Варка стекломассы и подготовка ее к выработке

Стекловарение - технологический процесс, в ходе которого шихта плавится в стекловаренной печи под воздействием высоких температур. В стекловаренной печи проходят следующие стадии стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление, гомогенизация и студка. После завершения этих процессов стекломасса готова к выработке.

Варка стекла осуществляется в ванной стекловаренной рекуперативной печи непрерывного действия с поперечным направлением пламени, прямого нагрева. Отопление печи - комбинированное: установлено 11 газовых горелок и 6 электродов в дне печи.

Шихта из ДСЛ ленточным транспортером подается в расходный бункер у стекловаренной печи. Из бункера запаса шихта под воздействием силы тяжести попадает в загрузчик. Загрузчик подает шихту в загрузочный карман стекловаренной печи. С помощью толкателя шихта по поверхности стекломассы передвигается в печь. Самая высокая температура стекломассы, находящаяся над порогом, стабилизирует конвекционные потоки, препятствуя подходу к протоку холодной, не полностью проваренной стекломассы.

Температурный максимум устанавливается регулировкой расхода природного газа и мощности трансформатора донных электродов. Процесс стеклообразования практически заканчивается до порога. Между порогом и протоком происходят процессы осветления и гомогенизации стекломассы.

С целью уменьшения расхода природного газа и электрической энергии и для обеспечения экономической эффективности процесса, воздух на горение предварительно нагревается в металлическом трубчатом рекуператоре отходящими дымовыми газами стекловаренной печи.

Расплавленная и однородная стекломасса через проток и райзер поступает в фидерные каналы 1 и 2. В фидерных каналах происходит снижение температуры стекломассы до температуры выработки.

Таблица 5 - Технические данные оборудования

Показатели	Технические данные
Стекловаренная печь
Тип печи	Ванная печь непрерывного действия рекуперативная, прямого нагрева, с комбинированным газоэлектрическим отоплением, с поперечным направлением пламени
Производительность	105 т/сутки
Удельная варочная производительность	3000 кг/м2 сутки
Тип стекла	Стекло "С"
Производимая продукция	СТШСВ для тепло- и звукоизоляции
Площадь варочной части	35 м2
Длина печи	10400 мм
Ширина печи	3400 мм
Глубина печи	1045 мм
Поперечный разрез протока	600×220 мм
Топливо	Природный газ. Электрическая энергия. Теплотворная способность 8600 ккал/нм3
Расход газа	Макс. 900 нм3 /час
Отопление протока райзера	Электрическое, мощность 100 кВА Напряжение первичное 400 В 50 Гц
Предварительный нагрев воздуха на горение	В радиационном трубчатом рекуператоре тип SIMPLE CAGE
Расход энергии на варку стекла при производительности печи 80 тонн/сутки	2200 ккал/кг
Температура в верхнем строении варочного бассейна	1350-1450°С
Тип регулирования	Автоматические контуры регулирования Температура печи Соотношение газ/воздух Уровень стекломассы/загрузчик Давление в печи
Фидеры 1/2
Тип фидера	Электрический
Длина фидерного канала	18340/22000 мм
Ширина фидерного канала	914 мм широкая часть, 660 мм узкая часть
Глубина фидерного канала	178/178 мм
Производительность	80 тонн/сутки; до 105 тонн/сутки
Количество выработочных отверстий	4/5 шт
Отопление	Электрическая энергия. Резерв: природный газ
Тип газовых горелок	BIO 80RB-300/285-(6)E-9/8 шт BIO 80RB-600/285-(6)E-2/2 шт
Количество горелок	11/10 шт
Измерение температуры	Платиновые термопары, заглубленные в стекломассу
Тип регулирования	Автоматическое регулирование температуры для каждой зоны
Температура стекломассы в фидере	1050-1150
Трансформаторы фидера
Трансформатор 60кВА	5/4 шт., 400 20V, IP 23
Трансформатор 40 кВА	4/5 шт., 400±20V, IP 23
Трансформатор электроподогрева
Номинальная мощность	1200кВА
Первичное напряжение	10кВт
Вторичное напряжение	Плавная регулировка в заданном диапазоне 170-110V, 110-60V
Частота тока	50 Гц
Молибденовые электроды
Для печи
Диаметр	63,5
Количество	6 шт
Держатель электродов	C SB 63,5/103/1250 мм
Электрод протока
Диаметр	32мм
Количество	2 шт
Держатель электродов	C SB 32/63/1250
Электрод заземления
Диаметр	32 мм
Количество	1 шт
Держатель электродов	CS 32/63/700
Электроды фидера
Диаметр	48 мм
Длинна	530 мм
Количество	27/27 шт
Охлаждение держателей электродов
Расход воды	7,5
Давление воды	300 кПа
Количество воды	≤ dH, pH=7
Содержание хлоридов в воде
Вентилятор
Назначение	Аварийный, подача воздуха в рекуператор при аварийном отключении электроэнергии
Тип	ARBZ-7/080
Производительность	2100 н
Полное давление	8000 Па
Двигатель	Четырехтактный, дизельный
Мощность	8,1 кВт
Вентилятор
Назначение	Аварийный, подача воздуха на горение для газовых горелок фидера при аварийном отключении электроэнергии
Тип	MXE 080-2230-02
Производительность	25000
Полное давление	2175 Па
Электродвигатель мощность	7 кВт
Вентилятор
Назначение	Подача воздуха на охлаждение кольца рекуператора
Тип	P2M-P1B41
Производительность	250000
Полное давление	2175 Па
Мощность электродвигателя	30 кВт, n=1470 об/мин
Количество	2 шт, рабочий и резервный
Дымосос
Назначение	Отсос дымовых газов от стекловаренной печи
Тип	VR 45NIOC0SP 1400
Производительность	240000
Полное давление	3432 Па
Электродвигатель мощность	6,3 кВт
Вентилятор
Назначение	Охлаждение дымовых газов, идущих в электрофильтр
Тип	VR63S10
Производительность	24000
Полное давление	800 Па
Электродвигатель мощность	110 кВт
Горелка стекловаренной печи
Назначение	Отопление варочного бассейна печи
Марка	HTG-NA 200
Количество	11 шт
Топливо	Природный газ
Теплотворная способность	8600 ккал/н
Температура воздуха горения	Не более 650ºС
Давление газа	400 кПа
Трансформаторный агрегат
Назначение	Дополнительный электроподогрев протока и райзера
Мощность	100 кВт
Напряжение
-первичное	400В, 50 Гц
-вторичное	400-250-150В
Ток	250-60А
Регулятор переменного тока
Напряжение	400В, 50 Гц
Номинальный ток	170 А
Вентилятор радиальный
Назначение	Охлаждение стен бассейна печи
Тип	A2FARU n=1480 об/мин
Количество	2-рабочих и 1 резервный
Производительность	70000
Давление	2081 Па
Мощность	75 кВт, n = 1450 об/мин
Вентилятор радиальный
Назначение	Охлаждение протока
Тип	P2M-K1 n = 2930 об/мин
Количество	1 шт
Производительность	20000
Давление	2004 Па
Мощность	18,5 кВт, n = 2900 об/мин

Отопление стекловаренной печи - комбинированное. Варочный бассейн печи отапливается 11-ю изолированными газовыми высокотемпературными горелками.

Для поддержания заданного температурного режима над продольной осью бассейна горелки распределены по 2-м зонам. Зона 1 - зона варки- 6 горелок, зона 2 - зона осветления - 5 горелок. В дно стекловаренной печи вмонтированы 6 электродов.

На каждом электроде установлен холодильник. Во избежание разрушения холодильников электродов, при отключении электроэнергии, предусмотрен резервный дизельный насос для подачи воды на их охлаждение. Система реагирует на падение давления в системе и автоматически запускает дизельный насос.

В области протока и райзера смонтирован дополнительный электроподогрев мощностью 100 кВА. Дополнительный электрический подогрев необходим для поддержания температуры стекла в так называемой критической зоне, предотвращающий замерзание стекла в ней при перерывах производства или при низких семах.

Фидер имеет электрическое отопление. Как резерв, на случай отключения электроэнергии, установлены газовые горелки. С целью достижения хорошей термической однородности стекломассы, перед выработочными отверстиями, система отопления разделена на 6 независимых друг от друга зон отопления.

В варочном бассейне и в фидере для измерения температуры установлены термопары, оснащенные защитными кожухами из металла или оксидной керамики.

Таблица 6 - Места установки термопар

Место измерения	Тип термопары	Обозначение по технической документации фирмы SORG
Свод варочного бассейна
- " - зона варки и область загрузки	Pt 18	TMECB, TMECBD
-" - зона осветления	Pt 18	TMECF, TMECFD
Дно варочного бассейна
- " - зона варки	Pt 18	TMEBM
- " - зона осветления	Pt 18	TMEBW
Дымовые газы
Перед рекуператором	Pt 18	TWGBR
После рекуператора	NiCrNi	TWGAR
Воздуховод подачи горячего воздуха	NiCrNi	THAAR, THABF
Проток	Pt 10	TTS
Райзер	Pt 10	TFE
Фидер 1/2 зона1	Pt 10	TFZ1
Фидер 1/2 зона 2	Pt 10	TFZ2
Фидер 1/2 зона 3	Pt 10	TFZ3
Фидер 1/2 зона 4	Pt 10	TFZ4
Фидер 1/2 зона 5	Pt 10	TFZ5
Фидер 1/2 зона 6	Pt 10	TFZ6
Фидер 1/2 зона 7	Pt 10	TFZ7
Фидер 1/2 зона 8	Pt 10	TFZ8

Регулирование температурных параметров и соотношения газ/воздух в варочном бассейне осуществляются в автоматическом и ручном режимах. Регулирование температуры в зоне варки производится по показаниям термопары TMECBD, в зоне осветления - по TMECFD.

Вследствие изменения атмосферного давления, скорости ветра и окружающей температуры изменяется тяга дымовой трубы, а следовательно и давление в печи. Давление в газовом пространстве печи над зеркалом стекломассы должно быть слабоположительным. Чтобы можно было поддерживать заданное давление в торцевой стенке на уровне ~ 300 мм над зеркалом стекломассы смонтированы зонды. Измеренное давление в этом месте должно быть в пределах 0,15-0,5 мм.в.ст., давление в газовом пространстве печи поддерживается постоянным при помощи автоматической системы регулирования количества подаваемого воздуха в шлюз на выходе дымовых газов из рекуператора и при помощи регулировки частоты вращения ротора дымососа.

Для эффективного сжигания газа, хорошего плавления шихты и защиты металлического рекуператора атмосфера в стекловаренной печи должна быть слабо окисленной, коэффициент избытка воздуха @=1,05-1,1.

Контроль атмосферы стекловаренной печи производится переносным газоанализатором (IMR 1400) ведомственно один раз в месяц, независимой лабораторией один раз в 6 месяцев. Опытным путем подбирается оптимальное соотношение расхода газа-воздуха.

Нижние параметры соотношения занесены в режимную карту. Изменение соотношения газ-воздух допускается только в сторону увеличения.

Важную роль в процессе стекловарения играет стабильный уровень стекломассы. Уровень стекломассы должен колебаться в пределах ÷1 мм. Для поддержания уровня стекломассы настраивается ритм работы загрузчика. Загрузчик должен работать 80% рабочего времени. Прибор для контроля уровня стекломассы смонтирован в фидере.

Автоматическая система управления стекловаренной печи и фидера организована таким образом, что при отклонении одного или нескольких параметров выше или ниже заданных границ включается световая и звуковая сигнализация, а на экране монитора компьютера высвечивается наименование параметра, значение которого лежит вне допустимых границ. Значение всех параметров стекловаренной печи и фидера регистрируются и архивируются.

Выработка стекловолокна

В донных электроплавленных брусьях желоба фидера имеются четыре выпускных отверстия. К этим отверстиям присоединяются четыре платинородиевых электрообогреваемых питателя. Питатель представляет собой усеченный конус, в нижней части которого имеется калиброванное отверстие. В так называемой выпускной трубе приварены 2 термопары, посредством которых регистрируется температура питателя.

На корпусе питателя имеется две пластины для присоединения посредством двух водоохлаждаемых шин силового трансформатора. Нагрев питателя осуществляется электрическим током. Имеется система автоматического регулирования дебита стекломассы по каждому питателю. На струю стекломассы, выходящую из питателя направлена камера, которая регистрирует скорость движения пузырька газа и диаметр струи. С помощью специальной программы компьютерная система рассчитывает дебит стекла. В случае отклонения значения от заданного подается команда на изменение температуры питателя.

Под питателями установлены четыре центробежно-фильерно-дутьевые машины(ЦФД(400-MCL)) линии №1 и четыре ЦФД машины(520-MCL) линии №2.

Машина ЦФД (400 или 520-MCL) состоит из камеры сгорания (кольцевой горелки), шпинделя (вал, на котором крепится центрифугальная чаша), внутренней (штоковой) горелки, воздушного кольца и системы охлаждения машины.

Перед пуском стекла в машину центрифугальная чаша предварительно нагревается до температуры 800-850°С. Кольцевая горелка разогревает чашу с наружней стороны, штоковая - с внутренней.

Измерение температуры чаши производится на уровне 3-5 ряда фильерного пояса с помощью оптического пирометра MINOLTA/Cyclops 153. Штоковая горелка после пуска стекла в чашу выключается.

Под действием центробежных сил происходит:

- равномерное распределение стекломассы по внутренней поверхности чаши;

- достижение стабильности режима питания фильер;

- создание радиальной траектории струек стекломассы вблизи места выхода из фильеры, устраняя тем самым возможность налипания стекломассы на внешнюю поверхность чаши;

- введение тонких струек стекломассы в поток газовоздушной смеси, исходящий из кольцевой горелки и воздушного кольца;

- вытягивание струек стекломассы в волокна на горизонтальном участке траектории их движения.

Поток газовоздушной смеси, исходящий из кольцевой горелки, служит для дополнительного нагрева вытягивающихся из чаши струек стекломассы с целью существенного снижения вязкости стекла, так как вязкость возрастает во время прохождения через фильеры центрифугальной чаши. Одновременно поток горячих газов обогревает чашу во избежание кристаллизации фильер.

Воздушное кольцо, установленное на машине ЦФД, в первую очередь служит для охлаждения стекловолокна, препятствуя, тем самым, слипанию волокон между собой, помогает формировать "чулок". Диаметр и длинна волокна регулируется изменением скорости вращения чаши, режимами работы кольцевой горелки и воздушного кольца.

Для отвода струи стекломассы и слива ее, минуя ЦФД, служат специальные лотки. Для охлаждения лотка, предотвращения налипания стекла, облегчения измельчения стеклогранулята в лоток подается вода. Подвод и отвод лотка осуществляется в автоматическом и ручном режимах, если необходима экстренная остановка машин ЦФД. Из лотков стекломасса в виде гранулята подается в специальные металлические контейнеры, которые транспортируются автопогрузчиком на склад сырьевых материалов. На 2 технологической линии стекломасса в виде гранулята подается на автоматическую установку транспортирования стекломассы в блок А.

Таблица 7 - Характеристика основного технологического оборудования

Наименование оборудования, показатели (на линиях1/2)	Характеристика оборудования (на линиях 1/2)
Питатель	Черт.№С96-100.000 СБ КБ ОАО " Флайдерер-Чудово"
Материал	Сплав ПлРд-10 платина 90% Родий 10%
Вес	Около 1000 гр.
Диаметр выходного отверстия	27 или 29 мм
Размеры	155×155 мм
Высота	100 мм
Чаша
Материал	Специальный сплав
Диаметр	380/517 мм
Высота	85,5/91,5 мм
Количество рядов	36/39
Число отверстий в ряду	699 шт./1034 шт.
Перфорация отверстиями, всего	25164 шт/40326 шт.
Машина ЦФД
Количество	4шт./4шт.