CZ20031459A3

CZ20031459A3 - Způsob kontinuálního tavení skla ve sklářské tavicí peci a sklářská tavicí pec

Info

Publication number: CZ20031459A3
Application number: CZ20031459A
Authority: CZ
Inventors: Josef Ing. Csc. Smrček
Original assignee: Josef Ing. Csc. Smrček
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2005-02-16
Also published as: CZ298244B6

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kontinuálního tavení skla ve sklářské tavící peci, v níž se vsázka přeměňuje na nevyčeřenou sklovinu v hluboké tavící části otápěné plynem či elektricky, sklovina z taviči části postupuje do čeřící části a odtud dále ke zpracování skloviny.

Vynález se týká též sklářské tavící pece pro kontinuální tavení skla, sestávající z tavící, čeřící a chladicí části, navazující na pracovní část.

Stav techniky

Tavení skla se provádí v současné době pomocí plamene či elektricky. Dociluje se tak měrného výkonu z 1 m² tavící plochy plamenem 0,5 až 2,5 t skla/den, elektřinou 1,5 až 4 t/den.

Problém čeření skla v plynových pecích řeší řada vynálezů.

Čeření skla v mělké plynové peci uvádí AO SU 1749184 Aí. Tavící část je větší než čeřící a přísně laminární proudění je narušováno systémem bublingových trysek. Bubling zavádí do skloviny mnoho plynu, což napomáhá homogenizaci, ale zhoršuje čeření.

AO SU 1620420 A1 popisuje plynovou pec, v níž se provádí čeření skla v tenké vrstvě, při poměru hloubky tavícího bazénu a výšky rozdělovači stěny mezi bazény (9 -11) : (12 -15). Sklovina z čeřící části je odváděna zanořeným průtokem určeného objemu. Průtok je velmi namáhaná část pece, která trpí velkou korozí. Není zřejmé, zda udaný poměr skutečně odstraní zpětný proud.

AO SU 1627526 A1 určuje poměr ploch sklotvorné a homogenizační části na plynové peci v rozmezí (9 -11): (5 -7) a poměr jejich objemů (4 - 5): (2,5 - 3,2). Také zde tvoří většinu objemu pece tavící část.

Princip čeření skla v tenké vrstvě plynové pece řeší patent EP 0293545 A2. Pec má plynule se snižující hloubku v tavící části a velmi nízkou v čeřící části čeřící stůl. Malá hloubka zde zvyšuje hydraulický odpor, takže při vysokých odběrech skloviny dojde k značnému poklesu hladiny. Je zde aplikován i protiproudý způsob vedení spalin.

Je samozřejmé, že účinnost elektrické pece musí být daleko vyšší než plynové pece, vzhledem k nízké účinnosti získávání elektřiny v elektrárnách, cca 30 až 40%. Zvyšování účinnosti pecí lze dosáhnout zejména lepší izolací a zvyšováním jejich měrného výkonu, aby se podíl ztrát na příkonu snižoval. To se u celoelektrických van zatím nedaří, protože doba čeření, t.j. odplynění skloviny je podstatně delší než nejkratší doba průchodu skloviny vanou. Stoupavá rychlost bublinek je podstatně nižší než rychlost proudění skloviny. I při užití vysokých dávek čeřiv a vysokých teplot nelze docílit na celoelektrické vaně dobře vyčeřeného skla při zatížení 1 až 2 t skla na m² za den.

Snaha konstruktérů celoelektrických van je vytvořit v hluboké vaně teplotní maximum, kde by se docilovala teplota potřebná k rozkladu čeřiv. Bohužel toto maximum je nevýrazné a nezaručuje pronikání nevyčeřené skloviny do nižších chladnějších oblastí bazénu, kde se připojí do odběrového proudu.

• · · · • · · · · • · · · ♦· · · ···

Vysoká rychlost proudění skloviny nad elektrodami je dána vysokým měrným zatížením 40 až 60 W/cm² povrchu elektrod.

Proudění skloviny by bylo možno např. potlačit použitím většího počtu elektrod, došlo by tak ke snížení jejich měrného zatížení, což by znamenalo zvětšení jejich plochy cca až 10x. Ve stejném poměru by zřejmě stoupla koroze elektrod a korozní produkty by znečišťovaly sklovinu. Dále by bylo možné zkusit přiblížit elektrody hladině, což by zpomalilo rychlost proudění skloviny rovněž, ovšem elektrody se dostanou do pásma skloviny, ve které je mnoho vzduchových nebo kyslíkových bublin a korozní rychlost by stoupla.

Současné sklářské tavící pece již neumožňují zvyšovat kvalitu tavené skloviny, současně snižovat náklady na palivo a žáromateriál a přitom splňovat náročné požadavky a na ekologii. Cílem tohoto vynálezu je vytvořit pec, která by těmto požadavkům vyhověla.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraní nebo podstatně omezí způsob kontinuálního tavení skla ve sklářské tavící peci s hlubokou tavící částí podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sklovina se čeří působením střídavého a/nebo stejnosměrného elektrického proudu ve sklovině na elektrodách v mělkém čeřícím žlabu, v němž má sklovina výšku 20 až 40 cm a v němž je vyloučen zpětný proud skloviny. Sklovina má v čeřícím žlabu střední dobu zdržení 1 až 12 hodin, která se volí se podle rychlosti stoupání bublinek ze Stokesova zákona a/nebo z laboratorních zkoušek.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je vysoký měrný výkon sklářské pece při vysoké kvalitě skla a současně se snižují stoupající nároky na ekologii pecí při sníženém nebo zcela vyloučeném používáním čeřiv. Princip tohoto vynálezu spočívá v oddělení tavení skloviny od čeření, t.j. vytvoření první nevyčeřené taveniny v hluboké tavící části s intenzivním prouděním a následným vyčeřením v mělkém čeřící žlabu, kde svislá čeřící dráha je velmi krátká a kde je zajištěn pouze pomalý dopředný proud. Podstatou vynálezu je právě odstranění zpětného proudu v čeřícím žlabu, a též odstranění zpětného proudu postupujícího z čeřícího žlabu do taviči části. Bylo prokázáno, že zpětný proud skloviny zmenšuje účinný prostor vany, t.j. zrychluje dopředný proud. Zpětný proud skloviny nedovoluje efektivní otop skloviny, neboť lokálně přivedená energie se rozvádí na všechny strany, i tam, kde není zapotřebí. Přitom pro čeření je zapotřebí vytvořit především lokální přehřátí skloviny u dna přehřívací zóny čeřícího žlabu pro dosažení teploty potřebné k rozkladu čeřiv. Jakmile se tato teplota i krátkodobě dosáhne, nemusí být nadále udržována, protože velké bubliny z čeřiv stoupají rychle k hladině a nemusí být urychlovány snižováním viskozity. To vede navíc i k velké úspoře tepla.

Mělký čeřící žlab má menší smáčenou plochu než hluboký žlab, a tedy má menší podíl ztrát vnějším povrchem a také menší produkci korozních produktů ze stěn, vztaženo na jednotku utavené skloviny. V tomto mělkém čeřícím žlabu je přísně laminární parabolické proudění skloviny, tedy maximální rychlost proudění skloviny je v ose žlabu na hladině skloviny, u stěn čeřícího žlabu je rychlost proudění skloviny minimální.

Dlouhodobými zkouškami jsme dokázali měřením pomocí radioizotopů, že tento stav lze docílit pouze tehdy, je-li hloubka čeřícího žlabu 20 až 40 cm, maximálně 40 cm.

• · • · · · ·· ·· ···· ·· • · ··· ·· · • · · · · · · ·· · · ·

Mělký čeřící žlab se zaručeně vyloučeným zpětným tokem umožňuje zajistit dobu průchodu nejrychlejší proudnice skloviny, která určuje kvalitu skloviny. Tato doba se určí výpočtem ze Stokesova zákona nebo z laboratorních čeřících zkoušek.

Stokesův zákon určuje stoupavou rychlost (v) bublinek ve viskózní kapalině, v závislosti na průměru (d) bublinky a viskozitě (μ) kapaliny, v tomto případě skloviny a rozdílu (Δρ) měrných hmotností skloviny a bublinky :

.g. Δρ . d²v = 9. μ

Z vypočítané rychlosti stoupání bublinek a nutné svislé čeřící dráhy bublinky v čeřícím žlabu se vypočítá teoreticky nejnižší nutná doba pro vystoupání bublinek zvoleného a přípustného průměru k hladině, která je zároveň rovna době průchodu nejrychlejší proudnice skloviny.

Stokesův zákon udává pouze teoreticky limitní nejmenší rychlost stoupání bublinek, v případě přítomnosti čeřiv se tato rychlost zvyšuje. Přesnější zjištění rychlosti vzestupu bublinek se proto na konkrétní sklovině zjišťuje laboratorními zkouškami.

Doba průchodu nejrychlejší proudnice současně určuje střední dobu pobytu skloviny ve žlabu, protože proudění je přísně laminární s parabolickým rozdělením rychlosti, takže minimální doba pobytu nejrychlejší proudnice ke střední době pobytu celého odběrového proudu skloviny je v poměru 1 :(1,5 až 2,1). Střední doba zdržení skloviny je poměr objemu skloviny ve žlabu ku objemovému výkonu vany. Pokud je doba průchodu nejrychlejší proudnice menší než 20 až 180 minut, není sklovina dočeřena, přičemž toto zjištěné rozmezí závisí na typu skloviny,teplotě a konečné požadované kvalitě výrobku. Je proto nutné, aby střední doba zdržení skloviny v čeřícím žlabu byla nejméně 1,5 až 2,1 násobkem doby průchodu nejrychlejší proudnice. Potom střední doba zdržení skloviny v mělkém žlabu má definované rozmezil až 12 hod.

Sklovina se čeří v mělkém čeřícím žlabu v oblasti přehřívací zóny, situované bezprostředně za taviči částí, intenzivním ohřevem v tenké vrstvě v blízkosti dna přehřívací zóny, působením Jouleova tepla na přehřívacích elektrodách a/nebo elektrochemickými ději při působení stejnosměrného proudu a/nebo mikrovlnné energie. Čeřící žlab má bezprostředně za výstupem z přilehlé taviči části uspořádanou přehřívací zónu, která je osazena v blízkosti dna přehřívacími elektrodami tyčovými a/nebo deskovými, a/nebo přívodem mikrovlnné energie. V čeřícím žlabu instalované přehřívací elektrody napomáhají místnímu rozkladu čeřiv vytvořením úzkého pásma vyšších teplot nad elektrodami. Nízká hladina skloviny nad elektrodami umožňuje používat vyšší proudové hustoty, při nichž dojde k přehřátí skloviny u elektrod, ale nevznikne konvekční proudění, které by odvádělo teplo výše. To šetří energii i čeřiva. Přehřívací elektrody jsou tyčové či deskové. Přehřívací tyčové elektrody jsou uspořádané v bočních stěnách přehřívací zóny v blízkosti jejího dna, nebo ve dně přehřívací zóny. Pro velmi široký čeřící žlab jsou vhodné přehřívací elektrody deskové, které mají funkční plochy uspořádány buď převážně vodorovně se dnem a bezprostředně u dna přehřívací zóny, nebo převážně svisle vzhledem ke dnu přehřívací zóny. Sklovina se přehřívá tak, aby byla přehřátá jen část skloviny bezprostředně u elektrody o cca 30 až 120°C, což se docílí kombinací svislého gradientu rychlosti v mělkém žlabu s výkonovým zatížením elektrod. Uvolňování plynů do bublin lze napomoci i polarizací elektrod zapojením stejnosměrného proudu.

• · • · · · • ·

Sklovina se v čeřícím žlabu vede vzhůru ke hladině přes, za přehřívacími elektrodami umístěný, příčný jízek topený či netopený, pro usnadnění vzestupu bublin ze skloviny ke hladině. Příčný jízek má horní hranu ve vodorovné rovině shodné či vyšší než je hloubka zanoření sběracího kamene do skloviny. Jízek vytváří v čeřícím žlabu příčnou přehradu, která zkracuje dráhu bublin ke hladině skloviny. Topený jízek snižuje viskozitu skloviny v jeho okolí a urychluje stoupavou rychlost bublin. Netopený jízek je vhodný pro méně zatížené pece.

Sklovina se taví v intenzivně ohřívané tavící části, která je krátká a hluboká, přičemž sklovina v taviči části má střední dobu zdržení 2 až 8 hod. Střední doba zdržení skloviny v taviči části musí být volena tak, aby se písková zrna ze vsázky rozpustila, což závisí především na použitých tavících teplotách a velikosti zrn vsázky. Pro zrna do 0,6 mm a tavící teploty 1450 °C a výše, je potřebná doba rozpouštění cca 0, 5 až 1 hodina. Doba rozpouštění písku se značně urychluje v intenzivně míchané tavící části, např. pomocí elektrod, takže tato doba klesá až pod 20 minut. V dobře míchané tavící části činí podíl nejrychlejšího proudu okolo 5 až 20 % ze střední doby pobytu skloviny v tavící části, což jsme zjistili douhodobými měřeními na sklářských vanách pomocí radioizotopů. Proto je potřebná střední doba zdržení skloviny v tavící části 5 až 20 násobkem doby průchodu nejrychlejší proudnice. Z těchto důvodů je pro otop tavící části velmi výhodné použití topných elektrod, tedy elektrickou tavící vanu.

Je však možné využít i plynem otápěné taviči části. např. pomocí ponorných plynových hořáků umístěných ve dně tavící části. Spaliny z těchto ponorných hořáků budou spolu s otopem sklovínu i míchat a urychlovat tak rozpouštění pískových zrn .

K provádění způsobu kontinuálního tavení skla podle tohoto vynálezu slouží sklářská tavící pec pro kontinuální tavení skla, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořena intenzivně ohřívanou tavící části, která je krátká a hluboká a opatřená topnými elektrodami pro střední dobu zdržení skloviny 2 až 8 hod. v tavící části. Za tavící částí je uspořádán mělký čeřící žlab, s výškou skloviny 20 až 40 cm a se střední dobou zdržení skloviny 1 až 12 hodin v čeřícím žlabu a při vyloučení zpětného toku skloviny.

Velká koroze stěn u celoelektrických agregátů nastává vlivem vysokých teplot, rychlým prouděním a malým chlazeni stěn. Povrchové zatížení tavící části je vysoké, 10 až 60 t skla na m² hladiny za den, takže sestupná rychlost odběrového proudu skloviny činí 0,16 až 1,0 m.hoď¹. Tato rychlost je pořád malá ve srovnání s rychlostí proudění skloviny kolem elektrod 20 až 40 m.hoď , což zajišťuje jednak odvod tepla od elektrod a jednak rychlé odtavování vsázky zdola. Potřebná energie se dodá svislými i vodorovnými elektrodami. Doba průchodu nejrychlejší proudnice nebude rozdílná od dnešních celoelektrických van, kde činí 20 až 40 minut, bude-li střední doba prodlení skloviny v tavící části 3 až 8 hodin. Použití vysoceintenzívní tavící části, která nemá za úkol sklovínu vyčeřit, umožňuje docilovat výkony 10 až 60 t skla.m -² za den. Otápění tavící části elektrodami zajistí dobrý přísun tepla k vrstvě vsázky.

Tavící část má boční stěny opatřeny tepelnou izolací v malé vzdálenosti od jejich povrchu, a vytvořený kanálek mezi tepelnou izolací a bočními stěnami navazuje na přívod horkého vzduchu pro předehřev vsázky. Toto řešení je vhodné pro elektricky otápěnou taviči část, kde jsou nízké teploty v oblasti vsázky. Tím se udržují boční stěny tavícího bazénu chladné, přirozeným či nuceným prouděním chladicího vzduchu v izolovaném kanálku. Chladicí vzduch se ohřívá a odvedené teplo z bočních stěn se využívá k předehřevu vsázky. Tím se zvyšuje ekonomie taviči části a umožňuje se řízené chlazení vysoce namáhané vyzdívky, což přispívá ··· k nízké korozi žáromateriálu. Dnešní, i dobře izolované celoelektrické vany ztrácí povrchem bazénu 20 až 30% přiváděné elektrické energie.

Na konci čeřícího žlabu přilehlého k pracovní části pece je vytvořen přívod chladícího vzduchu a/nebo vodní páry k odebírání tepla z hladiny skloviny a jeho využití k předehřevu vsázky. Vsázka vstupující do tavící pece je tak předehřívána Využije se tak nadbytečné teplo, které sklovina obsahuje před zpracováním, které by jinak přišlo nazmar.

Nad taviči částí může být umístěna předehřívací komora, opatřená přívody horkého vzduchu a/nebo vodní páry a/nebo vodní mlhy a/nebo odpadních spalin pro předehřev vsázky, což zlepšuje ekonomiku pece a zvyšuje taviči výkon. Předehřívací komora může být opatřena jedním roštem či více rošty, uspořádanými nad sebou, pro prodloužení doby pobytu vsázky v komoře pro lepší předehřátí vsázky. Rošty mohou být vibrující. Předehřívací komora může být vybavena fluidním ložem pro předehřátí vsázky ve vznosu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je podrobně popsán dále na příkladných provedeních, osvětlených blíže na připojeném výkrese, znázorňujícím sklářskou tavící elektrickou horizontální pec ve svislém řezu.

Příklady provedení

Příklad 1

Na obr. 1 je znázorněna sklářská tavící elektrická horizontální pec, která se skládá z tavící části 1, tvořené bazénem s bočními stěnami 1_1 a obsahující sklovinu zahřívanou svislými topnými elektrodami 12 a vodorovnými topnými elektrodami 13. Na hladině skloviny leží vrstva 14 vsázky, oddělená plovákem 15 čeřícího žlabu 2. Sklovina natéká z tavící části 1 do čeřícího žlabu 2 převáděcím kanálem 16. Odvod tepla bočními stěnami 1_1 se řídí průchodem vzduchu kanálkem, vytvořeným mezi izolací 17 a bočními stěnami 11.. Korozní produkty se odvádějí drenáží 18 ve dně tavící části. Topné elektrody 12, 13 jsou napájeny ze zdroje 19 proudu.

Mělký čeřící žlab 2 je tvořen dnem 21, klenbou či překladem 22 a neznázorněnými bočními stěnami. Všechny povrchy jsou dostatečně izolovány izolací 23. Mezi stínící sběrací kámen 24 a hradítko 38 se přivádí chladící vzduch, a/nebo vodní pára přívodem 25 a horké medium se odvádí odvodem 26. V případě potřeby se sklovina přihřívá plynovými hořáky 27, jejichž spaliny jsou vedeny nad sklovinou do prostoru nad vrstvu 14 vsázky v tavící části 1 odvodem 28 spalin. Na konci čeřícího žlabu 2 je umístěno míchadlo 29 a drenáž 18a korozních produktů. Šipky v oblasti skloviny v čeřícím žlabu 2 znázorňují svislý gradient rychlosti skloviny.

Na začátku čeřícího žlabu 2 je uspořádána přehřívací zóna 3, která obsahuje svislé tyčové přehřívací elektrody 31, vodorovné přehřívací elektrody 32, vodorovné deskové přehřívací elektrody 33 a svislé deskové přehřívací 34. Přehřívací zóna 3 je zakončena jízkem 34, který může sloužit i jako přehřívací elektroda 34.

Horký vzduch, vodní pára či spaliny přicházejí do vysoké předehřívací komory 4, uspořádané nad tavící částí 1. Zde se přivádí vsázka dopravníkem 41 a padá na jeden nebo více roštů 42, po kterých pomalu klesá a je při tom prohřívána horkým •9 ···· • · · · · · · · · · · · ······ ···· · f>. · · · · · · · · · ·

Q ···· ·* ·· ··· ·· ·· vzduchem a/nebo vodní parou z kanálu či potrubí 44, které je zakončeno tryskami 45 a/nebo z přívodu 48 z chladících kanálků bočních stěn 1_1 tavící části 1.

Předehřívací komoru 4 lze také provést jako fluidní, kdy se budou částečky střepů a/nebo vsázky ohřívat ve vznosu. V tom případě bude v předehřívací komoře 4 jen jeden rošt 42, část horkého vzduchu do trysek 45 bude tlaková, získaná ohřevem studeného tlakového vzduchu 43 v potrubí 44. Částečky vsázky budou v komoře 4 vířit naznačeným směrem 46. Ochlazené plyny se odvádějí odvodem 49 do neznázorněného filtru nebo cyklonu.

Tato sklářská pec je v příkladném konkrétním provedení např. vana pro kontinuální tavení užitkového skla s požadavkem na přítomnost bublin maximálně 1 ks na 1 kg. Nutná čeřící doba skloviny v čeřícím žlabu 2 činí 1 hodinu. To je minimální doba průchodu nejrychlejší proudnice skloviny v čeřícím žlabu 2, která bude v ose čeřícího žlabu 2 na hladině skloviny. Hloubku čeřícího žlabu 2 volíme takovou, kde s jistotou nebude zpětný proud, tj. kupř. 25 cm. Šířku volíme 2 m, potom vychází poměr nejrychlejší a střední rychlosti proudění skloviny 2 :1. Tedy střední doba pobytu skloviny musí být 2 hodiny, čemuž odpovídá střední rychlost 2,5 m.hod¹ proudění skloviny při délce 5ηχ čeřícího žlabu 2 , tavící výkon 75 tun skla za den a měrný výkon 7,5 tm² za den. Čeřící žlab 2 je izolován se ztrátami do 1 kW. m ² povrchu, což zajišťuje nízké ztráty povrchem.

Čeřící žlab 2 je zásobován čerstvou nevyčeřenou sklovinou z tavící části 1, kanálem 16 pod plovákem 15. Sklovina v přehřívací zóně 3 je otápěna kupř. jen dvojicí vodorovných tyčových přehřívacích elektrod 32, procházejících celou šířkou čeřícího žlabu 2. Vzdálenost mezi těmito elektrodami 32 činí 5 až 25 cm, podle průměru zvolených elektrod 32. Lze také použít kombinace svislých tyčových přehřívacích elektrod 31 a jedné tyčové vodorovné přehřívací elektrody 32. Všechny tyto přehřívací elektrody 31,32 jsou umístěny blíže dna. K vývinu tepla dojde především na těchto přehřívacích elektrodách 31,32 ale přitom nevznikne konvekční proudění, nepřekročí-li přehřátí na elektrodě 130 K. Při přehřátí skloviny se uvolní čeřící plyny nad těmito přehřívacími elektrodami 31,32 a vzniklé bubliny stoupají vzhůru ke hladině a čeří sklovinu. Není tedy zapotřebí přehřívat celý průřez čeřícího žlabu 2, stačí uvolnit bubliny u dna. Tím je nutné rozkládat jen malou část čeřiv ve vsázce. Současně lze jednu elektrodu zapojit jako anodu, a protielektrodu jako katodu, připojením stejnosměrného proudu. Elektrochemicky uvolňovaný kyslík bude rovněž čeřit a snižovat tak potřebnou přehřívací teplotu.

Za těmito přehřívacími elektrodami 31,32 je umístěn jízek 34, tedy příčná přehradní zeď. Ta slouží k dopravě těch zbylých bublin, které nestačily vystoupat nad elektrodami 31,32 ,do blízkosti hladiny skloviny.

Gradient rychlosti v čeřícím žlabu 2 je naznačen šipkami. Nejvyšší rychlost je vždy na hladině. Na konci čeřícího žlabu 2 lze sklovinu přihřívat v případě nízkého odběru temperovacími hořáky 27. Vzniklé spaliny se vedou nad sklovinou do předehřívací části 4 . Většinou se však musí sklovina chladit na pracovní teplotu a to se provádí za stěracím kamenem 24 přívodem 25 studeného vzduchu z ventilátoru. Zakrytí čeřícího žlabu 2 se provede nízkopoloženou klenbou 22 nebo překladem 22, dobře izolovaným izolaci 23. Odvod ohřátého vzduchu z čeřícího žlabu 2 se provádí kanálem 44, který ústí do předehřívací části 4. Případně lze provést sběrací stěrači kámen 24 jako děrovaný nad hladinou skloviny a potom je možno odvádět chladící vzduch odvodem 28 přímo nad sklovinou do předehřívací části 4. Sklovinu lze míchat na výstupu ve studené části míchadlem 29, případně lze míchadlo 29 umístit až za hradítko 38.

• 44 4

Za hradítkem 38 je již sklovina na pracovní teplotě, připravená ke zpracování, tj. není zapotřebí dlouhý feedr, ale jen krátká spojka k dávkovači. Na konci čeřícího žlabu 2 je umístěna drenáž 18a pro odvádění korozních produktů ze dna.

Tavící část 1 je tvořena 1,5 m hlubokým bazénem s bočními stěnami 11. naplněným roztavenou sklovinou na jejímž povrchu plave vrstva 14 vsázky, ohraničená ze třech stran bočními stěnami 11 a ze čtvrté strany plovákem 15. Sklovina je ohřívána kupř. svislými topnými elektrodami 12 a/nebo vodorovnými topnými elektrodami 13 umístěnými z boku i ze dna bazénu, dostatečně nízko pod hladinou skloviny, aby vzniklo proudění skloviny, sahající až ke spodnímu povrchu vrstvy 14 vsázky. To umožňuje vysoké měrné zatížení 37,5 t.m-².den¹ tavící plochy tavící části 1 , která má rozměr 2x1 m². Střední doba zdržení skloviny v taviči části činí 2,4 hodiny, což je dostatečná doba k protavení vsázky.

Sklovina protéká z taviči částí 1 pod plovákem 15 převáděcím kanálem 16.

Ve dně bazénu tavící části i je umístěna drenáž 18 k odpouštění korozních produktů. Protože odvod skloviny je zhora, nedostávají se korozní produkty ze dna do odcházející skloviny. Vlivem značného proudění v tavící části se její chování blíží chování ideálního mísiče, tj. v každém bodě jejího objemu je stejná koncentrace bublin. Je tedy lhostejné, odebírá-li se sklovina zdola či zhora a využívá se zde výhod vany, která nemá průtok. Plovák 15 je snadno vyměnitelný.

Boční stěny H tavící části 1 jsou opatřeny izolací 17 , která nepřiléhá k bočním stěnám 11 a je v určitém odstupu od nich, a vytváří spolu s nimi úzký kanálek. Do tohoto kanálku je vháněn chladící vzduch a/nebo je vzduch pouze přisáván přirozeným vztlakem. Přivádění studeného vzduchu do kanálku je regulovatelné. Tento vzduch se od horkých bočních stěn H zahřívá a na konci kanálku je již dostatečně ohřátý. V zakončení kanálku je vytvořen přívod 48 takto ohřátého teplého vzduchu v prostoru nad vrstvou 14 vsázky. Horký vzduch ohřívá založenou vsázku, přitom lze udržovat vnější povrch bočních stěn 11 bazénu studený, tj. snižovat jejich korozi.

Vsázka se předehřívá v předehřívací části 4, která je nad tavící částí 1 jako vysoká, uzavřená komora. Dopravníkem 4Ί se vsázka přivádí do komory 4 a padá alespoň na jeden nebo více skloněných vibrujících roštů 42. Pohyb vsázky po roštech 42 je způsoben buď jen gravitací nebo vibrátory. Teplo se přivádí horkým vzduchem jak z chlazení bazénu, tak z chlazení skloviny či jiného zdroje jako jsou spaliny či chladící vzduch z tvarování. Předehřevem vsázky až na 150°C a zamezením zpětného proudu ve sklovině se docílí měrná spotřeba 0,6 kWh/kg při 50% střepů a odpadne potřeba vytápět dlouhý feedr.

Příklad 2

Kontinuální sklářská pec o výkonu 660 t skla za den, která má potřebnou dobu průchodu nejrychlejší proudnice v čeřícím žlabu 2 cca 3 hodiny, což zaručuje, jak potvrzují provozní měření pomocí stopovačů, kvalitu skloviny pro plavené sklo s obsahem bublinek 0,05 ks/kg. Při šířce 10 m, délce 20 m a hloubce 0,25 m činí střední doba pobytu skloviny v čeřícím žlabu 2_ 4,5 hod a střední dopředná rychlost 4,4 m/hod, maximální rychlost je kní v poměru 1:1,5. Čeření se provádí síranem sodným. Aby se docílilo na tak široké čeřicí části 2 dobrého vyčeření, použijí se v přehřívací zóně 3 kupř. svislé deskové přehřívací elektrody 33 na dně. Jízek 34 se provede z molybdenu a je zapojen na zdroj proudu 35 kupř. proti deskovým přehřívacím elektrodám 33 jako svislá desková elektroda 34. Deskové přehřívací elektrody 33 na dně způsobují rozklad síranu, otápění jízku 34 snižuje viskozitu • 4 44 4« 4444

444 4 * 4 44 4 •444 4 4*44 4 4 * •4 4*4* 4**4 4 ···· ·· ·· ··· ·· *·· vrstvy obtékající skloviny a zvětšuje poloměr bublin. Přehřívá se jen vrstva skloviny těsně u elektrod o 30 až 100 °C.

To vede k jistému rozkladu SO₃ ve skle a vzniku velkých bublin. Přídavek SO₃do skla se volí takový, aby se v ohřívaném objemu skla uvolnil stejný nebo vyšší objem plynů. K tomu postačí rozložit 0,05% SO₃. Otop přehřívacími elektrodami 33 je řízen nejméně 2 regulačními okruhy, střední část musí být topena více, vzhledem k vyšší rychlosti proudění. Příkon přehřívací zóny 3 bude 200 až 400 kW. Část energie lze dodávat i mikrovlnným ohřevem 36. Mikrovlny přehřívají jen tenkou vrstvu u dna.

Příkonem zdroje 35 proudu lze přímo řídit čeření podle kvality skloviny na výstupu. Zbylá část čeřícího žlabu 2 za jízkem 34 se již nevytápí, ale chladí obdobně jako v příkladu 1.

Tavící část 1 má plochu 2 x 10 m² a je hluboká 2 m. Střední doba zdržení skloviny je 3,6 hodin.

Pro předehřev střepů lze použít fluidní předehřev střepů ve vznosu na 450°C. Předehřívací vzduch zde má teplotu až 1100 °C a jeho tlak se reguluje zavedením tlakového vzduchu 43 do kanálu 44 s horkým předehřívacím vzduchem.

Střepy ve fluidním loži jsou nadnášeny směrem vzhůru tryskami 45 a směrovány po dráze 46 nad děrovaný rošt 42. Fluidní prostor nad roštem má objem 60 m³, tj, výšku 3 m. Pro lepší přestup tepla ze skloviny do vzduchu se chladící vzduch sytí vodní parou či mlhou, což současně snižuje i potřebu vzduchu. Sálání vodní páry pomáhá i přestupu tepla do vsázky, samozřejmě nesmí její teplota poklesnout pod 100 °C. Sklářský kmen se zakládá zakladačem 47 přímo na vrstvu vsázky 14. Kmen se předehřívá se v klidu, pouze od procházejícího horkého vzduchu na 150°C. Vysoké měrné zatížení, ohřev na čeřící teplotu jen malé části protékající skloviny a vysoké předehřátí vsázky umožňují snížit měrnou spotřebu až na 0,53 kWh.kg'¹ při 30% střepů.

Pokud se použije kmen v granulích nebo malých peletách lze jej rovněž předehřívat až na 450°C a spotřeba poklesne až na 0,4 kWh.kg'¹ (1440 kJ.kg'¹)

Uvedená příkladná provedení jsou ilustrativní a jsou možné jiné varianty řešení v rámci rozsahu patentových nároků tohoto vynálezu.

Průmyslová využitelnost

Řešení je vhodné pro sklářský průmysl, tam kde jsou vysoké nároky na kvalitu skloviny při vysokém měrném výkonu.

Claims

1. Způsob kontinuálního tavení skla ve sklářské taviči peci, v níž se vsázka přeměňuje na nevyčeřenou sklovinu v hluboké taviči části otápěné plynem či elektricky, sklovina z taviči části postupuje do čeřící části a odtud dále ke zpracování skloviny, v y z n a č u j í c í s e t í m, že;

sklovina se čeří působením střídavého a/nebo stejnosměrného elektrického proudu ve sklovině na elektrodách (31, 32, 33, 34) v mělkém čeřicím žlabu (2), v němž má sklovina výšku 20 až 40 cm a v němž je vyloučen zpětný proud skloviny, přičemž sklovina má v čeřicím žlabu (2) střední dobu zdržení 1 až 12 hodin.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sklovina se čeří v mělkém čeřicím žlabu (2) v oblasti přehřívací zóny (3), situované bezprostředně za tavící částí (1), intenzivním ohřevem v tenké vrstvě v blízkosti dna přehřívací zóny (3), působením střídavého nebo stejnosměrného elektrického proudu na přehřívacích elektrodách (31, 32, 33, 34) a/nebo mikrovlnné energie.

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sklovina se v čeřicím žlabu (2) vede vzhůru ke hladině přes, za přehřívacími elektrodami (31,32,33, 34) umístěný, příčný jízek (34) topený či netopený, pro usnadnění vzestupu bublin ze skloviny ke hladině.

4. Způsob podle nároku 1 nebo 2 nebo 3, vyznačující se tím, že sklovina se taví v intenzivně ohřívané hluboké tavící části (1), která je krátká a hluboká, přičemž sklovina v taviči části má střední dobou zdržení 2 až 8 hod.

5. Sklářská taviči pec pro kontinuální tavení skla podle nároku 1 až 4, sestávající z taviči, čeřící a chladicí části, navazující na pracovní část, vyznačující se tím, že je tvořena

- intenzivně ohřívanou tavící části (1), která je krátká a hluboká a opatřená topnými elektrodami (12, 13) pro střední dobu zdržení skloviny 2 až 8 hod v tavící části (1),

- za tavící částí (1) situovaným mělkým čeřicím žlabem (2) s výškou skloviny 20 až 40 cm a se střední dobou zdržení skloviny 1 až 12 hodin v čeřícím žlabu (2).

44 44 • 4 4444

4 4 4 444

44 4444

6. Sklářská tavící pec podle nároku 5, vyznačující se tím, že čeřící žlab (2) má bezprostředně za výstupem z přilehlé tavící části (1) uspořádanou přehřívací zónu (3), která je osazena v blízkosti dna (39) přehřívacími elektrodami (31, 32, 32, 34) tyčovými a/nebo deskovými, a/nebo přívodem (36) mikrovlnné energie.

7. Sklářská tavící pec podle nároku 6, vyznačující se tím, že v čeřícím žlabu (2) za přehřívacími elektrodami (31, 32, 33, 34) je umístěn příčný jízek (34) topený či netopený, jehož horní hrana je ve vodorovné rovině shodné či vyšší než je hloubka zanoření sběracího kamene (24) do skloviny.

8. Sklářská tavící pec podle nároku 5, vyznačující se tím, že tavící část (1) má boční stěny (11) opatřeny tepelnou izolací (17) v malé vzdálenosti od jejich povrchu, a vytvořený kanálek mezi tepelnou izolací (17) a bočními stěnami (11) navazuje na přívod (48) horkého vzduchu pro předehřev vsázky.

9. Sklářská tavící pec podle některého z předcházejících nároků 5, 6, 7, nebo jejich kombinace, vyznačující se tím, že na konci čeřícího žlabu (2) přilehlého k pracovní části pece je vytvořen přívod (25) chladícího vzduchu a/nebo vodní páry k odebírání tepla z hladiny skloviny a jeho využití k předehřevu vsázky.

10. Sklářská tavící pec podle některého z předcházejících nároků 5, 6, 7, 8, 9, nebo jejich kombinace, vyznačující se tím, že je tvořena nad tavící částí (1) umístěnou předehřívací komorou (4), opatřenou přívody (45,48) horkého vzduchu a/nebo vodní páry a/nebo vodní mlhy a/nebo odpadních spalin pro předehřev vsázky, a dále opatřenou nejméně jedním roštem (42) pro zadržení vsázky v předehřívací komoře, případně vybavenou fluidním ložem (46) pro předehřátí vsázky ve vznosu.