Glasschmelzofen: Konstruktion und Betriebsverhalten

Glasschmelzofen: Konstruktion und Betriebsverhalten

by W. Trier

Paperback(Softcover reprint of the original 1st ed. 1984)

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Product Details

ISBN-13: 9783642820687
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
Publication date: 02/29/2012
Edition description: Softcover reprint of the original 1st ed. 1984
Pages: 312
Product dimensions: 8.27(w) x 10.98(h) x 0.03(d)

Table of Contents

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.

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