CS276985B6

CS276985B6 - Glass melting furnace

Info

Publication number: CS276985B6
Application number: CS869310A
Authority: CS
Inventors: Helmut Ing Pieper
Original assignee: Sorg Gmbh & Co Kg
Priority date: 1986-01-23
Filing date: 1986-12-15
Publication date: 1992-11-18
Also published as: US4789990A; CN1010773B; DE3671882D1; EP0230492A1; ATE53564T1; JPH0367974B2; PL263750A1; IN168858B; EP0230492B1; CN87100400A; PL148032B1; JPS62246824A; CS931086A3; DD250922A5; AU6635386A; AU592604B2; CA1323192C

Description

Oblast techniky

Vynález se týká sklářských tavících pecí se vsázkovou částí, umístěnou na první úzké straně, s otvorem pro zakládání vsázky po celé šířce úzké strany, s hořákovou částí umístěnou u druhé úzké stěny, s výměníky tepla pro výměnu energie mezi plynnými produkty spalování a spalovacím vzduchem přiváděným do hořáků, a s elektrodami pro přívod tepla do taveniny, přičemž u otvoru pro zakládání vsázky jsou umístěny otvory pro odtahování odpadních plynů. Stav techniky

Sklářské taviči pece se obecně vyznačují tím, že i když pracují s rekuperátory nebo regenerátory, mají nevýhodu v relativně malé účinnosti. Ta nevyplývá z nedostačující izolace sklářských tavících van, ale z toho, že teplo odpadních plynů značně převyšuje velikost tepelné energie potřebné pro předehřívání spalovacího vzduchu. Z vyšování teploty spalovacího vzduchu má však své meze, protože tepelná výměna se tím stává velmi nákladnou a výrazně stoupá koncentrace toxického oxidu dusíku Ν0_χ.

Aby se účelně zužitkoval přebytek tepla v odpadním plynu, byly již provedeny různé pokusy předehřívat vsázku před jejím přiváděním do tavící vany. Tyto pokusy však byly neúspěšné, protože zahřátim může dojít již k předtavení některých součástí vsázky, takže se teplosměnné plochy zalepují a kromě toho dochází při přímém kontaktu odpadního plynu se směsí nejen k předtavení určitých složek, ale také ke vzniku nerovnoměrností ve směsi a popřípadě k unášení některých částic s odváděným plynem, čímž se zvýší obsah prachu v odpadním plynu nebo je zapotřebí velmi nákladných prachových filtrů.

Charakteristika vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje sklářská taviči pec podle vynálezu jehož podstatou je, že vsázková část, u níž jsou uloženy dnové elektrody, je rozdělena clonící stěnou proti vyzařování tepla, vybíhající ze stropu pece až do blízkosti povrchu lázně, přičemž tato clonící stěna proti vyzařování tepla vymezuje na straně otvoru pro zakládání vsázky první vsázkovou komoru s odtahovými otvory pro odpadní plyny v podélných stěnách, a na druhé straně druhou vsázkovou komoru, přičemž mezi druhou vsázkovou komorou a hořákovou částí je strop pece opatřen nejméně jednou další clonící stěnou proti vyzařování tepla, vybíhající ze stropu až do blízkosti povrchu lázně.

S výhodou má pro dostatečný předehřev vsázkové směsi vsázková část větší délku než hořáková část, a to s výhodou nejméně dvojnásobnou vzhledem k hořákové části. Pro další zvýšení účinnosti a aby se zabránilo přenosu tepla sáláním z hořákové části, má pec ve vsázkové části stěny pro zpětné vedení plynných produktů, upravené jako dvojité stěny.

Vsázková část může být podle dalšího znaku vynálezu opatřena uzavíracím prostředkem pro uzavírání otvoru pro zakládání vsázky.

Podle dalšího provedení vynálezu je pod clonící stěnou proti vyzařování tepla, ohraničující hořákovou část, na straně přivrácené ke vsázkové části na dně vany upraven směrem vzhůru vystupující práh.

Sklářská taviči pec podle vynálezu se ve srovnání se známými řešeními vyznačuje značně zlepšenou účinností při hospodárném vynaložení investičních prostředků a při současném snížení ekologicky nežádoucích složek v odpadních plynech, jako jsou oxidy dusíku a prachové podíly, jejichž koncentrace jsou při řešení podle vynálezu velmi malé. Konstrukce pece také neobsahuje obtížně konstruovatelné díly, nebo díly s vysokou teplotou při provozu. Takové díly nejsou zapotřebí ani ve výměnících tepla.

Pec podle vynálezu pracuje s nižšími teplotami v horní části pece než známá zařízení tohoto druhu. Pec je provozně spolehlivá a umožňuje zajištění výměny tepelné energie jak na bázi fosilních paliv, tak i z elektrických zdrojů. .

Bez vynaložení velkých technických prostředků mohou přitom rekuperátory ohřívat vzduch protiproudně na 600 až 800°C a aby se udržela požadovaná dobrá účinnost, může vsázka pokrývat povrch roztavené skloviny nejméně ve vsázkové části.

Je zjevné, že sklářská pec podle vynálezu ve spojení se způsobem jejího provozu umožňuje řešit stávající problémy obzvláště výhodným a originálním způsobem. Vsázka se ukládá na roztavenou sklovinu, zde se předehřívá odpadními plyny, přičemž současně odpadní plyny natolik ochlazuje, že zbývající energie může být takřka úplně použita pro ohřev spalovacího vzduchu. Aby sklovina zůstávala v tekutém stavu a aby se nastavilo optimální proudění a rozdělení teplot v oblasti vany, v níž probíhá předehřívání vsázky, je do pece zapotřebí přivádět malá množství elektrické energie.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladech provedení a odvoláním na připojené výkresy, kde na obr.l je podélný řez sklářskou vanou tavící pece podle vynálezu, na obr. 2 je vodorovný řez vanou z obr. 1 a na obr. 3 je vodorovný řez jiným provedením vany podle vynálezu.

Provedení vynálezu

Podle výkresů sestává sklářská tavící pec podle vynálezu z podélné obdélníkové vany s hořákovou částí 2 a vsázkovou částí 2 sklářské směsi, které přecházejí jedna po druhé, přičemž vsázková část 2 má délku, která je přibližně dva až dvaapůlkrát větší než je délka hořákové části 2. Jako hořáková část 2. je označena na část vany, v níž jsou uspořádány hořáky 20, v nichž se spaluje nafta nebo plyn.

Vana je dále na hořákové straně opatřena příčnou stěnou 16, na vsázkové straně příčnou stěnou 17 a dále podélnými stěnami 18. Horní část pece je tvořena stropem 1. Vana má dále dno 9.

/

CS 2769^5 B6

Ve vsázkové části 2 jsou umístěny dnové elektrody 6, které zabraňují tuhnutí skelné lázně v této oblasti, obzvláště v přímém styku s ukládanou vsázkou. Tuhnutí je dále bráněno tím, že ve vsázkové části dochází k proudění, které průběžně dopravuje sklovinu zahřátou na vysokou teplotu z hořákové části 2 do oblasti zakládání vsázky.

Zakládání vsázky se děje obvyklým známým způsobem po celé šířce příčné stěny 17. K uzavírání vsázkového prostoru vůči vnitřku vany je zde upraven uzavírací prostředek 12. Tento uzavírací prostředek 13 může být tvořen přímo vsázkovou směsí, jak ukazuje obr. 1 nebo může být použito hradítek, stavidel a podobných známých prostředků.

V jednotlivostech je vana stavěna podle známého stavu techniky, takže není nutné tuto stavbu podrobněji popisovat. To platí obzvláště o konstrukci stěn, klenby, dna, hořáků, elektrod, jakož i výpusti 19 na konci opačném vůči vsázkovému konci a o konstrukci odtahových otvorů 22 pro odpadní plyny, přímo vedle místa zakládání vsázky.

Ve vnitřku vany je na vsázkovém konci hořákové části 2 umístěna clonící stěna 5 proti vyřazování tepla, která zasahuje ze stropu až těsně nad povrch lázně 4 a brání tomu, aby vyzařování dosáhlo do vsázkové části 2· Jak je známo, jsou při vysokých komorových teplotách největší části energie přenášeny zářením a pro řešení podle vynálezu je proto podstatné, že energie přiváděná hořáky 20 se soustředí v hořákové části 2.

Jelikož další význačná množství záření působí směrem od povrchu lázně a obzvláště od clonící stěny 5 proti vyzařování tepla ke vsázkové straně, je vsázková část 2 opatřena ještě další clonící stěnou 7 proti vyzařování tepla, a to v blízkosti místa zakládání vsázky, a dále další clonící stěnou 8 proti vyzařování tepla, umístěnou mezi clonícími stěnami 5 a 7. Tímto uspořádáním je spolehlivě zabráněno tomu, že by podstatnější části sálové energie bylo využíváno k zahřívání vsázky, ke kterému dochází prakticky výlučně odpadním plynem, proudícím z hořákové části 2 vsázkovou částí 3 k odtahovým otvorům 22. Clonící stěna 7 potom vyzařování tepla vymezuje na straně otvoru pro zakládání vsázky první vsázkovou komoru 30 a na druhé straně druhou vsázkovou komoru 31.

Fakultativně může být dno 9 na konci hořákové části 2 přivráceném ke vsázkové části 2 opatřeno prahem 14, řídícím proudění tak, aby horká sklovina proudila zpět k místu zakládání vsázky a zde spolu s novými elektrodami 6 zabraňovala tuhnutí skloviny v této části vany.

Odpadní plyn, ochlazený na cca 800 až 1000°C, je po výstupu z vany přiváděn nejprve do vysokoteplotního protiproudového rekuperátoru 10 a potom do nízkoteplotního protiproudového rekuperátoru 11, . ze kterého vystupuje s teplotou cca 300 až 350°C. Při této teplotě je energie přítomná v odpadním plynu předána v podstatě spalovacímu vzduchu, přičemž rosný bod je stále ještě značně překročen, takže nevznikají problémy s korozí.

Ve vysokoteplotním rekuperátoru 10 a v nízkoteplotním rekuperátoru 11 je chladnoucím odpadním plynem spalovací vzduch předehříván z normální teploty na teplotu cca 600 až 800°C a potom je potrubími 21 veden k hořákům 20. Spalování probíhající na základě relativně nízkých teplot vzduchu má výhodu v tom, že zápalné teploty jsou relativně nízké a nemůže proto dojít k vyšší koncentraci oxidu dusíku ΝΟ_χ. Odpadní plyn je tedy nejen značně ochlazen, ale i obsahuje jen malé koncentrace oxidu dusíku ΝΟ_χ , takže provoz sklářské taviči pece podle vynálezu je možný také v oblastech s nízkými přípustnými hodnotami emisí, například v městech, přičemž při nízkých teplotách odpadních plynů je současně možné bez obtíží použít prachového filtru.

Podle obr. 3 může být přenos tepla z odpadního plynu do vsázkové části 2 zlepšen tím, že podélné stěny jsou provedeny jako dvojité stěny 12,, v nichž proudí odpadní plyn od odtahových otvorů 22 k vysokoteplotnímu rekuperátoru 10. Podle obr. 2 mohou být rekuperátory 10, 11 sloučeny do jednotky a být umístěny přímo vedle odtahových otvorů 22.

Z hlediska provozu vany je důležité, že vsázková část 3, na tom konci, kde se zakládá vsázka, slouží výlučně k předehřívání vsázky a podstatné roztavení vsázky nastává teprve na straně vsázkové části přivrácené k hořákům 2Ό, přičemž potom v hořákové části 2 nastává čeření skloviny před tím, než je tato dnovou výpustí 19 známým způsobem odváděna na konci hořákové části 2, odvráceném od vsázkové strany. Clonícími stěnami 5, 7,8 proti vyzařování tepla je dále rychlost proudění plynu nad sklovinou nastavena na cca 10 až 15 m.s“¹, což kromě přenosu sáláním dovoluje také ještě určitý přenos tepla konvekcí.

Přiváděná elektrická energie může být dále volena v poměru k energii přiváděné hořáky tak, aby celkový hmotnostní tok oxidů dusíku ΝΟ_χ nepřekročil přípustné hodnoty. Při větším podílu elektrické energie klesá hmotnostní tok ΝΟ_χ. zatímco při snížení tohoto podílu stoupá.

Z rekuperátorů 10, 11 slouží prvně jmenovaný jako rekuperátor sálavého tepla, zatímco druhý je způsoben ke sdílení tepla konvekcí. V tomto rekuperátoru 11 může být zařazeno čištění, například systému schack, nebo na principu kulového rekuperátoru. Tímto způsobem je také zajištěno, že odpadní plyny mají jen velmi malý obsah prachového podílu, takže může mimo jiné odpadnout následné odstraňování prachu.

Sklářská pec podle vynálezu může být vybudována bez velkých nákladů, protože vzhledem k malým teplotám je možné používat cenově výhodných materiálů.

S výhodou jsou celá sklářská taviči pec, potrubí pro odpadní plyny a pro zahřátý spalný vzduch velmi silně izolovány. Přesto je pro odborníka překvapující, že měrná spotřeba energie může být snížena na dosud nedosaženou hodnotu 3 100 až 3 400 kJ. kg“¹skla.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Sklářská taviči pec se vsázkvou částí umístěnou na první úzké straně, s otvorem pro zakládání vsázky po celé šířce úzké strany, s hořákovou částí umístěnou u druhé úzké stěny pece, s hořáky uloženými v blízkosti této druhé úzké stěny, s výměníky tepla pro výměnu energie mezi plynnými produkty spalování a spalovacím vzduchem ppřiváděným do hořáků, a s elektrodami pro přívod tepla do taveniny, přičemž u otvoru po zakládání vsázky jsou umístěny otvory pro odtahování odpadních plynů, vyznačující se tím, že vsázková část (3), v níž jsou umístěny dnové elektrody (6), je rozdělena clonící stěnou (7) proti vyzařování tepla, vybíhající ze stropu pece až do blízkosti povrchu lázně (4),přičemž tato clonící stěna (7) proti vyzařování tepla vymazuje na straně otvoru pro zakládání vsázky první vsázkovou komoru (30) s odtahovými otvory (22) pro odpadní plyny v podélných stěnách, a na druhé straně druhou vsázkovou komoru (31), přičemž mezi druhou vsázkovou komorou (31) a hořákovou částí (2) je strop pece opatřen nejméně jednou další clonící stěnou (5,8) proti vyzařování tepla, vybíhající ze stropu (1) až do blízkosti povrchu lázně (4).
2. Sklářská taviči pec podle bodu 1, vyznačující se tím, že vsázková část (3) má větší délku než hořáková část (2).
3. Sklářská taviči pec podle bodu 2, vyznačující se tím, že vsázková část (3) je nejméně dvakrát delší než hořáková část (2).
4. Sklářská taviči pec podle kteréhokoli z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že ve vsázkové části (3) má pec stěny (12) pro zpětné vedení plynných produktů upravené jako dvojité stěny.
5. Sklářská taviči pec podle kteréhokoli z bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že vsázková část (3) je opatřena uzavíracím prostředkem (13) pro uzavírání otvoru pro zakládání vsázky.
6. Sklářská taviči pec podle kteréhokoli z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že pod clonící stěnou (5) proti vyzařování tepla, ohraničující hořákovou část (2) na straně přivrácené ke vsázkové části (3), je na dně (9) vany upraven směrem vzhůru vystupující práh (14).