DD260271A1 - METHOD FOR THE THERMAL CONDITIONING OF A SILICATED MELT IN A DISTRIBUTION CHANNEL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Konditionieren einer silikatischen Schmelze in Speiser- oder Zufuehrungskanaelen durch Kuehlen mit Luft, insbesondere in Kanaelen mit hohem Druchsatz, deren Breite mindestens das Dreifache der Schmelzenhoehe betraegt, wobei die Kuehlung am Kanalboden und im Oberbau erfolgt und die Kuehlluftmenge nach einer Schmelzentemperatur des Kuehlabschnittendes beeinflusst wird. Erfindungsgemaess wird die Kuehlluft durch einen Kuehlmodul am Boden geleitet, wodurch 80% der Bodenflaeche gekuehlt werden, dann wird sie durch Oeffnungen, beispielsweise verdrallt, in den Oberbau gefuehrt und durch mindestens eine Oeffnung in der Kanalabdeckung gelangt sie in einen Ableitungskanal zur Sekundaerwaermenutzung. Die Waermestroeme durch den Kanalboden und an der Schmelzenoberflaeche verhalten sich wie 1:1 bis 1:2. FigurThe invention relates to a method for thermally conditioning a silicate melt in feeder or Zufuehrungskungskanelen by cooling with air, especially in channels with high Druchsatz whose width is at least three times the melt height, the cooling is done on the channel bottom and in the superstructure and the Kuehlluftmenge after a melting temperature of Kuehlabschnittendes is affected. According to the invention, the cooling air is passed through a cooling module on the floor, whereby 80% of the Bodenflaeche be cooled, then it is guided through openings, such as twisted, in the superstructure and at least one opening in the channel cover it enters a discharge channel for Sekundaerwaermenutzung. The heat flows through the channel bottom and at the Schmelzenoberflaeche behave like 1: 1 to 1: 2. figure
Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Konditionieren einer silikatischen Schmelze in einem Speiser- oder Zuführungskanal durch Kühlen mit Luft, insbesondere in Kanälen mit hohem Durchsatz von größer 20t/d, deren Breite mindestens das Dreifache der Schmelzenhöhe im Kanal beträgt, wobei die Kühlung am Kanal boden und oberhalb der Schmelze erfolgt und die Kühlluftmenge nach einer am Ende des Kühlabschnittes des Kanals gemessenen Schmelzentemperatur beeinflußt wird.The invention relates to a method for thermally conditioning a silicate melt in a feeder or feed channel by cooling with air, especially in high throughput channels of greater than 20t / d, the width of which is at least three times the melt height in the channel, wherein the cooling at the channel ground and above the melt and the amount of cooling air is influenced by a measured at the end of the cooling section of the channel melt temperature.
Werden silikatische oder ähnliche Schmelzen, z. B. Glas, in einem Ofen geschmolzen und geläutert und anschließend einer Verarbeitung durch einen Speiser- oder Zuführungskanal zugeführt, ist es unumgänglich, die Temperatur der Schmelze auf die Verarbeitungstemperatur abzusenken. Bei hohem Schmelzendurchsatz durch den Kanal wird zur Unterstützung der Wärmeabfuhr durch das Feuerfestmaterial des Kanals eine Zwangskühlung mittels umgewälzter Luft oder durch Abstrahlung vorgesehen.Be silicate or similar melts, z. As glass, melted in an oven and refined and then fed to a processing by a feeder or feed channel, it is essential to lower the temperature of the melt to the processing temperature. With high melt flow through the channel, forced cooling by means of circulated air or by radiation is provided to assist heat removal by the refractory material of the channel.
Die thermische Beeinflussung geschieht hierbei am vorteilhaftesten, wenn die Glasschmelze in möglichst dünner, breiter Schicht durch den Speiserkanal fließt. Die seitliche Kühlung entfällt dann, es ist eine gute seitliche Wärmeisolierung vorzusehen.The thermal influence happens to be most advantageous when the molten glass flows in the thinnest possible, broad layer through the feeder channel. The lateral cooling is then eliminated, it is to provide a good lateral heat insulation.
Der Abbau noch vorhandener oder entstehender Temperaturgradienten und die Angleichung an die Verarbeitungstemperatur wird nicht ohne zusätzliche Beheizung im Kanal erreicht. Zur Verminderung dieses Energieeinsatzes ist die Abkühlung also möglichst gleichmäßig, dosiert und steuerbar vorzunehmen.The degradation of existing or emerging temperature gradients and the adjustment to the processing temperature is not achieved without additional heating in the channel. To reduce this use of energy, the cooling is therefore as even as possible, dosed and made controllable.
Das Abkühlen der Schmelze durch Einblasen von Luft durch trompetenförmige Öffnungen mit einem Drallerzeuger in den Seitenwänden des Oberbaues des Kanals, ist aus DDR-WP 225125 bekannt. Strömungsleitflächen unterhalb der Öffnungen sollen eine direkte Einwirkung der Kühlluft auf die Schmelzenoberfläche verhindern. Am Ende des Kühlabschnitts entweicht die Luft durch Deckenöffnungen.The cooling of the melt by blowing air through trumpet-shaped openings with a swirl generator in the side walls of the superstructure of the channel, is known from DDR-WP 225125. Flow control surfaces below the openings should prevent a direct effect of the cooling air on the melt surface. At the end of the cooling section, the air escapes through ceiling openings.
Um die direkte Einwirkung der Kühlluft auf die Schmelzenoberfläche zu verhindern, ist es aus DE-OS 3436976 auch bekannt, die Kühlluft durch keilförmige Ausschnitte zwischen in den Kanal ragenden Feuerblöcken und der Kanalabdeckung einzuführen. Sie entweicht durch eine Vielzahl von Deckenöffnungen, die mit steuerbaren Klappen versehen sind.In order to prevent the direct action of the cooling air on the melt surface, it is also known from DE-OS 3436976 to introduce the cooling air through wedge-shaped cutouts between fire blocks projecting into the channel and the channel cover. It escapes through a large number of ceiling openings, which are provided with controllable flaps.
Eine weitere gezielte Kühlluftführung ist aus DE-PS 2410763 bekannt. Hierbei erfolgt eine Ventilation des Kanals in Längsrichtung, mittels eines entlang der Längsachse durch dessen Mittelteil geleiteten Luftstromes. Wiederum sollen Vorsprünge, in Längsrichtung an der Kanalabdeckung vorgesehen, die Kühlluft in gewünschter Weise leiten.Another targeted cooling air guide is known from DE-PS 2410763. In this case, a ventilation of the channel takes place in the longitudinal direction, by means of an air flow guided along the longitudinal axis through the central part thereof. Again, projections, provided in the longitudinal direction of the channel cover, to guide the cooling air in the desired manner.
Alle diese Lösungen können nicht vollständig vermeiden, daß Kühlluft in direktem Kontakt mit der Schmelzenoberfläche kommt und diese unerwünscht stark, bis zur Kalthautbildung, abkühlt.All of these solutions can not completely avoid that cooling air comes into direct contact with the surface of the melt and this undesirably cools down to the cold thinning.
Auch durch das Steuern der Kühlluftmenge in zwei Kanalabschnitten bei dem aus DE-OS 2340220 bekannten Verfahren zum Einstellen und Stabilisieren der Temperatur, sind diese Nachteile nicht zu beseitigen. Der Meßwert jeweils einer Schmelzentemperatur, nahe dem Kanalboden am Kanalabschnittende, wird je einem Kühlluftregler aufgeschaltet.Also, by controlling the amount of cooling air in two channel sections in the known from DE-OS 2340220 method for setting and stabilizing the temperature, these disadvantages can not be eliminated. The measured value of a respective melting temperature, near the channel bottom at the channel section end, is connected to a cooling air regulator.
Die Kühlluft tritt durch in den Kanalwänden oberhalb der Brenner angeordnete Belüftungsdüsen ein und verläßt den Kanal durch eine Vielzahl von Abzügen im Inneren des Gewölbes. Es sind daher auch Bodenkühlungen in Gebrauch gekommen. So sind bei der aus DE-OS 3430916 bekannten Speiserrinne Kühlrohre in dem bzw. unter dem erhabenen, sich längs der Speiserrinne erstreckenden Mittelteil angeordnet. Durch die Verringerung der Schmelzenhöhe in der Speiserrinnenmitte, in Verbindung mit der gegebenenfalls vorhandenen Bodenkühlung, wird zwar eine Vergleichmäßigung des Temperaturprofils quer zur Fließrichtung erreicht, jedoch keine wirksame Kühlung der gesamten Schmelze auf die erforderliche Temperatur.The cooling air enters through arranged in the channel walls above the burner ventilation nozzles and leaves the channel through a plurality of prints inside the vault. Therefore, floor cooling systems have come into use. Thus cooling tubes are arranged in or under the raised, extending along the feeder channel middle part in the known from DE-OS 3430916 feeder. By reducing the melt height in the Speiserrinnenmitte, in conjunction with the optionally existing floor cooling, although a homogenization of the temperature profile is achieved transversely to the flow direction, but no effective cooling of the entire melt to the required temperature.
Die Verbindung einer Kanalbodenkühlung mit der Kühlung oberhalb der Schmelze ist aus DE-OS 3119816 bekannt.The connection of a channel bottom cooling with the cooling above the melt is known from DE-OS 3119816.
Nach Passieren einer Schnellkühlzone tritt die Schmelze in eine Feinkühlzone ein, in der durch Kühlen, Heizen und Zwangsführung der Schmelze eine thermische Homogenisierung erreicht werden soll. Nach der in einer dritten, der Rührzone, gemessenen Schmelzentemperatur wird die Gesamtkühlluftmenge durch Beeinflussung der Ventilatordrehzahl gesteuert. Die Aufteilung der Kühlluft auf diemäanderförmigen Kühlkanäle im Kanalboden und in der Kanalabdeckung wird durch Drosselklappen manuell so eingestellt, daß am Kanalboden und an der Kanalabdeckung etwa gleiche Temperaturen gemessen werden.After passing through a rapid cooling zone, the melt enters a fine cooling zone in which thermal homogenization is to be achieved by cooling, heating and forced guidance of the melt. After the measured in a third, the stirring zone, the melt temperature, the total amount of cooling air is controlled by influencing the fan speed. The distribution of the cooling air on the meandering cooling channels in the channel bottom and in the channel cover is adjusted manually by throttle valves so that approximately equal temperatures are measured at the channel bottom and at the channel cover.
Nachteilig ist hierbei die eingeschränkte Kühlwirkung, da der Kühlkanal nur auf einen Teil des Kanalbodens beschränkt ist und die Kühlung nur indirekt oberhalb der Schmelze wirkt, was zudem eine zeitverzögerte Beeinflussung bei der Steuerung der Temperatur der Schmelze bedeutet und einen hohen Energieaufwand für die Erzeugung großer Kühlluftmengen bedeutet.The disadvantage here is the limited cooling effect, since the cooling channel is limited to only part of the channel bottom and the cooling only indirectly above the melt acts, which also means a time-delayed influence in the control of the temperature of the melt and a high energy consumption for the generation of large amounts of cooling air means.
Die gesamte Anordnung und Steuerung ist zudem sehr aufwendig.The entire arrangement and control is also very expensive.
Alle bekannten Kühlverfahren sind darüber hinaus insoweit energieaufwendig, weil die Temperatur der den Kanal verlassenden, erwärmten Kühlluft für eine Sekundärwärmenutzung wenig geeignet, da zu gering, ist.In addition, all known cooling methods are energy-consuming insofar as the temperature of the heated cooling air leaving the duct is less suitable for secondary heat utilization, since it is too low.
Es ist das Ziel der Erfindung, das Verfahren zum thermischen Konditionieren einer silikatischen Schmelze in einem Speiser- oder Zuführungskanal ökonomischer zu gestalten.It is the object of the invention to make the method for thermally conditioning a silicate melt in a feeder or feed channel more economical.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem Verfahren zum thermischen Konditionieren der Schmelze durch Kühlen, wobei die Kühlung am Kanalboden und oberhalb der Schmelze erfolgt und die Kühl luftmenge nach einer Schmelzentemperatur gesteuert wird, die Kühlwirkung hinsichtlich der Intensität und dem Zeitverhalten ohne Nachteile für die thermische Homogenität zu verbessern sowie günstige Bedingungen für eine Sekundärwärmenutzung zu schaffen.The invention is based on the object in the method for thermally conditioning the melt by cooling, wherein the cooling takes place at the channel bottom and above the melt and the cooling air quantity is controlled by a melt temperature, the cooling effect in terms of intensity and time response without disadvantages for the improve thermal homogeneity and create favorable conditions for secondary heat utilization.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlluft unterhalb der Schmelze, getrennt von dieser durch wärmeleitendes Material, durch einen Kühlmodul strömt, dabei längsachsensymmetrisch mindestens 80% der Bodenfläche der Schmelze im Kühlabschnitt des Kanals von der Kühlung erfaßt wird und daß die den Kühlmodul verlassende, erwärmte Kühlluft wärmeisoliert zum Oberbau des Kühlabschnittes des Kanals geleitet wird. Durch eine oder mehrere Öffnungen wird diese Kühlluft in den Raum zwischen Schmelze und Kanalabdeckung in an sich bekannter Weise, beispielsweise verdrallt, so eingeleitet, daß sie vornehmlich am Oberbau entlangströmt und diesen kühlt. Die Kühlluft gelangt durch mindestens eine Öffnung in der Abdeckung des Kühlabschnittes des Kanals in einen Ableitungskanal. Schließlich verhält sich der Wärmestrom durch den Kanalboden zu dem Wärmestrom an der Schmelzenoberfläche wie 1:1 bis 1:2.The object is achieved in that the cooling air below the melt, separated by this by heat conducting material, flows through a cooling module, thereby longitudinal axis symmetrical at least 80% of the bottom surface of the melt in the cooling section of the channel is detected by the cooling and that leaving the cooling module , heated cooling air is heat insulated to the superstructure of the cooling section of the channel is passed. Through one or more openings, this cooling air is in the space between the melt and duct cover in a conventional manner, for example, twisted, initiated so that it flows primarily on the superstructure and this cools. The cooling air passes through at least one opening in the cover of the cooling section of the channel in a discharge channel. Finally, the heat flow through the channel bottom to the heat flow at the melt surface behaves as 1: 1 to 1: 2.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung wird die Schmelzentemperatur nahe der Oberfläche der Schmelze in einer Tiefe von höchstens einem Drittel der Schmelzenhöhe im Kanal gemessen. Die Kühlluft verläßt den Kühlabschnitt durch Öffnungen an einem oder beiden Enden des Kühlabschnittes und/oder der Mitte des Kühlabschnittes. Wärmeisoliert wird sie durch den Ableitungskanal einer Sekundärwärmenutzungseinrichtung, beispielsweise einem Wärmetauscher, zugeleitet. Das Verhältnis der Wärmeströme ist, beispielsweise durch konstruktive Maßnahmen, fest eingestellt.According to further features of the invention, the melt temperature near the surface of the melt is measured at a depth of at most one third of the melt height in the channel. The cooling air exits the cooling section through openings at one or both ends of the cooling section and / or the center of the cooling section. It is heat insulated by the discharge channel of a secondary heat utilization device, such as a heat exchanger, fed. The ratio of the heat flows is fixed, for example by design measures.
Der Vorteil einer solchen Kühlung besteht in der Kombination von indirektem Wärmeentzug am Kanalboden mit dem direkten Entzug von Wärme im Oberbau des Kanals ohne aufwendige Regeleinrichtungen. Dabei ist gewährleistet, daß keine zu schroffe Abkühlung der Schmelzenoberfläche erfolgt; Kalthautbildung und das Entstehen ungünstiger Temperaturgradienten werden verhindert. Im nachfolgenden Kanalabschnitt werden keine komplizierten Beheizungs- und Regeleinrichtungen und weniger Energieaufwand zur Temperaturhomogenisierung benötigt. Qualitätsminderungen der Schmelze durch zeitverzögertes Einwirken auf deren Temperatur unterbleiben.The advantage of such cooling is the combination of indirect heat removal at the channel bottom with the direct removal of heat in the superstructure of the channel without complex control devices. It is ensured that no too rapid cooling of the melt surface takes place; Cold skin formation and the development of unfavorable temperature gradients are prevented. In the subsequent channel section no complicated heating and control devices and less energy required for temperature homogenization. Reduce the quality of the melt by delaying its temperature.
Die den Kühlabschnitt des Kanals verlassende Kühlluft weist eine genügend hohe Temperatur für eine effektive Sekundärwärmenutzung auf.The cooling air leaving the cooling section of the duct has a sufficiently high temperature for effective secondary heat utilization.
Die Erfindung wird anhand der schematischen Darstellung des Querschnittes eines Speiserkanals beispielsweise erläutert. Die Schmelze 1 strömt durch einen Speiserkanalabschnitt — den Kühlabschnitt—,der aus den relativ dünnen, gut wärmeleitenden Bodenplatten 3, den Kanalseitenwänden 2 und dem aus den Oberbauseitenwänden 15 und der Kanaldecke 6 bestehenden Oberbau gebildet wird. Der gesamte Speiserkanal ist von Wärmedämmstoff 5 umgeben.The invention will be explained with reference to the schematic representation of the cross section of a feeder channel, for example. The melt 1 flows through a feeder channel section - the cooling section - which is formed from the relatively thin, highly thermally conductive bottom plates 3, the channel side walls 2 and the superstructure consisting of the superstructure sidewalls 15 and the channel ceiling 6. The entire feeder channel is surrounded by thermal insulation material 5.
Die Kühlluft wird in einem Gebläse 12 verdichtet und strömt durch ein Stellventil 13 und die Rohrleitung 9'in den Kühlmodul 4, durch den sie in geeigneter Weise hindurchgeleitet wird und Wärme aus dem unteren Teil des Schmelzenstromes aufnimmt.The cooling air is compressed in a fan 12 and flows through a control valve 13 and the pipe 9 'in the cooling module 4, through which it is passed in a suitable manner and absorbs heat from the lower part of the melt stream.
Symmetrisch zur Kanallängsachse werden mindestens 80% der Bodenfläche des Schmelzenstromes im Kühlabschnitt des Speiserkanals gekühlt.Symmetrically to the channel longitudinal axis at least 80% of the bottom surface of the melt stream are cooled in the cooling section of the feeder channel.
Die erwärmte Külluft strömt aus dem Kühlmodul 4 durch eine Rohrleitung 9, die von der Isolierung 10 umgeben ist, in die Kühllanze 8, aus der sie verdrallt ausströmt und dabei den Kühldüsenstein 7 und die angrenzenden Kanaldecken- und Oberbauseitenwandflächen abkühlt. Dabei nimmt sie weitere Wärme auf, die aus den oberen Schichten der strömenden Schmelze 1 auf den Oberbau abgestrahlt wird. Entlang des Kühlabschnittes des Speiserkanals sind abhängig von der Kühlleistung mehrere Kühldüsensteine 7 angeordnet. Auch die bekannte Anordnung solcher Kühlöffnungen in der Oberbauseitenwand 15 ist anwendbar.The heated cooling air flows out of the cooling module 4 through a pipeline 9, which is surrounded by the insulation 10, into the cooling lance 8, from which it flows out in a swirling manner, thereby cooling the cooling nozzle block 7 and the adjoining duct ceiling and superstructure side wall surfaces. It absorbs additional heat, which is emitted from the upper layers of the flowing melt 1 on the superstructure. Along the cooling section of the feeder channel several cooling nozzle blocks 7 are arranged depending on the cooling capacity. The known arrangement of such cooling holes in the superstructure side wall 15 is applicable.
Die so zweifach erwärmte Kühlluft verläßt den Speiserkanal durch mindestens eine, nicht dargestellte Öffnung in der Kanaldecke 6, um in einem Ableitungskanal einem Wärmetauscher zugeführt zu werden. Wiederum abhängig von der Speiserkanalgröße und somit dem Schmelzendurchsatz wird die Kühlluftaustrittsöffnung in der Kanaldecke an einem Ende, an beiden Enden oder in der Mitte des Kühlabschnittes angeordnet bzw. eine kombinierte Anordnung dieser Öffnungen vorgesehen.The so twice heated cooling air leaves the feeder channel through at least one, not shown, opening in the duct ceiling 6, to be supplied to a heat exchanger in a discharge channel. Again, depending on the feeder channel size and thus the melt flow rate, the cooling air outlet opening is arranged in the duct ceiling at one end, at both ends or in the middle of the cooling section or a combined arrangement of these openings provided.
Die Wärmeströme von der Schmelze durch den Kanalboden und an der Schmelzenoberfläche zum Oberbau stehen in einem vorbestimmten, festen Verhältnis von 1:1 bis 1:2. Aufwendige Einstellvorrichtungen und -vorgänge werden vermieden, indem durch entsprechende Bemessung der Speiserkanal- und Kühlmodulteile dieses Verhältnis eingestellt wird.The heat flows from the melt through the channel bottom and the melt surface to the superstructure are in a predetermined, fixed ratio of 1: 1 to 1: 2. Elaborate adjusting devices and operations are avoided by adjusting this ratio by appropriate dimensioning of the feeder channel and cooling module parts.
Eine Anpassung der Kühlwirkung wird durch die Steuerung der Kühlluftmenge vorgenommen. Ein an der Abströmseite des Kühlabschnittes vorgesehener Temperaturmeßwertgeber 11 bestimmt die Schmelzentemperatur in Oberflächennähe. Wird eine Schmelzentemperatur aus dem oberen Drittel der Schmelzenhöhe im Speiserkanal gemessen und zur Steuerung des Stellventils 13 benutzt, werden optimale Kühl- und Homogenisierungswirkungen erreicht. Der Kühlabschnitt des Speiserkanals wird vervollständigt durch Öffnungen 14 in den Oberbauseitenwänden 15. Zum Anfahren des Aggregates oder für den Haltebetrieb ohne Schmelzendurchsatz durch den Speiserkanal werden die in diesen Öffnungen 14 installierten, nicht dargestellten Hilfsbrenner gezündet.An adjustment of the cooling effect is made by controlling the amount of cooling air. An on the downstream side of the cooling section provided Temperaturmeßwertgeber 11 determines the melt temperature near the surface. If a melt temperature from the upper third of the melt height measured in the feeder channel and used to control the control valve 13, optimal cooling and homogenization effects are achieved. The cooling section of the feeder channel is completed by openings 14 in the superstructure side walls 15. To start the unit or for holding operation without melt throughput through the feeder channel, the auxiliary burner, not shown, which are installed in these openings 14 are ignited.
Der besondere Vorteil des Verfahrens kommt bei Speiserkanälen mit hohem Durchsatz zur Wirkung. Wird bei einem Speiserkanal mit einem Durchsatz von 75t/d die Temperatur der mit 1 2500C aus dem Schmelzofen kommenden Schmelze auf die Verarbeitungstemperatur von 1100°C abgesenkt, so fällt eine Kühlleistung von etwa 175 kW an. Statt bisher auf ca. 5000C, wird die Kühlluft nunmehr auf etwa 75O0C erwärmt.The special advantage of the process comes with feeder channels with high throughput effect. If the lowered at a feeder channel with a throughput of 75 t / d, the temperature at 1 250 0 C coming from the furnace melt to the processing temperature of 1100 ° C, a cooling power of about 175 kW applies. Instead of previously at about 500 0 C, the cooling air is now heated to about 75O 0 C.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0403289A1 (en) * | 1989-06-16 | 1990-12-19 | Ardagh Glass Limited | Method and apparatus for equalization of temperature in a forehearth in glass manufacture |
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1987
- 1987-05-04 DD DD30233487A patent/DD260271A1/en not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| EP0403289A1 (en) * | 1989-06-16 | 1990-12-19 | Ardagh Glass Limited | Method and apparatus for equalization of temperature in a forehearth in glass manufacture |
| AU624774B2 (en) * | 1989-06-16 | 1992-06-18 | Zedtec Limited | Method and apparatus for equalization of temperature in a forehearth in glass manufacture |
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