Стекольная печь

Горшечные печи
Горшечные печи — это конструкции, построенные из огнеупорных материалов, в которых нет контакта печи со стеклом. Стекло плавится в нескольких котлах, изготовленных из огнеупорных материалов, устойчивых к разрушению стекла при высоких температурах. В котлы загружают партию, которую плавят в течение нескольких часов и обрабатывают в 24- или 18-часовом цикле. Средний горшок вмещает 600-700 кг стекла. Используются горшечные печи, в которых стекло формируется путем выдувания вручную и ртом. Одним из главных преимуществ этой системы является то, что можно плавить несколько типов стекол одновременно. Котёл можно использовать примерно в течение 30 циклов плавления и, таким образом, производить от 18 до 21 тонны стекла.

Резервуарные печи
Резервуарные печи используются там, где необходим непрерывный поток стекла для подачи автоматических стеклоформующих машин. Они более экономичны в использовании топлива и используются главным образом для крупномасштабного производства тары, листового стекла, электрических лампочек, трубок и бытовой посуды машинного производства. Большая печь для флоат-стекла может иметь емкость 2,000 тонны. Резервуарная печь состоит из ванны, изготовленной из специального высоко огнеупорного материала, который может противостоять химическому воздействию расплавленного стекла при температуре более 1500 градусов, и надстройки, где происходит горение. Качество огнеупорных материалов, используемых для строительства ванны, улучшилось до такой степени, что если еще около 30 лет назад срок службы печи был значительно ниже 2 лет, то сейчас он превышает 9 лет.

Регенеративные печи сжигания
Regenerative combustion furnaces recover heat from the exhaust stream to preheat the incoming combustion air by alternatively passing the exhaust and combustion air through large stacks of latticework refractory brick (regenerators or checkers). There are two sets of regenerators, so that as one is being preheated by the exhaust gases the other is transferring heat to the incoming combustion air. The cycle is reversed approximately every 20 min. Most glass-container plants have either end-fired (burners at each end) or cross-fired (burners on each side) regenerative furnaces, and all flat glass furnaces are cross-fired with five or six ports on each side with two burners for each port. Combustion air preheat temperatures of up to 1400°C may be attained, leading to very high thermal efficiencies. A variant of the regenerative furnace is the recuperator, in which incoming combustion air is preheated continuously by the exhaust gas through a heat exchanger. Recuperative furnaces can achieve 800°C preheated air temperatures. This system is more commonly used in smaller furnaces (25–100 tons per day). For large-capacity installations (>500 тонн в сутки) практически всегда используются регенеративные печи с поперечным пламенем. Для установок средней производительности (100–500 тонн в сутки) наиболее распространены регенеративные оконечные печи.

Печь прямого нагрева
В печи прямого нагрева не используется теплообменник какого-либо типа. В большинстве печей прямого нагрева в качестве окислителя используется кислород, а не воздух. Обычно это называют кислородно-топливной плавкой. Основными преимуществами кислородно-топливной плавки являются повышение энергоэффективности и снижение выбросов оксидов азота (NOx). При удалении воздуха удаляется азот, что уменьшает объем выхлопных газов примерно на две трети и, следовательно, уменьшает энергию, необходимую для нагрева газа, не используемого при горении. Это также приводит к резкому снижению образования термических NOx. Однако печи, предназначенные для сжигания кислорода, не могут использовать системы рекуперации тепла для предварительного нагрева кислорода. Первоначально печи, работающие на 100% кислородном топливе, использовались в основном на небольших плавильных заводах (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

Электропечь
В электрической печи используются электроды, вставленные в печь, для плавления стекла путем резистивного нагрева при прохождении тока через расплавленное стекло. Эти печи более эффективны, относительно просты в эксплуатации, имеют лучшие экологические характеристики на месте и имеют более низкие затраты на восстановление по сравнению с печами, работающими на ископаемом топливе. Однако ископаемое топливо может потребоваться при запуске печи и использоваться для обогрева рабочей части или горна. Эти печи наиболее распространены в небольших установках, поскольку при определенном размере высокая стоимость электроэнергии сводит на нет повышение эффективности.

плавление
Шихтовая смесь подается в плавильную печь, где шихта нагревается примерно до 1580 градусов (2875 градусов по Фаренгейту). Изоляция, специальные характеристики воздушного потока и нагрев воздуха для горения позволяют печи работать с максимальной эффективностью использования топлива с незначительными выбросами загрязняющих веществ. Партия плавится с помощью ископаемого топлива, природного газа или мазута.
Плавильная печь состоит из огнеупорного кирпича стандартной и специальной формы, опорной и связующей стали, изоляции, системы воспламенения топлива, датчиков температуры и необходимых средств управления. Конструкция печи адаптирована под конкретные задачи завода по производительности.
Из плавильной печи стекло проходит через зону перетяжки, где мешалки гомогенизируют стекло в рабочий конец. Перетяжка представляет собой канал с огнеупорной футеровкой, соединяющий плавильную печь с рабочим концом.

Сжигание в плавильной печи
В печи используются регенераторы для хранения отходящего тепла, содержащегося в выхлопных газах, образующихся во время цикла обжига печи. Отходящее тепло затем используется для предварительного нагрева воздуха для горения во время следующего цикла горения, что приводит к значительному улучшению экономии топлива.
Первый цикл начнется с обжига с северной стороны печи. Топливо (природный газ или мазут) подается в печь через несколько горелок, расположенных под отверстиями. Когда топливо поступает в расплавитель, оно смешивается с прошедшим через него воздухом для горения и предварительно нагревается регенератором. Соотношение топлива и воздуха и общее количество топлива для каждой горелки и порта очень тщательно контролируются. Когда топливно-воздушная смесь поступает в расплавитель, топливо воспламеняется от сильного тепла расплавителя, и возникает непрерывное пламя, которое простирается почти на всю ширину расплавителя. Выхлопные газы сгорания покидают плавильную печь через отверстия на южной стороне плавильной печи, поворачиваются на 90 градусов и текут вниз через южный регенератор. Регенераторы представляют собой огнеупорные конструкции площадью 11м х 3м и высотой 10м. Внутри регенераторов снизу вверх до уровня портов укладывается матрица из огнеупорного кирпича. Кирпичи нагреваются, когда отходящие газы проходят через отверстия в кирпичной матрице. В нижней части регенератора находится выхлопной дымоход с огнеупорной футеровкой, который направляет выхлопные газы через реверсивный клапан в дымоход для вывода. Отходящий газ, проходя через регенератор, нагревает кирпич (шашки) до 650 градусов внизу матрицы шашки и до 1320 градусов вверху матрицы.
Когда шашки южного регенератора достигают желаемой максимальной температуры, печь меняет направление вращения. Это означает, что подача топлива прекращается с северной стороны и начинается с южной стороны, при этом реверсивный клапан меняет положение так, что северный выхлопной дымоход открыт в дымоход, а южный выхлопной дымоход закрыт для дымохода и открыт в дымоход. подача воздуха для горения, который может течь вверх через южный регенератор, забирать тепло и объединяться с топливом от горелок южного порта, обеспечивая сгорание в плавильной печи.
Регенеративная печь периодически меняет направление горения, обычно каждые 15–20 минут, чтобы восстановить часть тепла, потерянного с отходящими выхлопными газами, и, следовательно, обеспечить более эффективную работу.

Переработка
Рафинер представляет собой продолжение плавильной печи площадью 13 х 9,5 м (123,5 м2). Когда все сырьевые материалы полностью расплавлены, большое количество газов, оставшихся в стекле, может образовывать пузырьки, семена или волдыри. Целью рафинера является удаление этих газообразных включений.

Формирование
После очистки стекла расплавленному стеклу можно придать желаемую форму. Это делается путем погружения металлического стержня, называемого сборкой, в печь и сбора капли расплавленного стекла на конце. Затем стекольный мастер придает стеклу нужную форму, дуя в сборку и используя давление воздуха.

Охлаждение
После того как стекло сформировано, его медленно охлаждают до комнатной температуры в течение нескольких часов или даже дней. Это делается в процессе, называемом отжигом, который помогает предотвратить любое напряжение в стекле, позволяя ему постепенно и равномерно остывать. Готовое стекло готово к полировке, резке или другой отделке по мере необходимости.