ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА СТЕКЛОВАРЕНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА СТЕКЛОМАССЫ

Высокую единичную производительность любых ус­тановок, в том числе стекловаренных печей, экономиче­ски наиболее выгодно получать путем интенсификации технологического процесса и увеличения выхода продук­ции с единицы производственной площади.

Главный метод интенсификации варки стекла — уве­личение количества теплоты, передаваемой шихте и стекломассе в зоне варки. В пламенных печах, где свер­ху в шихту и стекломассу поступает 60—70 % всего вос­принимаемого ими количества теплоты, это достигается увеличением теплового напряжения[7] с соответствующим повышением температуры печи. Очень большое значение имеет организация факелов, которые должны покрывать 80 % площади отапливаемой части печей и максималь­но приближаться к поверхности шихты и стекломассы в зоне варки. Для этого увеличивают ширину влетов го­релок ванных печей и уменьшают ширину простенков между ними; придают определенный наклон поду и по­нурому своду горелок; практикуют подачу газа в горел­ки через несколько сопел, подведенных снизу или уста­новленных в стенах горелок.

Во избежание уноса шихты пламенными газами при приближении факелов к ее поверхности увеличивают размеры загрузочных карманов в продольном направ­лении и располагают над ними ряд выносных загрузоч­ных арок, чтобы создать как бы форкамеры, обогрева­емые излучением и газами печи, где шихта успевает нагреваться и превратиться в спек до момента поступле­ния в печь. Увеличивают теплоотдачу от факела пламе­ни прежде всего путем повышения его температуры. Для этого улучшают смешивание газа и воздуха путем вдувания воздуха под давлением в сопла газовых горе­лок. Кроме того, для повышения температуры пламени воздух для горения нагревают до максимально высокой температуры; в последние годы для этих целей добав­ляют к воздуху кислород.

Теплоотдачу от факела повышают также увеличи­вая его излучательную способность (светимость). Фа­кел горения природного газа несветящийся — прозрач­ный. Светимость факела повышают путем поддержания в горелках зоны варки коэффициента избытка воздуха а не более 1,06—1,08 (для сохранения в нем светящих­ся частиц сажистого углерода).

С повышением средней температуры в зоне варки на 10° удельный съем стекломассы с отапливаемой части печи возрастает на 4—5 %. Несмотря на то что для по­вышения температуры в печи приходится увеличивать общий расход топлива, удельный его расход снижается, так как с данной площади печи снимают больше стек­ломассы.

Мощное средство интенсификации процесса стекло­варения — электрический подогрев стекломассы в зоне варки. Электроподогрев позволяет наряду с увеличением количества теплоты, переносимого сыпочным потоком в зону провара шихты, повысить температуру стекломас­сы в квельпункте и усилить сыпочный цикл потоков, об­легчить осветление расплава и снизить общий расход теплоты в печи. Он особенно эффективен при варке сте­кол с низкой лучепрозрачностью, в этом случае его при­менение позволяет увеличить съем стекломассы на 50— 60 %.

В последние годы в связи с появлением высокоустой­чивых огнеупорных материалов для кладки бассейнов ванных печей температуру стекломассы в них повыша­ют также путем тепловой изоляции дна и стен бассейна ниже уровня стекломассы.

Увеличить количество теплоты, поступающей в стекломассу в зоне варки, можио также с помощью ее бурления воздухом в местах расположения куч шихты: поднимающиеся пузыри раздвигают ших­ту и пеиу и открывают поверхность расплава, увеличивая проникно­вение теплоты в стекломассу. Подъем пузырей активизирует обмеи стекломассы под шихтой. Благодаря этому ускоряются провар зе­рен песка и гомогенизация расплава.

В проточных печах для получения тарного, строительного и тех­нического стекла бурление используют и для облегчения гомоге­низации стекломассы; в этих целях расплав бурлят в зоне квель - пуикта. Воздух подводят с помощью корундовых сопел в жароупор­ных чехлах, установленных в дне печей; его расход составляет порядка 0,1 м3/ч иа одно сопло, а давление в линии — ие менее (19—20) 104 Па. Воздух очищают от влаги, масла и пыли и подают имгіульсно с частотой 12—20 пузырей/мин. Оптимальный диаметр пузырей 120—200 мм.

Большое значение получают способы ускорения вар­ки стекла, основанные на повышении реакционной спо­собности шихты. К ним относятся такие промышленные методы, как получение шихты в виде готовых аморф­ных гидросиликатов, использование ускорителей варки стекла устойчивых при высокой температуре (например, NaOH), тонкое измельчение шихты с последующим ее уплотнением.

Наиболее эффективный и радикальный способ интенсификации процесса стекловарения состоит в переходе от традиционных кон­струкций ваииых стекловаренных печей к установкам малого объема с тепловым напряжением на несколько порядков выше реализуемого в ваииых печах, с прогревом шихты непосредственно в потоке пла­менных газов и окончательной подготовкой и гомогенизацией рас­плава в условиях его интенсивного движения и перемешивания.

Опыты, проведенные на опытно-промышленной установке, работаю­щей по описанному принципу, при варке силиката натрия показали, что в ней можно достичь удельного съема втрое больше, чем в ван­ной печи. Тепловое напряжение в варочной камере достигает огром­ной величины, примерно 5—6 МВт/м3 против 1,7—2,4 МВт/м3 в со­временных ванных печах благодаря интенсивному смешиванию топ­лива и воздуха, создающему возможность сжигать топливо прн а= = 1,02—1,03. Такая печь питается гранулнрованной шихтой, предварительно нагретой и спеченной.

В стекловаренных ванных печах с высокими удель­ными съемами стекломассы производственный (рабо­чий) поток подавляет конвективную циркуляцию, вслед­ствие этого в них необходимо гомогенизировать стекломассу принудительно. Кроме бурления и дополни­тельного электроподогрева стекломассы в больших ванных печах листового стекла в последнее время для принудительной гомогенизации используют перемеши­вание стекломассы в выработочных отделениях печей с помощью механических мешалок.

Последние имеют в большинстве случаев форму вертикального пропеллера с лопастями, погруженными в стекломассу. Мешалки делают из термостойких и стеклоустойчивых огнеупоров и вводят в полость печей с помощью водоохлаждаемых штырей, проходящих через свод и приводимых во вращение механизмом, позволяющим изменять направление вращения и число оборотов. Мешалки уста­навливают в ряд по ширине рабочего потока на глубину до 200— 250 мм ниже поверхности расплава и сообщают им вращение со скоростью 9—16 мин-1. Перемешивание устраняет химическую и тем­пературную неоднородность стекломассы.