Способ продления кампании плавильной печи и устройство для его осуществления

СПОСОБ ПРОДЛЕНИЯ КАМПАНИИ ПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к способу и устройству для продления кампании печи путем предотвращения трещинообразования в кирпичах и откалывания частей кирпичей, а также для уменьшения зазоров в плавильных печах. Это достигается путем измерения сил/давлений/ моментов, действующих между огнеупорными кирпичами или между огнеупорными кирпичами и жестким креплением, а также определенных, необходимых противодействующих сил, так что силы, действующие между кирпичами или между жесткими креплениями и кирпичами,оказываются меньше максимально допустимого сжатия (силы сжатия) кирпичей, а с другой стороны, силы, необходимые для исключения зазоров между кирпичами, достаточны. Этот процесс осуществляется автоматически как регулирование, путем определения сил датчиками,обработки данных процессором и управления исполнительными элементами для формирования противодействующих сил. Изобретение относится к способу и устройству для продления кампании печи путем предотвращения трещинообразования в кирпичах и откалывания частей кирпичей в плавильной печи. Это достигается за счет того, что максимально допустимые силы, давления и моменты для кирпичей, используемых в плавильной печи, относительно друг друга и/или между кирпичами плавильной печи и жестким креплением не нарушают нижних пределов благодаря измерению сил/давлений/моментов для кирпичей относительно друг друга и/или для кирпичей относительно прижимных элементов жесткого крепления, благодаря использованию данных и автоматическому ослаблению или затяжке прижимных элементов, в частности, при отжиге плавильной печи, а также при обжиге. Такая печь, в числе прочего, известна из публикации US 2004/0069192 A1. До настоящего времени установками в области технологии плавки стекла являются печные установки, сложенные из отборных огнеупорных стройматериалов. Для удержания отдельных строительных элементов в своем фиксированном положении, а на некоторых участках для принятия на себя значительных сил необходимы объемистые стальные конструкции, объединенные понятием жестких креплений. Исходную базу всех жестких креплений в случае стекловаренных ванных печей образует покоящаяся на опорах и продольных балках решетка в виде широкополочных двутавровых балок. Бассейн электролизера, выполненный в основном из палисадных кирпичей, должен отжигаться с максимально возможным устранением зазоров и фиксироваться таким образом, чтобы он не расползался под действием гидростатического давления расплава стекла. Обычно используются круглые стержни, закрепляемые на опорных кронштейнах и подпирающие огнеупорные кирпичи для кладки стенок ванны печи с использованием уголковой и швеллерной стали. Регулировка может осуществляться с помощью круглых стержней, выполненных в качестве нажимных винтов. Наряду с опорами с балочной решеткой жесткое крепление свода ванны относится к важнейшему жесткому креплению каждой печи. Тепловые расширения при отжиге должны надежно контролироваться, а свод может гарантированно перенести непрерывную работу (кампанию) печи только в том случае,если в нем нет трещин и никаких зазоров. Свод скорее допускает сжатие, чем незакрытый зазор. Заметное усовершенствование жесткого крепления свода привнесено за счет использования пакетов тарельчатых пружин между стальным анкером и качательной опорой. Пружины препятствуют недопустимо большому увеличению сил, действующих на свод, в том числе, если анкерные болты ослабляются несвоевременно. Залогом успешного отжига является знание теплового расширения используемых огнеупорных стройматериалов с учетом изменений длины при превращении кристаллов. Необходимо различать между несущими жесткими креплениями с прижимными элементами, испытывающими постоянную статическую нагрузку, как, например, опора свода, поддержание отдельных монтажных элементов печи, и удерживающими жесткими креплениями с прижимными элементами. Задача удерживающих жестких креплений состоит лишь в противодействии тепловым расширениям кладки при отжиге, охлаждении и повторном нагреве с тем, чтобы обеспечить устойчивость и газонепроницаемость кладки. Ослабление или соответственно затягивание прижимных элементов происходит на основании опыта и таблиц. При этом у кирпичей могут появиться зазоры или недопустимо большие силы/давления/моменты, вследствие чего в кирпичах образуются трещины или откалываются части кирпичей, что резко сокращает срок службы (кампанию) стекловаренной печи. Поэтому в основу изобретения положена задача создания способа со схемой регулирования и устройства, с помощью которых кампания стекловаренной печи продлевается путем предотвращения действия на кирпичи больших сил/давлений/моментов. Задача изобретения решается с помощью признаков пп.1 и 4 формулы изобретения. Предложен способ продления кампании плавильной печи, при котором прижимные элементы (12 а,13) между несущими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи и/или удерживающими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи затягивают или ослабляют посредством поступательного перемещения вдоль соответствующих осей в прямом и обратном направлениях, отличающийся тем, что измеряют силы или давления, или моменты, действующие между кирпичами (4-8) плавильной печи и/или между кирпичами (4-8) плавильной печи и прижимными элементами(12 а, 13) жесткого крепления (1-3) с помощью датчиков (14, 18, 21), и осуществляют анализ результатов в блоке (24) обработки данных и управления, а затягивание или ослабление прижимных элементов (12 а,13) осуществляют автоматически по результатам анализа данных в блоке (24) обработки данных и управления с автоматической подстройкой сил или давлений, или моментов, обеспечивающей, в частности, воздействие на отдельные кирпичи (4-8) или секции кирпичей (4-8) сил или давлений, или моментов,значения которых ниже максимально допустимых для кирпичей (4-8) для предотвращения трещино- и сколообразования в последних. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения силы или давления, или моменты определяют непосредственно путем определения расстояния или зазора. Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения для более точной регулировки прижимных элементов (12 а, 13) в анализе используют дополнительные данные, полученные в результате определения, в частности, температуры печи внутри и снаружи нее или ее кирпичей (4-8), химического состава отходящих газов и/или расплава. Также предложено устройство для продления кампании плавильной печи, в котором прижимные элементы (12 а, 13), расположенные между несущими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи и/или удерживающими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи, выполнены с возможностью поступательного перемещения вдоль соответствующих осей в прямом и обратном направлениях для затягивания или ослабления с помощью соответствующих приводов (12, 15),отличающееся тем, что содержит датчик сил или давлений, или моменты, расположенные с возможностью измерения сил или давлений, или моменты, действующие между кирпичами (4-8) плавильной печи и/или между кирпичами (4-8) плавильной печи и прижимными элементами (12 а, 13) жесткого крепления(1-3), и соединенные с блоком (24) обработки данных и управления, соединенным с приводами (12, 15) и выполненным с возможностью формирования сигналов автоматической подстройкой сил или давлений,или моментов, обеспечивающей предотвращение трещино- и сколообразования в отдельных кирпичах(4-8) или секциях кирпичей (4-8), на которые указанные силы или давления, или моменты воздействуют. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения приводы (12) являются гидравлическими элементами. Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения приводы (12) являются пневматическими элементами. Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения приводы (12) являются сервоприводами (15). Преимущества, полученные благодаря изобретению, в основном усматриваются в том, что силы/давления/моменты, действующие на кирпичи, всегда остаются меньше максимально допустимых значений для кирпичей. Таким образом, трещинообразование в кирпичах и, как результат этого, откалывание частей кирпичей под действием недопустимо больших сил/давлений/моментов для кирпичей гарантированно предотвращаются. Целые кирпичи обладают повышенной сопротивляемостью химическим реакциям и лучше противостоят механическому истиранию стекла. В результате кампания печи продлевается при одновременном контроле за предотвращением появления зазоров между кирпичами. Изобретение, охарактеризованное в независимых пп.1 и 4 и в зависимых пунктах формулы изобретения, решает задачу предотвращения трещинообразования в кирпичах (4-8) и откалывания частей кирпичей (4-8), а также появления зазоров между кирпичами (4-8) плавильной печи, в частности, при отжиге и обжиге, и в результате обеспечения продления кампании печи, для чего измеряются силы/давления/моменты, действующие между кирпичами (4-8) плавильной печи и/или между кирпичами(4-8) плавильной печи и прижимными элементами (12 а, 13) жесткого крепления (1-3), осуществляется анализ результатов измерений, а прижимные элементы (12 а, 13) по результатам анализа данных автоматически затягиваются или отпускаются. На фиг. 1 показан способ по п.1 и устройство по п.4 в предпочтительном варианте выполнения,осуществленные таким образом, чтобы объект регулирования и все устройство могли быть привязаны к существующим конструкциям печи, например, для процесса отжига. На фиг. 1 изображен частичный разрез сечения рабочего пространства печи; гидростатическое давление, оказываемое расплавом (9) стекла на боковую стенку плавильной ванны (5) и через промежуточную стенку (11) с опорными блоками (11 а) на прижимной элемент, в данном случае выполненный в качестве ходового винта (13), по направляющей резьбе (13 а) ходового винта передается на жесткое крепление стороны (2). С помощью датчиков (14) силы/давления сила/давление, оказываемые на ходовой винт (13), измеряются, и полученные данные по линии управления датчиков (23) передаются в блок (24) обработки данных и управления, а результаты обработки в виде управляющих импульсов передаются дальше по линии(25) управления исполнительных элементов сервоприводам (15) с двигателем для осуществления таким образом аксиального перемещения ходового винта (13) вдоль оси винта, вследствие чего сила/давление,оказываемые на ходовой винт (13), изменяются и, тем самым, надежно обеспечивают соблюдение предельных значений характеристик материала кирпичей (4-8), так что появление трещин в кирпичах (4-8) и/или откалывание частей кирпичей (4-8) плавильной печи из-за недопустимо высокого давления для кирпичей (4-8) предотвращаются, а зазоры предотвращаются в результате соблюдения минимальных значений. Другой способ предпочтительного варианта выполнения по фиг. 2 может быть осуществлен таким образом, чтобы объект регулирования и все устройство постоянно оставались в виде элементов на протяжении всей кампании печи и представляли собой монтажные элементы печи. На фиг. 2 изображен частичный разрез рабочего пространства печи; гидростатическое давление,оказываемое расплавом (9) стекла на боковую стенку плавильной ванны (5) и через промежуточную стенку (11) с опорными блоками (11 а) на прижимные элементы (12 а, 13), поршневой шток (12 а) гидроцилиндра (12), а также посредством соответствующих, известных специалисту альтернатив, например,пневматически или посредством других гидростатических прижимных элементов, соединенных с жест-2 018851 ким креплением стороны (2), создает в гидроцилиндре (12) давление, передаваемое по гидролинии А(16). С помощью датчика давления А (18) определяется давление, созданное в цилиндре (12), и данные по линии управления датчиков (23) передаются в блок (24) обработки данных и управления, результаты обработки в виде управляющих импульсов по линии управления исполнительных элементов (24) передаются дальше на редукционные клапаны А (17), снабжаемые по гидролинии А (16) от гидравлически регулируемого генератора давления с комбинационной логикой (22) соответствующей гидравлической жидкостью под давлением, вследствие чего давление, оказываемое на гидроцилиндр (12), изменяется, и в результате объект регулирования надежно обеспечивает соблюдение предельных значений характеристик материала кирпичей (4-8). Свод (8), выполненный свободнонесущим, поддерживается пятой (7) свода с промежуточной опорой (7 а) на ходовом винте (13), описание варианта выполнения пояснялось выше, вес свода (8) и связанное с ним удельное давление на нагар (6) в горелке могут регулироваться с помощью способа и устройства в рамках ограничений и плавно. Наряду с выбором определенных жестких креплений (1-3) или оборудованием всех жестких креплений (1-3) для автоматически регулируемых ослабления или затяжки прижимных элементов (12 а, 13) существует возможность временного ограничения, например, для отжига, как это показано на фиг. 1, и, кроме того, имеет место длительное использование способа и устройства как составного элемента печи. Включение других измеряемых факторов, как, например, температура в печи, самой печи и вокруг печи или кирпичей (4-8), химический состав отходящих газов и/или расплава, а также другие данные среды, передающей давление, как, например, гидравлической жидкости, сжатого воздуха, используемых материалов и окружающей среды, в анализ для регулирования прижимных элементов (12 а, 13), открывает дополнительные возможности для более точного регулирования и используется также в экстренных случаях, например, при автоматическом включении процесса отжига без повреждения монтажных элементов печи, или на основе отклонения данных оно может указывать на преждевременный износ монтажных элементов или превышение предельных значений. Само собой разумеется, что специалисту понятно, что определение данных может производиться в аналоговой или цифровой форме так же, как обработка данных и передача результатов событий, монтаж схемы может осуществляться в виде сети, по секциям или в рамках отдельного предприятия. Специалисту по гидравлике/пневматике известно, что не все гидро- и пневмоцилиндры должны приводиться в действие одним генератором давления, а могут эксплуатироваться группами при наличии соответствующих предвключенных элементов. В отдельных случаях может быть даже целесообразно выделить каждому прижимному элементу (12 а) свой собственный генератор давления. Использование сил растяжения, а также сил сжатия прижимных элементов (12 а, 13) в отношении кирпичей (4-8) обеспечивает поступательное движение в определенном и обратном направлениях, вследствие чего отдельные кирпичи (4-8) или секции становятся барьерами, создающими поток стекломассы в ванне (9) для стекла или вихрь, а также возможности для регулирования давления в верхней части (10) печи или для регулирования давления отходящих газов путем изменения проходного сечения для отходящих газов из печи. На фиг. 2 с помощью гидролинии В (19), редукционного клапана В (20) и датчика В (21) давления,функции которых пояснялись выше для гидролинии А (16), и предпочтительно с помощью измерения расстояния посредством датчика (12b) положения, который в случае ходового винта (13) может быть также датчиком угловых перемещений, показана возможность регулируемого поступательного движения прижимного элемента (12 а, 13), в данном случае поршневого штока (12 а), благодаря чему с помощью понятной специалисту связи между кирпичами (4-8) и прижимными элементами (12 а, 13) обеспечивается поступательное перемещение кирпичей (4-8) путем перестановки прижимных элементов (12 а, 13). При этом притязания не ограничиваются только стекловарением, притязания распространяются и на другие области изготовления стекла, как, например, на разделы очистки и гомогенизации, а также на области плавки металлов и минералов. Перечень позиций 1 - Жесткое крепление подины,2 - жесткое крепление стороны,3 - жесткое крепление перекрытия,4 - дно ванны,5 - боковая стенка ванны расплава,6 - нагар на горелке,7 - пята свода,7 а - промежуточная опора,8 - свод,9 - расплав стекла,10 - верхняя часть печи,11 - промежуточная стенка,11 а - опорный блок,-3 018851 12 - гидроцилиндр,12 а - поршневой шток гидроцилиндра,12b - датчик движения,13 - ходовой винт,13 а - направляющая резьба,13b - головка ходового винта для регулировки вручную,14 - датчик силы/давления,15 - сервопривод с двигателем,16 - гидролиния А,17 - редукционный клапан А,18 - датчик давления А,19 - гидролиния В,20 - редукционный клапан В,21 - датчик давления В,22 - гидравлический генератор давления с комбинационной логикой,23 - линия управления датчиков,24 - блок обработки данных и управления,25 - линия управления исполнительных элементов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ продления кампании плавильной печи, при котором прижимные элементы (12 а, 13) между несущими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи и/или удерживающими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи затягивают или ослабляют посредством поступательного перемещения вдоль соответствующих осей в прямом и обратном направлениях, отличающийся тем, что измеряют силы, или давления, или моменты, действующие между кирпичами (4-8) плавильной печи и/или между кирпичами (4-8) плавильной печи и прижимными элементами (12 а, 13) жесткого крепления (1-3) с помощью датчиков (14, 18, 21), и осуществляют анализ результатов измерений в блоке (24) обработки данных и управления, а затягивание или ослабление прижимных элементов(12 а, 13) осуществляют автоматически по результатам анализа данных в блоке (24) обработки данных и управления с автоматической подстройкой сил, или давлений, или моментов, обеспечивающей, в частности, воздействие на отдельные кирпичи (4-8) или секции кирпичей (4-8) сил или давлений, или моментов,значения которых ниже максимально допустимых для кирпичей (4-8) для предотвращения трещино- и сколообразования в последних. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силы или давления, или моменты определяют непосредственно путем определения расстояния или зазора. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для более точной регулировки прижимных элементов (12 а, 13) в анализе используют дополнительные данные, полученные в результате определения, в частности, температуры печи внутри и снаружи нее или ее кирпичей (4-8), химического состава отходящих газов и/или расплава. 4. Устройство для продления кампании плавильной печи, в котором прижимные элементы (12 а, 13),расположенные между жесткими несущими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи и/или удерживающими жесткими креплениями (1-3) и кирпичами (4-8) плавильной печи, выполнены с возможностью поступательного перемещения вдоль соответствующих осей в прямом и обратном направлениях для затягивания или ослабления с помощью соответствующих приводов (12, 15), отличающееся тем, что содержит датчики силы, или давления, или моментов, расположенные с возможностью измерения сил, или давлений, или моментов, действующих между кирпичами (4-8) плавильной печи и/или между кирпичами (4-8) плавильной печи и прижимными элементами (12 а, 13) жесткого крепления (1-3), и соединенные с блоком (24) обработки данных и управления, соединенным с приводами (12, 15) и выполненным с возможностью формирования сигналов автоматической подстройки сил, или давлений, или моментов, обеспечивающей предотвращение трещино- и сколообразования в отдельных кирпичах (4-8) или секциях кирпичей (4-8), на которые указанные силы, или давления, или моменты воздействуют. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что приводы (12) являются гидравлическими элементами. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что приводы (12) являются пневматическими элементами. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что приводы (12) являются сервоприводами (15).