Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»

ФАКУЛЬТЕТ  Открытого и дистанционного обучения

КАФЕДРА   Технология керамики, стекла и вяжущих веществ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 240304 (250800) «Химическая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов»

 
 
 

.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к  курсовому проекту

НА  ТЕМУ: Теплотехнический расчет ванной регенеративно стекловаренной печи с поперечным направлением пламени

      Выполнил:

      Студент ИОДО 5 курса группы 6                      Зозуля Елена Николаевна

 

      Принял  :

      Доцент, к.т.н.                                                            Ткачев Александр Григорьевич

 
 
 

                                                                           Оценка «__                       ____»

 
 

            «___»_________________ г.                          ________________________

                     ^{дата                                                                                                           подпись}

 
 
 
 
 

Новочеркасск 2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

      Российская  экономика долгое время пребывала  в состоянии “застоя”. Однако несколько последних лет наблюдается явный её прогресс. Очевидным является оживление производственной индустрии в целом и стекольной в частности. Заводы изготовители стекольных изделий снова функционируют и стремятся отвоевать свое место на отечественном рынке.

         Изделия из стекла применяются в разных отраслях народного хозяйства. Они предназначены для хранения жидких, полужидких, сыпучих и твёрдых продуктов, для остекления зданий и сооружений, различного рода транспорта и т.п.

         Наиболее значительные достоинства  стеклоизделий - гигиеничность, прозрачность, герметичность, твёрдость, возможность повторного применения и нетоксичность. Эти достоинства обеспечивают высокий спрос на стеклянную продукцию уже многие годы.

         Во всём мире стеклянная отрасль растёт, совершенствуется, повышается качество стекла. В ближайшем будущем развитие производства стеклянной тары связано с улучшением её качества и механизацией технологических процессов.

    В настоящее время в стекольной промышленности работают высокопроизводительные механизированные и автоматизированные линии, на которых производят стеклоизделия, массовые прессованные изделия сортовой посуды, изделия на ножке, выдувные стаканы, термосные колбы. Но вместе с тем сохраняется и ручное производство, особенно высокохудожественных сортовых изделий.

         Среди технологических  процессов производства стеклоизделий  наиболее энергоёмким является процесс  варки стекла. Доля энергопотребления на варку стекла составляет 70-75% от общего потребления энергии, поэтому экономическая эффективность стекольного производства напрямую зависит от эффективности работы стекловаренной печи.

    В производстве стеклоизделий варка стекломассы производится в печах разной конструкции с газовым или электрическим обогревом. Работа каждой  отдельной печи характеризуется определенным  режимом, который зависит от расхода тепла, давления и состава газов. В зависимости от температуры по отдельным зонам печи устанавливают расход топлива, который возможно определить при теплотехническом расчете печи.  Уровень температуры определяют разностью прихода и расхода тепла: чем больше эта разность, тем выше температура в печи.

    Целью данного курсового проекта является определение расхода топлива  ванной стекловаренной печи с поперечным направлением пламени для варки оконного стекла. Также теплотехнический расчет печи необходим для определения ее тепловой мощности, количества теплоносителя, конструктивных размеров печи и отдельных ее составляющих.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Выбор и обоснование  теплового агрегата

       Процесс получения из шихты годной к выработке  стекломассы происходит в стекловаренных печах, обеспечивающих необходимые  темп6ературные условия и тепловые потоки к материалам.

       В печах и сушилах силикатной промышленности осуществляются весьма сложные и ответственные технологические процессы, связанные с сушкой, обжигом и варкой стекломассы. Поэтому вопросы технического прогресса силикатных производств неразрывно связаны с совершенствованием конструкций печей и сушил и их тепловой работы.

       Промышленная печь, как тепловой агрегат, характеризуется тем, что в ней получают тепловую энергию за счет электрической энергии  электропечей или за счет сжигания топлива и передают ее материалам или изделиям, подвергаемым тепловой обработке. Основными теплотехническими процессами в печах являются процессы сжигания топлива и теплопередачи, происходящие часто одновременно в рабочем пространстве печи. При этом большую роль играет создание необходимых условий для движения газов. Сушила отличаются тем, что в них основными процессами являются процессы влагообмена, протекающие одновременно с процессами теплообмена и движения теплоносителя.

       Силикатная  промышленность весьма богата разнообразием  конструкций печей. Это связанно с тем, что она охватывает различные  технологические процессы производства многих видов строительных и бытовых материалов. Только по форме рабочего пространства существующие печи силикатной промышленности можно разделить на восемь основных типов:

• Однокамерные печи периодического действия;
• Многокамерные;
• Кольцевые;
• Туннельные для обжига изделий;
• Шахтные;
• Вращающиеся ;
• Горшковые для варки стекла;
• Ванные для варки стекла.

       По  характеру технологических процессов  печи силикатной промышленности можно  разделить на ряд групп, но для  варки стекла используется группа плавильных печей – горшковые и ванные.

       Принципы  проектирования каждой печи, отличающейся назначением и формой рабочего пространства, различны с точки зрения конструктивного  выполнения отдельных элементов. Ванные печи непрерывного действия являются более современными тепловыми агрегатами по сравнению с Горшковыми и периодическими ванными печами, вследствие чего они и нашли широкое распространение в производстве стеклоизделий. Такие печи позволяют широко использовать новые технические средства автоматики для осуществления тепловых процессов.

       При варке стекла в ванных печах непрерывного действия все процессы превращения  шихты в осветленную и гомогенизированную стекломассу протекают на поверхности  расплава стекла, заполняющего бассейн  печи. Течение этих процессов осуществляется в условиях непрерывного смещения поверхностных слоев расплава. Главной причиной движения стекломассы в ванной печи является разность уровней, которая возникает в условиях отбора стекломассы на выработочном конце печи. По этой причине в ванной печи постоянно существует выработочный поток, который питается за счет новых порций шихты, превращаемых в стекломассу. Кроме этого главного рабочего потока, вся остальная стекломасса вовлекается в конвекционное движение, причиной которого является разность температур расплава по зонам бассейна печи. В направлении продольной оси бассейна печи от загрузочного кармана к выработке изменение температуры проходит через максимум. Этот максимум (квельпункт) образует пограничную линию, разделяющую зону варки о зону осветления. Квельпункт выполняет особую роль в стекловарении, создавая термическую преграду на пути рабочего и тепловых потоков стекломассы.

       Главное условие нормальной работы ванной печи – строгое соблюдение постоянства теплового режима, при этом потоки стекломассы сохраняют стабильность, их интенсивность и трассы остаются неизменными.

 

       2. Описание работы  и конструкции  печи

 

       Ванные  печи непрерывного действия применяют  для варки и выработки листового, сортового, тарного и другого  стекла, если производство идет в массовых объемах.

       Рабочая камера печи состоит из бассейна и  газового пламенного пространства, которое  находится над ванной. В области  стекломассы и пламенного пространства имеются приспособления, с помощью  которых печь разделяется на отдельные зоны. Эти разделительные приспособления могут располагаться в стекломассе и в газовом пространстве. Те, которые делят печь по стекломассе могут быть либо постоянными элементами конструкции (стены, протоки, стены с отверстиями), либо вводимые в печь извне – это водоохлаждаемые трубы, лодки и т.д.

       В бассейне ванных печей непрерывного действия различают технологические  зоны: варки, осветления, студки и выработки. Они располагаются одна за другой по длине бассейна. Та часть бассейна, в которой размещены зоны варки и осветления, называется варочной или отапливаемой частью. Та часть, где происходит студка и выработка стекломассы называется выработочной и неотапливаемой. Варочная часть обычно прямоугольная, а форма выработочной применяется такая, чтобы было удобно устанавливать стеклоформующие машины (она может быть прямоугольной или полукруглой).

       Варочная  и выработочная части бассейна могут  быть неразделенными, т.е. в виде единого  бассейна, а могут быть разделёнными. Такое разделение может быть либо только по газовому пространству, либо только по стекломассе. Чем полнее разделены эти части, тем быстрее и больше охлаждается стекломасса при переходе из варочной части в студочную, и тем выше температура варки. По газовому пространству варочную и студочную части разделяют решетчатыми экранами, сниженным сводом и другими способами. В общем случае разделение газового пространства может быть либо полным, либо частичным. Полное разделение позволяет отдельно регулировать температурный и газовый режимы в варочной и студочной частях, а также добиться большего охлаждения стекломассы. Частичное разделение дает возможность поддерживать в студочной части нужное давление за счет дымовой трубы.

       Разделение  по стекломассе предназначено для  снижения температуры стекла и для  того, чтобы уменьшить возврат стекломассы из студочной части снова в варочную. Коэффициент потока стекломассы вычисляется как отношение количества всей перетекающей из варочной части в студочную стекломассы к ее вырабатываемому количеству.

       В качестве разделительных устройств используют сужение между варочной и выработочной частями – преграды (загородительные лодки, шамотный брус, протоки). Эти протоки обычно устанавливают на уровне дна варочной части. Поскольку протоки работает в очень тяжелых условиях, то их, как правило, охлаждают. В общем случае крупные высокопроизводительные печи могут, как иметь, так и не иметь разделительных устройств по стекломассе. Малые и средние печи, как правило, имеют такие устройства и обычно это протоки.

       По  типу применяемых теплоутилизирующих устройств ванные печи подразделяются на регенеративные, рекуперативные и печи прямого нагрева. Использование регенераторов и рекуператоров позволяет использовать тепло отходящих дымовых газов для нагрева воздуха, поступающего в дальнейшем на горение. Это значительной повышает коэффициент полезного действия ванной печи и снижает расход газа.