W. Trier

Glasschmelzöfen

Konstruktion und Betriebsverhalten

• Broschiertes Buch

Produktbeschreibung

Die technische Entwicklung und wissenschaftliche Durchdringung hat sich auf fast allen Gebieten der Technik in den vergangenen Jahren sehr beschleunigt. Dies hat dazu gefUhrt, daB sich in der Literatur der Schwerpunkt von der zusam menfassenden Darstellung in Buchform auf die Wiedergabe von Detailproble men verlagert hat. Fur den Studenten, aber auch den Praktiker wird es damit im mer schwerer, den Oberblick zu behalten. 1m Bereich der Glastechnologie ist diese Entwicklung besonders ausgepragt, da auf diesem Gebiet viele verschiede ne Bereiche hineinspielen. Der Glasschmelzofen als Kernstiick der Glastechno logie wird in der vorhandenen Buchliteratur nur sehr pauschal behandelt. Das vorliegende Buch stellt sich die Aufgabe, den Glasschmelzofen nicht nur in seinem Grundaufbau und seiner Betriebsweise zu behandeln, sondern den einschlagigen verfahrenstechnischen Wissensstand mit in die Behandlung einzu beziehen. Das Buch baut auf dem bekannten, aber seit langem vergriffenen Buch "GlasschmelzOfen" von R. Gunther auf, hebt sich in der Behandlung des Stoffes durch die Betonung der verfahrenstechnischen Oberlegungen aber deut lich davon abo Die starke Zunahme des Stoffes spiegelt auBerdem die erhebliche Erweiterung des Wissensstandes auf diesem Gebiet wieder. Das wiedergegebene Material stammt zum groBen Teil aus der Arbeit der Fachausschusse der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, Veroffentlichungen in den Glastechnischen Berichten und internem Material der Huttentechnischen Vereinigung der Glasindustrie. Daruber hinaus wurde die internationale Fachli teratur mit ausgewertet.

Produktdetails

• Verlag: Springer / Springer Berlin Heidelberg / Springer, Berlin
• Artikelnr. des Verlages: 978-3-642-82068-7
• Softcover reprint of the original 1st ed. 1984
• Seitenzahl: 332
• Erscheinungstermin: 29. Februar 2012
• Deutsch
• Abmessung: 279mm x 210mm x 19mm
• Gewicht: 1330g
• ISBN-13: 9783642820687
• ISBN-10: 3642820689
• Artikelnr.: 36118901

Inhaltsangabe

1 Glasschmelzöfen, Übersicht.- 2 Technische Merkmale, Bezeichnungen, Bauarten.- 2.1 Technische Merkmale.- 2.2 Kenndaten.- 2.3 Benennung der Bauteile.- 2.4 Bauarten.- 2.4.1 Behälterglaswannen.- 2.4.2 Flachglaswannen.- 2.4.3 Spezialglaswannen.- 3 Bauelemente, Dimensionierung.- 3.1 Wannenbecken.- 3.1.1 Geometrische Daten.- 3.1.1.1 Grundfläche.- 3.1.1.2 Längen-/Breiten-Verhältnis.- 3.1.1.3 Badtiefe.- 3.1.2 Konstruktion.- 3.1.2.1 Wannenseitenwand.- 3.1.2.2 Wannenboden.- 3.1.2.3 Durchlaß.- 3.1.2.4 Einlegevorbau.- 3.2 Wannenoberbau.- 3.2.1 Verbrennungsraum.- 3.2.2 Seitenwände.- 3.2.3 Gewölbe.- 3.2.3.1 Kräfte im Gewölbe.- 3.2.3.2 Stützlinien.- 3.2.3.3 Einfluß durch Wärmedehnung.- 3.2.3.4 Gewölbeaufbau und Betriebsverhalten.- 3.2.4 Stirn- oder Giebelwände und Einlegevorbau.- 3.2.5 Abgrenzungen zwischen Schmelz- und Arbeitswannen bzw. Abstehwannen.- 3.2.6 Brenner.- 3.3 Wärmeregeneratoren.- 3.3.1 Anordnung.- 3.3.2 Dimensionierung.- 3.3.3 Durchströmung.- 3.3.3.1 Glattschachtpackungen.- 3.3.3.2 Rostgitterpackungen.- 3.3.3.3 Vergleich der verschiedenen Packungsarten.- 3.3.3.4 Einfluß der Temperaturverteilung.- 3.3.4 Betriebsdaten von Regenerativkammern.- 3.3.4.1 Gittersetzarten.- 3.3.4.1.1 Glattschachtgitterung.- 3.3.4.1.2 Rostgitterung.- 3.3.4.1.3 Korbgeflechtgitterung.- 3.3.4.1.4 Steinformate.- 3.3.4.2 Kenngrößen für Gitterwerke.- 3.3.5 Kammergewölbe und Kammerwände.- 3.3.6 Schlitzbögen und Rostauflagesteine.- 3.4 Rekuperatoren.- 3.4.1 Keramische Rekuperatoren.- 3.4.2 Metallrekuperatoren.- 3.5 Kanäle.- 3.6 Wechselorgane.- 3.7 Schornsteine.- 3.7.1 Schornsteindimensionierung.- 3.7.2 Schornsteinbauteile.- 3.7.3 Schornsteinausrüstung.- 3.8 Verankerungen.- 3.8.1 Verankerung des Wannengewölbes.- 3.8.1.1 Pendelstützen mit Ankereisen.- 3.8.1.2 Starre Gewölbeverankerung.- 3.8.2 Verankerung der Seitenwände.- 3.8.2.1 Oberbauseitenwand.- 3.8.2.2 Wannenbecken.- 3.8.2.3 Verankerung der Stirn- und Giebelwand.- 3.8.2.4 Verankerung des Einlegevorbaus.- 3.8.3 Verankerung der Brenner.- 3.8.4 Verankerung der Regenerativkammern.- 3.8.5 Berechnung.- 4 Auswahl und Einsatz feuerfester (ff-) Baustoffe für Glasschmelzwannen.- 4.1 Auswahlkriterien.- 4.2 Zusammensetzung und Eigenschaften der wichtigsten feuerfesten Steine.- 4.2.1 Schamottesteine.- 4.2.2 Sillimanit- und Mullitsteine.- 4.2.3 Zirkonsilicatsteine.- 4.2.4 Schmelzflüssig gegossene Steine.- 4.2.4.1 Stampfmassen in Verbindung mit schmelzgegossenen Steinen.- 4.2.5 Silikasteine.- 4.2.6 Basische Steine.- 4.3 Auswahl und Einsatz im Einzelfall.- 4.3.1 Schmelzwannengewölbe.- 4.3.2 Gewölbe von Arbeits- und Abstehwannen.- 4.3.3 Seitenwände von Schmelzwannen.- 4.3.4 Seitenwände von Arbeits- und Abstehwannen.- 4.3.5 Schmelzwanne.- 4.3.6 Arbeitswanne und Abstehwanne.- 4.3.7 Brennerhälse.- 4.3.8 Regenerativkammern.- 4.3.9 Kanäle.- 5 Betrieb von Glasschmelzwannen.- 5.1 Wärmetechnik.- 5.1.1 Temperaturverteilung.- 5.1.2 Wärmestromdichte und Brennstoffverteilung.- 5.1.3 Wirkungsgrade.- 5.1.3.1 Wirkungsgrade der Feuerung.- 5.1.3.2 Theoretischer Wärmebedarf der Schmelze.- 5.1.4 Energieverbrauch.- 5.1.4.1 Einfluß des Ofenalters und der Umgebungstemperatur auf den Energieverbrauch.- 5.1.4.2 Einfluß des Luftfaktors und der Falschluft auf den Energieverbrauch.- 5.1.5 Energiebilanzen.- 5.1.5.1 Bilanzkreise.- 5.1.5.2 Bilanzposten.- 5.1.5.3 Bezugsgrößen.- 5.1.5.3.1 Zugeführte Wärmemenge in Prozent.- 5.1.5.3.2 Nutzwärme im Glas in Prozent.- 5.1.5.3.3 Gewichtseinheit des erschmolzenen Glases.- 5.1.5.3.4 Zeiteinheit.- 5.1.5.3.5 Beispiele.- 5.1.5.4 Mehrkreisige Bilanzen.- 5.1.5.5 Exergiebilanzen.- 5.1.6 Wärmeisolierung und Kühlung.- 5.1.6.1 Wärmeisolierung.- 5.1.6.1.1 Berechnung von Wärmeisolierungen.- 5.1.6.1.2 Ausführung von Wärmeisolierungen.- 5.1.6.1.2.1 Wannenbecken.- 5.1.6.1.2.2 Gewölbe und Seitenwände.- 5.1.6.2 Kühlung des Wannenbeckens.- 5.1.6.2.1 Wirkung der Ktihlung.- 5.1.6.2.2 Dimensionierung der Kühlung.- 5.2 Meß- und Regelungstechnik.- 5.2.1 Temperatur.- 5.2.2 Herdraumdruck.- 5.2.3 Volumen und Brennstoff/Luft-Gemisch.- 5.2.4 Glasstand.- 5.2.5 Abgaszusammensetzung.- 5.2.6 Regelanlagen.- 5.3 Umsteuern.- 5.3.1 Zeitlicher Ablauf des Umsteuervorgangs.- 5.3.2 Steuerung des Umsteuervorgangs.- 5.4 An- und Abtempern von Glasschmelzöfen.- 5.4.1 Ausdehnungsverhalten der Steine.- 5.4.2 Temperaturgradient und Wärmespannungen im feuerfesten Stein.- 5.4.3 Temperkurve.- 5.4.4 Antempern.- 5.4.4.1 Anordnung der Temperbrenner.- 5.4.4.2 Temperbrenner.- 5.4.4.3 Temperverlauf.- 5.4.4.4 Beherrschung der Wärmedehnung des feuerfesten Materials.- 5.4.4.5 Einlegen bei angetemperter Wanne.- 5.4.4.6 Meßtechnische Überwachung.- 5.4.5 Abtempern von Glasschmelzöfen.- 5.4.6 Ablassen von Schmelzwannen.- 5.5 Heißreparaturen.- 5.5.1 Verstärkung der Kühlung.- 5.5.2 Heißreparatursteine.- 5.5.3 Heißreparaturmassen.- 5.5.4 Spritztechnik.- 5.5.5 Heißreparaturen mit schmelzgegossenen Steinen.- 5.5.6 Heißreparatur von Regenerativkammern.- 6 Wannenofen, Betriebsverhalten.- 6.1 Gasströmungen im Oberofen.- 6.1.1 Querbrennerwannen.- 6.1.2 U-Flammenwannen.- 6.2 Flammenausbildung im Oberofen.- 6.2.1 Art und Anordnung der Flammen.- 6.2.2 Turbulente Diffusionsflammen.- 6.2.2.1 Freistrahl.- 6.2.2.2 Diffusionsflamme.- 6.2.2.2.1 Freistrahldiffusionsflamme.- 6.2.2.2.2 Diffusionsflammen in begrenzten Räumen.- 6.3 Wärmeabgabe im Oberofen.- 6.3.1 Ausbrandverlauf von Strahlflammen.- 6.3.2 Wärmeabgabe und Flammenlänge.- 6.3.3 Wärmeabgabe der Flamme durch Strahlung.- 6.3.3.1 Gasstrahlung.- 6.3.3.2 Strahlung leuchtender Flammen.- 6.3.3.3 Wechselwirkung zwischen Flamme und Ofenraum.- 6.3.4 Konvektiver Wärmeübergang zwischen Flamme und Glasbad.- 6.4 Einlegen und Abschmelzen des Gemenges.- 6.4.1 Abschmelzvorgang.- 6.4.2 Verstaubung und Verdampfung.- 6.4.3 Einlegetechniken.- 6.4.3.1 Querbrennerwannen.- 6.4.3.2 U-Flammenwannen.- 6.4.3.3 Schmale, direkt befeuerte Wannen.- 6.4.3.4 Elektrisch beheizte Wannen.- 6.5 Glasströmungen.- 6.5.1 Entstehung der Glasströmungen.- 6.5.2 Berechnung der Glasströmungen.- 6.5.3 Beeinflussung der Glasströmungen.- 6.5.3.1 Abgrenzung des Schmelzbereichs vom Läuterbereich.- 6.5.3.1.1 Steigerung der Durchsatzströmung.- 6.5.3.1.2 Elektrozusatzheizung im Läuterbereich.- 6.5.3.1.3 Elektrozusatzheizung im Einschmelzbereich.- 6.5.3.1.4 Einblasen von Gasen.- 6.5.3.1.5 Einbau von Wällen.- 6.5.3.1.6 Einbau von Drainagen im Wannenboden.- 6.5.3.1.7 Badtiefe, Glasfarbe und Isolierung des Wannenbeckens.- 6.5.3.1.8 Strömung im Seitenbereich der Wanne.- 6.5.3.2 Abgrenzung des Arbeits- und Abstehbereichs.- 6.5.3.3 Strömung im Durchlaß von Hohlglaswannen.- 6.5.3.4 Strömung in Arbeits- und Abstehwannen.- 6.5.3.5 Glasströmungen in Elektrowannen.- 6.6 Homogenisierung und Läuterung der Glasschmelze.- 6.7 Mischungsverhalten von Glasschmelzwannen.- 6.7.1 Experimentelle Ergebnisse.- 6.7.2 Verhalten idealisierter Mischer.- 6.7.3 Mischungsverhalten bei zufälligen Schwankungen der Gemenge- und Scherbenzusammensetzung.- 6.8 Umfärben von Glasschmelzwannen.- 6.8.1 Ablassen und Neuaufschmelzen.- 6.8.2 Kontinuierliches Umfärben bei laufendem Betrieb.- 6.8.2.1 Mischungscharakteristika von Glasschmelzwannen.- 6.8.2.2 Beeinflussung des Umfärbevorgangs.- 6.8.2.3 Praxis des Umfärbevorgangs.- 6.8.2.3.1 Beispiele für Umfärbungen.- 6.8.2.3.1.1 Behälterglas.- 6.8.2.3.1.2 Flachglas.- 6.9 Verhalten der feuerfesten Baustoffe im Kontakt mit der Glasschmelze.- 6.9.1 Korrosion von Wannensteinen durch Diffusion ohne Konvektion.- 6.9.2 Korrosion von Wannensteinen durch Diffusion und erzwungene Konvektion.- 6.9.3 Korrosion von Wannensteinen durch Diffusion und Dichtekonvektion.- 6.9.4 Einfluß von Oberflächen- und Grenzflächenspannungen.- 6.9.4.1 Spülkantenkorrosion.- 6.9.4.2 Blasenbohren, Lochfraß.- 6.9.5 Möglichkeiten zur Verminderung der Korrosion.- 6.10 Verhalten der feuerfesten Baustoffe im Oberofen und im Abgasbereich des Schmelzofens.- 7 Mathematische Modelle von Glasschmelzwannen.- 7.1 Feuerungsmodelle.- 7.2 Glasströmungsmodelle.- 7.3 Glasschmelzwannenmodelle.- 7.3.1 Übersicht.- 7.3.2 Glasschmelzwannenmodell von Trier und Voss, Aufbau.- 7.3.3 Glasschmelzwannenmodell von Trier und Voss, Ergebnisse.- 7.3.3.1 Brennstoffwärmezufuhr, spezifischer Energieverbrauch, flächenbezogene Schmelzleistung, Badtiefe.- 7.3.3.2 Strahlungseigenschaften des Oberofens, Kammerwirkungsgrad, Gewölbetemperatur.- 7.3.3.2.1 Einfluß des Emissionsgrades des Flammenraumes ?F.- 7.3.3.2.2 Einfluß der Wärmeverluste des Gewölbes.- 7.3.3.2.3 Einfluß des Emissionsgrades des Gewölbes ?G.- 7.3.3.2.4 Einfluß der Badoberflächentemperatur ?O.- 7.3.3.2.5 Einfluß des Emissionsgrades des Bades ?O.- 7.3.3.2.6 Einfluß des Kammerwirkungsgrades ?K.- 7.3.3.2.7 Einfluß der prozentualen Abschmelzleistung von der Ober- und Unterseite des Gemengeteppichs (Faktor ?).- 7.3.3.3 Ergebnisse für die Wanne als Ganzes.- 7.3.3.3.1 Anwendung des Rechenmodells für Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen..- 7.3.3.3.2 Einfluß einer Elektrozusatzheizung.- 8 Elektrowannen.- 8.1 Elektrische Eigenschaften von Glasschmelzen.- 8.1.1 Elektrische Leitfähigkeit.- 8.1.2 Thermische Instabilität.- 8.2 Energieabgabe der Elektroden in Glasschmelzen.- 8.3 Schaltung von Elektroden.- 8.3.1 Reihenschaltung von Heizkreisen.- 8.3.2 Parallelschaltung von Heizkreisen.- 8.3.3 Dreieckschaltung bei Drehstrom.- 8.3.4 Sternschaltung bei Drehstrom.- 8.3.5 Sonderschaltungen.- 8.4 Elektrischer Widerstand verschiedener Elektrodenanordnungen.- 8.4.1 Parallel angeordnete Stabelektroden ohne Badbegrenzung bei Einphasenschaltung.- 8.4.1.1 Zwei parallel angeordnete Stabelektroden.- 8.4.1.2 Vier parallel angeordnete Stabelektroden.- 8.4.1.3 Sechs parallel angeordnete Stabelektroden.- 8.4.2 Parallel angeordnete Stabelektroden ohne Badbegrenzung bei Dreiphasenschaltung.- 8.4.2.1 Drei parallel angeordnete Elektroden bei Dreieckschaltung.- 8.4.2.2 Drei parallel in Reihe angeordnete Elektroden.- 8.4.2.3 Vier parallel in Reihe angeordnete Elektroden.- 8.4.3 Parallel angeordnete Stabelektroden im begrenzten Glasbad.- 8.4.3.1 Zwei parallel angeordnete Stabelektroden.- 8.4.3.2 Zwei gleichgerichtete, einander gegenüber angeordnete Stabelektroden.- 8.4.3.3 Rechteckig angeordnete Bodenelektroden für Zweiphasenschaltung.- 8.4.3.4 Im Dreieck angeordnete Bodenelektroden für Dreiphasenstrom.- 8.5 Elektrodenmaterialien.- 8.5.1 Molybdän.- 8.5.2 Graphit.- 8.5.3 Zinnoxid.- 8.5.4 Platin.- 8.6 Anordnung der Elektroden.- 8.6.1 Waagrechter Einbau von Stabelektroden.- 8.6.2 Senkrechter Einbau von Stabelektroden.- 8.6.3 Plattenelektroden.- 8.7 Elektrodenhalter.- 8.7.1 Stabelektroden.- 8.7.2 Plattenelektroden.- 8.7.3 Zinnoxidelektroden.- 8.8 Konstruktion und Betriebsverhalten von Elektrowannen.- 8.8.1 Konstruktion.- 8.8.2 Betriebsverhalten von Elektroöfen.- 8.8.2.1 Schmelzverhalten.- 8.8.2.2 Meß- und Regelgeräte.- 8.8.2.2.1 Temperaturmessung.- 8.8.2.2.2 Glasstand.- 8.9 Glasschmelzwannen mit Elektrozusatzheizung.- 8.10 Sicherheitstechnische Maßnahmen.- 8.10.1 Bestehende Vorschriften.- 8.10.2 Maßnahmen zur Abwehr von Gefahren.- 9 Tageswannen.- 9.1 Temperatur- und Schmelzführung.- 9.2 Feuerführung.- 9.3 Brennstoffverbrauch.- 9.4 Schmelzleistung.- 9.5 Glasqualität.- 9.6 Feuerfeste Baustoffe.- 10 Hafenöfen.- 10.1 Konstruktion.- 10.2 Betriebsweise.- 10.3 Wärmetechnik.- 10.4 Elektrisch beheizte Hafenöfen.- 10.5 Feuerfeste Baustoffe.- 11 Verbrennung und Brennstoffe.- 11.1 Grundlagen.- 11.1.1 Luftüberschuß.- 11.1.2 Wärmeentwicklung.- 11.1.3 Verbrennungsablauf.- 11.1.4 Taupunkt.- 11.2 Technische Brennstoffe.- 11.2.1 Gasförmige Brennstoffe.- 11.2.2 Flüssige Brennstoffe.- 11.2.2.1 Heizöle.- 11.2.2.2 Flüssiggase.- 12 Abwärmeverwertung.- 12.1 Rekuperatoren, Regeneratoren, Berechnung.- 12.1.1 Rekuperatoren.- 12.1.1.1 Örtlicher Temperaturverlauf und Wärmedurchgangskoeffizient.- 12.1.1.2 Wirkungsgrad.- 12.1.1.3 Temperaturverhältnisse.- 12.1.2 Regeneratoren.- 12.1.2.1 Berechnungsverfahren nach Hausen.- 12.1.2.1.1 Wärmedurchgangskoeffizient.- 12.1.2.1.2 Temperaturverlauf und Steintemperatur.- 12.1.2.1.3 Wärmeübergangskoeffizienten.- 12.1.2.1.4 Druckverlust.- 12.1.2.1.5 Einfluß der Durchströmung auf die ausgetauschte Wärmemenge.- 12.1.2.2 Regeneratorberechnung mit dem Rechenprogramm HVG/Woelk.- 12.1.2.2.1 Örtliche und zeitliche Temperaturänderungen im Kammerstein.- 12.2 Abhitzekessel.- 12.2.1 Abhitzekessel hinter Regenerativwannen.- 12.2.1.1 Abhitzekessel für Heizzwecke.- 12.2.1.2 Abhitzeheizkraftwerk.- 12.2.1.3 Ausführung von Abhitzekesseln.- 12.2.2 Abhitzekessel hinter direkt befeuerten Glasschmelzwannen.- 12.2.2.1 Auslegung.- 12.2.2.2 Betriebsverhalten.- 12.2.3 Energiewirtschaft und Energieverteilung.- 13 Emissionen von Glasschmelzöfen.- 13.1 Mengenbilanzen.- 13.2 Verdampfung aus Glasschmelzen.- 13.3 Verdampfung aus dem einschmelzenden Gemenge.- 13.4 Verstaubung aus dem einschmelzenden Gemenge.- 13.5 Ablagerungen und Reaktionen in den Regenerativkammern.- 13.6 Schornsteinemissionen.- 13.6.1 Staubemissionen.- 13.6.2 Schadgasemissionen.- 13.7 Sichtbarkeit von Abgasfahnen.- 13.8 Anlagen zur Verminderung der Emissionen.- 13.8.1 Gewebefilter.- 13.8.2 Elektrofilter.- 13.8.3 Anlagen mit Trockensorption.