[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CZ304703B6 - Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass - Google Patents

Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass Download PDF

Info

Publication number
CZ304703B6
CZ304703B6 CZ2012-604A CZ2012604A CZ304703B6 CZ 304703 B6 CZ304703 B6 CZ 304703B6 CZ 2012604 A CZ2012604 A CZ 2012604A CZ 304703 B6 CZ304703 B6 CZ 304703B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
melting
glass
space
flow
transverse
Prior art date
Application number
CZ2012-604A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2012604A3 (en
Inventor
Miroslav Polák
Lubomír Němec
Petra Cincibusová
Marcela Jebavá
Jiří Brada
Miroslav Trochta
Jaroslav Kloužek
Original Assignee
Vysoká škola chemicko - technologická v Praze
Glass Service, A.S.
Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Čr, V.V.I.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola chemicko - technologická v Praze, Glass Service, A.S., Ústav Struktury A Mechaniky Hornin Av Čr, V.V.I. filed Critical Vysoká škola chemicko - technologická v Praze
Priority to CZ2012-604A priority Critical patent/CZ304703B6/en
Priority to PCT/CZ2013/000102 priority patent/WO2014036979A1/en
Publication of CZ2012604A3 publication Critical patent/CZ2012604A3/en
Publication of CZ304703B6 publication Critical patent/CZ304703B6/en

Links

Landscapes

  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Abstract

In the present invention, there is described a glass melting furnace, wherein power sources are arranged in the melting space in at least one row in the melting space longitudinal axis, or parallel to said longitudinal axis, and namely between a gable wall (2) and a transverse damming (7) in the molten glass (6) optionally with a transverse row of power sources (9) in the molten glass (6) melting section for generating a helical flow of the molten glass (6) with circular motion across the melting section. The power sources can be arranged in one or both lateral walls (4). The power sources are arranged at regular spacing. The power sources are represented by heating electrodes (10) and/or industrial glass burners (11). The melting section is preferably terminated by a transverse row (9) of heating electrodes (10) that are installed in the bottom (1).

Description

(57) Anotace:(57)

Popisuje se sklářská tavící pec, kde v tavícím prostoru jsou uspořádány zdroje energie nejméně v jedné řadě v podélné ose tavícího prostoru, nebo paralelně s touto podélnou osou, a to mezi zakládací stěnou (2) a příčnou přehradní zdí (7) ve sklovině (6) případně příčnou řadou (9) zdrojů energie v tavící části skloviny (6) pro vyvolání spirálovitého proudění skloviny (6) s kruhovým pohybem napříč tavící částí. Zdroje energie mohou být uspořádány v jedné nebo obou bočních stěnách (4). Zdroje energie jsou uspořádány v pravidelných vzájemných odstupech. Zdroje energie jsou topné elektrody (10) a/nebo průmyslové sklářské hořáky (11). Tavící část je s výhodou zakončena příčnou řadou (9) topných elektrod (10) instalovaných ve dně (1).A glass melting furnace is described wherein energy sources are arranged in the melting chamber in at least one row along or parallel to the longitudinal axis of the melting chamber, between the loading wall (2) and the transverse dam wall (7) in the glass (6). or a transverse row (9) of energy sources in the glass melting portion (6) to induce a spiral flow of glass (6) with a circular motion across the melting portion. The power sources may be arranged in one or both side walls (4). The energy sources are arranged at regular intervals. The power sources are heating electrodes (10) and / or industrial glass burners (11). The melting portion is preferably terminated by a transverse row (9) of heating electrodes (10) installed in the bottom (1).

Sklářská tavící pec pro kontinuální tavení skel řízenou konvekcí sklovinyGlass melting furnace for continuous glass melting by controlled glass convection

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká sklářské taviči pece pro kontinuální tavení skel řízenou konvekcí skloviny, při němž se působí na roztavené sklo, obsahující nerozpuštěné částice zejména sklářského písku, a nacházející se v horizontálně orientovaném a odděleném průtočném tavicím prostoru, prostřednictvím zdrojů energie, působící na sklovinu v tavicím prostoru. Taviči prostor zahrnuje dno, zakládací stěnu a zadní průtokovou stěnu a mezi nimi protilehlé boční stěny, klenbu, a do skloviny ponořenou příčnou přehradní zeď.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a glass melting furnace for the continuous melting of glass by controlled glass convection, in which molten glass containing insoluble particles, in particular glass sand, is disposed in a horizontally oriented and separate through-flow melting space by energy sources acting on the glass in the melting furnace. space. The melting chamber comprises a bottom, a base wall and a rear flow wall, and opposed side walls, a vault, and a transverse dam wall immersed in glass.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Kontinuální tavení skel je způsob přípravy tradičního materiálu v masovém měřítku tavením spojený přímo se zpracováním vzniklé suroviny mnoha způsoby. Jeho základy sahají do 19. století, kdy se vznikající sklářská technologie inspirovala jiným tavicím procesem, výrobou oceli. V souhlase s tímto procesem vznikla první kontinuální sklářská zařízení nazvaná sklářské vany jako kryté horizontální prostory vyložené žárovzdomými materiály, do nichž se na vstupu vkládala sklářská vsázka, nej častěji směs krystalických surovin s proměnným podílem sklářských střepů a na výstupu byla odebírána k vysokoteplotnímu zpracování homogenní skelná tavenina. Zařízení byla otápěna pomocí hořáků umístěných nad hladinou taveniny s topícím médiem plyn nebo olej. Jednalo se tedy o kompaktní, shora otápěná jednoprostorová zařízení, která byla později rozdělena průtokem nebo zúžením na taviči část, kde probíhaly a dokončovaly se sklotvomé - homogenizační procesy, a na pracovní část, kde se tavenina především teplotně homogenizovala pro zpracování. Průtok taveniny těmito zařízeními byl v zásadě horizontální, avšak v důsledku přirozeně vzniklých rozdílů teplot dávkováním chladné vsázky na hladinu taveniny, typu a umístění otopu a různé úrovně ztrát tepla rozhraními se v tavicím i pracovním prostoru pece ustálilo vždy i přirozené cirkulační proudění, které po složení s průtočným prouděním vytvořilo poměrně složitý obraz proudění v pecním prostoru.Continuous melting of glass is a method of preparing traditional material on a mass scale by melting directly associated with the processing of the resulting raw material in many ways. Its foundations date back to the 19th century, when the emerging glass technology was inspired by another melting process, the production of steel. In accordance with this process, the first continuous glass equipment called glass pans was created as covered horizontal spaces lined with refractory materials, into which a glass batch was placed at the inlet, most often a mixture of crystalline raw materials with variable proportion of glass cullet. melt. The devices were heated by means of burners placed above the surface of the melt with the heating medium gas or oil. It was therefore a compact, top-fired single-space device, which was later divided by flow or constriction into the melting section where the glass-homogenization processes were carried out and completed, and into the working section where the melt was primarily heat-homogenized for processing. The melt flow through these devices was essentially horizontal, but due to naturally occurring temperature differences by feeding the cold charge to the melt level, the type and location of the heating and the different levels of heat loss through the interface, the natural circulation flow always stabilized in the melting and working space. with flow flow created a relatively complicated flow pattern in the furnace space.

Později byly vyvinuty další typy sklářských tavících prostorů otápěné především elektricky a vyznačující se v podstatě vertikálním průtokem taveniny tavicím prostorem a s podobným složeným prouděním taveniny. Prostorů s převážně vertikálním průtokem se však tato přihláška vynálezu netýká.Later, other types of glass melting chambers have been developed, mainly heated electrically, and characterized by a substantially vertical melt flow through the melting chamber and with a similar composite melt flow. However, spaces with predominantly vertical flow are not covered by this application.

Problém pro tavení nevyužitelných cirkulujících objemů taveniny dovolily upřesnit zkoušky tzv. přechodových charakteristik tavících prostorů [1-3], Při těchto zkouškách se na vstup tavícího zařízení vnášel indikátor, jehož indikační charakter se během tavícího procesu neměnil, a který byl identifikovatelný na výstupu ze zařízení. Nejčastějším indikátorem byly vhodné radioaktivní izotopy. Sledování charakteru závislosti indikátoru ve výsledném skle na čase podávalo informace o charakteru proudění v tavicím zařízení. Pomohlo identifikovat i zmíněný prostor, v němž tavenina pouze cirkulovala. Zjišťovaný podíl takových prostor, nazývaný podílem mrtvého prostoru dosahoval v běžných tavících zařízeních nezřídka 0,5, v některých zařízeních byl i větší. Bylo tedy zřejmé, že charakter proudění hraje pro efektivnost tavícího procesu významnou úlohu. Cooper [4] o něco později definoval na základě údajů o typu proudění a o kinetice tavících procesů veličinu, která je poměrem mezi rychlostní konstantou řídícího tavícího děje a rychlosti toku hmoty, která poskytuje stupeň ukončení daného procesu v daném místě nebo na trajektorii prostorem. Práce vyzdvihuje význam charakteru proudění pro taviči procesy.The problem of melting unusable circulating melt volumes allowed to specify the tests of the so-called transition characteristics of melting spaces [1-3]. In these tests an indicator was introduced at the melter inlet, its indicator character did not change during the melting process and identifiable at the outlet . The most common indicator was suitable radioactive isotopes. Monitoring the character of the indicator in the resulting glass over time provided information on the nature of the flow in the melter. It also helped to identify the space in which the melt only circulated. The measured proportion of such spaces, called dead space ratio, was often 0.5 in conventional melting plants, and in some plants it was even larger. Thus, it was clear that the flow pattern plays an important role for the efficiency of the melting process. A little later, Cooper [4] defined, based on flow type and melting process kinetics, a quantity that is the ratio between the rate constant of the controlling melting process and the mass flow rate that provides the degree of termination of the process at a given location or space trajectory. The thesis emphasizes the importance of flow character for melting processes.

Hledání efektivního způsobu tavení skel vyžadovalo velmi podrobnou znalost podmínek, za nichž taviči proces v průmyslovém prostoru probíhá. Takovou znalost poskytlo teprve matematické modelování průběhu tavícího procesu v provozovaných sklářských vanách. Aplikace matematických modelů poskytly podrobné teplotní i rychlostní pole taveniny v tavících prostorechThe search for an efficient method of melting glass required a very detailed knowledge of the conditions under which the melting process takes place in industrial space. Such knowledge was only provided by mathematical modeling of the melting process in operated glass tanks. Applications of mathematical models provided detailed temperature and velocity fields of the melt in melting spaces

- 1 CZ 304703 B6 a umožnily tak modelování tavících procesů přímo při průtoku směsi konkrétním tavicím prostorem [5-24], Výsledky potvrzovaly závěry získané předchozími zkušenostmi a měřeními. V tavících prostorech se ustavoval poměrně komplikovaný typ proudění sestávající z kombinací podélně i příčně rotujících oblastí a z průtočného proudu, který byl cirkulacemi taveniny silně ovlivňován. Rozpouštěcí proces probíhal za poměrně nevýhodných teplotních podmínek [20], čeřící proces byl v podstatě omezen na malou oblast teplotního maxima v tavenině [19-24] a taviči prostory indikovaly vysoký podíl mrtvého prostoru [12], Významným problémem tavičích procesů byl průběh tzv. kritických drah, tj. drah taveniny tavicím prostorem, na nichž dojde k dokončení příslušného homogenizačního procesu z hlediska času nejblíže k výstupu z prostoru. Často se vyskytovaly dráhy zkratové procházející prostorem s nízkými dobami zdržení, navíc za nepříliš výhodných teplotních podmínek, které podstatně limitovaly taviči výkon daného prostoru a zvyšovaly specifickou spotřebu energie na tavící proces. Objevily se tak snahy takové zkratové dráhy odstranit ovlivněním proudění [25]. Složité přirozené proudění v tavících agregátech bylo přitom velmi obtížné podstatněji ovlivnit správným směrem, neboť optimální charakter proudění v tavících prostorech nebyl podrobněji vyzkoumán. Cooper [26] však již dříve na základě jednoduchého matematického modelu proudění skelné taveniny v jednoduchém modelovém prostoru charakterizuje na odděleném typu podélného a příčného proudění některé důsledky daného typu proudění pro homogenizaci taveniny (např. urychlení homogenizace procesů i teplot příčným prouděním). Tyto výsledky ukazují na potřebu ovlivňovat proudění v tavících prostorech na základě podrobné znalosti vztahu mezi jednotlivými typy proudění a znalosti jejich vlivu na příslušný homogenizační proces. Nedávné globální výzvy k energeticky, materiálově a ekologicky méně náročným technologiím - k nimž patří i sklářská technologie - vyvolaly další aktivity zahrnující jak změny týkající se nutných dob zdržení taveniny v tavicím prostoru, tak změny v celkovém uspořádání tavícího procesu [27]. Potřeba takových změn však vyžaduje aplikaci nových principů do tavícího procesu, zahrnující i změny prostorového uspořádání procesu, např. v podobě tak zvaných segmentových tavících zařízení, v nichž se dílčí procesy uskutečňují odděleně, alternativní charaktery otopu atd. Bylo tedy zřejmé, že dosažení těchto výzev vyžaduje částečný odstup od běžně modelovaných existujících průmyslových zařízení k jednoduchým modelovým prostorům pracujícím za přesně definovaných podmínek, na kterých lze principy dostatečně poznat, najít jejich obecné zákonitosti umožňující později bezpečnou aplikaci. Takový postup zahrnuje i snahy odstranit nevýhody přirozeně ustaveného proudění ve sklářských tavičích pecích.Thus the melting processes were modeled directly when the mixture flows through a specific melting chamber [5-24]. The results confirmed the conclusions obtained by previous experience and measurements. A relatively complicated type of flow consisting of combinations of longitudinally and transversely rotating regions and a flow was established in the melting rooms, which was strongly influenced by the melt circulation. The dissolution process took place under relatively unfavorable temperature conditions [20], the fining process was essentially limited to a small region of the melt temperature maximum [19-24], and the melting compartments indicated a high dead space proportion [12]. critical paths, i.e., melt paths through the melting space, at which the respective homogenization process in time closest to the exit of the space is completed. Often there were short-circuit paths passing through a space with low residence times, moreover, under not very favorable temperature conditions, which considerably limited the melting performance of the space and increased the specific energy consumption for the melting process. Efforts have been made to eliminate such short-circuit path by influencing the flow [25]. The complex natural flow in the melting aggregates was very difficult to influence in the right direction, since the optimum flow pattern in the melting compartments was not investigated in detail. However, Cooper [26] has previously described some of the consequences of a given type of flow for homogenizing the melt (eg accelerating process homogenization and transverse flow temperatures) based on a simple mathematical model of glass melt flow in a simple model space. These results indicate the need to influence the flow in the melting chamber based on a detailed knowledge of the relationship between the individual types of flow and their effect on the respective homogenization process. Recent global challenges to energy, material and environmentally less demanding technologies - including glass technology - have triggered further activities involving both changes in the necessary melt residence times in the melting space and changes in the overall layout of the melting process [27]. However, the need for such changes requires the application of new principles to the melting process, including changes in the spatial arrangement of the process, eg in the form of so-called segmental melters in which the sub-processes take place separately, alternative heating characteristics, etc. it requires a partial distance from commonly modeled existing industrial facilities to simple model spaces operating under precisely defined conditions under which the principles can be sufficiently understood, to find their general patterns for later safe application. Such a process also includes efforts to overcome the disadvantages of naturally established flow in glass melting furnaces.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u sklářské taviči pece pro kontinuální tavení skel řízenou konvekcí skloviny v tavicím prostoru podle tohoto vynálezu. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že v tavicím prostoru jsou uspořádány zdroje energie nejméně v jedné řadě v podélné ose tavícího prostoru, nebo paralelně s podélnou osou tavicího prostoru, a to mezi zakládací stěnou a příčnou přehradní zdí ve sklovině případně příčnou řadou zdrojů energie v tavící části skloviny pro vyvolání spirálovitého proudění skloviny s kruhovým pohybem napříč tavící částí.These disadvantages are avoided or substantially reduced in a glass melting furnace for continuous glass melting by controlled glass convection in the melting chamber of the present invention. The invention is based on the fact that in the melting chamber, the energy sources are arranged in at least one row along the longitudinal axis of the melting chamber, or parallel to the longitudinal axis of the melting chamber, between the loading wall and the transverse dam wall in the glass. glass melting portions for inducing a spiral flow of glass with a circular motion across the melting portion.

Hlavní výhodou vynálezu je, že taviči část svým uspořádáním zdrojů energie umožní vyvolat spirálovité proudění, které výrazně omezí mrtvé prostory v tavicím prostoru, kde proces neprobíhá a kde sklovina zbytečně odebírá energii. V tavicím prostoru tak vznikne rovnoměrné rozložení teplot ve sklovině. Proudění skloviny má vynikající homogenizační funkci a dochází tak ke zkrácení procesu rozpouštění těžko tavitelných částic, zejména sklářského písku případně korundových částic. Definované uspořádání zdrojů energie zabezpečuje účinné dosažení požadovaného spirálovitého proudění skloviny. Tavící prostor vykazuje nižší tepelné ztráty a vysoký taviči výkon, který dovoluje případné zmenšení tavící části a v důsledku i konstrukční úspory.The main advantage of the invention is that the melting part, by its arrangement of energy sources, allows to generate a spiral flow, which significantly reduces dead spaces in the melting space where the process does not take place and where the glass is unnecessarily consuming energy. Thus, a uniform temperature distribution in the molten glass is created in the melting chamber. The flow of the glass has an excellent homogenizing function and thus the process of dissolving hard-melting particles, especially glass sand or corundum particles, is shortened. The defined arrangement of the energy sources ensures effective achievement of the desired spiral glass flow. The melting chamber exhibits lower heat losses and a high melting capacity, which allows a possible reduction of the melting part and, as a result, construction savings.

Je výhodné, když zdroje energie jsou uspořádány v jedné nebo obou bočních stěnách tavicího prostoru. Pokud jsou zdroje energie upořádány v jedné boční stěně tavící části, vzniká jedno spirálovité proudění napříč celou taviči částí, což je vhodné pro úzké tavící části. Pokud jsou zdrojePreferably, the power sources are arranged in one or both side walls of the melting chamber. When the energy sources are arranged in one side wall of the melting portion, one helical flow occurs across the entire melting portion, which is suitable for narrow melting portions. If there are sources

-2CZ 304703 B6 energie uspořádány v obou bočních stěnách, vznikají dvě v podstatě symetrická spirálovitá proudění oddělená podélnou osou tavící části, což je vhodné pro tavící prostory s obtížným přístupem obsluhy ke dnu v případě posunu nebo výměny topných elektrod. U větších sklářských pecí, tedy i s větším tavícím prostorem a šířkou, je možno využít instalace topných elektrod ve dně ve dvou i více řadách v podélném směru tavícího prostoru. V tomto případě vznikají spirálovitá proudění jednak mezi každou boční stěnou a řadou topných elektrod, i mezi jednotlivými řadami elektrod.If the energy is disposed in the two side walls, two substantially symmetrical spiral flows are formed separated by the longitudinal axis of the melting portion, which is suitable for melting areas with difficult operator access to the bottom in case of displacement or replacement of heating electrodes. In larger glass furnaces, ie with a larger melting space and width, it is possible to use bottom heating electrodes in two or more rows in the longitudinal direction of the melting space. In this case, spiral flows occur between each side wall and the row of heating electrodes and between the individual row of electrodes.

Též je výhodné, když zdroje energie jsou uspořádány v pravidelných vzájemných odstupech. Pravidelné odstupy zajišťují rovnoměrné prohřívání taveniny, a tím i příznivé rovnoměrné proudění skloviny.It is also preferred that the energy sources are arranged at regular intervals from each other. Regular spacing ensures uniform heating of the melt and thus a favorable even flow of glass.

Zdroje energie jsou topné elektrody a/nebo průmyslové sklářské hořáky. Jako nejvýhodnější pro spirálovité proudění jsou topné elektrody z důvodů přímého vybavení energie do skloviny a snadnou regulaci topných elektrod. Topné elektrody mohou být uspořádány ve dně jako svislé nebo šikmé, nebo mohou na sklovinu působit seshora jako svislé. Jako vhodné se jeví deskové elektrody instalované v bočních stěnách. Mohou být i jiné zdroje topné energie, např. mikrovlny případně plazmové hořáky.Energy sources are heating electrodes and / or industrial glass burners. The heating electrodes are the most advantageous for the spiral flow because of the direct supply of energy to the glass and the easy regulation of the heating electrodes. The heating electrodes may be arranged in the bottom as vertical or inclined, or they may act on the glass from above as vertical. Plate electrodes installed in the side walls seem to be suitable. There may be other sources of heating energy, for example microwaves or plasma torches.

Též je výhodné, když tavící část je zakončena příčnou řadou topných elektrod instalovaných ve dně. Tato příčná řada topných elektrod vytvoří příčnou tepelnou bariéru, která je alternativou příčné přehradní zdi, a mimoto umožňuje lepší regulaci tepelného výkonu v závislosti na tavícím výkonu sklářské pece.It is also preferred that the melting portion terminates in a transverse row of bottom heating electrodes. This transverse row of heating electrodes creates a transverse thermal barrier, which is an alternative to the transverse dam wall, and moreover allows for better regulation of the heat output depending on the melting capacity of the glass furnace.

U velmi malých tavících prostorů pro speciální skla je možno jako zdrojů energie využít i jiné zdroje, např. mikrovlny, plazmové hořáky případně odporové zdroje v bočních stěnách, případně nepřímé zdroje topné energie v bočních stěnách, superkanatalové smyčky.In the case of very small melting rooms for special glass, other sources can be used as energy sources, eg microwaves, plasma torches or resistive sources in the side walls, or indirect sources of heating energy in the side walls, super-channel loops.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je markantní snížení prostor v tavící části, tzv. mrtvých prostor, tedy míst, kde proces tavení neprobíhá nebo jen s velmi malou až nulovou účinností a sklovina je v těchto místech neproduktivně ohřívána a zvyšují se tak i tepelné ztráty. Významnou předností tohoto vynálezu je možnost nastavení poměru příčného teplotního gradientu k podélnému teplotnímu gradientu, který je vytvořen vhodným uspořádáním zdrojů energie, a který vyvolá příznivé podmínky pro spirálovité proudění skloviny tavícím prostorem To zabezpečuje i rovnoměrné rozložení teplot v tavícím prostoru a optimální homogenizační schopnost proudění skloviny. Dochází tak k významnému snížení tepelných ztrát a podstatnému zvýšení tavícího výkonu sklářské pece, které případně umožňuje návrh na zmenšení tavící části a tím i úsporu nákladů na konstrukci sklářské taviči pece.The main advantage of the present invention is the noticeable reduction of the space in the melting portion, the so-called dead space, i.e. the places where the melting process does not take place or only with very low to zero efficiency and the glass is unproductively heated in these places. An important advantage of the present invention is the possibility of adjusting the ratio of the transverse temperature gradient to the longitudinal temperature gradient, which is created by a suitable arrangement of energy sources, and which creates favorable conditions for spiral glass flow through the melting space. . Thus, there is a significant reduction in heat loss and a substantial increase in the melting capacity of the glass furnace, which eventually allows for a proposal to reduce the melting portion and thereby save costs for the construction of the glass melting furnace.

Je výhodné, když poměr příčného teplotního gradientu ku podélnému teplotnímu gradientu je v rozmezí 1 až 30, což představuje reálné nejširší meze. Optimálně je tento poměr využit v rozmezí 5 až 20. Pokud je tento poměr nižší než 1, potom ke spirálovitému proudění skloviny nedojde. Pokud by byl tento poměr vyšší, nastalo by rovněž výhodné spirálovité proudění, avšak účinnost nastavování tohoto poměru nevyváží technické problémy při realizaci.It is preferred that the ratio of the transverse temperature gradient to the longitudinal temperature gradient be in the range of 1 to 30, which represents the real widest limits. Optimally, this ratio is used in the range of 5 to 20. If this ratio is less than 1, the spiral flow of the glass does not occur. If this ratio were higher, a spiral flow would also be advantageous, but the efficiency of adjusting this ratio does not outweigh the technical difficulties in implementation.

Výhodné spirálovité proudění skloviny prochází prostorem, jehož využití pro rozpouštění částic, zejména sklářského písku, představuje 0,6 až 0,8 z celkového prostoru, vymezeného výškou skloviny, délkou mezi příčnou přehradní zdí ve sklovině případně příčnou řadou zdrojů energie a přivrácenou základní stěnou a šířkou mezi protilehlými bočními stěnami. Spirálovité proudění podle tohoto vynálezu přináší nejvyšší dosud známé definované využití tavícího prostoru. Využití tavícího prostoru představuje velikost využité části tavícího prostoru k nevyužitému.Advantageously, the helical flow of the glass passes through a space whose use for dissolving particles, especially glass sand, amounts to 0.6 to 0.8 of the total space defined by the glass height, the length between the transverse dam wall in the glass or the transverse row of energy sources and the base wall; the width between opposite side walls. The spiral flow of the present invention provides the highest previously known defined utilization of the melting space. The utilization of the melting space represents the amount of used part of the melting space to be unused.

-3CZ 304703 B6-3GB 304703 B6

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Stav techniky představují obr. la a obr. lb , převzaté z W. Trier, Advances in Glass Technology, Plenům Press, 1962, str. 619, kde obr. la znázorňuje podélný osový řez sklářskou pecí za konstantní teploty, bez cirkulací a obr. lb znázorňuje podélný osový řez sklářskou pecí za přítomnosti teplotních gradientů a tedy i s cirkulací.1a and 1b, taken from W. Trier, Advances in Glass Technology, Plenum Press, 1962, p. 619, FIG. 1a shows a longitudinal axial section of a constant temperature glass furnace, without circulation, and FIG. 1b shows a longitudinal axial section through a glass furnace in the presence of temperature gradients and hence circulation.

Vynález je podrobně popsán v následném popisu vynálezu, který je obecně osvětlen na připojených schematických výkresech, z nichž představují obr. 2 axonometrický pohled na zjednodušený základní model tavícího prostoru s plným vstupem a výstupem, obr. 3 axonometrický pohled na zjednodušený taviči prostor se zjednodušenou kritickou trajektorií skloviny a rozpouštějící se částicí sklářského písku za nastaveného optimálního proudění, obr. 4 grafická závislost maximálního využití modelového tavícího prostoru, na době rozpuštění částic sklářského písku a na délce modelového kanálu tavícího prostoru.The invention is described in detail in the following description of the invention, which is generally illustrated in the accompanying schematic drawings, in which FIG. 2 is a perspective view of a simplified basic melting chamber model with full inlet and outlet; Figure 4 is a graph of the maximum utilization of the model melting space, the dissolution time of the glass sand particles, and the length of the model channel of the melting space.

Příkladná provedení 1 až 4 schematicky znázorňují na obr. 5 až 24 svislý podélný osový řez navrhovaného modulu sklářské vany s taviči částí typického tvaru a uspořádání zdrojů tepla, elektrod, a to na obr. 5 až 22 svislých topných elektrod a na obr. 23, 24 kombinací svislých topných elektrod s hořáky situovanými v bočních stěnách. Podrobněji, příkladné provedení 1 pro tavení plochého skla je vyobrazeno na obr. 5 až 13, kde je schematicky znázorněno na obr. 5 tavící část typického tvaru a uspořádání svislých elektrod, s dolním vstupem a dolním výstupem, obr. 6 tavící prostor z obr. 5 pro tavení plochého skla, s horním vstupem a dolním výstupem skloviny, obr. 7 výsledné rozložení rychlostí, znázorněném úseky trajektorií taveniny uraženými za 30 s, v podélném osovém řezu tavícím prostorem z obr. 6, obr. 8 průměty kritické trajektorie a dalších kritické trajektorii nejbližších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu tavícím prostorem z obr. 6, pro referenční případ, obr. 9 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem, které je znázorněné úseky trajektorií taveniny uraženými za 30 s tavícím prostorem z obr. 6, pro optimální případ,Exemplary embodiments 1 to 4 schematically show in Figures 5 to 24 a vertical longitudinal axial section of a proposed glass pan module with a melting portion of a typical shape and arrangement of heat sources, electrodes, in Figures 5 to 22 of the vertical heating electrodes and Figure 23, 24 combinations of vertical heating electrodes with side wall burners. More specifically, an exemplary embodiment 1 for melting flat glass is shown in Figures 5 to 13, wherein schematically shown in Figure 5 is a melting portion of a typical shape and arrangement of vertical electrodes, with a lower inlet and a lower outlet; 5 for the melting of flat glass, with the upper glass inlet and the lower glass outlet; FIG. 7, the resulting velocity distribution, represented by sections of melt trajectories traveled after 30 seconds, in longitudinal axial section through the melting space of FIG. the trajectory of the closest trajectories for dissolving the grains of sand into the longitudinal axial vertical section through the melting chamber of Fig. 6, for the reference case, Fig. 9 the resulting velocity distribution in the longitudinal axial section through the melting chamber; 6, for the optimum case,

-4CZ 304703 B6 obr. 10 průměty kritické trajektorie a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu tavícím prostorem z obr. 6, pro optimální případ, obr. 11 tavící prostor pro tavení plochého skla s dolním vstupem a dolním výstupem.Fig. 10 is a projection of a critical trajectory and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through the melting space of Fig. 6, for an optimum case; Fig. 11 a melting space for melting flat glass with a lower inlet and a lower outlet.

obr. 12 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem z obr. 11 znázorněné úseky trajektorií taveniny uraženými za 30 s, pro optimální případ, obr. 13 průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem z obr. 11, pro optimální případ.FIG. 12 shows the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting chamber of FIG. 11, shown by sections of melt trajectories traveled in 30 s, for optimal case; FIG. 13 shows critical and other slowest trajectories for melting sand grains into longitudinal axial vertical section. 11, for the optimum case.

Příkladné provedení 2 pro výrobu brýlových výlisků je vyobrazeno na obr. 14 až 16, kde jsou schematicky znázorněna na obr. 14 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem znázorněné úseky trajektorií taveniny uraženými za 30 s, pro referenční případ, obr. 15 průměty kritické trajektorie a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, pro referenční případ, obr. 15 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií taveniny uraženými za 30 s, pro optimální případ, obr. 16 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úsek trajektorií taveniny uraženými za 30 s, obr. 17 průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, pro optimální případ.An exemplary embodiment 2 for the manufacture of spectacle moldings is shown in Figures 14 to 16, where the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting space shown in sections of melt trajectories traveled in 30 s is shown schematically in Figure 14; critical trajectories and other slowest trajectories for dissolving sand grains into longitudinal axial vertical section through space, for reference case, Fig. 15 the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting space shown by melt trajectory sections traveled in 30 s, for optimal case; velocity distribution in longitudinal axial section through melting space shown section of melt trajectories traveled in 30 s, fig. 17 projections of critical and other slowest trajectories for melting sand grains into longitudinal axial vertical section through space, for optimum case.

Příkladné provedení 3 pro výrobu obalové skloviny výlisků je vyobrazeno na obr. 18a až 22, kde je schematicky znázorněn tavící prostor obr. 18a v podélném řezu, obr. 18b v příčném řezu pod hladinou skloviny, obr. 19 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, pro referenční případ, obr. 20 průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, pro referenční případ, obr. 21 výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, pro první optimalizovaný případ, obr. 22 průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, pro první optimalizovaný případ,An exemplary embodiment 3 for the production of container glass is shown in Figures 18a to 22, wherein the melting chamber of Figure 18a is schematically shown in longitudinal section, Figure 18b in cross-section below the enamel level, Figure 19 resulting in longitudinal axial section velocity distribution. Figures of critical and other slowest trajectories for melting sand grains into a longitudinal axial vertical section through the space, for reference case, Fig. 21 shows the resulting velocity distribution in longitudinal axial section. depicted by the melting compartments of enamel trajectories traveled in 30 seconds, for the first optimized case, FIG. 22 shows the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through the space, for the first optimized case,

Příkladné provedení 4 pro výrobu užitkového skla je schematicky vyobrazeno na obr. 23 až 24, kde je schematicky znázorněn taviči prostor v podélném osovém řezu, a na obr. 23 s otápěním hořáků v bočních stěnách, pro referenční případ a obr. 24 s otápěním vertikálních elektrod a bočních hořáků, pro optimální případ.An exemplary embodiment 4 for the production of utility glass is shown schematically in Figs. 23-24, wherein the melting chamber is schematically shown in longitudinal axial section, and Fig. 23 with the side wall burners for reference, and Fig. 24 with vertical heating. electrodes and side burners, for the optimum case.

-5CZ 304703 B6-5GB 304703 B6

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

W. Trier, Advances in Glass Technology, Plenům Press, 1962, str. 619 ukazuje na připojeném obr. la typický obraz proudění v podélném osovém řezu horizontální sklářskou tavící pecí bez cirkulací za konstantní teploty a na připojeném obr. lb reálný obraz obraz proudění horizontální sklářskou pecí za přítomnosti teplotních gradientů, tedy i cirkulací.W. Trier, Advances in Glass Technology, Plenum Press, 1962, p. 619 shows a typical longitudinal axial sectional view of the flow through a horizontal glass melting furnace without constant temperature circulation in the attached Fig. glass furnace in the presence of temperature gradients, including circulation.

Přirozeně vzniklý typ proudění skloviny zřejmý z obr. lb měl především v tavících částech sklářských pecí podstatný vliv na průběh tavícího procesu a tím i na efektivnost celého tavícího zařízení z hlediska jeho výkonu i z hlediska spotřeby energie na tavící proces. Pro průběh tavícího procesu měl vzniklý typ určité výhody spočívající především ve faktu, že mohutný zpětný tok skloviny od teplotního maxima k vrstvě kmene v úvodní části pece, jak ukazuje levý cirkulační okruh v obr. lb přinášel do oblasti reagujících surovin velmi potřebné teplo na ohřátí i reakce surovin. Druhou výhodou přirozeného proudění byl často přítomný zpětný tok skloviny od průtoku do oblasti tavících teplot, jak je znázorněn na obr. lb, ve spodní části pravého cirkulačního okruhu. Zpětný tok vracel zpět do tavícího procesu nehomogenity, především bubliny, které byly důsledkem nedokonalého průběhu tavícího procesu. Nevýhodou ustaveného typu proudění byl pak vzniklý průběžný tok skloviny od vrstvy vsázky ke dnu tavící pece, kde se pohyboval vpřed za nejnižších teplot až k oblasti maximálních teplot, kde jej teprve cirkulační proudění vyneslo k vysokým teplotám u hladiny. Důsledkem tohoto proudění byla pomalá homogenizace skloviny (rozpouštění částic a chemických nehomogenit) a praktická absence čeřícího procesu (výstupu bublin) v podstatné části aktivního pecního prostoru u dna pece. Zatímco rozpouštěcí procesy se mohly dokončit po vynesení skloviny od dna k hladině, proces odstraňování primárních bublin ve vysokoteplotní oblasti u hladiny prakticky teprve začínal. Oba procesy tak probíhaly v oblasti po reakcích sklářské vsázky v podstatě sériově, přičemž rozpouštění se uskutečňovalo po většinu potřebného času za nízkých teplot u dna pece. Návaznost procesů (namísto jejich intenzivního paralelního průběhu) a velký podíl nepříznivých podmínek během rozpouštěcího procesu se odrazil ve vysokých tepelných ztrátách tavícího procesu a v malé specifické taviči výkonnosti agregátů, která si při vyšších plánovaných výkonech vyžádala poměrně mohutná zařízení. Navíc se ukázalo, že ustavené cirkulační proudění při nízkých specifických výkonech tavících prostorů vytváří v prostorech významné objemy dlouhodobě cirkulující skloviny, v nichž tavící proces v podstatě neprobíhá (mrtvé prostory - prostory „overprocessing“). Tato sklovina je tedy udržována na tavící teplotě bez vlastního efektu a způsobuje zbytečné tepelné ztráty.The naturally occurring type of glass flow evident from FIG. 1b has had a significant effect, in particular in the melting portions of glass furnaces, on the melting process and hence on the efficiency of the entire melting apparatus in terms of its performance and energy consumption per melting process. For the melting process, the resulting type had some advantages, in particular the fact that the massive glass return from the temperature maximum to the trunk layer in the initial part of the furnace, as shown by the left circulation circuit in Fig. 1b, brought much needed heat to reaction of raw materials. A second advantage of natural flow was the often present glass return from the flow to the melting temperature region, as shown in Fig. 1b, at the bottom of the right circulation circuit. The return flow returned to the melting process of inhomogeneity, especially the bubbles that were due to the imperfect flow of the melting process. A disadvantage of the established type of flow was the resulting continuous flow of glass from the charge layer to the bottom of the melting furnace, where it moved forward at the lowest temperatures up to the maximum temperature range, where it was only circulated to bring it to high temperatures. The result of this flow was slow homogenization of the glass (dissolution of particles and chemical inhomogeneities) and practical absence of the fining process (bubble output) in a substantial part of the active furnace space at the bottom of the furnace. While the dissolution processes could be completed after the molten glass was brought from the bottom to the surface, the process of removing primary bubbles in the high temperature region at the surface was practically only beginning. Thus, both processes took place substantially in the region after the glass batch reactions, with the dissolution being carried out at the bottom of the furnace for most of the time required at low temperatures. The continuity of the processes (instead of their intensive parallel run) and the high proportion of adverse conditions during the dissolution process were reflected in the high heat losses of the melting process and in the small specific melting performance of the aggregates, which required relatively large devices at higher planned outputs. In addition, it has been shown that the established circulation flow at low specific performance of the melting compartments creates significant volumes of long-term circulating glass in the compartments, in which the melting process is essentially not carried out (dead compartments - overprocessing compartments). This glass is therefore maintained at the melting temperature without its own effect and causes unnecessary heat loss.

V nedávné minulosti se autoři této přihlášky začali zabývat podrobně vlivem charakteru proudění na dva nejvýznamnější tavící procesy, tj. rozpouštění nezreagovaných částic sklářského kmene, které zastupuje ve většině případů sklářský písek a na odstranění bublin (čeření), většinou nejpomalejší tavící proces [28-35], Jako kritéria kvality proběhnuvšího tavícího procesu definovali měrnou spotřebu energie a měrný tavící výkon daného tavícího prostoru. Jako modelový tavící prostor zvolili průtočný horizontální prostor tvaru kvádru se vstupem i výstupem celými čelními stěnami nebo jejich částmi. Jeho schéma je na obrázku 2, tvar tavícího prostoru byl jednoduchý se snahou dosáhnout co nejobecnějších výsledků, rozměry zařízení byly malé v souladu se snahou miniaturizovat příští tavící prostor - délka lm, šířka a výška hladiny skloviny 0,5 m. Vyšetřování bylo vedeno s možností aplikovat výsledky na jiné rozměry reálného zařízení. Jako prostředek vyšetřování byl zvolen matematický model tavícího prostoru s možností široké variability podmínek.Recently, the authors of this application have begun to study in detail the effect of flow patterns on the two most important melting processes, ie dissolving unreacted glass batch particles, which in most cases represent glass sand, and removing bubbles (refining), mostly the slowest melting process [28-35 ], Defined the specific energy consumption and specific melting capacity of a given melting space as the quality criteria of the current melting process. They chose a rectangular horizontal flow space with inlet and outlet as the model melting space with all or part of the front walls. Its diagram is shown in Figure 2, the shape of the melting chamber was simple to achieve the most general results, the dimensions of the equipment were small in accordance with the effort to miniaturize the next melting chamber - length lm, width and glass level 0.5 m. apply the results to other dimensions of the real device. The mathematical model of the melting space with the possibility of wide variability of conditions was chosen as a means of investigation.

Na obr. 2 je schematicky znázorněno schéma zjednodušeného modelového tavícího prostoru s plným vstupem a výstupem. Příslušný charakter proudění byl nastavován pomocí lineárních teplotních gradientů vložených na hladinu skloviny, dno a stěny prostoru byly izolovány. Protože rozpouštěcí proces a proces odstraňování bublin se uskutečňují na rozdílných principech, bylo vyšetřování prováděno pro každý proces separátně s tím, že při aplikacích bude zvolen kompromis mezi optimálními podmínkami, nebo bude navržen pro každý proces oddělený segment zařízení.Figure 2 is a schematic diagram of a simplified model melting chamber with full inlet and outlet. The appropriate flow pattern was set using linear temperature gradients inserted at the enamel level, the bottom and walls of the space were isolated. Because the dissolution process and the bubble removal process are carried out on different principles, the investigation was performed separately for each process, with a compromise between optimal conditions being chosen in applications, or a separate segment of the equipment would be designed for each process.

-6CZ 304703 B6-6GB 304703 B6

Aby mohly být výsledky sledování dobře pochopeny, je třeba uvést teoretický základ vyšetřování, pro tuto přihlášku se týkající rozpouštění částic sklářského písku, který je obvykle hlavní součástí většiny průmyslových skel a představuje sklářskou surovinu, která se nejobtížněji a jako poslední v tavenině skla rozpouští.In order for the results of the monitoring to be well understood, it is necessary to provide a theoretical basis for the investigation, for this application relating to the dissolution of glass sand particles, which is usually a major part of most industrial glasses and is the glass raw material that dissolves most difficultly and last in the glass melt.

Pro proces bez recyklace energie jsou kritéria měrná spotřeba energie a objemový výkon tavícího prostoru popsány následujícími rovnicemi zahrnujícími již odděleně dobu trvání procesu (jeho kinetiku) a vliv charakteru proudění. Vliv charakteru proudění je vyjádřen nově zavedenou veličinou nazvanou využitím tavícího prostoru, Mo [31, 33-35]:For a process without energy recycling, the criteria of specific energy consumption and melting chamber volumetric performance are described by the following equations, which include the process duration (its kinetics) and the effect of the flow pattern separately. The influence of flow character is expressed by a newly introduced variable called the use of melting space, Mo [31, 33-35]:

Hlťd 1 pV uD (1) (2),H l d d 1 pV u D (1) (2),

kde H°m je měrná spotřeba energie [Jkg'1]; H[, je teoretické teplo potřebné pro chemické reakce, fázové a modifikační přeměny a ohřev vstupující směsi a vznikající skloviny na tavící teplotu [Jkg1]; IfL je celkový tok tepla rozhraními do okolí [Js'1]; je střední doba rozpuštění všech částic sklářského písku za různých v prostoru se uplatňujících časově teplotních režimů [s]; p je měrná hmotnost skla [kg/m3]; V je objem tavícího prostoru [m3]; V je objemový průtok skloviny prostorem za předpokladu dokončení tavícího procesu [m3s ’] a uD je využití tavícího prostoru pro rozpouštění. Zde uD vyjadřuje vztah mezi středním časem pro proběhnutí procesu samotného, , a teoretickou dobou zdržení skloviny v tavícím prostu, tzv. geometrickou dobouwhere H ° m is the specific energy consumption [Jkg -1 ]; H [, is the theoretical heat required for chemical reactions, phase and modification conversions, and heating of the incoming mixture and the resulting glass to the melting temperature [Jkg 1 ]; If L is the total heat flow through the boundary to the environment [Js' 1 ]; is the mean dissolution time of all glass sand particles under different time-temperature regimes applied [s]; p is the specific gravity of glass [kg / m 3 ]; V is the volume of the melting chamber [m 3 ]; V is the volume flow of glass through the space assuming completion of the melting process [m 3 s'] and D is the use of the melting space for dissolution. Here, D expresses the relationship between the mean time for the process itself, and the theoretical residence time of the molten glass in the melting medium, the so-called geometric time

V zdržení, která je rovna podílu objemu a objemového průtoku prostorem TG =V:In the delay, which is equal to the ratio of volume and volume flow through space T G = V:

uat

(3)·(3) ·

Z rovnic (1-2) je patrné, že měrná spotřeba energie je nepřímo úměrná a objemový výkon přímo úměrný využití tavícího prostoru.It can be seen from equations (1-2) that the specific energy consumption is inversely proportional and the volumetric power is proportional to the utilization of the melting space.

Výraz pro využití tavícího prostoru v případě rozpouštění pískových zrn je složen ze dvou podílů mrtvých prostorů, kde mG zahrnuje uzavřené cirkulace a oblasti téměř statické skloviny (např. rohy). Tato hodnota byla již dříve zjišťována např. metodou přechodových charakteristik, jak bylo uvedeno v předchozím textu. /wDpak označuje oblast, kde jsou již všechna zrna písku rozpuštěna, avšak příslušná sklovina je stale ohřívána v prostoru (overprocessing). Využití tavícího prostoru pro rozpouštění pískuje pak dáno:The term for the use of melting space in the case of sand grain dissolution is composed of two parts of dead space, where m G includes closed circulation and regions of almost static glass (eg corners). This value was previously determined, for example, by the transient characteristic method, as mentioned above. / w D indicates the area where all the grains of sand are already dissolved, but the respective glass is still heated in space (overprocessing). The use of the melting space for the dissolution of sand is then given by:

= (1 -mG)(l-mD); mG = T° T ; mD = T (4), τα τ kde Γ je průměrná doba zdržení průtočně proudící skloviny prostorem, střední doba rozpuštění pískových zrn za izotermních nebo téměř izotermních podmínek pak splňuje: ŤD= TD= TDcrjt, kde TDje doba potřebná pro rozpuštění všech pískových zrn za dané nebo průměrné teploty a r/)cr(řje doba zdržení skloviny na nejrychlejší (kritické) trajektorii. Výpočet využití tavícího prostoru pracuje pak s hodnotami dob rozpuštění pískových zrn a s výsledky modelování roz-7CZ 304703 B6 pouštěcího procesu v modelovém tavícím prostoru za časově teplotních režimů na trajektoriích skloviny (neuvažuje se tedy nepatrná vztlaková síla působící na částice písku).= (1m G ) (1m D ); m G = T ° T ; m D = T (4), τ α τ where Γ is the average residence time of the flowing glass through space, the mean dissolution time of the sand grains under isothermal or near isothermal conditions satisfies: D D = T D = T Dcrjt , where T D is the time needed to dissolve all sand grains at a given or average temperature ar /) cr (ř is the residence time of the molten glass on the fastest (critical) trajectory. in the model melting space under time-temperature regimes on the enamel trajectories (thus, a slight buoyancy force acting on sand particles is not considered).

Konkrétně se při zkoumání vlivu charakteru proudění na výkon a měrnou spotřebu energie pracuje za konstantní doby rozpuštění pískových zrn nebo při konstantní teplotní závislosti doby rozpuštění na teplotě, vliv zde existující velmi pomalé konvekce skloviny na rychlost rozpouštění pískových zrn se neuvažuje. Hodnoty dob rozpuštění částic sklářského písku se stanoví experimentálně. Aby bylo možno srovnávat mezi sebou jednotlivé případy, je stanoven referenční stav. Při dosažení referenčního stavu je poslední - kritická - částice rozpuštěna právě na výstupu z tavícího prostoru. Technologicky odpovídá takový stav stavu procesu probíhajícího “bez rezervy” a reálné výkony by ve skutečnosti byly nižší. Výslednou konkrétní hodnotou modelování je hodnota využití prostoru uD, která je za konstantní kinetiky rozpouštění přímo úměrná výkonu prostoru (rovnice 2) a nepřímo úměrná měrné spotřebě energie (rovnice 1). Pro informaci je hodnota Ud pro tavící prostor typu tavícího prostoru za předpokladu pístového toku rovna 1 a pro izotermní tavící prostor s parabolickým rozložením rychlostí skloviny je rovna 0,445. Vyšší hodnota je však dosažitelná pouze u ideální kapaliny, izotermní tok skloviny je pak obtížně realizovatelný v tavících prostorech s vysokou teplotou, kde již několikastupňový horizontální rozdíl teploty vyvolá účinné cirkulační proudění a snížení uD.In particular, when investigating the effect of flow patterns on power and specific energy consumption, the sand grain dissolution time is constant, or the temperature dissolution time temperature is constant, the effect of the very slow glass convection there is not considered. The dissolution times of the glass sand particles are determined experimentally. In order to compare individual cases, a reference state is established. When the reference state is reached, the last - critical - particle is dissolved at the exit of the melting chamber. Technologically, such a state corresponds to the state of a “no reserve” process and the real performance would actually be lower. The resulting specific modeling value is the space utilization value of D , which is proportional to the space performance (equation 2) and inversely proportional to the specific energy consumption (equation 1) under constant dissolution kinetics. For information, the value of Ud for a melting chamber of the melting chamber type assuming a piston flow is 1 and for an isothermal melting chamber with a parabolic distribution of the glass velocities of 0.445. However, a higher value is only achievable with an ideal liquid, the isothermal flow of the glass being difficult to implement in high-temperature melting rooms, where a multi-stage horizontal temperature difference already causes effective circulation flow and a reduction in D.

Na daném modelovém tavícím prostoru bylo provedeno podrobné vyšetření vlivu elementárních a smíšených typů proudění, kde jako základní typy proudění byly uvažovány čisté podélné cirkulační proudění ve směru i proti směru hodinových ručiček (cirkulace probíhají ve vertikálních rovinách rovnoběžných s hlavním-pracovním směrem proudění) a příčné proudění, kde cirkulace probíhají v rovinách kolmých k hlavnímu-pracovnímu směru proudění. Smíšená proudění pak zahrnovala typy proudění, jejichž poměr intenzity byl nastavován poměry mezi vloženými horizontálními teplotními gradienty. Ukázalo se, že oba typy podélného proudění mají za následek vznik velkých mrtvých prostor, kde využití tavícího prostoru dosahovalo hodnot pouze 0,1 až 0,2, zatímco nastolení čistého příčného proudění poskytovalo hodnoty využití 0,4 až 0,5 v důsledku mizení části mrtvých prostor. Nejlepších výsledků bylo však dosaženo u smíšeného typu proudění, kde rychlá složka dopředného proudění u hladiny skloviny byla bržděna malým teplotním gradientem s vyšší teplotou u výstupu z prostoru a kde bylo vyvoláno poměrně intenzivní příčné proudění příčným teplotním gradientem, přičemž byl absolutní poměr mezi velikostmi příčného a podélného teplotního gradient roven 5 až 10. Tento optimální typ proudění se vyznačoval spirálovitými trajektoriemi skloviny, jak ukazuje obrázek 3, a velmi malou hodnotou mrtvého prostoru mG i částečně zredukovanou hodnotou mrtvého prostoru mD (viz rovnice (4)).Detailed modeling of the influence of elementary and mixed flow types was performed on the given model melting space, where pure longitudinal circulating flow in both clockwise and anticlockwise directions (circulation in vertical planes parallel to the main-working flow direction) and transverse flow were considered as basic flow types. flow where the circulation takes place in planes perpendicular to the main-working flow direction. The mixed streams then included the types of streams whose intensity ratio was set by the ratios between the inserted horizontal temperature gradients. Both types of longitudinal flow have been shown to result in large dead spaces, where the utilization of the melting chamber was only 0.1 to 0.2, while the introduction of a net transverse flow yielded recovery values of 0.4 to 0.5 due to the disappearance of part dead space. However, the best results were obtained with the mixed flow type, where the rapid forward flow component at the molten glass level was hampered by a small temperature gradient with a higher temperature at the exit and where a relatively intense transverse flow gradient was induced, This optimum flow pattern was characterized by the spiral glass trajectories, as shown in Figure 3, and a very low dead space value m G as well as a partially reduced dead space value m D (see equation (4)).

Další výzkum pak ukázal, jak se tento optimální typ proudění a podmínky jeho nastavení mění při změnách nezávislých proměnných, kterými byl již zmíněný poměr mezi intenzitou příčného ku podélnému proudění, celková intenzita cirkulačního proudění, doba rozpuštění částic sklářského písku a délka tavícího prostoru. Vliv vlastností skla a výšky vrstvy skloviny je pak možno zahrnout do vlivu celkové intenzity proudění. Šířka prostoru při zachování teplotních gradientů využití v podstatě neovlivní. Pro každou dvojici doby rozpuštění částic sklářského písku v dané sklovině a délky tavícího prostoru při zachování výšky vrstvy skloviny je pak možno nalézt maximální hodnotu využití tavícího prostoru pro rozpouštěcí proces. Tyto maximální hodnoty se v širokém rozmezí dob rozpuštění písku a délek kanálu tavícího prostoru pohybovaly nad 0,5; ve většině případů dokonce mezi 0,6 až 0,8, což byly hodnoty znatelně lepší, než lze dokonce dosáhnout v izotermním tavícím prostoru. Závislost těchto maximálních hodnot využití na obou zmíněných veličinách v modelovém tavícím prostoru je uvedena v obrázku 4. Na obr. 4 je znázorněna závislost maximální hodnoty využití tavícího prostoru na době rozpuštění sklářského písku pro různé délky tavícího prostoru. Ze znázorněných závislostí je zřejmé, že maximální hodnoty využití tavícího prostoru rostou jak s dobou rozpouštění písku, tak s délkou tavícího prostoru. Současně byly nalezeny zákonitosti, jimiž se řídí hodnoty teplotních gradientů, které je třeba nastavit pro dosažení optimálního využití tavícího prostoru.Further research has shown how this optimal type of flow and its setting conditions change as the independent variables change, such as the ratio of transverse to longitudinal flow, total circulation flow rate, glass sand particle dissolution time, and melting space length. The influence of the glass properties and the glass layer height can then be included in the influence of the overall flow rate. The width of the space, while maintaining temperature gradients, will not substantially affect the utilization. For each pair of dissolution time of the glass sand particles in a given glass and the length of the melting chamber while maintaining the glass layer height, the maximum value of the melting chamber utilization for the dissolving process can then be found. These maximum values ranged above 0.5 over a wide range of sand dissolution times and melting channel lengths; in most cases even between 0.6 and 0.8, which were significantly better than can even be achieved in the isothermal melting space. The dependence of these maximum utilization values on both mentioned quantities in the model melting space is shown in Figure 4. Figure 4 shows the dependence of the maximum utilization value of the melting space on the melting time of glass sand for different lengths of the melting space. It is apparent from the depicted dependencies that the maximum utilization rates of the melting chamber increase with both the dissolution time of the sand and the length of the melting chamber. At the same time, laws have been found governing the temperature gradient values that need to be set to achieve optimal utilization of the melting space.

-8CZ 304703 B6-8EN 304703 B6

Získané výsledky prokázaly, že je možné nalézt a definovat optimální typ spirálovitého proudění z hlediska rozpouštění částic sklářského písku a definovat optimální podmínky pro jeho dosažení. Byly definovány i zákonitosti změn optimálního využití a optimálních podmínek při změnách vstupních parametrů. Byly tedy získány předpoklady pro přenos výsledků na reálné tavící prostory·The obtained results proved that it is possible to find and define the optimal type of spiral flow in terms of the dissolution of glass sand particles and to define the optimal conditions for achieving it. There were also defined patterns of changes in optimum utilization and optimal conditions for changes in input parameters. Thus, the prerequisites for transferring results to real smelting spaces were obtained.

Příklad 1 (Obr. 5 až 13)Example 1 (Figures 5 to 13)

Pro aplikaci výsledků je však třeba definovat konkrétní tavící prostor, konkrétní zdroje energie, jejich rozmístění a tepelný výkon umožňující nastavení žádoucího typu spirálovitého proudění, což je předmětem této přihlášky vynálezu.However, in order to apply the results, it is necessary to define a specific melting space, specific energy sources, their distribution and heat output to allow the desired type of spiral flow to be set, which is the subject of the present invention.

Dosažením cíle je navržení speciálního sklářského tavícího prostoru pro rozpouštění součástí sklářské vsázky, především sklářského písku, to jest navržení tvaru a vhodných rozměrů tavícího prostoru, jeho typického materiálového složení, způsobu ohřevu a rozmístění zdrojů tepla v tavícím prostoru a dále definice rozložení energie na jednotlivé zdroje tepla tak, aby tavící proces probíhal za předem známé průměrné teploty a aby bylo dosaženo typu spirálovitého proudění, který zajišťuje vysoké využití tavícího prostoru pro proces rozpouštění sklářského písku. Pro dosažení tohoto stavu se použije předepsaný postup matematického modelování tavícího prostoru spojený s výpočtem jeho využití.Achieving the goal is to design a special glass melting space for dissolving glass batch components, especially glass sand, ie to design the shape and suitable dimensions of the melting space, its typical material composition, the way of heating and distribution of heat sources in the melting space, heat so that the melting process takes place at a predetermined average temperature and to achieve a spiral flow type that ensures high utilization of the melting space for the glass melting process. To achieve this state, the prescribed process of mathematical modeling of the melting space is used together with the calculation of its utilization.

Při realizaci procesu podle návrhu tohoto vynálezu se působí na roztavené sklo, obsahující nerozpuštěné částice sklářského písku a nacházející se v horizontálním průtočném tavícím prostoru, zdroji energie, zpravidla topnými elektrodami nebo průmyslovými sklářskými hořáky tak, že v roztaveném skle vznikne rozložení teplot, které vyvolá spirálovitý typ proudění ve směru průtoku skloviny prostorem, čímž se docílí vysokého využití daného tavícího prostoru pro rozpouštěcí proces, tedy i vysokého výkonu prostoru a nízkých měrných ztrát energie.In carrying out the process according to the invention, molten glass containing undissolved glass sand particles and located in a horizontal flow-through melting space, an energy source, typically by heating electrodes or industrial glass burners, is treated so that a temperature distribution is created in the molten glass type of flow in the direction of glass flow through the space, thereby achieving high utilization of the given melting space for the dissolution process, thus also high space performance and low specific energy losses.

Jako speciální prostor se jeví kvádr, jehož délka je zpravidla větší než jeho šířka a výška hladiny skloviny v tavícím prostoru sklářské pece. Tavící prostor je horizontálně orientovaný, průtočný a oddělený a zahrnuje dno I, zakládací stěnu 2 a protilehlou zadní průtokovou stěnu 3 a mezi nimi uspořádané protilehlé boční stěny 4, klenbu 5 a do skloviny 6_ponořenou příčnou přehradní zeď 7. V tavícím prostoru jsou uspořádány zdroje energie nejméně v jedné řadě v podélné ose tavícího prostoru, nebo paralelně s touto podélnou osou, a to mezi zakládací stěnou 2 a příčnou přehradní zdí 7 ve sklovině 6 případně příčnou řadou 9 zdrojů energie v tavící části skloviny 6 pro vyvolání spirálovitého proudění skloviny 6 s kruhovým pohybem napříč tavící částí. Zdroji energie jsou přednostně topné elektrody 10 případně průmyslové hořáky 11.A cuboid appears to be a special space, the length of which is generally greater than its width and the level of the glass level in the melting space of the glass furnace. The melting chamber is horizontally oriented, flowable and separated and comprises a bottom I, a foundation wall 2 and an opposing rear flow wall 3 and opposed side walls 4, a vault 5 and a transverse dam wall 7 immersed in the glass 6 in the melting chamber. in at least one row along the longitudinal axis of the melting chamber or parallel to this longitudinal axis, between the loading wall 2 and the transverse dam wall 7 in the glass 6 or the transverse row 9 of energy sources in the glass melting section 6 to induce spiral flow of glass 6 with a circular moving across the melting portion. The energy sources are preferably heating electrodes 10 or industrial burners 11.

Směs roztaveného skloviny 6 s nehomogenitami vstupuje do tavícího prostoru horním vstupem nebo dolním vstupem 12, který může být zúžený nebo zabírat celou šířku tavícího prostoru a může mít různou výšku. Příliš úzký vstup 12 a výstup 13 však ovlivňují nastavovaný charakter proudění v prostoru, a proto se doporučuje, aby vstup J2 nebo výstup 13 nezabíral menší plochu než asi 20 % čelní zakládací stěny 2 nebo zadní průtokové stěny 3. Tavící prostor je vyložen žárovzdomou vyzdívkou běžně používanou ve sklářských tavících pecích. Jako ohřev se dle výsledků modelování nejlépe osvědčil elektrický ohřev prostřednictvím elektrod 10, které jsou zpravidla molybdenové. Je však použitelný i ohřev plynovými nebo olejovými hořáky JT, především v kombinaci s elektrickým ohřevem. Schéma typického navrhovaného tavícího prostoru otápěného elektricky je uvedeno na obrázku 5.The mixture of molten glass 6 with inhomogeneities enters the melting chamber through the upper inlet or the lower inlet 12, which may be tapered or occupy the entire width of the melting chamber and may have different heights. However, too narrow an inlet 12 and an outlet 13 affect the set flow pattern in the space and it is therefore recommended that the inlet 12 or the outlet 13 do not occupy less than about 20% of the front loading wall 2 or the rear flow wall 3. The melting space is lined with a refractory lining used in glass melting furnaces. According to modeling results, electrical heating by means of electrodes 10, which are generally molybdenum, has proved to be the best heating. However, heating by gas or oil burners JT is also applicable, especially in combination with electric heating. A schematic diagram of a typical electrically heated melting chamber is shown in Figure 5.

Tavící proces probíhá v rozmezí teplot vhodných a běžných při tavení průmyslových skel, konkrétní teplota je závislá na typu skla, ale u běžných skel je třeba počítat s průměrnými tavícími teplotami 1300 až 1500 °C. Kontinuální průtok je zajištěn přítokem směsi skloviny skla s pevný-9CZ 304703 B6 mi i plynnými nehomogenitami z předchozího prostoru, kde se vstupní směs sklářských surovin ohřeje a roztaví a odběrem do dalšího prostoru, kde se případně dokončí homogenizace, odstraní se bubliny, nebo se pouze ustálí teploty a uskuteční odběr hotové skelné skloviny. Výkon tavícího prostoru se kromě nastavení vhodného typu spirálovitého proudění, jenž je předmětem tohoto vynálezu, dá upravovat zrnitostí pevných částic (pískových zrn), úpravou složení výsledného skla a průměrnou teplotou v rozpouštěcím prostoru. V tavícím prostoru sklářské pece se přítokem a odběrem udržuje stejné množství skloviny 6.The melting process takes place in the range of temperatures suitable and common for melting industrial glass, the specific temperature depends on the type of glass, but for conventional glass the average melting temperatures of 1300 to 1500 ° C have to be taken into account. Continuous flow is ensured by the inflow of glass enamel mixture with solid and gaseous inhomogeneities from the previous space, where the inlet mixture of glass raw materials is heated and melted and taken to the next space where homogenization is completed, bubbles are removed or only stabilize the temperatures and take out the finished glass. The performance of the melting chamber can be adjusted in addition to adjusting the appropriate type of spiral flow object of the present invention by particle size distribution (sand grains), by adjusting the composition of the resulting glass and by the average temperature in the dissolving chamber. In the melting chamber of the glass furnace, the same amount of glass 6 is maintained by inlet and outlet.

Typický tvar a uspořádání zdrojů tepla, elektrod 10, v navrhovaném modulu pro rozpouštění ukazuje obr. 5.A typical shape and arrangement of heat sources, electrodes 10, in the proposed dissolution module is shown in Figure 5.

Základem předloženého vynálezu je dosažení určitého typu spirálovitého proudění v průtočném prostoru uspořádáním zdrojů tepla, případně dimenzováním izolace sklářské pece tak, aby v tavícím prostoru vzniklo účinkem obou faktorů příčné cirkulační proudění, které bude simulovat optimální typ spirálovitého proudění, zjištěný při vyšetřování modelového prostoru s vloženými teplotními gradienty. Toto příčné cirkulační proudění má částečně potlačenou rychlou podélnou složku pohybu taveniny skla u hladiny, aby se zmenšily rozdíly mezi dobami zdržení skloviny 6 na různých trajektoriích. Toho je v navrhovaném prostoru možno dosáhnout např. podélnou řadou elektrod 10 umístěných zpravidla ze dna i sklářské pece tak, aby vznikla podélná tepelná bariéra buď v podélné ose tavícího prostoru, kde budou též umístěny elektrody JO, nebo vznikla podélná oblast nejvyšších teplot u některé z bočních stěn 4 tavícího prostoru, kde by byla rovněž umístěna podélná řada elektrod JO. U tavících prostorů navrhovaných pro velký výkon je možno umístit i více než jednu podélnou řadu elektrod 10, ale toto uspořádání se jeví jako méně výhodné pro zpomalení horizontální složky rychlosti u hladiny. Pro lepší dosažení žádoucího typu spirálovitého proudění je doporučeníhodné, ne však nutné, umístit do prostoru i další zdroje, např. příčnou řadu 9 elektrod 10, která lépe zajistí zbrzdění rychlé dopředně složky proudění u hladiny nebo zabrání vzniku podélného cirkulačního proudění skloviny 6. Podobným způsobem je třeba uspořádat i hořáky JT nad hladinou sklářské pece, a to buď hořáky 11 umístit v klenbě 5 pece, nebo v bočních stěnách 4_a orientovat je tak, aby se v tavícím prostoru vytvořila teplotní bariéra v podélné ose sklářské pece nebo u jedné z bočních stěn 4. Při použití hořáků JT jako tepelných zdrojů je možné použít současně elektrod 10, převážně v podélné ose tavícího prostoru nebo u některé ze stěn, které podpoří vytvoření podélné teplotní bariéry. Rozložení energie na zdroje tepla, případně potřebná izolace tavícího prostoru nebo jeho částí, zajišťující optimální charakter spirálovitého proudění, se musí nastavit cíleným matematickým modelováním tavícího prostoru. Pro modelování je třeba experimentálně zjistit závislost doby rozpuštění sklářského písku na teplotě v předpokládaném teplotním rozmezí tavení. U skel podobného složení a stejné zrnitosti zrn sklářského pískuje možno použít stejné teplotní závislosti. Modelováním se zjišťuje taviči výkon a měrná spotřeba energie tavícího prostoru pracujícího v kritickém režimu, tj. bez rezervy, tj. poslední rozpouštějící se částice se rozpustí právě na výstupu J_3 z tavícího prostoru. Rozložení energie na zdrojích se postupně nastaví tak, že se dosáhne stavu, kdy vypočtená hodnota využití tavícího prostoru dosáhne maximální dosažitelné hodnoty, neboje hodnota nejvyšší při technicky dosažitelném uspořádání. Při modelování je možno provést korekce i v uspořádání zdrojů tepla, ale vždy s cílem vytvoření požadovaného typu spirálovitého proudění. Požadované hodnoty využití prostoru by se měly pohybovat alespoň kolem hodnoty 0,4, avšak spíše nad hodnotou 0,5.The basis of the present invention is to achieve a certain type of spiral flow in the flow space by arranging heat sources, or dimensioning the glass furnace insulation so that a transverse circulation flow occurs in the melting space under both factors simulating the optimal type of spiral flow temperature gradients. This transverse circulation flow has a partially suppressed longitudinal longitudinal component of the glass melt movement at the surface in order to reduce the differences between the residence times of the glass 6 on different trajectories. This can be achieved, for example, by a longitudinal row of electrodes 10 positioned generally from the bottom of the glass furnace so as to form a longitudinal thermal barrier either in the longitudinal axis of the melting chamber, where the electrodes 10 will also be located, or side walls 4 of the melting chamber, where a longitudinal row of electrodes 10 would also be located. More than one longitudinal row of electrodes 10 can be accommodated in melting rooms designed for high throughput, but this arrangement seems less advantageous for slowing the horizontal velocity component at the surface. In order to better achieve the desired type of spiral flow, it is advisable, but not necessary, to place other sources in the space, eg a transverse row 9 of electrodes 10, which better prevents the fast forward of the flow component at the surface or prevents longitudinal circulating flow of glass. burners 11 must also be arranged above the surface of the glass furnace, either by placing the burners 11 in the furnace vault 5 or in the side walls 4 and orienting them so as to form a temperature barrier in the melting chamber along the longitudinal axis of the glass furnace or one of the side walls 4. When using the burners JT as heat sources, it is possible to simultaneously use electrodes 10, predominantly along the longitudinal axis of the melting chamber or at one of the walls that will support the formation of a longitudinal temperature barrier. The distribution of energy into heat sources or the necessary insulation of the melting chamber or its parts, ensuring the optimum character of the spiral flow, must be set by targeted mathematical modeling of the melting chamber. For modeling it is necessary to determine experimentally the dependence of the glass melting time on temperature in the expected melting temperature range. The same temperature dependence can be used for glasses of similar composition and the same grain size of glass sand. The melting capacity and specific energy consumption of the melting space operating in the critical mode, i.e. without reserve, are determined by modeling, i.e. the last dissolving particles are dissolved just at the exit 13 of the melting space. The energy distribution on the sources is gradually adjusted so that the calculated value of the utilization of the melting space reaches the maximum achievable value or is the highest value in a technically achievable arrangement. During modeling it is possible to make corrections also in the arrangement of heat sources, but always in order to create the desired type of spiral flow. Required space utilization values should be at least about 0.4, but rather above 0.5.

Je samozřejmě velmi užitečné odhadnout, jak se bude spirálovité proudění a jemu odpovídající využití tavícího prostoru chovat při krajních hodnotách nastavení, tj. při velmi nízkých či velmi vysokých poměrech intenzit příčného a podélného proudění s potenciálním zpětným tokem u hladiny skloviny 6, při nízkých nebo velmi vysokých intenzitách cirkulací skloviny 6, při velmi pomalém nebo velmi rychlém rozpouštění nebo u krátkých nebo naopak velmi dlouhých tavících prostorů.It is, of course, very useful to estimate how the spiral flow and the corresponding use of the melting chamber will behave at the extreme setting values, i.e. at very low or very high transverse and longitudinal flow intensities ratios with potential return at glass level 6, low or very high. high intensities of glass circulation 6, with very slow or very fast dissolution or with short or very long melting spaces.

Velmi nízký poměr příčného proudění při existenci proudění podélného, povede vždy k poklesu využití a při rostoucích intenzitách podélného proudění se bude blížit nule. Naopak při velmi vy-10CZ 304703 B6 sokem poměru intenzit příčného ku podélnému proudění se bude hodnota využití přibližovat a posléze setrvávat kolem 0,5.A very low transverse flow ratio when there is a longitudinal flow will always result in a decrease in utilization and will approach zero at increasing longitudinal flow intensities. Conversely, at very high transverse to longitudinal flow intensities, the utilization value will approximate and then remain around 0.5.

V oblasti poměru mezi intenzitami proudění skloviny 6, který je vyjadřován poměrem příčného ku podélnému teplotnímu gradientu rovným 5 až 20, bude využití dosahovat maximálních hodnot 0,6 až 0,8. Zde je tedy technologicky výhodná oblast charakterizovaná maximální hodnotou využití prostoru. V jiné oblasti poměru intenzit proudění nemá význam pracovat prakticky při jakýchkoliv celkových intenzitách proudění, rychlostech rozpouštění nebo délkách tavícího prostoru.In the region of the ratio between the flow intensities of the glass 6, which is expressed by the transverse to longitudinal temperature gradient of 5 to 20, the utilization will reach a maximum value of 0.6 to 0.8. Here, the technologically advantageous area is characterized by the maximum value of space utilization. In another region of the ratio of flow intensities, it does not make sense to operate at virtually any total flow intensities, dissolution rates or melting chamber lengths.

Maximální hodnoty využití tavícího prostoru v tomto rozmezí poměru pak dosahují hodnoty 0,445 při nulové intenzitě cirkulačního proudění, kdy sklovina 6 protéká izotermním pravoúhlým tavicím prostorem, a s růstem celkové intenzity cirkulačního proudění, postupně dosahují hodnot 0,6 až 0,8 za běžně dosažitelných hodnot intenzity cirkulací, a dosahují hodnot 0,5 až 0,6 za vysokých intenzit cirkulací, kterých se však za běžných podmínek nedosáhne. Maximální hodnoty využití v oblasti optimálního poměru mezi intenzitami příčného a podélného proudění jsou málo závislé na rychlosti rozpouštění a pohybují se v širokém rozmezí v mezích 0,6 až 0,8. Velmi krátké kanály tavícího prostoru vykazují nízké hodnoty využití, protože se v nich nestačí vyvinout spirálovitý tvar proudění, hodnoty klesají k 0,4 při délce tavícího prostoru 0,5 m, a budou se přibližovat hodnotě 0,4 u ještě kratších prostorů. U velmi dlouhých kanálů tavícího prostoru se hodnota využití bude udržovat poměrně vysoko, kolem 0,6 a výše, bude však neúměrně stoupat nutný optimální poměr mezi intenzitou příčného a podélného proudění.The maximum utilization values of the melting space in this ratio range are 0.445 at zero circulating flow rate, with glass 6 flowing through the isothermal rectangular melting space, and gradually increasing to a total circulating flow rate of 0.6 to 0.8 at commonly obtainable intensity values. circulating, and reach values of 0.5 to 0.6 at high circulating intensities, which, however, are not achieved under normal conditions. The maximum utilization values in the region of the optimum ratio between the transverse and longitudinal flow intensities are little dependent on the dissolution rate and are within a wide range between 0.6 and 0.8. The very short melting chamber channels show low utilization rates because they do not suffice to develop a spiral flow pattern, the values decrease to 0.4 at a melting chamber length of 0.5 m, and will approach 0.4 for even shorter spaces. For very long melting chamber channels, the utilization value will be kept relatively high, around 0.6 and above, but the necessary optimum ratio between transverse and longitudinal flow intensities will increase disproportionately.

Konkrétním cílem je pak přenesení charakteru teplotního pole vytvořeného v modelovém tavicím prostoru pomocí gradientů teplot na navrhovaný konkrétní tavící prostor, lišící se od modelového především tím, že vykazuje teplotní ztráty rozhraními a je vyhříván konkrétními zdroji, např. elektrodami 10 nebo hořáky 11 v takové sestavě a rozložení dodávané energie, se uvnitř prostoru vytvoří teplotní pole, které vyvolá požadovaný spirálovitý typ proudění skloviny 6, charakterizovaný vysokým využitím tavícího prostoru a odpovídající charakteru proudění v modelovém zařízení. Tohoto cíle se dosáhne návrhem prvního uspořádání tavícího prostoru, vycházejícího z poznatků na původním modelovém zařízení matematickým modelováním teplotního a rychlostního pole taveniny skla a průběhu rozpouštění pískových zrn na trajektoriích skloviny vytvořených vloženou energií do uspořádaných zdrojů tepla a ztrátami v navržené variantě. Výkon tohoto uspořádání se po prvním výpočtu upravuje tak, aby se při předem definované a dodržované průměrné teplotě v tavicím prostoru poslední zrno sklářského písku rozpustilo právě na výstupu 13 z tavícího prostoru, tj. aby tento prostor pracoval bez tavící rezervy. Tento stav je nazván kritickým.The specific aim is to transfer the character of the temperature field created in the model melting space by means of temperature gradients to the proposed specific melting space, differing from the model one in particular by exhibiting temperature losses through interfaces and heated by specific sources, eg electrodes 10 or burners 11 in such an assembly. and the distribution of the supplied energy, a temperature field is created within the space which induces the desired spiral type of glass flow 6, characterized by high utilization of the melting space and corresponding flow pattern in the model device. This object is achieved by designing a first melting chamber arrangement based on the knowledge of the original model apparatus by mathematically modeling the temperature and velocity field of the glass melt and the course of sand grain dissolution on the enamel trajectories generated by the inserted energy into ordered heat sources and losses in the proposed variant. The performance of this arrangement is adjusted after the first calculation so that at the predefined and maintained average temperature in the melting chamber, the last glass sand grain melts just at the outlet 13 of the melting chamber, i.e. that the chamber operates without a melting margin. This state is called critical.

Výpočtem se získají doba rozpuštění pískových zrn na nejnevýhodnější kritické dráze, iDcrit, prostorem (zrno se rozpustí právě na výstupu z prostoru a daná trajektorie určí maximální tavícíCalculation gives the time of dissolution of sand grains on the most disadvantageous critical path, even Dc rit, through space (the grain dissolves just at the exit of the space and the given trajectory determines the maximum melting

VIN

Tg = — výkon vycházející z kritického stavu) a příslušná geometrická doba zdrženi V, doby rozpuštění písku na ostatních sledovaných trajektoriích Td (jichž je 105 a více) i jejich střední hodnota doby rozpuštění částic sklářského písku, a z distribuce dob zdržení skloviny na sledovaných trajektoriích její střední doba zdržení Ť v prostoru při kritickém nastavení. Pomocí rovnice (4) je pak získáno příslušné využití prostoru ud a dále je z údajů o výkonu a spotřebované energii vypočtena specifická spotřeba energie na tepelné ztráty.Tg = - performance based on critical state) and corresponding geometric residence time V, sand dissolution time on other monitored td trajectories (of which there are 10 5 or more) and their mean dissolution time of glass sand particles, and from distribution of glass residence times on monitored trajectories its mean residence time in critical space. Using the equation (4), the corresponding use of the space ud is then obtained, and the specific energy consumption for heat losses is calculated from the power and energy data.

První uspořádání může být, ale nutně být nemusí, referenční a simuluje uspořádání odpovídající běžně klasicky otápěnému zařízení, které vykazuje nízkou hodnotu využití prostoru. Výsledky výpočtů při očekávaném výhodném typu proudění s vysokým využitím tavícího prostoru (dále prostoru) se pak srovnávají s referenčními a z jejich porovnání vycházejí upravené další varianty. Jak bylo již zmíněno, není třeba vždy provádět výpočet referenčního nastavení a při hledání optimálního spirálovitého proudění je v dalších výpočtech možno vycházet pouze ze získaných hod- 11 CZ 304703 B6 not využití prostoru, kde dobré hodnoty začínají zhruba kolem 0,4. Cílem je pak dostat se k co nejvyšší hodnotě Ud využití tavícího prostoru zhruba mezi 0,6 až 0,8.The first arrangement may be, but does not necessarily have to be, reference and simulates an arrangement corresponding to a conventionally heated device that exhibits low space utilization value. The results of the calculations with the expected advantageous type of flow with high utilization of the melting space (hereinafter the space) are then compared with the reference ones and the modified further variants are derived from their comparison. As already mentioned, it is not always necessary to calculate the reference setting, and when searching for the optimum spiral flow, the following calculations can be based only on the space utilization values obtained, where good values start at around 0.4. The aim is then to get the highest Ud value of the utilization of the melting space between about 0.6 to 0.8.

Druhé uspořádání vychází rovněž z výsledků modelování na tavícím prostoru s předem nastavenými teplotními okrajovými podmínkami, nastavuje se však již takové umístění i dimenzování zvolených zdrojů tepla, případně dimenzování izolace rozhraní, aby se lépe dosáhlo popsaného výhodného typu spirálovitého proudění. V první variantě se podle již uvedeného postupu vypočte využití tavícího prostoru v této variantě, výkon prostoru a specifická spotřeba energie a případně se porovná s referenčními hodnotami prvního uspořádání. Podle výsledků se upraví uspořádání zdrojů, případně izolace a rozložení dodávané energie směrem, ve kterém se očekává zvýšení využití. Směr úpravy se určuje pomocí již získaných obecných zákonitostí, kterými se řídí využití tavícího prostoru. V druhé variantě se získá druhá sada využití, měrné spotřeby energie a výkonu. V navrhování zlepšených variant se případně pokračuje do dosažení nejvyšší dosažitelné hodnoty využití prostoru.The second arrangement is also based on the results of modeling on the melting chamber with pre-set temperature boundary conditions, however, the location and dimensioning of selected heat sources or the dimensioning of the interface insulation are already set to better achieve the described advantageous type of spiral flow. In the first variant, the use of the melting space in this variant, the capacity of the space and the specific energy consumption are calculated according to the above-mentioned procedure and, if necessary, compared with the reference values of the first arrangement. According to the results, the arrangement of sources, eventually insulation and distribution of supplied energy will be adjusted in the direction in which the utilization is expected to increase. The direction of the adjustment is determined by the general rules already obtained governing the use of the melting space. In the second variant, a second set of recovery, specific energy consumption and power is obtained. Where appropriate, the design of improved variants shall continue until the maximum achievable value of space utilization is achieved.

Postup vedoucí k návrhu tavícího prostoru s vysokým využitím se tedy rozpadá do těchto kroků:Thus, the process for designing a high utilization melting chamber is broken down into the following steps:

1. Zjištění závislosti doby rozpuštění pískových zrn na teplotě v laboratoři a stanovení teplotní závislosti průměrné rychlosti rozpouštění na teplotě.1. Determination of temperature dependence of sand grain dissolution time in laboratory and determination of temperature dependence of average dissolution rate on temperature.

2. Návrh základních dimenzí a způsobu otopu nového tavícího prostoru s využitím běžných konstrukčních znalostí a výsledků z původního modelového prostoru na základě požadavků2. Design of basic dimensions and method of heating of new melting space using common design knowledge and results from original model space based on requirements

3. na výkon a při dodržení nutných podmínek tavení (průměrné teploty).3. for performance and with the necessary melting conditions (average temperatures).

4. Výpočet využití tavícího prostoru při referenčním uspořádání odpovídajícím podmínkám v klasicky provozovaném zařízení. Tento krok není nevyhnutelný.4. Calculation of the utilization of the melting space in the reference arrangement corresponding to the conditions in a classically operated plant. This step is not inevitable.

5. Výpočet využití v tavícím prostoru s navrženými parametry odpovídajícími očekávanému žádoucímu typu spirálovitého proudění.5. Calculation of utilization in the melting chamber with proposed parameters corresponding to the expected desired type of spiral flow.

6. Opakované úpravy podmínek a výpočet vedoucí k uspořádání a podmínkám, při nichž se dosáhne nejvyššího využití tavícího prostoru a jemu odpovídajících hodnot tavícího výkonu a měrných ztrát z hlediska teoretického i praktického.6. Repeated adjustments of conditions and calculations leading to the arrangement and conditions at which the maximum utilization of the melting chamber and its corresponding melting capacity and specific losses are achieved in terms of theory and practice.

Speciální tavící prostor pro rozpouštění zrn sklářského písku v plochém skle typu float pracující při průměrné teplotě 1400 °C a s požadovaným výkonem alespoň 20t/24h. Vzhledem ke zjišťovaným vysokým specifickým výkonům získávaným na předchozím modelovém prostoru s nastavenými teplotami byl navržen poměrně malý tavící prostor tvaru kvádru s délkou 2m, šířkou lm a výškou hladiny skloviny 6 0,5m. Podrobné schéma tohoto prostoru je na obrázku 6. Tavícímu prostoru předchází prostor pro vytvoření skloviny, který není předmětem tohoto vynálezu. Stěny tavícího prostoru jsou složeny z vrstev žárovzdorného materiálu, klenba 5 je nízká, mírně zaklenutá. Vstup 12 je umístěn v celé šířce tavícího prostou bud’ u dna I, nebo u hladiny skloviny 6 a zabírá 20 % čelní zakládací stěny 2. Výstup 13 je pak tvořen průtokem u hladiny skloviny 6 v celé šířce tavícího prostoru, jehož plocha představuje rovněž 20 % zadní průtokové stěny. Tavící prostor je otápěn podélnou řadou 6 molybdenových elektrod 10 umístěných ze dna i v ose tavícího prostoru. Elektrody 10 jsou zapojeny způsobem, kdy řada elektrod je rozdělena na tři dvojice, přičemž každé dvojici připadá jeden transformátor. Tím je umožněno rozdělit výkon elektrod do třech zón a nastavit tak požadovaný výkonový, a tedy i teplotní gradient. Způsob umožňuje regulovat přívod energie do skloviny v jednotlivých částech pece a tak upravovat charakter a intenzitu přirozeného proudění v tavícím prostoru.Special melting room for melting of glass sand grains in float glass working at an average temperature of 1400 ° C and with the required output of at least 20t / 24h. In view of the high specific powers obtained in the previous model space with the set temperatures, a relatively small block shape with a length of 2m, a width of 1m and a glass level of 6 0.5m was designed. A detailed diagram of this space is shown in Figure 6. The melting space is preceded by a molten glass space which is not the subject of the present invention. The walls of the melting chamber are composed of layers of refractory material, the vault 5 being low, slightly arched. The inlet 12 is located along the entire width of the melt either at the bottom I or at the molten glass level 6 and occupies 20% of the front loading wall 2. The outlet 13 is then formed by a flow at the molten glass level 6 over the entire width of the melting space. % of the rear flow wall. The melting chamber is heated by a longitudinal row of 6 molybdenum electrodes 10 positioned from the bottom and in the axis of the melting chamber. The electrodes 10 are connected in a manner wherein the row of electrodes is divided into three pairs, each pair comprising one transformer. This makes it possible to divide the power of the electrodes into three zones and thus set the desired power and therefore temperature gradient. The method makes it possible to regulate the energy supply to the molten glass in the individual parts of the furnace and thus to adjust the nature and intensity of the natural flow in the melting chamber.

Obrázek 6 představuje podrobné schéma navrženého prostoru pro tavení plochého skla s horním vstupem 12. V první fázi modelování bylo nastaveno takové rozložení energie na elektrodách 10, které simulovalo typ proudění obvyklý v klasických sklářských pecích (referenční nastavení). Vstup 12 do tavícího prostoru byl u hladiny skloviny 6. Soustředěním energie na elektrodu č. 5Figure 6 is a detailed diagram of the proposed space for melting flat glass with the upper inlet 12. In the first phase of modeling, the energy distribution at the electrodes 10 was simulated to simulate the type of flow common in conventional glass furnaces (reference setting). The inlet 12 to the melting chamber was at the molten glass level 6. By concentrating energy on electrode # 5

- 12CZ 304703 B6 a 6 byla simulována příčná tepelná bariéra, která vyvolává obvyklé podélné cirkulační proudění. Rozložení energie na elektrody v % je udáno v tabulce 1.- 12GB 304703 B6 and 6, a transverse thermal barrier is simulated which causes the usual longitudinal circulation flow. The distribution of energy on electrodes in% is given in Table 1.

Tabulka 1Table 1

Rozložení energie na elektrodách j_0 podle jejich číslování v obrázku 6 při referenčním nastavení ohřevu a s horním vstupem 12.Energy distribution on the electrodes 10 according to their numbering in Figure 6 at the reference heating setting and with the upper input 12.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 0 0 0 0 118,6 118.6

Charakter proudění byl kontrolován, aby odpovídal charakteru známému z klasických sklářských tavících pecí.The flow pattern was controlled to match that known from conventional glass melting furnaces.

Na obrázku 7 je výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, představujícím referenční případ.In Figure 7, the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting space is shown by sections of glass trajectories traveled in 30 s, representing the reference case.

Byly rovněž získány průměty kritické a dalších nevýhodných trajektorií pro rozpouštění, jejichž průměty do podélného osového vertikálního řezu tavícím prostorem jsou uvedeny v obrázku 8, který znázorňuje referenční případ.Critical and other disadvantageous dissolution paths have also been obtained, the projections of which in longitudinal axial vertical section through the melting space are shown in Figure 8, which illustrates a reference case.

Výsledné rozložení rychlostí a tvary trajektorií odpovídají výsledkům získávaným na klasických zařízeních, referenční případ je tedy kvalitativně správně nastavený.The resulting velocity distribution and trajectory shapes correspond to the results obtained on conventional devices, so the reference case is qualitatively set correctly.

Pro rozpouštění písku byla získána experimentální data opakovanými laboratorními tavbami skel a počítáním nerozpuštěných zrn písku ve výsledných vzorcích skel získávaných v časové posloupnosti při teplotách 1300 až 1500 °C a v intervalech po 50 °C. Pro průměrnou rychlost rozpouštění pískových zrn počátečního maximálního průměru zrna 0,5 mm byla získána empirická rovnice [36]: vDiss = l,56xl0'18exp(0,0153T) [ms1], kde T je teplota v K.For the dissolution of sand, experimental data were obtained by repeated laboratory melting of the glasses and by counting the undissolved grains of sand in the resulting glass samples obtained in time sequence at temperatures of 1300 to 1500 ° C and at intervals of 50 ° C. For an average sand grain dissolution rate of an initial maximum grain diameter of 0.5 mm, an empirical equation [36] was obtained: v Diss = 1.56x10 '18 exp (0.0153T) [ms 1 ], where T is the temperature in K.

Tato rovnice byla aplikována na rozpouštěcí proces probíhající v tavícím prostoru s teplotami a prouděním nastavenými na referenční případ a později i na další případy.This equation was applied to the dissolution process taking place in the melting chamber with temperatures and flow set to the reference case and later to other cases.

Modelováním konečné varianty vystihující klasické nastavení, vyhovující průměrné teplotě 1400 °C a zpracováním byly získány tyto hodnoty:The following values were obtained by modeling of the final variant describing the classical setting, complying with the average temperature of 1400 ° C and processing:

Průměrná teplota: 1400 °C.Average temperature: 1400 ° C.

Rozměry tavícího prostoru 2x1x0,5 m - délka, šířka, výška.Dimensions of the melting chamber 2x1x0,5 m - length, width, height.

Vstup 12: Homí.Entry 12: Homes.

Výkon elektrického ohřevu Ε: 118,6 kW.Electric heating output Ε: 118,6 kW.

Kritický výkon V: 6,79xl0'5 m3s'’ = 13,65 t/24h = 6.82 t/(24hm2).Critical power V: 6.79x10 ' 5 m 3 s'' = 13.65 t / 24h = 6.82 t / (24hm 2 ).

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru ΰ ΐ3 888 s.The average residence time of the glass in the space ΰ ΐ3 888 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku Ťd ; 2451 s.Average dissolution time of sand grains «d; 2451 s.

Geometrická doba zdržení skloviny TG =V: 14724 s.Geometric residence time T G = V: 14724 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mg. 0,050.Dead space fraction by enamel circulation mg. 0.050.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD: 0,825.Dead space fraction after dissolution of sand grains m D : 0.825.

Podíl využití tavícího prostoru uD·. 0,166.Share of melting space utilization at D ·. 0.166.

- 13 CZ 304703 B6- 13 GB 304703 B6

Měrné ztráty Vp : 751 kJ/kg.Specific loss Vp: 751 kJ / kg.

Zjištěný referenční měrný výkon tavícího modulu 6,82 t/(24hm2) je vysoký v porovnání s měrnými výkony běžných sklářských pecí, je však třeba vzít v úvahu, že v daném případě je nastavená průměrná teplota 1400 °C poměrně vysoká, jedná se o nejvyšší možný výkon - kritický - kdy v prostoru není k dispozici žádná taviči rezerva a že se daný výkon týká pouze dokončení rozpouštění pískových zrn. S 50% rezervou činí měrný výkon již pouze 3,41 t/(24hm2) a tato hodnota je již realistická. Stejná situace platí pro měrné ztráty, které by při 50% rezervě činily 1502 kJ/kg, což je vzhledem k vysoké průměrné tavící teplotě 1400 °C rovněž realistická hodnota.The measured reference power of the melting module 6.82 t / (24hm 2 ) is high compared to that of conventional glass furnaces, but it should be noted that in this case the set average temperature of 1400 ° C is relatively high; the highest possible power - critical - when there is no melting reserve in the space and that the power is only related to the completion of the dissolution of the sand grains. With a 50% margin, the specific power is only 3.41 t / (24hm 2 ) and this value is already realistic. The same situation applies to specific losses, which at 50% reserve would be 1502 kJ / kg, which is also a realistic value due to the high average melting temperature of 1400 ° C.

Zjištěný podíl mrtvého prostoru rriQ je při daném typu proudění mnohem nižší, než se očekávalo a bývá zjišťováno např. měřením přechodové charakteristiky pece. Kontrola křivky distribuce dob zdržení skloviny v peci však neodhalila nepravidelnosti na této křivce, které by mohly odhalit recyklaci některých průběžných trajektorií z důvodu numerických chyb výpočtu (zvyšuje se pak hodnota Ť a klesá vypočtená hodnota /wG). Důvodem pro nízké hodnoty mrtvého prostoru mG je fakt, že příčná teplotní bariéra byla nastavována pouze výkonem na osově umístěných elektrodách 10. To již vyvolalo určitý podíl příčného proudění a důsledkem bylo snížení hodnoty mG. Při vytvoření klasické příčné teplotní bariéry by bylo využití tavícího prostoru ještě nižší.The determined dead-space fraction rriQ is much lower than expected for a given type of flow, and is measured, for example, by measuring the furnace transition characteristics. However, checking the furnace residence time distribution curve in the furnace did not reveal irregularities on the curve, which could reveal recycling of some continuous trajectories due to numerical calculation errors (increasing the «value and decreasing the calculated value / w G ). The reason for the low dead space values m G is that the transverse temperature barrier was only adjusted by the power on the axially positioned electrodes 10. This has already produced some transverse flow and has resulted in a decrease in the m G value. Using a conventional transverse temperature barrier would make the use of the melting space even lower.

Dále bylo provedeno nastavení energie na jednotlivých elektrodách 10 tak, aby se dosáhlo požadovaného typu spirálovitého proudění.Next, the energy was adjusted on the individual electrodes 10 to achieve the desired type of spiral flow.

Při konečném nastavení, viz tabulka 2, lze pozorovat podstatné změny charakteru proudění skloviny a typický spirálovitý charakter kritických a jim blízkých trajektorií skloviny, jak ukazují obrázky 9 a 10. Obrázek 9 ukazuje výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, a představuje optimální případ. Obrázek 10 znázorňuje průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem a představuje optimální případ.At the final setting, see Table 2, substantial changes in the glass flow pattern and the typical spiral nature of the critical and near glass trajectories as shown in Figures 9 and 10 are observed. in 30 seconds, and is the optimum case. Figure 10 shows the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through space, and is an optimal case.

Tabulka 2Table 2

Rozložení energie na elektrodách 10 podle jejich číslování v obrázku 6 při optimální variantě nastavení ohřevu a při horním vstupu 12.The energy distribution on the electrodes 10 according to their numbering in Figure 6 at the optimal variant of the heating setting and at the upper input 12.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 33,5 33.5 39,4 39.4 46,6 46.6

Konečná varianta s rozložením výkonů uvedeným v tabulce 2 poskytla optimální výsledek: Průměrná teplota: 1400 °C.The final variant with the power distribution shown in Table 2 gave the optimum result: Average temperature: 1400 ° C.

Rozměry tavícího prostoru 2x1x0,5 m- délka, šířka, výška.Dimensions of melting chamber 2x1x0,5 m- length, width, height.

Vstup 12: Horní.Input 12: Upper.

Výkon elektrického ohřevu Ε: 119,5 kW.Electric heating output Ε: 119,5 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 45 K/m, průměrný podélný gradient 8K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 5,6.An average transverse temperature gradient of 45 K / m, an average longitudinal gradient of 8K / m, an average transverse to longitudinal gradient of 5.6.

Kritický výkon Ý: 2,63x10'4 m3s_1 = 52,86 t/24h = 26,43 t/(24hm2).Critical power y: 2,63x10 "4 m 3 _1 = 52.86 t / 24h = 26.43 t / (24hm 2).

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru ϋ 3760 s.The average residence time of the glass in the space ϋ 3760 s.

- 14CZ 304703 B6- 14GB 304703 B6

Průměrná doba rozpuštění zrn písku TD : 2498 s.Average dissolution time of sand grains T D: 2498 s.

FF

Geometrická doba zdržení skloviny +G =F: 3807 s.Geometric residence time + G = F: 3807 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny ihq: 0,012.Dead space fraction by enamel circulation ihq: 0.012.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD·. 0,336.Podíl dead space after the dissolution of the sand grains D · m. 0.336.

Podíl využití tavicího prostoru uD: 0,656.Melting space utilization ratio for D : 0.656.

Měrné ztráty Vp : 196kJ/kg.Specific Loss Vp: 196kJ / kg.

Tento výsledek již ukazuje podstatné zlepšení z důvodu nastavení účinnějšího typu proudění v tavicím prostoru. Využití tavicího prostoru uD se oproti referenčnímu případu zvýšilo 3,95x, taviči výkon prostoru se zvýšil 3,87x a měrné ztráty poklesly 3,83x. Při uvažování 50% tavící rezervy by výkon prostoru činil 26,43 t/24h a měrný rozpouštěcí výkon by činil 13,22 t/(24hm2). Podmínky na požadovaný výkon tavicího prostoru byly splněny.This result already shows a substantial improvement due to the setting of a more efficient type of flow in the melting chamber. The utilization of the melting space of D increased by 3.95x compared to the reference case, the melting capacity of the space increased by 3.87x and the specific losses decreased by 3.83x. Considering 50% of the melting reserve, the space output would be 26.43 t / 24h and the specific dissolution capacity would be 13.22 t / (24hm 2 ). The conditions for the required melting chamber capacity were met.

Při provozování zařízení s optimalizovaným prouděním skloviny vyvstane problém spočívající v občasném úniku neprotavené vsázky z hladiny předchozího prostoru horním vtokem do rozpouštěcího prostoru. Tento problém byl řešen umístěním vstupu 12 do oblasti u dna I rozpouštěcího prostoru, jak ukazuje obrázek 11. Obrázek 11 znázorňuje podrobné schéma navrženého prostoru pro tavení plochého skla s dolním vstupem.When operating an optimized glass flow device, the problem arises in the occasional leakage of the unsold batch from the level of the previous space through the upper inlet into the dissolution chamber. This problem was solved by placing the inlet 12 in the area at the bottom I of the dissolution chamber, as shown in Figure 11.

U tohoto případu bude demonstrováno dosažení optimálního nastavení proudění pomocí dvou variant, varianty první a poslední - optimální. Při prvním nastavení se vyšlo z výsledků získaných na původním modelovém zařízení s nastaveným teplotním polem [33-34]. V první variantě byl nastaven na všechny elektrody 10 prakticky stejný výkon, jak ukazuje tabulka 3.In this case, it will be demonstrated to achieve optimum flow settings using two variants, the first and the last variant - optimal. The first setup was based on the results obtained on the original model device with the set temperature field [33-34]. In the first variant, virtually the same power has been set for all electrodes 10 as shown in Table 3.

Tabulka 3Table 3

Rozložení energie na elektrodách JO podle jejich číslování v obrázku 11 při první variantě nastavení ohřevu a při horním vstupu 12.The energy distribution on the electrodes JO according to their numbering in Figure 11 at the first variant of the heating setting and at the upper input 12.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 40,6 40.6 40,6 40.6 41,8 41.8

Výsledky výpočtu první varianty jsou tyto:The results of the calculation of the first variant are as follows:

Průměrná teplota: 1400 °C.Average temperature: 1400 ° C.

Rozměry tavicího prostoru 2x1x0,5 m - délka, šířka, výška.Melting chamber dimensions 2x1x0,5 m - length, width, height.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Výkon elektrického ohřevu E: 122,9 kW.Electric heating output E: 122.9 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 40 K/m, průměrný podélný gradient 8K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 5.Average transverse temperature gradient 40 K / m, average longitudinal gradient 8K / m, average transverse to longitudinal gradient 5.

Kritický výkon É: 2,49xl0'4 m3s_1 = 50,11 t/24h = 25,05 t/(24hm2)Critical power É: 2,49x10 ' 4 m 3 s _1 = 50,11 t / 24h = 25,05 t / (24hm 2 )

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru : 3988 s.Average residence time of glass in the space: 3988 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku : 2531 s.Average time of sand grain dissolution: 2531 s.

FF

Geometrická doba zdržení skloviny TG =F: 4011 s.Geometric residence time T G = F: 4011 s.

- 15CZ 304703 B6- 15GB 304703 B6

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mc'. 0,006.Dead space fraction by mc 'glass circulation. 0.006.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD\ 0,365. Podíl využití tavícího prostoru un\ 0,631.Dead space fraction after dissolution of sand grains m D \ 0.365. Share of utilization of melting space at n \ 0,631.

HL = ^-H L = ^ -

Charakter proudění se změnou umístění vstupu 12 se nezměnil. Modelování pokračovalo do dosažení optimálního případu.The flow pattern with the change in location of the inlet 12 has not changed. Modeling continued until the optimum case was reached.

Optimální případ je znázorněn pomocí tabulky 4 a obrázků 12 a 13. Obrázek 12 ukazuje výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, jakožto optimální případ. Obrázek 13 znázorňuje průměty kritické a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, což představuje optimální případ.The optimum case is illustrated by Table 4 and Figures 12 and 13. Figure 12 shows the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting space shown by sections of glass trajectories traveled in 30 s as an optimal case. Figure 13 shows the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through space, an optimal case.

Nastavení toku energií v optimálním případu je v tabulce 4.The energy flow settings in the optimal case are shown in Table 4.

Tabulka 4Table 4

Rozložení energie na elektrodách 10 podle jejich číslování v obrázku 6 při nastavení optimálního ohřevu a při vstupu 12 u dna J_.The energy distribution on the electrodes 10 according to their numbering in Figure 6 at the optimum heating setting and at the inlet 12 at the bottom 11.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 34,8 34.8 41,0 41.0 48,4 48.4

Výsledky výpočtu poslední - optimální - varianty jsou tyto:The results of the last - optimal - variant calculation are as follows:

Průměrná teplota: 1400 °C.Average temperature: 1400 ° C.

Rozměry tavicího prostoru 2x1x0,5 m - délka, šířka, výška.Melting chamber dimensions 2x1x0,5 m - length, width, height.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Výkon elektrického ohřevu E\ 124,2 kW.Electric heating output E \ 124.2 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 45 K/m, průměrný podélný gradient 7K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 6,4.Average transverse temperature gradient 45 K / m, average longitudinal gradient 7K / m, average transverse to longitudinal gradient 6.4.

Kritický výkon F: 2,54x10'4 mV = 51,05 t/24h = 25,53 t/(24hm2).Critical power F : 2.54x10 4 mV = 51.05 t / 24h = 25.53 t / (24hm 2 ).

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru ΰ 3915 s.Average residence time of glass in the space prostoru 3915 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku D) : 2545 s.Average dissolution time of sand grains D): 2545 s.

Geometrická doba zdržení skloviny TG =F: 3943 s.Geometric residence time T G = F: 3943 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mG: 0,007.Dead space fraction by glass circulation m G : 0.007.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD: 0,350. Podíl využití tavicího prostoru uD: 0,646.Dead space fraction after dissolution of sand grains m D : 0.350. Melting space utilization ratio for D : 0.646.

Měrné ztráty ůp : 210 kJ/kg.Specific loss of ap : 210 kJ / kg.

Porovnání první a optimální varianty ukazuje, že již první předpokládaná varianta se málo liší od varianty optimální. Výsledky jsou tedy málo citlivé na malé změny, pokud existuje podložená představa o tom, čeho se má dosáhnout.A comparison of the first and optimal variants shows that the first variant envisaged differs little from the optimal variant. Thus, the results are less sensitive to small changes if there is a well-founded idea of what is to be achieved.

-16CZ 304703 B6-16GB 304703 B6

Pro porovnání byly použity hodnoty z referenčního případu se vtokem umístěným u hladiny. Podle výpočtu se využití prostoru zvýšilo 3,89x, tavící výkon se zvýšil 3,74x a měrné ztráty poklesly 3,58x. Výkon při 50% tavící rezervě by dosáhl 25,53 t/24h a měrný výkon 12,76 t/(24hm2). Hodnoty jsou jen nepatrně horší než u případu se vtokem u hladiny, výkon prostoru přesahuje požadovaných 20t/24h a dané poslední uspořádání může být použito s oběma vstupy.For comparison, values from the reference case were used with the inlet located at the surface. According to the calculation, space utilization increased 3.89x, melting capacity increased 3.74x and specific losses decreased 3.58x. Power at 50% melting reserve would reach 25.53 t / 24h and specific power 12.76 t / (24hm 2 ). The values are only slightly worse than in the case of a level inflow, the performance of the space exceeds the required 20t / 24h and the last arrangement can be used with both inputs.

Příklad 2 (Obr. Maž 17)Example 2 (Figs. 17 to 17)

Speciální prostor pro rozpouštění zrn sklářského písku ve skle pro výrobu brýlových výlisků pracující při průměrné teplotě 1300 °C a s požadovaným výkonem alespoň 8t/24h.Special space for melting grains of glass sand in glass for the production of spectacle moldings operating at an average temperature of 1300 ° C and with the required output of at least 8t / 24h.

Pro tavení je k dispozici stejný speciální prostor délky 2 m, šířky 1 m a výšky vrstvy hladiny 0,5 m jako v příkladu 1, vstup 12 do tavícího prostoru je umístěn u dna 1 (viz obrázek 11), ohřev je opět elektrický, zdroje tepla však umožňují dosáhnout průměrné teploty pro rozpouštění pouze 1300 °C. Vzhledem k podobnému složení skla a stejným používaným surovinám byla použita stejná závislost doby rozpouštění pískových zrn na teplotě jako v příkladu 1. Byl rovněž řešen referenční případ, i když se předpokládalo, že snížení průměrné teploty nebude mít podstatný vliv na využití tavícího prostoru [34], Výsledná referenční varianta přinesla následující rozložení elektrického výkonu na elektrody 10.The same special 2 m length, 1 m width and 0.5 m layer height is available for melting as in Example 1, the inlet 12 to the melting compartment is located at the bottom 1 (see Figure 11), heating is again electric, heat sources however, they allow an average dissolution temperature of only 1300 ° C. Due to the similar composition of the glass and the same raw materials used, the same temperature dependence of sand grain dissolution time was used as in Example 1. A reference case was also solved, although it was assumed that lowering the average temperature would not have a significant effect on melting space utilization [34] The resulting reference variant yielded the following distribution of electrical power over the electrodes 10.

Tabulka 5Table 5

Rozložení energie na elektrodách 10 podle jejich číslování v obrázku 6 při referenčním nastavení ohřevu.Energy distribution on the electrodes 10 according to their numbering in Figure 6 at the reference heating setting.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 0 0 0 0 106,5 106.5

Výsledný typ proudění a průběh kritických a podobných trajektorií se v podstatě nelišil od proudění při teplotě 1400 °C při referenčním nastavení, jak ukazují obrázky 14 a 15. Obrázek 14 ukazuje výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, jakožto referenční případ. Obrázek 15 ukazuje průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, jakožto referenční případ.The resulting type of flow and the course of critical and similar trajectories did not differ substantially from the flow at 1400 ° C at the reference setting, as shown in Figures 14 and 15. s as a reference case. Figure 15 shows the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through space as a reference case.

Výsledky řešení tohoto referenčního případu jsou následující:The results of the solution of this reference case are as follows:

Průměrná teplota: 1300 °C.Average temperature: 1300 ° C.

Rozměry tavícího prostoru 2x1x0,5 m - délka, šířka, výška.Dimensions of the melting chamber 2x1x0,5 m - length, width, height.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Výkon elektrického ohřevu £: 106,3 kW.Electric heating output £: 106.3 kW.

Kritický výkon F: 3,78xl0'6 mV1 = 0,76 /24h = 0,38 t/(24hm2)Critical power F: 3.78x10 ' 6 mV 1 = 0.76 / 24h = 0.38 t / (24hm 2 )

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru 63206 s.Average residence time of glass in the space 63206 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku Ťd : 10131 s.Average dissolution time of sand grains «d: 10131 s.

- 17CZ 304703 B6- 17GB 304703 B6

FF

Geometrická doba zdržení skloviny TG =F: 264355 s.Geometric residence time T G = F: 264355 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny my. 0,761.The proportion of dead space through the circulation of enamel we. 0,761.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku miy. 0,840.Percentage of dead space after melting grains of miy sand. 0.840.

Podíl využití tavícího prostoru uD: 0,038.The utilization rate of the melting space for D : 0.038.

Hí = H i =

Měrné ztráty Ep ; 12080 kJ/kg.Specific Loss Ep ; 12080 kJ / kg.

Případ je velmi nevýhodný, velkou negativní roli hraje dolní vstup do prostoru. Objevil se již velký podíl mrtvého prostoru w(„ rovněž ztráty jsou mimořádně velké, kritická trajektorie a další se pohybují blízko dna £ za nízkých teplot, výkon je následně velmi malý. Případ nemůže pro svou krajní nevýhodnost sloužit jako referenční, ukazuje však mimořádný vliv nevhodného typu proudění na efektivitu rozpouštěcího procesu.The case is very disadvantageous, the lower entrance to space plays a big negative role. There has already been a large proportion of dead space w ( "also the losses are extremely large, the critical trajectory and others are moving close to the bottom £ at low temperatures, the power is then very small. The case cannot serve as a reference because of its extreme disadvantage). of the flow type to the efficiency of the dissolution process.

V dalším postupu byly nastaveny výkony na elektrodách 10, které v tavícím prostoru vytvoří požadovaný typ optimálního proudění. Rozložení výkonů je uvedeno v tabulce 6, zatímco rozložení rychlostí a kritická trajektorie spolu s podobnými jsou na obrázcích 16 a 17.In a further procedure, the powers on the electrodes 10 have been adjusted to create the desired type of optimum flow in the melting chamber. The power distribution is shown in Table 6, while the speed distribution and critical trajectory along with similar ones are shown in Figures 16 and 17.

Tabulka 6Table 6

Rozložení energie na elektrodách £0 podle jejich číslování v obrázku 6 při optimálním nastavení ohřevu.Energy distribution on the electrodes 60 according to their numbering in Figure 6 at optimal heating settings.

Elektrody Electrodes 1+2 1 + 2 3+4 3 + 4 5+6 5 + 6 Výkon [kW] Power [kW] 29,4 29.4 34,7 34.7 41,0 41.0

Obrázek 16 ukazuje výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, což je optimální případ.Figure 16 shows the resulting velocity distribution in a longitudinal axial section through the melting space shown by sections of glass enamel trajectories traveled in 30 s, which is the optimal case.

Obrázek 17 ukazuje průměty kritické a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, což představuje optimální případ. Výsledky řešení optimální varianty jsou tyto:Figure 17 shows projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into longitudinal axial vertical section through space, representing an optimal case. The results of the optimal variant solution are as follows:

Průměrná teplota: 1300 °C.Average temperature: 1300 ° C.

Rozměry tavícího prostoru 2x1x0,5 m —délka, šířka, výška.Dimensions of melting chamber 2x1x0,5 m - length, width, height.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Výkon elektrického ohřevu E: 105,2 kW.Electric heating output E: 105.2 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 50 K/m, průměrný podélný gradient 7K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 7,1.Average transverse temperature gradient 50 K / m, average longitudinal gradient 7K / m, average transverse to longitudinal gradient 7.1.

Kritický výkon Ý: 5,59xl0'5 m3s_1 = 11,23 t/24h = 5,62 t/(24hm2)Critical power Ý: 5,59x10 ' 5 m 3 s _1 = 11,23 t / 24h = 5,62 t / (24hm 2 )

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru Ť 17025 s.The average residence time of glass in the space «17025 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku ?d; 10599 s.Average dissolution time of sand grains d d; 10599 s.

FF

Geometrická doba zdržení skloviny =F: 17895 s.Geometric residence time = F: 17895 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny my. 0,049 s.The proportion of dead space through the circulation of enamel we. 0,049 s.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku zwo: 0,378.Dead space fraction after sand grain dissolution zw o : 0.378.

-18CZ 304703 B6-18GB 304703 B6

Podíl využití tavícího prostoru uD: 0,592.Share of melting space utilization for D : 0.592.

Měrné ztráty Vp : 809 kJ/kg.Vp specific losses: 809 kJ / kg.

Výsledné hodnoty splňují předpoklad výkonu, který při předpokládané 25% tavící rezervě dosáhly hodnoty 8,42 t/24h na celé zařízení, tj. 4,21 t/(24hm2). Měrné ztráty v kJ/kg jsou dle očekávání opět velmi nízké.The resulting values meet the assumption of power, which at the assumed 25% melting reserve reached 8.42 t / 24h for the whole plant, ie 4.21 t / (24hm 2 ). The specific losses in kJ / kg are again very low as expected.

Příklad 3 (Obr. 18 až 22)Example 3 (Figs. 18-22)

Je třeba navrhnout speciální prostor pro rozpouštění sklářského písku v bílé obalové sklovině, který, bude dosahovat výkonu alespoň 3001/24 h při dosažitelné průměrné taviči teplotě 1425 °C. Potřebná energie měla být dodávána podle potřeby jak plynovými hořáky 11, tak elektrodami 10, avšak na uhrazení ztrát se prokázalo dostatečným použít pouze elektrod JO. Pro rozpouštění bude navržen tavící prostor délky 6,57 m a šířky 2 m při tloušťce vrstvy taveniny skloviny 1 m, o celkovém objemu 146 m3. Schéma prostoru s navrženým otopem elektrodami 10 v referenčním i optimalizovaných případech a se vstupem 12 v dolní části vstupního čela je na obrázku 18a (vertikání řez podélnou osou) a 18b (horizontální řez pod hladinou). Podrobněji, obr. 18a, 18b představuje schéma navrženého tavícího prostoru s otopem elektrodami 10 a umístění elektrod 10 v řezech XZ (a) a XY (b).It is necessary to design a special space for dissolving the glass sand in the white container glass, which will achieve a power of at least 3001/24 h at an achievable average melting temperature of 1425 ° C. The required energy was to be supplied as needed by both the gas burners 11 and the electrodes 10, but it was sufficient to use only the electrodes JO to cover the losses. A melting space of 6.57 m long and 2 m wide with a melt layer thickness of 1 m, with a total volume of 146 m 3, will be designed for dissolution. A diagram of the space with the proposed heating of the electrodes 10 in both reference and optimized cases and with the inlet 12 at the bottom of the inlet face is shown in Figure 18a (vertical section along the longitudinal axis) and 18b (horizontal section below the surface). In more detail, Figs. 18a, 18b show a schematic of a proposed melting chamber with heating of the electrodes 10 and the location of the electrodes 10 in sections XZ (a) and XY (b).

Tabulka 7 přináší rozložení energie elektrod 10 podle jejich číslování v obrázku na jejich zdroje v referenčním uspořádání i v prvním optimalizovaném případě.Table 7 shows the energy distribution of the electrodes 10 according to their numbering in the figure over their sources in the reference arrangement even in the first optimized case.

Tabulka 7Table 7

Rozložení energie na elektrodách podle jejich číslování v obrázku 18 při referenční a první optimalizované variantě nastavení ohřevu.The energy distribution on the electrodes according to their numbering in Figure 18 at the reference and first optimized variant of the heating setting.

Elektrody Electrodes 1-2 1-2 3-4 3-4 5-6 5-6 7-8 7-8 9-10 9-10 11-12 11-12 13-14 13-14 15-16 15-16 20-21 20-21 22-23 22-23 23-24 23-24 25-26 25-26 Výkon Ref. Power Ref. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 117,7 117.7 117,7 117.7 117,7 117.7 117,7 117.7 IRwJ Qpt. IRwJ Qpt. 14,8 14.8 19,7 19.7 24,6 24.6 39,4 39.4 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2 49,2 49.2

Výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s v referenčním případě je na obrázku 19 a průměty kritické a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem rovněž v referenčním případě jsou na obrázku 20.The resulting velocity distribution in the longitudinal axial section through the melting space shown by the 30-second melt trajectory sections in the reference case is shown in Figure 19 and the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into the longitudinal axial vertical section through the space are also in the reference case.

Obrázek 19 představuje výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavicím prostorem znázorněné úseky trajektorií skloviny uraženými za 30 s, jakožto referenční případ.Figure 19 shows the resulting velocity distribution in longitudinal axial section through the melting space shown by sections of enamel trajectories traveled after 30 s as a reference case.

Obrázek 20 ukazuje průměty kritické a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem, jakožto referenční případ.Figure 20 shows the projections of critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into a longitudinal axial vertical section through space as a reference case.

Výsledky referenčního případu jsou následující:The results of the reference case are as follows:

Průměrná teplota: 1425 °C.Average temperature: 1425 ° C.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

-19CZ 304703 B6-19GB 304703 B6

Rozměry tavícího prostoru 6,57x2x1,0 m - délka, šířka, výška.Dimensions of melting chamber 6,57x2x1,0 m - length, width, height.

Výkon ohřevů: 471,0 kW.Heating power: 471.0 kW.

Kritický výkon V: 2,20x10’4 mV1 = 44,1 t/24h = 3,35 t/(24hm3)Critical power V: 2,20x10 ' 4 mV 1 = 44,1 t / 24h = 3,35 t / (24hm 3 )

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru ϋ 36 450 s.Average residence time of glass in the space prostoru 36 450 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku ťd : 2433 s.Average dissolution time of sand grains «d: 2433 s.

FF

Geometrická doba zdržení skloviny rc =F: 59 875 s.Geometric residence time r c = F: 59 875 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mG: 0,391.Dead space fraction by glass circulation m G : 0.391.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD: 0,933.Dead space proportion after dissolution of sand grains m D : 0.933.

Podíl využití tavícího prostoru uD: 0,041 ío Měrné ztráty : kJ/kg.Melting space utilization ratio for D : 0.041 io Specific losses : kJ / kg.

Výsledné hodnoty charakterizují dobře klasickou sklářskou tavící pec. Poměrně vysoký specifický výkon je opět dán tím, že se jedná o kritický (maximální možný) výkon prostoru a proces zahrnuje pouze rozpouštění pískových zrn.The resulting values characterize well the classic glass melting furnace. The relatively high specific power is again given by the fact that it is the critical (maximum possible) power of the space and the process only involves the dissolution of sand grains.

V dalším postupu bylo na základě minulých výpočtů na modelovém tavícím prostoru a získaných zkušeností navrženo nové rozložení energie dodávané elektrodám 10, které je uvedeno v tabulce 7 pro optimální případ. Cílem bylo opět vyvolat požadované spirálovité proudění skloviny. Výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem znázorněné úseky tra20 jektorií skloviny uraženými za 30 s v prvním optimalizovaném případě je na obrázku 21 a průměty kritické a dalších nej pomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem rovněž v prvním optimalizovaném případě jsou na obrázku 22.In the next procedure, based on past calculations on the model melting space and the experience gained, a new distribution of the energy supplied to the electrodes 10 has been proposed, which is shown in Table 7 for the optimum case. The aim was again to produce the desired spiral glass flow. The resulting velocity distribution in the longitudinal axial section through the melting space shown by the tra20 sections of glass engravings in 30 s in the first optimized case is shown in Figure 21 and the projections of critical and other slowest trajectories for melting sand grains into the longitudinal axial vertical section Figure 22.

Výsledky prvního optimalizovaného případu jsou následující:The results of the first optimized case are as follows:

Průměrná teplota: 1425 °C.Average temperature: 1425 ° C.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Rozměry tavícího prostoru 6,57x2x1,0 m - délka, šířka, výška.Dimensions of melting chamber 6,57x2x1,0 m - length, width, height.

Výkon ohřevů: 492,3 kW.Heating power: 492.3 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 55 K/m, průměrný podélný gradient 10 K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 5,5.An average transverse temperature gradient of 55 K / m, an average longitudinal gradient of 10 K / m, an average transverse to longitudinal gradient of 5.5.

Kritický výkon : 2,97x10'3 m3s'’ = 597 t/24h = 45,4 t/(24hm3).Critical power: 2.97x10 ' 3 m 3 s'' = 597 t / 24h = 45.4 t / (24hm 3 ).

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru τ: 3994 s.Average residence time of glass in space τ : 3994 s.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku Ťd ; 1795 s.Average dissolution time of sand grains «d; 1795 s.

FF

Geometrická doba zdržení skloviny tg =F: 4419 s.Geometric residence time t g = F: 4419 s.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mG: 0,096.Dead space fraction by glass circulation m G : 0.096.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku mD: 0,551.Dead space fraction after dissolution of sand grains m D : 0.551.

Podíl využití tavícího prostoru uD: 0,406The utilization rate of the melting space for D : 0.406

Měrné ztráty — 71,2 kJ/kg.Specific losses - 71.2 kJ / kg.

Výsledné hodnoty poskytují neočekávaně vysoký rozpouštěcí výkon tavícího prostoru. To je způsobeno zvýšením využití tavícího prostoru o jeden řád oproti referenčnímu případu. Nižší hodnoty průměrné doby rozpuštění zrn písku ukazují, že rozpouštění v optimalizovaném případě probíhalo i za výhodnějších teplotních podmínek. Důsledkem vysokého výkonu zařízení jsou velmiThe resulting values provide an unexpectedly high dissolution performance of the melting chamber. This is due to an increase in the utilization of the melting space by one order compared to the reference case. Lower values of the average dissolution time of the sand grains show that the dissolution in the optimized case took place under more favorable temperature conditions. The consequence of high performance devices are very

-20CZ 304703 B6 nízké měrné ztráty. Pokud připustíme asi 16% tavící rezervu, daný prostor by poskytoval rozpouštěcí výkon 500 t/24h. Hodnota využití 0,41 však ukazuje, že je možno proudění v prostoru ještě optimalizovat.-20GB 304703 B6 Low Loss. If we add about 16% of the melting reserve, the space would provide a dissolution capacity of 500 t / 24h. However, a utilization value of 0.41 shows that the space flow can still be optimized.

V dalších krocích bylo pozměněno rozložení tavícího výkonu na elektrodách 10 tak, aby se prodloužila doba setrvání skloviny, která odpovídá kritické trajektorii. Byly vypočteny další dva případy s optimalizovaným rozložením energie na jednotlivé páry elektrod. Druhou variantou bylo dosaženo podstatného zlepšení využití, třetí varianta se od předešlé již lišila velmi málo, využití se tedy blížilo optimální hodnotě. Třetí varianta tak byla vzata za konečnou. Rozložení ve třetí ío optimalizované variantě je v tabulce 8.In subsequent steps, the melting power distribution on the electrodes 10 has been altered to extend the residence time of the glass that corresponds to the critical trajectory. Two other cases with optimized energy distribution to individual electrode pairs were calculated. The second variant achieved a significant improvement in utilization, the third variant differed very little from the previous one, thus the utilization approached the optimal value. The third option was thus taken for the final. The distribution in the third optimized variant is in Table 8.

Tabulka 8Table 8

Rozložení energie na elektrodách 10 podle jejich číslování v obrázku 18 při třetí optimalizované variantě nastavení ohřevu.The energy distribution on the electrodes 10 according to their numbering in Figure 18 at the third optimized variant of the heating setting.

Elektrody Electrodes 1-2 1-2 3-4 3-4 5-6 5-6 7-8 7-8 9-10 9-10 11-12 11-12 13-14 13-14 15-16 15-16 20-21 20-21 22-23 22-23 23-24 23-24 25-26 25-26 Výkon [%] Performance [%] Ref. Ref. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 25 25 25 25 25 25 25 Opt. Opt. 10,0 10.0 9 9 9 9 8 8 8 8 7 7 7 7 6 6 9 9 9 9 9 9 9 9

Výsledné rozložení rychlostí v podélném osovém řezu tavícím prostorem a průměty kritické a dalších nejpomalejších trajektorií pro rozpouštění zrn písku do podélného osového vertikálního řezu prostorem jsou velmi podobné prvnímu optimalizovanému případu.The resulting velocity distribution in the longitudinal axial section through the melting chamber and the projections of the critical and other slowest trajectories for dissolving sand grains into the longitudinal axial vertical section through the space are very similar to the first optimized case.

Výsledky třetího optimalizovaného případu jsou následující:The results of the third optimized case are as follows:

Průměrná teplota: 1425 °C.Average temperature: 1425 ° C.

Vstup 12: Dolní.Entry 12: Lower.

Rozměry tavícího prostoru 6,57x2x1,0 m - délka, šířka, výška.Dimensions of melting chamber 6,57x2x1,0 m - length, width, height.

Výkon ohřevů: 507 kW.Heating power: 507 kW.

Průměrný příčný teplotní gradient 55 K/m, průměrný podélný gradient 8 K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 6,9.Average transverse temperature gradient 55 K / m, average longitudinal gradient 8 K / m, average transverse to longitudinal gradient 6.9.

Kritický výkon É: 4,39x1 ďVs1 = 881 t/24h = 67 t/(24hm3)Critical power É: 4.39x1dVs 1 = 881 t / 24h = 67 t / (24hm 3 )

Průměrná doba zdržení skloviny v prostoru Ť; s.Average residence time of enamel in the space «; with.

Průměrná doba rozpuštění zrn písku : 1782 s.Average time of sand grain dissolution: 1782 s.

VIN

Geometrická doba zdržení skloviny Tř? =F: 2994 s.Geometric retention time of molten glass T ř? = F: 2994 sec.

Podíl mrtvého prostoru cirkulací skloviny mG: 0,164.Dead space fraction by glass circulation m G : 0.164.

Podíl mrtvého prostoru po rozpuštění zrn písku my· 0,288.Dead space fraction after melting grains of sand my · 0.288.

Podíl využití tavícího prostoru uD: 0.595 Měrné ztráty: = 49,7 kJ/kg.Melting space utilization ratio for D : 0.595 Specific losses: = 49.7 kJ / kg.

Výsledné hodnoty ukazují mimořádně velký výkon a velmi malé měrné ztráty. Navržené prostor s optimalizovaným spirálovitým prouděním má tedy velmi vysokou schopnost rozpustit sklářský písek i po uvažování značné tavící rezervy. Případ ukazuje, že rozpouštění sklářského písku v daném prostoru za daných podmínek se s vysokou pravděpodobností nemůže stát dějem omezujícím intenzitu celého tavícího procesu.The resulting values show extremely high performance and very low specific losses. The proposed space with optimized spiral flow therefore has a very high ability to dissolve glass sand even after considering a considerable melting margin. The case shows that the dissolution of glass sand in a given space under given conditions cannot very likely become an event limiting the intensity of the entire melting process.

-21 CZ 304703 B6-21 GB 304703 B6

Příklad 4 (Obr. 23 až 24)Example 4 (Figures 23 to 24)

K dispozici je tavící prostor, otápěný třemi páry příčných hořáků 11 na tavení sodnovápenatého skla a zpracování lisováním na výrobky užitkového skla. Zařízení má v tavící části délku 6 m a šířku 2 m. Výška hladiny skloviny 6 je 0,6 m. Jeho požadovaný výkon se má podstatně zvýšit na hodnotu kolem 30t/24h. Průměrná tavící teplota se pohybuje kolem 1400 °C. Schéma poloviny původního zařízení je na obrázku 21. Obrázek 21 ukazuje původní sklářskou tavící pec v podélném osovém řezu. V původním uspořádání byla energie vytápění rozložena na jednotlivé hořáky 11 podle tabulky 9. Číslování v tabulce jde podle obrázku zleva doprava.There is a melting space heated by three pairs of cross-burners 11 for melting soda-lime glass and processing by pressing into utility glass products. The device has a length of 6 m and a width of 2 m in the melting section. The glass level 6 is 0.6 m. The average melting temperature is around 1400 ° C. A diagram of half of the original apparatus is shown in Figure 21. Figure 21 shows the original glass melting furnace in longitudinal axial section. In the original configuration, the heating energy was distributed to the individual burners 11 according to Table 9. The numbering in the table is from left to right as shown.

Tabulka 9Table 9

Rozložení energie na tři páry hořáků 11 podle obrázku 23 zleva doprava při původním nastavení hořáků JT a referenčním případu je následné:The energy distribution over the three pairs of burners 11 according to Figure 23 from left to right at the original burner setting JT and the reference case is as follows:

Výkon prvního páru hořáků 11 : 637 kW.Output of the first pair of burners 11: 637 kW.

Výkon druhého páru hořáků 11 : 700 kW.Output of the second pair of burners 11: 700 kW.

Výkon třetího páru hořáků JT : 750 kW.Output of the third pair of JT burners: 750 kW.

Celkový výkon hořáků: 2087 kW.Total burner output: 2087 kW.

Příkon elektrod: 0 kW.Electrode input: 0 kW.

Výsledky referenčního případu jsou následující:The results of the reference case are as follows:

Průměrná teplota: 1400 °C.Average temperature: 1400 ° C.

Vstup 12: Se vsázkou na hladině.Input 12: With surface charge.

Rozměry: délka 7,2 m celkem, délka tavící části 5,2 m, šířka 1,65 m, hloubka skloviny 6 je 0,6 m.Dimensions: length 7.2 m in total, length of melting section 5.2 m, width 1.65 m, enamel depth 6 is 0.6 m.

Kritický výkon : 6.47x10'5 mV1 = 2,52 t/(m324h) =13 t/24h.Critical power: 6.47x10 ' 5 mV 1 = 2.52 t / (m 3 24h) = 13 t / 24h.

úat

Geometrická doba zdržení skloviny TG =F: 79598 s.Geometric residence time T G = F: 79598 s.

Podíl využití tavícího prostoru uD·. 0,059.Share of melting space utilization at D ·. 0,059.

/7 Ul'--../ 7 Ul '- ..

Měrná spotřeba energie * : 13866kJ/kg.Specific energy consumption *: 13866kJ / kg.

Výsledné hodnoty ukazují na malé využití prostoru, jemuž odpovídá i malý tavící výkon zařízení. V současném uspořádání hořáků H však nebylo možno podstatněji ovlivnit charakter proudění žádoucím směrem. Proto byla provedena rekonstrukce otápěcího systému spočívající v umístění 14 vertikálních elektrod 10 ze dna I v podélné ose tavícího prostoru. Tak byla vytvořena potřebná podélná teplotní bariéra ve skelné tavenině a žádoucí typ spirálovitého proudění skloviny. Rozpouštění pískových zrn bylo považováno za kritický proces. Výsledné uspořádání tavícího procesu je uvedeno v obrázku 24 a rozložení energie na hořáky 11 a elektrody v tabulce 10. Novým nastavením bylo dosaženo v oblasti elektrod 10 potřebné příčné spirálovité proudění. Obrázek 24 ukazuje uspořádání hořáků 1_1 v tavícím prostoru v optimalizovaném případě.The resulting values indicate a small space utilization, which is also reflected in the low melting capacity of the plant. In the present arrangement of the burners 11, however, it was not possible to substantially influence the flow pattern in the desired direction. Therefore, the heating system has been reconstructed by placing 14 vertical electrodes 10 from the bottom I in the longitudinal axis of the melting chamber. Thus, the necessary longitudinal temperature barrier in the glass melt and the desired type of spiral glass flow have been created. Dissolution of sand grains was considered a critical process. The resulting arrangement of the melting process is shown in Figure 24 and the energy distribution between the burners 11 and the electrodes in Table 10. By a new setting, the transverse spiral flow required was achieved in the region of the electrodes 10. Figure 24 shows the arrangement of the burners 11 in the melting chamber in an optimized case.

-22CZ 304703 B6-22EN 304703 B6

Tabulka 10Table 10

Rozložení energie na hořáky podle jejich číslování v obrázku 22 v optimalizovaném nastavení hořáků a elektrod.Energy distribution to burners according to their numbering in Figure 22 in optimized torch and electrode settings.

Příkon elektrod: 1400 kW (elekrody 1-2 ->308 kW; elekrody 3-4 ->266kW; elekrody 5-6 ->210kW; elektrody 7-8 ->168kW; elekrody 9-10 -> l 12kW; elekrody 11-12 ->70 kW; elekrody 13-14 ->70kW; elekrody 15-18 T>98kW)Electrode input: 1400 kW (electrodes 1-2 -> 308 kW; electrodes 3-4 -> 266kW; electrodes 5-6 -> 210kW; electrodes 7-8 -> 168kW; electrodes 9-10 -> 12kW; electrodes 11 -12 -> 70 kW; electrodes 13-14 -> 70kW; electrodes 15-18 T> 98kW)

Výkon hořáků: 16,8 kWBurner output: 16.8 kW

Výsledky optimalizovaného uspořádání jsou tyto:The results of the optimized layout are as follows:

Průměrná teplota: 1425 °CAverage temperature: 1425 ° C

Vstup J_2: Se vsázkou na hladině.Input J_2: With surface charge.

Rozměry tavícího prostoru: délka 7,2 m celkem, délka taviči části 5,2 m, šířka 1,65 m, hloubka skloviny 0,6 m.Dimensions of the melting chamber: length 7.2 m in total, length of the melting section 5.2 m, width 1.65 m, enamel depth 0.6 m.

Výkon ohřevů: 1400 kW na elektrodách 10, 16,8 kW na hořácích li·Heating output: 1400 kW on electrodes 10, 16.8 kW on burners li ·

Průměrný příčný teplotní gradient 55 K/m, průměrný podélný gradient 12 K/m, průměrný podíl příčného ku podélnému gradientu 4,6.An average transverse temperature gradient of 55 K / m, an average longitudinal gradient of 12 K / m, an average transverse to longitudinal gradient of 4.6.

Kritický výkon V: l,81xl0'4 mV1 = 7,05 t/(m324h) = 36,3 t/24h FCritical power V: 1.81x10 ' 4 mV 1 = 7.05 t / (m 3 24h) = 36.3 t / 24h F

Geometrická doba zdržení skloviny =F: 28453 s.Geometric residence time = F: 28453 s.

Podíl využití tavícího prostoru un\ 0,239.The share of utilization of the melting space at n \ 0.239.

Π t/ — “Γ7—Π t / - “Γ7—

Měrná spotřeba energie Fp :3335 kJ/kg.Specific energy consumption Fp: 3335 kJ / kg.

Tavícího výkonu 30t/24h lze dosáhnout při daném nastavení v obrázku 24 a tabulce 10 při asi 17% rezervě. Tato rezerva není příliš vysoká, ale při ustáleném provozuje dostačující. Specifický tavící výkon 3,02 t/(24hm2) je sice 2,8x vyšší než v případě referenčního nastavení je však poměrně nízký v porovnání s dříve uvedenými případy. Problém je v existenci vrstvy kmene na hladině, která nedovolí plné vyvinutí požadovaného spirálovitého proudění. Pec pracuje ovšem v obou případech nehospodámě z hlediska spotřeby energie, v optimalizovaném případě je možno vyloučit hořáky 11 a pec provozovat jako celoelektrickou.The melting power of 30t / 24h can be achieved at the given setting in Figure 24 and Table 10 at about 17% reserve. This reserve is not too high, but at steady-state operates sufficient. The specific melting capacity of 3.02 t / (24hm 2 ) is 2.8 times higher than the reference setting, but is relatively low compared to the previously mentioned cases. The problem is in the existence of a layer of trunk on the surface that does not allow the desired spiral flow to develop fully. However, the furnace operates in both cases in an uneconomical manner in terms of energy consumption.

Ve většině případů uvedených v příkladech bylo dosaženo mimořádně vysokých rozpouštěcích výkonů navrženého prostoru. Výsledky však nelze automaticky vztahovat na celý taviči proces. Jedná se o uskutečnění pouze jediného tavícího děje, rozpuštění zrn písku, v situaci, kdy tavící prostor nemá rezervu. Výkon takového speciálního tavícího prostoru může být pak dále snížen, avšak nikoliv podstatně [31], budeme-li uvažovat jako další děj též čeřící proces. Nej podstatněji však může být výkon tavícího prostoru snížen v případě, kdy se ve stejném prostoru uskuteční rovněž konverze vsázky na sklo, což je konečně zřejmé z výsledků v příkladu 4. Jakmile jsou totiž zrušena omezení tavícího výkonu nastolením optimalizovaného proudění skloviny, stane se řídícím dějem celého tavícího procesu právě konverze vsázky a celý rozpouštěcí výkon daného prostoru nebude možno využít, pokud se nezvýší rychlost konverze vsázky. Přesto se dají očekávat měrné tavící výkony vyšší nebo značně vyšší než 10 t/m3 24h. Hlavní úsilí je pak třeba věnovat zvýšení kapacity konverze vsázky na sklo.In the majority of cases mentioned in the examples, extremely high dissolution rates of the designed space were achieved. However, the results cannot be automatically applied to the entire melting process. It is a realization of only one melting process, the dissolution of sand grains, in a situation where the melting space has no reserve. The performance of such a special melting chamber can then be further reduced, but not substantially [31], considering the refining process as a further process. Most significantly, however, the performance of the melting chamber can be reduced if the batch is also converted into glass in the same chamber, as is evident from the results in Example 4. Indeed, once the melting performance limitations have been removed by optimized glass flow, it becomes a control event. of the entire melting process, precisely the batch conversion and the entire dissolution capacity of the space will not be utilized unless the batch conversion rate is increased. Nevertheless, specific melting capacities higher or significantly higher than 10 t / m 3 24h can be expected. Major efforts should then be made to increase the conversion capacity of the batch to glass.

-23 CZ 304703 B6-23 GB 304703 B6

LiteraturaLiterature

1. Danckwerts, P.V.: Chem. Eng.Sci. 2, 1 (1953).1. Danckwerts, P.V .: Chem. Eng.Sci. 2, 1 (1953).

2. Cooper, A.R.: J. Am. Ceram. Soc. 42, 93 (1959).2. Cooper, A. R., J. Am. Ceram. Soc. 42, 93 (1959).

3. Smrček, J.: Sklář a Ker. 23, 270, 304 (1973).3. Smrček, J .: Glassmaker and Ker. 23, 270, 304 (1973).

4. Cooper, A. R.: J. Am. Ceram. Soc. 43, 97 (1960).4. Cooper, A. R., J. Am. Ceram. Soc. 43, 97 (1960).

5. Moult, A.: Glass Technol. 23, (2), 106-112 (1982).5. Moult, A .: Glass Technol. 23 (2): 106-112 (1982).

6. Mase, H., Oda, K.: J. Non-Cryst. Solids 38,39, 807-812 (1980).6. Mase, H., Oda, K .: J. Non-Cryst. Solids 38, 39, 807-812 (1980).

7. Layens, G.: Glastechn. Ber. 47, (11), 251-270 (1974).7. Layens, G .: Glastechn. Ber. 47, (11), 251-270 (1974).

8. Carling, J.: Glastechn. Ber. 49, (12), 269-277 (1976).8. Carling, J .: Glastechn. Ber. 49, (12), 269-277 (1976).

9. Patankar, S.V.: Numerical heat transfer and fluid flow, Hemisphere Publishing Co. McGraw-Hill 1980.9. Patankar, S.V .: Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemisphere Publishing Co. McGraw-Hill 1980.

10. Ungan, A., Viskanta, R.: Glastechn. Ber. 60, (4), 115-124 (1987).10. Ungan, A., Viskanta, R., Glastechn. Ber. 60, (4), 115-124 (1987).

11. Mumame, R.A., Moreland, N.J.: Ceram. Eng. Sci. Proč. 9 (3-4), 192-202 (1988).11. Mumame, R. A., Moreland, N.J .: Ceram. Eng. Sci. Why. 9 (3-4), 192-202 (1988).

12. Simonis F. De Waal H. and Beerkens R.C.G., XIV Int. Congr. on Glass - Collected Papers Part III (1986), p. 118-127.12. Simonis F. De Waal, H. and Beerkens, R.C.G., XIV Int. Congr. on Glass - Collected Papers Part III (1986), pp. 118-127.

13. Ungan, A. Viskanta, R.: Glastech. Ber. 60, 71 (1987).13. Ungan, A. Viskanta, R.: Glastech. Ber. 60, 71 (1987).

14. Ungan,A., Viskanta, R.: Glass Technol. 28 (6), 252-260 (1987).14. Ungan, A., Viskanta, R., Glass Technol. 28 (6): 252-260 (1987).

15. Choudhary, M.K.: J. Non-Cryst. Solids 101,41-53 (1988)15. Choudhary, M.K .: J. Non-Cryst. Solids 101, 41-53 (1988)

16. Viskanta, R.; J. Non-Cryst. Solids 177,347-362 (1994).16. Viskanta, R .; J. Non-Cryst. Solids 177, 347-362 (1994).

17. Goldberg, A.J.: Glastechn. Ber. 46 (4), 67-70 (1973).17. Goldberg, A.J .: Glastechn. Ber. 46 (4), 67-70 (1973).

18. Simonis F., Proceedings of the 2nd Int. Conf. Advances in the Fusion and Processing of Glass, Glastech. Ber. 63K, 1(1990).18. Simonis F., Proceedings of the 2nd Int. Conf. Advances in Glass Fusion and Processing, Glastech. Ber. 63K, 1 (1990).

19. Ungan, A., Turner, W.H., Viskanta, R.: Glastech. Ber. 56K, 125 (1983).19. Ungan, A., Turner, W. H., Viskanta, R., Glastech. Ber. 56K, 125 (1983).

20. Němec L., Miihlbauer M.: Glastechn. Ber. 56K, 82 (1983).20. Nemec L., Miihlbauer M .: Glastechn. Ber. 56K, 82 (1983).

21. Beerkens R., Muijsenberg H., van den Heiden T.: Glastechn. Ber. Glass Sci. Technol., 67 (1), 179 (1994).21. Beerkens, R., Muijsenberg, H., van den Heiden, T .: Glastechn. Ber. Glass Sci. Technol., 67 (1), 179 (1994).

22. Ungan, A: Glastechn. Ber. 63K, 19-28 (1990).22. Ungan, A: Glastechn. Ber. 63K, 19-28 (1990).

23. Matyas, I, Nemec, L.: Glass Sci. Teechnol. 76 (2), 71-80 (2003).23. Matyas, I, Nemec, L .: Glass Sci. Teechnol. 76 (2), 71-80 (2003).

24. Oda, K, Kaminoyama M.: J. Cer. Soc. Japan 117 (6), 736-741(2009).24. Oda, K, Kaminoyama, M .: J. Cer. Soc. Japan 117 (6), 736-741 (2009).

25. Kasa, S., Lisý, A., Novotný, F.: PV 2011-651 (2011).25. Kasa, S., Lisy, A., Novotny, F .: PV 2011-651 (2011).

26. Cooper, A.R.: Collected Papers of the XIV International Congress on Glass (1986), pp.1-8.26. Cooper, A.R .: Collected Papers of the XIV International Congress on Glass (1986), pp.1-8.

27. Consortium on development of innovative glass melting BRIG 2020: The International Conference of Glass Experts, Brig, March 26-29 (Switzerland).27. Consortium on the development of innovative glass melting BRIG 2020: The International Conference of Glass Experts, Brig, March 26-29 (Switzerland).

28. Němec, L., Jebavá, M.: Eur. J. Glass Sci. Technol. A, 47 (3), 68-77 (2006).28. Nemec, L., Jebava, M .: Eur. J. Glass Sci. Technol. A, 47 (3), 68-77 (2006).

29. Němec, L., Jebavá, M., Cincibusová, P.: Ceramics-Silikáty, 50 (3), 140-152 (2006).29. Nemec, L., Jebava, M., Cincibus, P .: Ceramics-Silicates, 50 (3), 140-152 (2006).

30. Němec, L., Cincibusová, P.: Ceramics-Silikáty, 52 (4), 240-249 (2008).30. Nemec, L., Cincibus, P .: Ceramics-Silicates, 52 (4), 240-249 (2008).

31. Němec, L., Cincibusová, P.: Ceramics-Silikáty, 53 (3), 145-155 (2009).31. Nemec, L., Cincibus, P .: Ceramics-Silicates, 53 (3), 145-155 (2009).

32. Polák, M., Němec, L.: Ceramics-Silikaty, 54 (3), 212-218 (2010).32. Polak, M., Nemec, L., Ceramics-Silicates, 54 (3), 212-218 (2010).

33. Polák, M., Němec, L.: Journal ofNon-Cry stal line Solids 357 (16-17), 3108-3116 (2011).33. Polak, M., Nemec, L .: Journal of Non-Cry became the line Solids 357 (16-17), 3108-3116 (2011).

34. Polák, M., Němec, L.: Journal ofNon-Crystalline Solids 358 (2012).34. Polak, M., Nemec, L .: Journal of Non-Crystalline Solids 358 (2012).

35. Cincibusová, P., Němec, L.: Accepted in: Eur. J. Glass Sci. Technol. A, 53 (2012).35. Cincibus, P., Nemec, L .: Accepted in: Eur. J. Glass Sci. Technol. A, 53 (2012).

36. Polák, M.: Nepublikované výsledky.36. Polák, M .: Unpublished Results.

-24CZ 304703 B6-24GB 304703 B6

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (12)

1. Sklářská taviči pec pro kontinuální tavení skel řízenou konvekcí skloviny, při němž se působí na roztavené sklo, obsahující nerozpuštěné částice zejména sklářského písku a nacházející se v horizontálně orientovaném průtočném a odděleném tavícím prostoru, prostřednictvím zdrojů energie; tavící prostor zahrnuje dno (1), zakládací stěnu (2) a zadní průtokovou stěnu (3) a mezi nimi protilehlé boční stěny (4), klenbu (5), a do skloviny (6) ponořenou příčnou přehradní zeď (8) , vyznačující se tím, že v tavícím prostoru jsou uspořádány zdroje energie nejméně v jedné řadě v podélné ose tavícího prostoru, nebo paralelně s touto podélnou osou, a to mezi zakládací stěnou (2) a příčnou přehradní zdí (7) ve sklovině (6) případně příčnou řadou (9) zdrojů energie v tavící části skloviny (6) pro vyvolání spirálovitého proudění skloviny (6) s kruhovým pohybem napříč tavící částí.A glass melting furnace for the continuous melting of glass by controlled glass convection, in which a molten glass comprising insoluble particles, in particular glass sand, is present in a horizontally oriented flow and separate melting space by means of energy sources; the melting chamber comprises a bottom (1), a foundation wall (2) and a rear flow wall (3) and opposed side walls (4), a vault (5), and a transverse dam wall (8) submerged in the glass (6), characterized in that the energy sources are arranged in the melting chamber in at least one row in the longitudinal axis of the melting chamber or parallel to this longitudinal axis, between the loading wall (2) and the transverse dam wall (7) in the glass (6) or transverse a series (9) of energy sources in the melting portion of the glass (6) to induce a spiral flow of the glass (6) with a circular movement across the melting portion. 2. Sklářská tavící pec podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroje energie jsou uspořádány v jedné nebo obou bočních stěnách (4).Glass melting furnace according to claim 1, characterized in that the energy sources are arranged in one or both side walls (4). 3. Sklářská tavící pec podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zdroje energie jsou uspořádány v pravidelných vzájemných odstupech.Glass melting furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the energy sources are arranged at regular intervals from one another. 4. Sklářská tavící pec podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zdroje energie jsou topné elektrody (10) a/nebo průmyslové sklářské hořáky (11).Glass melting furnace according to claims 1 to 3, characterized in that the energy sources are heating electrodes (10) and / or industrial glass burners (11). 5. Sklářská tavící pec podle některého z předchozích nároků laž4, vyznačující se tím, že tavící část je zakončena příčnou řadou (9) topných elektrod (10) instalovaných ve dně (1).Glass melting furnace according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the melting portion is terminated by a transverse row (9) of heating electrodes (10) installed in the bottom (1). 11 výkresů11 drawings Seznam vztahových značek:List of reference marks: 1 dno1 bottom 2 zakládací stěna2 foundation wall 3 zadní průtoková stěna3 rear flow wall 4 boční stěny4 side walls 5 klenba5 vault 6 sklovina6 enamel 7 příčná přehradní zeď7 transverse dam wall 9 příčná řada 9 zdrojů energie9 transverse row 9 power sources 10 topné elektrody10 heating electrodes 11 průmyslové hořákyIndustrial burners 12 vstup12 input 13 výstup13 output -25CZ 304703 B6-25GB 304703 B6 Obr. la — Stav technikyGiant. 1a - State of the art Obr.2Fig.2 -26CZ 304703 B6-26GB 304703 B6 Obr.4Fig.4 -27CL 304703 B6-27CL 304703 B6 Obr. 5Giant. 5 -28CZ 304703 B6-28GB 304703 B6 Lt)Lt) -29CZ 304703 B6-29GB 304703 B6 Obr. 9Giant. 9 -30CZ 304703 B6-30GB 304703 B6 -31 CZ 304703 B6-31 GB 304703 B6 -32CZ 304703 B6-32GB 304703 B6 -33CZ 304703 B6-33GB 304703 B6
CZ2012-604A 2012-09-05 2012-09-05 Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass CZ304703B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2012-604A CZ304703B6 (en) 2012-09-05 2012-09-05 Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass
PCT/CZ2013/000102 WO2014036979A1 (en) 2012-09-05 2013-09-05 Method for continuous glass melting under controlled convection of glass melt and glass melting furnace for making the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2012-604A CZ304703B6 (en) 2012-09-05 2012-09-05 Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2012604A3 CZ2012604A3 (en) 2014-09-03
CZ304703B6 true CZ304703B6 (en) 2014-09-03

Family

ID=51495041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2012-604A CZ304703B6 (en) 2012-09-05 2012-09-05 Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ304703B6 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307659B6 (en) * 2017-09-08 2019-01-30 Vysoká škola chemicko - technologická v Praze The melting space of the continuous glass melting furnace and the method of melting glass in this space
CZ307906B6 (en) * 2018-05-28 2019-08-07 Josef SmrÄŤek Glass melting furnace
CZ2019747A3 (en) * 2019-12-06 2021-02-17 Glass Service, A.S. Glass melting furnace with conversion region for converting glass charge into glass melt and conversion method
CZ2020638A3 (en) * 2020-11-30 2022-01-26 Glass Service, A.S. A method of melting glass in a glass melting furnace and a glass melting furnace for carrying out the method of melting glass
CN113845291B (en) * 2021-10-25 2023-04-07 北京工业大学 Method for eliminating medium borosilicate medical glass scum and glass melting furnace structure

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB792184A (en) * 1955-03-31 1958-03-19 Penberthy Harvey Larry Improvements in or relating to the manufacture of glass
GB1281424A (en) * 1970-06-08 1972-07-12 Harvey Larry Penberthy Ac/dc electrode and power supply system for a glass furnace
GB1515707A (en) * 1974-06-03 1978-06-28 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus and method for supplying electric power to an electric glass melting furnace
US4324942A (en) * 1980-12-22 1982-04-13 Owens-Corning Fiberglas Corporation Electric glass melting furnace
JPH04367519A (en) * 1991-04-03 1992-12-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd Electric melting furnace for glass
JPH0597443A (en) * 1991-10-08 1993-04-20 Nippon Sheet Glass Co Ltd Electric melting furnace of glass
CZ53993A3 (en) * 1992-03-30 1995-07-12 Pilkington Plc Process of melting glass and apparatus for making the same
CZ292826B6 (en) * 1998-11-24 2003-12-17 Sklárny Bohemia A. S. Anodic passivation process of molybdenum electrodes and glass furnace for making the same
CZ20032883A3 (en) * 2001-03-23 2004-03-17 Vitro Global S. A. Method and system of supply and combustion of pulverulent fuel within a glass-melting furnace and a burner for such melting furnace

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB792184A (en) * 1955-03-31 1958-03-19 Penberthy Harvey Larry Improvements in or relating to the manufacture of glass
GB1281424A (en) * 1970-06-08 1972-07-12 Harvey Larry Penberthy Ac/dc electrode and power supply system for a glass furnace
GB1515707A (en) * 1974-06-03 1978-06-28 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus and method for supplying electric power to an electric glass melting furnace
US4324942A (en) * 1980-12-22 1982-04-13 Owens-Corning Fiberglas Corporation Electric glass melting furnace
JPH04367519A (en) * 1991-04-03 1992-12-18 Nippon Sheet Glass Co Ltd Electric melting furnace for glass
JPH0597443A (en) * 1991-10-08 1993-04-20 Nippon Sheet Glass Co Ltd Electric melting furnace of glass
CZ53993A3 (en) * 1992-03-30 1995-07-12 Pilkington Plc Process of melting glass and apparatus for making the same
CZ292826B6 (en) * 1998-11-24 2003-12-17 Sklárny Bohemia A. S. Anodic passivation process of molybdenum electrodes and glass furnace for making the same
CZ20032883A3 (en) * 2001-03-23 2004-03-17 Vitro Global S. A. Method and system of supply and combustion of pulverulent fuel within a glass-melting furnace and a burner for such melting furnace

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2012604A3 (en) 2014-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abbassi et al. Numerical simulation and experimental analysis of an industrial glass melting furnace
CZ304703B6 (en) Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass
KR920003938B1 (en) Process and device for melting fining and homogenizing glass
US4110097A (en) Method for the manufacture of glass
KR102516237B1 (en) Apparatus and method for producing a glass article
BR112014029811B1 (en) glass or rock melting plant and continuous glass or rock melting process using such a plant
JPS5837255B2 (en) Method and apparatus for homogenizing and fining glass
Jebava et al. Role of glass melt flow in container furnace examined by mathematical modelling
WO2014036979A1 (en) Method for continuous glass melting under controlled convection of glass melt and glass melting furnace for making the same
US2975224A (en) Method and apparatus for melting glass
Li et al. Simulation of glass furnace with increased production by increasing fuel supply and introducing electric boosting
CZ2012605A3 (en) Method of continuous glass melting under controlled convection of glass melt
Jebavá et al. Modelling of the controlled melt flow in a glass melting space—Its melting performance and heat losses
CN110357399A (en) For producing the method for glass product and suitable for this device
Auchet et al. First-principles simplified modelling of glass furnaces combustion chambers
EP3896037B1 (en) Method for forming a glass article
CZ307659B6 (en) The melting space of the continuous glass melting furnace and the method of melting glass in this space
BR112016023953B1 (en) GLASS MELTING AND REFINING PROCESS AND DEVICE
CN201530774U (en) Vertical glass electric melting furnace
CZ24918U1 (en) Glass melting furnace for continuous melting of glass by controlled convection of molten glass
CN102184271A (en) Method for designing vulcanization furnace based on heat flow coupling analysis technique
Oda et al. Mathematical model of bubble number density in glass tank furnace
JPS5832030A (en) Electric melting furnace for glass
Cincibusová et al. Mathematical modelling of bubble removal from a glass melting channel with defined melt flow and the relation between the optimal flow conditions of bubble removal and sand dissolution
CN216639278U (en) Special glass experimental apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20190905