Печи для плавления шихт.

Эти печи используются в стекольной промышленности, а также для получения глиноземистого цемента. Существует два основных вида плавильных печей - горшковые и ванные.

Горшковые печи используют для производства стекол, требующих специальных режимов варки (цветные и глушеные стекла), высокой однородности и светопрозрачности (оптические стекла), а также при малых объемах производства.

Варят такие стекла в специальных огнеупорных сосудах - горшках, помещенных в печь. Важным преимуществом подобного способа варки является возможность механического перемешивания стекломассы, что повышает ее однородность. В одной печи устанавливают несколько горшков, поэтому можно варить сразу стекла нескольких составов (например, отличающиеся по цвету или компоненты для многослойных стекол). Но горшковые печи работают периодически и для них характерен большой расход теплоты. Их КПД не превышает 8%. Кроме того для них характерен высокий износ горшков, так как велика поверхность контакта стекломассы и огнеупора.

Ванные печи могут быть периодического и непрерывного действия.

В печах периодического действия стекло варят, последовательно осуществляя следующие операции: сначала печь разогревают, засыпают шихту, бой стекла, повышают температуру до заданной и производят варку, осветляют, гомогенизируют, охлаждают и вырабатывают (производят отбор стекломассы для формования). На каждом участке печи проходит полный цикл процессов. Обычно их используют для производства тугоплавких стекол, требующих высоких температур и длительности варки. Основными недостатками таких печей являются периодичность действия и высокие затраты теплоты на разогрев.

В непрерывно действующих ванных печах сырьевая шихта загружается в один конец ванны, а с другого конца идет непрерывная выработка стекломассы. Все стадии варки совершаются одновременно, но на разных участках печи. В таких печах варят массовые промышленные стекла (окопное, тарное и др.). Ширина бассейна печи составляет около 10 м, длина - до 40 м, а глубина - 1,5 м; при этом емкость такой ванны порядка 1000 т стекломассы. Выработка стекла осуществляется специальными машинами.

КПД пламенных стекловаренных печей очень низок, так как топливо в них расходуется в основном (до 80-85%) не на варку, а на нагрев кладки печи и на компенсацию потерь тепла с дымовыми газами, уходящими через ограждающие конструкции.

Стремление избежать чрезмерного износа огнеупоров печей и повысить их КПД привело к мысли, что целесообразнее нагревать стекломассу не сверху, а изнутри, пропуская через нее электрический ток. Так появились электрические стекловаренные печи - печи сопротивления, где нагревателем служит сама стекломасса. Электроды размещают в стенах и дне печи. Бассейн загружают боем стекла, который расплавляют с помощью газового обогрева, а затем подают шихту. При этом КПД таких печей возрастает в 3 раза по сравнению с пламенными печами и составляет до 40 - 60%, а производительность от 5 до 100 т/сут.

Существуют также комбинированные газоэлектрические печи, в которых электроды устанавливают только в самых горячих зонах осветления и гомогенизации; при этом можно повысить температуру варки без существенного вреда для огнеупорной кладки печи.

Разнообразие печных агрегатов, используемых в технологии ТНСМ, обусловлено как особенностями агрегатного состояния перерабатываемых материалов, так и разнообразным характером их высокотемпературных превращений. Именно при высокотемпературной обработке наиболее существенно выявляется специфика отдельных ветвей силикатной технологии - вяжущих, стекла и керамики и соответственно специфика свойств получаемых материалов и изделий. В каждой ветви силикатной технологии обжиг преследует разные цели. В технологии вяжущих материалов - это получение таких минералов, которые обладают повышенной химической (или точнее гидравлической) активностью, и после измельчения будут способны вступать во взаимодействие с водой с образованием прочного камня. В технологии керамики - это получение материала максимальной плотности, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства. В технологии стекла - это получение однородного (гомогенного) расплава. Специфика достигаемых при обжиге целей определяет выбор состава сырьевой шихты, температуры обжига и характер происходящих при обжиге физико-химических превращений.