Стекловаренные печи

Стекловарение – процесс плавки шихты в специальных печах. Во многом от этапа производства зависит то, какого качества будет конечная продукция. В стекловаренных печах обеспечивается равномерность стекломассы, а как следствие, и количество дефектов в ней.

Сырье для стекловаренных печей

Поскольку это один из завершающих этапов производства, в стекловаренные печи поступает уже обогащенное сырье – шихта. Она включает в себя как основные (кварцевый песок, известняк, сода), так и дополнительные (осветлители, красители, затемнители) компоненты.

Поступающая в печь шихта имеет необходимую влажность, однородность и консистенцию.

Особенности стекловаренной печи

Стекловаренная печь – специальное оборудование, где посредством сжигания газа, твердого топлива или электрическим способом плавят шихту.

Большинство стекловаренных печей имеют одинаковую структуру. Они состоят из:

  • бассейна;
  • пламенного пространства;
  • свода.

В бассейне, состоящем из стен и дна, происходит варка, осветление, остужение и выработка стекломассы. По устройству ванн бывают печи с общим бассейном, в котором нет деления, и печи с резко разделенными зонами.

Часть бассейна, где расположены варочная и осветительная зоны, называют отапливаемой, а часть с зонами студки и выработки – выработочной.

Пламенным пространством называют отапливаемую часть печи. Оно расположено между стенами и сводом, в которых предусмотрены отверстия для подачи топлива, воздуха, а также для отвода раскаленных газов.

Кладка свода стекловаренной печи осуществляется из особого огнеупорного кирпича. Он называется динас.

Кирпич для стекловаренных печей должен содержать не менее 93% кремнезема. Толщина стен этого оборудования составляет 500-600 мм, а свода – 300-450 мм.

Поскольку варка стекломассы осуществляется при чрезвычайно высоких температурах, то во время этого производственного процесса происходит множество химических реакций с выделением вредных паров. Это привело к возникновению такой меры предосторожности как полная герметизация стекловаренной печи. Также в цехах устанавливают специальное вентиляционное оборудование, которое удаляет из воздуха все примеси и продукты горения.

Системы дымоудаления модульных стекловаренных печей выполняют похожую функцию с той лишь разницей, что они обеспечивают необходимый состав атмосферы внутри самого оборудования, а не вне его.

Виды стекловаренных печей

Есть 2 классификации стекловаренных печей.

По первой из них выделят 2 вида по устройству рабочей камеры горшковые и ванные.

Разделение на группы во второй классификации производится по способу нагрева стекломассы. По этому признаку стекловаренные печи бывают:

  • пламенные;
  • электрические;
  • газоэлектрические.

Горшковые печи в наше время считаются нерентабельными, что связано с высоким расходом энергоресурсов. Сегодня их используют только небольшие предприятия, которые производят высококачественное художественное, светотехническое, специальное стекло, а также оптику.

Высокий расход энергоресурсов основан на том, что горшковые печи – периодического действия. Потому что, кроме как на плавку шихты, много тепловой энергии тратят на разогрев оборудования.

В отличие от горшковых ванные печи бывают постоянного действия. Непрерывная работа такого оборудования существенно сокращает ресурсы, затрачиваемые на создание и поддержание температуры, необходимой для плавки стекломассы.

Ванная для стекловаренной печи представляет собой большой резервуар, в котором находится расплав олова. Благодаря тому, что плотность стекломассы значительно ниже плотности этого металла, данные материалы не смешиваются между собой.

Олово позволяет постепенно охлаждать стекломассу с 1600ºС до 600ºС (температура плавления этого металла), не создавая при этом внутренних напряжений, которые отрицательно сказываются на прочности готовой продукции. Кроме того, равномерное распределение стекломассы позволяет получить идеально ровный лист.

Также олово производит термополировку стекла, что положительно сказывается на его прочности, а также прозрачности.

Вторая классификация делит оборудование для плавки стекломассы по нагревательному принципу.

Пламенные стекловаренные печи

Первый тип – пламенные печи. Плавка стекломассы в подобном оснащении осуществляется посредством сжигания топлива. Поскольку при этом тепловая энергия тратится на нагревание не только шихты, но и котлов для варки. Этот тип отличается очень низким коэффициентом полезного действия. У пламенных печей КПД колеблется в районе 25-30%.

Электрические печи имеют самый высокий коэффициент полезного действия. В современном оборудовании он может достигать 60%. Такой высокий показатель обусловлен тем, что электричество передается непосредственно в стекломассу, а соответственно энергия тратится только на плавку.

Электрические стекловаренные печи

Принцип действия электрических печей основан на способности стекла при высоких температурах проводить ток.

Электрические стекловаренные печи делятся по способу передачи тепла стекломассе на:

  • дуговые;
  • прямого и косвенного сопротивления;
  • индукционные.

Главным недостатком таких печей является необходимость наличия надежного источника дешевой электроэнергии.

Электричество в бассейн сырьевыми материалами передают по специальным электродам. Из-за разности сопротивлений происходит нагревание стекломассы, а в дальнейшем и ее плавка.

Электроды для стекловаренных печей изготавливают из графита, который не так подвержен деформациям под воздействием высоких температур, как другие проводники.

Газоэлектрические стекловаренные печи

Газоэлектрические печи сочетают в себе оба типа создания тепловой энергии. Для разогрева камер и первичной плавки шихты используют природный газ, реже жидкое топливо. Стекломасса же разогревается путем создания внутри нее электросопротивления.

Газоэлектрические печи используют тогда, когда хотят повысить коэффициент полезного действия стекловаренного оборудования, но нет постоянного источника дешевой электроэнергии.

Обслуживание и ремонт оборудования

Работа ни одного промышленного предприятия невозможна без обслуживающего персонала, который специализируется на поддержании рабочего состояния оборудования. Стекловарение не стало исключением по данному вопросу. В этой отрасли самому большому износу подвергаются печи. Это связано с чрезвычайно высокими температурами, при которых они работает.

Ремонт стекловаренных печей бывает 3 видов:

  • текущий;
  • горячий;
  • капитальный (холодный).

Текущим ремонтом называется работа по обслуживанию и замене узлов (клапаны отвода, холодильные установки) и некоторых элементов свода (температурные швы).

Горячий ремонт стекловаренных печей проводят без остановки основного производственного процесса. Перед началом работы приостанавливают подачу пламени в отапливаемую зону. Данный вид позволяет существенно увеличить сроки работы подобного оборудования. Это связано с тем, что поврежденные элементы заменяются при возникновении первых признаков износа.

Холодный ремонт проводится в сроки, предусмотренные производственным планом. Он получил свое название благодаря тому, что его осуществляют после полной остановки подачи тепла и вывода из печи стекломассы.

Капитальный ремонт осуществляется в несколько этапов:

  1. Прекращение подачи шихты. Сырье перестает поступать в стекловаренный бассейн за 8-10 часов до его остановки.
  2. Ввод стекломассы. Ее разогревают до 1500ºС (для увеличения текучести) и удаляют через специально предусмотренные каналы. Эту стекломассу гранулируют и в дальнейшем используют в качестве вторсырья.
  3. Остановка горелок. Подачу тепла осуществляют постепенно, чтобы резкая смена температур не привела к разрушению свода печи.
  4. Ремонтные работы. Непосредственно к ним приступают, когда печь остынет до 100-150ºС.

При капитальном ремонте удаляют поврежденные элементы кладки, после чего производят замену огнеупорных брусьев и кирпичей. Также на этом этапе обслуживания вместо полностью изношенного или аварийного оборудования (горелки, холодильники) устанавливают новое.

Ремонт свода регенерата стекловаренной печи осуществляется при проведении капитальных работ.

Стекловаренные печи на выставке «Мир стекла»

В ЦВК «Экспоцентр» (г. Москва) пройдет тематическая выставка «Мир Стекла». Организаторы мероприятия приглашают специалистов, работающих в стекольной промышленности, а также всех заинтересованных. Не пропустите это самое ожидаемое событие в отрасли изготовления стекла и стеклоизделий.


Читайте другие наши статьи:

Вакуумные системы
Компрессоры в стекольной промышленности
Формы для стекольного производства