Fours verriers : finalité, classement général, indicateurs de performance. Fours de fusion de verre

1. Objectif du four.

Dans ce projet de cours, un four à bain continu sera considéré. Type de four - régénératif, à écoulement continu avec une direction de flamme en forme de fer à cheval. Structurellement, le four a un bassin de fusion et de travail, interconnecté par un écoulement à travers le verre en fusion.

Pour le chargement de la charge et du calcin, le four est équipé de deux poches de chargement étanches situées sur ses côtés latéraux.

La piscine d'infusion de la fournaise est chauffée au gaz naturel. Pour chauffer la cuve d'infusion, le poêle est équipé de six brûleurs situés sur la paroi d'extrémité du bain du four, à l'opposé de sa partie active.

Suppression gaz de combustion de la cuve de fusion du four verrier s'effectue à travers le système conduits de fuméeéquipé de soupapes de fumée et d'air, d'arrêt, de volets rotatifs et de métal cheminéeà l'aide des extracteurs de fumée principaux et de secours DN-9U.

Pour utiliser la chaleur des fumées d'échappement, le four est équipé de régénérateurs avec un garnissage de type "Lichte" à alvéoles 170x170.

La chaleur perdue est également utilisée dans la chaudière de récupération de chaleur.

La capacité du four est de 70 tonnes par jour.L'assortiment produit est une bouteille de verre vert foncé.

2. Justification de la performance.

Type de four - régénératif, à écoulement continu avec une direction de flamme en forme de fer à cheval. Productivité du four - 70 tonnes par jour. La forme et les dimensions du bassin de travail sont prises de manière constructive sur la base du placement d'une ligne de machine AL-118-2 (huit sections, deux gouttes). La machine est desservie par une équipe de trois personnes par quart de travail (deux machinistes et un régleur de la machine de formage du verre). Il y a trois quarts de travail au total. L'assortiment produit est une bouteille de verre vert foncé. Poids de la bouteille - 340 grammes. Le nombre de coupes est de 80 (par minute). Le coefficient d'utilisation du verre fondu (KIS) -0,95.

Ce four de fusion de verre offre une efficacité isolation thermique parois et fond de piscine, parois de l'espace flamme, brûleurs, voûtes des bassins de fusion et de travail, brûleurs et régénérateurs, ce qui augmentera considérablement la productivité des récipients en verre dans cette zone de production.

3. Sélection d'un enlèvement spécifique et calcul des dimensions géométriques de base du four.

Composition chimique du verre :

SiO 2 -72 %

Fe 2 O 3 + AL 2 ô 3 -2,3 %

N / A 2 ô + K 2 Environ -14%

CaO + MgO-11,5%

ALORS 3 -0 ,2 %

Température de cuisson maximale-1500˚ C

Dans la plage de température de 23 à 1500˚C, la viscosité des verres change de 18 ordres de grandeur. A l'état solide, la viscosité est d'environ 10 19 Pa s, à l'état fondu -10 Pa s. La dépendance à la température de la viscosité est montrée sur la figure. A basse température, la viscosité change légèrement. La diminution la plus marquée de la viscosité se produit dans l'intervalle 10 15 -10 7 Passe.

Courbe de température de viscosité.

Déterminer les dimensions principales de la chambre de travail.

La zone de la partie cuisson du four, m 2 :

F = G * 10 3 / g ;

Où g - productivité du four, kg/jour ;

g -élimination spécifique de la fonte du verre du miroir de la cuisson

pièces, kg / (m 2 * jour).

Nous acceptons g = 1381 kg / (m 2 * jour).

Puis F = 70 000 / 1381 = 50,68 m 2.

La longueur de la table de cuisson pour un four à flamme en fer à cheval est calculée à partir du rapport

L : B =1,2 : 1

L * B =50,68

1,2 * x * x = 50,68

x2 = 50,68 : 1,2

x = 6,5 m (largeur B )

6,5 * 1,2 = 7,8 m (longueur L )

Rapport longueur/largeur L / B =7,8/6,5=1,2

La largeur de la chambre de combustion est 120 mm plus large que la largeur de la piscine, c'est-à-dire 6,5 + 0,12 = 6,62 m

Hauteur de levage de l'arc F = 6,62 / 8 = 0,83 m.

La longueur de l'espace enflammé est de 7,8 + 0,2 = 8 m.

Profondeur de la piscine : ébullition mm, ébullition mm.

La surface de la partie cuisson à une température de cuisson de 1500C est prise égale à la surface de la partie cuisson : F st = 50,68m 2.

La largeur de la section d'ébullition correspond à 80% de la largeur de la section d'infusion : 6,5 x 0,8 = 5,2 m. Nous acceptons la largeur des poches de chargement (6,5-0,9) /2 = 2,8 m, où 0,9 m est la largeur de la paroi de séparation. . Poche de chargement longueur 1 m.

4. Justification de la répartition de la température dans le four.

Le processus thermique, à la suite duquel un mélange de composants dissemblables forme une masse fondue homogène, est appelé verrerie.

Un mélange fluide ou granulaire est chauffé dans un four à bain, à la suite de quoi il se transforme en une masse de verre liquide, subissant des interactions physico-chimiques complexes des composants qui se produisent sur un intervalle de température significatif.

Il existe cinq étapes de fabrication du verre : la formation du silicate, la formation du verre, la clarification (dégazage), l'homogénéisation (moyenne) et le refroidissement (refroidissement).

Les différentes étapes du processus de fabrication du verre se succèdent dans une certaine séquence le long du four et nécessitent la création du régime de température requis du milieu gazeux, qui doit être strictement inchangé dans le temps. La répartition des températures sur la longueur et la largeur du four à bain dépend des propriétés du verre et des conditions de fusion. Lors de la fusion du verre vert foncé, la température au début de la zone de fusion (près de la poche de chargement) est de 1400-1420˚С, car le chauffage, la fusion et la pro-cuisson de la charge ont lieu dans cette partie du bassin du four, c'est-à-dire l'achèvement des étapes de formation des silicates, de formation du verre et de clarification partielle du verre en fusion. La température du verre fondu au niveau de la poche de chargement est de 1200-1250˚С. Dans la zone de clarification, la température du milieu gazeux est maintenue à un maximum de -1500˚C, car à cette température la viscosité du verre fondu diminue, une clarification intensive se produit et l'homogénéisation est terminée. Dans la zone de refroidissement, la température du milieu gazeux diminue progressivement jusqu'à 1240˚C, ce qui entraîne une augmentation de la viscosité du verre fondu. Dans la zone de production régime de température est fixé en fonction des exigences nécessaires à la production normale de verre fondu et à la formation de produits verriers à partir de celui-ci.

Pour établir un régime de température stationnaire du milieu gazeux dans le four, il est nécessaire de réguler la quantité et le rapport de combustible et d'air fournis au four, de les mélanger soigneusement et d'éliminer les gaz de combustion en temps opportun.

La possibilité d'établir un certain régime de température est prévue par la conception du four à bain.

Le changement de régime de température est influencé par la pression des gaz dans la chambre de travail du four. L'augmentation de la pression jusqu'à certaines limites contribue à un chauffage plus uniforme pièces séparées fours, car le volume de la chambre de travail est rempli de flammes autant que possible. La création d'un vide dans le four entraîne une diminution de la propagation de la flamme et de l'aspiration d'air froid par les trous. Cela détériore l'uniformité de la distribution de la température et provoque une diminution des températures dans les parties du four où l'air froid entre.

Le régime de température du four dépend également de la température de la flamme et de sa répartition sur la longueur de la flamme. La température de la flamme est régulée par l'alimentation en air.

5.Calcul de la combustion du carburant, de la température réelle de la flamme et température minimale chauffage à air.

La chaleur de combustion du combustible est déterminée par sa composition:

Q m = 358CH 4 + 637C 2 H 6 + 912C 3 H 8 + 1186C 4 H 10;

Q n = 358 * 93,2 + 637 * 0,7 + 912 * 0,6 + 1186 * 0,6 = 35 200 kJ / m 3

Équations de réaction de combustion composants le carburant:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q;

C 2 H 6 + 3,5O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O + Q ;

C 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 4H 2 O + Q;

C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4CO 2 + 5H 2 O + Q.

Taux d'excès d'air L =1,1.

Le calcul de la combustion est résumé dans le tableau :

О 2Т et О 2D - consommation d'oxygène, respectivement, théorique et réelle, à L =1,1; N 2D - le volume réel d'azote de l'air ; VL - la consommation réelle d'air pour la combustion de 1 m 3 de gaz ; V ré - le volume de produits de combustion pour 1 m 3 de gaz.

Composition volumétrique des produits de combustion,% :

CO2 = 0,993 * 100 / 11,28 = 8,80

H2O = 1,939 * 100 / 11,28 = 17,20

N 2=8,144*100/11,28=72,23

ô 2=0,2*100/11,28=1,77

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Montant-100

Déterminons la consommation de carburant :

Composons le bilan thermique de la partie cuisson du four.

Partie d'entrée

Lorsque le verre est fondu dans des fours à bain continu, tous les processus de conversion de la charge en un verre fondu clarifié et homogénéisé se produisent à la surface du verre fondu remplissant le bassin du four. Les conceptions et les tailles des fours à bain continu modernes sont très diverses et sont déterminées par la composition et les propriétés du verre fondu produit, la méthode de moulage des produits et l'échelle de production.

Structurellement, le poêle de salle de bain est divisé en chauffé (zones de cuisson et de clarification) et non chauffées (refroidissement et préparation). Dans la partie chauffée, la pénétration de la charge, la clarification, l'homogénéisation et le refroidissement initial du verre en fusion ont lieu.

V non chauffé partie, le refroidissement du verre en fusion est terminé, et des dispositifs pour sa production lui sont adjacents. Par productivité, les fours à bain sont divisés en petits (2-15 tonnes / jour), moyens (jusqu'à 100 tonnes / jour) et grands (100-450 tonnes / jour). Les petits fours de fusion du verre ont une superficie de la partie chauffée de 10 à 50 m 2, ils sont utilisés pour la production mécanisée de grands produits en verre, de récipients en verre. Les grands fours d'une superficie de la partie chauffée de 90 à 300 m 2 sont destinés à la production de verre à vitre.

Fig. 7. Schéma des zones dans la baignoire d'un four à plaques de verre avec un canal machine: partie chauffée - zones de cuisson ( 1 ) et éclaircissant ( 2 ) et la partie non chauffée - les zones élèves ( 3 ) et de fabrication ( 4 )

Le chargement de la charge et des ferrailles dans le four est effectué par des chargeurs mécaniques de type table ou rotatif sur la surface du verre en fusion à travers la poche de chargement. La charge et la bataille forment une couche d'environ 150-200 mm d'épaisseur, légèrement immergée dans celle-ci, à la surface du verre en fusion. La charge est chauffée par le bas par le verre fondu et par le haut en raison du rayonnement de la flamme. La surface de la charge est frittée, puis une couche de mousse fondue est formée dessus, qui s'écoule vers le bas, exposant la surface fraîche de la charge. Le processus de frittage, de fusion et d'élimination de la masse fondue de la surface de la charge se poursuit jusqu'à ce que la dernière couche de la charge se transforme en une masse fondue recouverte de mousse de cuisson. Pendant l'ébullition, la couche de charge se décompose en zones isolées entourées de mousse, qui se dissolvent ensuite complètement, et seule la mousse reste. La partie du bain du four, recouverte d'une couche de charge, forme le bord de la charge ; la partie attenante recouverte de mousse - le bord de la mousse. Ces deux parties sont appelées collectivement la zone de cuisson, qui est située entre l'extrémité de remplissage du four à bain et le kwelpunkt (maximum sur la courbe de température le long du four). La partie du four à côté du kvelpunkt s'appelle la zone de clarification ; Cette zone est caractérisée par le dégagement de bulles de gaz, à la suite desquelles la surface du verre en fusion est recouverte d'amas de bulles et apparaît « grêlée ». La zone d'éclaircissement est contiguë à la zone de refroidissement, dont la surface doit être semblable à un miroir, puisque le dégagement des gaz doit s'arrêter. Studka continue dans la zone de production, où le verre en fusion se refroidit, acquérant la viscosité nécessaire à la production.

Pour assurer la stabilité du fonctionnement du four, la stabilité de la longueur de chacune des zones doit être atteinte. La modification des limites de la zone de fusion provoque une violation du régime d'échauffement des couches profondes, ce qui peut conduire à l'implication du verre fondu, défectueux en homogénéité thermique et chimique, dans le flux de travail. La stabilité de la longueur des zones sur la longueur du four est obtenue grâce au maintien précis du maximum de température du verre fondu à la frontière de la zone de cuisson et de la zone de clarification ; la constance de la composition de la charge et le rapport charge/bataille ; stabilisation d'enlèvements spécifiques de verre en fusion; régimes thermiques et gazeux stables.

Le verre fondu dans le bain du four est en mouvement continu, ce qui s'explique principalement par la différence de niveau qui se produit dans les conditions d'extraction du verre fondu à l'extrémité de travail du four. Pour cette raison, il y a toujours un flux de travail dans le bain du four, qui est alimenté par des portions fraîches de la charge, qui sont transformées en verre fondu. En plus de ce flux de travail principal, tout le verre fondu est impliqué dans la convection en raison de la différence de températures de fusion à travers les zones du bassin du four. Kwelpunkt joue un rôle particulier dans l'organisation des flux de convection, créant une barrière thermique sur le chemin du travail et des flux thermiques du verre en fusion. La barrière thermique le long de la ligne du maximum de température forme une interface entre les flux de verre fondu dans le four à bain. À partir de cette limite, le verre fondu le plus chaud s'écoule vers les deux extrémités du four, se refroidit, descend et revient dans la zone inférieure, créant des écoulements circulaires. Le gradient de température se produit également dans le sens transversal, puisqu'il existe toujours une différence de température entre les parois de la piscine et dans la partie axiale longitudinale du four. Par conséquent, en plus des flux thermiques longitudinaux, il existe également des flux circulaires transversaux.

Les flux de chaleur longitudinaux ont un cycle de masse et de production. Le cycle de remplissage est formé par un flux de verre fondu refroidi à l'extrémité de remplissage du four, qui descend, s'écoule dans la zone inférieure jusqu'à la ligne du kwelpunkt, où il monte et revient à la fin du chargement de charge.

Figure 8. La trajectoire des flux de convection longitudinale du verre fondu dans le bain du four à vitres : UNE- cycle en vrac ; B- cycle de travail

Le cycle de production est formé par le flux de travail du verre fondu, qui est partiellement utilisé pour le moulage, et en partie, une fois refroidi, s'enfonce dans les couches inférieures et revient en arrière, fermant le cercle dans la zone du kwelpunkt. La puissance des flux dépend de la différence de température dans les différentes sections du four à bain, de la quantité de verre fondu produite, de la profondeur de la piscine et d'autres raisons. Les débits dépendent de la conception du four et du lieu de leur circulation et sont de 8-15 m/h pour le cycle de fonctionnement, de 5-7 m/h pour le cycle vrac, et d'environ 1 m/h pour le cycle transversal. (près des murs).

Des flux de verre fondu correctement organisés contribuent à un flux plus complet de toutes les étapes de la fabrication du verre. Les écoulements en vrac améliorent les conditions de pénétration, de clarification et d'homogénéisation du verre en fusion. Les flux du cycle de travail contribuent à la fourniture de la masse de verre homogène en température à la production. Dans le même temps, les flux peuvent affecter négativement la qualité du verre fondu lorsque leur direction et leur vitesse changent, donc la condition principale pour le fonctionnement normal du four à bain est le strict respect de la constance conditions thermiques, alors que les flux de verre en fusion restent stables, leur intensité et leurs trajets restent inchangés.

Pour chaque four, selon sa conception et son type de verre, un certain mode technologique est établi. fonte du verre, qui comprend : le régime thermique le long du four et le régime thermique le long du four jusqu'à la zone de formage.

Méthodes existantes L'intensification du processus verrier peut être divisée en deux groupes : le génie physico-chimique et le génie thermique. Les méthodes physico-chimiques comprennent : le broyage fin des composants de la charge, la granulation de la charge, l'utilisation d'accélérateurs de cuisson et d'enlumineurs, le brassage mécanique et le bullage du verre en fusion. Les méthodes d'ingénierie thermique comprennent : l'augmentation de la température dans la zone de cuisson, en utilisant le chauffage électrique.

La source d'énergie thermique se distingue fougueux, électrique et flamme-électrique fours verriers.

Dans les fours à combustion, le chauffage est effectué en brûlant du gaz naturel dans la chambre de combustion du four. La température maximale de l'espace gazeux atteint 1650 0 C. La consommation de chaleur spécifique est de 10-14 MJ/kg de verre fondu. L'élimination spécifique du verre en fusion de la zone du bassin de fusion, selon le type de verre, atteint 900 - 3000 kg / (m2 jour). Le rendement thermique des fours à combustion est de 16 à 25 %.

Le chauffage des fours électriques est basé sur les propriétés du verre fondu à conduire électricité, à des températures supérieures à 1000 0 С et dégagent de la chaleur selon la loi de Joule-Lenz. Les fours électriques pour la fusion du verre, par rapport aux fours à flamme, présentent les avantages suivants : aucune perte de chaleur avec les gaz d'échappement, réduction des pertes de la charge et du verre fondu de composés volatils, création de l'environnement gazeux nécessaire au-dessus du miroir de verre. La température du verre fondu atteint des valeurs élevées (jusqu'à 1600 0 ) par rapport aux fours à cuisson (1450-1480 0 С). La productivité des fours électriques les plus courants est de l'ordre de 0,4 à 4,0 tonnes / jour. Les fours les plus grands et les plus modernes ont une capacité de 150 à 200 tonnes / jour. Les absorptions spécifiques maximales sont plus élevées que dans les fours à combustion et varient de 6000 à 10000 kg/(m2 jour). La consommation d'électricité est de 1 à 2 kW / kg de verre en fusion. Le rendement thermique des fours électriques est de 60 à 70 %. Les inconvénients des fours électriques incluent le coût élevé de l'électricité et des électrodes. L'efficacité des fours à combustion peut être augmentée jusqu'à 45-50% en utilisant un chauffage électrique supplémentaire (DEP). Le rôle du DEP est de renforcer la barrière thermique du four (ligne du quelpunkt) et de fournir de la chaleur à la charge par le bas, ce qui accélère le processus de pénétration. Avantages du DEP : abaissement de la température en sous-toiture et augmentation de la campagne de fours ; stabilisation du régime thermique et amélioration de la qualité du verre fondu. L'introduction du DEP permet d'augmenter les enlèvements spécifiques jusqu'à 3000-4000 kg/(m2 jour) et augmente la productivité du four de 10-60%.

Le processus de transition d'un mélange pulvérulent lorsqu'il est chauffé en une masse de verre s'accompagne de transformations physico-chimiques complexes et se déroule en plusieurs étapes. Le plus important d'entre eux ; formation de silicate, formation de verre, dégazage (clarification), homogénéisation et gélatinisation du verre en fusion. Au premier stade - la formation de silicate - lorsque la charge est chauffée à 800-900 ° C, l'humidité de la charge s'évapore, les sels de carbonate et de sulfate de calcium, de magnésium et de sodium sont dissociés avec la libération de produits gazeux (CO2, SO2 et H20), l'interaction entre les composants de la charge avec les silicates de formation, alors qu'une phase liquide apparaît du fait de la fusion des mélanges soude et eutectique, et la charge se transforme en une masse agglomérée.

Au deuxième stade - la formation du verre - lorsque la température s'élève à 1150-1200 ° C, les réactions de formation de silicate sont terminées, une composition hétérogène, imprégnée grande quantité des bulles de gaz de verre fondu et des grains de quartz n'ayant pas réagi, dont la quantité atteint 25%, et d'autres composants se dissolvent dans la masse fondue de silicate. Le processus de formation du verre se déroule 8 à 9 fois plus lentement que la formation du silicate.

Lors de la troisième étape - le dégazage - lorsque la température s'élève à 1400-1500 ° C en raison d'une diminution de la viscosité du verre fondu à 10 Pa-s, son dégazage et sa clarification se produisent, tandis qu'un équilibre s'établit entre les gaz dissous et le verre fondu et les plus petites bulles de gaz cessent d'être visibles. Cette étape est la plus longue car les gaz de la fonte du verre sont éliminés lentement.

À la quatrième étape - l'homogénéisation - la composition du verre fondu est moyennée en raison du mélange intensif de bulles d'air remontant à la surface, ce qui est nécessaire pour la production de produits en verre. Le processus d'homogénéisation se déroule parallèlement au dégazage, mais un peu plus longtemps.

Au dernier stade de la fusion du verre - la fusion du verre en fusion - il y a une diminution uniforme de sa température de 200 à 300 ° C. Cette étape est une opération préparatoire à la production de verre fondu. Lors de la fabrication du verre, la viscosité du verre fondu doit être d'au moins 100 Pa-s, ce qui correspond à une température de 1150-1200°C.

Pour la fusion du verre, on utilise des fours de type batch (bains à cuve et de faible capacité) et continus (fours à bain de grande capacité). Dans les fours discontinus, toutes les étapes de fabrication du verre se déroulent les unes après les autres dans le même volume de travail (à des moments différents), et dans les fours à bain continu, tous les processus de fabrication du verre se déroulent simultanément, chacun d'eux correspondant à une certaine partie du volume de travail de la fourneau.

Les fours à bain sont largement utilisés dans l'industrie du verre. divers modèles et tailles (6.3), en fonction de la composition du verre, de la méthode de production, de la productivité, etc. Selon la méthode de transfert de chaleur au verre fondu, il existe des bains de flammes avec différentes directions de flamme, électriques et flamme-électrique, dans lequel le chauffage de la flamme supérieure est combiné avec un chauffage électrique en profondeur du verre fondu ... L'utilisation des fours électriques pour la fusion du verre repose sur la propriété du verre fondu à haute température (supérieure à 1000-1100°C) à conduire le courant électrique avec dégagement de chaleur.

Les fours à bain continu sont utilisés pour la fusion et la production de tôles, de récipients, de vaisselle et d'autres verres de haute qualité. Ils sont équipés de chargeurs mécaniques et de systèmes de contrôle et de régulation automatiques. Les particularités de la fusion du verre dans les fours à bain continu sont le mouvement constant de la charge et de la masse de verre de la partie de charge à la partie de travail, ainsi que la fusion de la masse de verre dans les couches de surface.

Les bassins des fours à bain peuvent être de différentes conceptions, mais dans toute piscine, il existe des zones de chargement, de fusion du verre, de clarification, de refroidissement et de travail, dans lesquelles un certain régime de température est maintenu (6.4). La température maximale (1450 - 1500°C) se situe au début de la zone de clarification, située dans la partie médiane du bassin d'infusion. La régulation du mode de fusion du verre est facilitée en divisant la cuve du four par des cloisons pleines ou grillagées (écrans), barges, etc., bloquant le passage de la masse de verre crue.

Afin de maintenir un niveau constant de verre fondu dans la piscine afin d'assurer la bonne alimentation électrique des machines de travail et d'éviter une destruction prématurée du matériau réfractaire de la piscine, la charge est chargée dans le four à bain de manière continue. Après fusion et clarification, le verre fondu pénètre dans la section d'ébullition et plus loin dans les canaux de travail menant aux chambres sous-machine. Le mouvement du verre fondu dans les piscines se produit en relation avec la production continue de verre, les différentes densités de verre fondu cuit et non cuit, les différences de température sur la longueur et la largeur de la piscine, entraînant l'apparition de flux de convection.

Pour la fusion des verres en plaques, on utilise en règle générale des fours à régénération continue à haute productivité (jusqu'à 250 tonnes de verre fondu par jour) avec une direction de flamme transversale, avec une séparation entre les parties de fusion et de travail par des bateaux de barrage. Dans les fours électriques et électriques à flamme, la fusion du verre s'effectue également en plusieurs étapes (comme dans les fours à flamme), mais tous les processus se déroulent séquentiellement dans le sens vertical et, en raison de forts flux de convection, le processus de fusion se déroule de manière plus intensive. L'efficacité des fours électriques est 3 à 5 fois supérieure à celle des fours à flamme, en raison d'une meilleure utilisation de la chaleur et d'une diminution des pertes de chaleur, l'élimination spécifique du verre fondu est élevée - 1200-3000 kg / m2 jour.

Chacun de nous traite quotidiennement des produits en verre. Mais peu de gens s'intéressaient à leur contenu. Et le processus de création de ce matériel très excitant et intéressant. Son domaine d'utilisation est très large.

Composants de fusion du verre

Le composant principal à partir duquel le verre est obtenu est Le sable de quartz... Et pour qu'un monolithe pur soit obtenu à partir de ce matériau en vrac opaque, il est chauffé à très haute température dans des fours continus.

La fusion du verre est le processus le plus difficile et le plus exigeant. À ce stade, les grains de sable commencent à fusionner. Du fait que le refroidissement de la masse de verre se produit assez rapidement, ils n'ont pas le temps de revenir à leur état d'origine.

De plus, les ingrédients suivants sont également inclus dans le verre :

• l'eau;


• calcaire;


• un soda.

Et pour obtenir un produit coloré, des oxydes de différents métaux sont ajoutés à la masse de verre en fusion.

Procédés de fusion du verre

La fusion du verre comprend les processus suivants :

1. Mélange minutieux de tous les ingrédients, qui sont pesés avec une balance précise.


2. Envoi de la masse résultante au four, où elle est chauffée à une température de 1600 ° C. Au cours de ce processus, les composants les plus réfractaires sont fondus.


3. Formation d'une masse homogène (homogénéisation). Toutes les bulles de gaz sont éliminées ici. Une masse fondue homogène est obtenue.


4. "Baigner" une masse de verre dans de l'étain fondu. Sa température atteint 1000°C. Du fait que l'étain a une densité plus faible, le verre ne se mélange pas avec lui, restant à la surface. Il refroidit si rapidement et devient parfaitement lisse.


5. La fusion du verre est complétée par le refroidissement du verre en fusion. Après le "bain d'étain" sa température descend à 600°C, mais c'est encore beaucoup pour le durcissement. Par conséquent, le produit en verre est à nouveau refroidi en le plaçant sur des rouleaux rotatifs. Il y reste jusqu'à une température de 250 degrés. Pour éviter que le verre ne se fissure, le processus de refroidissement doit être lent.


6. Fixation de forme produit en verre réalisée par refroidissement rapide.

En raison du fait que le verre a une faible conductivité thermique, de grandes différences de température se produisent. Cela conduit à un stress dans le produit en verre lui-même. À cet égard, après la formation d'un processus obligatoire, un recuit a lieu. Ce processus est basé sur le refroidissement du produit résultant dans un mode spécial. Il est rapide jusqu'à ce qu'il durcisse. Lent, lorsque le verre commence à passer d'un état plastique à un état cassant. Et puis à nouveau, refroidissement rapide, jusqu'à ce que la température normale soit atteinte.

Le recuit peut être effectué immédiatement après la formation du produit ou après réchauffage (jusqu'à la température de ramollissement de la masse de verre).

L'épaisseur du matériau est directement liée à la quantité de consommable qui pénètre dans la salle de bain. Plus il est petit, plus le verre est fin.

Après avoir coupé la feuille de verre obtenue à la taille requise, les restes sont remis dans le four. Ainsi, ce processus est une production sans déchets.

Fours de fusion de verre

Pour la fusion du verre, les fours avec action périodique type pot et salle de bain avec une petite contenance. Leur principe de fonctionnement est continu. Le four discontinu pour la fusion du verre a des processus séquentiels. Ils se succèdent au bout d'un certain temps. Un four de fusion de verre à principe de fonctionnement continu et basé sur un type de bain comprend des processus simultanés, dont chacun s'accompagne d'un certain travail.

Configurations et tailles des fours de fusion du verre

Dans l'industrie verrière, les fours à bain sont très souvent utilisés pour fondre du verre de différentes configurations et tailles.

Tous ces paramètres sont directement liés aux fonctionnalités suivantes :

• la composition du verre ;


• la voie de son développement ;


• performances et bien plus encore.

Selon le type de chaleur transférée, les fours de fusion de verre peuvent être ardents, avec une direction différente de la flamme elle-même, électrique et flamme-électrique. Ce dernier type est basé sur une flamme aérienne et un chauffage électrique profond du verre.

Le principe de la fusion du verre dans les fours

Principe de cuisson en four électrique repose sur les caractéristiques mêmes du verre en fusion, qui apparaissent à très haute température, supérieure à 1100°C. En raison du dégagement de chaleur, le verre peut conduire le courant.

Fours de bain avec travail permanent utilisé pour la cuisson et la production de : feuille, récipient, haute qualité, vaisselle et autres types de verre. Dans de telles installations, il y a un chargement mécanique et un contrôle automatique, avec la régulation du processus lui-même.

Une caractéristique de ces dispositifs est le mouvement continu du verre fondu et de la charge elle-même de l'unité de chargement à l'unité de travail. Dans de tels fours, la fusion du verre a lieu dans les couches supérieures.

Le bassin du four peut être de construction arbitraire, mais il doit nécessairement être équipé de zones standards, telles que : chargement, cuisson, clarification, refroidissement et production. Ils ont de telles conceptions et des conditions thermiques standard.

Les températures du verre dans ces fours (au tout début de la zone de clarification) sont d'environ 1450 à 1500 degrés. Grâce à la délimitation particulière du bassin avec des cloisons pleines ou grillagées, la régulation du mode de fusion du verre est considérablement améliorée. De telles structures de protection contribuent à bloquer le chemin d'une masse mal cuite.

Afin que le niveau de verre dans la piscine soit à un niveau constant, le chargement est effectué en continu. Ceci permet:

• assurer le bon niveau de nutrition;


• éviter l'usure rapide de la structure réfractaire de la piscine elle-même.

Pour la production de verre à vitres, des fours régénératifs à fonctionnement constant et à haute productivité sont utilisés. Ils sont capables de produire jusqu'à 250 tonnes de verre en une journée.

Dans les fours électriques et électriques à flamme, le processus de cuisson est basé sur plusieurs étapes (similaires aux installations à flamme). Mais dans ce cas, elles s'effectuent successivement les unes après les autres dans le sens vertical. Grâce aux puissants courants de convection, le processus de fusion du verre est plus rapide.

Rappelons que le rendement des installations électriques est plusieurs fois (de 3 à 5) supérieur à celui des fours à combustion. Les pertes de chaleur sont moindres ici.

Fours de fusion de verre à l'exposition

Le plus grand salon de l'industrie verrière, qui se tiendra chaque année au Parc des Expositions de l'Expocentre, permet aux industriels de ce secteur de s'exprimer. Les pavillons présentent des produits de différents pays le monde.

Ici, vous pouvez conclure des contrats de coopération très lucratifs avec l'une des centaines d'entreprises de fabrication de verre étrangères. Et peut-être même à plusieurs.

L'équipement présenté répond à toutes les normes et standards internationaux. Il peut améliorer et accélérer la production. Cela permettra d'économiser des coûts matériels importants et d'augmenter la qualité du produit, ce qui ne passera pas inaperçu des clients.

Dans les fours continus, la pénétration de la charge, la clarification et le refroidissement du verre en fusion ont lieu dans différentes zones de la piscine (Fig. 7.2).

Les plus grands fours à bain domestiques (pour le verre à vitres) ont une largeur de piscine allant jusqu'à 10 m, une longueur totale de 60 à 70 m et une profondeur de 1,5 m. Les piscines de ces fours contiennent 2 000 à 2 500 tonnes de verre fondu. Leur productivité quotidienne est de 350 à 450 tonnes.Récemment, dans la production de verre flotté à l'étranger, des fours de verre à vitre d'une capacité de plus de 600 tonnes / jour ont été mis en service. Une grande capacité unitaire des fours est plus rentable économiquement, car avec une augmentation de la productivité, la consommation spécifique de combustible et les coûts de main-d'œuvre pour l'entretien des fours diminuent. Dans le même temps, dans la production de verre de laminage, de construction, technique et autres, des fours à bain de petite taille sont utilisés avec une capacité de 5-10 à 100-120 tonnes / jour (les grands prélèvements quotidiens se réfèrent aux fours produisant des plats verre par la méthode de laminage continu).

Les fours à bain modernes à hautes performances fonctionnent à 1500-1600°C, et les fours pour verres techniques réfractaires - à 1650-1680°C. Pour allonger la durée de vie des fours et obtenir du verre Haute qualité ils sont réalisés à partir de matériaux réfractaires résistants aux effets du verre en fusion, ainsi qu'aux poussières et gaz de charge à haute température.

Structurellement, le four est divisé en parties chauffées (cuisson) et non chauffées (ébullition et travail). Dans la production de verre à vitres, de verre laminé et poli, des fours à régénération avec une direction de flamme transversale et cinq à sept paires de brûleurs sont utilisés. Petits fours dans la production de verre de construction et technique, ils sont souvent construits sur le principe de fours à chauffage direct, ainsi qu'avec une flamme en fer à cheval. Dans la partie chauffée, la pénétration de la charge, la clarification, l'homogénéisation et le refroidissement initial du verre en fusion ont lieu, dans la partie non chauffée (gelée), le refroidissement du verre en fusion est terminé. Des dispositifs de fabrication de produits sont attenants à la partie étudiante.

Colonne de support de la tuyauterie de la fournaise ; 15 - canal de sous-buse ; - ajustement de l'espace shnber

Les parties et les sections de travail des fours sont séparées de manière constructive les unes des autres. Plus les parties cuisson et ébullition sont séparées complètement, plus le verre fondu se refroidit rapidement et plus la température dans la partie cuisson peut être élevée. La séparation la plus radicale des parties cuisson et ébullition se trouve dans les fours à flux continu (Fig. 7.3), conçus pour produire de petits produits. En raison de la grande surface de refroidissement dans le conduit, le flux de travail du verre fondu dans de tels fours n'est pas uniforme en température. Par conséquent, dans les grands fours à haute performance, où la température du verre en fusion doit être la même le long d'un large front de sa production, jusqu'à récemment, les parties de fusion et de glaçage n'étaient séparées que par le milieu gazeux - par un écran ou un sauter. Récemment, en raison d'une augmentation de la température et d'une augmentation de la productivité des fours de verrerie à plaques, il est devenu nécessaire de geler plus intensément la masse fondue de verre. A cet effet, des barrières sont descendues dans le verre en fusion sur toute la largeur de la section initiale rétrécie de la partie étudiante : tuyaux refroidis par eau courante (refroidisseurs à boucle) d'un diamètre intérieur de 70 - 80 mm avec une profondeur d'immersion réglable dans le verre en fusion (Fig. 7.4) ; barrières réfractaires résistantes au verre différents modèles... Ils peuvent se présenter sous la forme d'un arc plat - un pont en verre fondu avec un écran en milieu gazeux ("écran immergé" du système A. N. Germanov), et le pont et l'écran sont refroidis à l'air. Un autre type de barrière se présente sous la forme d'un pont à double arche avec un support intermédiaire, réalisé avec ou sans refroidissement (par exemple, un obstacle conçu par l'Institut du Verre). Les obstacles réduisent la température du verre fondu non pas tant parce qu'ils refroidissent, mais en raison de leur effet inhibiteur sur la circulation du verre fondu. Les réfrigérateurs à boucle à deux niveaux réduisent la température moyenne du flux de travail du verre fondu de 40 à 50 ° C et les barrières réfractaires, en fonction de la profondeur d'immersion et de l'intensité du refroidissement, de 50 à 80 ° C.

L'efficacité thermique des fours modernes et puissants pour le verre à vitres est de 22 à 30 %. Sa valeur est d'autant plus grande que la productivité spécifique du four de verrerie est élevée, c'est-à-dire que plus on peut obtenir de verre fondu avec la même surface à travers laquelle la chaleur est perdue. Dans les fours domestiques pour la production de verre à vitres produit par la méthode d'étirage vertical, l'élimination spécifique du verre fondu cm2 de la zone chauffée du four est de 1000-1500 kg / cyf .. ... En conséquence, la consommation de chaleur spécifique des deux types de fours nommés est d'environ 14 000 kJ et 10 500 à 10 600 kJ pour 1 kg de verre fondu.

L'usure des réfractaires oblige les fours à s'arrêter pendant révision... Les fours à vitres domestiques revêtus des derniers réfractaires résistants, utilisant des méthodes de leur protection efficace, fonctionnent entre les réparations pendant 48 à 60 mois.

Soudage de la fournaise de la salle de bain avec du verre en fusion. Avant la fusion du verre dans un four à bain nouvellement construit ou rénové, le bassin du four est soudé avec du verre fondu frais. La qualité du verre fini dépend de la pureté et de la minutie de la soudure. Le soudage commence lorsqu'un régime avec une température dépassant la consigne de 10 - 15 ° C est établi dans le bain du four. Dans un premier temps, un mélange est chargé dans le four : 15 % de la charge et 85 % de calcin mélangés à des morceaux triés de verre fondu refroidi (erklez) sorti du four après son arrêt pour réparation. Le chargement est effectué dans une quantité telle que le verre en fusion remplit le four jusqu'à la hauteur des deux rangées inférieures des poutres de la piscine (600 mm) à une vitesse ne dépassant pas 2-2,5 mm / h. Après cela, la vitesse de soudage est augmentée d'abord à 5 puis à 10 mm / h, tout en augmentant simultanément la teneur de la charge dans son mélange avec le battement à une valeur prédéterminée. Lors du réglage de la vitesse de soudage, s'assurer qu'il y a peu de grosses bulles dans les échantillons de verre fondu de la partie froide du four et qu'il n'y a pas de bulles d'un diamètre inférieur à 1 mm.

Mouvement de verre fondu dans des fours à bain continu. Dans de tels fours, la masse fondue et la charge flottant dessus sont en mouvement continu. La pénétration de la charge, la formation du verre et la clarification ont lieu dans la couche superficielle du verre fondu qui remplit les piscines du four. L'extraction continue du verre fondu de la partie travaillante du four provoque une diminution de son niveau aux points de travail, qui est reconstitué par un afflux constant de matière fondue provenant de la partie fusion du four. Cela crée un flux direct de « production » ou de « production ». Le reste du volume de verre fondu, à l'exception de certaines zones stagnantes, est impliqué dans le mouvement de convection, qui est causé par des températures différentes de la masse fondue dans certaines régions de la piscine, et, par conséquent, par des différences de densité et de spécificité pression du verre fondu le long de la longueur et de la largeur du four.

Dans la zone la plus chauffée du four, le verre fondu a la densité la plus faible (c'est-à-dire le plus grand volume spécifique) et forme une petite colline (colline) d'une hauteur d'environ 1 mm ou plus, avec laquelle la fonte devient
dérive vers bo - a), imax

Plus de parties froides du four.

Habituellement, la zone avec la température de verre fondu la plus élevée est située approximativement au milieu de la partie de fusion du four, et à partir de là, le verre fondu se déplace vers les endroits où le plus basse température: à la zone d'enfournement des charges froides, aux dispositifs de travail et aux parois du four, refroidies de l'extérieur par air pour réduire l'usure des réfractaires. Ainsi, des flux longitudinaux à deux branches (cycles) dirigés vers les extrémités d'enfournement et de sortie du four et des flux transversaux dirigés vers les parois de la piscine sont créés dans les fours. Le plan passant par la butte à travers le bassin du four, perpendiculaire au fond, est l'endroit où les ruisseaux se divisent, appelé le quelpunkt (source des ruisseaux). Arrivé aux extrémités, la fonte s'enfonce dans les profondeurs du bassin et se déplace en sens inverse, créant une circulation continue.

Au niveau de la paroi du four en vrac, le verre fondu refroidi par la charge descend, s'écoule près du fond dans le sens opposé et, en s'échauffant progressivement, remonte à la surface dans le plan du point quelp, fermant le cycle dit de vrac longitudinal les flux. La même chose se produit dans la partie active du four, où se forme le cycle de travail des flux de convection. Des écoulements transversaux descendent également près des parois, puis remontent à quelque distance de celles-ci et sont entraînés dans une circulation longitudinale.

La Fig. 7.5. La branche ascendante 1 du cycle fromager A est coulée dans le cycle de travail B dans le kwelpunkt, qui, devant l'obstacle P, se divise en branche 2, qui revient à la partie cuisson, et en branche 3, qui passe sous le obstacle dans la tête du four. Les cours d'eau 4, 5 montent de la branche retour 2, qui sont inclus dans le flux direct B. A partir de la branche retour profonde du flux B au-delà de l'obstacle, la branche 6 se jette dans le flux direct. a).

En figue. 7.5, il est montré que dans le four à circulation, il existe un cycle principal de flux A, tandis que le verre fondu dans le cycle £ est inhibé par la paroi et ne transfère que des flux descendants individuels dans la circulation générale. Si la productivité du four est élevée et que le flux de travail du verre fondu est très développé, il peut neutraliser complètement la circulation de convection ; le mouvement de la fonte devient direct (Fig. 7.5, e).

La puissance et le débit du verre fondu dans une section donnée du four sont d'autant plus importants, plus la différence de température du verre fondu dans ses extrémités chaudes et froides est importante, ainsi que plus la profondeur du four est grande et plus la durée de vie est courte. longueur du tronçon. Avec une diminution de la température globale du verre fondu et une augmentation de sa viscosité, la vitesse et la puissance des écoulements diminuent.

Il en résulte que la nature et la vitesse de déplacement du verre fondu dans chaque bain particulier du four dépendent du niveau de température du four, de la position des zones où se développe la température la plus élevée du verre fondu suivant la longueur et la largeur du four; la taille et les performances du four ; le mode de chargement de la charge, qui détermine l'épaisseur et la longueur de la couche de charge, qui refroidit le verre fondu et influe sur la puissance du cycle de masse des écoulements ; la nature de la séparation des bassins de cuisine et d'étudiants ; le degré d'uniformité de chauffage du verre fondu sur la surface et la profondeur, en fonction du mode de chauffage, de la nature des torches et de la transparence du verre fondu.

Le rapport n de la quantité de verre fondu transporté par les flux de convection b/ à la quantité de Gu produite, c'est-à-dire n = G/Gі, caractérise la puissance d'échange convectif du verre fondu et est appelé coefficient de flux (ou nombre de Novaki ). Dans les fours modernes à grands bains de tôle et de verre poli, n est proche de 5, dans les fours à faible productivité fonctionnant sans barrières, n est 7-8, dans les fours à circulation - 2-4 ; avec circulation convective supprimée

La vitesse des différents flux de verre fondu dans les fours à bain est d'environ (en m/h) :

Les écoulements longitudinaux supérieurs du cycle vrac. écoulements longitudinaux inférieurs du cycle vrac. flux longitudinaux supérieurs du cycle de production (milieu dans la partie de fusion du four) ................................

Dans la partie étudiante du four .................................................. ... ....

Dans le canal ........................................................ .................................

Sous la barrière (sur soutien intermédiaire). ... ... flux longitudinaux inférieurs du cycle de production

Dans la partie étudiante du four .................................

Flux transversal près des murs (enfoncement). ... s'écoule en surface dans des canaux d'étirage vertical du verre à vitres

Les flux de verre fondu ont une influence décisive sur la préparation thermique et technologique des masses fondues dans le bain du four. La masse de verre a une faible conductivité thermique et un faible rayonnement ; par conséquent, sans circulation par convection, il serait impossible de transférer de la chaleur dans les couches profondes de la fonte. De plus, la convection massive dirigée vers la paroi de chargement du four ralentit le mouvement du flux de travail direct et ralentit la progression de la charge sur la surface de fusion dans la zone de cuisson, ce qui crée des conditions plus favorables pour le chauffage et la pénétration de la charge.

Cependant, l'effet positif des flux de convection ne peut être pleinement exploité que s'ils sont rationalisés. Il convient de rappeler que la direction, la puissance et la vitesse des écoulements dépendent de la répartition de la température dans le verre fondu, qui, comme cela sera décrit ci-dessous, ne coïncide pas dans toutes les zones avec la répartition de la température de la maçonnerie du four. L'organisation rationnelle des flux nécessite tout d'abord d'assurer l'activité maximale des flux du cycle vrac. Pour ce faire, vous devez maintenir forte fièvre verre fondu dans le kwelpunkt et plus bas près de la poche de chargement. Un cycle de convection à écoulement libre actif est créé lorsque le verre en fusion est chauffé électriquement au point quelp. Quant aux débits du cycle de travail, leur vitesse dans la partie chauffée des fours est maintenue à un niveau modéré, de sorte que le verre fondu a le temps de devenir chimiquement et thermiquement homogène. À cette fin, la température de la masse fondue dans la seconde moitié de la partie de fusion du four après le kvelpunkt est réduite progressivement et au début de la zone de refroidissement rapide, une barrière est installée qui ralentit le flux de production.

Dans le même temps, la circulation développée du verre en fusion crée également de grandes difficultés dans le fonctionnement des fours à bain. Il confère une grande inertie aux fours: le verre fondu accidentellement "gâté" n'est pas immédiatement retiré de la piscine, mais il s'y transforme longtemps, en se diluant progressivement. Les flux de travail transportent la chaleur de la partie de fusion du four vers la partie de refroidissement du four ; par conséquent, dans les fours à bain à haute température modernes, de grandes pièces de refroidissement sont fournies ou un refroidissement artificiel du verre fondu est utilisé. Cela conduit à une augmentation des pertes de chaleur inutiles et à une augmentation du coût des fours en maçonnerie.

Toute modification des voies de circulation et du mode des flux de convection du verre fondu peut entraîner une violation de la température, de la composition et de la qualité du verre fondu entrant dans la production, une modification des propriétés de travail du verre et l'apparition de défauts. Pour une production se déroulant normalement, il est nécessaire que les trajets, les vitesses et la puissance des écoulements du verre fondu ne changent pas dans le temps, ce qui n'est possible qu'avec le maintien le plus strict de la constance de tous les paramètres du mode du four. C'est la règle de base pour le fonctionnement des fours à bain continu.

Processus d'échange de chaleur. En mode opératoire, la charge et le verre brisé sont chargés dans les fours à bain sur la sous-couche de la masse fondue chauffée. Les matériaux froids chargés commencent à recevoir de la chaleur du rayonnement de la flamme et de la maçonnerie du four (en haut) et du verre en fusion (en bas). En raison de la très faible conductivité thermique de la charge - 0,25 - 0,27 W / (mK), sa couche se réchauffe rapidement sur la surface elle-même, la charge est frittée par le haut et par le bas, puis le gâteau est recouvert d'un film de primaire masse fondue de silicate, imprégnée de grains de sable en dissolution et de bulles de gaz émergentes.

La partie médiane de la couche se réchauffe lentement et reste fluide pendant longtemps. En raison de sa faible densité (- 1000 kg / m3), la charge est immergée dans le verre fondu de 30 à 60 mm, c'est-à-dire que tous les processus y ont lieu près de la surface du verre fondu. La fonte primaire mousseuse avec des grains de sable en dissolution (mousse de cuisson) s'écoule constamment de la charge, révélant une nouvelle surface sur laquelle la mousse se forme à nouveau : la couche de charge, pour ainsi dire, fond progressivement par le haut et par le bas. Au fur et à mesure de sa pénétration, le mélange se divise en îlots entourés de mousse. La zone du bassin d'infusion, dans laquelle la charge et la mousse de cuisson sont bouillies, est appelée zone d'infusion.

La mousse de cuisson diffère en ce qu'elle contient des grains de quartz non dissous. Plus loin le long du four, là où se termine la charge, les grains de quartz sont bouillis et des bulles de gaz restent dans la mousse. Il s'agit d'une mousse de clarification, ou mousse de raffinage ; la zone où elle se trouve est appelée zone de clarification. La mousse d'affinage, initialement haute et dense, s'amincit vers la fin de la zone de clarification et disparaît : la surface du verre fondu devient miroir. La surface du verre fondu dans la partie chauffée du four est classiquement représentée sur la Fig. 7.6.

La même figure montre également les paramètres de transfert de chaleur se produisant dans différentes sections le long de la partie chauffée du four. Au dessus de la chaleur du front
Il est consommé dans la charge et le verre fondu principalement (de 75 à 85 %) en raison du rayonnement des torches à flamme et de la maçonnerie incandescente du four, ainsi que par convection des gaz de flamme en mouvement (de 15 à 25 %). En dessous, à partir du verre en fusion, la charge reçoit de la chaleur due à la conductivité thermique et au rayonnement thermique intrinsèque de la masse fondue. La quantité de chaleur perçue par la charge d'en bas pendant le chauffage de la flamme est 2,5 à 3 fois inférieure à celle d'en haut.

Les propriétés thermophysiques (conductivité thermique, capacité calorifique, capacité d'absorption du rayonnement thermique) de la charge, de la mousse et du verre fondu diffèrent considérablement, par conséquent l'échange de chaleur dans la partie fusion des fours de verrerie a un caractère complexe. La pompe à chaleur la plus élevée - la capacité de réception est possédée par un froid frais
charger; l'absorption de chaleur de la mousse de cuisson et d'affinage dense est la moitié de celle de la charge froide. La surface propre et ouverte du verre fondu est capable d'absorber environ 40 % de la chaleur absorbée par la charge, puisque la fonte chauffée elle-même émet de la chaleur (voir courbe 1). Le rayonnement absorbé par la charge n'est pas transmis par celle-ci à la sous-couche de verre fondu : la charge est un écran thermique opaque. La mousse est un écran semi-transparent et transmet environ la moitié du rayonnement qu'il absorbe, et le verre fondu pur est transparent pour le rayonnement jusqu'à une profondeur de 100 à 150 mm.

À l'intérieur de la masse fondue, la chaleur est transférée du fait que chaque couche chauffée de verre fondu devient à son tour un émetteur. Rôle important dans le processus de transfert de chaleur dans la cuve du four, des flux de verre fondu jouent : le verre fondu chauffé circulant transfère sa chaleur aux couches froides de la fonte lavée par lui.

Ces propriétés de la charge, de la mousse et du verre fondu pur expliquent la répartition de la température du verre fondu le long du bain du four (voir courbes<3, 4). Шихта не только отни­мает от стекломассы теплоту, необходимую для ее физи­ческого нагрева и протекания эндотермических реакций, но и экранирует стекломассу от проникновения тепло­ты, излучаемой сверху. Поэтому расплав имеет самую низкую температуру вблизи загрузочного кармана, куда поступает холодная шихта, а самую высокую - в конце зоны рафинажной пены, где он хорошо прогревается и отдает мало теплоты.

Les températures de zone de la partie supérieure du four (voir courbe 2) sont réparties le long du four d'une manière différente des températures du verre fondu. La température de la maçonnerie du four est le résultat du bilan thermique qui s'établit dans une section particulière du four. Il est d'autant plus élevé que cette section est alimentée en chaleur et que l'on dépense moins pour le processus technologique et pour couvrir les pertes. Par conséquent, malgré le fait qu'une grande quantité de chaleur est fournie à la zone de cuisson discontinue, la température de la la maçonnerie du four dans cette zone est plus faible que dans la zone de clarification : la pénétration de charge prend beaucoup de chaleur, et dans la zone de clarification, cette sélection est deux fois moins importante et, de plus, la mousse dense chauffée elle-même rayonne de la chaleur vers les parois supérieures et toit du four. La maçonnerie du four dans cette zone s'élève et la température de fusion diminue en raison d'un blindage plus solide. l'état de la surface du verre fondu.Cependant, il convient de garder à l'esprit qu'à la fin de la partie fusion du four, où la consommation de chaleur La température est réduite pour refroidir le verre fondu, et de plus, dans la partie froide non chauffée du four, la température du verre fondu est supérieure à la température de la maçonnerie de la structure du four (voir. courbes 2, 3 sur la Fig. 7.6).

Grâce au cycle à écoulement libre des flux de convection, les limites de l'emplacement de la charge et de la mousse dense (cuisson et affinage) sont maintenues à une certaine distance de la poche de chargement, ce qui détermine la longueur de la zone de cuisson. Plus la zone de fusion est longue, moins la chaleur pénètre dans le verre en fusion et plus il est difficile de clarifier et d'homogénéiser la masse fondue. Par conséquent, afin d'assurer une qualité de fusion de verre constante et élevée, une telle quantité de chaleur doit être fournie à la zone de fusion afin que la charge et la mousse dense ne dépassent pas certaines limites: par exemple, dans les fours de verrerie et de construction. , la longueur de la zone de fusion ne doit pas dépasser 50 % de la longueur de la partie chauffée du four. ...

La position des limites de charge et de mousse est l'indicateur de contrôle le plus important pour le fonctionnement du four. Les limites établies doivent être respectées. S'ils se déplacent vers la poche de chargement, une partie de la surface du verre en fusion s'ouvrira et la masse fondue sera chauffée ; ceci peut conduire à une augmentation de la température du verre fondu dans le flux de travail, à la remontée des couches profondes du verre fondu et à leur implication dans le flux de travail ; cette dernière s'accompagne généralement de l'apparition de bulles et d'hétérogénéité chimique, et parfois d'une perturbation du processus de développement du produit. Lorsque la zone de cuisson est allongée (en raison d'une pénétration retardée de la charge et d'une mousse plus abondante), la température du verre fondu diminue ; le monticule séparant les cycles de vrac et de production des flux devient moins prononcé. Dans ce cas, une partie du verre fondu insuffisamment clarifié et homogénéisé peut s'écouler sur la surface dans la zone du cycle de production des flux et entrer dans la production.

Pour stabiliser la position des limites de la zone de fusion, il faut que la composition de la charge, son rapport avec le verre brisé, le mode de leur chargement dans le four, ainsi que la quantité

Le verre fondu produit (décollage) était strictement constant. Le régime gazeux du four ne doit pas changer et la quantité de chaleur introduite dans le four doit correspondre à ses performances. Avec une diminution de la productivité du four, il est nécessaire de réduire la consommation de chaleur. Dans la production de feuilles et de verre poli, généralement 2800-1850-103 J sont retirés pour chaque kilogramme de diminution de la productivité du four.

Chargement de la charge et bataille. Actuellement, seuls des chargeurs mécaniques sont utilisés pour charger la charge et le calcin dans les fours à bain ; lors de l'établissement des modes de leur fonctionnement, ils s'efforcent de s'assurer que les matériaux chargés ne s'attardent pas dans la poche de chargement, mais aussi ne poussent pas loin dans le four. Les chargeurs doivent répartir la charge sur la surface du verre fondu de manière à lui fournir la plus grande surface d'absorption de chaleur possible et une telle forme de couche chargée, dans laquelle la mousse de cuisson résultante peut s'écouler librement.

À cet effet, la charge est chargée avec le front le plus large possible sous la forme de crêtes d'une hauteur de 120 à 200 mm. Ces dernières années, la largeur des poches de chargement a été augmentée à 70 % ou plus de la largeur du bassin du four ; la longueur de la poche dépend du type de chargeur.

Les fours à bain dans la production de feuilles et de verre de construction sont équipés de chargeurs de table ZSH-S et rotatifs (Fig. 7.7). Les tables de chargement ZSH-S se terminent par des courses, s'abaissent près du verre en fusion et ont un mouvement alternatif. En reculant (depuis le four), la charge et les éclats de verre des bunkers arrivent sur les tables ; Sur le chemin vers l'avant, les matériaux sont versés dans la poche d'alimentation et poussés dans le four. Plusieurs tables sont installées le long de la largeur de la poche, parallèles les unes aux autres, avec des écarts entre elles ne dépassant pas 200 mm (Fig. 7.7, a). Avec le chargement de la table, la charge et la bataille sont introduites dans le four dans des crêtes longitudinales .

Les chargeurs rotatifs (Fig. 7.7, b) sont conçus pour charger le four presque en continu avec une charge reposant sur la sous-couche depuis le champ de bataille. Pour cela, chaque chargeur dispose de deux bacs séparés et de deux rotors (un pour la bataille, l'autre pour la charge) avec des chargeurs de secteur rotatifs sous eux. Deux chargeurs rotatifs sont installés le long de la largeur de la poche. La longueur des poches est augmentée, car une surface de poche ouverte d'une longueur d'au moins 1200 mm est nécessaire pour alimenter la bataille sous la couche de charge.

Le chargement de la charge effectué par des chargeurs rotatifs à large front sur la sous-couche à partir du scrap permet d'augmenter la quantité de chaleur reçue par le lot par le dessus, et assure un dosage précis et continu du lot et du scrap.

Le rythme de fonctionnement des chargeurs mécaniques est contrôlé par des jauges de niveau - des dispositifs spéciaux pour mesurer et maintenir un niveau constant de verre fondu dans le bassin du four. Les fluctuations de niveau sont admissibles dans des limites très limitées, car elles provoquent une modification des conditions de formation du verre et une destruction intense des réfractaires ; le niveau spécifié est maintenu avec une précision de ± 0,2 mm. Pour ce faire, au signal de la jauge de niveau, la vitesse des tables de chargement des tables ou la vitesse de rotation des alimentateurs rotatifs sont modifiées pendant le fonctionnement continu des chargeurs.

Les jauges de niveau sont à flotteur, à électrocontact, optiques, etc. Dans la production de verre à vitre, utilisez principalement des jauges de niveau à électrocontact "à picorer" avec un levier refroidi à l'eau portant une électrode de platine verticale, se déplaçant continuellement de haut en bas. Le signal de l'électrode se produit au moment du contact de l'électrode avec le verre fondu, car un faible courant est appliqué à l'électrode.

Régime thermique du four. Le régime thermique est caractérisé par la consommation totale de combustible et d'air, leur répartition sur les brûleurs du four et le niveau de température de la maçonnerie du four et du verre fondu sur toute la longueur du four. La température du verre fondu est particulièrement importante pour le processus technologique, mais en raison des difficultés de sa mesure, elles sont guidées par la température de la maçonnerie du four. L'exception est la température du verre fondu dans les parties d'ébullition et de travail, qui est le paramètre de contrôle le plus important et doit être maintenue strictement constante. La température du verre fondu dans la poche de chargement est également surveillée (250 - 300 mm en dessous du niveau de la masse fondue) : dans les fours à vitres, elle doit être d'au moins 1200°C.

Lors du réglage des modes thermiques, ils sont fixés par la valeur de la température maximale de la maçonnerie du four, la température du verre fondu dans les sections froide et de travail et la position des limites de la charge et de la mousse à une productivité de four donnée. La position des limites est définie en sélectionnant la consommation de combustible requise dans les brûleurs de la zone de cuisson, où la plus grande quantité de chaleur est consommée. Une grande quantité de chaleur est également fournie à la zone de mousse dense (cuisson et affinage) pour créer une température maximale prononcée du verre fondu. La consommation totale de combustible dans les brûleurs des zones de cuisson et de clarification
niya devrait représenter 75 à 85 % de la consommation totale du four.

La température maximale de la maçonnerie du four correspond à la zone de mousse dense. Dans les fours modernes à gaz, la température maximale est maintenue dans la plage de 1560 à 1580 ° C et dans les fours chauffés au combustible liquide - 1550 + 10 ° C.

Plus la température du verre fondu dans la zone de fusion est élevée, moins le combustible est consommé dans les une ou deux dernières paires de brûleurs. Si ces brûleurs consomment beaucoup de combustible pour maintenir la température souhaitée du verre fondu dans la pâte, alors pas assez de chaleur est fournie à la zone de cuisson. Dans ce mode, des bulles de gaz peuvent apparaître dans le verre en fusion et son uniformité de température peut être perturbée. Une consommation accrue de combustible dans les dernières paires de brûleurs (pour maintenir la température d'ébullition définie) est nécessaire si le four est équipé de poches à licou ou de barrières pour les fluides gazeux et le verre fondu. Cependant, cela se fait non pas en redistribuant le débit de gaz entre les brûleurs, mais en augmentant le débit de gaz total pour le four.

L'air pour la combustion du combustible dans les poêles de salle de bain modernes est fourni par un ventilateur forcé dans un rapport strictement établi avec la consommation totale de combustible. La consommation totale et d'épuisement du combustible et de l'air sont les indicateurs de contrôle les plus importants du mode four. La consommation approximative de combustible par brûleurs en % de la consommation totale est illustrée à la Fig. 7.6.

La température du verre fondu et de la maçonnerie du four sur ses côtés doit être la même; par conséquent, il est nécessaire d'observer strictement les mêmes débits de gaz et d'air dans les brûleurs opposés du four.

Mode gaz. Dans les fours à bain continu, une certaine pression et composition du milieu gazeux est maintenue. Les fours doivent être bien scellés. Au niveau du verre en fusion, la pression du gaz doit être légèrement positive.

Dans les brûleurs individuels le long du four, un certain rapport de consommation de carburant et d'air est défini. Ce rapport est caractérisé par le coefficient d'excès d'air a, défini comme le rapport de la teneur volumétrique en oxygène aux gaz combustibles du carburant.

Premier-deuxième troisième-pair - cinquième et zones de brûleurs brûleurs verticaux prochaines zones warkn brûleurs warkn

1,03-1,05 1,08-1,1 1,15-1,25

Accepté 10% de plus que pour le gaz naturel

Lors de la fusion de verres à haute translucidité dans tous les brûleurs de la zone de fusion, a doit être compris entre 1,1 et 1,15.

Le taux d'excès d'air lors de la combustion a une grande influence sur la température et la luminosité (émissivité) de la torche. Si le combustible et l'air entraient dans la fournaise idéalement mélangés, la température de combustion la plus élevée correspondrait au débit d'air théorique, c'est-à-dire a = 1. Cependant, dans la pratique, le mélange du combustible et de l'air n'est pas idéal ; par conséquent, les températures les plus élevées des torchères de combustion de gaz naturel correspondent à la valeur de a, qui est un peu plus élevée que la valeur théorique.

L'émissivité d'une torche dépend principalement de la concentration de particules microscopiques incandescentes de noir de carbone en suspension dans celle-ci. Plus les a sont petits, plus leur nombre est grand. Cependant, afin de réaliser simultanément la luminosité maximale de la torche et sa température la plus élevée, elle doit être de 1,05-1,06 pour le gaz naturel et de 1,06-1,07 pour le fioul. Dans ces conditions, la plus grande quantité de chaleur peut être obtenue à partir des torches.

Maintien de la constance du régime. Dans la production de verre à vitres (fenêtre et poli), la température du verre fondu dans la partie travaillante du four, mesurée avec un thermocouple, ne doit pas s'écarter de plus de ± 1 ° C; le changement quotidien de la densité du verre par la méthode du dépôt libre ne doit pas dépasser ± 0,0005-0,0007 g / cm3. Pour cela, il est nécessaire de maintenir strictement constants les compositions de verre et de charge, le rapport de charge et de ferraille dans la charge du four, la productivité du four et tous les paramètres de contrôle du régime, en particulier la position des limites de la zone de fusion.

La correction de la consommation de combustible requise lors du changement de productivité du four est spécifiée pour chaque four individuel. Les fluctuations de température de la maçonnerie du four sont autorisées : ± 10 ° dans la zone de cuisson et ± 5 ° dans la zone d'un miroir en verre propre.

La productivité du four doit être constante dans le temps et la même sur ses côtés afin d'éviter de biaiser la position des limites de la zone de cuisson. À
pour éviter les fluctuations occasionnelles de la température du four, il est nécessaire de maintenir des conditions constantes de transfert de chaleur de la maçonnerie du four vers l'environnement extérieur. Par conséquent, l'air froid ou chaud ne doit pas être autorisé à entrer autour des fours de fusion du verre, des récupérateurs, des dispositifs de travail et sous le fond des fours.

Une modification du rapport du fer deux - et trivalent dans le verre fondu, ainsi que de la teneur totale (FeO + Fe2Os), entraîne une modification de la transmission des rayons thermiques par le verre fondu et, par conséquent, de la température de la fonte. Pour stabiliser ces paramètres, de l'oxyde de fer pur est spécialement ajouté à la charge et la constance du rapport Fe0 / Fe203 est obtenue en maintenant le mode de four spécifié. Dans la production de verre moderne, la constance du four est automatiquement maintenue. Cependant, l'automatisation ne peut pas éliminer les inconvénients du mode, il doit donc être utilisé lorsque le mode four est entièrement élaboré et configuré.

Lors de la fusion du verre dans des fours à bain, il est nécessaire d'observer l'état de la charge et de la mousse, la position des limites de la zone de fusion, la nature des chalumeaux à flamme, ainsi que la qualité de pénétration et de clarification du verre en fusion. dans des échantillons prélevés en sortie de partie fusion du four à l'aide d'une cuillère-sonde.

En cuisson active normale, la charge est fondue dès qu'elle sort de la poche de chargement. De grosses bulles de produits de réaction gazeux sont libérées le long de la périphérie des crêtes ou des îlots de charge. Lorsqu'une charge contenant du sulfate de sodium et un agent réducteur pénètre dans la zone de cuisson et à l'extérieur de celle-ci, il ne doit pas se produire de dégagement de liqueurs ni d'apparition de mousse de cuisson dense avec des inclusions de SiO2 sous forme de cristobalite. S'ils apparaissent, vous devez vérifier la teneur en humidité, en sable, en sulfate et en agent réducteur de la charge et les ajuster si nécessaire ; si la charge est de mauvaise qualité, elle est arrêtée pour être introduite dans le four. Il est également nécessaire de vérifier et, si nécessaire, de corriger les conditions de chaleur et de gaz dans la zone de cuisson.

La mousse de raffinage (solide ou sous forme de flocons lâches) doit avoir une limite claire, après quoi la surface du verre fondu doit ressembler à un miroir. Si un mince film de mousse apparaît sur une surface propre, cela signifie que des bulles continuent à se former dans le verre en fusion, qui ne peuvent pas s'échapper de la masse fondue, car la surface du verre en fusion a une température basse (peut-être en raison de fuites d'air). Dans ce cas
S'il est nécessaire de fournir plus de chaleur à la zone de charge et à la mousse dense afin d'améliorer la clarification du verre en fusion, vérifier si une pression positive est maintenue dans le four au niveau du verre en fusion et s'il n'y a pas de fuite d'air dans du four ou est soufflé hors des cornes du système de refroidissement réfractaire. Tous les écarts observés par rapport à la norme doivent être éliminés.

Il est nécessaire de surveiller la répartition de la charge sur la largeur du four, pour éviter l'accumulation de charge et de mousse d'un côté avec une surface ouverte du verre fondu de l'autre. Avec ce phénomène, un biais apparaît dans la disposition des limites de la charge et de la mousse, conduisant à un chauffage différent du verre fondu le long de la largeur du flux de travail. L'inclinaison est le plus souvent causée par la basse température du four et le verre fondu du côté où la charge s'accumule, mais dans certains cas l'inclinaison se produit en raison d'une mauvaise installation des chargeurs ou lorsqu'ils fonctionnent dans des modes différents (plus de batch est alimenté d'un côté du four que de l'autre). Il est nécessaire de vérifier et d'ajuster le fonctionnement des chargeurs, et surtout, d'ajuster le régime thermique du four. Pour égaliser la température sur les côtés du four, égaliser la consommation de combustible et d'air dans les brûleurs opposés, ainsi que le vide et la température des buses du régénérateur.

Lorsque vous observez des torches, vérifiez leur longueur et leur apparence. Les jets de gaz provenant des buses situées dans les joues ou dans la dent du brûleur (avec l'alimentation en gaz inférieure) doivent se rejoindre dans le plan d'entrée et former une torche continue. Cette dernière doit couvrir toute la largeur du four et, dans la zone de cuisson, s'étaler au plus près de la surface de la charge et de la mousse de cuisson et d'affinage dense. La flamme des torches ne doit pas voler dans les surplombs des brûleurs opposés, ni toucher le miroir propre du verre en fusion. Elle doit être claire et uniformément incandescente : en l'absence d'air, la torche est longue et sombre, avec un excès, transparent et court ; si le mélange carburant/air est pauvre, la torche montrera des stries ou des taches sombres.

Les conditions d'évacuation des fumées ont une grande influence sur les conditions gazeuses et thermiques des fours à bain. Avec un manque de traction dans n'importe quel brûleur, la flamme du côté sortant tourbillonne, tourbillonne, monte jusqu'au toit, le transfert de chaleur en diminue, la température du régénérateur et des canaux diminue; la torche peut être inclinée et tirée dans un brûleur adjacent, provoquant une « inclinaison » de la température des buses et une inhomogénéité de température du verre fondu. Il est donc très important, en plus de l'observation visuelle des torchères, de surveiller en permanence les températures dans les régénérateurs et les conduits de fumée.

Le dosage correct du combustible et de l'air est contrôlé en analysant les fumées de chaque brûleur du four ; si nécessaire, le débit d'air dans les différents brûleurs est ajusté. La qualité du mélange dépend de la conception des brûleurs, des méthodes d'alimentation du combustible dans le jet d'air et des vitesses du gaz et de l'air. Lors du chauffage de fours au gaz naturel, sa vitesse dépend du diamètre de la buse à gaz. Par conséquent, avec un débit de gaz accru, des buses de plus grand diamètre sont utilisées pour créer la vitesse requise. Lors du chauffage d'un poêle à combustible liquide, une bonne atomisation du combustible est nécessaire pour obtenir une bonne flamme. Par conséquent, il est nécessaire de respecter strictement les paramètres spécifiés tels que la température du carburant, le carburant et la pression de pulvérisation devant la buse, ainsi que de surveiller l'état et la propreté des buses des buses.

Méthodes de contrôle des modes de fours et de contrôle des modes. Le régime des fours de fusion du verre est surveillé en continu (stationnaire) et périodiquement. Sur la base du contrôle stationnaire, des systèmes de contrôle automatique des modes du four fonctionnent.

Mesurer en continu :

A) le niveau de verre fondu avec une jauge de niveau ;

B) la consommation de combustible et d'air dans son ensemble pour le four et dans ses zones utilisant des diaphragmes de mesure et des capteurs volumétriques, et pour les brûleurs individuels, les buses et les buses utilisant les mêmes moyens et distributeurs (pour le combustible liquide);

C) la température des parois du four avec des pyromètres à rayonnement ou à travers des thermocouples ; la température du toit dans la partie cuisson avec thermocouples aveugles, dans la partie froide du four et dans les conduits de travail avec thermocouples traversants ; la température du verre fondu dans tout le four grâce à des thermocouples situés dans les parois et dans le fond de la cuve du four et des canaux de travail ; la température des régénérateurs par des pyromètres à rayonnement, pointés vers le haut des tuyères et par des thermocouples dans les bouches de sortie des sections de régénérateur ; température dans les cheminées par des thermocouples situés derrière les clapets fumées-air, devant les volets et au pied de la cheminée ;

D) la pression du milieu gazeux dans la partie bouillante du four avec une tête de micro-pression ; vide derrière les grilles de réglage, devant la grille de réglage de la jauge de traction ; pression du combustible et de l'air fournis à l'ensemble du four et aux brûleurs individuels avec manomètres.

Tous les appareils de commande fixes fonctionnent avec l'enregistrement des lectures.

Mesurer périodiquement :

A) température du carburant et de l'air avec thermomètres à mercure et à résistance ;

B) passer l'aspirateur à la base de la cheminée avec un compteur de traction;

C) la composition des fumées dans les canaux horizontaux de tous les brûleurs (une fois tous les deux jours) à l'aide d'un analyseur de gaz portable de type Orsa avec tube-réfrigérateur de prélèvement de gaz. La surveillance périodique comprend également un contrôle systématique et programmé du fonctionnement des instruments fixes et de l'état des diaphragmes de mesure. Dans le journal de bord de l'atelier, sont inscrits les résultats du contrôle périodique, ainsi que les données sur le chargement de la charge et la casse, les résultats des analyses chimiques de la charge et du verre, des informations sur la position des bornes de la charge et mousse et sur la qualité des échantillons de verre en fusion.

Les fours de production de verre à vitres et de verre poli sont actuellement équipés de systèmes et de moyens de contrôle automatique des modes. Les informations sur les paramètres actuels du mode four, accumulés et traités par l'ordinateur, servent de signal initial pour modifier la consommation de combustible et d'air et le vide de la cheminée afin qu'ils correspondent à ceux spécifiés. À l'heure actuelle, des systèmes automatiques pour transférer la direction de la flamme, charger la charge et la rupture, maintenir une consommation de carburant et un rapport de carburant et d'air constants, ainsi qu'une pression de gaz constante dans la partie bouillante du four et le mode de barbotage de le verre fondu (le cas échéant) fonctionne sur des fours de fusion de verre. Pour que la pression du gaz dans la partie froide du four ne change pas, de l'air artificiel est insufflé au signal d'un thermocouple installé dans le verre en fusion dans le compartiment de travail du four. Un rapport constant de carburant et d'air est maintenu en ajustant le volume d'air entrant, tandis que des corrections sont apportées à la température du gaz et de l'air, car ses fluctuations entraînent des modifications de leur densité, c'est-à-dire des volumes spécifiques.