Стекловаренные печи

В регенераторах и рекуператорах, которые служат утилизаторами тепла отходящих газов, используется до 50--60% тепла поступающих в них отходящих газов. Тепло отходящих газов может быть также использовано для получения пара, подогрева воды и сушки материалов. При достаточно высокой температуре (выше 300° С) отходящих газов за регенераторами перед дымовой трубой устанавливают котлы-утилизаторы 6 (рис. 14) или водоподогреватели.

Рис. 14. Котел-утилизатор

1 -- стекловаренная печь, 2 -- дымовые каналы от регенераторов, 3 -- общий боров. 4 -- дымовой канал к котлу-утилизатору, 5 -- пароперегреватель, 6 -- котел-утилизатор, 7 -- экономайзер, 8 -- вентилятор, 9 -- дымовая труба, 10 -- шиберы.

Регенераторы представляют собой камеры прямоугольного сечения, заполненные насадкой из огнеупорного кирпича, которая выполняет роль аккумулятора тепла. Работа регенераторов основана на периодической аккумуляции тепла отходящих газов с последующей отдачей его нагреваемому воздуху. В каждый отдельный период через насадки проходит только одна среда -- или нагревающая, или нагреваемая. При отоплении стекловаренной печи высококалорийным газом или жидким топливом регенераторы служат только для подогрева воздуха. В регенераторах Воздух и низкокалорийный газ подогревают до 900--1000° C.

При использовании высококалорийного топлива воздух может быть подогрет до 1000--1150° С.

В вертикальном регенераторе отходящие газы движутся сверху вниз, а нагреваемый воздух--снизу вверх. Отходящие газы, проходя через всю насадку, нагревают ее и удаляются по общему каналу, расположенному под насадками. Насадки регенераторов по длине печи разогреваются неодинаково. Объясняется это тем, что в процессе эксплуатации печи огнеупорные кирпичи насадки в районе варочной части оплавляются и разрушаются под действием высоких температур, что препятствует поступлению воздуха в горелку. В связи с этим приходится периодически заменять насадки регенераторов, что нарушает нормальную работу печи и снижает ее производительность. Значительного улучшения работы вертикальных регенераторов можно добиться разделением их на отдельные секции соответственно расположению и количеству горелок с самостоятельным отводом отходящих газов и подводом воздуха.

Секционные регенераторы применяют в основном в крупных ванных печах, так как они позволяют регулировать количество подаваемого в печь газа и воздуха в зависимости от сопротивления насадки отдельных секций регенераторов. При оплавлении или разрушении одной из секций насадки регенераторов отключается только соответствующая горелка и насадку заменяют или ремонтируют. Для регулирования температур и давления в дымовоздушных и дымогазовых каналах каждой секции устанавливают поворотные шиберы.

Для нормальной работы стекловаренных печей необходимо, чтобы в рабочую камеру постоянно поступал подогретый воздух и горючий газ. С этой целью на печи устанавливают две пары регенераторов, насадка которых поочередно то нагревается отходящими газами, то передает аккумулированное насадкой тепло воздуху и газу. Продолжительность подачи воздуха или период отвода дымовых газов 30 мин. В течение 30 мин через насадки регенераторов проходят отходящие газы, отдавая кирпичной кладке свое тепло. Через 30 мин в эти нагретые насадки вместо отходящих газов поступает холодный воздух. Аккумулированное насадкой тепло передается воздуху, и оно нагревается до необходимой температуры. Постепенно, по мере отдачи тепла, насадка остывает, температура воздуха понижается и по достижении определенного предела (через 30 мин) процесс повторяется, т. е. через регенератор вновь пропускаются отходящие газы, насадка аккумулирует тепло, затем передает его воздуху и т. д. Таким образом, работа регенераторов характеризуется нестационарным тепловым режимом и колебаниями во времени температур подогрева воздуха в каждом цикле -- от максимума до минимума. Отходящие газы поступают в регенераторы с температурой 1350--1500° С и уходят из них с температурой 300--500° С.

Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду стены камер регенераторов выкладывают в три слоя: внутренний -- в один огнеупорный кирпич, средний -- в один изоляционный (шамотный легковес или диатомовый) и наружный -- в один или полтора красного кирпича. Для повышения газоплотности стены регенераторов снаружи покрывают обмазками.

Своды регенераторов выполняют обычно из крупноразмерного динасового огнеупора. В стенах регенераторов предусматривают отверстия для вставки термоэлектрических термометров, а также для просмотра насадок.

Насадку регенераторов обычно выкладывают из кирпича прямоугольной формы. Иногда для улучшения теплообмена и увеличения активной поверхности насадочному материалу придают более сложную форму.

Насадки вертикальных регенераторов

В стекольной промышленности применяют три системы насадок (рис. 15). Их характерными чертами являются простота кладки, применение кирпича стандартных форм и размеров, выполнение прямых вертикальных каналов без перебивки их смещенными рядами или выступающими концами кирпичей. Материалом для насадки регенераторов, работающих при температурах ниже 1300° С, служит в основном шамотный кирпич. Для насадок ванных печей, работающих при повышенных температурах (выше 1350--1400° С), наиболее эффективны основные огнеупоры -- обжиговые форстеритовые и магнезитохромитовые. Их преимущества -- высокая огнеупорность, стойкость к воздействию стекольной шихты, повышенная теплоаккумулирующая способность.

Толщина насадочного кирпича определяется его прочностью под нагрузкой и степенью участия в теплообмене. При небольшой толщине кирпича поверхность нагрева возрастает и уменьшается требуемая продолжительность нагрева и охлаждения. Кроме того, при малой толщине кирпича увеличиваются колебания температуры греющих и нагревающихся газов и уменьшается коэффициент теплопередачи. При слишком большой толщине кирпича его середина может не принимать участия в теплообмене, что бесполезно увеличивает объем насадки.

Обычно для кладки насадки регенераторов используют огнеупорные кирпичи толщиной 65--75 мм, выкладываемые на ребро. Кирпичи такой толщины могут выдерживать большую нагрузку в нижней части насадки и максимально участвовать в теплообмене. Расстояние между кирпичами (ширина ячейки) в вертикальных регенераторах 80--150 мм, площадь свободного сечения, а следовательно, и свободный объем насадки 50--60%.

Расположение регенераторов зависит от типа стекловаренной печи. В ванных печах с поперечным направлением пламени регенераторы располагают вдоль продольных сторон под горелками, а в ванных печах с подковообразным пламенем -- с торца печи, параллельно или перпендикулярно ее оси.

Каналы под насадками регенераторов перекрывают опорными арками толщиной 230--300 мм и шириной 115 или 230 мм. Ширина промежутка между арками 115 мм. При ширине каналов более 1,5 м замковые кирпичи арок делают более длинными, чтобы они упирались друг в друга и препятствовали искривлению арок. При ширине каналов более 2 м поднасадочный канал делится стенкой на два, перекрываемые отдельными арками.

К огнеупорам для кладки арок поднасадочных каналов предъявляются повышенные требования, такие как: большая механическая прочность при высоких температурах; термостойкость с учетом значительных перепадов температур в поднасадочном канале (от 100 до 700° С); химическая стойкость к агрессивному воздействию уносов дымовых газов. Указанным требованиям соответствуют шамотные изделия с повышенным содержанием глинозема (Al2O3 от 45 до 60%).

К достоинствам регенераторов относятся простота их устройства и изготовления, а также возможность подогрева в них не только воздуха, но и газа. Недостаток регенераторов заключается в периодичности их работы.

Рис. 15. Насадки вертикальных регенераторов

а -- шахматная (лихте) с прямыми каналами, б -- в клетку с прямыми каналами, в -- корзиночная.

Переводные устройства стекловаренных печей

В регенеративных стекловаренных печах для подачи горючего газа и воздуха и отвода дымовых газов, а также изменения направления их движения служат переводные клапаны. Регенеративные печи, работающие с подогревом воздуха и горючего газа, имеют два переводных клапана -- для перевода воздуха и для перевода газа. При соединении регенератора с дымовой трубой клапанами отходящие газы удаляются из печи через регенератор в дымовую трубу, а при соединении регенератора с газопроводом горючего газа или с атмосферой в печь поступает газ или воздух. При отоплении - стекловаренных печей высококалорийным газом или жидким топливом необходимы переводные клапаны только для переключения воздуха. Направление подачи высококалорийного газа или жидкого топлива изменяют с помощью кранов или вентилей. Переводные клапаны должны быть герметичны, надежны в работе и доступны для осмотра и ремонта. Переводные клапаны размещают перед регенераторами на уровне их основания.

Расположение клапанов по отношению к печи зависит от того, как выполнены регенераторы. Если газовые регенераторы находятся внутри, то газовый клапан размещают ближе к печи, а воздушный -- дальше, и наоборот.

В регенеративных стекловаренных печах направление газа и воздуха регулируют клапанами разных систем. Для переключения регенераторов с воздуха на отходящие газы и, наоборот, применяют воздушные переводные клапаны.

Рис. 16. Шиберный клапан для изменения направления воздуха

1, 8 -- каналы, 2, 7 -- клапаны, 3, 6, 10 -- шиберы, 4 -- электрическая лебедка, 5-- канат, 9 -- дымовой боров, 11, 12 -- регенераторы.

Шиберный клапан (рис. 16) для изменения направления воздуха представляет собой чугунную раму, заложенную шамотным кирпичом. В воздушный регенератор 11 холодный воздух поступает через клапан 2 и канал 1. В это же время дымовые газы проходят через регенератор 12 и канал 8. При открытом шибере 6 отходящие дымовые газы поступают в дымовой боров 9. Тягу дымовой трубы регулируют шибером W. При переключении направления движения воздуха и отходящих дымовых газов закрывают клапан 2, опускают шибер 6, открывают клапан 7 и поднимают шибер 3. При этом положении дымовые газы из регенератора 11 через канал 1 и боров 9 поступают к дымовой трубе, а воздух через клапан 7 и канал 8 проходит в регенератор 12. Положение клапанов и шиберов регулируют канатом 5 и электрической лебедкой 4. Шиберные клапаны применяют следующих размеров (в свету): 1400X1400 мм, 1600X1600 мм и 1700x1700 мм.

Переводные клапаны автоматически переключаются по температурной разности в регенераторах или по времени. Переключение клапанов по температурам в регенераторах предпочтительней, так как позволяет избежать неравномерности работы регенераторов и их перегрева. Перевод клапанов по разности температур не всегда обеспечивает равномерность режима работы печи, так как насадки регенераторов постепенно засоряются шихтной пылью и их аккумулирующая способность значительно снижается.

На печах, отапливаемых высококалорийным газом, при изменении направления пламени сначала подают предупредительный сигнал, затем отключают регуляторы, подачу топлива с одной стороны, переводят воздушный клапан, включают подачу топлива с другой стороны печи, включают регуляторы.

При отоплении печей жидким топливом для изменения направления пламени отключают подачу топлива в форсунки, переключают на другую сторону подачу распыливающего воздуха или пара. Затем переводят воздушный клапан и после продувки форсунок подают в них топливо.

Разделительные приспособления печи по стекломассе и пламенному пространству

Для выделения в ванных печах зон с заданными технологическими режимами используют заградительные лодки, пороги, протоки, экраны. Листовое стекло варят в печах как с узкими перешейками, так и с заградительными устройствами по стекломассе. На непрерывно действующих печах устанавливают стеклоустойчивые преграды из электроплавленого огнеупора.

Различают два типа преград: подвесные -- плавающие экраны и неподвесные -- плоские мосты. Если ширина студочной части в районе установки преграды более 4 м, сборный мост имеет поддерживающую бакоровую опору посередине пролета преграды. В этом случае мост с опорой разделяет студочную часть на два больших протока.

По условиям эксплуатации преграды разделяются на неохлаждаемые и охлаждаемые. Охлаждаются преграды принудительной подачей воздуха в полость преграды или при помощи трубчатых водяных холодильников.

В перешейке глубиной 0,9 м оптимальное заглубление экрана в стекломассу -- 300--350 мм, в перешейке глубиной 1,2 м -- 400-- 420 мм. Разделение по газовой среде экранным узлом требует тщательной герметизации перешейка и машинного канала.

Целесообразно подавать воздух в студочную часть, что позволяет избавиться от попадания в выработочный канал паров сульфата и силикатов с дымовыми газами из варочного бассейна. Заградительные экраны ослабляют влияние кратковременных колебаний температурного режима в варочной части печи на температурный режим в зоне студки. Студочные части печей, работающих с экраном, обладают меньшей тепловой инерцией по сравнению с печами без экранов.

В процессе эксплуатации все типы заградительных устройств в той или иной степени разрушаются потоками стекломассы, поэтому большое значение имеет способ их охлаждения. Иногда в качестве разделительных приспособлений применяют трубчатые холодильники (диаметром 2--3") с проточной водой, наполовину погруженные в стекломассу. Трубчатые холодильники понижают температуру стекломассы незначительно -- на 15--20° С.

В некоторых случаях по пламенному пространству варочная часть отделяется от выработочной экраном, выложенным в виде сниженной арки или сниженного свода. Экран располагают на высоте 30--80 мм над поверхностью стекломассы. Такое разделение пламенного пространства обеспечивает создание различных режимов температуры и давления газовой среды в каждой зоне ванной печи.

Вертикальное вытягивание стекла через лодочку (лодочный способ) Принцип формования

Если на поверхность жидкой стекломассы опустить вертикально плоский железный лист и погрузить его конец в стекломассу, то через некоторое время этот лист будет смочен стекломассой, которая на нем затвердеет. Поднимая затем лист вверх, можно добиться вытягивания стекломассы с поверхности в виде плоской ленты (рис. 17, а). Но вытягиваемый лист стекла быстро начнет сужаться по ширине, и толщине и в результате превратится в нить круглого сечения (рис. 17, б). Объясняется это тем, что силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить поверхность жидкой стекломассы. Чтобы избежать сужения ленты в процессе вытягивания, необходимо силам поверхностного натяжения противопоставить такую силу, которая была бы направлена вверх и способствовала непрерывному поступлению стекломассы на формование. Для этого используют лодочку -- длинное прямоугольное шамотное тело со сквозным продольным вырезом, переходящим в верхней части в узкую щель.

Принцип формования ленты стекла при лодочном способе основан на физическом явлении, называемом гидростатическим напором. Этот напор в процессе формования лодочным способом достигается на основании закона сообщающихся сосудов. В данном случае такими сосудами являются бассейн подмашинной камеры и пространство, ограниченное щелью лодочки. Стеклоформующая щель лодочки находится ниже уровня ее кромки, что дает возможность погрузить щель ниже уровня стекломассы не опасаясь, что масса перельется через верх.

В нерабочем положении лодочка свободно плавает в подмашинной камере, причем губы (верхняя кромка щели) ее несколько возвышаются над поверхностью стекломассы. Лодочка, плавающая в стекломассе, вдавливается в нее при помощи нажимного механизма. При этом под влиянием гидростатического напора стекломасса выдавливается через щель. Силы поверхностного натяжения и повышенная вязкость стекломассы у щели препятствуют ее растеканию. При заглублении лодочки и одновременном оттягивании вверх из щели стекломассы формуется лента стекла, которая затвердевает под воздействием водяных холодильников и воздуха, циркулирующего в подмашинной камере. Щель лодочки при этом направляет поток стекломассы и придает ей необходимый

контур перед растягиванием в ленту.

Способность стекломассы к формованию зависит от ее химического состава. Стекломасса должна иметь пониженную склонность к кристаллизации в области температур выработки при достаточной скорости твердения.

Состав листового оконного стекла:

SiO2 ................. 70,5--72

Al2O3................. 1,5--2,0

СаО................. 7,0--8

MgO................. 3--4

Na2O . ................ 14,5--15

Приведенный состав содержит Al2O3 и MgO, которые улучшают выработочные свойства стекломассы и повышают химическую устойчивость стекла.

Вертикальное вытягивание стекла со свободной поверхности. Принцип формования

Сущность способа безлодочного вытягивания сводится к формованию ленты непосредственно со свободной поверхности стекломассы, т. е. без применения шамотной лодочки. Необходимая для формования ленты вязкость стекла достигается в камере оконтуриванием и интенсивным охлаждением определенной части зеркала стекломассы при помощи подвесных мостов. Это создает резкий перепад вязкостей в верхних слоях стекломассы под внутренними контурами мостов.

При вытягивании ленты стекла со свободной поверхности формование луковицы играет большую роль, чем при лодочном способе, так как свободная поверхность не дает ей достаточной устойчивости. Поэтому луковица стремится переместиться в ту сторону камеры, где ниже температура, т. е. на участок более вязкой и менее подвижной стекломассы. Образованию луковицы способствуют погруженный в стекломассу поплавок и бортоформующие ролики. Поплавок погружен в стекломассу на глубину 70--90 мм ниже уровня поверхности стекломассы. Назначение поплавка заключается в создании направленного потока стекломассы к луковице. Направленность потека позволяет стабилизировать формование ленты стекла и тем самым уменьшить ее волнистость. Меняя глубину погружения поплавка относительно поверхности стекломассы, можно регулировать температуру стекломассе, а следовательно, и ее вязкость.

При формовании ленты стекла безлодочным способом в подмашинной камере поддерживают более высокую температуру стекломассы, чем при лодочном способе (1020--1050° С), при которой нет опасности кристаллизации. Кристаллизация стекломассы происходит с заметной скоростью при 900--910° С. Такой температурный участок в камере отсутствует. Этим объясняется длительная работа машины по вытягиванию ленты стекла, достигающая 2000 ч и более.

Высокая температура стекломассы при выработке требует применения более «короткого» стекла с меньшим содержанием щелочей, чем при лодочном способе.

Состав стекла при безлодочном способе, %:

SiO2 ................. 72--73

Al2O3................. 1--1,6

СаО................. 7,8--9,0

MgO................ 3--3,5

Na2O................. 13,5--14

Основное преимущество безлодочного способа но сравнению с лодочным заключается в высокой производительности из-за достижения высоких скоростей вытягивания (на 20--25% выше, чем при лодочном способе). Качество поверхности стекла при безлодочном способе более высокое. Лента стекла, вытягиваемая со свободной поверхности, не имеет полосности, характерной для ленты, вытянутой через лодочку. Однако иногда на ленте наблюдаются вмятины (диагональная волнистость) из-за воздействия потоков воздуха на свободную поверхность стекломассы. Оптические искажения такого стекла небольшие.

К недостаткам этого способа относятся: сложность установки, трудность изготовления некоторых крупногабаритных керамических деталей (подвесные ширмы).

Выработочные каналы

Выработочный канал (рис. 19) при безлодочном способе выработки имеет значительную глубину-- 1200 мм, что обеспечивает более интенсивный обмен стекломассы за счет конвекции. Увеличенная по сравнению с лодочным способом выработки глубина машинного канала позволяет питать машину свежей стекломассой из верхних горизонтов даже при наличии погруженных в стекломассу тел. При безлодочном способе выработки на канале поддерживается более высокая температура, чем при лодочном способе. Температура открытой поверхности стекломассы в подмашинной камере 980--1000° С, а температура стекломассы у дна выработочных каналов 1120--1140° С, т. е. выше температуры кристаллизации стекла. В соответствии с этой температурой задаются температуры в остальных точках выработочного канала.

Ванные печи, предназначенные для выработки листового стекла безлодочным способом, обычно имеют хальмовочные карманы за экраном в студочной части печи. Они служат для улавливании и удаления из печи непроварившихся включений шихты, продуктов разрушения огнеупорной кладки и других инородных включений в стекломассе. Хальмовочные карманы в виде выступов (в плане) пристраивают к окружке студочной части печи. Печь может быть снабжена одной или двумя парами хальмовочных карманов размером 2500x3200x1200 мм.

Площадь хальмовочных карманов составляет 10% площади зеркала студочной части печи. При устройстве двух пар хальмовочных карманов больших размеров создаются мощные поперечные термические потоки, которые увлекают со стекломассой в карманы случайно попавшие обломки огнеупоров, непроварившиеся частицы шихты и другие включения.

Загрязненную посторонними включениями стекломассу периодически удаляют (хальмуют) из карманов и тем самым исключается возможность проникновения в выработочный канал некачественной стекломассы. Толщина стен хальмовочных карманов 250 мм. Их охлаждают воздухом. Хальмовочные карманы обычно перекрываются плоской аркой, установленной на 60--100 мм выше уровня стекломассы.

Рис. 19. Выработочные каналы при безлодочном способе выработки: а, б -- на четыре машины, в, г, д -- на шесть машин, е -- на восемь машин.

Подмашинная камера

Подмашинная камера для безлодочного вертикального вытягивания стекла (рис. 20, а, б) по сравнению с подмашинными камерами лодочного метода по зеркалу стекломассы имеет большие размеры. Она ограничена пространством между погруженным на 200--300 мм противосвильным мостом 1 и торцовой стеной 8. Мост образует технологический барьер между бассейном печи и подмашинной камерой. Глубина его погружения влияет на потоки стекломассы, притекающей к луковице, и позволяет регулировать их. Кроме того, этот мост создает герметичный затвор между подмашинной камерой и ванной печью. Противосвильный мост устанавливают на расстоянии 1200-- 1600 .мм от ленты стекла. Он имеет расширенную нижнюю часть в виде сапога. Такая форма моста обеспечивает благоприятные условия для равномерного притока и повышения однородности поступающей к месту формования стекломассы.

Подмашинная камера над зеркалом стекломассы образуется двумя подвесными брусьями 2, обычно по их форме называемыми L-образными мостами. Для крепления L-образных мостов служит стальная конструкция. Боковые стены бассейна подмашинной камеры изолированы для предотвращения потерь тепла и обеспечения однородности поступающей на формование стекломассы. Подогревать пространство между L-образным мостом и торцовой стеной не требуется. Здесь устанавливают плоские арки 7, состоящие из шамотных плит.

В находящуюся в подмашинной камере стекломассу погружен на глубину 60--120 мм бакоровый брус-поплавок 9. Назначение поплавка -- создать направленный поток стекломассы к луковице. Направленность потока помогает стабилизировать формование ленты и тем самым уменьшает ее волнистость. Меняя степень погружения поплавка относительно поверхности стекломассы, можно регулировать температуру стекломассы, а следовательно, и ее вязкость. Поэтому поплавок используют также для регулирования толщины ленты стекла. Поплавки могут быть со сквозной щелью и без нее. Наличие в поплавке щели позволяет корректировать распределение температуры по длине луковицы и обеспечивать ей большую устойчивость. Поплавок помещают между выступами на брусьях или в выемках верхней части боковых стен бассейна подмашинной камеры таким образом, чтобы он не смещался в сторону. Заглубление поплавка в стекломассу можно изменять нажимным рычажным механизмом 10, который надавливает непосредственно на нажимные брусья 11 (рис. 20, б).

Стекломассу, притекающую над поплавком к луковице, интенсивно охлаждают. Для этого служат водяные холодильники 4, которые обеспечивают вместе с тем затвердевание еще пластичной ленты стекла. Холодильники устанавливают на опорах, которые позволяют точно регулировать их положение по отношению к уровню поверхности стекломассы и изменять расстояние от ленты стекла.

В качестве затвора между L-образными мостами и чугунной шахтой машины ВВС служат плиты из огнеупорного материала или водяные холодильники. Нижняя часть машины ВВС перекрывается двумя желобами 5 из жароупорной стали. С торцов подмашинная камера закрывается крышками 12 из листовой стали.

Крышки снабжены смотровыми отверстиями, закрытыми листовым стеклом или перекрытыми воздушными заслонками. Крышка должна закрываться герметично; если в ней образуются щели, их уплотняют глиной, асбестовым порошком. В противном случае проникающий снаружи холодный воздух может нарушить температурный режим в подмашинной камере и неблагоприятно влиять на качество ленты стекла.

Работа ванных печей

Работа печей разного типа характеризуется производительностью, коэффициентом полезного действия и расходом тепла на варку стекла. Работа каждой отдельной печи характеризуется определенным режимом, который зависит от расхода тепла, давления и состава газов. В зависимости от температуры по отдельным зонам печи устанавливают расход топлива. Уровень температуры определяют разностью приход-расход тепла: чем больше эта разность, тем выше температура печи.

Тепловое напряжение зависит от ряда причин: количества топлива, его теплотворной способности, полноты сгорания, температуры и количества воздуха, используемого для горения.

Расход тепла для поддержания одной и той же температуры в печи тем больше, чем больше потери тепла с отходящими газами, через неплотности кладки.

Давление и состав газов в печи определяется расходом топлива и воздуха, сгорающих в печи.

Тепловой баланс печи

Приходная часть

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

Ф1=QнХ,

где Qн-теплота сгорания топлива,кДж/м3; Х- секундный расход топлива, м3/с.

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

Ф2=VLcвtвХ,

где VL-расход воздуха для горения 1 м2 топлива,м3;

tв- температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке?,С;

св-удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные взяты из приложения), кДж/(м3?С).

Расходная часть

1. На процессы стеклообразования, кВт:

Ф1=ng,

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

g- съем стекломассы, кг/с.

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

Ф2=VДtДCДX,

Где VД -объем дымовых газов на 1м3 топлива, м3;

TД-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ?С; принимается равной температуре варки.

CД -удельная теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м3*?С). Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов:

сД=cСО2 rCO2+cH2O rH2O+cN2 rN2+cO2rO2,

где r-объемная доля компонентов газовой смеси; с-теплоемкость газов, кДж/(м3*?С);

3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:

Ф3= ( СоцF(Т1/100)4-(Т2/100)4)/1000.

Где Со- коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м2*К4); ц- коэффициент диафрагмирования; F- площадь поверхности излучения, м2; Т1иТ2- абсолютная температура соответственно излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К

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

Ф4=(п-1)gcст(t1-t2),

где п- коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;

сст-удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг*?С);

t1 и t2 -температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы.

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

Ф5=(tвн - tв/? д/л+1/б2)*F,

где tвн- температура внутренней поверхности кладки, ?С tв- температура окружающего воздуха,? С; д-толщина кладки, м; л-теплопроводность огнеупора данного участка, Вт/(м*?С);

б2-коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м2*?С).

Если принять (tвн - tв/? д/л+1/б2=q,

то формула теплопередачи примет вид, кВт: Ф5=qF.

Плотность теплового потока выбираем по таблице, в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее r=Уд/л; при двуххслойной стенке r=д1/л1+д2/л2.

Заключение

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.

По устройству рабочей камеры стекловаренные печи разделяются на горшковые и ванные.

Горшковые печи -- периодического действия, их применяют для варки высококачественных оптических, светотехнических, художественных и специальных стекол.

Ванные печи бывают непрерывного и периодического действия. Ванные печи непрерывного действия имеют ряд преимуществ перед горшковыми и ванными печами периодического действия: они более экономичны, производительны и удобны в обслуживании.

Список используемой литературы

1. Волгина Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов

2. Левченко П. Л. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности

Размещено на Allbest.ru