Czynnikiem charakteryzującym baseny wanien jest ich powierzchnia . W praktyce wielkość powierzchni topienia SA następujące:

Szkło opakowaniowe                      50 ÷ 200 m2 ─ wanny   poprzeczno - płomienne

              50 ÷ 120 m2  ─  wanny   U - płomienne

1.  

2.  

3.  

4.  

5.  

6.  

7.  

8.  

9.  

10.             

11.             

12.             

13.             

14.             

15.             

16.             

17.             

18.            Cel projektu.

              Celem projektu jest zaprojektowanie wyłożenia basenu topliwnego wanny szklarskiej do produkcji szkła opakowaniowego bursztynowego w  ramach, którego należy: określić warunki pracy (ustalenie krzywej temperatury w piecu) i wymagania jakościowe w stosunku do materiału wyłożenia, ustalić konstrukcję i wymiary basenu (geometrię dna), dobrać  materiał i formaty bloków oraz płytek na warstwę roboczą basenu, obliczyć zapotrzebowanie materiałowe, określić sposób izolowania dna i ścian bocznych basenu, dobrać materiał i grubości warstw roboczych i izolacyjnych, określić temperaturę zewnętrznej powierzchni ściany basenu w strefie maksymalnej temperatury.

19.            Dane projektowe:

· piec poprzeczno-płomienny regeneracyjny

· wydajność dobowa - 170 Mg/24h

· wydajność jednostkowa - 2,35 Mg/m2 * 24h

· temperatura wytopu - 1540°

20.            Część teoretyczna.

3.1. Zasada działania oraz budowa pieca szklarskiego.

              Piece wannowe, w swej klasycznej konstrukcji, należą do płomiennych pieców topielnych pracujących w sposób ciągły, w których wszystkie stadia i procesy wytapiania zachodzą jednocześnie, ale w różnych częściach wanny.

Zasada działania wanny zmianowej polega na tym, że z jednego jej końca, do tzw. kieszeni zasypowej podawany jest zestaw do topienia szkła, który w zetknięciu z gorącym płomieniem topi się i tworzy szklaną masę wypełniającą wannę i przepływającą do przeciwległego końca wanny, w której mieści się jej część wyrobowa. Tu masa pobierana jest do ręcznego lub maszynowego formowania wyrobów, a jej ubytki w wannie uzupełniane są zasypywaniem nowych porcji zestawu. Część topliwna i wyrobowa wanny szklarskiej jest rozdzielona najczęściej przepływem, który ma za zadanie nie dopuścić do części wyrobowej niestopionych kawałków masy szklanej, jak również stanowi barierę między masą topioną i wyrobową, które różnią się znacznie temperaturą, a co za tym idzie gęstością. Przepływ umieszczony jest na dnie wanny, zaś górną część oddzielającą wyrobówkę jest tzw. ekran, który ma za zadanie ochraniać przed nadmiernym przenikaniem ciepła z części topielnej.

Piece wannowe opalane są gazem generatorowym, gazem ziemnym lub olejem opałowym. Spalanie tych paliw odbywa się przy pomocy palników dyfuzyjnych, dających długi płomień, stykający się z kąpielą na dużej powierzchni.

Ze względów oszczędnościowych ważnym elementem pieca szklarskiego są układy odzysku ciepła i tu stosowane są układy regeneracyjne i rekuperacyjne. Ogrzane powietrze przez gorące spaliny podawane jest do ogrzania zestawu i do paliwa, z którym tworzy mieszankę, zaś ochłodzone już spaliny wędrują układem odciągowym do komina. W technologii szkła stosuje się różne typy wanien szklarskich, lecz zasada działania, jeśli chodzi o wytop masy i jej wydobycie jest taka sama. Różnice polegają w układach do odzysku ciepła lub sposobie opalania.

a)     Schemat wanny poprzeczno-płomiennej.

W wannie poprzeczno-płomiennej wyloty palnikowe usytuowane są symetrycznie w ścianach bocznych wanny, a ruch spalin odbywa się prostopadle do osi wanny.

Rys.1

3.2 Budowa wanny poprzeczno-płomiennej regeneracyjnej do produkcji szkła opakowaniowego.

Rys.2

Z-część zasypowa, T-część topliwa, K-część klarowania, W-część wyrobowa, 1- kieszeń zasypowa, 2- komory regeneracyjne, 3- kratownica, 4- dysze palnikowe podławowe, 5- wlot powietrza z regeneratora, 6- otwory dla elektrod podgrzewczych, 7- przewał, 8- dysze bubblingu, 9- przepływ, 10- zasilacz, 11- głowica zasilacza kroplowego

Wanna ta wyposażona jest w kilka dodatkowych elementów. Są to: możliwość dogrzewu masy szklanej przy pomocy elektrod dennych, ścianka przewałowa oraz zespół dysz do „ bubblingu”. Dogrzew elektrodowy masy szklanej pozwala na zwiększenie intensywności topienia. Stosowany jest w przypadku topienia szkieł trudno topliwych, a także w sytuacjach, gdy okresowo trzeba zwiększyć wydajność wanny, np. przy przejściu na formowanie wyrobów o większym ciężarze jednostkowym.

Zadaniem ściany przewałowej jest ułatwienie pełnego przebiegu procesu wytapiania. Masa szklana, na drodze do części wyrobowej, musi przepływać nad przewałem i w tym miejscu grubość jej warstwy jest najmniejsza. Można więc jedynie w tym miejscu utrzymywać wyższą temperaturę w porównaniu do pozostałej części basenu. Ponadto utrzymywanie niższych temperatur przy dnie basenu sprzyja spowolnieniu procesów jego korozji przez szkło.

Bubbling to operacja, polegająca na wdmuchiwaniu do kąpieli szklanej sprężonego powietrza przez dysze umieszczone w rzędzie przed ścianą przewałową. Jej zadaniem jest wzmocnienie działania tzw. ogniska - linii maksymalnej temperatury masy szklanej w wannie, będącego granicą nie dopuszczającą do przepływania niestopionych cząstek zestawu do obszaru klarowania. Dodatkowy efektem bubblingu jest również wzmocnienie prądów wznoszących w masie szklanej.

Najważniejszą częścią wanny jest część topielna, w której zachodzą najważniejsze procesy wytwarzania masy szklanej. Część topielna wanny ma najczęściej kształt prostokątny o stosunku długości do szerokości wynoszącym od 1,2:1 do 2:1. Długość basenu musi być wystarczająca, aby w pełni zaszły w nim procesy roztapiania, klarowania i ujednorodnienia, jeszcze przed wejściem masy szklanej do części wyrobowej. Szerokość basen musi znów zapewnić optymalne warunki spalania paliw. Zarówno powierzchnia jak i głębokość wanien też są bardzo ważnymi czynnikami, które zależą z kolei od rodzaju wytapianej masy oraz od jej przeznaczenia. Także rodzaj wanny będzie zmieniał się w zależności od rodzaju wyrobów.

W praktyce głębokości basenów topielnych wynoszą:

Ze względu na wydajność topienia, piece wannowe możemy podzielić na trzy grupy:

-    małogabarytowe, o wydajności 3 ÷ 10 Mg/24h

-    średniogabarytowe, o wydajności 10 ÷ 50 Mg/24h

-    wielkogabarytowe, o wydajności 50 ÷ 150 Mg/24h

3.3. Omówienie części topliwnej basenu wanny szklarskiej

Celem projektu jest zaproponowanie obmurza dla części topliwnej wanny, czyli basenu, dlatego też dokładnie omówimy tylko tę część wanny.

Basen wanny usytuowany jest na stalowej konstrukcji nośnej. Na słupach nośnych układa się podkładki z blachy, na których ustawia się belki podłużne a następnie belki poprzeczne. Na belkach i na tych podkładkach układa się dno basenu wanny z dokładnie dopasowanych bloków ogniotrwałych na „sucho” tzn. bez użycia zaprawy. W ten sposób zapewnia się dużą szczelność wyłożenia, a jednocześnie eliminuje możliwość zanieczyszczenia masy szklanej cząstkami zaprawy wymywanej ze spoin.

Bloki te mają przeważnie wymiary 600÷1000x400x300 i grubość 50÷300 mm, natomiast dla ścian-kształt prostopadłościanu o wymiarach 500÷1830x300÷750 mm i grubości 200÷300 mm (bloki dla ścian są grubsze ze względu na wyższe temperatury pracy i silniejsze oddziaływania erozyjne kąpieli, najszybciej ulegają korozji bloki pracujące na styku z lustrem kąpieli szklanej). W części topliwnej bloki pokrywa się cienkimi płytami z topionego materiału ogniotrwałego o gęstości większej niż gęstość stopionej masy szklanej. Na ściany basenu najczęściej stosuje się obecnie cyrkonowo-korundowe bloki ogniotrwałe. Układ wielowarstwowy utrudnia izolowanie ścian bocznych, gdyż spoiny poziome, dla zmniejszenia korodującego działania szkła, w miarę upływu kampanii pieca muszą być coraz intensywniej chłodzone powietrzem. Daje on jednak możliwość wymiany w czasie remontu tylko górnej warstwy bloków, ulegającej najszybciej zużyciu. Jednorzędowy układ bloków, zwany potocznie palisadowym, pozwala na izolowanie całej powierzchni obmurza z wyjątkiem warstw na wysokości lustra szkła. Pozwala to na istotne oszczędności ciepła, ale powoduje konieczność wymiany całych ścian bocznych basenu, zwiększając koszt remontu. Poniższy rysunek ilustruje nam dwa w/w sposoby izolowania ścian.

rys.3 Izolowanie ułożonych ścian: a) z kilku warstw bloków, b) palisadowo.

...