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

Газотрубные котлы применяют при температуре газа на входе не выше 600—700° С, паропроизводительности не выше 3—4 т/ч и давлении не более 0,9—1,2 МПа (9— 12 кгс/см2). Котлы эти устанавливают вертикально или горизонтально без применения обмуровки. Диаметр кот­ ла 2—2,5 м, длина 6—8 м. Котлы имеют большой водя­ ной объем и очень нетребовательны к качеству воды.

2

Рис. 12. Схема установки котла-утилизатора за регенеративной стек­ ловаренной печью

Водотрубные котлы могут применяться при любых значениях температур отходящих газов, производитель­ ности и давления. При температуре отходящих газов выше 1000° С и применении водотрубных котлов первой по ходу газов располагается радиационная часть, пол­ ностью заэкранированная трубами и служащая как для охлаждения газов, так и для осаждения шихтной пы­ ли. Дальше следуют пароперегреватель, испарительная конвективная часть котла и водяной экономайзер. Схе­ ма установки котла-утилизатора за регенеративной стек­ ловаренной печью представлена на рис. 12.

Тепло отходящих газов после регенераторов и реку­ ператоров может быть использовано также для подсуш­ ки сырьевых материалов и огнеупорных изделий в спе­ циальных сушильных устройствах.

50

§ 10. Переводные устройства регенеративных стекловаренных печей

В регенеративных стекловаренных печах для подачи горючего газа и воздуха и отвода дымовых газов, а так­ же изменения направления их движения соответственно циклу работы регенераторов служат специальные уст­ ройства— п е р е в о д н ы е к л а п а н ы . Регенеративные печи, работающие с подогревом горючего газа и возду­ ха, имеют два переводных клапана— для перевода газа и для перевода воздуха.

При соединении регенератора посредством этих кла­ панов с дымовой трубой отходящие газы отводятся из печи через регенератор в дымовую трубу, а при соеди­ нении регенератора с газопроводом горючего газа (обыч­ но генераторного) или с атмосферой в печь поступает газ или воздух.

При отоплении высококалорийным газом или жид­ ким топливом печи имеют переводные клапаны только для переключения воздуха. Переключение направления подачи высококалорийного газа или жидкого топлива осуществляется кранами или вентилями, установленны­ ми на магистральных трубопроводах и ответвлениях к отдельным горелкам.

Площадь проходного сечения переводных клапанов должна быть такой, чтобы горючий газ и воздух про­ текали через них со скоростью 0,75—2,5 м/с. Перевод­ ные клапаны должны быть достаточно герметичны, на­ дежны в действии и доступны для осмотра, чистки и ре­ монта.

В стекловаренных печах для подачи воздуха вместо отходящих газов и наоборот применяли воздушные пе­ реводные клапаны Сименса и Турка. Клапан Сименса (рис. 13, а) состоит из чугунного кожуха 1 и перекидно­ го языка-бабочки 2, поворачивающейся внутри кожуха на оси. Верхнее отверстие в кожухе соединяет клапан с атмосферой, а нижнее — с дымовой трубой. Поворотом языка осуществляется соединение регенератора с атмос­ ферой или дымовой трубой.

Барабанный трехходовой клапан,Турка (рис. 13,6) имеет три отверстия 1 для соединения с обоими воздуш­ ными регенераторами и дымовой трубой и изогнутую перегородку 2. Воздух поступает через отверстие в крыш­ ке барабана, которое регулируется задвижкой. При пе­ реключении клапан поворачивают на 120°.

Воздушные клапаны Сименса и Турка имеют боль­ шое гидравлическое сопротивление и не обеспечивают необходимой плотности. Поэтому для переключения на-

Рис. 13. Схемы переводных клапанов

правления воздуха в настоящее время используют шиберные и тарельчатые клапаны.

На рис. 14 показана схема установки тарельчатых и шиберных клапанов для периодического переключения

52

направления движения воздуха и дымовых газов в ре­ генеративных печах. В воздушный регенератор 1 холод­ ный воздух поступает через клапан 2 и канал 3. В это же время дымовые газы проходят через регенератор 4 и канал 5. При открытом шибере 6 дымовые газы посту­ пают в дымовой боров 7. Тягу дымовой трубы регули­ руют шибером 8. При переключении направления дви­ жения воздуха и дымовых газов закрывают клапан 2, опускают шибер 6, открывают клапан 9 и поднимают шибер 10. Дымовые газы проходят через регенератор 1

иканалы 3 и 7 к дымовой трубе. Положение клапанов

ишиберов регулируют с помощью механизма 11, а уп­ равляют ими с помощью электрической лебедки 12.

При работе стекловаренных печей на генераторном газе довольно часто применяют четырехходовой газовый клапан Клегга (рис. 13,в). Он состоит из чугунного же­ лобчатого кольца 1, снабженного желобчатой крестови­ ной 2, и стального барабана 3 с перегородкой по диа­ метру. Крестовина образует четыре отверстия и устанав­ ливается над каналами, соединенными с регенераторами, дымовой трубой и трубопроводом горючего (генера­

торного) газа. Барабан устанавливают так, чтобы его перегородка попадала в один из двух желобов кре­ ста с водой. Барабан и перегородка, погруженные в во­ ду, образуют гидравлический затвор, герметически деля­ щий барабан на две части. В одной части барабана ре­ генератор оказывается связанным с газовым каналом и подает газ в печь, а в другой части второй регенератор соединен с дымовой трубой. При переключении бара­ бан поднимают настолько, чтобы средняя перегородка, не доходящая до дна желоба, вышла из него. Барабан при этом остается в воде, после чего его поворачивают на 90° и опускают. Направление движения газов при этом изменяется.

Переводной газовый клапан Моргана (рис. 13, г) со­ стоит из желобчатого основания /, корпуса 2, перекид­ ного колпака 3 и приводного механизма. Основание снабжено тремя отверстиями, соединяющими клапан с двумя регенераторами и с дымовой трубой. Корпус кла­ пана погружен в воду, налитую в желоб. Перекидной колпак перекрывает одновременно два отверстия (сред­ нее— дымовое и одно из крайних), соединяя поочередно газовые регенераторы с дымовой трубой.

53

Переводные клапаны обычно располагают перед ре­ генераторами на уровне их основания, т. е. вместе с ни­ ми в помещении под печыо. Положение клапанов по от­ ношению к печи зависит от расположения регенерато­ ров. Если газовые регенераторы находятся внутри, то газовый клапан располагают ближе к печи, а воздуш­ ный— дальше, и наоборот. Иное расположение вызыва­ ет перекрещивание каналов.

Клапаны могут быть переключены вручную или ме­ ханически. Первоначально следует переключать газо­ вый клапан и через несколько секунд воздушный. Обрат­ ная последовательность переключения может вызвать взрыв. При использовании высококалорийного топлива сначала выключают краны, управляющие подачей топ­ лива, затем переключают воздушный клапан, после че­ го включают указанные краны.

При автоматизации управления переводом клапанов используют в основном электрические системы. Автома­ тическое переключение переводных клапанов осуществ­ ляют по температурной разности в регенераторах или по времени. Перевод клапанов по температурам в регене­ раторах предпочтительней, так как позволяет избежать неравномерности работы регенераторов и их перегрева. Возможен перевод клапанов в зависимости от разности температур—-вверху или внизу регенераторов. Разность температур внизу характеризует использование тепла отходящих газов, а разность температур вверху (повто­ ряемость для обеих сторон) — стабильность режима го­ рения и температур в печи. Внизу разность температур больше и измерения легче и надежнее, так как они про­ изводятся в каналах при низких температурах термо­ элементами из неблагородных металлов. Однако в сов­ ременных стекловаренных печах в качестве импульса для перевода клапанов целесообразно пользоваться тем­ пературой вверху регенеративной сйстемы во избежание ее интенсивного износа.

Перевод клапанов по разности температур недоста­ точно обеспечивает равномерность режима работы печи, так как насадки регенераторов постепенно засоряются шихтной пылью и их аккумулирующая способность из­ меняется. Поэтому импульс на перевод дается только тогда, когда при охлаждении насадки температура до­ стигает заданного минимума, и при нагревании насад­ ки — максимума.

54

Температура верха насадки измеряется радиацион­ ными пирометрами или термопарами, которые соедине­ ны с регистрирующим потенциометром, снабженным двухпозиционным контактным устройством. При неис­ правности потенциометра клапаны переводят через оп­ ределенные промежутки времени с помощью контактных часов или реле времени.

При переводе клапанов на печах, отапливаемых гене­ раторным газом, осуществляют последовательно, через определенные промежутки времени, следующие опера­ ции: подают предупредительный сигнал, отключают ре­ гуляторы давления и горения, отключают подачу горю­ чего газа, переводят воздушный и газовый клапаны, включают регуляторы.

На печах, отапливаемых высококалорийным газом, при изменении направления пламени последовательно осуществляют подачу предупредительного сигнала, от­ ключение регуляторов, отключение подачи топлива с одной стороны, перевод воздушного клапана, включение подачи топлива с другой стороны печи, включение ре­ гуляторов.

При отоплении печей жидким топливом для измене­ ния направления пламени отключают подачу топлива в форсунки, переключают на противоположную сторону подачу распыливающего воздуха или пара и выводят форсунки из печи. Затем переводят воздушный клапан, вводят в печь форсунки противоположной стороны печи и после их продувки подают в них топливо. При доста­ точном охлаждении форсунок их не выводят из печи.

Г л а в а IV

ГОРШКОВЫЕ ПЕЧИ

§ 11. Назначение и основные типы горшковых печей

Горшковые печи применяют только для получения оптических, технических, зеркальных, цветных (худо­ жественных) и специальных высококачественных стекол.

Основной частью горшковой печи является обогре­ ваемая рабочая камера, в которой установлены огне­ упорные сосуды — горшки для плавления шихты и боя стекла. В зависимости от назначения могут быть 1-, 2- или 8-12-14-16-горшковые печи. Цветные и техниче­

55

ские стекла обычно варят в печах с несколькими горш­ ками, а оптические и другие специальные стекла — в 1- и 2-горшковых, в которых легче регулировать темпера­ турный режим процесса варки.

Цикл процесса стекловарения в горшковых печах колеблется от 16 до 48 ч в зависимости от состава стек­ ла. Горшковые печи работают периодически, поэтому

Ь Л - Ц ^ Г 7 \]

нои температуры, а затем вновь разогревают для вар­ ки новой порции стекла, что вызывает дополнительный расход топлива.

Горшковые печи бывают регенеративные и рекупера­ тивные с верхним, нижним и комбинированным движе­ нием газов и пламени (рис. 15). Регенеративные горш­ ковые печи с верхним пламенем применяют при высо­ кой температуре варки стекла, допустимом значитель­ ном перепаде температуры по высоте горшка и непро­ должительной выработке сваренной стекломассы. Пере­ численные условия характерны для получения литого зеркального стекла, а также оптических и тугоплавких стекол.

Регенеративные горшковые печи с нижним пламенем целесообразно использовать при сравнительно невысо­ ких температурах варки стекла. Преимуществом таких печей являются отвод охлажденных газов с пода печи и равномерный прогрев горшка по высоте. Эти условия характерны для производства оптического, высококаче­

56

ственного сортового, электроколбочиого стекла и некото­ рых других стекол.

При высоких температурах варки и длительной вы­ работке стекломассы применяют печи с совмещенным верхним и нижним пламенем (комбинированное движе­ ние газов), которые имеют каналы для подвода и отво­ да газов над горшками и на уровне пода печи. В период варки и дегазации стекла действует верхнее пламя, а в период выработки стекломассы — нижнее пламя или оба вида отопления. В рекуперативных горшковых печах преимущественно применяют комбинированные движе­ ния газов.

§ 12. Устройство горшковых печей

На рис. 16 представлена горшковая регенеративная печь с нижним направлением пламени для производства сортового и цветного стекла, отапливаемая генератор­ ным газом. Основными ее элементами являются рабочая камера 1, горшки 2, топливные горелки 3, регенераторы 4 и 5 для подогрева газа и воздуха.

Рабочая камера в зависимости от формы горшков, их размеров и способа отопления печи может быть пря­ моугольной, овальной и круглой. Состоит она из пода, стен и свода. В рассматриваемой печи рабочая камера круглая. Она ограничена подом 6, боковыми стенами 7 и сводом 8. На поду печи устанавливаются 14 стекло­ варенных горшков, которые обогреваются горячими га­ зами— продуктами сжигания топлива, для чего в цент­ ре пода имеются горелочные отверстия 9 (кади), через которые в рабочую камеру поступает пламя и отводят­ ся греющие газы. Под печи обычно выкладывают из крупных шамотных или динасовых плит толщиной 200— 300 мм, а часть его, окаймляющую кади, выкладывают из фасонного, специального, обычно электроплавленого, огнеупора.

Стены печи (окружка) имеют закрываемые заслон­ ками проемы 10 для вставки и выемки стекловаренных горшков. Их выкладывают из нормального шамотного кирпича, снаружи изолируют теплоизоляционным кирпи­ чом, общая толщина стен (один кирпич огнеупорный и один теплоизоляционный) 400—500 мм.

Рабочие отверстия для загрузки шихты и ручной вы­ работки стекла разделены простенками 11, которые вы-

57

55 6 5

5)

Рис. 16. Горшковая регенеративная печь с нижним направлением пламени для выработки сортового и цветного стекла

а — продольны й разрез; б — план

58

кладывают из динасового кирпича. Толщина простенков 230—250 мм, а сводиков над ними 113—115 мм.

Главный свод печи 8 выкладывают из динасового кирпича и изолируют теплоизоляционным кирпичом, его толщина 230—250 мм. Стрела подъема главного свода составляет Vs—Vn пролета.

Свод горшковой печи обычно неподвесной. Он поко­ ится на пятах, передающих его массу непосредственно

дажом.

Горизонтальные горелочные каналы 12, соединяющие регенераторы с камерами предварительного сгорания (карманами) 13, выкладывают из динасовых кирпичей или другого огнеупорного материала, стойкого при вы­ соких температурах. Числа каналов определяется чис­ лом горелочных отверстий (кадей) 9. К каждой кади подводятся два горизонтальных канала: один для газа, другой для воздуха.

Горелки для сжигания газообразного топлива могут быть кадиевые, щелевидные и шахтные. Площадь по­ перечного сечения влетов горелок равна 1,5—2,5% пло­ щади пода печи. Кадиевые горелки, применяемые в печах с нижним пламенем, расположены под подом печи и сое­ динены с камерами предварительного сгорания топлива. В них горючий газ и воздух подаются параллельными струями с одинаковой скоростью. Здесь сгорает лишь небольшая часть топлива, так как процесс смесеобразо­ вания, от интенсивности которого зависит полнота сго­ рания горючей смеси, в камерах предварительного сго­ рания еще не заканчивается. Основная часть топлива сгорает в рабочей камере печи, куда из камер предва­ рительного сгорания через кади со скоростью 12—15 м/с поступает горючая смесь.

Щелевидные горелки подобно кадиевым устанавли­ вают под подом печи. Они не имеют камер предвари­ тельного сгорания и представляют собой каналы для подвода в печь горючей смеси и отвода продуктов сго­ рания. В регенеративных печах с верхним пламенем и рекуперативных применяют шахтные горелки, которые снабжены камерами предварительного частичного сго­ рания. В этих горелках имеются вертикальные и гори­ зонтальные каналы, связывающие регенераторы или ре­ куператоры с рабочей камерой печи.

59