книги из ГПНТБ / Волгина, Ю. М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов учебник

ления Ар, Па. При этом учитывают также возможности изменений в работе печи и дымососа (принимают коэф­ фициент запаса, равный 1,3—1,4).

Приведенные в каталогах данные о производительно­ сти вентиляторов и дымососов и создаваемом ими давле­ нии даны для воздуха при 20° С и давлении »0,1 МПа (760 мм рт. ст.). При других параметрах газов необхо­ димо пересчитывать давление и требуемую мощность. Для пересчета при заданной постоянной производитель­ ности используют следующие формулы:

для давления

Ро

где Др — полное давление при выбранной производительности сог­ ласно каталогу в Па; Дррасч — то же, при перемещении газа с плот­

ностью р/ в Па; N и N t — требуемая мощность в кВт для тех же

УСЛОВИЙ, ЧТО И ДЛЯ Ар И Дррасч-

Мощность, требуемую на валу вентилятора или ды­ мососа, определяют по формуле

Температура отходящих газов не должна быть ниже 100° С во избежание конденсации паров и разрушения деталей дымососов. Размеры дымовой трубы у вентиля­ тора определяют на основании допустимых скоростей на выходе из трубы (10—20 м/с) и санитарных норм.

§46. Устройства для перемещения газов

игазопроводы

Газы поступают в стекловаренную печь, как уже ука­ зывалось, или за счет естественной тяги (геометрической разности высот), создаваемой отдельными элементами печи, или с помощью нагнетающих или отсасывающих устройств — вентиляторов и эжекторов. Природный газ поступает в печь под действием давления в газовой ма­ гистрали.

Отходящие газы отводятся с помощью естественной

2 1 2

тяги или принудительно — вентиляторами-дымососами и эжекторами. Тяга дымовых труб создается за счет движения в них отходящих газов, нагретых выше 150° С.

При интенсивной работе печей и движении газов с большими скоростями, а также установке приборов для измерения количества газов, автоматических регуля­ торов и котлов-утилизаторов сопротивления на пути от­ ходящих газов настолько возрастают, что они не могут быть преодолены только естественной тягой. Кроме того, снижение температуры отходящих газов при улучшении использования их тепла уменьшает тягу, создаваемую дымовой трубой. В таких случаях устанавливают устрой­ ства для искусственного отвода газов и принудительной подачи воздуха. Устройства для отвода газов (дымосо­ сы) необходимо снабжать дымовыми металлическими трубами, чтобы можно было выбрасывать газы на доста­ точной высоте, где они не причиняют вреда населению и растительности.

Довольно часто в печах используют одновременно естественную тягу и принудительный отвод газов.

На рис. 75 приведены схемы устройств для принуди­

213

Природный газ поступает к печи по стальным тру­ бопроводам, а генераторный газ — по подземным кир­ пичным и надземным футерованным (неочищенный горю­ чий генераторный газ) и нефутерованным трубопрово-

. дам. Воздух подводится к печной системе по стальным трубопроводам, отходящие газы отводятся от печи по кирпичным газопроводам (каналам).

Размеры (сечения) газопроводов зависят от скорости газов. Скорость природного газа 25—35, очищенного генераторного 6—12, неочищенного 0,5—2 и дымовых газов 2—6 м/с.

При температуре газов выше 600° С кирпичные газо­ проводы выкладывают изнутри из шамотного (0,5 кир­ пича), а снаружи из красного кирпича (1 кирпич). При более низких температурах можно использовать только красный кирпич (1,5 кирпича). Своды каналов выкла­ дывают в два переката по 0,5 кирпича.

Давление, на которое рассчитывают устройства для перемещения газов, определяют по значениям местных сопротивлений, сопротивлений от трения и создаваемой печью геометрической разности давлений с учетом запаса.

Г л а в а XI

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ИРЕМОНТ СТЕКЛОВАРЕННЫХ ПЕЧЕЙ

§47. Текущее обслуживание

и непосредственное наблюдение

Текущее обслуживание ванных печей включает за­ грузку шихты, наблюдение за режимом и состоянием печи, расходом топлива, работой вспомогательного обо­ рудования и выработочных устройств.

Для получения высоких показателей работы стекло­ варенных печей важно поддерживать постоянными ре­ жим питания шихтой, температурный режим, давление,

214

соотношение топлива и воздуха, а также расположение технологических зон по длине бассейна.

При загрузке шихты и боя необходимо соблюдать правильное их соотношение и поддерживать постоянным уровень стекломассы. Перед загрузкой в печь бой из­

должен занимать не менее 80% ширины бассейна печи. Если поддерживается постоянный уровень стекло­ массы, то не нарушаются условия питания стеклофор­ мующих машин и меньше подвергаются разъеданию ог­ неупорные материалы кладки бассейна. Грубый конт­ роль уровня стекломассы в ванных печах непрерывного действия осуществляют вручную с помощью загнутого стального стержня с делениями и автоматически шамот­ ными или стальными охлаждаемыми водой поплавками, а также контактными, пневматическими и оптическими уровнемерами. Постоянство уровня стекломассы под­ держивается уровнемерами, автоматически связанными

с загрузчиками шихты.

Процесс стекловарения контролируют путем отбора проб стекломассы на ряде участков по длине бассейна печи для определения степени провара, однородности и выявления имеющихся пороков.

Отклонения в содержании отдельных компонентов стекла не должны превышать (в пределах заданного) 0,2—0,3%- При устойчивом отклонении сверх указанных пределов необходимо корректировать состав шихты.

Заданный температурный режим поддерживают, соб­ людая определенными соотношение топлива и воздуха, тягу дымовой трубы или дымососа и положение шибе­ ров горелок в печи. В регенеративных печах клапаны переводят либо в назначенное время, либо по мере ох­ лаждения насадок регенераторов.

Расход топлива по сторонам печи должен быть оди­ наковым, чтобы обеспечить равную степень нагрева стекломассы по ширине бассейна.

При постоянной производительности печи общий рас­ ход топлива следует также поддерживать постоянным, между тем по мере разъедания огнеупоров он постепен­ но увеличивается.

Обслуживающий персонал ведет наблюдение за со­

215

стоянием всех элементов печи и особенно тех, которые быстро изнашиваются: горелок, сводов, стеновых брусь­ ев бассейна и регенераторов. Наблюдение за разъеда­ нием стеновых брусьев ниже уровня зеркала стекломас­ сы ведут с помощью стального крюка.

Основными и постоянно контролируемыми парамет­ рами теплового режима являются температуры в рабо­ чей камере печи, а также стекломассы, поступающей на выработку. Непрерывно контролируют также парамет­ ры, от которых зависят эти температуры. Систематиче­ ски проверяют параметры, характеризующие экономич­ ность работы печи: расход тепла, потери с отходящими газами.

Необходимое распределение температур по длине ванной печи достигается путем соответствующей регули­ ровки работы горелок. Расход топлива отдельными го­ релками должен соответствовать потреблению тепла в той или иной части печй, а также обеспечивать создание необходимого температурного максимума по стекломас­ се (температурного барьера).

Основным потребителем тепла в ванных печах явля­ ется зона варки. Количество топлива, сжигаемое в го­ релках этой зоны, определяет варочную способность пе­ чи и качество стекла.

Расход топлива непрерывно возрастает от первой го­ релки до горелки зоны максимума, а за нею—-непрерыв­ но снижается. Наибольший расход топлива поддержива­ ется в горелке, создающей максимум температур стек­ ломассы.

О температуре и характере пламени в печи можно судить по накалу кладки и цвету пламени. Обычно печи работают со светящимся пламенем. Факел пламени в ванных печах должен быть жестким и настильным, но не слишком длинным — хвосты факелов не должны посту­ пать в каналы, отводящие газы, так как в этом случае неполностью сгорает топливо и может произойти разгар горелок. При коротком факеле появляется опасность не­ равномерного нагрева и большого избытка воздуха.

Для измерения температур в рабочей камере печи ис­ пользуют преимущественно термоэлектрические и ра­ диационные пирометры — ардометры.

Температуры по глубине стекломассы измеряют тер­ мопарами, вводимыми через окна в стенах и через свод.

По длине ванной печи имеется температурный мак­

216

симум, обеспечивающий поддержание определенного цикла потоков стекломассы. В последнее время для уве­ личения производительности печи участок максимальных температур несколько растягивается и смещается в сто­ рону выработочной части.

Потоки стекломассы периодически исследуют, погру­ жая в нее шамотные поплавки и наблюдая за их дви­ жением. Представление о потоках стекломассы дает и изучение температурного поля по глубине стекло­ массы. Некоторые параметры, характеризующие режим работы печи, контролируются периодически: температу­ ра, давление и состав газов в каналах перед регенерато­ рами и в горелках стекловаренных печей.

При эксплуатации стекловаренных печей необходимо принимать все меры, чтобы устранять подсосы холодно­ го воздуха и неполноту горения, сжигать топливо с ма­ лым избытком воздуха, уменьшать выделение газов и потери излучением через отверстия, улучшать использо­ вание тепла отходящих газов.

Постоянство технологических параметров печи мо­ жет быть достигнуто с помощью автоматических регу­ ляторов. Применение автоматических регуляторов игра­ ет большую роль в повышении производительности стек­ ловаренных печей и их к.п.д.

В настоящее время на крупных и средних ванных пе­ чах автоматически регулируют загрузку шихты, давление горючего газа, температуру в печи, соотношение топли­ ва и воздуха, давление в пламенном пространстве, тем­ пературу подогрева воздуха и газа в регенера­ торах.

Продолжительность нормальной эксплуатации стек­ ловаренных печей обычно зависит от условий производ­ ства. В период эксплуатации производят текущие и го­ рячие ремонты отдельных элементов печи.

Срок службы отдельных элементов и печи в целом зависит от качества огнеупоров, соблюдения правил технической эксплуатации и тщательности проведения ремонтов.

Стены (верх) бассейна варочной части печи, снаб­ женные искусственным охлаждением, из шамота слу­ жат 6—9 месяцев, из каолина 1,5—2 года, из бакора до 3—4 лет, нижняя часть стен бассейна в варочной части из шамота 1,5—3 года, в студочной и выработочной ча­ стях — 3 года.

217

10 лет (при выработке цветных стекол срок службы уве­ личивается), стены и прочая кладка машинного кана­ ла — 5—6 лет.

Степень разъедания и износа насадок регенераторов определяется свойствами насадочного кирпича, спосо­ бом загрузки и составом шихты. Насадки регенераторов сменяют частично каждые 6—18 месяцев и полностью при холодных ремонтах. Длительность службы кладки регенераторов: стен 10—15 лет, свода 3 года и больше; элементов керамических рекуператоров 1—1,5 года; стен рекуператоров 3—5 лет.

Срок службы главного свода печи в варочной части и стен пламенного пространства 1,5—3 года, вырабо­ точной части 3—5 лет.

Особенно быстро (через 8—10 месяцев) разрушается кладка первых пар горелок в крупных и средних печах с поперечным направлением пламени и в печах с подко­ вообразным направлением пламени (конец делительно­ го языка и влетные брусья). В зависимости от нагрузки влеты горелок могут служить 1—3 года.

§ 48. Контроль и автоматическое регулирование режима работы стекловаренных печей

Для соблюдения заданного технологического и теп­ лового режимов и достижения высоких показателей по производительности, расходу топлива, стойкости кладки и качеству продукции стекловаренные печи снабжают контрольно-измерительными приборами и системами ав­ томатического регулирования.

При помощи специальных приборов и аппаратов контролируют: состав, расход, температуру и давление топлива, воздуха для горения и отходящих газов (для топлива также теплоту сгорания); температуру и давле­ ние во всей печной системе; температуру и уровень стек­ ломассы.

В ванных печах непрерывного действия автоматиче­ ски регулируют соотношение топливо — воздух, распре­ деление температур в варочной и выработочной частях печи, давление в рабочей камере, уровень стекломассы,

218

а также автоматически переключают переводные клапа­ ны. Кроме этого, проверяют показатели, характеризую­ щие работу вспомогательного оборудования стеклова­ ренных печей: расход, давление и температуру воздуха и воды для охлаждения, давление воздуха в воздухопро* водах, расход электроэнергии на привод вентиляторов и т. д.

Состав, теплота сгорания, расход топлива и расход воздуха. Для определения состава горючего газа ис­ пользуют ручные газоанализаторы ВТИ-2 и ВТИ-3, а иногда газоанализатор Орса с различными приспособ­ лениями для дожигания горючих составных частей.

Для автоматического анализа применяют различные газоанализаторы (на С 02, 0 2, СО, Н2, СН4).

Влажность газа определяют по содержанию влаги в определенном объеме газа, а также с помощью психро­ метра.

Теплота сгорания газа измеряется автоматическими газовыми калориметрами периодического или непрерыв­ ного действия с помощью газозаборной трубки, установ­ ленной в подводящем газопроводе, а также расчетом по составу газа. Теплоту сгорания газа контролируют для проверки его состава, влияющего на температуру и со­ став газовой среды в рабочей камере печи.

При использовании жидкого топлива определяют его элементарный состав, содержание влаги и минераль­ ных остатков, вязкость, температуру застывания и тем­ пературу вспышки.

Расход газа и воздуха при помощи измерительных диафрагм, устанавливаемых на газопроводе и воздухо­ проводе, измеряют мембранными, поплавковыми, коло­ кольными дифманометрами-расходомерами с дистан­ ционными датчиками, соединенными с вторичными при­ борами, которые могут быть показывающими, регистри­

горение, отсутствие потерь топлива, а также устраняет опасность возникновения острого пламени, разрушаю­ щего кладку печи.

Обычно перепады давлений от измерительных диаф­ рагм, установленных на соответствующих трубопрово­ дах, передаются на датчики расходомеров, которые пре­

219

образуют перепады давления в электрические или пнев­ матические сигналы, поступающие на регулятор соотно­ шения. Здесь значения сигналов сравниваются между собой и с заданным соотношением и в случае отклоне­ ния от заданного соотношения регулятор посылает команду на исполнительный механизм, который переме­ щает в соответствующую сторону регулирующий орган, установленный на воздухопроводе.

Расход жидкого топлива измеряют с помощью нефтемеров. В отдельных случаях этот расход определяется вместимостью расходных баков.

Состав отходящих газов. В отходящих газах содер­ жатся продукты полного (С 02 и Н20) и неполного (СО, Н2, СН4) сгорания, а также избыточный кислород и азот, перешедший из топлива и воздуха. В состав продуктов

тов разложения составляет 3—5% всего количества от­ ходящих газов.

Определение состава отходящих газов дает возмож­ ность установить степень полноты сгорания топлива, ко­ эффициент избытка воздуха в отдельных участках печ­ ной системы, характер газовой среды и потери тепла с отходящими газами.

Отходящие газы анализируют ручными и автомати­ ческими газоанализаторами. Из ручных газоанализато­

взвешенных частиц. Для ручного анализа пробы отбира­

засасываются (компрессором, пароструйным прибором) через пыле- и влагоотделитель (циклон, водяной промыватель, механический и электростатический очиститель) и движутся по медной трубке к газоанализатору.

Количество отходящих газов обычно не определяют, так как они имеют высокую температуру и движутся по кирпичным каналам, в которых трудно устанавливать измерительную аппаратуру. При использовании искус­ ственной тяги й применении металлических дымовых ка­ налов измерение количества отходящих газов возможно.

Температура в печной системе. Температуры газовой среды, поддерживаемые в печной системе, должны быть

2 2 0

минимально необходимыми для получения определенно­ го количества стекломассы требуемого качества, что обеспечивает минимальные расходы топлива и износ огнеупоров.

Для непрерывного измерения температур в рабочей камере печи служат преимущественно термоэлектриче­ ские и радиационные пирометры, позволяющие легко передавать и регистрировать показания. Для периоди­ ческих измерений температур применяют пирометры ча­ стичного излучения с нитью накаливания (оптические пи­ рометры). Температуры наружных поверхностей изме­ ряют с помощью плоскостных термопар-термощупов.

Для измерения температур в рабочем пространстве печи применяют платинородий-платинородиевые и пла- тинородий-платиновые термопары. При низких темпера­ турах пригодны хромель-алюмелевые термопары и дру­ гие термопары из неблагородных металлов. Пирометры или термопары соединяют компенсационными провода­ ми с вторичными приборами — самопишущими потенци­ ометрами. Место установки и число приборов (термопар, пирометров), измеряющих температуру, зависят от типа, размеров и режима работы печи.

В пламенном пространстве одногоршковых печей термопару устанавливают горизонтально через отвер­ стие в стене или же, как и в многогоршковых печах, вер­ тикально в центре свода. В многогоршковых печах зна­ чительных размеров и при необходимости непрерывного контроля температур устанавливают два радиационных пирометра, визируемых на внешний край горшка. Вследствие несимметричности распределения температур в таких печах периодически дополнительно измеряют оптическим пирометром температуру краев выбранных горшков.

В ванных печах периодического действия термопару располагают в середине свода. При необходимости тща­ тельного контроля температуры с боков печи дополни­ тельно устанавливают одну-две термопары или радиаци­ онные пирометры, визируемые на противоположные стенки.

В ванных печах непрерывного действия с поперечным направлением пламени термопары размещают в своде рабочей камеры. При двух парах горелок их распола­ гают перед первой парой горелок и между горелками, при трех и четырех парах — перед первой горелкой и

221