Технологические процессы подготовки сырья. Основные параметры технологического режима и показатели работы Технологические режимы производства продукции
Рисунок 10. Технологическая схема установки депарафинизации масел с применением кетоно-толуольной смеси.
а – Отделение кристаллизации.
1, 16, 19, 21, 22 – насосы; 2 – пароподогреватель; 3 – холодильник; 4, 5, 12-14 – кристаллизаторы; 6, 8, 17, 18, 20, 23 – емкости; 7, 9 – фильтры; 10, 11, 15 – теплообменники.
б – Отделение регенерации растворителя.
1, 5, 10, 15, 18, 21, 27, 31, 34, 40 – холодильники; 2, 8, 14, 23, 25, 37, 38, 44 – насосы; 3, 9, 43 – емкости; 4, 7, 11, 13, 16, 24, 28, 36, 41 – колонны; 6, 12, 22, 26, 29, 35, 39, 42 – пароподогреватели; 17-20, 30, 32, 33 – теплообменники.
Производительность установки составляет примерно 210 тыс.т/год на остаточном и 240 тыс.т/год на дистиллятном сырье, т. е. производительность установок депарафинизации на дистиллятном сырье на 25 – 30% выше, чем на остаточном, а скорость фильтрования (по маслу) в зависимости от типа нефти соответственно выше на 25 – 40%.
Аппаратура. А м м и а ч н ы й к р и с т а л л и з а т о р (рис. 11) представляет собой холодильник типа труба в трубе. Жидкий аммиак, поступающий во внешние трубы из расположенного сверху бака, испаряется, а пары его по отводным коллекторам вновь собираются в верхней части бака, откуда отсасываются в холодильное отделение. Bо внутренние трубы подается охлаждаемый раствор сырья. Чтобы выделяющийся гач не прилипал к стенкам, внутри каждой трубы установлен вал со скребками. Все валы приводятся в движение от электродвигателя.
В регенеративных кристаллизаторах во внешниe трубы подается раствор депарафинированного масла.
Ниже приведена краткая техническая характеристика аммиачного (I) и регенеративного (II) кристаллизаторов:
Барабанный вакуум - фильтр (рис. 12) - непрерывно действующий аппарат с поверхностью фильтрования 50 м 2 , диаметром барабана 3 м и длиной 5,4 м. Частота вращения барабана 0,21 – 0,5 об/мин. Уровень жидкости в корпусе поддерживается таким, чтобы было погружено 60% поверхности барабана. Примерно через 30 – 36 ч. ткань фильтра промывается горячим растворителем.
Рисунок 11. Аммиачный кристаллизатор.
|
Рис.12. Общий видбарабанного вакуум-фильтра
Контроль и регулирование процесса. Для нормальной работы установки важно поддерживать постоянную температуру сырья на входе в фильтры. Эта температура перед фильтрами I ступени определяется расходом аммиака в аммиачные кристаллизаторы. Температура продукта перед фильтрами II ступени зависит от температуры растворителя, поступающего на разбавление гача I ступени, и растворителя, применяемого для промывки на I и II ступенях. Уровень сырья в фильтрах регулируется клапанами на линиях подачи сырья из питательной емкости в фильтр.
Техника безопасности. Растворители депарафинизации и аммиак взрывоопасны и токсичны. Поэтому аппаратура и трубопроводы должны быть герметизированы. Емкости для хранения растворителя и растворов фильтратов, а также фильтры подпитываются инертным газом для предотвращения образования взрывоопасной смеси паров с воздухом.
Арктические и трансформаторные масла с температурой застывания -60°С получают в процессе глубокой депарафинизации. При этом используют две ступени охлаждения. На первой ступени применяют аммиак, на второй – сжиженный этан.
Примерные технико-экономические показатели на 1т депарафинированного масла (Т заст = -15°С)
Главными параметрами, влияющими на технологические режимы при реконструкции зданий, являются:
Температурные пределы применения строительных материалов;
Температура и относительная влажность воздуха;
Скорость воздушных потоков;
Жизнеспособность технологий в зависимости от параметров окружающей среды;
Эксплуатационные режимы машин и механизмов.
В зависимости от используемых конструкций, материалов и полуфабрикатов в технологических процессах протекают физические, физико-химические, гидромеханические, механические и другие процессы, которые определяют условия работы. Эти условия и составляют технологические режимы.
Наибольшее влияние на технологические процессы оказывает температурный фактор, который ускоряет или замедляет химические реакции, связанные с набором прочности бетоном, раствором и другими материалами (рис. 5.1). Переход в зону отрицательных температур приводит к возникновению технологических перерывов, к повышенному расходу энергозатрат, увеличению продолжительности работ. В ряде случаев понижение температуры окружающей среды исключает использование тех или иных технологий.Многими техническими условиями на материалы регламентируются температура и относительная влажность. Отклонения от технологических регламентов приводят к снижению физико-механических характеристик и качества работ.
Рис. 5.1. Кривые набора прочности бетона в зависимости от температуры бетонной смеси
Существенное влияние на качество работ оказывают технологические режимы динамического воздействия. Например,нарушение технологического регламента по вибрационной обработке бетонной смеси приводит к снижению плотности бетона конструкций, его однородности и прочности.При этом определяющими факторами являются продолжительность вибрирования,частота и амплитуда колебаний, а также геометрическое положение вибратора относительно опалубки (рис. 5.2). Отклонение от технологических режимов приводит к расслоению смесей при увеличении продолжительности вибрирования и снижению физико-механических характеристик конструкций при недостаточной продолжительности виброобработки.
Рис. 5.2.
Изменение плотности слоев бетонной смеси в зависимости от продолжительности вибрирования (а
)и распределение амплитуд колебаний от глубинного вибратора (б
)
Z
-зона уплотнения бетонной смеси; А
1 , А
2 - амплитуда колебаний вибратора; Z р
- зона расслоения бетонной смеси
Регламентированы режимы работы машин, механизмов и ручного механизированного инструмента. Их параметры и область допустимых отклонений содержатся в технических условиях и паспортах.Они учитываются при проектировании механизации строительных процессов.Температура, относительная влажность и скорость движения воздуха регламентируются не только техническими условиями на материалы, но и санитарными нормами, ограничивающими продолжительность пребывания рабочих или запрещающими производство работ.
Технологический режим - это ряд условий, обеспечивающих ход технологического процесса в нужных направлениях и масштабе при максимальном выходе продукта. Факторы режима, необходимые для обеспечения требуемого направления жизнедеятельности дрожжей и максимального выхода, следующие: состав среды; состав питательных солей и количество их на единицу расхода питательной среды; рН среды и рН выращивания; температура выращивания; остаточная концентрация питательных веществ в бражке время роста дрожжей; время нахождения среды в инокуляторе; расход воздуха. Факторы, обусловливающие максимальную производительность инокулятора и экономичность процесса: запас дрожжей в инокуляторе, который определяется полезным запасом жидкости в инокуляторе в рабочей концентрацией дрожжей в жидкости; время роста дрожжей; часовой расход редуцирующих веществ (РВ), определяемый расходом питательной среды и концентрацией РВ в среде; время нахождения среды в инокуляторе. К этой группе факторов относятся также указанные выше остаточные концентрации РВ и солей, расход воздуха.
Состав среды
Для выращивания дрожжей в промышленности применяются три вида гидролизных сред: гидролизат, барда и смесь барды с гидролизатом. Они служат источником основной составной части дрожжей - углерода. В процессе жизнедеятельности дрожжи усваивают углерод из таких, входящих в состав гидролизных сред соединений, как сахара и органические кислоты (главным образом уксусная). Основное различие между этими средами заключается в количестве содержащихся в них питательных веществ и в соотношении сахаров (РВ) и органических кислот. Так, в гидролизате содержится 3,0_3,5% РВ и только 03-О,45% органических кислот, что составляет лишь около 10/ от суммарного количества сахаров и кислот. В барде содержится РВ 0,6-0,7%, органических кислот-около 0,2%, т. е. доля их в сумме источков углерода для дрожжей составляет до 25%. В смеси барды и гидролизата это соотношение может быть самым разнообразным в зависимости от того, сколько гидролизата добавлено к барде. Состав сахаров барды и гидролизата также различен. В барде содержатся только пентозные сахара, в гидролизате около 20% сахаров составляют пентозы, около 80% гексозы. По питательной ценности сахара и органические кислоты неравнозначны. Известно, что ценность источника углерода как питательного вещества для микроорганизма и зависит от степени окисленности атомов углерода, входящих в состав молекулы этого вещества. С этой точки зрения все соединения углерода по их питательной ценности можно расположить следующим образом. Углекислота, где атом углерода полностью окислен, практически не может быть источником энергии для микроорганизмов. Использовать ее как строительный материал микробы могут лишь в присутствии других источников энергии (например, при фотосинтезе). Органические кислоты, в состав которых входит карбоксил, где три валентности насыщены кислородом и лишь одна может еще окисляться. Питательная ценность кислот зависит от радикала. Такие кислоты, как муравьиная и щавелевая, практически не используются микроорганизмами.
Уксусная кислота утилизируется дрожжами, но выход биомассы при этом ниже, чем при использовании сахаров. Сахара, которые содержат полуокисленные атомы углерода входящие в состав групп -СН 2 ОН, -СНОН-, =СОН-. Такие атомы легче всего подвергаются окислительно-восстановительным превращениям и потому содержащие их вещества представляют высокую питательную ценность для дрожжей. Согласно литературным данным выход биомассы (абсолютно сухой) от сахаров может достигать 57_80%. Кроме сахаров, сюда же можно отнести в другие вещества, содержащие спиртовую группу-глицерин, маннит, винную, лимонную кислоты в т. д. Соединения с большим количеством метильных (-СН 3 и метиленовых (-СН 2 -) групп, такие как углеводороды (газообразные и парафинового ряда), высшие жирные кислоты, которые могут служить источником углерода для микроорганизмов и конкретно для дрожжей. Выход биомассы из них составляет более 100%. Однако потребление их затруднено в связи с тем, что эти вещества плохо растворяются в воде, а, кроме того, они не могут без предварительного частичного окисления участвовать в реакциях внутри клетки. Поэтому усвоение таких веществ идет в две стадии: сначала они окисляются, а затем уже полуокисленные продукты используются клеткой. Сахара в органические кислоты неравнозначны еще и в том отношении, что в результате использования ах дрожжами рН (активная кислотность) среды изменяется по-разному. IIри использовании сахаров в комплексе с сульфатом аммония в качестве источника азота идет сильное подкисление культуральной среды; при переработке сахаров с аммиачной водой среда остается нейтральной; при использовании же дрожжами уксусной кислоты в комплексе с любым источником азота (сульфат аммония, аммиачная вода) культуральная среда (бражка) подщелачивается. Гидролизат в барда отличаются друг от друга еще в различным содержанием в них вредных и полезных примесей. Барда - более доброкачественная и более полноценная среда. Это объясняется тем, что барда уже прошла один биологический цех - спиртовой, где часть вредных примесей гидролизата была адсорбирована спиртовыми дрожжами, часть разрушена, часть улетучилась при отгонке спирта на бражной колонне. Кроме того, за счет метаболизма спиртовых дрожжей барда содержит значительное количество биостимуляторов. Гидролизат практически их не содержит. В барде в пересчете на сахар находится значительно больше микроэлементов, так как при равном количестве элементов, перешедших в эти среды из древесины, содержание сахара в барде в 5-6 раз меньше, чем в гидролизате. Все перечисленные особенности этих сред имеют большое значение при выращивании дрожжей и должны быть учтены при составлении режима. Так, от типа среды зависит выбор источника азота, количество минеральных добавок, выбор расы дрожжей (на барде могут расти все дрожжи, на гидролизате без добавки биостимуляторов - только автоауксотрофные дрожжи типа Сапаdidа sсottii, которые сами синтезируют биос из неорганических веществ), выбор способа выращивания (он определяется содержанием сахара в среде) и другие факторы.
2.4 Технологический режим
Технологический режим - это ряд условий, обеспечивающих ход технологического процесса в нужных направлениях и масштабе при максимальном выходе продукта. Факторы режима, необходимые для обеспечения требуемого направления жизнедеятельности дрожжей и максимального выхода, следующие: состав среды; состав питательных солей и количество их на единицу расхода питательной среды; рН среды и рН выращивания; температура выращивания; остаточная концентрация питательных веществ в бражке время роста дрожжей; время нахождения среды в инокуляторе; расход воздуха. Факторы, обусловливающие максимальную производительность инокулятора и экономичность процесса: запас дрожжей в инокуляторе, который определяется полезным запасом жидкости в инокуляторе в рабочей концентрацией дрожжей в жидкости; время роста дрожжей; часовой расход редуцирующих веществ (РВ), определяемый расходом питательной среды и концентрацией РВ в среде; время нахождения среды в инокуляторе. К этой группе факторов относятся также указанные выше остаточные концентрации РВ и солей, расход воздуха.
2.4.1 Состав среды
Для выращивания дрожжей в промышленности применяются три вида гидролизных сред: гидролизат, барда и смесь барды с гидролизатом. Они служат источником основной составной части дрожжей - углерода. В процессе жизнедеятельности дрожжи усваивают углерод из таких, входящих в состав гидролизных сред соединений, как сахара и органические кислоты (главным образом уксусная). Основное различие между этими средами заключается в количестве содержащихся в них питательных веществ и в соотношении сахаров (РВ) и органических кислот. Так, в гидролизате содержится 3,0_3,5% РВ и только 03-О,45% органических кислот, что составляет лишь около 10/ от суммарного количества сахаров и кислот. В барде содержится РВ 0,6-0,7%, органических кислот-около 0,2%, т. е. доля их в сумме источков углерода для дрожжей составляет до 25%. В смеси барды и гидролизата это соотношение может быть самым разнообразным в зависимости от того, сколько гидролизата добавлено к барде. Состав сахаров барды и гидролизата также различен. В барде содержатся только пентозные сахара, в гидролизате около 20% сахаров составляют пентозы, около 80% гексозы. По питательной ценности сахара и органические кислоты неравнозначны. Известно, что ценность источника углерода как питательного вещества для микроорганизма и зависит от степени окисленности атомов углерода, входящих в состав молекулы этого вещества. С этой точки зрения все соединения углерода по их питательной ценности можно расположить следующим образом. Углекислота, где атом углерода полностью окислен, практически не может быть источником энергии для микроорганизмов. Использовать ее как строительный материал микробы могут лишь в присутствии других источников энергии (например, при фотосинтезе). Органические кислоты, в состав которых входит карбоксил, где три валентности насыщены кислородом и лишь одна может еще окисляться. Питательная ценность кислот зависит от радикала. Такие кислоты, как муравьиная и щавелевая, практически не используются микроорганизмами.
Уксусная кислота утилизируется дрожжами, но выход биомассы при этом ниже, чем при использовании сахаров. Сахара, которые содержат полуокисленные атомы углерода входящие в состав групп -СН 2 ОН, -СНОН-, =СОН-. Такие атомы легче всего подвергаются окислительно-восстановительным превращениям и потому содержащие их вещества представляют высокую питательную ценность для дрожжей. Согласно литературным данным выход биомассы (абсолютно сухой) от сахаров может достигать 57_80%. Кроме сахаров, сюда же можно отнести в другие вещества, содержащие спиртовую группу-глицерин, маннит, винную, лимонную кислоты в т. д. Соединения с большим количеством метильных (-СН 3 и метиленовых (-СН 2 -) групп, такие как углеводороды (газообразные и парафинового ряда), высшие жирные кислоты, которые могут служить источником углерода для микроорганизмов и конкретно для дрожжей. Выход биомассы из них составляет более 100%. Однако потребление их затруднено в связи с тем, что эти вещества плохо растворяются в воде, а, кроме того, они не могут без предварительного частичного окисления участвовать в реакциях внутри клетки. Поэтому усвоение таких веществ идет в две стадии: сначала они окисляются, а затем уже полуокисленные продукты используются клеткой. Сахара в органические кислоты неравнозначны еще и в том отношении, что в результате использования ах дрожжами рН (активная кислотность) среды изменяется по-разному. IIри использовании сахаров в комплексе с сульфатом аммония в качестве источника азота идет сильное подкисление культуральной среды; при переработке сахаров с аммиачной водой среда остается нейтральной; при использовании же дрожжами уксусной кислоты в комплексе с любым источником азота (сульфат аммония, аммиачная вода) культуральная среда (бражка) подщелачивается. Гидролизат в барда отличаются друг от друга еще в различным содержанием в них вредных и полезных примесей. Барда - более доброкачественная и более полноценная среда. Это объясняется тем, что барда уже прошла один биологический цех - спиртовой, где часть вредных примесей гидролизата была адсорбирована спиртовыми дрожжами, часть разрушена, часть улетучилась при отгонке спирта на бражной колонне. Кроме того, за счет метаболизма спиртовых дрожжей барда содержит значительное количество биостимуляторов. Гидролизат практически их не содержит. В барде в пересчете на сахар находится значительно больше микроэлементов, так как при равном количестве элементов, перешедших в эти среды из древесины, содержание сахара в барде в 5-6 раз меньше, чем в гидролизате. Все перечисленные особенности этих сред имеют большое значение при выращивании дрожжей и должны быть учтены при составлении режима. Так, от типа среды зависит выбор источника азота, количество минеральных добавок, выбор расы дрожжей (на барде могут расти все дрожжи, на гидролизате без добавки биостимуляторов - только автоауксотрофные дрожжи типа Сапаdidа sсottii, которые сами синтезируют биос из неорганических веществ), выбор способа выращивания (он определяется содержанием сахара в среде) и другие факторы.
Дрожжевом производстве в основном перешли с отстойного метода m механический (с помощью кларификаторов), что снижает потери ее до 0,14%. 3.2 Технологические режимы переработки мелассы различного качества Современная технология производства дрожжей предъявляет к составу мелассы требования, обусловленные необходимостью повысить выход дрожжей в товарной стадии до 80-90°/о в расчете на сырье и...
Со 100 до 138°С остается неизменным. При дальнейшем повышении температуры (до 143°С) уровень аминокислот падает, что связано с усилением реакции меланоидинообразования. 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Описание технологии производства пива «Рецептура №1», «Рецептура №2» и «Рецептура №3» В технологической схеме производства пива можно выделить несколько этапов (приложение 1): подготовка воды...
Получения сырья от мест сбыта этих продуктов, сравнительно высокая стоимость кормовой единицы сыворотки и затруднения, связанные с ее транспортировкой . 2. Использование сыворотки за рубежом Использование отходов молочной промышленности за рубежом в разных странах различно. Наибольший интерес представляет опыт использования отходов в США, ФРГ и некоторых других странах. В штате...
Категория потребителей проявляет интерес к таким сортам пива, как диетическое и диабетическое. Эти сорта пива находят все большее распространение. При производстве этого пива предъявляются повышенные требования к качеству используемого сырья и главным образом к точному соблюдению технологии. В основе производства - получения сусла с наибольшим содержанием сбраживаемых веществ, чтобы количество...
1. Классификация печей и основные технологические параметры работы
Во многих случаях для характеристики ванной стекловаренной печи используют ее варочную производительность. По производительности печиусловно делят на крупногабаритные (от 50 т/сут до 150 и выше), среднегабаритные (от 10 до 50 т/сут) и малогабаритные (от 3 до 10 т/сут). При увеличении удельного съема стекломассы эти показатели в целом не характеризуют размеры ванной печи. В зависимости от типа вырабатываемого стекла печи подразделяются на ванные печи листового, тарного стекла, сортовой посуды, технических и специальных стекол. Для производства листового стекла используют печи производительностью 600 - 800 т/ сут и более. Для производства тары - печи производительностью 300 - 400 т/ сут. Техническая характеристика крупных и средних ванных печей, по данным проф. М. Г. Степаненко, приведена в таблице 1.
Таблица 1
Группа печей |
Тип бассейна печи |
Выпускаемое стекло |
Площадь бассейна печи,м 2 |
Удельный съем стекла с отап. площади, кг/м 2 в сут. |
Удельный расход тепла, кДж/кг продукции |
|
Отапливаемая часть |
Выра-боточная |
|||||
Крупные ванные печи(60-450 т/сутки) |
Без преград |
листовое |
800-300 |
60-180 |
600-1500 |
15000-19000 |
Проточный |
Бутылочное (темно-зеленое) |
60-85 |
15-20 |
900-1800 |
18000-20000 |
|
Сортовое (полубелое) |
50-70 |
12-20 |
700-1500 |
12500-13500 |
||
Консервная тара (полубелая) |
100-120 |
20-25 |
800-1500 |
12500-14000 |
||
Средние ванные печи (15-60 т/сут) |
Проточный |
Бутылочное (полубелое и зеленое) |
20-60 |
8-15 |
700-1500 |
12500-14000 |
Сортовое (полубелое) |
20-60 |
8-15 |
700-1500 |
21000-25000 |
||
Консервная тара (полубелая и зеленая) |
25-60 |
10-15 |
700-1500 |
16500-21000 |
||
Парфюмерное, аптечное, кол-бовое (полубелое) |
15-45 |
8-15 |
600-1500 |
16500-25000 |
||
Общий |
Тарное (полубелое и зеленое) |
15-30 |
400-800 |
16500-29000 |
||
Разное (полубелое и зеленое) |
10-25 |
400-1000 |
55000-71000 |
По направлению пламени. В ванных печах газы могут двигаться в поперечном, подковообразном и комбинированном направлениях по отношению к направлению движения стекломассы (рис. 1).
Поперечное направление газов понимается как перпендикулярное производственному потоку стекломассы, а продольное как параллельное или совпадающее с ним. В регенеративных печах применяют поперечное и подковообразное направление газов, а в рекуперативных, кроме того, продольное и комбинированное. В малых регенеративных или рекуперативных ванных печах горелки чаще всего располагают с торца, а газы движутся подковообразно. При этом удлиняется путь газов, что дает возможность более полно завершить горение и использовать тепло отходящих газов. В средних и крупных ванных печах обычно применяют поперечное направление газов и горелки располагают на продольных сторонах печи. Такое расположение горелок позволяет регулировать распределение температур, давлений и состава газовой среды по длине печи.
По конструкции бассейна. Варочный бассейн является существенной конструктивной частью печи, при этом его геометрические размеры, как основная площадь, соотношение длины к ширине и глубина ванны должны соответствовать производственным требованиям. В ванных печах непрерывного действия все стадии процесса стекловарения протекают в определенной последовательности непрерывно и одновременно в различных частях бассейна печи. Различают зоны варки, осветления, студки и выработки, которые располагаются одна за другой на различных участках по длине бассейна печи. Смесь шихты и боя, непрерывно загружаемая в одном конце печи, постепенно проходит зоны бассейна с различными температурными условиями и превращается в однородную гомогенную стекломассу, которая вырабатывается в противоположном конце печи. В каждой зоне необходимо поддерживать неизменный во времени (стационарный) температурный режим. Возможность установления определенного температурного режима в ванных печах непрерывного действия предусматривается конструкцией их рабочей камеры. В зависимости от того, насколько сильно разграничены зона студки и зона осветления, настолько отличаются между собой ванны с протоком и «открытые» ванны. Ванная печь с протоком является типичной ванной для изготовления полого стекла, так называемые «открытые» печи применяют для изготовления листового стекла. На рис. 2 представлены схемы бассейна ванный печей.
Рис. 2. Схемы бассейна ванных печей: а – регенеративная печь с газовым пространством, разделенным сплошным экраном, и с поперечным направлением пламени; б- регенеративная печь с полностью разделенным газовым пространством и поперечным направлением пламени; в - регенеративная печь с газовым пространством, разделенным решетчатым экраном, и с поперечным направлением пламени; г - регенеративная печь с решетчатым экраном и подковообразным направлением пламени; д - рекуперативная печь с подковообразным направлением пламени; е - рекуперативная печь с продольным направлением пламени; ж- рекуперативная печь с продольным направлением пламени и двойным сводом; з - рекуперативная печь с противоточным движением газов и стекломассы и продольным направлением пламени; и - трехзонная печь с регулятором уровня отбора стекломассы и поперечным направлением пламени; к - печь с выделенной варочной зоной и поперечным направлением пламени; / -проток; 2 - лодка; 3 - решетчатый экран; 4 - горелки; 5 - загрузочный карман; 6 - рекуператор; 7 - варочная часть; 8 - зона осветления; 9 - зона студки или выработки; 10 - пороги на дне бассейна.
Для выделения отдельных зон с различными температурными режимами газовое пространство рабочей камеры разделяют приспособлениями из огнеупорных материалов различной конструкции. Регулирование режима варки улучшается при разделении газового пространства рабочей камеры печи сплошными или решетчатыми перегородками (экранами), шиберами или сниженными арками. Поддержанию необходимого температурного режима по длине бассейна печи способствуют и устанавливаемые в стекломассе огнеупорные разделительные приспособления - заградительные лодки, пороги, протоки. Устройство протоков и других разделительных приспособлений позволяет изменить характер движения потоков стекломассы и отбирать для выработки более охлажденную и проваренную стекломассу.
По способам использования тепла отходящих газов печи подразделяются на рекуперативные, регенеративные и прямого нагрева.
Рекуперативная утилизация тепла. Ванные печи для варки стекла небольших размеров работают на постоянном пламени, поэтому для рекуперации отработанных газов, непрерывно работающих теплообменников, необходимы так называемые рекуператоры. Применяются для этой цели керамические и стальные рекуператоры. На рис. 3. показан принцип действия керамического рекуператора. Горячие дымовые газы отводятся через трубы из материала с хорошей теплопроводностью. Воздух, необходимый для горения, проходит трубами в перекрестном потоке и таким образом подогревается. При использовании керамических рекуператоров можно получить подогретый воздух до 1000 °С. Основная проблема при применении керамических рекуператоров заключается в уплотнении путей для отработанных газов по отношению к воздуху. При не герметичности труба вместе с отработанным газом отсасывает воздух, необходимый для горения, что мешает образованию пламени.
Рис. 3. Схема керамического рекуператора: 1 – вход дымовых газов; 2 – выход дымовых газов; 3 – вход воздуха; 4 – выход воздуха.
На рис. 4 дано схематичное изображение металлического рекуператора типа радиационного рекуператора с двойным кожухом. Дымовые газы проходят с малой скоростью через внутренний цилиндр, в то время как нагреваемый воздух, необходимый для горения, с высокой скоростью устремляется через кольцевую щель между внутренними и внешними цилиндрами. Максимальная температура для предварительного нагрева воз металлических рекуператорах составляет 600 - 700 °С. Преимущество рекуператоров перед регенераторами состоит в том, что они, с одной стороны, имеют невысокую стоимость, с другой стороны, достигается постоянная температура подогрева воздуха для горения, и таким образом поддерживаются стабильные условия горения. Недостатком является их незначительный к.п.д. рекуперации тепла, особенно у стальных рекуператоров.
Рис. 4. Схема металлического рекуператора
Регенеративная утилизация тепла. Утилизация тепла через регенераторы происходит дискретно из-за переменного нагрева, например в ванной печи с поперечными горелками. Обычно регенераторы состоя из вытянутых вверх камер, расположенных по обеим сторонам стекловаренной печи. Эти регенеративные камеры выполнены из огнеупорных кирпичей таким образом, чтобы обеспечить свободное прохождение через каналы горячих дымовых газов. При этом тепло дымовых газов передается огнеупорам. Насадка регенератора должна быть сконструирована с максимальной площадью нагрева по объему. С другой стороны сопротивление потока дымовых газов или воздуха, необходимого для горения, должно быть не слишком большим. Вертикальная кладка насадки регенератора и открытая корзиночная насадка являются самыми распространенными видами кладки огнеупорных кирпичей в регенеративных камерах. Когда огнеупоры нагреваются до определенной температуры (свыше 1100 о С) направление обогрева меняется. Воздух для горения проходит через нагретые камеры и там приобретает необходимую температуру. Переключение направления пламени происходит почти каждые 20 мин. Использование регенераторов дает возможность получать температуру предварительного нагрева на 300 - 500 °С выше, чем при применении рекуператоров. Улучшение использования тепла дымовых газов и большая жесткость установки являются дальнейшими преимуществами регенераторов.
Печи прямого нагрева. В ряде случаев в линиях сравнительно небольшой производительности применяют печи прямого нагрева. На рис. 5 представлен вид печи прямого нагрева. Термин «прямой нагрев» не характеризует сущности обогрева, т.к. во всех пламенных печах газы непосредственно нагревают шихту и стекломассу. Отсутствие регенераторов в этих печах делает их более компактными и дешевыми. Горелки располагают вдоль боковых сторон по длине печи. Продукты горения движутся в противотоке с шихтой и поверхностным слоем стекломассы и отводятся со стороны загрузки, в результате чего продукты уноса шихты не осаждаются на кладке пламенного пространства, износ ее уменьшается, и она может, снабжена хорошей тепловой изоляцией. Условия печи прямого нагрева могут быть улучшены, если ее снабдить металлическим рекуператором, а также дополнительными устройствами для использования тепла отходящих газов после рекуператора, например для получения пара или подогрева воды.
Р
ис. 5.
Печь прямого нагрева