4.8.3.1 Phân loại:
Lò nấu thủy tinh được phân loại theo: - Nguyên lý làm việc:
+ Lò nấu hoạt động liên tục (lò dạng bể: tất cả các giai đoạn nấu thủy tinh xảy ra đồng thời trong các phần thể tích khác nhau của lò)
+ Lò hoạt động gián đoạn (lò dạng bể và lò nồi: các giai đoạn nấu xảy ra tại cùng một thể tích nấu nhưng theo trình tự thời gian khác nhau).
- Phương pháp đốt nóng: + Lò ngọn lửa + Lò điện
+ Lò ngọn lửa - điện.
- Kết cấu buồng làm việc: lò bể và lò nồi ……..
4.8.3.2 Cấu tạo:
1. Lò hoạt động theo chu kỳ:
Một chu kỳ nấu thủy tinh bao giờ cũng bao gồm các công đoạn: đốt nóng lò nấu, nạp kính vụn, nạp nguyên liệu, nấu chảy, đảo và làm trong phối liệu, làm đồng nhất, làm nguội và gia công thủy tinh.
a. Lò nồi:
Lò nồi thường dùng để nấu thủy tinh quang học, kỹ thuật, kính gương, kính màu và các loại kính chất lượng cao đặc biệt.
Phần chính của lò nồi là phòng lò, trong đó được bố trí các nồi nấu làm bằng vât liệu chịu lửa. Tùy vào công dụng của lò có thể bố trí 1, 2 hay 8, 12, …nồi.
Thời gian thực hiện một chu kỳ nấu phụ thuộc vào thành phần của thủy tinh cần nấu, thường dao động trong khoảng 16 – 48 giờ. Lò nồi hoạt động theo chu kỳ, vì vậy trước khi gia công thủy tinh cần làm nguội chúng đến nhiệt độ gia công, sau đó lại tiếp tục đốt nóng để nấu mẻ thủy tinh tiếp theo. Vì vậy chi phí nhiên liệu khá cao.
Trên hình 4.3 là lò nấu hai nồi dùng buồng tích hoàn nhiệt dùng nhiên liệu dầu mazut. Thủy tinh được nấu trong nồi 1 được bố trí trong buồng nấu 2. Các nồi nấu được đặt lên các trụ 3 nằm trên mặt nền lò 4. Bên tường lò có cửa 5 dùng để đưa nồi nấu vào phòng lò, cửa 6 dùng để nạp phối liệu vào lò và lấy sản phẩm thủy tinh đã nấu chảy. Phòng lò được che kín phía trên bằng vòm lò 7. Vòm được treo trên tay treo 8. Trên vòm bố trí lỗ để lắp đặt máy khuấy. Nhiên liệu dầu mazut được đốt nóng cấp vào lò qua thiết bị cấp giọt 9 để đảm bảo ngọn lửa trong lò đều. Ðường ống cấp dầu thường được bố trí hai bên thành lò theo hai hàng mỗi bên. Vòi dầu làm việc theo chu kỳ 30 phút. Van chuyển đổi của lò cần bố trí sao cho không khí tích vào thiết bị tích hoàn nhiệt từ phía các vòi cấp giọt đang hoạt động, còn khói lò sẽ đi qua thiết bị tích hoàn nhiệt của phía đối diện vào ống khói.
Lưu lượng khí đi qua các ngăn độc lập được điều chỉnh bằng van. Không khí đi vào buồng 10 với lưu lượng sao cho vừa đủ để hóa khí hoàn toàn lượng dầu cấp vào qua thiết bị cấp giọt. Lượng không khí này được đốt nóng lên khi đi qua khối xếp vật liệu chịu lửa lèn đã được đốt nóng ở buồng tích hoàn nhiệt, vượt lên trên cùng hòa với lượng dầu mazut đi ngược chiều đến. Lượng dầu được hóa khí và khí nóng từ buồng 10 được cấp vào vòi đốt 11 của lò. Không khí đã được đốt nóng trong buồng 12 được cấp cho vòi đốt 11. Khí nóng gồm khí hóa mazut và không khí từ buồng 12 gặp nhau
ở vòi phun và cháy trong phòng lò. Chiều dài ngọn lửa điều chỉnh bằng lưu lượng dầu và không khí cấp vào với tính toán sao cho chúng cháy hết ở vòi phun đối diện 11’. Sản phẩm cháy được cấp vào vòi đốt 11’, đi qua buồng tích nhiệt 10’ và 12’ đốt nóng khối vật liệu chịu lửa chèn trong đó, qua van chuyển đổi vào ống khói. Cứ sau 30 phút nhờ van chuyển đổi mà thay đổi hướng chuyển động của không khí và khí thải. Không khí được cấp vào buồng đã đốt nóng 10’ và 12’, khí thải cấp vào buồng lạnh 10 và 12 đồng thời đốt nóng chúng lên.
Cũng có lúc nồi nấu trong lò vỡ, nếu thủy tinh nòng chảy tràn ra sẽ theo đường dẫn vào các hố 13 và 13’ được bố trí ở dưới vòi đốt.
b. Bể nấu thủy tinh hoạt động theo chu kỳ:
Bể nấu hoạt động theo chu kỳ thực chất là một nồi nấu lớn. Thông thường khi nấu cần đạt nhiệt độ 1400-16000C, nhiệt độ gia công chúng ở 1230-15000C. Ðộ sâu của bể thường 400-700 mm. Chiều cao khối thủy tinh có thể gia công từ 150-250 mm. Năng suất bể thấp từ 1,3 đến 1,5 tấn/ngày đêm.
Cấu tạo gồm phòng lò, vòi đốt, thiết bị tận dụng nhiệt khí thải, van đảo chiều, móng, bệ và khung.
Hạn chế của lò này là tốc độ bào mòn các viên gạch lát bể rất nhanh khi có sự dao
động nhiệt lớn và khi mức thủy tinh trong bể giảm xuống.
2. Lò bể nấu thủy tinh tinh hoạt động liên tục:
Thường dùng để nấu và gia công thủy tinh tấm, thủy tinh hình, bao bì,…Kết cấu và kích thước của lò phụ thuộc vào dạng cấu kiện sẽ gia công, dạng nhiên liệu sử dụng và chế độ nấu.
Hình 4.4. Bể nấu chu kỳ với chiều ngọn lửa ngang
1-bể nấu; 2-vòi đốt; 3-buồng hồi nhiệt; 4-cửa lấy thủy tinh
Nấu thủy tinh trong lò nấu hoạt động liên tục khác với nấu thủy tinh trong lò chu kỳ là dòng nhiên liệu và dòng phối liệu đã nấu chảy chuyển dịch không ngừng, quá trình nấu xảy ra trên bề mặt dòng liệu đã nóng chảy.
Phần chính của lò nấu hoạt động liên tục là bể nấu – nơi xảy ra các quá trình nấu. Phối liệu ở dạng bột sau khi đã trộn đều được nạp vào bể nấu đổ lên bề mặt dòng phối liệu đã nấu chảy. Sau 1 đến 2 phút các hạt phối liệu được bao bọc bởi một lớp màng liệu đã nóng chảy. Sau 15 đến 20 phút sẽ hình thành các đảo nhỏ trên dòng liệu đã nóng chảy đươc bao bọc bởi vô số các hỗn hợp liệu đã nóng chảy chứa đầy bọt. Trong vùng nấu cần giữ nhiệt độ cần thiết cho quá trình tạo thành silicat và hình thành thủy tinh. Sau đó dòng liệu đã nóng chảy được chảy qua vùng có nhiệt độ cao hơn (nhiệt độ cao nhất). Ở đoạn này của bể nấu xuất hiện các bọt khí được tách ra từ bề mặt hỗn hợp phối liệu đã nóng chảy. Ðây là vùng làm trong phối liệu hay khử bọt. Càng gần đến cửa gia công, nhiệt độ hỗn hợp phối liệu nóng chảy giảm dần và tại đây xảy ra quá trình làm đồng nhất phối liệu và làm nguội chúng. Ở đoạn này bọt khí ngừng tách ra, ngược lại chúng được hòa tan vào phối liệu.
a. Lò bể kích thước nhỏ hoạt động liên tục:
Thường sử dụng trong sản xuất thủy tinh bao bì gia công bằng máy hay thủ công. Thường áp dụng chiều ngọn lửa hình móng ngựa, cho phép tạo được ngọn lửa có chiều dài vừa phải ngay cả khi buồng nấu có kích thước bé và khoảng cách giữa các vòi đốt bố trí hai bên thành lò bể bé. Lò bể có hướng ngọn lửa hình móng ngựa có chiều dài ngọn lửa gần gấp hai lần chiều dài lò tính đến màn chắn.
143
Hình 4.5. Lò bể thu hồi nhiệt kích thước nhỏ có kênh chắn
1-tường hai bên của lò bể; 2-hai cấp cấp liệu vào lò; 3-kênh; 4- vùng nấu; 5-vùng gia công; 6-màn chắn kiểu ô lưới;
Hình dạng và chiều dài ngọn lửa phụ thuộc vào vận tốc dọc theo vòi đốt. Khi vòi đốt có ngọn lửa dài do khí có vận tốc lớn thì các màn chắn ngăn cách vùng nấu với vùng gia công của bể nấu sẽ chóng hỏng, đồng thời nhiệt độ ở vùng nấu sẽ cao. Vận tốc của khí theo chiều ngọn lửa bình thường từ 10-14 m/s.
Chiều rộng của lò bể có ngọn lửa hình móng ngựa từ 3-4 m, chiều dài khoảng 15 m. Khỏang cách mép trên của ngọn lửa đến vòm lò không được nhỏ hơn 300 mm. Diện tích của vùng nấu thường dao động từ 10-50 m2. Trong các lò bể kích thước nhỏ không có kênh để gia công thủy tinh chai lọ, diện tích vùng keo tụ và gia công chiếm 10-50% diện tích vùng nấu của bể. Không khí cấp cho việc cháy nhiên liệu được đốt nóng nhờ hệ thống thiết bị hoàn nhiệt.
b. Lò bể kích thước lớn hoạt động liên tục:
Đây là loại lò thông dụng dùng để nấu và gia công kính tấm. Chế độ nhiệt và chế độ khí của lò nấu được thiết kế tùy thuộc vào thành phần phối liệu thủy tinh, phương pháp gia công chúng, kích thước lò, năng suất yêu cầu, loại nhiên liệu sử dụng, chất lượng của
vật liệu chịu lửa,…
Diện tích vùng nấu của lò bể không có tường chắn dao động trong khoảng 90-300m2. Chiều rộng thường từ 6-12m. Chiều dài vùng nấu của bể trong lò nấu lớn hơn nhiều so với chiều rộng của nó
1-cửa nạp liệu; 2-vùng nấu; 3-vùng keo tụ;
4,5,6-các kênh gia công; 7-kết cấu phân cách; 8-đáy bể;
9-phần dưới thành bề; 10-phần trên thành bể;
11-khoảng không ngọn lửa; 12- tường treo; 13-vòm lò; 14-vòi đốt; 15-thiết bị tích nhiệt a-mặt cắt dọc A-A b-mặt bằng c-mặt cắt ngang B-B
(thường Dài/Rộng=3-4). Ðộ sâu của bể ở vùng nấu khoảng 1,5m; vùng keo tụ là 1,2 m; kênh gia công là 0,9m.