Технология производства листового стекла (стр. 8 из 16)

Q = 290 х 0,8292 + 67 = 307,468тн

По вытянутому стеклу:

Q = вытянуто стекла (м²) х толщина (м) х плотность стекла (тн/м³),(тн)

Пример

Скорость выработки = 720м/ч

Ширина ленты стекла с бортами = 1840мм = 1,84м

За сутки вытянуто стекла 720 х 1,84 х 24 = 31795,2м²

Толщина = 3,84мм = 0,00384м

Плотность стекла = 2,5т/м³

Q = 31795,2 х 0,00384 х 2,5 = 305тн

КИС (коэффициент использования стекломассы)

вытянуто(м²) х толщина (м) х плотность(кг/м³)

КИС =

съем (кг) х КИО

КИО – коэффициент использования оборудования

Количество вытянутого стекла с учетом КИС и КИО

съем (кг) х КИС х КИО

Вытянуто = , м²

толщина (м) х плотность (кг/м³)

Пример

Съем составил 310т/сут

КИС = 0,78

КИО = 0,995

Толщина = 3мм

Плотность = 2,5т/м³

310 х 0,78 х 0,995

Вытянуто = = 32079м²

0,003 х 2,5

Рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи-регенеративная ,проточная с подковообразным направлением пламени. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.

Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована двумя герметизированными загрузочными карманами ,расположенными по ее боковым сторонам.

Выбор удельного съема и расчет основных геометрических размеров печи.

Химический состав стекла:

SiO₂-72 %

Fe₂O₃+AL₂O3-2,3 %

Na₂O+К₂О-14%

CaO+MgO-11,5%

SO₃-0,2%

Максимальная температура варки-1500˚C

В температурном интервале от 23 до 1500˚С вязкость стекол изменяется на 18 порядков. В твердом состоянии вязкость составляет примерно 10¹⁹ Па с, в расплавленном состоянии-10 Па с. При низких температурах вязкость меняется незначительно. Наиболее резкое снижение вязкости происходит в интервале 10¹⁵-10⁷ Пас.

Определяем основные размеры рабочей камеры.

Площадь варочной части печи, м²:

F=G* 10³/g;

Где G-производительность печи, кг/сутки;

g-удельный съем стекломассы с зеркала варочной части, кг/(м²*сут).

Принимаем g=1381 кг/(м²*сут.).

Тогда F=70000/1381=50,68 м².

Длина варочной части для печи с подковообразным направлением пламени рассчитывается из соотношения

L:B=1,2:1

L:B=1,2

L*B=50,68

1,2*х*х=50,68

х2=50,68:1,2

х=6,5м (ширина B)

6,5*1,2=7,8 м (длинаL)

Соотношение длины и ширины L/B=7,8/6,5=1,2

Ширина пламенного пространства на 120 мм больше ширины бассейна, т.е. 6,5+0,12=6,62 м

Высота подъема свода f=6,62/8=0,83 м.

Длина пламенного пространства 7,8+0,2=8 м.

Глубина бассейна: студочного мм , варочного мм.

Площадь студочной части при температуре варки 1500С принята равной площади варочной части:Fст= 50,68м².

Ширина студочной части составляет 80% ширины варочной части: 6,5*0,8=5,2 м. Принимаем ширину загрузочных карманов (6,5-0,9)/2=2,8 м, где 0,9 м – ширина разделительной стенки. Длина загрузочного кармана 1 м.

4 Обоснование распределения температур в печи

Термический процесс, в результате которого смесь разнородных компонентов образует однородный расплав, называется стекловарением.

Сыпучую или гранулированную шихту нагревают в ванной печи, в результате чего она превращается в жидкую стекломассу, претерпевая сложные физико-химические взаимодействия компонентов, происходящие на протяжении значительного температурного интервала.

Различают пять этапов стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление (дегазация), гомогенизация (усреднение), студка (охлаждение).

Отдельные стадии процесса стекловарения следуют в определенной последовательности по длине печи и требуют создания необходимого температурного режима газовой среды, который должен быть строго неизменным во времени. Распределение температур по длине и ширине ванной печи зависит от свойств стекла и условий варки. При варке темнозеленого стекла температура в начале зоны варки (у загрузочного кармана) 1400-1420˚С, так как в этой части бассейна печи происходят нагрев, расплавление и провар шихты, т. е. завершение стадий силикатообразования, стеклообразования и частичное осветление стекломассы. Температура стекломассы у загрузочного кармана 1200-1250˚С. В зоне осветления температура газовой среды поддерживается максимальной-1500˚С, так как при такой температуре вязкость стекломассы снижается, происходит интенсивное осветление и завершается гомогенизация. В зоне студки температура газовой среды плавно понижается до 1240˚С, что приводит к увеличению вязкости стекломассы. В зоне выработки температурный режим устанавливается в зависимости от требований, необходимых для нормальной выработки стекломассы и формования из нее стеклоизделий.

Для установления стационарного температурного режима газовой среды в печи необходимо регулировать количество и соотношение топлива и воздуха, подаваемого в печь, тщательно их смешивать и своевременно отводить отходящие дымовые газы.

Возможность установления определенного температурного режима предусматривается конструкцией ванной печи.

На изменение температурного режима оказывает влияние давление газов в рабочей камере печи. Повышение давления до определенных пределов способствует более равномерному прогреву отдельных частей печи, так как объем рабочей камеры максимально заполняется пламенем. Создание разряжения в печи приводит к уменьшению распространения пламени и присосу холодного воздуха через отверстия. Это ухудшает равномерность распределения температур и вызывает понижение температур в тех участках печи, куда проникает холодный воздух.

Температурный режим печи зависит также и от температуры факела пламени и ее распределения по длине факела. Температура факела регулируется подачей воздуха.

5 Расчет горения топлива, действительной температуры и минимальной температуры подогрева воздуха.факела

Теплоту сгорания топлива определяют по его составу:

Qн=358CH₄+637C₂H₆+912C₃H₈+1186C₄H₁₀;

Qн=358*93,2+637*0,7+912*0,6+1186*0,6=35200 кДж/м³

Уравнения реакций горения составных частей топлива:

CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O+Q;

C₂H₆+3,5О₂=2СО₂+3Н₂О+Q;

C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O+Q;

C₄H₁₀+6,5O₂=4CO₂+5H₂O+Q.

Коэффициент избытка воздуха L=1,1.

Расчет горения сводим в таблицу:

Состав топлива, %	Содержание газа, м3/м3	Расход воздуха на 1м3 топлива, м3				Выход продуктов горения на 1 м3 топлива,м3
		О2Т	О2Д	N2Д	VL	CO2	H2O	N2	O2	VД
CH4-93,2	0,932	1,864	1,96х1,1	2,16хх3,76	2,16++8,10	0,932	1,864	-	-	2,796
С2Р6-0,7	0,007	0,025				0,014	0,021	Из воздуха	Из воздуха	0,035
С3H8-0,6	0,006	0,030				0,018	0,024	8,1	0,2	8,142
C4H10-0,6	0,006	0,039				0,024	0,030	-	-	0,054
N2-4,4	0,044	-	-	-	-	-	-	0,044	-	0,044
СО2-0,5	0,005	-	-	-	-	0,005	-	-	-	0,205
Сумма-100	1	1,96	2,16	8,1	10,26	0,993	1,939	8,144	0,2	11,276

О_2ТиО_2Д-расход кислорода соответственно теоретический и действительный, при L=1,1; N_2Д- действительный объем азота из воздуха; V_L-действительный расход воздуха для горения 1 м³ газа; V_Д-объем продуктов горения на 1 м³ газа.

Объемный состав продуктов горения, %:

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

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

N2=8,144*100/11,28=72,23

O2=0,2*100/11,28=1,77

Сумма-100

Определим расход топлива:

Составим тепловой баланс варочной части печи.

Приходная часть

1.Тепловой поток ,поступающий при сгорании топлива, кВт:

Ф₁=QнХ,

где Qн-теплота сгорания топлива,кДж/м³;

Х- секундный расход топлива, м³/с.

Ф₁=35200Х кВт.

2. Поток физической теплоты, поступающий с воздухом, кВт:

Ф2=V_Lc_вt_вХ,

где V_L-расход воздуха для горения 1 м² топлива,м³;

t_в- температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке˚,С;

с_в-удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные взяты из приложения), кДж/(м³˚С).

Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе1100˚С и повышение температуры в горелкена 50˚С. Тогда

Ф₂=10,26*1150*1,455=17150Х кВт

Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.

Общий тепловой поток будет равен:

Ф_прих.=35200Х+17150Х=52350Х кВт.

Расходная часть

1. На процессы стеклообразования, кВт:

Ф₁=ng,

где п- теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;

g- съем стекломассы, кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:

g=70*1000/24*3600=0,81 кг/с;

Ф₁=2930*0,81=2373 кВт

Площадь стен бассейна. Верхний F₁ и средний F₂ ряды имеют одну и ту же площадь

F₁, F₂ =(7,92+1,6)*0,6*2+6,9*0,6=11,42+4,14=15,56 м².

Складываем площади двух продольных и поперечной стены с учетом площади продольных стен загрузочного кармана.

Нижний ряд F₃

F₃=(7,92+1)*0,4*2+6,9*0,4=9,89 м²

1) Площадь стен пламенного пространства

F_п.п.=2F_прод.+F_торц.-F_вл.

Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.

F_прод.=8,2*1=8,2 м².

Площадь F_торц. Определяют по эскизу.

Определяем площади F₁,F₂,F_к: при этом

F_торц.=F₁+F₂-2F_к.

Где F₁,F₂ и F_к – площадь сегмента, прямоугольника и под арками загрузочных карманов.