Малые ванные печи непрерывного действия
Малые ванные печи используют при выработке штучного стекла — тарного, сортового, парфюмерного и аптекарской посуды — механизированным или ручным способом. В этих печах применяют преимущественно подковообразное направление газов.
Ширина бассейна печи с подковообразным направлением пламени 3—4 м, длина до 15 м. Площадь варочной части малых печей колеблется в пределах 10—50 м2. В малых печах без протока для выработки бутылочного и сортового стекла площадь зеркала студочной и выработочной частей составляет 40—50% площади зеркала варочного бассейна. При отоплении таких печей высококалорийным топливом воздух подогревают в рекуператорах.
На рис. 23 показана рекуперативная проточная ванная печь с подковообразным направлением пламени. В боковых стенах 8 печи сделаны два загрузочных кармана 9, через которые в печь подается шихта и бой. Бассейн печи разделен протоком 5 на варочную 4 и выработочную 7 части. В пламенном пространстве печи установлен решетчатый экран 6, уложенный поверх проточной стены.
В малых регенеративных или рекуперативных ванных печах горелки чаще всего располагают с торца, а газы движутся подковообразно. При этом удлиняется путь газов, что способствует более полному горению и использованию тепла отходящих газов.
Подковообразное направление газов позволяет получать достаточную длину факела пламени даже при небольших размерах варочной части и при малом расстоянии между горелками.
В печах с подковообразным пламенем длина факела примерно равна удвоенной длине печи, считая до ограждения (экрана). Форма и длина факела пламени зависят от скорости газов во влете горелки. При слишком большой скорости газов во влете горелки получается длинный факел, приводящий к быстрому разрушению экрана, отделяющего выработочную часть от варочной. Небольшие скорости во влете могут привести к «замыканию» факела, т. е. пламя, выходя из одной горелки, сразу может попасть в другую горелку, приводя к преждевременному износу стенки горелки и насадки регенератора. Нормальная скорость газов во влете горелки должна быть 10—14 м/с.
Свод 3 для варочной и выработочной частей обычно общий, но если он больше 6 м, то в нем предусматривают температурные швы.
Торцовая передняя стена выработочной части, где размещены выработочные окна, имеет полукруглую форму. Воздух, необходимый для горения, подогревается в рекуператоре 1 и поступает в горелку 2. Металлический каркас печи состоит из вертикальных стоек обвязки и связей.
Рис. 23. Рекуперативная ванная печь с протоком: 1 — рекуператор. 2 — горелка, 3 — свод, 4 — варочная часть, 5 — проток, 6 — экран, 7 — выработочная часть, 8 — стена, 9 — загрузочный карман
Рис. 24. Ванная печь прямого нагрева: а — продольный разрез, б — план; 1 — газовые горелки, 2 — выработочная часть, 3 — проток, 4 — варочная часть
Выработочная часть печи не имеет самостоятельного отопления. Тепло, необходимое для ее обогрева, передается из варочной части излучением и потоками стекла. Огнеупоры искусственно охлаждают воздушным обдуванием или при помощи водяных ватержакетов.
В производстве тарного и сортового стекла все большее распространение получают дешевые и простые стекловаренные печи прямого нагрева (рис. 24). По сравнению с обычными регенеративными эти печи имеют следующие преимущества. В этих печах не нужно изменять направление пламени и поэтому обеспечивается возможность поддержания в них стабильной температуры по длине бассейна при постоянном составе газов над стекломассой. Постоянство теплового и Газового режимов обеспечивается за счет того, что обогревающие газы в печах прямого нагрева движутся в одну и ту же сторону без перерывов в подаче газа и без изменения направления теплового потока. В ванных печах прямого нагрева получают стекло высокого качества. В них можно сжигать топливо с минимальным коэффициентом избытка воздуха; тепло отходящих из печи газов, имеющих температуру 1100—1300° С; может быть использовано для получения пара в котлах-утилизаторах. Размеры этих печей позволяют строить здание цеха меньшей высоты.
Бассейн печей прямого нагрева имеет форму вытянутого прямоугольника длиной 6—14 м, шириной 1,5—3 м и глубиной 0,6—0,9 м. Эти печи отапливают высококалорийным природным газом и иногда жидким топливом, а для подогрева воздуха используют металлические рекуператоры. Для обогрева печей прямого нагрева применяют газовые металлические горелки инжекционного типа с полным предварительным смешением топлива и воздуха. Теплоотдача от факела таких горелок по мере удаления от устья горелки резко снижается, вследствие чего при подводе газа с обеих сторон печи одновременно процесс варки стекла протекает нормально лишь при ширине печи до 3 м. При большей ширине бассейна печи теплоотдача по центру не обеспечивает требуемого провара шихты. При таком способе сжигания природного газа максимальная производительность печей прямого нагрева составляет 40 т/сут.
На ванных печах прямого нагрева наибольший удельный съем стекломассы 1200—1500 кг/м2/сут, удельный расход тепла на 1 кг сваренной стекломассы 3080—4250 кал. При установке за печами котлов-утилизаторов удельный расход тепла может быть снижен до 1320 кал, чего нельзя достигнуть в ванных печах обычных конструкций.
В печах прямого нагрева отходящие газы и поверхностный слой стекломассы движутся в противотоке. Движение отходящих газов навстречу загружаемой шихте и удаление их непосредственно у загрузочной стенки печи позволяют максимально использовать тепло отходящих газов. Между варочной и осветлительной частями в этих печах часто устраивают порог. Осветлительная часть отделяется от выработочной экраном и протоком. Иногда в печах прямого нагрева в осветлительной части устанавливают электроды. Дополнительный электроподогрев компенсирует потери тепла в окружающую среду осветлительной частью бассейна, а также интенсифицирует процесс осветления стекломассы.