Расчет стекловаренного цеха (стр. 5 из 15)

SiO2	Al2O3	Fe2O3	СаО+MgО	Na2O	SO3
71,2	2,8	0,3	11	14,3	0,3
±2%	±1,3%	±0,04%	±1,3%	±0,9%	±0,02%

На шляху до печі розташовано резервні бункери для готової шихти, які розраховано на дві зміни роботи печі.

4.4. Завантажування шихти[2]

Завантаження шихти у скловарну піч здійснюється за допомогою механічних завантажувачів плунжерного типу. Принцип дії завантажувача полягає у регулярному проштовхуванні порцій шихти і бою в піч за рахунок зворотного – поступово руху плунжера. Шихту завантажують по всьому фронту завантажувального кармана, ширина якого у сучасних печах практично дорівнює ширині печі. Для спрощення конструкції та обслуговування заванжувачів їх встановлюють 5-6 заванжувачів поряд. Режим живлення печі шихтою та боєм виконується у відповідності до витрат скломаси на виготовлення виробів. Годинна подача шихти та бою в піч повинна точно відповідати з`єму скломаси. Співвідношення завантаженої шихти і склобою повинно знаходитися у межах: шихти-бою70-30%, 60-40%, 50-50%. Відхилення від встановленого співвідношення не повинно перевищувати ±5%.

Якщо об’єм подавання шихти буде відрізнятися від з’єму скломаси, то це приведе до коливання рівня дзеркала в печі. В свою чергу це негативно впливає на стан футерівки і якість скломаси, що виробляється. Коливання рівня скломаси повинні складати не більше ніж ±0,5мм.

Для підтримання постійного рівня скломаси завантажувальники працюють в автоматичному режимі і зв‘язані з рівнеміром “клюючого” типу.

4.5. Варіння скломаси[2],[3]

Процес варіння скла уявляє собою складний комплекс фізико – хімічних перетворень, явищ тепло та масообміну, в результаті яких сировинні матеріали – шихта перетворюється у розплав – скломасу із визначеними фізико – хімічними властивостями. Шихта під дією високих температур, які виникають під час спалення палива, розплавляється, гомогенізується, охолоджується та поступає на виробляння.

Процес склоутворення протікає в декілька етапів.

Силікатоутворення. До кінця цього етапу у шихті не залишається окремих компонентів. Більшість газоподібних компонентів вже видалено, складові частки перетерпіли ряд фізичних та хімічних перетворень. Між компонентами шихти пройшли всі основні твердофазні реакції і вона уявляє собою спечену масу, яка складається з силікатів та оксиду кременю.

Склоутворення. Цей етап характеризується тим, що наприкінці етапу скломаса стає прозорою. В ній вже відсутні не проварені частки шихти, адже вона ще пронизана великою кількістю бульбашок та звивин і залишається неоднорідною. Для звичайного тарного скла цей етап скінчається при 1150-1200⁰С. На цьому етапі проходить забарвлення скла. Забарвлення здійснюється у відновлювальних умовах, які забезпечуються введенням вугілля. Скло набуває коричневого кольору внаслідок утворення в ньому FeSпо реакції, яку у загальному вигляді можна записати:

FeS – молекулярний барвник, має добрі захисні властивості по відношенню до променів короткохвильової частини спектра, тому забарвлення сульфідом заліза широко використовують у виробництві пляшок для пива, склотари для дитячого харчування, медичної тари та ін.[2].

Освітлення. На цьому етапі скломаса стає менш в’язкою, звільняється від видимих газоподібних включень. Для тарного скла освітлення закінчується при 1400-1500⁰С. В’язкість скломаси при цьому складає близько 10-12Па*с.

Гомогенізація. Процес гомогенізації дуже важливий. В скловарних печах для тарного скла гомогенізація повинна проходити дуже швидко тому, що виробництво характеризується великими з`ємами.

На цьому етапі скломаса інтенсивно перемішується за допомогою бурління. До кінця цього етапу скломаса звільняється від звивин, стає однорідною. Бурління скломаси стисненим повітрям дозволяє підвищити виробництво печей та покращити якість скломаси. Однак бурління застосовують лише на печах для варіння темно-зеленого та коричневого скла. Сопла розташовуються в зоні чистого дзеркала скломаси. Кількість сопел залежить від потужності печі. Кількість сопел може становити від 7 до 13. Якщо кількість сопел дорівнює 7, то вони розташовані в ряд , якщо кількість сопел дорівнює 13 ,то розташовані вони у шаховому порядку.

Охолодження скломаси. В’язкість провареної скломаси дуже низька для виробки виробів. Тому для того, щоб можна було відформувати вироби необхідно знизити температуру приблизно на 200-300⁰С порівняно з температурами освітлення та гомогенізації. Охолодження скломаси протікає до температури 1200⁰С для створення необхідної в‘язкості при формуванні виробів.

Дуже важливо, щоб під час охолодження не виникало порушення рівноваги між розплавом та газами. В цьому випадку виникають пороки – бульбашки та вторинна „мошка”, звільнитися від яких практично не можливо тому, що в’язкість скломаси вже висока.

Ванна скловарна піч представляє собою складний теплотехнічний агрегат, конструкція якого залежить від способу підігріву, напрямку руху димових газів, способу розділення басейну та полум’яного простору. Вона складається з робочої камери, пальників, пристроїв для використання тепла димових газів, перевідних клапанів, фундаментів, опор та каркасу. Напрямок руху газів в великих регенеративних печах поперечний, а в малих – підковоподібне або поздовжньо – поперечне. При виробці склотари звичайно використовують скловарні печі з поперечним напрямком руху полум’я, бо вони дозволяють краще регулювати тепловий режим по довжині печі, створювати необхідні теплові умови в зонах варіння, освітлення та гомогенізації. Схема печі представлена на рисунку 4.4.

Рисунок 4.4. - схема регенеративної ванної печі з протоком з поперечним напрямком полум’я.

В регенеративних печах з поперечним рухом полум’я можна використовувати секційні регенератори, які дозволяють регулювати температуру підігріву повітря для відповідного пальника. Найбільш продуктивними є проточні печі з пристроєм для бурління скломаси, без виробного басейну. Крім того процес перемішування та освітлення протікає у тонкому шарі скломаси. Перемішування скломаси в зоні варіння бурлінням дозволяє прискорити процеси силікато – і склоутворення. Тонкошарове освітлення дозволяє здійснити більш кращий прогрів скломаси і інтенсифікувати процес. Завдяки цьому прямоточні печі забезпечують високу продуктивність при досить невеликих розмірах.

Основною вимогою до конструкції високопродуктивних промислових скловарних печей з полум’яним прогрівом - забезпечення високотемпературних режимів варіння скла до 1600-1650⁰С. Цьому повинні відповідати конструкції завантажувальних кишень, газопальникових пристроїв і протоків.

Завантажувальні кишені повинні бути закритими, для попередження вибивання факелу та підсмоктування холодного повітря. Особа увага повинна приділятися до раціонального розміщення факелу та високому ступеню прогріву повітря(до 1400-450⁰С).

Для варіння скломаси вибираємо ванну скловарну піч безперервної дії, регенеративну, проточну, з поперечним напрямком руху полум’я. Піч має п’ять пар пальників. Басейни варильної та робочої частин поєднані протоком.

Технічна характеристика скловарної печі[5]

Кладка ванної печі

Басейни варильної та робочої частин, відповідальні

конструкції – вльоти, проток, арка торцевої стіни бакор.

Полум’яний простір варильного простору бакор;

Робоча частина динас;

Дно печі шамот, бакорова плитка

Головне зведення та зведення

робочої частини, зведення регенераторів склодинас;

Регенератори динас, шамот

Насадка шамот.

Варіння забезпечується спалюванням газу у надлишку повітря α=1-1,2. повітря пропускається крізь регенератори де воно підігрівається до температури 9000С. Якість проварювання забезпечується системою барботування. На печі працює 13 точок , що розташовані у шаховому порядку.

Скломаса відбирається крізь п’ять фідерів, які мають самостійне опалення природним газом і мають три робочі зони. Температура по зонам задається в залежності від з’єму скломаси та асортименту на фідері

Параметри печі

Загальна площа печі, м² 130,7

Площа варильної частини, м² 122

Площа робочої частини, м² 8,7

Глибина варильного басейну , мм 900

Глибина виробного басейну, мм 500

Проток; довжина /висота/ширина, мм 1200/300/600

Рівень скломаси в басейні, мм 80± 1

Завантажувальна кишеня: ширина/глибина, мм 4000/1250

Кількість завантажувальних вікон, шт 3

Розмір вікна: ширина/висота, мм 850/420

Продуктивність печі (в залежності від з’єму скломаси), т/добу 115-160

Тиск у варильній та робочій частині

нейтральний або слабо позитивний, Па 1-3;

Газова середа α=1-1,2

Паливо, ккал/м³ природний газ, калорійність 8000

Тиск газу на ГРП цеху, кгс/см² 0,53

Температурний режим варіння забезпечується трьома зонами горіння

Характеристика зон

1 зона 1 пара пальників ширина вльотів – 1600мм;

2 зона 2-3 пара пальників ширина вльотів – 1600мм;