CZ11859U1

CZ11859U1 - Pot furnace for glass melting

Info

Publication number: CZ11859U1
Application number: CZ200112628U
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Ing. Beránek
Original assignee: Střední Uměleckoprůmyslová ©Kola Sklářská A Středn
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2002-01-07

Description

CZ 11859 UlCZ 11859 Ul

Pánvová pec pro tavení sklaLadle furnace for glass melting

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká pánvové pece pro tavení skla, zejména homoplamenné pánvové pece, zahrnující hořákové vlety s hořáky pro spalování plynu k dosažení potřebného ohřevu skloviny v pánvích.The invention relates to a glass melting furnace, in particular a homoplasmic furnace, comprising burner ports with gas-fired burners to achieve the necessary heating of the glass in the pans.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Jsou běžně známy a využívány homoplamenné pece, otápěné zemním plynem, s hořáky ve tvaru kovové trubky, vložené šikmo do keramické vyzdívky vlastního hořákového vletu ve tvaru obdélníku, jehož horní strana je klenutá. Podle velikosti pece a počtu pánví může být těchto hořákových kovových trubek více, např. uspořádaných vedle sebe v horizontální poloze. Počet trysek v hořáku je mj. závislý na tlaku plynu. Při vyšším tlaku plynuje možno počet trysek snížit.Gas-fired homoplasmic furnaces with metal tube burners are inserted at an angle into the ceramic lining of the burner fly-out in the shape of a rectangle, the upper side of which is arched. Depending on the size of the furnace and the number of pans, the burner metal tubes may be more, e.g., arranged side by side in a horizontal position. The number of nozzles in the burner is inter alia dependent on the gas pressure. At higher pressure, the number of nozzles can be reduced.

Nevýhodou tohoto uspořádání je, že plyn procházející hořákovou tryskou se často nedostatečně promíchává s ohřátým vzduchem z regenerátoru či rekuperátoru, čímž se nedosahuje rovnoměrné teploty v celém prostoru pece, a to jak ve vertikální tak horizontální rovině. Tím nedojde ke stejnoměrnému ohřevu všech pánví umístěných v peci, a tudíž ani ve sklovině v pánvích. Proto k rovnoměrnějšímu prohřátí skloviny a dosažení potřebné kvality skla je potom nutná větší spotřeba plynu a delší doba k utavení skloviny.A disadvantage of this arrangement is that the gas passing through the burner nozzle is often insufficiently mixed with the heated air from the regenerator or recuperator, thereby not achieving a uniform temperature throughout the furnace space, both in the vertical and horizontal planes. This will not uniformly heat all the pans placed in the furnace and hence not in the glass in the pans. Therefore, more gas consumption and a longer glass melting time are required to more uniformly heat the glass and achieve the required glass quality.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u pánvové pece k tavení skla podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že pánvová pec má hořákový vlet opatřen keramickou tvarovkou, do níž je vložen kovový injektorový hořák. Ve výhodném konstrukčním uspořádání má keramická tvarovka ve své podélné ose průchozí dutinu, vytvořenou dvěma průchozími otvory ve tvaru protilehlých komolých kuželů, které se konicky zužují od čel keramické tvarovky ke společnému průchozímu prstencovému zúžení. Do kuželovitého vstupního otvoru keramické tvarovky je vložena výstupní tryska injektorového hořáku s ústím v prstencovém zúžení. Větší kuželovitý výstupní otvor keramické tvarovky, tvořící v podstatě keramickou trysku, je přivrácen k pecnímu prostoru.These disadvantages are avoided or substantially reduced in the glass melting furnace according to the present invention, which is characterized in that the furnace has a burner fly equipped with a ceramic fitting in which a metal injector burner is inserted. In a preferred construction, the ceramic fitting has a through cavity in its longitudinal axis formed by two through holes in the shape of opposing truncated cones, which conically tap from the faces of the ceramic fitting to a common continuous annular taper. Into the conical inlet opening of the ceramic fitting is inserted the outlet nozzle of the injector burner with the mouth in the annular taper. The larger conical outlet opening of the ceramic fitting, forming a substantially ceramic nozzle, faces the furnace space.

Hlavní výhodou tohoto řešení je, že na stávající homoplamenné pánvové peci lze za provozu, bez ztráty na výrobě a při minimálních investicích, provést úpravu vedoucí k úspoře paliva, menšímu počtu hořáků, vyšší účinnosti spalování paliva, zkrácení doby tavení, zlepšení ekologie, a to vše při dosažení výborné kvality skloviny. Tvar a uspořádání kuželovitých otvorů keramické tvarovky s prstencovým zúžením umožňuje optimální promíchání paliva s předehřátým vzduchem a následně rovnoměrný otop v pánvové peci, jak ve vertikálním tak v horizontálním směru.The main advantage of this solution is that on an existing flame ladle furnace, the fuel saving, fewer burners, higher fuel efficiency, reduced melting time, improved ecology can be made in operation, without loss of production and minimum investment. all while achieving excellent enamel quality. The shape and arrangement of the tapered apertures of the ceramic fitting with an annular taper allows optimal mixing of the fuel with the preheated air and consequently a uniform heating in the ladle furnace, both vertically and horizontally.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení je podrobně popsáno na připojených výkresech, z nichž pro ilustraci představuje stávající stav techniky obr. 1 až 3 a nové předložené technické řešení obr. 4 až 6.The technical solution is described in detail in the accompanying drawings, of which, by way of illustration, the present state of the art is represented in FIGS.

Na schematických připojených výkresech znázorňuje obr. 1 půdorys stávající homoplamenné osmipánvové pece, obr. 2 stávající hořákový vlet ve svislém řezu a obr. 3 pohled shora na stávající hořákové vlety.In the schematic accompanying drawings, FIG. 1 shows a plan view of an existing homo-flame eight-pan furnace, FIG. 2 shows an existing burner fly in vertical section, and FIG. 3 shows a top view of the existing burner ports.

Nové technické řešení je objasněno na připojených schematických výkresech z nichž představujeThe new technical solution is illustrated in the attached schematic drawings of which it represents

- 1 CZ 11859 Ul obr. 4 svislý řez hořákovým vletem, obř. 5 pohled shora na hořákové vlety a obr. 6 detail svislého řezu keramickou hořákovou tvarovku z obr. 4.Fig. 4 is a vertical cross-sectional view of the burner fly, FIG. Fig. 5 is a top view of the burner ports; and Fig. 6 is a detail of a vertical section of the ceramic burner fitting of Fig. 4.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Dosavadní nejbližší stav techniky dle obr. 1, 2, 3 znázorňuje pánvovou pec 1, osazenou osmi pánvemi 2 (obr. 1), z nichž čtyři jsou osazeny vpravo od podélné osy 3 a další čtyři vlevo od této osy 3. Na každou zobou protilehlých čelních stěn 4 navazuje vyzdívka 5 dvou vedle sebe situovaných hořákových vletů 6. V každém hořákovém vletu 6 jsou umístěny kovové trubkové hořáky 7. Pod každým hořákovým vletem 6 je uspořádán jeden regenerátor 8 (obr. 2).The closest prior art of FIGS. 1, 2, 3 shows a ladle furnace 1 fitted with eight pans 2 (FIG. 1), four of which are fitted to the right of the longitudinal axis 3 and four more to the left of this axis. In each burner gate 6, there are metal tube burners 7. Under each burner gate 6, one regenerator 8 is arranged (Fig. 2).

Zemní plyn vchází do kovových hořákových trubek 7 pod tlakem např. 3 kPa, mísí se s ohřátým vzduchem z regenerátorů 8 a spaluje se v prostoru pánvové pece 1. Plamen z trubkových hořáků 7 z jedné čelní stěny 4 je veden v horizontálním směru kolem umístěných pánví 2 do protilehlých hořákových vletů 6, kde se odtahuje do regenerátorů 8. Změna směru plamene z protilehlé čelní stěny 4 se provádí vlastní reverzací každých 20 minut, čímž se na jedné straně ohřívá regenerátorové vyzdívka a na druhé straně se ochlazuje vstupujícím vzduchem. Při tomto uspořádání není zajištěno zcela rovnoměrné rozdělení teplot na povrchu pánví 2. Aby se zabezpečilo utavení skloviny v pánvích 2 s požadovanou kvalitou skloviny, je třeba zvýšit přísun zemního plynu a odtahu do komína a prodloužit dobu tavení.The natural gas enters the metal burner tubes 7 under a pressure of e.g. 3 kPa, mixes with the heated air from the regenerators 8 and burns in the furnace space 1. The flame from the tube burners 7 from one end wall 4 is guided horizontally around the positioned pans 2 to opposite burner ports 6 where it is drawn to the regenerators 8. The reversal of the flame from the opposite face 4 is effected by reversing itself every 20 minutes, thereby heating the regenerator lining on one side and cooling it with the incoming air on the other. In this arrangement, a completely uniform temperature distribution on the surface of the pans 2 is not ensured.

Nové zlepšené technické řešení otopu (obr. 4, 5, 6) na stávající peci I využívá jiného typu injektorového hořáku 9, např. typu Korting JG, instalovaného do keramické tvarovky 10.The new improved technical heating solution (Figs. 4, 5, 6) on the existing furnace I utilizes another type of injector burner 9, such as the Korting JG type, installed in the ceramic fitting 10.

Tento typ injektorového hořáku 9 (obr. 4, 5) je kovová trubka, do níž je přiváděn zemní plyn. Na straně přivrácené k peci I je injektorový hořák 9 opatřen výstupní tryskou 11, jejíž vrtání je provedeno tak, aby splňovalo požadavek plného pokrytí pecního prostoru plamenem. Na protilehlém konci je injektorový hořák 9 opatřen vzduchovou tryskou 12, kterou je nasáván primární spalovací vzduch.This type of injector burner 9 (Figs. 4, 5) is a metal tube into which natural gas is supplied. On the side facing the furnace 1, the injector burner 9 is provided with an outlet nozzle 11, the bore of which is designed to meet the requirement of full flame coverage of the furnace space. At the opposite end, the injector burner 9 is provided with an air nozzle 12 through which the primary combustion air is sucked.

Keramická tvarovka 10 (obr. 6) má ve směru podélné osy 3 pece průchozí dutinu, vytvořenou ze dvou protilehlých průchozích kuželovitých otvorů 13, 14 se společným průchozím prstencovým zúžením 15. Oba otvory 13, 14 ve tvaru komolých kuželů se protilehle konicky rozšiřují směrem od společného průchozího prstencového zúžení 1_5. Do podélné osy menšího kuželovitého vstupního otvoru 13 keramické tvarovky 10 se vkládá kovový injektorový hořák 9 tak, aby jeho ústí končilo v prstencovém zúžení 15 keramické tvarovky 10. Větší výstupní kuželovitý otvor 14 keramické tvarovky 10. tvořící v podstatě keramickou trysku, je vytvořen tak, aby zajistil optimální rozšíření plamene po šířce vlastní pece 1. Pro dané konkrétní uspořádání pánvové pece 1 byl kupř. pro kuželovitý výstupní otvor 14 zvolen úhel mezi protilehlými površkami kužele 45°. Primární vzduch je nasáván směrem kolmo na tok plynu tak, aby umožnil předběžné promíchání plynu se vzduchem a umožnil tak dokonalejší spalování zemního plynu. Sekundární spalovací vzduch je přiváděn z regenerátorů 8.The ceramic fitting 10 (FIG. 6) has, in the direction of the longitudinal axis 3 of the furnace, a through cavity formed from two opposite through conical openings 13, 14 with a common through-ring taper 15. The two frustoconical openings 13, 14 opposite conically widen away from. a common continuous annular taper 15. A metal injector burner 9 is inserted into the longitudinal axis of the smaller conical inlet opening 13 of the ceramic fitting 10 so that its mouth terminates in the annular taper 15 of the ceramic fitting 10. The larger exit conical opening 14 of the ceramic fitting 10 constituting a substantially ceramic nozzle is in order to ensure an optimum flame spread over the width of the furnace 1 itself. for the conical outlet opening 14, the angle between opposite cone surfaces of 45 ° is selected. The primary air is drawn in perpendicularly to the gas flow so as to allow the pre-mixing of the gas with the air to allow for a more natural gas combustion. The secondary combustion air is supplied from the regenerators 8.

Toto nové uspořádání umožnilo na stávající pánvové peci i za plného provozu, nahradit 12 kusů kovových trubkových hořáků 7 celkem 8 injektorovými hořáky 9. Zvolené řešení umožnilo zvýšení tlaku zemního plynu ze stávajících 3 kPa na desetinásobnou hodnotu 30 kPa. Rovnoměrným rozdělením teplot v peci 1 se dosáhlo zkrácení doby utavení téže skloviny při minimálně shodné kvalitě skloviny o 1 až 2 hodiny denně. Navíc nový typ otopu je pro obsluhu lépe ovladatelný. Přitom na této pánvové peci 1 bylo taveno jedno z nej kvalitnějších křišťálových typů skla, určené pro luxusní užitkové sklo individuální ruční výroby.This new arrangement made it possible to replace 12 pieces of metal tube burners 7 with a total of 8 injector burners 9 in the existing ladle furnace even with full operation. The chosen solution enabled the natural gas pressure to be increased from the existing 3 kPa to ten times 30 kPa. By uniformly distributing the temperatures in the furnace 1, the melting time of the same glass with at least the same glass quality was reduced by 1 to 2 hours per day. In addition, the new type of heating is more manageable for the operator. At the same time, one of the highest quality crystal glass types intended for luxury utility glass of individual hand manufacture was melted on this ladle furnace 1.

Rovnoměrné rozdělení teplot umožnilo snížit spotřebu plynu, právě tak jako zkrácení doby tavení. Při dlouhodobém provozu bylo ověřeno, že na jedné pánvové peci I tohoto typu se dosáhne roční úspory zemního plynu minimálně 128 000 m³ a snížení škodlivin ve spalinách odcházejících komínem do ovzduší, a to např. u jedovatých oxidů dusíku NO_X minimálně o 15 %The uniform temperature distribution made it possible to reduce gas consumption as well as to shorten the melting time. During long-term operation, it has been verified that in one ladle furnace I of this type, annual savings of at least 128,000 m ³ and a reduction of pollutants in the flue gases leaving the chimney to the atmosphere are achieved, eg for toxic NO _{x by} at least 15%

-2 CZ 11859 Ul a u oxidu CO₂ o 25 %. Vynaložené investiční náklady jsou vratné cca do 1,5 roku. Minimální životnost navrženého otopu uvedené pánvové pece I je předpokládána 10 až 20 let.And for CO ₂ by 25%. The investment costs are refundable within approx. 1.5 years. The minimum lifetime of the proposed heating of said ladle furnace I is assumed to be 10 to 20 years.

Jsou samozřejmě možné i jiné kombinace provedení otopu pánvové pece 1. v rámci rozsahu myšlenky nároků na ochranu tohoto technického řešení.Other combinations of heating of the ladle furnace 1 are of course possible within the scope of the idea of protection of this technical solution.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Otop homoplamenné pánvové pece je vhodný pro sklářský průmysl, zejména pro výrobu kvalitního skla.The heating of homoplamen ladle furnaces is suitable for the glass industry, especially for the production of quality glass.

Vztahové značky:Relationship marks:

I pecI furnace

2 pánve podélná osa 3 pece 1 čelní stěna 4 pece 1 vyzdívka 5 hořákových vletů 6 hořákové vlety2 pans longitudinal axis 3 furnaces 1 front wall 4 furnaces 1 lining 5 burner ports 6 burner ports

7 kovové trubkové hořáky regenerátor injektorový hořák keramická tvarovka7 metal tube burners regenerator injector burner ceramic fitting

II výstupní tryska 11 injektorového hořáku 9II of the injector burner outlet nozzle 9

12 vzduchová tryska 12 injektorového hořáku 9 vstupní otvor 13 keramické tvarovky 10 výstupní otvor 14 keramické tvarovky prstencového zúžení.12 air nozzle 12 of injector burner 9 inlet opening 13 of ceramic fitting 10 outlet opening 14 of ceramic fitting annular taper.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

1. A ladle furnace for melting glass, in particular a flame furnace, comprising burner ports with gas-fired burners to achieve the necessary heating of the glass in the pans, characterized in that the burner fly (6) is provided with a ceramic fitting (10) into which a metal injector burner (9) is inserted.

A ladle furnace according to claim 1, characterized in that the ceramic fitting (10) is

30 is provided in its longitudinal axis with a through cavity formed from two conical openings (13, 14) having the shape of opposing truncated cones tapering conically from opposite faces of the ceramic fitting (10) to the through annular taper (15).

A ladle furnace according to claim 2, characterized in that an outlet nozzle (11) of the injector burner (9) with a mouth is inserted into the inlet opening (13) of the ceramic fitting (10).

35 in the annular constriction (15) of the ceramic fitting (10), the outlet opening (14) of which extends conically towards the furnace space.