,
г) принаймні один випускний отвір (18) зони (16) підігрівання для газів, які відходять, сполучений з атмосферою без проміжного теплообмінника.
2. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що в зоні (16) підігрівання в дні (5а) ванни додатково розташований принаймні один ряд електродів (17).
3. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що барботери (8) розташовані поблизу кінця пальникової зони (Вb) перед донним узвишшям (9).
4. Піч за п. 3, яка відрізняється тим, що барботери (8) розташовані в утримуючій плиті (7), верхня сторона якої виступає вгору за дно (5а) ванни.
5. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що дно (5а) ванни виконане таким, що знижується у напрямку донного узвишшя (9).
6. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що дно (5а) ванни виконане таким, що піднімається у напрямку донного узвишшя (9).
7. Піч за одним з пп. 5 або 6, яка відрізняється тим, що дно (5а) ванни виконане ступінчастим.
8. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що конструктивна висота ("h2") скла над донним узвишшям (9) складає від 25 до 50 % конструктивної висоти ("h1") у ванні (5) безпосередньо перед донним узвишшям (9).
9. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що зона (10) гомогенізації за донним узвишшям (9) має конструктивну висоту ("h3"), яка складає від 0,8 до 2,0-кратного значення конструктивної висоти ("h1") безпосередньо перед донним узвишшям (9).
10. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що пальники (20) розташовані в пальниковій зоні ("Вb"), яка закінчується перед донним узвишшям (9).
11. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що між ванною (5) і верхньою будовою (1) печі розташований завантажувальний отвір (13).
12. Піч за п. 1, яка відрізняється тим, що довжина ("LL") донного узвишшя (9) у напрямку течії складає від 0,5 до 15 % загальної довжини ("Lg").
13. Спосіб варіння скла, зокрема з групи натрієво-вапняного скла, зокрема посудного скла, або плоского скла для процесів прокатки і технічного скла, зокрема боросилікатного скла або нейтрального скла, з шихти (14) в скловарній печі з внутрішньою загальною довжиною ("Lg"), яка містить ванну (5), завантажувальний отвір (13), зону (16) підігрівання і топковий простір (19), причому шихту (14) без зовнішнього підігрівання подають в завантажувальний отвір (13) і на скломасу (6) та в межах зони (16) підігрівання підігрівають на довжині ("Lv"), яка складає від 15 до 35 % загальної довжини ("Lg") і обмежена єдиною випромінюючою стінкою (15), причому шихту (14)
а) нагрівають зверху газоподібними продуктами згорання і газами барботерів з топкового простору (19) так, щоб вони текли під випромінюючою стінкою (15) назад в зону (16) підігрівання і залишали її через принаймні один випускний отвір (18), і
б) знизу за рахунок частки скломаси (6), яку транспортують вгору за допомогою барботерів (8), а потім безпосередньо під шихтою (14) повертають у напрямку завантажувального отвору (13)
і причому газоподібні продукти згорання утворюють за рахунок пальників (20) в топковому просторі (19) з викопних палив і окислювального газу, що містить принаймні 85 об. % кисню, топковий простір (19) по іншу сторону випромінюючої стінки (15) має довжину ("Lf") від 65 до 85 % загальної довжини ("Lg"), а скломасу (6) направляють в зону (10) гомогенізації спочатку через ряд барботерів (8), а потім через донне узвишшя (9).
14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що у разі потреби скломасу (6) нагрівають знизу за допомогою електродів (17) .
15. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що скломасу на довжині від 0,5 до 15 % загальної довжини ("Lg") направляють через донне узвишшя (9).
Текст
1. Скловарна піч для варіння скла, зокрема з групи натрієво-вапняного скла, зокрема посудного скла, або плоского скла для процесів прокатки технічного скла, зокрема боросилікатного скла або нейтрального скла, яка містить ванну (5) і верхню будову (1) із склепінням і має внутрішню загальну довжину ("Lg"), які включають спільно зону (16) підігрівання шихти (14) принаймні з одним випускним отвором (18) для газів, які відходять, топковий простір (19) з пальниками (20), донне узвишшя (9) з протяжністю по всій ширині ванни, зону (10) гомогенізації, донний прохід (11) і канал (12) для підйому скломаси (6), причому до пальників (20) окрім підведення для викопних палив приєднано джерело багатого киснем окислювального газу, а в топковому просторі (19) перед донним узвишшям (6) розташований принаймні один ряд барботерів (8), яка відрізняється тим, що: а) між зоною (16) підігрівання і топковим простором (19) розташована єдина випромінююча стінка (15) з нижньою кромкою над шихтою (14), за рахунок якої довжина ("Lv") зони (16) підігрівання обмежена значеннями від 15 до 35 % внутрішньої загальної довжини ("Lg"), а довжина ("Lf") топкового простору (19) збільшена до значень від 65 до 85 % внутрішньої загальної довжини ("Lg"), б) зона (16) підігрівання розрахована на підігрівання шихти (14) виключно усередині печі, 2 (19) 1 3 95702 4 загальною довжиною ("Lg"), яка містить ванну (5), завантажувальний отвір (13), зону (16) підігрівання і топковий простір (19), причому шихту (14) без зовнішнього підігрівання подають в завантажувальний отвір (13) і на скломасу (6) та в межах зони (16) підігрівання підігрівають на довжині ("Lv"), яка складає від 15 до 35 % загальної довжини ("Lg") і обмежена єдиною випромінюючою стінкою (15), причому шихту (14) а) нагрівають зверху газоподібними продуктами згорання і газами барботерів з топкового простору (19) так, щоб вони текли під випромінюючою стінкою (15) назад в зону (16) підігрівання і залишали її через принаймні один випускний отвір (18), і б) знизу за рахунок частки скломаси (6), яку транспортують вгору за допомогою барботерів (8), а потім безпосередньо під шихтою (14) повертають у напрямку завантажувального отвору (13) і причому газоподібні продукти згорання утворюють за рахунок пальників (20) в топковому просторі (19) з викопних палив і окислювального газу, що містить принаймні 85 об. % кисню, топковий простір (19) по іншу сторону випромінюючої стінки (15) має довжину ("Lf") від 65 до 85 % загальної довжини ("Lg"), а скломасу (6) направляють в зону (10) гомогенізації спочатку через ряд барботерів (8), а потім через донне узвишшя (9). 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що у разі потреби скломасу (6) нагрівають знизу за допомогою електродів (17) . 15. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що скломасу на довжині від 0,5 до 15 % загальної довжини ("Lg") направляють через донне узвишшя (9). Винахід відноситься до скловарної печі для варіння скла, зокрема з групи натрієвовапняного скла, зокрема посудного скла, або плоского скла для процесів прокатки технічного скла, зокрема боросилікатного скла або нейтрального скла, яка містить ванну і верхню будову із склепінням і має внутрішню загальну довжину («Lg»), які включають спільно зону підігрівання шихти, принаймні, з одним випускним отвором для газів, які відходять, топковий простір з пальниками, донне узвишшя, зону гомогенізації, донний прохід і канал для підйому скломаси, причому до пальників окрім підводу для викопних палив приєднано джерело багатого киснем окислювального газу, а в топковому просторі перед донним узвишшям розташований, принаймні, один ряд барботерів. Як найближчий рівень техніки розглядається документ ЕР 08 64543 В1, в якому детально розкриті діаметрально протилежні при варінні скла проблеми, такі як погана теплопередача через погану теплопровідність шихти і скломаси, важка гомогенізація скломаси через її високу в'язкість, небезпека випаровування летких компонентів скла через тривалий час витримки на шляхах течії, неминуче виникнення оксидів азоту при спалюванні викопних палив та їх відновлення за рахунок підвищення частки кисню в окислювальному газі, необхідність високих температур стінок печі, скломаси та газоподібних продуктів згорання, обумовлене цим термічне і хімічне навантаження мінеральних конструктивних матеріалів печі і забруднення навколишнього середовища токсичними речовинами у газах, які відходять зокрема азотно-кисневими сполуками. З одного боку, за рахунок підвищення частки кисню в окислювальному газі при зменшенні частки азоту знижується утворення небезпечних оксидів азоту, а, з іншого боку, знижується кількість газоподібних продуктів згорання, так що при даному об'ємі печі зменшуються швидкості течії і, тим самим, необхідна теплопередача, а також загальна поверхня печі, що викликане залежно від розміру енерговитратами, будь то за рахунок теплопровідності і випроміню вання або охолоджування критичних компонентів. Те ж відноситься до зовнішніх агрегатів, що обігріваються. Цю проблему пропонувалося вирішувати шляхом усунення випромінюючих стінок верхньої будови печі, відомих з рівня техніки. Піч розкритого в ЕР 0864543 В1 типу, відома на жаргоні, що вживається в даній області, як «Boro-Oxi-Melter», найкращим чином зарекомендувала себе протягом багатьох років. Проте тим часом різко посилилися законодавчі вимоги відносно питомої витрати енергії і забруднення навколишнього середовища як за рахунок енергоспоживання, так і за рахунок газів, які відходять, як для постачальників енергії так і в результаті експлуатації самої скловарної печі, так що доводиться наново продумувати наведені вище комплексні взаємозв'язки. Не тільки економічні причини вимушують при виробництві скла відмовлятися від концепцій плавильної установки, в якій такі моменти, як використання тепла, теплопередача скломасі і теплові втрати всієї установки з рівня техніки, вичерпали все, чого дозволяли досягти накопичений досвід і накопичені знання. Окрім цього, вміст оксидів азоту в газах, які відходять, помітно обмежений існуючими законодавчими граничними значеннями і в майбутньому ще більше обмежуватиметься. Окрім рентабельності все більшого значення набуває викид парникових газів. До них відноситься оксид вуглецю від спалювання викопних палив в плавильній установці. Кількості розподіляються між користувачами. За викиди, які перевищують призначену користувачу кількість, на нього накладаються штрафи. При використанні плавильних установок які обігріваються спалюванням викопних палив, відомо, що утилізація тепла газів, які відходять, і, тим самим, підігрів повітря мають вирішальне значення для рентабельності плавильної установки. Високий ступінь утилізації тепла рівносильний високим температурам згорання. Повітря, що підводиться до палива, призводить до значного підвищення температури полум'я. Це також є однією 5 з основних причин утворення оксиду азоту, що забруднює навколишнє середовище. Відомо, що за допомогою регенеративної утилізації тепла на противагу рекуперативній досягаються помітно вищі температури підігрівання повітря. Правда, також відповідно вище і вміст оксидів азоту. Щоб, проте, зробити роботу плавильної установки з регенеративним обігрівом рентабельнішою відносно енергоспоживання, було розроблено описаний в ЕР 0638525 В1 пристрій, відомий під назвою «LoNox Melter». Істотними ознаками цієї технології є особлива конструкція камери згорання з двома внутрішніми випромінюючими стінками, утилізація тепла для нагрівання повітря для горіння в зовнішньому теплообміннику і відмова від донних електродів в зоні завантаження. Завдяки цьому можлива питома витрата енергії, яка дорівнює дуже продуктивній плавильній установці з регенеративною утилізацією тепла. Проте ця технологія має недолік, який полягає в тому, що потрібний не тільки зовнішній теплообмінник для передачі тепла до повітря для горіння, але і велика довжина і глибина ванни, а також комплексне оформлення верхньої будови печі або склепіння ванни. Велика глибина ванни обумовлена тим, що гаряча скломаса в донній зоні повинна знову спрямовуватися назад в завантажувальну частину для того, щоб компенсувати дію відсутніх там донних електродів. Проте з комплексною конструкцією по всій довжині печі і на великій поверхні пов'язана відповідна втрата тепла в навколишній простір, яку не можна істотно зменшити за рахунок звичайної теплоізоляції. Через це вся установка вимагає високих інвестиційних і експлуатаційних витрат. Як альтернатива цьому рішенню, яке стосується, проте, тільки вмісту оксидів азоту, існує можливість обігрівання плавильної установки викопним паливом і майже чистим киснем або киснем із ступенем чистоти, принаймні, 90%. Значення вмісту оксидів азоту, що досягаються тим самим, складають в масовому потоці токсичних речовин по відношенню до скломаси порядку, можливого при рекуперативній утилізації тепла. Це рішення також має недолік, який полягає в тому, що рентабельність не підвищується. Як відомо, витрату енергії можна понизити, перейшовши на паливнокисневий обігрів, проте не настільки, щоб компенсувати витрати на отримання кисню в такому ступені, який дозволив би досягти експлуатаційних витрат, звичайних при експлуатації плавильної установки з газоповітряним обігріванням і регенеративною утилізацією тепла. При цьому важливим чинником є ентальпія газів, які відходять, залишаючи топковий простір. Зазвичай ці гази, з їх ентальпією більше не використовуються для утилізації тепла, оскільки енергія безпосередньо знову подається до плавильної установки. Щоб враховувати частково протилежні причини та виникаючі через це протилежні результати при дотриманні і виконанні вимог до охорони навколишнього середовища і зниження перевитрати енергії, для поліпшення енергобалансу за рахунок утилізації тепла вже багато разів пропонувалося використовувати надлишок тепла в газах, які відходять, для підігрівання в зовнішніх теплообмінни 95702 6 ках твердих речовин, тобто суміші або шихти, і окислювальних газів для спалювання перед введенням в скловарну ванну. Зовнішні теплообмінники є дорогими і вимагають інтенсивного обслуговування додатковими агрегатами, які, у свою чергу, викликають втрати тепла, оскільки абсолютна теплоізоляція невідома. До того ж в результаті нагрівання вже відбувається попереднє плавлення деяких компонентів суміші, за рахунок чого теплообмінні поверхні склеюються і при безпосередньому контакті газів, які відходять з сумішшю окрім попереднього плавлення певних компонентів відбувається також розшарування суміші або підхоплюються певні компоненти суміші, через що запиленість газів, які відходять, неприпустимо підвищується або потрібні дуже дорогі пилові фільтри. Склеюванню додатково сприяє вода, яка міститься в шихті і перетворюється на пару, що може міститися також в газоподібних продуктах згорання. Так, наприклад, в U. Trappe «Verfahrenstechnische Muglichkeiten zur Aufwgrmung von Gemenge und Glasscherben mittels Abgas», HGV-Mitteilung № 24, серпень 1983 p. описано, що відоме використання пічних газів, які відходять також в гвинтових транспортерах для підігрівання шихти протитечією. Проте в рефераті переконливо указується на те, що, зокрема, при підігріванні суміші необхідно брати до уваги той факт, що виникає небезпека розшарування суміші і, тим самим, зміни її складу. З US 5807418 відомо, що при використанні окислювачів з підвищеною часткою кисню в зовнішніх теплообмінниках за допомогою газоподібних продуктів згорання, які відходять підігріваються як сировина для варіння скла, так і різні гази, такі як повітря, кисень і природний горючий газ, і що за рахунок випромінюючої стінки обмежується особливо вузька зона завантаження. Це обумовлює декілька контурів для газів і велике число трубопроводів. Оскільки для цього і для теплообмінників великого об'єму не існує абсолютно «теплонепроникних» ізолюючих засобів, неможливо уникнути підвищення витрати горючого газу і втрати тепла в навколишнє середовище, причому до того ж передчасне виведення газоподібних продуктів згорання також є джерелом втрати для топкового простору. Тому в основі винаходу лежить завдання створення скловарної печі та способу її експлуатації, за допомогою яких вдалося б знайти компроміс між частково протилежними причинами та протилежними результатами, що виникають через це при дотриманні і виконанні законодавчих вимог до охорони навколишнього середовища і зниження перевитрати енергії без використання зовнішніх теплообмінників і уникнути підігрівання компонентів суміші і склеювання між собою і з теплообмінними поверхнями, а також розшарування суміші. Крім того, повинні бути зменшені захоплення певних компонентів суміші і запилення газів, які відходять, і, тим самим, також вплив на якість газів. При цьому вміст оксидів азоту повинен бути знижений вже в плавильній установці без зниження рентабельності і без необхідності залучення додаткових 7 способів, додаткового устаткування і додаткового персоналу. Це завдання вирішується в частині скловарної печі описаного вище роду за рахунок того, що а) між зоною підігрівання і топковим простором розташована єдина випромінююча стінка з нижньою кромкою над шихтою, за рахунок якої довжина «Lv» зони підігрівання обмежена значеннями від 15 до 35% внутрішньої загальної довжини «Lg», а довжина «Lf» топкового простору збільшена до значень від 65 до 85% внутрішньої загальної довжини; б) зона підігрівання розрахована на підігрівання шихти виключно усередині печі; в) джерело окислювального газу містить частку кисню, принаймні, 85 об.%; г) принаймні, один випускний отвір зони підігрівання для газів, які відходять, сполучений з атмосферою без проміжного теплообмінника. Завдяки винаходу вирішено поставлене завдання, і запропоновані скловарна піч та спосіб її експлуатації, які дозволяють, наскільки це можливо, знайти компроміс між частково протилежними причинами та протилежними результатами, що виникають через це при дотриманні і виконанні законодавчих вимог до охорони навколишнього середовища і зниження перевитрати енергії без використання зовнішніх теплообмінників і уникнути підігрівання компонентів суміші та склеювання між собою і з теплообмінними поверхнями, а також розшарування суміші. Також зменшуються захоплення певних компонентів суміші і запиленість газів, які відходять, і, тим самим, також вплив на якість газів. Крім того, вміст оксидів азоту знижується вже в плавильній установці без зниження рентабельності і без необхідності залучення додаткових способів, додаткового устаткування і додаткового персоналу. Зокрема, за рахунок запропонованого винаходу помітно знижується питома витрата енергії по відношенню до тонни скломаси. У інших варіантах здійснення винаходу особливо переважно, якщо або окремо, або в комбінації - у зоні підігрівання в дні ванни розташований, принаймні, один ряд електродів; - барботери розташовані поблизу кінця пальникової зони перед донним узвишшям; - барботери розташовані в утримуючій плиті, верхня сторона якої виступає вгору за дно ванни; - дно ванни виконане таким, що знижується у напрямку донного узвишшя; - дно ванни виконане таким, що піднімається у напрямку донного узвишшя; - дно ванни виконане ступінчастим; - конструктивна висота «h2» скла над донним узвишшям складає від 25 до 50% конструктивної висоти «h1» у ванні безпосередньо перед донним узвишшям; - зона гомогенізації за донним узвишшям має конструктивну висоту «h3», яка складає від 0,8 до 2,0-кратного значення конструктивної висоти «h1» безпосередньо перед донним узвишшям; - пальники розташовані в пальниковій зоні «Вb», що закінчується перед донним узвишшям; 95702 8 - між ванною і верхньою будовою печі розташований завантажувальний отвір і/або - довжина «LL» донного узвишшя у напрямку течії складає від 0,5 до 15% загальної довжини «Lg». Винахід відноситься також до способу варіння скла, зокрема з групи натрієвовапняного скла, зокрема посудного скла, або плоского скла для процесів прокатки технічного скла, зокрема боросилікатного скла або нейтрального скла, з шихти в скловарній печі з внутрішньою загальною довжиною «Lg», що містить ванну, завантажувальний отвір, зону підігрівання і топковий простір, причому шихта без зовнішнього підігрівання подається в завантажувальний отвір і на скломасу та в межах зони підігрівання підігрівається на довжині «Lv», яка складає від 15 до 35% загальної довжини «Lg» і обмежена єдиною випромінюючою стінкою, причому шихта а) нагрівається зверху газоподібними продуктами згорання і газами барботерів з топкового простору, які під випромінюючою стінкою течуть назад в зону підігрівання і полишають її через, принаймні, один випускний отвір, і б) знизу за рахунок частки скломаси, яка транспортується вгору за допомогою барботерів, а потім безпосередньо під шихтою повертається у напрямку завантажувального отвору, причому газоподібні продукти згорання утворюються за допомогою пальників в топковому просторі з викопних палив і окислювального газу, що містить, принаймні, 85% кисню, топковий простір по іншу сторону випромінюючої стінки має довжину «Lf» від 65 до 85% загальної довжини «Lg», а скломаса спрямовується в зону гомогенізації спочатку через ряд барботерів, а потім через донне узвишшя. При цьому особливо переважно, якщо або окремо, або в комбінації - у разі потреби скломаса нагрівається знизу за допомогою електродів і/або - скломаса на довжині від 0,5 до 15% загальної довжини «Lg» спрямовується через донне узвишшя. Ефект подвійного нагрівання шихти зверху і знизу пояснюється таким чином. З одного боку, за рахунок спалювання з окислювачем, що має в порівнянні з повітрям підвищену частку кисню, досягаються вищі температури полум'я, а, з іншого боку, зменшується питома кількість газів, які відходять, а при незмінному об'ємі камери згорання також швидкість течії. За рахунок цього виникає ситуація, коли введення тепла в зону топки, тобто випромінюючого полум'я, є порівняно високим, а в зоні поза полум'ям і тут в зоні завантаження шихти введення тепла є порівняно низьким. До цього зводяться відомі пропозиції, наприклад в US 5807418, що стосуються розташування зовнішніх теплообмінників для підігрівання шихти і газів. Проте винахід за рахунок використання барботерів та їх газів пропонує інший і переважний варіант: гази барботерів створюють над кожним місцем входу високу підйомну силу в скломасі, внаслідок чого посилюються зворотна течія до завантажувального кінця печі під шихтою та її «нижній жар». В 9 той же час, проте, гази барботерів при своєму підйомі нагріваються, принаймні, в основному, до температури скломаси, яка в цьому місці має, як правило, максимальне значення. Потім гази барботерів за рахунок підсосу пальникових газів підмішуються до них, внаслідок чого зростають кількість газу і швидкість проходу цієї суміші над шихтою у напрямку завантажувального кінця і, тим самим, також вплив «верхнього жару». Це дуже ефективне введення тепла відбувається виключно усередині печі і тому найкоротшим шляхом, що покращує тепловий баланс і знижує конструктивні, експлуатаційні і сервісні витрати, а також схильність всієї установки до збоїв. При цьому зберігається невелика частка оксидів азоту в газах, які відходять. Приклад виконання об'єкту винаходу, принцип його дії і інші переваги детальніше пояснюються нижче за допомогою єдиної фігури, на якій зображений вертикальний розріз середини скловарної печі. Верхня будова 1 печі містить на стороні завантаження першу торцеву стінку 2, а на стороні вивантаження – другу торцеву стінку 3, між якими тягнеться опукле склепіння 4. З обох боків склепіння 4 переходить у вертикальні бічні стінки 4а, з яких показана тільки задня. Під верхньою будовою 1 печі знаходиться ванна 5, що служить для прийому і обробки скломаси 6, дзеркало якої позначене поз. 6а. Ванна 5 містить дно 5а, від якого вгору направлена утримуюча плита 7 з рядом барботерів 8. Потім дно 5а ванни 5 ступінчасто переходить в донне узвишшя 9, за яким слідують зона 10 гомогенізації, донний прохід 11 і підйомний канал 12. Під нижньою кромкою торцевої стінки 2 і над дзеркалом 6а скломаси 6 розташований завантажувальний отвір 13, який може тягнутися по всій ширині ванни 5. Шихта 14, яка завантажується тут без зовнішнього підігрівання, представлена вузьким чорним клином, що закінчується у лінії 14а. Довжина цієї зони усередині печі називається завантажувальною довжиною Lb. Важливе значення тут мають розташування і просторове положення єдиної вертикальної випромінюючої стінки 15, яка відходить від склепіння 4 і закінчується над шихтою 14 нижньою кромкою 15а, яка може бути виконана дугоподібною. Відстань до вершини нижньої кромки 15а може бути вибрана залежно від розміру печі від 500 до 1500 мм. Для спрощення опису випромінюючій стінці 15 надана віртуальна середня площина М. Внутрішня загальна довжина Lg печі може складати до 25 м, а внутрішня ширина - до 10 м, проте ці значення не є критичними межами. Гази барботерів 8 піднімаються у вигляді рядів бульбашок, які викликають високу підйомну силу скломаси 6 і, зокрема, сильний зворотний перетік частини кількості скломаси 6 безпосередньо під її дзеркалом 6а і шихтою 14 у напрямку завантажувального отвору 13. Сильно нагріті гази барботерів 8 після виходу з скломаси 6 захоплюються за рахунок підсосу полум'яних газів, змішуються з ними і підсилюють при цьому нагрівальну дію полум'яних газів на скломасу 6 і верхню сторону шихти 14, як це вже було описано вище. 95702 10 Важливо при цьому, що випромінююча стінка 15 по відношенню до її середньої площини М відстоїть від внутрішньої сторони 2а торцевої стінки 2 на відстані Lv, що становить від 15 до 35% загальної довжини Lg. В результаті виникає відносно коротка в порівнянні з рівнем техніки зона 16 підігрівання. У цій зоні 16 підігрівання в скломасі 6 можуть додатково розташовуватися електроди 17, а саме в дні 5а ванни 5 вертикально, принаймні, в один ряд упоперек подовжньої осі печі, як це показано на Фіг. 1, а як альтернатива - також горизонтально в бічних стінках ванни 5. Так само в зоні 16 підігрівання, принаймні, в одній бічній стінці 4а передбачено, принаймні, один випускний отвір 18 для газоподібних продуктів згорання і газів барботерів 8, що підводяться під випромінюючою стінкою 15. В результаті в межах відносного короткого відрізку Lv до шихти 14 зверху і знизу підводяться дозовані, проте достатні кількості тепла, завдяки чому відповідно поліпшується тепловий баланс. Випромінююча стінка 15 і внутрішня сторона 3а торцевої стінки 3 знаходяться один від одного на відстані Lf, на якій знаходиться топковий простір 19. Вона позначена двома рядами пальників 20, розташованими еквідистантно в протилежних стінках 4а верхньої будови 1 печі в межах пальникової зони Вb. За рахунок дії пальників 20 і випромінювання стінних поверхонь топкового простору 19 шихта 14 і скломаса 6 все більше нагріваються, поки температура скломаси 6 на донному узвишші 9 не досягне заданого максимуму. Газоподібні продукти згорання течуть з топкового простору 19 під випромінюючою стінкою 15 в зону 16 підігрівання, а з неї - через, принаймні, один випускний отвір 18, принаймні, в одну витяжну трубу (не показана). Продовжуючи розрахунок довжин відстань Lf утворює відношення довжин від 65 до 85% до загальної довжини Lg. Відношення довжини LL донного узвишшя 9 до загальної довжини Lg вибирається переважно від 0,5 до 15%. В межах пальникової зони Вb з кожного боку топкового простору 19 розташовано, наприклад, сім пальників 20, причому пальникова зона Вb закінчується перед донним узвишшям 9, оскільки над ним є достатньо тепла випромінювання. За рахунок вертикальної транспортуючої дії барботерів 8 і за певних умов також електродів 17 в зоні поверхні скломаси 6 виникають зворотна течія скла у напрямку електродів 17 і зустрічна донна течія від електродів 17 у напрямку барботерів 8. Цей ефект сприяє теплопередачі, зокрема від скломаси 6 до шихти 14, як це було описано вище. Відносно висот необхідно сказати наступне. Висота h1 скломаси над дном 5а ванни може змінюватися по довжині ванни залежно від того, чи має дно ванни у напрямку донного узвишшя нахил або підйом, причому нахил і підйом можуть бути виконані також ступінчастими. Висота h2 скломаси над донним узвишшям 9 складає переважно від 25 до 50% від h1 безпосередньо перед ним. Висота в зоні 16 підігрівання має максимально таке ж значення, що і висота безпосередньо перед донним узвишшям, причому відношення може складати від 80 до 100%. У на 11 95702 прямку течії за донним узвишшям 9 для висоти h3 в зоні 10 гомогенізації вибирається переважно значення, що становить від 0,8 до 2,0-кратного значення h1 безпосередньо перед донним узвишшям 9. Запропонована у винаході скловарна піч містить ванну 5 і верхню будову 1 із склепінням 4 і має внутрішню загальну довжину «Lg», зону 16 підігрівання шихти 14 і топковий простір 19 з пальниками 20 і барботерами 8. Для вирішення названого завдання запропоновано, що а) між зоною 16 підігрівання і топковим простором 19 розташована єдина випромінююча стінка 15, за рахунок якої довжина «Lv» зони підігрівання обмежена значеннями від 15 до 35% внутрішньої загальної довжини «Lg», а довжина «Lf» топкового простору 19 збільшена до значень від 65 до 85% внутрішньої загальної довжини «Lg»; б) зона 16 підігрівання розрахована на підігрівання шихти 14 виключно усередині печі; в) джерело окислювального газу містить частку кисню, принаймні, 85 об.%; г) принаймні, один випускний отвір 18 зон 16 підігрівання для газів, які відходять, сполучений з атмосферою без проміжного теплообмінника. Перелік посилальних позицій 1 - верхня будова печі 2 - торцева стінка 2а - внутрішня сторона 3 - торцева стінка 4 - склепіння печі 4а - бічні стінки Комп’ютерна верстка Мацело М. 12 5 - ванна 5а - дно ванни 6 - скломаса 6а - дзеркало скломаси 7 - утримуюча плита 8 - барботери 9 - донне узвишшя 10 - зона гомогенізації 11 - донний прохід 12 - підйомний канал 13 - завантажувальний отвір 14 - шихта 14а - лінія 15 - випромінююча стінка 15а - нижня кромка 16 - зона підігрівання 17 - електроди 18 - випускний отвір 19 - топковий простір 20 - пальники Вb - пальникова зона h1 - висота у ванні h2 - висота над донним узвишшям h3 - висота зони 10 гомогенізації Lb - завантажувальна довжина Lf - відстань Lg - загальна довжина LL - довжина донного узвишшя 9 Lv - відстань М - середня площина Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюGlass melting furnace and method for melting glass
Автори англійськоюSorg, Helmut
Назва патенту російськоюСтекловаренная печь и способ варки стекла
Автори російськоюЗорг Хельмут
МПК / Мітки
МПК: C03B 5/235, C03B 5/04, C03B 5/03
Мітки: спосіб, піч, скловарна, скла, варіння
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-95702-sklovarna-pich-ta-sposib-varinnya-skla.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Скловарна піч та спосіб варіння скла</a>