ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности технологии и тепловой работы стекловаренных печей из "Топливо Кн2" Варка стекла является процессом многостадийного превращения твердых сырьевых материалов в жидкую стекломассу. Процесс варки стекла состоит из пяти стадий силикатообразования, стеклообразования, дегазации (осветления), гомогенизации (выравнивания химического состава) и студки стекломассы. Каждая стадия имеет свои особенности, требует определенных условий и завершается при различных температурах. [c.552] Основными исходными сьфьевыми материалами стекольных шихт являются песок, сода, известняк, доломит и сульфат. Кроме того, в ших1у вводят стекольный бой и некоторые другие химические вещества для окрашивания, обесцвечивания и осветления стекломассы. Стекольный бой ускоряет и облегчает варку, так как он плавится при более низкой температуре, чем шихта, и требует небольшого количества тепла для расплавления. Подготовка и зафузка шихты оказывают значительное влияние на производительность печей и качество стекла. От них зависят величина реакционной и тепловоспринимающей поверхности, однородность шихты, скорость провара, степень уноса газами частичек шихты и т.д. [c.552] Сразу же после зафузки в рабочее пространство печи, имеющее высокую температуру, поверхностный слой шихты в течение нескольких секунд нафевается до температуры 800-900 °С, и в нем начинают интенсивно протекать реакции силикатообразования. В стадии силикатообразования бурно протекают налагающиеся друг на друга процессы разложение солей, образование двойного карбоната, силикатов натрия и кальция, сернистого натрия и различных эвтектик и их частичное плавление и т.д. [c.552] Образующийся из силикатного слоя расплав содержит растворяющиеся в нем зерна кремнезема и пронизан газовыми пузырьками. Вследствие обильного выделения газов поверхностный слой пенится, кипит. Состав расплава в нем интенсивно усредняется. [c.553] Образующаяся поверхностная оболочка расплава окутывает весь слой шихты. Слой, постепенно нафеваясь до 1100-1500 °С, превращается в стекольный расплав. Расплав стекает в виде стекольной пены, которая подвергается осветлению. [c.553] Длительность силикатообразования и превращения в расплав определяется условиями профева. Опыты, проведенные Институтом стекла, показали, что при поддержании максимальной температуры в области пены происходит перетекание в зону осветления поверхностного легкого слоя, содержащего повышенное количество 0 . [c.553] В стадии осветления видимые газообразные включения удаляются в газовую среду печи, либо растворяются в стекломассе. Эта стадия наиболее продолжительна по времени, так как из стекломассы газы удаляются медленно. Она заканчивается, когда в расплаве стекломассы нельзя обнаружить видимых газовых включений (пузырей и мошки). На осветление влияет газовая среда печи. Если в целях подсоса воздуха для создания окислительной среды в ванных печах на уровне стекломассы поддерживают отрицательное давление, поверхностный слой стекломассы охлаждается, что ухудшает дегазацию, и даже может привести к преждевременному заглублению поверхностного потока стекломассы. Обычно в стадии дегазации температуру повышают до максимума. В случае варки тарного, листового или сортового стекол в печи поддерживают температуру около 1500 °С. При варке свинцовьк и других легкоплавких стекол температуру снижают на 100 °С и более, а для тугоплавких боросиликатных и других стекол ее повышают до 1600-1650 °С. [c.553] Изменение состава и давления газов в рабочем пространстве стекловаренных печей может оказать существенное влияние на процесс осветления стекломассы. Как известно, трудность осветления сваренного стекла во многом заключается в том, что рабочее пространство заполнено теми же газами, какие находятся в стекломассе (СО , Нр и О ). Характер массообменных процессов определяется парциальными давлениями соответствующих газов в расплаве и окружающей его газовой среде. Поэтому даже незначительное изменение состава и давления газов в рабочем пространстве стекловаренной печи может привести не только к у о дшению качества стекла, но и к снижению производительности печей. [c.553] В процессе гомогенизации стекломасса становится однородной по химическому составу, что требуется для выработки соответствующих изделий из данного стекла. Обычно стадия гомогенизации протекает одновременно с дегазацией при тех же температурах. [c.553] И еще одна стадия — студка. Со студкой связывают отстаивание стекломассы, сопровождающееся окончанием выделения пузырьков. Для этого температуру стекломассы снижают на 150-300 °С, однако в студочной части ванны не должно быть больших перепадов температур. В этой стадии стекломасса должна приобрести ту вязкость, которая необходима для формирования и выработки изделий. [c.553] В стекловаренных печах периодического действия все стадии варки протекают в одном и том же объеме печи, но последовательно во времени. А в ванных печах непрерывного действия в отдельных частях печи (зонах) в один и тот же момент времени протекают все стадии варки, но в каждой из этих частей процесс во времени неизменен. Следовательно, в ванных печах непрерывного действия в отдельных объемах ванны необходимо обеспечить соответствующие температуры, состав и давление газа. [c.554] Распределение температуре рабочем пространстве ванных печей зависит от свойств стекла и условий варки. Так, например, при варке обычных стекол щелочного состава температура у зафузочного кармана должна быть не ниже 1400-1420 °С, так как в этой части бассейна происходит нафев, расплавление и провар шихты, т.е. завершается стадии силикатообразования, стеклообразования, и частично осветления стекломассы. В зоне осветления температура газовой среды должна быть максимальной (1460-1590 °С). При такой температуре очень сильно снижается вязкость стекломассы, что способст ет интенсивному протеканию процесса осветления и завершению гомогенизации. В зоне студки температура газовой среды плавно понижается до 1180-1280 °С, а в зоне выработки температурный режим устанавливают в зависимости от требований, необходимых для нормальной выработки стекломассы и формования из нее стеклоизделий. [c.554] Одним из основных факторов интенсификации процессов стекловарения, является обеспечение высокой температуры ванны. Увеличение температуры поверхности стекломассы в варочной зоне с 1300 до 1400 °С способствует более интенсивному протеканию реакций силикато- и стеклообразования, и в результате в три раза сокращает время, необходимое для полного провара стекла. [c.554] Проведенные ранее исследования процесса стеклообразования в интервале температур 1400-1700 °С показали, что при повышении температуры расплава с 1550 до 1600 °С продолжительность провара стекла уменьшается в 2,5 раза, однако дальнейшее увеличение температуры ощутимого эффекта уже не дает. [c.554] В процессе стекловарения наиболее ответственными и сложными, безусловно, являются стадии осветления и гомогенизации. От степени их завершенности зависят качество стекломассы и ее выработочные свойства. И в этом случае одним из самых эффективных способов ускорения этих процессов также является повышение температуры расплава. Вследствие значительного уменьшения вязкости стекломассы при повышении температуры варки с 1430 до 1610 °С в ванне более интенсивно протекают массообменные процессы, что, в свою очередь, ускоряет реакции дегазации и улучшает однородность расплава. Следовательно, повышение температурного уровня технологического процесса должно положительно влиять на скорость протекания основных физико-химических реакций варки стекла. [c.554] Организация эффективного внешнего теплообмена в рабочем пространстве высокотемпературных пламенных печей, к которым относятся и стекловаренные печи, во многом зависит от аэродинамических и радиационных характеристик факела (см. кн. 1, гл. 6), обеспечивающих необходимый уровень теплоотдачи к поверхности ванны. [c.555] Необходимо учитывать, что вследствие лучепрозрачности стекломассы в лучистом теплообмене активное участие принимают и глубинные слои расплава, и даже футеровка ванны. В бесцветных, прозрачных стеклах возникающие по толщине слоя градиенты температур в семь раз ниже, чем в темном, окрашенном стекле. [c.555] Непрерывный характер работы ванных стекловаренных Печей предопределяет еще одну характерную для них особенность — стабильность параметров теплового режима. Выполнение этого требования обусловлено, в частности, наличием мощных конвективных потоков расплава в бассейне печи. При установившемся состоянии стекломасса движется по определенным трассам, совершая циклическое движение. Изменение температурного поля в расплаве, вызванное нарушением теплового режима печи, безусловно, приведет к изменению характера и направления движения потоков стекломассы, и в итоге расплав из непроваренных участков может попасть в проваренную стекломассу, что скажется на ее качестве. [c.555] Стекломасса в ванных печах находится в движении во всем объеме, за исключением застойных зон с низкой температурой. [c.555] Причинами движения стекломассы являются разность температур вдоль ванны и в поперечном сечении бассейна разность обьемных масс шихты и стекломассы, очищенной и не вполне проваренной загрузка шихты отбор стекломассы из печи. [c.555] Вернуться к основной статье