Cuptor de sticla

Cuptoare cu oală
Cuptoarele cu oală sunt structuri construite din materiale refractare în care nu există contact între cuptor și sticlă. Sticla este topita in mai multe vase din materiale refractare care sunt rezistente la atacul sticlei la temperaturi ridicate. Oalele sunt încărcate cu un lot, care se topește timp de câteva ore și se lucrează pe un ciclu de 24 sau 18-ore. Un vas mediu poate conține 600-700 kg de sticlă. Cuptoarele cu oală sunt folosite acolo unde sticla este formată prin suflare manuală și cu gura. Unul dintre principalele avantaje ale acestui sistem este că mai multe tipuri de pahare pot fi topite în același timp. O oală poate fi folosită pentru aproximativ 30 de cicluri de topire și astfel se produc între 18 și 21 de tone de sticlă.

Cuptoare cu rezervor
Cuptoarele cu rezervor sunt utilizate acolo unde este necesar un flux continuu de sticlă pentru alimentarea mașinilor automate de formare a sticlei. Ele sunt mai economice în utilizarea combustibilului și sunt utilizate în principal pentru producția pe scară largă de recipiente, sticlă plată, becuri electrice, tuburi și vesela casnică realizată la mașină. Un cuptor mare de sticlă flotantă poate avea o capacitate de 2,000 tone. Un cuptor cu rezervor este format dintr-o baie, construită dintr-un material refractar foarte special, care poate rezista atacului chimic al sticlei topite la temperaturi de peste 1500 de grade, și o suprastructură în care are loc arderea. Calitatea materialelor refractare, utilizate pentru construirea băii, s-a îmbunătățit într-o asemenea măsură încât, în timp ce în urmă cu aproximativ 30 de ani, durata de viață a unui cuptor era mult sub 2 ani, acum este de peste 9 ani.

Cuptoare cu ardere regenerativă
Regenerative combustion furnaces recover heat from the exhaust stream to preheat the incoming combustion air by alternatively passing the exhaust and combustion air through large stacks of latticework refractory brick (regenerators or checkers). There are two sets of regenerators, so that as one is being preheated by the exhaust gases the other is transferring heat to the incoming combustion air. The cycle is reversed approximately every 20 min. Most glass-container plants have either end-fired (burners at each end) or cross-fired (burners on each side) regenerative furnaces, and all flat glass furnaces are cross-fired with five or six ports on each side with two burners for each port. Combustion air preheat temperatures of up to 1400°C may be attained, leading to very high thermal efficiencies. A variant of the regenerative furnace is the recuperator, in which incoming combustion air is preheated continuously by the exhaust gas through a heat exchanger. Recuperative furnaces can achieve 800°C preheated air temperatures. This system is more commonly used in smaller furnaces (25–100 tons per day). For large-capacity installations (>500 de tone pe zi), aproape întotdeauna se folosesc cuptoare regenerative cu ardere încrucișată. Pentru instalațiile de capacitate medie (100–500 de tone pe zi), cuptoarele regenerative cu port final sunt cele mai comune.

Cuptor cu ardere directă
Un cuptor cu ardere directă nu utilizează niciun tip de schimbător de căldură. Majoritatea cuptoarelor cu ardere directă folosesc oxigen mai degrabă decât aer ca oxidant. Aceasta se numește în mod obișnuit topire oxi-combustibil. Principalele avantaje ale topirii oxi-combustibililor sunt eficiența energetică crescută și emisia redusă de oxizi de azot (NOx). Prin îndepărtarea aerului, se elimină azotul, ceea ce reduce volumul gazelor de evacuare cu aproximativ două treimi și, prin urmare, reduce energia necesară încălzirii unui gaz neutilizat la ardere. Acest lucru duce, de asemenea, la o scădere dramatică a formării de NOx termic. Cu toate acestea, cuptoarele concepute pentru arderea oxigenului nu pot utiliza sisteme de recuperare a căldurii pentru a preîncălzi oxigenul. Inițial, cuptoarele care utilizează 100% oxi-combustibil au fost folosite în principal în topitoare mai mici (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

Cuptor electric
Un cuptor electric folosește electrozi introduși în cuptor pentru a topi sticla prin încălzire rezistivă pe măsură ce curentul trece prin sticla topită. Aceste cuptoare sunt mai eficiente, sunt relativ ușor de operat, au performanțe de mediu mai bune la fața locului și au costuri mai mici de reconstrucție în comparație cu cuptoarele pe combustibili fosili. Cu toate acestea, combustibilii fosili pot fi necesari atunci când cuptorul este pornit și sunt utilizați pentru a furniza căldură în capătul de lucru sau în avans. Aceste cuptoare sunt cele mai frecvente în aplicații mai mici, deoarece la o anumită dimensiune, costul ridicat al energiei electrice anulează eficiența îmbunătățită.

Topire
Amestecul lotului este livrat la cuptorul de topire unde lotul este încălzit la aproximativ 1580 grade (2875 grade F). Izolația, caracteristicile speciale ale fluxului de aer și încălzirea aerului de ardere permit cuptorului să funcționeze la o eficiență maximă a combustibilului, cu emisii poluante neglijabile. Lotul este topit de combustibili fosili, gaze naturale sau păcură.
Cuptorul de topire este format din caramizi refractare, atat in forme standard cat si speciale, suport si otel de legare, izolatie, sistem de ardere a combustibilului, senzori de temperatura si comenzile necesare. Designul cuptorului este adaptat pentru a îndeplini obiectivele specifice de tonaj ale fabricii.
De la topitor, sticla curge prin zona taliei, unde agitatoarele omogenizează sticla în capătul de lucru. Talia este un canal căptușit refractar care conectează topitorul de capătul de lucru.

Arderea topitorului
Un cuptor folosește regeneratoare pentru a stoca căldura reziduală care este conținută în gazele de evacuare care sunt dezvoltate în timpul unui ciclu de ardere al cuptorului. Căldura reziduală este apoi utilizată pentru a preîncălzi aerul de ardere în timpul următorului ciclu de ardere, rezultând o îmbunătățire considerabilă a economiei de combustibil.
Primul ciclu va începe cu arderea din partea de nord a cuptorului. Combustibilul, fie gaz natural, fie păcură, este introdus în cuptor prin mai multe arzătoare care se află sub porturi. Pe măsură ce combustibilul intră în topitor, acesta este amestecat cu aerul de ardere care a traversat și a fost preîncălzit de către regenerator. Raportul combustibil/aer și cantitatea totală de combustibil pentru fiecare arzător și port sunt controlate foarte îndeaproape. Pe măsură ce amestecul de aer combustibil intră în topitor, combustibilul este aprins de căldura intensă a topitorului și se dezvoltă o flacără continuă care se va extinde pe aproape toată lățimea topitorii. Gazele de eșapament de ardere părăsesc topitoarea prin porturile de pe partea de sud a topitoarei, fac o întoarcere de 90 de grade și curg în jos prin regeneratorul de sud. Regeneratoarele sunt structuri refractare cu o suprafață de 11m x 3m și o înălțime de 10m. În interiorul regeneratoarelor, o matrice de cărămizi refractare este stivuită de jos până la nivelul portului. Cărămizile iau căldură pe măsură ce gazele reziduale trec prin deschiderile din matricea cărămizilor. În partea inferioară a regeneratorului se află un coș de evacuare căptușit din material refractar care canalizează gazele de evacuare printr-o supapă de inversare către coșul de fum pentru evacuare. Gazele reziduale care trec prin regenerator încălzesc cărămida (checkers) la 650 de grade în partea de jos a matricei de checker și la 1320 de grade în partea de sus a matricei.
Când damele regeneratorului Sud au atins temperatura maximă dorită, cuptorul se inversează. Aceasta înseamnă că alimentarea cu combustibil este oprită pe partea de nord și pornită pe partea de sud, odată cu schimbarea poziției supapei de inversare, astfel încât conducta de evacuare nordică să fie deschisă către coș, iar conducta de evacuare sudică să fie închisă la coș și deschisă către coș. furnizarea de aer de ardere care poate curge în sus prin regeneratorul de sud, preluând căldură și se poate combina cu combustibilul de la arzătoarele din port sud pentru a asigura arderea topitorului.
Un cuptor cu regenerare își schimbă direcția de ardere în mod periodic, de obicei la fiecare 15 până la 20 de minute, pentru a-i permite să recupereze o parte din căldura care se pierde în gazele de evacuare reziduale și, prin urmare, pentru a-l face să funcționeze într-un mod mai eficient.

Rafinare
Rafinatorul este o extensie a topitorii cu o suprafață de 13m x 9,5m (123,5m2). Când toate materiile prime au fost complet topite, cantitățile mari de gaze care rămân în sticlă pot forma bule, semințe sau vezicule. Scopul rafinatorului este de a elimina aceste incluziuni gazoase.

Formare
Odată ce sticla a fost rafinată, sticla topită este gata să fie formată în forma dorită. Acest lucru se face prin scufundarea unei tije de metal, numită adunare, în cuptor și colectarea unei stropi de sticlă topită la capăt. Lucrătorul de sticlă modelează apoi sticla prin suflare în adunare, folosind presiunea aerului pentru a crea forma dorită.

Răcire
Odată ce sticla s-a format, se răcește lent la temperatura camerei timp de câteva ore sau chiar zile. Acest lucru se realizează printr-un proces numit recoacere, care ajută la prevenirea oricărui stres în sticlă, permițându-i să se răcească treptat și uniform. Sticla finită este apoi gata pentru a fi lustruită, tăiată sau finisată în alt mod, după cum este necesar.