Производство стеклотары

Производство стеклотары

Производство стеклотары

Введение

Для выработки изделий из стекла с различными заданными свойствами служат стекловаренные печи разных типов, отличающиеся по конструкции, производительности и режиму работы.

Стекловаренная печь - основной агрегат стекольного производства. В ней протекают процессы тепловой обработки сырьевых материалов, получения стекломассы и выработки из нее изделий.

Для варки стекла применяют стекловаренные печи периодического и непрерывного действия. Периодического действия могут быть как горшковые так и ванные стекловаренные печи, а непрерывного действия лишь ванные. Ванные печи непрерывного действия имеют ряд преимуществ перед горшковыми и ванными печами периодического действия: они более экономичны, производительны и удобны в обслуживании.

Пламенные ванные печи делятся на печи с подковообразным и поперечным направлением пламени. В пламенных печах источником тепловой энергии служит сжигаемое топливо.

Для данного курсового проекта выбрана регенеративная стекловаренная ванная печь с поперечным направлением пламени. Эти печи более производительные, экономичные и механизированные.

.       
Устройство стекловаренной ванной печи

В стекольной промышленности наиболее распространены непрерывно действующие ванные печи. Их применяют для варки и выработки листового, сортового, бутылочного, тарного и другого массового промышленного стекла. Эти печи более экономичны, производительны и легко поддаются механизации и автоматизации.

В ванных печах (рис. 1.1) газы могут двигаться в поперечном и подковообразном направлениях по отношению к направлению движения стекломассы.

Рис. 1.1 Ванные печи: а - регенеративная печь с поперечным направлением пламени, б - регенеративная печь с подковообразным направлением пламени.

Поперечное направление газов понимается как перпендикулярное потоку стекломассы, продольное - как параллельно или совпадающее с ним.

В регенеративных печах применяют поперечное и подковообразное направление газов. В средних и крупных ванных печах обычно применяют поперечное направление газов, и горелки располагают на продольных сторонах печи. Такое расположение горелок позволяет регулировать распределение температур, давлений и состава газовой среды по длине печи. В ванных печах непрерывного действия все стадии процесса варки протекают в определенной последовательности непрерывно и одновременно в различных частях бассейна печи. Так как обычно зоны варки, осветления и гомогенизации конструктивно не разделяются, то та часть печи, где протекают эти процессы, называется варочным бассейном. Это отапливаемая часть печи. Студочная часть печи либо не отапливается, либо имеет самостоятельную систему отопления. Зона выработки отделяется от остальной части бассейна глухой стеной с протоком или подвесным мостом, заглубленным и стекломассу /1/.

Регенеративная печь с поперечным направлением пламени

Печь состоит из верхнего строения - ванны или рабочего пространства печи с машинным каналом, горелок и каркаса и нижнего строения - регенераторов, газо-воздухо-дымовых каналов с перекидными устройствами и шиберами и опорных столбов. Рабочее пространство печи, состоящее из дна ванны, окружки (стен, укладываемых на донные брусья), подвесных стен и свода, делится на варочную часть, в которую через так называемый засыпной карман загружается шихта и плавится стекломасса, и студочную часть, где происходит остывание стекломассы (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Зоны футеровки стекловаренной ванной печи: 1 - Свод печи, 2 - Зона бассейна, 3 - Уровень стекломассы, 4 - Зона бассейна печи, 5 - Дно, 6 - Загрузочный карман, 7 - Задняя стенка бассейна, 8 - Порог печи, 9 - Теплоизоляция печи, 10 - Свод и стены регенератора, 11 - Горелки, 12 - Верхние ряды регенератора, 13 - Участок регенератора, 14 - Участок насадок регенератора, 15 - Опора регенератора, 16 - Стена регенератора.

Варочная часть отделяется от студочной части низко опущенной аркой - пережимом. Дно студочной части выше дна варочной части на толщину бруса, из которого выкладывается дно ванны. Студочная часть заканчивается в месте примыкания ее к машинному каналу, расположенному перпендикулярно ей.

Основанием печи служит сплошная железобетонная плита, на которой возводят опорные столбы, регенераторы и дымоходы с перекидными устройствами для газа, воздуха и продуктов горения. Опорные столбы кладут из обыкновенного глиняного кирпича марки 100 на цементном растворе. Для предохранения от разрушения в случае прорыва стекла нижние части столбов на высоту 1 м обкладывают шамотным кирпичом.

Поверх кладки опорных столбов, для передачи на них равномерной нагрузки от верхнего строения печи, укладывают чугунные плиты, на которых монтируют продольные балки - прогоны, а по ним поперечные балки, являющиеся основанием дна бассейна. К этим же балкам крепят вертикальные стойки - колонны рабочего пространства верхнего строения печи. Между опорными столбами сооружают газодымовые каналы. Выстилку каналов по бетонному основанию выполняют из обыкновенного глиняного кирпича с «шансами» (отверстиями вдоль канала), по которым циркулирует воздух, охлаждающий бетон. По обыкновенному глиняному кирпичу пода канала (выстилке) укладывают шамотный кирпич.

Наружные стенки каналов кладут из обыкновенного глиняного, а внутренние - шамотного кирпича, причем через шесть-семь рядов (по мере совпадения горизонтальных швов) шамотную кладку перевязывают с кладкой из обыкновенного глиняного кирпича. Свод каналов кладут из шамотного кирпича и по нему делают выстилку из обыкновенного кирпича. Газодымовые каналы, как и воздушно-дымовые (идущие параллельно газодымовым со стороны воздушных регенераторов), соединяются с поднасадочными камерами регенераторов. В местах подключения каналов к регенераторам устанавливают шиберы, с помощью которых регулируют подачу газа и воздуха в регенераторы и отключают их в случае необходимости от работающих регенераторов. Газодымовые и воздушно-дымовые каналы после регенераторов соединяются в местах установки перекидных устройств в один общий дымоход, идущий к дымовой трубе.

Выстилку пода регенераторов выполняют по бетонному основанию из обыкновенного глиняного кирпича. В местах регенераторных камер выстилку выполняют с расчетом на воздушное охлаждение бетонной плиты.

Наружную кладку стен регенератора делают из обычного кирпича. Огнеупорную кладку наружных стен выполняют шамотной (низ) и динасовой (верх) в один кирпич. Между обычной и шамотной кладкой укладывают изоляционный кирпич толщиной в 72 кирпича. Разделительные стежки между газовыми и воздушными регенераторами толщиной в 27 кирпичей и между регенераторными камерами (воздушными и газовыми) толщиной в 17 кирпичей кладут из шамотного (низ) и динасового (верх) кирпича.

До уровня поднасадочных арок (хомутиков), на которые после выравнивания (натеса) укладывается насадка, огнеупорную кладку стен газовых и воздушных регенераторов и разделительной стенки между газовыми и воздушными регенераторами делают на 1 кирпич толще для укладки (на обрезах стен) пят поднасадочных арок.

Насадку регенераторов укладывают на выровненные шамотным кирпичом под насадочные арки (хомутики). Нижнюю часть насадки выкладывают из специального большемерного шамотного кирпича марки ШБ и верхнюю часть из такого же по размерам шамотного кирпича марки ША или высокоглиноземистого кирпича. Насадку кладут почти до уровня пят сводов регенераторов.

Своды регенераторов выполняют в два оката. Первый окат из динасового кирпича, второй из шамотного кирпича. Между первым и вторым окатами (сводами) оставляют зазор для возможности расширения (роста) динасового свода во время розжига печи.

По верху сводов регенераторов укладывают изоляционный кирпич и делают выстилку из обыкновенного глиняного кирпича. Для образования прямоугольных отверстий (проемов), через которые газ и воздух поступают в горелки и продукты горения из горелок в регенеративные газовые и воздушные камеры, своды над ними делают не сплошные, а с разрывом в центральной их части. На арках, образующих проем, основываются стены вертикальных каналов горелок. Обвязка регенераторов состоит из металлических колонн, устанавливаемых по боковым и торцовым стенкам. Низ колонн закреплен в бетонном фундаменте. Вверху колонны стянуты болтами (тягами). Подпятовые металлические балки укладывают в местах установки пят поднасадочных арок и сводов регенераторов. Обвязывающий стальной каркас печи воспринимает усилия от распора сводов и давления стекломассы. На нем также подвешивают свод и стены пламенного пространства. Обвязка печи, кроме того; регулирует напряжения, возникающие при тепловом расширении огнеупорной кладки. Обвязывающий каркас состоит из вертикальных стальных колонн 3 (см. рис. 1.3), стянутых связями 1 вверху и внизу. Часто колонны в нижней части закрепляют наглухо, а вверху имеется крепление, регулируемое с помощью связей из круглой стали /2/.

Рис. 1.3 Узел подвески свода и стен пламенного пространства:

1 - связь, 2 - пята свода и защита пят, 3 - колонна (двутавровые балки), 4 - опора под пяту, 5 - кронштейны, 6 - опорная плита (лафет), 7 - уголки, 8 - болты, 9 - жесткое крепление стоек, 10 - донные брусья, 11 - полосы под дном бассейна, 12 - поддонные балки, 13 - стеновые брусья, 14 - зуб, 15 - стена пламенного пространства, 16 - свод печи

Различают нижнюю и верхнюю обвязку рабочей камеры печи. Нижняя обвязка крепит колонны у дна, а верхняя - колонны у свода и воспринимает распор овода. Вертикальные колонны укрепляют на швеллерной балке, наглухо соединенной с поперечными поддонными балками 12. Давление стекломассы на донные брусья 10 и стеновые воспринимается болтами 8. Колонны несут на себе два ряда кронштейнов 5. Нижние кронштейны воспринимают нагрузку стен 15 пламенного пространства печи, а верхние - распор главного свода 2. На кронштейнах устанавливаются чугунные полки (лафеты) 6, несущие на себе опорные брусья свода или стены.

Дно ванной печи лежит на поперечных двутавровых балках 12, которые покоятся на нескольких продольных балках. Продольные балки, укладывают на кирпичные колонны (столбы). Обвязка стен и свода печи состоит из швеллерных или двутавровых балок. Обвязка бассейна должна легко и быстро сниматься по мере необходимости. При разогреве печи динасовые своды и стены расширяются и происходит усадка кладки бассейна, поэтому предусматривают возможность гибкой регулировки обвязки печи. Дно бассейна обвязывают таким образом, чтобы его затяжку можно было регулировать, не изменяя положения колонн.

Горелки ванных печей обвязывают уголками или балками, установленными вертикально. Горловина горелки подвешивается на конструкции, имеющей опоры на стойках горелки и колоннах рабочей камеры печи. Схема обвязки горелки показана на рис. 1.4

Рис. 1.4 Обвязка шахтной горелки: 1 - уголок, 2 - связь, 3 - колонна из двутавровой балки, 4 - швеллер, 5 - болты

Обвязка выработочной части печи подобна обвязке самой печи. Кладка стекловаренных печей опирается на фундамент непосредственно или через промежуточные опоры. Фундаменты выполняют из бетона, железобетона или бутового камня. Наиболее распространены бетонные фундаменты. Толщина фундамента обычно составляет для оснований под стены регенераторов не менее 0,4 м, а для колонн под ванными печами - 0,6 м. Допустимая температура прогрева фундамента не выше 300° С. Масса кладки каналов и регенераторов непосредственно воспринимается фундаментами, масса самой печи передается на фундамент через промежуточные опоры. Опорные столбы для дна бассейна ванных печей выполняют из глиняного кирпича на цементном растворе. Для придания жесткости конструкции между опорными столбами в них закладывают в продольном и поперечном направлениях стальные двутавровые балки /3/.

Своды горелок выкладывают из динасового кирпича, на который укладывают изоляционный кирпич. Часть свода горелок, так называемый понурый или наклонный свод, идущий от свода горелок, перекрывающий воздушный канал и примыкающий к влетам, выполняют из крупноразмерного фасонного динасового кирпича без изоляции.

Свод, перекрывающий газовый канал (язык), делают в виде арки из динасового кирпича. Подину горелок основывают на металлических конструкциях (в виде решетки), на которые укладывают изоляционный и затем динасовый кирпич. Обвязку горелок выполняют из проката в виде уголка.

Рабочая камера ванной печи состоит из бассейна, пламенного пространства и свода. Бассейн ванной печи представляет собой ванну, состоящую из стен и дна, наполненную расплавленной стекломассой, с загрузочным карманом в торце и примыкающим к нему выработочным каналом. В бассейне ванной печи непрерывного действия различают технологические зоны варки, осветления, студки и выработки, которые располагаются одна за другой на различных участках по длине бассейна. Выделяют печи с общим бассейном, в котором зоны, соответствующие отдельным стадиям варки, не отделены друг от друга, и печи с резко разделенными зонами. Часть бассейна, в которой расположены зоны варки и осветления, называют варочной или отапливаемой, а часть, где находятся зоны студки и выработки, - студочной и выработочной. Бассейн конструктивно не разделенный на зоны, имеет прямоугольную форму. При переходе от варочной части печи к выработочной бассейн постепенно сужается. Площадь бассейна определяет производительность печи. Бассейн печи располагается на самостоятельном фундаменте. Дно бассейна печи в варочной и в выработочной частях выкладывают из многошамотных брусьев. Длинная сторона брусьев должна быть параллельна продольной оси бассейна. Для продления срока службы дна бассейна его покрывают плитками из литого огнеупорного материала. При кладке плиток предусматривают температурные швы. Стены бассейна выкладывают из огнеупорных брусьев, например высокоглиноземистых, каолиновых и электроплавленных. Кладка стен бассейна ванной печи ведется насухо. Верхние ряды стен варочного бассейна в зоне максимальных температур, а иногда и всю стену выкладывают из особо огнеупорных высококачественных материалов - электроплавленых огнеупоров. При кладке стен бассейна в студочной и выработочной частях также широко применяют электроплавленые огнеупоры. Электроплавленые огнеупоры все чаще используют для кладки и других элементов ванной печи, таких, как влеты горелок, стены пламенного пространства, выстилка дна бассейна и др. Чтобы уменьшить разъедание огнеупора стекломассой в швах, стеновые брусья укладывают вперевязку и искусственно охлаждают с наружной стороны. Для кладки стен и дна бассейна в местах изменения его конфигурации применяют фасонные брусья /4/.

Дно рабочего пространства печи (или ванны) выкладывают из крупноразмерных многошамотных брусьев по металлическим полоскам, проложенным вдоль ванны на поперечных прогонах. Брусья кладут длинной стороной вдоль оси ванны без перевязки насухо, без раствора. Крайние брусья дна распирают с помощью специальных болтов, которые крепят к металлическим колоннам рабочего пространства печи. Дно студочной части печи делают выше дна варочной части на толщину бруса и выполняют из таких же по размеру брусьев. Первый ряд брусьев студочной части (при переходе из варочной части) укладывают из специальных многошамотпых брусьев, имеющих скосы (по длине бруса), что предотвращает всплывание их в расплавленной стекломассе. Дно машинных каналов выкладывают выше дна студочной части на толщину бруса из многошамотных брусьев несколько больших размеров, чем брусья дна варочной и студочной частей ванны, также со скосами по торцам для предотвращения всплытия в расплавленной стекломассе. В последние годы на дно ванны поверх многошамотных брусьев укладывают плитки из «бакора». Брусья машинного канала кладут на столбики из шамотного кирпича, промежутки между которыми заполнены чистым кварцевым песком. Столбики кладут на основание из обыкновенного глиняного кирпича, уложенного на металлоконструкции каркаса канала.

Стены варочной и студочной частей делают из стенового бруса. Первые (нижние) три ряда в варочной части и два ряда в студочной части кладут из многошамотных брусьев, а четвертый ряд в варочной части (в пределах первых 5 горелок от загрузочной части печи) выкладывают из муллита и далее из высокоглиноземистых или каолиновых брусьев. Из этих же материалов выкладывают третий ряд в студочной части печ. Брусья кладут насухо с перевязкой только вертикальных швов. Они, так же как и донные брусья, распираются болтами.

Стены в варочной и студочной частях печи делают подвесными; они не опираются непосредственно на брусья, а возводятся на чугуных полосах (лафетах), лежащих на чугунных кронштейнах, прикрепленных к колоннам рабочего пространства печи. Подвесные стены делают из большемерных динасовых фасонных изделий, а в местах примыкания к ним горелок оставляют отверстия для прохода в рабочее пространство печи продуктов горения (из камеры горения горелки) и отвода их из ванны. Обрамление этих отверстий, называемых влетами, выполняют в виде окна с арочным сводом, выкладываемым из динасового фасонного кирпича или муллитовых фасонных изделий. Выравнивание арок влетов производят фасонными динасовыми изделиями. Пяты сводов варочной и студочной частей ванной печи не опирают на стены (как в машинном канале), а устанавливают на подпятовые балки, уложенные на чугунные кронштейны, укрепленные на колоннах. Свод кладут из динасового кирпича. Распор свода воспринимается тягами, соединяющими верх колонн рабочего пространства печи /1/.

Плавление шихты и нагрев стекломассы в стекловаренных печах производят природным газом, мазутом или генераторным газом. В тех случаях, когда стекловаренные печи отапливают природным газом или мазутом, устраивают только воздушные регенераторы. Газовые и воздушные регенераторы применяют только при отоплении печей низкокалорийным генераторным газом. Пламенное пространство печи, расположенное над бассейном, ограничивается подвесными стенами и сводом. Стены и свод пламенного пространства имеют самостоятельные металлические опоры.

Подвесная конструкция свода и стен пламенного пространства печи позволяет ремонтировать их независимо друг от друга и в различное время. Между подвесными стенами и бассейном обычно оставляют щель шириной 80- 120 мм для наблюдения за печью и ее обслуживания. Во время эксплуатации печи для уменьшения теплопотерь эту щель закладывают высокоглиноземистым или динасовым кирпичом, уложенным на ребро или плашмя (заклинок). В подвесных стенах пламенного пространства предусматривают отверстия для подачи топлива и воздуха и отвода газов (влеты горелок), окна для установки приборов контроля. В выработочной части печи стены газового пространства не подвешивают, так как материал стен разъедается незначительно. Подвесные стены обычно выполняют из крупного динасового кирпича толщиной 120 мм на жидком динасовом растворе. Размер швов при кладке делают не более 2 мм. Толщина стен от 500 до 600 мм. Главный свод ванной печи выкладывают из ровного и клинового динасового кирпича. На крупных ванных печах свод выкладывают секциями по 3-6 м, отделенными друг от друга температурными швами шириной 50-70 мм, которые соединяются при нагревании динаса вследствие его расширения. Толщина свода обогреваемой части печи при длине пролета до 6 м составляет 300 мм, при ширине бассейна от 6 до 10 м - 360- 460 мм. Свод студочной и выработочной части печи выполняют толщиной 300 мм. Устойчивость свода зависит от величины его стрелы подъема. В ванных печах с поперечным направлением пламени стрела подъема свода составляет 1/8-1/9, в печах с подковообразным направлением пламени - 1/7-1/8 длины пролета.

Часть продуктов горения из варочной части поступает в студочную часть и машинный канал. Чтобы продукты горения более интенсивно отдавали свое тепло стекломассе, в студочной части печи делают низкоопущенные прямые арки (пережимы), наличие которых обеспечивает прохождение продуктов горения непосредственно около зеркала стекломассы. Таких пережимов имеется в студочной части два и в машинном канале три (в местах перехода проточных каналов в выработочные). Продукты горения из выработочных каналов удаляются через дымоходы (вертикальные стояки и подземные борова) в дымовую трубу, специально сооружаемую для отвода продуктов горения из машинного канала. Если для подогрева стекломассы не хватает тепла, приносимого продуктами горения, поступающими из варочной части печи, и стекломасса становится очень вязкой, ее подогревают, сжигая мазут или газ в форсунках (горелках), устанавливаемых в выработочной части машинного канала /5/.

.       
Механизм работы стекловаренной ванной печи

Под эксплуатацией стекловаренной печи понимают пуск печи (выводка и наварка стекломассы), собственно процесс производства, остановку на ремонт и проведение холодного ремонта печи.

Пуск

Перед пуском вновь сооруженной печи или вводимой в действие после холодного ремонта внутреннюю поверхность динасовой кладки рабочей камеры очищают от раствора, мусора и пыли гребками, а швы прочищают металлическими щетками и влажной тканью. Затем сжатым воздухом удаляют со свода, стен и дна пыль. При очистке печи временно закладывают кирпичом все отверстая в кладке.

Пуск печи включает операции сушки, разогрева и наварки стекломассы. Сушку и разогрев печи до рабочей температуры называют выводкой. Разогрев ванной печи можно осуществлять либо при частично заполненном боем бассейне, либо без предварительной загрузки боя («сухая» выводка). Обычно количество боя составляет по массе 20-25% общей вместимости бассейна. В процессе сушки и разогрева печи по мере повышения температуры огнеупорные материалы увеличиваются в объеме. Расширение это неравномерное и зависит от минералогического и химического состава, структуры и плотности огнеупорных материалов. Увеличение в объеме отчасти компенсируется естественными и специально оставляемыми в кладке температурными швами и ослаблением натяжения связей. Разогревают печь осторожно, по определенному графику.

Для сушки и разогрева используют временные топки, расположенные у основания регенераторов или рекуператоров. Продукты сгорания отводятся через швы и другие отверстия рабочей камеры печи в помещение цеха или через выработочный канал в его дымовую трубу. Таким образом, машинный канал сушится от временных топок ванной печи. Температуру повышают, увеличивая расход газа. Если температура резко повышается, снижать ее не следует, а лучше выдерживать достигнутый уровень температуры до выравнивания ее по графику.

Для разогрева стекловаренной печи, отапливаемой генераторным газом, к основанию регенератора от газопровода, соединяющего коллектор газа с переводным клапаном, временно подводят газ. После достижения температуры в печи 750-800° С подачу газа увеличивают и ликвидируют вспомогательные топки. При мазутном отоплении вспомогательные топки располагают у основания регенераторов, а форсунки устанавливают у горелок во временной кладке - в муфелях, препятствующих скоплению и воспламенению нефти во влетах горелок при затухании форсунок. После достаточного нагрева печи муфели удаляют и устанавливают горелочные блоки.

Перед началом сушки переводные клапаны ставят в нейтральное положение, закрывают регулирующие клапаны и смотровые окна, открывают все горелочные каналы. В процессе сушки до температуры 110-115°С в основном идет выделение влаги в виде паров из раствора и увеличения объема динаса не происходит. Летом продолжительность сушки составляет 25-30 ч, зимой 2-3 суток. После окончания сушки температуру в печи постепенно повышают до 250°С. В этом интервале температур в результате превращения кремнезема при определенных температурах (117 и 230°С) в тридимит, кристобалит и кварц резко увеличивается объем динасового огнеупора. В этот период разогрева температуру поднимают со скоростью 5°С в час с выдержкой в течение 4 ч при температуре 130 и не менее 6 ч при температуре 230°С. После этого температуру в рабочей камере печи повышают до 600°С. С 250 до 500°С температуру повышают по 10° в час, до 1000°С по 10-15° в час. Подъем температуры в рабочей камере печи до 1450° С, а в каналах до 1200° С продолжается 12-15 ч со скоростью 30-40°С в час. Таким образом, с момента окончания сушки печи выводка длится 140-144 ч. В период разогрева и выводки в ванной печи поддерживают слабо положительное давление газовой среды. За весь период выводки ванной печи до варочных температур выработочный канал нагревается только за счет отходящих газов, при этом температура на канале доводится до 400-500° С. Дальнейший подъем температуры достигается сжиганием газа в машинном канале.

Во время выводки печи особенно внимательно следят за увеличением объема, «ростом» свода и не допускают подъема главного свода больше чем на 60 мм. Для контроля подъема свода, как наиболее ответственного элемента ванной печи, во время выводки на каждой секции свода (в начале и в конце секции) устанавливают линейки (маяки) с делениями через каждый сантиметр. На каждой секции свода располагают по девять маяков. Три маяка крепят по центру свода, а остальные по краям. По положению маяков каждый час определяют, как происходит рост свода, и в зависимости от этого регулируют связи. Обычно рост свода печи начинается при температуре 120-140° С и продолжается до 450° С. В начале поддерживают связи в ослабленном состоянии, так как при резком росте свода возможен разрыв затянутых связей. Когда по замку образуется трещина с развилкой кверху, связи еще ослабляют. Если при этом рост краев свода отстает, их покрывают листовым асбестом, чтобы ускорить его нагревание. Если края растут быстрее, чем середина, подтягивают связи и середину секции покрывают листовым асбестом.

Для контроля температуры в температурных швах между секциями, а также у загрузочного кармана, в регенераторах и машинном канале устанавливают термоэлектрические термометры. Перепад температур по длине печи во время выводки не должен превышать 15 С. При выводке печи натяжение связей горелок проверяют каждые 2-3 ч, регенераторов и дна - 3-4 раза в сутки. После того как выводка закончена, оставшиеся в своде щели заливают известковым молоком с 10-15% динасового порошка.

После 10-12-часовой выдержки при температуре 1500-1520° С связи свода натягивают и завинчивают контргайками. Перед окончанием выводки в период плавления эрклеза проверяют состояние распорных болтов бассейна ванной печи. Сниженную арку и стену засыпочного кармана выводят верхними связями так же, как секции свода печи.

По окончании выводки выполняют теплоизоляцию некоторых частей ванной печи и выработочного канала и наваривают стекломассу. К концу выводки бой стекла и эрклез, загруженные в ванную печь, успевают полностью расплавиться. Полученный расплав стекломассы выдерживают при температуре 1470-1480° С в течение суток и при отсутствии в расплаве пузырей приступают к процессу наварки печи стекломассой. Наварку проводят строго по графику. Сначала наваривают эрклез и бой до заполнения бассейна на половину его глубины. Количество загружаемого эрклеза и боя зависит от скорости его плавления в ванной печи и составляет ориентировочно 1,5-3 т в час. Затем наварку продолжают смесью боя и шихты заданного состава. Шихту засыпают вместе с боем стекла, первые порции в соотношении 15% шихты и 85% боя. По мере повышения уровня стекломассы в бассейне печи количество засыпаемой шихты увеличивают. Последний ряд брусьев наваривают при соотношении 25-30% боя и 70 - 75% шихты.

В процессе наварки бассейна следят за качеством стекла, отбирая пробы из разных мест печи каждый час. Если качество стекла ухудшается, загрузку шихты и боя временно прекращают до полной очистки стекломассы. Бассейн печи загружают шихтой до тех пор, пока зеркало стекломассы не достигнет уровня на 40-50 мм ниже нормального. После наварки, когда стекломасса достигнет уровня на 20- 25 мм ниже края брусьев бассейна, перед мостами каждой машины хальмуют (очищают) поверхностные слои стекломассы.

За 10-12 ч до пуска машин в середине канала и во всех подогревательных камерах устанавливают заданный температурный режим. Вначале пускают машины, расположенные на боковых отростках канала, затем машины центрального отростка выработочного канала. При «сухой» выводке печи (без предварительной загрузки боя стекла) наварку ведут вначале одним боем при. достижении температуры в рабочей камере 1350° С. После закрытия расплавом стекломассы всех горизонтальных швов бассейна наварку продолжают смесью боя с шихтой или. одной шихтой. «Сухая» выводка позволяет более равномерно прогреть бассейн, но наварка длится дольше. Продолжительность выводки крупных и средних ванных печей составляет 6-8 суток /6/.

Обслуживание печи

Обслуживание печи во время ее эксплуатации заключается в первую очередь в соблюдении технологических режимов. Текущее обслуживание печи включает наблюдение за правильностью и своевременностью загрузки шихты и боя в установленном соотношении, за температурным и газовым режимами, состоянием печи, расходом топлива и работой оборудования. Для поддержания режима варки устанавливают определенную подачу и соотношение газа и воздуха, тягу дымовой трубы, периодичность изменения направления пламени, следят за состоянием быстро изнашивающихся частей печи: стеновых брусьев, горелок, сводов, насадки. В процессе варки стекла отбирают пробы стекломассы из разных зон печи. По ним судят о степени провара, однородности и пороках стекломассы. Давление в печи регулируют шибером на дымовую трубу. Обязательные условия правильной эксплуатации печи: своевременная очистка каналов и регенераторов, ликвидация трещин и щелей, через которые возможен засос воздуха; заделка появившихся прогаров, замена изношенных частей и их защита. Нарушения режима вследствие перелета пламени, высокое давление разрушают кладку рабочего пространства печи, горелок, регенераторов. Особенно агрессивные действия на огнеупоры оказывают расплавленная стекломасса и такие компоненты шихты, как сода, сульфат. Постоянство температурного режима достигается его автоматизацией. Для понижения температуры на поверхности огнеупора, соприкасающейся со стекломассой, применяют искусственное охлаждение стен бассейна и некоторых элементов верхнего строения печи. Система охлаждения зависит от конструкции печи, ее производительности и температурного режима, а также от конструкции участков, подлежащих охлаждению. Применяют воздушное или водяное охлаждение или комбинацию их. При понижении температуры на внутренней поверхности кладки создается пристенный устойчивый слой вязкой стекломассы, защищающей огнеупор от дальнейшего разъедания. Искусственному охлаждению подвергают наиболее изнашивающиеся части бассейна - стены варочного бассейна, особенно со стороны загрузочной части печи, углы загрузочного кармана. Кроме того, охлаждают и наиболее изнашивающиеся участки кладки пламенного пространства - пятовые балки, стык горелок и свода. Искусственное охлаждение более эффективно только при износе огнеупоров до определенной величины. Чем меньше толщина бруса и выше его теплопроводность, тем больший эффект дает охлаждение. При применении для кладки бассейна циркониево-глиноземных брусьев, которые значительно лучше проводят тепло, чем шамот, воздушное охлаждение действует более эффективно с самого начала работы печи. При значительной толщине и небольшой теплопроводности брусьев температура внутренней поверхности бруса и потери тепла через него мало зависят от способа охлаждения наружной поверхности брусьев. Обдувание холодным воздухом - наиболее распространенный и эффективный вид охлаждения ванных печей. Скорость подачи воздуха 30-40 м/с. При значительном разъедании брусьев используют воздушное дутье высокого давления, при котором скорость воздуха 60-70 м/с. Для участков бассейна печи, подверженных сильному износу, расход воздуха на 1 м кладки 1,5-2 м³/с и для участков с малым износом - 0,35-0,5 м³/с. Давление воздуха у места выхода сопла должно составлять 80 - 90 мм. вод. ст.

Для равномерного распределения воздуха при охлаждении кладки печи в основном используют мощные централизованные вентиляторные системы, состоящие из рабочих и резервных вентиляторов, центрального воздуховода, от которого отходит ряд ответвлений, оканчивающихся соплами. Применяют и местные вентиляционные системы, обслуживающие стены и пятовые балки ванных печей.

При местных прогарах брусьев бассейна или при необходимости интенсивного охлаждения аварийных узлов кладки печи применяют водяное охлаждение. Для этого в стенах бассейна на уровне зеркала стекломассы устанавливают пустотелые металлические плиты, в одно из отверстий которых подают воду, а из другого выходит пароводяная эмульсия, что позволяет создавать на внутренней поверхности брусьев защитный слой из застывшей стекломассы.

При водовоздушном охлаждении у щелей сопл воздушного охлаждения устанавливают трубки, распыливающие воду, в результате чего образуется воздушно-водяная смесь, оказывающая более эффективное действие по сравнению с сухим воздухом. Такой способ охлаждения используют при сильном износе брусьев бассейна и температуре наружной поверхности, превышающей 150°C. Бассейн печи охлаждают непрерывно. Временная остановка системы охлаждения нарушает технологический режим. При перебое в подаче шихты необходимо немедленно уменьшить или прекратить выработку стекла из ванной печи. Если выработка не прекратится, то снижение уровня стекломассы приведет к появлению на лентах стекла свили и камня. Температурный и газовый режимы печи при перебоях в подаче шихты не изменяют. При прекращении подачи топлива в печь следует перекрыть газопровод (при работе на природном газе) или мазутопровод (при работе печи на мазуте) для предотвращения взрыва при неожиданном возобновлении подачи топлива /7/.

3.     
Огнеупорные материалы в конструкции стекловаренных ванных печей

Огнеупорные материалы (огнеупоры) - это материалы, изготовляемые на основе минерального сырья и отличающиеся способностью сохранять без существенных нарушений свои функциональные свойства в разнообразных условиях службы при высоких температурах /8/.

В конструкции стекловаренных ванных печей используются материалы: динас, шамот, бакор, керамический кирпич.

Динас

Динас - огнеупор, содержащий не менее 90-93% кремнезема, изготовленный на известковой, известково-железистой или иной связке (до 2-3%). Главной особенностью динаса, определяющей его ценность как огнеупорного материала, является способность выдерживать нагрев до 1550- 1650° под нагрузкой без заметной деформации. Динас хорошего качества сохраняет достаточную прочность при температуре до 1700-1750°C. Кварциты и кварцевые песчаники для производствва динаса должны отличаться высоким содержанием кремнезема. Примеси снижают качество динаса. Вредное влияние оказывают соединения щелочных металлов (обычным носителем их является слюда), снижающие огнеупорность. Не менее вредно повышенное содержание глинозема, который увеличивает вязкость жидкой фазы и приводит к ускоренному оплавлению динасовой кладки. Процесс производства динаса включает размельчение сырой породы, смешивание ее с известковым молоком, формование кирпича - сырца, его сушку и обжиг. Огнеупорность динаса определяется химическим составом, в первую очередь содержанием кремнезема, составом и количеством примесей, характеризующих объем и вязкость жидкой фазы.

Для различных целей применяют динас с разной пористостью: от высокоплотных, пористость которых составляет 8-12%, до легковесных, в которых пористость достигает 45-60%. Прочность динаса крайне непостоянная и зависит от количества и соотношения примесей, степени спекания, качества структуры и т. д. Важным свойством динаса при сооружении промышленных печей является малый коэффициент термического расширения. Как кислый материал динас непригоден для использования в условиях химического воздействия основных шлаков. Вследствие низкой стойкости при чередовании высоких и пониженных температур его нельзя использовать для топок и печей периодического нагрева /9/.

Шамот

Шамотные огнеупоры получают из огнеупорных глин и каолинов, отощенных шамотом из той же глины. Огнеупорность шамотных материалов 1730°С, а прочность при сжатии 10 - 12,5 МПа. Они отличаются термической стойкостью и шлакоустойчивостью. Применяют их для кладки доменных печей, стен и пода керамических печей, облицовки топок паровых котлов, дымоходов и т д. Высокоглиноземистые огнеупоры изготовляют из высокоглиноземистого глинистого сырья с содержанием глинозема более 45 % (бокситы, диаспор, корунд и др.) обжигом для спекания или методом литья из расплава. Эти изделия имеют огнеупорность до 2000 °С и высокую шлако- и стеклоустойчивость. Применяют их для кладки стекловаренных печей.

Шамотными называют огнеупорные изделия, изготовляемые путем обжига сырца, сформированного из молотой и просушенной огнеупорной глины, служащей связкой, и шамотного порошка как отощителя, с содержанием + не менее 28%. Содержание в шамотных изделиях кремнезема  колеблется в пределах от 50 до 60%. Основным сырьем для производства шамотных изделий являются огнеупорные глины /10/.

Бакор

Основными компонентами шихты бакора являются глинозем, каолин и цирконовый концентрат.

Химический состав бакора:-15-16%; - 62- 63%;  -20-21% и плавней: СаО,  и  -порядка 3%. Основными компонентами шихты бакора-33 являются технический глинозем, обезжелезненный циркон и техническая двуокись циркония. Химический состав бакора-33: -13,7%; - 49,8%;  - 32%; СаО,  и  -порядка 2,8%. Максимальная температура применения бакор-33 1700Бакор применяется в печах стекольной промышленности для футеровки стен и дна бассейна /11/.

Керамический кирпич

Основой для изготовления керамического кирпича служит глина. Но для его производства подойдет не любая глина, а обладающая необходимыми качествами. В случае, если глина не подходит по каким-либо параметрам, ее принудительно обогащают специальными химическими составами. Таким образом, можно не только «подогнать» параметры сырья, но и в значительной степени усилить их. Особенно это актуально, если производственные мощности настроены на производство специализированного кирпича - например, способного выдержать высокие температуры или воздействия различных агрессивных сред.

Огнеупорный кирпич имеет высокий коэффициент теплопроводности, а значит он отлично сохраняет и отдает тепло. В отличие от обычного керамического кирпича, который начинает разрушаться при температуре 800 огнеупорный кирпич выдерживает до 1700  без повреждений. Такой керамический кирпич применяется в металлургии, стеклоизделии, обжиге фарфора /12/.

4. Расчетная часть

.1 Выбор сырьевых материалов

Сырьевые материалы для стекловарения условно делятся на основные и вспомогательные. Основные сырьевые материалы содержат оксиды, образующие основу стекла и определяющие его свойства. Вспомогательные сырьевые материалы представляют собой вещества, которые вводятся для изменения характеристик стекла или ускорения стекловарения (восстановители, окислители, ускорители). В составе шихты используются как природные, так и синтетические материалы. Химический состав стекла приведен в таблице 4.1

Таблица 4.1 Химический состав стекла, %

73	1	16	6	2	2

В качестве основных сырьевых материалов выбираем:

·        кварцевый песок

·        глинозем

·        сульфат натрия

·        кальцинированная сода

·        доломит

·        известняк

·        поташ

Кварцевый песок. вводим в стекло с основным его истчником - кварцевым песком, который должен соответствовать ГОСТ 22551-77. Оксид кремния повышает вязкость, увеличивает предел прочности на сжатие и растяжение, повышает механические характеристики стекла, повышает химическую устойчивость, повышает коэффициент теплопроводности стекла, понижает ТКЛР, повышает термостойкость. Качество кварцевого песка определяется содержанием в нем кремнезема и примесей. Высокосортные кварцевые пески должны содержать 99 - 99,8% кремнезема и 1 - 0,2% примесей. Обычно в кварцевом песке содержатся примеси различных минералов: магнезита, каолина, карбонатов кальция, магния и др. Для бесцветных стекол наиболее вредной примесью являются соединения железа, окрашивающие стекло в зеленый или желтый цвет. Размеры зерен песка, и особенно количественное соотношение зерен по размерам, очень важно учитывать при варке стекла. В случае применения однородных по размерам зерен песка достигается равномерное их растворение с образованием гомогенного расплава. Лучше применять песок с остроугольной формой зерен, так как в этом случае увеличивается реакционная поверхность по сравнению со сферической формой и ускоряется процесс варки /13/. Требования, предъявляемые к кварцевому песку, используемому в стекловарении, приведены в таблице 4.2

Таблица 4.2 Состав кварцевого песка Ташлинского месторождения (Ульяновская область), % /14/

99,61	0,20	0,14	0,03	00,2

Глинозем. Добавка  в определенных пределах в состав стекла способствует снижению ТКЛР стекла, повышению химической устойчивости, термической и механической прочности, улучшению кристаллизационных свойств и выработочной способности стекол. Для ввода  используют технический глинозем, который должен соответствовать ГОСТ 30558-98. Требования, предъявляемые к глинозему, приведены в таблице 4.3

Таблица 4.3 Состав технического глинозема Ачинского глиноземного комбината, % /15/

99,25	0,08	0,06	0,61

Сульфат натрия. Вводится в состав стекла как источник . Как источник вводится для повышения скорости осветления стекломасс.

Для ввода  используют кальцинированную соду, которая должна соответствовать ГОСТ 5100-85Е и сульфат натрия, который должен соответствовать ГОСТ 6318-77. Требования, предъявляемые к сульфату натрия приведены в таблице 4.4

Таблица 4.4 Состав сульфата натрия Кучукского комбината, % /16/

	NaCl	н.о.	п.п.п.
99,42	0,18	0,20	0,20

Кальцинированная сода. В производстве стекла в качестве основного щелочесодержащего сырья используют кальцинированную соду.  повышает плотность стекла, термическое расширение, уменьшает вязкость стекла, кристаллизационную способность, поверхностное натяжение, механические свойства, химическую устойчивость, термостойкость.

Требования, предъявляемые к кальцинированной соде приведены в таблице 4.5

Таблица 4.5 Состав кальцинированной соды Березниковского содового завода (Пермский край), % /17/

	п.п.п.	NaCl	н.о.
99,02	0,70	0,20	0,04	0,04

Доломит. В качестве сырья для введения в стекло MgO и CaO обычно используют доломит, который должен соответствовать ГОСТ23672-79.

MgO повышает химическую устойчивость и механическую прочность стекла, а также понижает склонность стекла к кристаллизации, снижает ТКЛР. CaO уменьшает вязкость, и термостойкость стекла, повышает химическую устойчивость стекла, ускоряет реакции силикатообразования, облегчает варку и осветление стекла, улучшает выработочные свойства.

В чистом виде доломит содержит 30,4% CaO, 21,9% MgO и 47,7% . Природные доломиты всегда содержат примеси песка, глинозема и железа. Поэтому постоянство состава и минимальное содержание вредных примисей имеет важное значение. Требования, предъявляемые к доломиту, приведены в таблице 4.6

Таблица 4.6 Состав доломита Щелковского месторождения (Московская область), % /18/

MgOCaOп.п.п.
0,80	19,54	0,05	30,64	48,97

Известняк. Для введения в шихту CaO используют известняк, который должен соответствовать ГОСТ 23672-79.

CaO уменьшает вязкость, и термостойкость стекла, повышает химическую устойчивость стекла, ускоряет реакции силикатообразования, облегчает варку и осветление стекла, улучшает выработочные свойства.

Чистый известняк по химическому составу близок к кальциту, который содержит 56% CaO и 44% . Требования, предъявляемые к известняку приведены в таблице 4.7

Таблица 4.7 Состав известняка Алферовского месторождения (Владимирская область), % /18/

	MgO		CaO	п.п.п.
0,01	0,01	0,01	53,33	46,64

Поташ. Как источник  вводится в состав стекла поташ, который должен соответствовать ГОСТ 10690-73. Оксид калия придает стеклянным изделиям блеск.

Требования, предъявляемые к поташу приведены в таблице 4.8

Таблица 4.8 Состав поташа Пикалевского комбината, % /19/

	NaCl	п.п.п.
99,78	0,01	0,01	0,20

.2 Выбор топлива

Газообразное топливо по сравнению с жидким и твердым имеет ряд преимуществ, важнейшим из которых являются: легкое и удобное регулирование процесса горения и возможность полной механизации и автоматизации его, простота топливного хозяйства и оборудования; отсутствие золы при его сжигании; лучшие санитарно-гигиенические условия труда обслуживающего персонала. /20/

В качестве топлива выбираем природный газ Якутского месторождения

«Уст-Вилюйск». Состав топлива приведен в таблице 5.9

Таблица 5.9 Состав сухого газа, % (объемные) /21/

							сумма
94,8	2,3	0,8	0,5	0,1	1,2	0,3	100

4.3 Расчет горения природного газа /22/

Газ сжигается с коэффициентом расхода воздуха б=1,2. Воздух, идущий для горения, имеет температуру С. Принимаем содержание влаги в газе 1%. Пересчитываем состав сухого газа на влажный рабочий газ.

Другие составляющие газа остаются без изменений. Состав влажного газа приведен в таблице 4.10

Таблица 4.10 Состав влажного (рабочего) газа, % (объемные)

								сумма
93,85	2,28	0,79	0,49	0,10	0,30	1,19	1,00	100

Определяем теплоту сгорания по формуле Д.И. Менделеева:

Находим теоретически необходимое количество сухого воздуха:

Принимаем влагосодержание атмосферного воздуха d=10 (t=) и находим теоретически необходимое количество атмосферного воздуха с учетом его влажности:

Действительное количество воздуха при коэффициенте расхода б=1,2.

Для сухого воздуха:

Для атмосферного воздуха:

Определяем количество и состав продуктов горения при б=1,2:

Общее количество продуктов горения:

=1,035+2,204+9,200+0,407=12,846

Определяем процентный состав продуктов горения:

Всего: 100%

Определяем теплосодержание продуктов горения без учета подогрева воздуха и топлива. Для определения действительной температуры горения рассчитываем, где =0,82. По i-t - диаграмме находим действительную температуру горения при б=1,2, которая составляет. (рис. 4.1)

 

Рис. 4.1 i-t - диаграмма для высоких температур

Составляем материальный баланс процесса горения на 100 газа при б=1,2 (табл. 4.11). Перевод в кг производим путем умножения на плотность с.

Таблица 4.11 Материальный баланс процесса горения.

.4 Расчет шихты для варки стеклянной тары /23/

Требуется рассчитать шихту для варки стекла химического состава, приведенного в таблице 4.1 Химический состав сырьевых материалов, применяемых для ввода в состав шихты этих оксидов приведены в таблице 4.12

Таблица 4.12 Химический состав сырьевых материалов (пересчитанный)

Материал	Необходимое количество, кг	Содержание, %
				CaO				п.п.п.
Кварцевый песок		99,61	0,20	0,14	-	0,03	-	-
Технический глинозем		0,08	99,25	-	0,61	-	-	-
Кальцинированная сода		-	-	-	57,92	-	-	41,10
Сульфат натрия		-	-	-	43,41	-	-	56,01
Известняк		0,01	0,01	53,33	-	0,01	-	46,64
Доломит		0,80	0,05	30,64	-	19,54	-	48,67
Поташ		-	-	-	-	-	67,96	31,81
Стекло	100	73	1	6	14	2	2	-

Потери при прокаливании (п.п.п.) - это количество удаляемых в процессе нагревания летучих компонентов сырьевых материалов.

Определение п.п.п. на основе реакций:

Кальцинированной соды

=  +

 99,42% - 106 г = Mr ()

 x% - 44 = Mr ()

x =  = 41,10 % = п.п.п.

Сульфата натрия

 =  +

 99,42 % - 142 = Mr ()

 x % - 80 = Mr ()=  = 56,01 % = п.п.п.

-        Поташа

 =

 x% - 44г = Mr (

 =  = 31,81 % =п.п.п.

Чтобы определить необходимое количество каждого материала в составе шихты составляем расчетные уравнения.

Для этого обозначим: количество кварцевого песка - ; технического глинозема - ; кальцинированной соды - ; сульфата натрия - ; известняка - ; доломита - ; поташа - .

Принимаем для ввода 1% - сульфата натрия, 20% - соды.

Для :

Для : 1 = 0,002 + 0,0005

Для CaO: 6 = 0,0014

Для

Для  

Для

Для

Таким образом, в состав шихты необходимо ввести:

 = 73,20 кг

 = 1,01 кг

 = 26,62 кг

 = 1,33 кг

 = 5,18 кг

 = 10,24 кг

 = 2,94 кг

Итого 120,52 кг

Состав шихты с учетом летучести:

(при введении через соду) составляет 3,2%

 =27,47 кг

 (при введении через сульфат) составляет 6,0% = 1,41 кг

. Летучесть составляет 12,0% = 3,29 кг

Таким образом, с учетом летучести в состав шихты необходимо ввести:

 = 73,20 кг

 = 1,01 кг

 = 27,47 кг

 = 1,41 кг

 = 5,18 кг

 = 10,24 кг

 = 3,29 кг

Итого 121,80 кг

Состав шихты с учетом влажности:

Для кварцевого песка =1%

= 73,57 кг

Для технического глинозема =0,5%

 = 1,02 кг

Для кальцинированной соды =0,5%

= 27,61 кг

Для сульфата натрия =0,5%

= 1,42 кг

Для известняка =0,5%

= 5,23 кг

Для доломита =0,5%

= 10,34 кг

Для поташа =0,5%

= 3,31 кг

Таким образом, с учетом влажности в состав шихты необходимо ввести:

 = 73,57 кг

 = 1,02 кг

 = 27,61 кг

 = 1,42 кг

 = 5,23 кг

 = 10,34 кг

 = 3,31 кг

Итого 122,5 кг

.5 Расчет основных размеров рабочей камеры /24/

Температура варки 1530С.

Определяем основные размеры рабочей камеры.

Удельный съем стекломассы с зеркала варочной части, кг/() ():

где М - производительность печи, кг/сут;

F - площадь варочной части, .

F = 148,42 ;

M = 270000 кг/()

 кг/()

Соотношение длины и ширины

Ширина пламенного пространства , стрела подъема свода f=1,17(м), глубина варочного бассейна 1,5 м, ширина загрузочного кармана Длина загрузочного кармана 1,6 м.

Определим расход топлива.

Составляем тепловой баланс варочной части печи.

Приходная часть

1.      Тепловой поток, поступающий при сгорании топлива, кВт:

Где  - теплота сгорания топлива, кДж/;

X - секундный расход топлива, кВт

 кВт

2.      Поток физической теплоты, поступающий с воздухом, кВт:

,

Где  - расход воздуха для горения 1 топлива, ;

 - температура нагрева воздуха в регенераторе и горелке, ;

 - удельная теплоемкость воздуха при температуре горения, кДж/(), Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе 1100 и повышение температуры в горелке на 50.

 кВт

Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе 1100 и повышение температуры в горелке на 50.

 кВт

Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.

Общий тепловой поток будет равен:

 кВт

Расходная часть

1.      На процессы стеклообразования, кВт:

где    n - теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;

g - съем стекломассы, кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитывают, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации для тарного стекла при вводе части  за счет сульфата 2930 кДж/кг:

 кВт.

2.      Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:

где    - объем дымовых газов на 1  топлива, ;

 - температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ; принимается равной равной температуре варки 1530 ;

 - удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/().

Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов:

,

где r - объемная доля компонентов газовой смеси;

с - теплоемкость газов, кДж/();

Определяем тепловой поток:

кВт

. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:

где     - коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/;

 - коэффициент диафрагмирования; находят по справочным графикам в зависимости от формы, размеров отверстия и толщины стены;

F - площадь поверхности излучения, ;

 - абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, K.

а) Излучение через загрузочный карман (происходит в щель между шибером, перекрывающим отверстие под арками загрузочного кармана, и верхним обрезом бассейна).

H=0,2; ; ; .

Рассчитываем площадь излучения:

Принимаем температуру в зоне засыпки шихты , а температуру окружающего воздуха .

Тогда

Находим тепловой поток

б) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3% площади варочной части:

Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4 м; форма отверстия - вытянутый прямоугольник, размеры которого H = 0,4; :

Принимаем среднюю температуру в пламенном пространстве варочной части  а температуру внутренних стенок горелок  Тогда  и

Определяем тепловой поток:

Общий тепловой поток излучением

 кВт

. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:

где n - коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; для печи с общим бассейном n = 2…5;

 - удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг);

 - температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы 1350 и 1250 ;

 

,3  кДж/(кг);

. Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную кладку, кВт:

где    - температура внутренней поверхности кладки, ;

 - температура окружающего воздуха, ;

 - толщина кладки, м;

 - теплопроводимость огнеупора данного участка, Вт/(м );

 - коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/( м ).

Если принять

то формула теплопередачи примет вид, кВт:

.

Плотность теплового потока приведена в таблице 4.13; в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее ; при двухслойной стенке

Рассчитываем площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:

по длине бассейна

по ширине бассейна

Таблица 4.13 Значение плотности теплового потока, кВт/

	Температура внутренней поверхности кладки,
	800	900	1000	1100	1200	1300	1400	1500
0,10	6,2	7,2	8,09	9,21	10,05	11,30	12,32	13,67
0,15	4,32	5,11	5,70	6,35	7,04	7,67	8,30	9,05
0,20	3,48	3,98	4,45	4,98	5,45	5,99	6,51	7,02
0,25	2,88	3,29	3,68	4,10	4,49	4,92	5,33	5,74
0,30	2,46	2,79	3,12	3,48	3,82	4,18	4,51	4,85
0,35	2,16	2,45	2,75	3,04	3,35	3,64	3,92	4,23
0,40	1,91	2,17	2,44	2,70	2,97	3,24	3,49	3,76
0,45	1,74	1,97	2,20	2,45	2,67	2,92	3,15	3,38
0,50	1,57	1,77	2,00	2,21	2,41	2,62	2,83	3,05
0,55	1,44	1,64	1,84	2,04	2,22	2,40	2,61	2,80
0,60	1,34	1,51	1,69	1,87	2,04	2,22	2,40	2,59

по длине пламенного пространства

по ширине пламенного пространства

где 0,5 м - толщина торцовой и боковых стен пламенного пространства.

)        Площадь дна. К площади варочной части добавляют площадь дна загрузочного кармана, т.е.

)        Площадь стен бассейна. Верхний  и средний  ряды имеют одну и ту же площадь:

 

Нижний ряд

.

)        Площадь стен пламенного пространства

)        Площадь свода определяют по эскизу (рис. 4.2),

где     - длина варочной части печи, м;

L - длина дуги ac, м;

где    r - радиус свода, м;

n - центральный угол;

где     ширины пламенного пространства печи, м.

        = 32

Рис. 4.2 Схема для расчета площади свода ванной печи

Центральный угол 2 при подъеме свода, равном  его ширины, составляет 64, тогда

Длина дуги

Площадь свода

 18,19,5=171,95 .

)        Площадь заклиночного ряда, расположенного по длинным сторонам печи, определяем по формуле

где     - длина варочной части печи, м;

 - высота заклинка, равная 100 мм;

 .

Расчет теплового потока, теряемого в окружающую среду, сводим в таблицу 4.14, в которой температуры внутренних поверхностей кладки принимаем по практическим данным, а теплопроводность л, Вт/(м) - по справочным материалам.

Таблица 4.14 Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через кладку печи

Участок печи	Огнеупор	д, м	л, Вт/(м			q, кВт,	F,
Дно»	Шамот Бакор	0,3 0,1	1,16 2,56	}0,262	1000	3.67	158.18	580
Стены бассейна: верхний ряд средний и нижний  ряды	Бакор   »	0,25   0,25	2,56   2,56	0,1   0,1	1400   1200	13,32   10,05	29,55   41,55	472*   418
Стены пламенного пространства	Динас	0,5	1,75	0,286	1500	5,68	42,175	240
Свод	Динас	0,3	1,75	0,17	8,22	171,95	1413
Заклинок	Бакор	0,25	1,75	0,14	1500	9	3,62	39*
Итого								3162

* Тепловой поток через охлаждаемый воздухом бакоровый ряд увеличиваем на 20%.

В данном расчете приняты значения теплопроводности л:

 = 1 ккал/( Вт/(м);

)        Тепловой поток, теряемый с выбивающимися газами, принимаем в размере 3% прихода теплоты:

 кВт.

)        Неучтенный тепловой поток, связанный главным образом с износом печи и разрушением ее в процессе эксплуатации, принимаем в размере 10% прихода теплоты:

 кВт.

Составляем уравнение теплового баланса и определяем расход топлива, :

.

Для дальнейших расчетов принимаем расход топлива 0,72 . Составляем сводную таблицу теплового баланса (табл. 4.15), подставляя найденное значение X в уравнение теплового баланса.

Таблица 4.15Сводная таблица теплового баланса

Приходные статьи	Количество теплоты		Расходные статьи	Количество теплоты
	кВт	%		кВт	%
Химическая теплота топлива	26293,62	62,95	На реакции стеклообразования	9156,25	21,92
			Унос с дымовыми газами	22500	53,87
Физическая теплота воздуха	15476,40	37,05	Потери излучением	614,98	1,47
			На нагрев обратных потоков стекломассы	984,38	2,36
Итого	41770,02	100	Потери в окружающую среду	3162,00	7,57
			С выбивающимися газами	1252,80	3,00
			Неучтенные потери	4177,01	10,00
			Невязка баланса	-77,40	-0,19
			Итого	41770,02	100

Технико-экономические показатели работы печи следующие:

.        Удельный съем стекломассы с 1  в сутки, кг: с варочной площади 1819,16;

.        Удельный расход теплоты на варку 1 кг стекломассы

. Коэффициент полезного действия, %;

а) по общей теплоте:

=

б) по химической теплоте топлива:

 = =34,82.

. Расход условного топлива. На получение 3,125 кг/с стекломассы расходуется топлива 0,72 /с. Следовательно, на 1 кг стекломассы расходуется топлива . Топливный эквивалент природного газа составляет

На 1 кг стекломассы расходуется 0,23 кг условного топлива, или 287,5 кг условного топлива на 1 т стекломассы.

Заключение

стекловаренный печь огнеупорный

Стекловаренная печь - основной агрегат стекольного производства. В ней протекают процессы тепловой обработки сырьевых материалов, получения стекломассы и выработки из нее изделий.

В данном курсовом проекте была рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи - регенераторная с поперечным направлением пламени. Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована загрузочным карманом. Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна, печь оборудована 24 горелками.

Производительность печи - 270 тонн в сутки. Вырабатываемый ассортимент - тара для парфюмерии.

Коэффициент полезного действия печи по общей теплоте составляет 21,92%. Удельный расход теплоты на варку 1 кг стекломассы

Список используемой литературы

1. Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/pechi-nepr.shtml

.   Электронный ресурс: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-175-pechi-truby/158.htm

3.      Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/bath-furnace-construction-4.shtml

.        Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/bath-furnace-construction.shtml

.        Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/bath-furnace-construction-2.shtml

.        Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/exploitation.shtml

.        Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/service-glass-furnaces.shtml

.        Электронный ресурс: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%83%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8Bhttp://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%83%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B

.        Электронный ресурс: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-2/2.htm

.        Электронный ресурс: http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-33/48.htm

.        Электронный ресурс: http://bibliotekar.ru/spravochnik-175-pechi-truby/27.htm

.        Электронный ресурс: http://ogneypor.ru/ogneupornyj-kirpich.html

.        Электронный ресурс: http://paio.info/dveri_article_302_pak.html

.        Электронный ресурс: http://geo.web.ru/db/msg.html?uri=glava_18.htm&mid=1172887

.        Электронный ресурс: http://www.gosthelp.ru/text/GOST3055998Glinozemnemeta.html

.        Электронный ресурс: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chemistry/2834/%D0%9D%D0%90%D0%A2%D0%A0%D0%98%D0%AF

.        Электронный ресурс: http://bsz.ru/produkcija/kalcinirovannaja-soda/

.        Справочник по производству стекла. В 2 т. Т. 2. Справочник по производству стекла /под ред. И.И. Китайгородского, Сильвестровича С. И. М.- Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам ,1963.- 815с.

.        Электронный ресурс: http://www.stroitelstvo-new.ru/steklo/raw-materials-3.shtml

.        Электронный ресурс: http://mse-online.ru/gazoobraznoe-toplivo.html

.        Баренбойм, А.М. Тепловые расчеты печей и сушолок силикатной промышленности/ А.М. Баренбойм, Т.М. Галиева, Гизенбург Д.Б. и др. - М: Издательство литературы по строительству, 1964.- 496 с.

.        Левченко. П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности / П.В. Левченко. - М.: Альянс, 2007. - 366с.

.        Гулоян. Ю.А. Технология стекла и стеклоизделий / Ю.А. Гулоян. - Владимир: 2003. - 478с.

.        Роговой. М.И. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов / М.И. Роговой, М.Н. Кондакова, М.Н. Сагановский. - М.: Стройиздат, 1975. - 319с.