Ванные печи

Ванные печи применяют для получения силикатного расплава при производстве стекла и минеральной ваты.

Эти печи классифицируются по трём признакам: режиму работы, направлению движения пламени и способу подогрева воздуха.

● по режиму работы различают печи периодического и непрерывного действия.

● по направлению движения пламени – с продольным, поперечным и подковообразным направлением. Последний тип печей применяется в производстве минеральной и стеклянной ваты.

● по способу подогрева воздуха печи подразделяются на регенеративные и рекуперативные.

В регенеративных печах воздух нагревается в специальных камерах- регенераторах, представляющих собой камеру, заполненную насадкой из огнеупорного кирпича. Каждая печь имеет две камеры, которые оснащены клапанами для переключения отходящих от печи горячих газов, необходимых для нагрева насадки и впуска в печь горячего воздуха. Обычно печь оснащена двумя регенераторами, работающими циклично. В то время как в первой камере происходит нагрев насадки отходящими из печи газами, через вторую камеру пропускают воздух, который нагревается и подаётся в печь. Ритмичность переключения камер на разогрев и работу происходит через 1 час.

Рекуператоры – теплообменники непрерывного действия, состоящие из группы труб, размещённых в камере. Внутри этих труб непрерывно движутся газы, отходящие от печи, а между трубами воздух. Воздух, омывая стенки труб, нагревается и подаётся в печь. Принцип движения отходящих газов и воздуха – противоток. Преимущество рекуперативных печей по сравнению с регенеративными – достижение постоянной температуры нагрева воздуха. Недостаток – необходимость их оснащения высококачественными фасонными огнеупорами для монтажа рекуперативных насадок, что ограничивает применение таких печей. Поэтому предпочтение отдаётся печам регенеративным, хотя они отличаются менее равномерным нагревом воздуха.

Устройство и принцип действия регенеративной ванной печи

В ванной печи для производства стекла варочный бассейн разделён на варочную и студочную части. По сравнению со стекловаренными, печи для получения минерального расплава отличаются меньшей глубиной варочного бассейна и отсутствием студочной части, так как для производства минеральной ваты используется расплав с низким показателем модуля вязкости.

Рис.1 Регенеративная ванная печь с подковообразным направлением движения пламени

Рабочей камерой печи является бассейн 1, над которым располагается пламенное пространство, перекрытое сводом. Шихту для получения расплава загружают в печь плунжерными загрузчиками 2 через загрузочные карманы 3, расположенные в боковых стенах печи. Топливо (газ или мазут) сжигают поочерёдно в двух горелках 4.

Горелка состоит из влёта 5, камеры смешения 6 и языка 7. Горячий воздух из регенераторов 8, подаётся к горелкам по вертикальным каналам 9, которые для регулирования количества подаваемого воздуха, оснащены шиберами 10.

В камере смешения, в боковых стенах, имеются отверстия 11 для подачи газообразного топлива через газовые горелки. Образующиеся при горении топлива дымовые газы движутся по подковообразному пути (на рис. сплошная линия – при работе левого регенератора, пунктирная - правого). Завершив движение, дымовые газы удаляются из печи через влёт, не работающей в данный момент горелки, и попадают в соответствующий регенератор. Проходя через него, они нагревают насадку и далее через дымовой канал и дымовую трубу 12 выбрасываются в атмосферу. После разогрева насадки в регенератор начинают нагнетать при помощи дутьевого вентилятора холодный воздух, который, пройдя через раскалённую насадку, нагревается сам и по каналу 9 поступает в горелку 4. Горелки печи должны быть рассчитаны так, чтобы получилась правильная подковообразная форма факела. Слишком малые скорости газов во влётах горелок могут привести к «короткому замыканию», т.е. когда пламя, выходя из одной горелки, сразу может попасть в другую, сжигая при этом стенки влёта и насадку регенератора. Нормальная скорость газов во влёте горелки должна быть от 10 до 14 м/сек.

Образовавшийся в бассейне расплав отбирают через устройство 13 и подают к узлу переработки расплава в минеральную вату. Ванные печи для производства минеральной ваты имеют площадь зеркала печи от 18 до 60 м², производительностью 12…60 т в сутки по расплаву. Удельный съём расплава с 1м² зеркала печи составляет 28…40 кг в час.

Достоинства ванных печей – высокая степень управляемости процессом плавки, повышенная гомогенность расплава и получение его с заданными свойствами. Возможность применения мелкокускового, рыхлого сырья, имеющего низкий показатель прочности.

Недостатки - в сравнении с вагранками эти печи требуют к установке в 4…5 раз больших площадей, более капиталоёмкие, требуют специальной подготовки сырья. Низкая по сравнению с вагранками производительность 28…40 кг/м²ч против 1200…3000 кг/м²ч по расплаву. КПД печей 15…35%, у вагранок 20…30%.