На сегодняшний день люди активно используют стекло для самых разных целей. Сам по себе процесс стекловарения - это плавка сырья или же шихты. Для плавки материала используется стекловаренные печи. Они бывают разных видов и классифицируются по нескольким признакам.
Что представляет собой шихта?
Здесь важно отметить, что процесс стекловарения - это уже один из последних этапов производства. Шихта, поступающая в качестве материала для изготовления, является уже обогащенным сырьем. Из основных элементов сюда входит кварцевый песок, сода, известняк. В качестве дополнительных примесей используются красители, осветители или затемнители. Кроме этого, шихта, которая поступает в печь, обладает нужным процентом влажности, необходимой консистенцией и однородностью массы.
Вам будет интересно:Дизель-генераторная установка контейнерного типа: виды, техническая характеристики, принцип работы и применение
Особенности и устройство печи. Бассейн
Вам будет интересно:ПДК углеводородов: химические факторы производственной среды
Стекловаренная печь - это специальное устройство, предназначенное для плавки шихты. В качестве топлива может использоваться газ, можно сжигать твердое топливо, а также есть электрические печи. Стоит отметить, что несмотря на разнообразие видов, все печи обладают примерно одним и тем же устройством. Основные элементы стекловаренной печи это бассейн, свод и пламенное пространство.
Бассейн состоит из дна и бортов. В нем осуществляется варка шихты, процессы осветления материала, остужение, и непосредственное производство стекломассы. Если говорить о классификации стекловаренных печей по устройству бассейна, то бывают системы с общим бассейном. У них отсутствует деление на несколько зон. Бывают и полностью противоположное им устройство бассейна с четко разграниченными участками. У таких ванн есть зона, где происходит варка и осветительная работа, а называется она отапливаемой. Зона с остужением и выработкой называется выработочной.
Вам будет интересно:Что такое пенька? Значение слова
В отапливаемой части ванны стекловаренной печи имеется пламенное пространство, находящееся между стенами и сводом. Оно характеризуется наличием отверстий для подачи топлива и воздуха, а также для отвода раскаленных газов, возникающих в процессе сгорания топлива.
Кладка ванны и меры предосторожности
При строительстве стекловаренных печей необходимо уделять особое внимание своду ванны. Он обязательно должен быть выложен из специального огнеупорного кирпича, называющегося динас.
Подходящим кирпичом может считаться лишь тот, что минимум на 93% будет состоять из такого материала, как кремнезем. Толщина стен ванны должна быть 500-600 мм, а толщина свода 300-450 мм.
Из-за того, что процесс варки шихты в стекловаренных печах проходит под воздействием очень высоких температур, то во время данного технологического процесса будут происходить разнообразные химические реакции, сопровождающиеся при этом выделением вредного пара. Это привело к тому, что в качестве одной из основных мер предосторожности стала полная герметизация внутреннего пространства печи. Кроме того, в цехах, где располагается стекловаренное оборудование, должна быть обустроена специальная вентилирующая система, удаляющая из воздуха все вредные примеси и прочие продукты горения топлива.
Говоря о системах вентиляции нужно отметить, что схожая конструкция дымоудаления должна быть установлена и в самой печи. Разница между обычной вентиляцией и модульной будет заключаться лишь в том, что модульная предназначается для поддержания необходимого состава воздуха внутри оборудования.
Общее описание видов печи
Здесь стоит начать с того, что существует 2 классификации печей.
Первая из них разделяет все камеры на две категории в зависимости от устройства рабочей камеры. Это могут быть горшковые стекловаренные печи или ванные.
Что касается второго метода классификации, то здесь основным критерием стал способ нагрева стекломассы. В данном случае выделяют три основных вида - пламенные, электрические и газоэлектрические способы.
Вам будет интересно:Оборудование для добыча золота: виды, характеристики и условия работы
Горшковое и ванное оборудование
Горшоковое оборудование в настоящее время считается нерентабельным. Это из-за того, что этот тип печи относится к устройствам периодического действия. Из-за этого большое количество тепла, а значит и топлива, уходит сначала на растопку самой печи, а только потом на плавку шихты.
Ванные стекловаренные печи в отличие от горшковых являются устройствами непрерывного действия. Естественно, что непрерывный процесс полностью решает проблему траты ресурсов на периодический разогрев печи, расходуя топливо лишь на плавку сырья.
Сама по себе ванная у печей - это огромный резервуар, который заполнен расплавом олова. Из-за того, что плотность стекломассы будет значительно ниже плотности данного металла, они не будут смешиваться между собой, находясь в одной емкости. Само же олово применяется в печах для постепенного охлаждения стекломассы с температуры 1600 градусов по Цельсию до 600. Такой способ и материал были выбраны из-за того, что во время охлаждения таким методом не создается внутренних напряжений в массе. Их возникновение будет негативно сказываться на качестве готового товара, а потому их следует избегать.Также здесь стоит отметит, что стекломасса распределяется ровно, позволяя получить идеально ровный лист.
Еще один плюс использования олова - это проведение процесса термополировки во время охлаждения. Благодаря этому процессу улучшается прочность и прозрачность.
Пламенные печи для плавки
Данный тип печи считается первым и в нем плавка стекломассы осуществляется при помощи сжигания твердого топлива. Здесь нужно отметить, что выделяемое тепло будет тратиться не только на разогрев шихты, а еще и на котлы для варки, то коэффициент полезного действий будет низким. У пламенных печей КПД составляет 25-30%.
Электрические агрегаты
Если говорить о КПД, то на сегодняшний день первую строчку будут занимать именно электрические печи. Их КПД достигает 60%, что считается наиболее высоким показателем на сегодняшний день. Достигается это за счет того, что электричество будет передаваться непосредственно в саму стекломассу, нагревая ее. Таким образом удалось избежать ненужной траты энергии на разогрев котлов и прочего.
Принцип действия этого приспособления основан на том, что при высоких температурах стекло способно проводить электрический ток. В связи с этим в зависимости от способа передачи тепла массе выделяют три вида электрических печей: индукционная, дуговая, прямого и косвенного сопротивления.
Однако у такого типа оборудования есть и недостаток, заключающийся в необходимости надежного и постоянного источника дешевой электрической энергии.
Для передачи электрической энергии в бассейн, где находится шихта для плавки, используются электроды. Именно из-за разницы сопротивления происходит нагрев, а в дальнейшем и плавка стекломассы. Что касается самих электродов, то обычно они изготовлены из графита. Данный материал менее других подвержен деформации под воздействием высоких температур.
Газоэлектрические печи
Этот вид устройства сочетает в себе принцип работы двух предыдущих. Для нагрева камеры и первичной плавки шихты используется газ, жидкое топливо применятеся значительно реже. Для нагрева и плавки самой стекломассы будет применяться принцип электрического сопротивления. Чаще всего такие печи задействуют в том случае, если есть необходимость увеличить КПД обычной пламенной печи, но при этом отсутствует источник дешевой и постоянной электрической энергии.
В конце классификации стоит добавить, что есть подковообразные стекловаренные печи. Направление движение пламени в таком оборудовании может и отличаться и по этому признаку есть три небольших категории устройств, куда входят и подковообразные. Их особенность в том, что они применяются при необходимости производить минеральную и стеклянную вату.
Ремонт оборудования
При изготовлении стекла печи подвергаются довольно сильному износу, а потому вопрос их обслуживания является довольно актуальным. Ремонт стекловаренной печи может быть трех видов: текущий, горячий и капитальный.
Что касается текущего ремонта, то он достаточно прост и заключается в замене некоторых узлов и некоторых элементов свода ванны.
Горячий вид ремонта осуществляется без остановки процесса производства. Прежде чем приступить к самим работам следует прекратить подачу пламени в отапливаемую камеру. После этого появляется возможность замены многих элементов, на которых появляются первые признаки повреждения. Это позволяет существенно увеличить срок пользования.
Холодный, он же капитальный ремонт, осуществляется в сроки, предусмотренные в производственном плане. Свое название он получил из-за того, что осуществляется он только после полной остановки оборудования, прекращения подачи тепла и удаления всей стекломассы из ванны.
Проведение капитального ремонта
Для начала необходимо остановить подачу шихты. Перестать подавать сырье в бассейн для варки стекла следует за 8-10 часов до момента его остановки. После этого вводят стекломассу, разогретую до 1500 градусов по Цельсию (это увеличивает ее текучесть), а удаляют через специальные каналы. Эта стекломасса проходит процесс гранулирования и может быть в будущем использована в качестве вторсырья. Крайне осторожно следует подойти к выключению горелок. Температура должна изменяться постепенно, так как ее резкое падение может вызвать разрушение свода. К непосредственно ремонтным работам приступают только после всех этих действий и только после того как печь остынет до 100-150 градусов по Цельсию.
Обычно во время капитального ремонта удаляют все поврежденные участки кладки, заменяют огнеупорные брусья и кирпичи по необходимости. Во время капитального ремонта также проводится ремонт свода регенератора печи.
Контроль уровня
Для ванных печей очень крайне важно поддерживать постоянный уровень стекломассы, так как они принадлежат к устройствам непрерывного действия. Колебание уровня будет негативно сказываться на качестве готовой продукции, а также вызывать некоторые другие пагубные воздействия. По этой причине необходимо проводить установку оборудования, контролирующего этот показатель. В качестве измерительный приборов можно устанавливать поплавковые, пневматические, оптические уровнемеры для контроля и регулирования уровня стекломассы в стекловаренной печи. Электрический монтаж приборов должен проводиться только высококвалифицированными специалистами.