نمایشگاه شیشه دبی Gulf Glass 2021

Mathematical Simulation in Glass Technology

جهت مطالعه این کتاب ارزشمند که توسط شرکت Schott منتشر شده است، می توانید بر روی لینک دانلود کلیک نمایید.

 لینک  دانلود

 

 

 

 

تبلیغ لوله شیشه ای شرکت Schott

 لینک دانلود

 

Furnace hole for installing thermocouple

 

سوراخ کاری کف کوره جهت نصب ترموکوپل

Falorni Tech provides 360° services for the glass industry…

Nitride bonded silicon carbide products

 

گلوگاه شیب دار

Glass Furnace

سیستم DHPS

DANNER TUBING PROCESS

 

DHPS^® systems for cord-free and temperature homogenous glass

 

Automated production of glass tubes is primarily carried out by the Danner process. The neutral borosilicate glass is mainly used for the manufacture of ampoules, vials, syringes and pipettes, whilst the neutral amber borosilicate glass is preferred for products which must not absorb any harmful light rays. Amber glass, which is very difficult to produce, is employed for ampoules and small glass tubes.

 

For the high speed processing machines of the pharmaceutical tubes, it is essential that the manufacturing tolerances of the tubes are extremely tight. To improve the quality of the tube, the use of a platinum feeder based on the DHPS^® heating concept instead of a conventional ceramic feeder channel, spout or bowl is shown.

 

DHPS^® Platinum Feeder Type 410 for the Danner process is explained in this article. Besides, the DHPS^® Platinum Feeder Type 420 is designed for the Vello tubes process.

 

Using a platinum feeder based on the DHPS^® heating concept, the investment retains its values for decades. It does not have to be scrapped after a few years  as it is in the case with the refractory material.

 

By choosing platinum, in addition to increasing the technology standard, a capital investment visible as assets in the company yearly balance is been created.

 

---

 

THE CONVENTIONAL DANNER PROCESS

 

The process of Danner tubing manufacturing has been invented by Edward Danner who was working at Libbey Glass of Toledo/USA. He designed the Danner machine which had mechanized the horizontal method of drawing tubes in 1912. Danner was granted several patents in the year 1917 for the glass making process, which he called: “Apparatus for Forming Molten Material in Cylindrical Form”.

 

In Danner’s apparatus a supply stream of molten glass flows downwardly onto a continuously rotating downwardly-inclined tapered mandrel and either solid rod or hollow tubing is continuously drawn from the lower or discharge end of the mandrel. The working portion of the mandrel as well as the flowing supply stream and deposited glass surrounding the working portion of the mandrel are all enclosed in a heated chamber or muffle to control glass temperatures to obtain a uniform product.

 

Conventionally in the manufacture of glass rod or tubing as practiced by the Danner process, a tubular refractory sleeve is mounted on a metallic blowpipe which serves to permit the molten glass to flow thereon due to the rotation of the mandrel as well as the action of gravity in combination with lengthwise drawing of the material therefrom in a substantially horizontal direction. 

 

---

In the later times the tube drawing process was improved by redesign the Muffle and the Danner mandrel.

The Muffle has been connected to the furnace and Danner machine by a refractory channel. In this feeder channel, the glass cools down from the melting temperature to a temperature similar to the temperature of glass flowing onto the Danner mandrel.

This generally requires temperature reductions of 100-150°C. The heat transfer of the glass in the feeder channel is passed through the four boundary surfaces in the ceramic feeder channel. The objective is to cool the glass flowing inside the feeder channel, uniformly from all sides. However, there is always a typical temperature gradient in the cross section of the glass bath, characterised by a higher temperature of the glass in the centre and lower temperature on the peripheries.

 

The temperature differences are stronger if the conditions for the feeder channel are getting more difficult. This is the case, if the output varies due to the produced different tube diameter or if the maximum output has to be set, i.e. large diameter tubes with thick walls are to be drawn.

 

In many glass plants, special feeder channel designs and heating systems have minimised the temperature variations, but not completely eradicated this problem. The lack of uniformity of temperature of the glass can usually not be compensated in the following refractory feeder head, spout or bowl with the Lip block or unheated orifice.

 

Other disadvantages are caused by the deterioration of the chemical homogeneity of the glass melt in the ceramic feeder channel. Constituents such as zirconium oxide from the refractory material do not dissolve well and form cords in the tubes.

 

---

 

It is well known that using conventional ceramic feeders will result in a low quality process because of several reasons:

 

1. The molten glass contains easily evaporating elements, such as borosilicate or lead oxides which will evaporate. The creation of a chemically non-homogeneous glass surface in the feeder channel reduces the quality of the forming process and the final product.
2. The high velocity of the glass melt inside the refractory channels will erode the zirconium contenting refractory material which leads to high number unqualified final tubes due to internal stress of the tubes and not acceptable impurities.

 

To counteract the non-homogeneous glass surface, NEG of Japan introduced ceramic screw stirrers. The stirrers prevent the cooling surface glass layers - with increasing concentrations of SiO₂ - submerging in the parent glass.

 

The increased local velocity of the glass melt using stirrers will result in an increase of erosion of the refractory material around the stirrers. This solution gave only partial better quality of the produced tubes.

 

 

---

 

 

ORIFICES AND THEIR USE

 

In the last years a combination of the covered feeder channels and platinum cladded orifice rings has been used in the tubing industry.

 

Temperature differences are originated from feeder channel which will flow into the orifices will result in temperature inhomogeneity shown as cords of the final tube.

So-called needles or stirrers with low or no efficiency for homogenising of the glass melt have been sometimes used as dosing.

 

The combination of the needle and orifice is a good solution for higher yield ratio of the product. As a form of erosion protection sometimes the parts are coated or cladded with platinum but the main disadvantage remain:

No thorough stirring of the glass melt and therefore no homogeneity of the outflowing glass melt.

 

For both concepts, with or without needle, the temperature distribution of the Danner Muffle, where the Danner mandrel is installed, cannot compensate the inhomogeneity of the outflowing glass melt. In which ever solution the heating of the Danner Muffle is been realised, either electrically or direct or indirect gas fired, the influence of temperature distribution in the Muffle will influence the outflowing glass viscosity.

 

In summary, the conventional Danner ceramic feeder leads to chemical and thermal inhomogeneity of the glass melt and therefore to fluctuation of the tube diameter and wall thickness. This means that the tight dimensional tolerances of the glass tubes required by the end-user to reach the famous Schott quality cannot be achieved. 

tube diameter and wall thickness. This means that the tight dimensional tolerances of the glass tubes required by the end-user to reach the famous Schott quality cannot be achieved. 

 

---

 

THE CONCEPT OF WORKING END

WITH PLATINUM FEEDER

 

Best solution for the fabrication of Neutral glass tubes with a thermal expansion of alpha 50 has been introduced by Schott of West-Germany under the brand ‘FIOLAX’ already in early 1960ies in the factory at Mitterteich.

 

The basic concept is to avoid knots and temperature inhomogeneity by using a working end to feed the glass melt to the DHPS^® Feeder. This concept has lead Schott to be the No.1 worldwide in quality and quantity of production of glass tubes.

 

The Working end is receiving the glass melt from the furnace through a throat. The working end is equipped with electrodes to ensure convection of the glass melt in combination with burners situated at suitable positions.

2 sets DHPS^® Platinum Feeder connected to the Working end

 

The use of zirconium material as refractory in the furnace and working end leads to the operation with one or more bottom drains so that zirconium rich bottom glass can be removed from time to time. As a consequence of the reduced velocity in the working end, the glass-zirconium oxide particles will be drawn out of the Bottom drains.

 

---

 

Already 50 years ago Schott of Germany had started to produce tubes with Platinum Feeders, which were connected to a working bay.

Since the use of Oxy-fuel firing, the yield rates in terms of knots have been improved drastically. The specific heat pattern inside the working end makes this solution in combination with DHPS^® Feeder a proven unbeatable solution, if high quality of glass tubes with high yield is the target.

 

---

 

DHPS^® PLATINUM FEEDER TYPE 410

 

Following the Schott concept of the 1960ies, the tightest tolerance ranges for the production of pharmaceutical tubes can be achieved by connecting the electrically direct heated Platinum Feeder directly to the working-end.

 

By using this operation concept, the cooling of the glass takes place in the platinum system and the refractory channel with all its limitations can be eliminated. The constant corrosion of the refractories, which is found in the final product, is avoided.

DHPS^® Platinum Feeder Type 410

 

Considering that the platinum feeder is replacing the refractory spout less corrosion products are entering the final product. The DHPS^® Feeder ensures is a problem free production during the life period of about 2-3 years.

 

The glassmelt flows from the furnace through a throat into the working end, in which zirconium contenting glass will be drained out. Only ‘virgin glass’ is entering the through a horizontal whole underneath the Glasslevel into the DHPS^® Feeder, which is fitted in a steel frame with well calculated surrounding isolation. 

 

---

 

The glassmelt enters into a horizontal platinum tube (Entrance tube) and flows into the vertical the Danner or Stirrer cell. The Entrance tube serves as a geometric connecting link between the working end and Stirrer cell and is able to adjust/cool the temperature of the glass melt within a certain temperature range in order to achieve optimum glass viscosity for the outflowing glass stream.

 

The dosing stirrer is driven by a stirrer mechanism and installed above the Danner cell rotating a special designed dosing Stirrer.

 

The DHPS^® Feeder is electrically direct heated through 2-4 separately adjustable heating zones. Adjustment of the input power enables to influence the temperature of the platinum tubes (and with this also the glass melt) in relation to the heating zones. Thyristors are used as power output stages for the direct electrical heating of the platinum tubes.

DHPS^® Entrance tube and Danner Cell Type 410

 

Temperature feedback sensing is carried out by thermo-elements installed in geometrically appropriate positions on the platinum tube. Temperature control and temperature changes are ideal, because the reaction caused by readjustment of the set value takes place within few minutes and is shown its result in the changes of the outflowing glassmelt. 

 

---

 

The fact that the glassmelt is controlled and balanced through the fast responding heating, excellent weight constancy of the glass stream and with this, an excellent result of the final product in terms of wall thickness and diameter constancy can be reached.

 

The Dosing Stirrer which is located in the Danner cell fulfils two functions.

Firstly, the glass is re-mixed and thermally homogenised. The glass melt is stirred with maximum shear forces in the Danner cell, which results in a homogeneous temperature and eliminates cords created by thermal or chemical inhomogeneity from the melting process or refractory corrosion (e.g alumina etc.).

It is important that the down flowing glass stream is cut dynamically at every point by the Stirrer. The time span of this intensive stirring should not be too short. The duration of the stirring time depends on the output.

Secondly the glass output is mechanically adjusted on a valve principle in combination with the orifice; it is possible to completely stop and restart the glass output in a very short time. This allows a mandrel change to be made in 2 hours.

 

At the bottom of the Danner cell a orifice is installed, which can be directly heated or not. The part of the orifice facing the glass melt is covered with platinum material. The direct heating concept is applied to the orifice, which has an elliptical outlet for the glass stream flowing onto the Danner mandrel. The possible separate heating of the orifice achieves a constant glass output independent of the temperature changes in the Danner muffle.

A constant temperature has been created, if the glass melt is flowing out of the orifice.

 

The orifice is made changeable for different dimensions of the glass stream. In co-ordination of different orifices, quality tubes conforming to international standards (DIN) in the range of 2,0 - 60,0 mm can be produced.

 

 

---

 

Danner process with DHPS^® Platinum Feeder Type 410

 

The latest installation in India proves that the DHPS^® Platinum Feeder Type 410 is essential to prevent failures and defects made in the manufacture of glass tubes, in particular thermal cords and defects of wall thickness and tube diameter.

 

By using the DHPS^® Feeder for high borosilicate / low alpha  like amber glass with alpha 60 or lower and flint glass with alpha 50 at yield ratios constantly above 80% for tight tolerances required by the high speed ampoule machine running nowadays, is the only choice. 

 

---

 

DHPS^®  TECHNOLOGY

 

The following describes the Direct Heated Platinum System (DHPS^® ). In this process, the glass flows through Pt-Rh alloys tubes and therefore no longer makes contact with corrosive refractory materials. The precious metal (PGM) tubes are completely filled with glass so that no surface evaporation can occur.

 

In the DHPS^®, an alternating current flows directly through the walls of the Pt-Rh alloys tube system, creating temperature homogeneity around the circumference of the tube which is transmitted to the glass flowing through the tube. The glass has the same thermal conditions all around.

 

As a result of the low specific resistance of the Pt or Pt/Rh alloy, the heating takes place in the low voltage range - which is a safety benefit. Depending on the application, the voltage requirement is between 2 and 18 V. The type of glass and its application are the factors determining which Pt-Rh alloy is used for DHPS^®.

 

Due to the relatively high temperatures in the DHPS^®, the Rhodium content of the Pt-Rh alloy for industrial glass types is between 10% and 30%, whilst a Rh content of 5% is preferred for soda lime and lead glass types. Pure platinum oxide strengthened material is used for optical glass.

 

Geometric dimensions and the electrical heating circuits are dimensioned according to the glass type and output. This is carried out in conjunction with the engineering and dimensioning of the optimum insulation materials used around the precious metal tubes.

 

The temperature of the individual heating zones is controlled by thermo-elements, welded directly onto the precious metal tubes at the appropriate control points and linked with temperature controllers using the PID process. Additional thermo-elements show the detailed temperature distribution in the longitudinal feeder axis, and are used to set required temperatures for the heating zones. The short lead times of the control paths allow ideal temperature control for the application. 

 

---

 

Connection of the platinum tube to transformers

Changes of the required glass temperature are set oscillation-free in only a few minutes. The specified temperatures are kept

 constant at <0.5K. The direct heating of the platinum feeder in conjunction with the optimum dimensioning and insulation makes it possible to achieve a temperature difference of less than one (1) Kelvin over the tube cross section.

The complete system is monitored and controlled by PLC and can be readily integrated into existing systems.

The design of the external steel frame ensures the thermal expansion of the precious metal assemblies during heating and cooling. This provides a sound footing for a long life of the DHPS^®-system.

 

 

 

 

The modular system allows various functional units of the DHPS^®-system to be assembled in sequence to produce the most effective solution to meet customer requirements with minimum use of the precious metals.

 

---

SUMMARY

 

The DHPS^® Danner Tubing Process offers several advantages in the manufacture of tubes as there are:

 

Thermal and chemical homogeneity

 

•      Thermally homogeneous glass is prepared. This provides the basic conditions for drawing tubes with narrow wall thickness tolerances and low external diameter fluctuations.

 

•      Elimination of temperature gradient from the surface of the glass down to the orifice by using DHPS^® Platinum Feeder Type 410.

 

•      An automatic adjustment of the temperature with direct heated DHPS^®-orifice compensating temperature changes of the Danner Muffle and is guiding the glass at a constant temperature to the Danner mandrel.

 

•      Chemical homogeneity because of no evaporation elements e.g. of boric acid or lead oxide.

 

Production advantages

 

•      Increase in the effectiveness of the tube drawing, as there is no need to change the spout during the entire life of the feeder. Refractory channels are no longer needed.

 

•      Constancy of the glass output as the orifice is heated directly. Constancy of the cross-sectional area of the glass stream, as orifice is protected by platinum.

 

•      Reduction of exchange time of the Danner mandrel, as the glass output can be stopped and quickly restarted by using the Dosing Stirrer.

 

•      Rapid adjustments of the temperature profile due to the direct heating when changing product diameter or wall thickness.

 

•      Production of quality tubes conforming to international standard (DIN) within a range of 2.0 – 60.0 mm diameter.

 

•      Direct heating of platinum tubes lead to less energy consumption.

 

 

هندبوک شرکت Schott

Cold Top Electric Furnace

 

Throat Heating Systems

Throat Booster

Electrode Holders

 

 

 

نسوز مونولوتیکی Metpump

نسوز مونولوتیکی Metpump که توسط شرکت آمریکایی Magneco ساخته و ارایه شده است در صنایع مختلف کاربرد دارد. از جمله استفاده آن در صنایع شیشه و برای تعمیرات گرم جزیی، کلی و حتی برای ساخت کل کوره ذوب شیشه هم می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

جنس این نسوز دارای طیف گسترده ای از سیلیسی، آلومینایی، زیرکنی و.... می باشد که می تواند در قسمتهای مختلف کوره ذوب شیشه استفاده شود.

استفاده از این نسوز سبب می گردد که میزان تناژ مصرفی آجرهای نسوز کوره به شدت کاهش یافته و در نتیجه در زمان ساخت کوره نیز صرفه جویی خواهد شد.

همچنین تعمیرات کوره ذوب با استفاده از این نسوز سبب ذخیره شدن در هزینه های تعمیراتی می گردد.

در ذیل برخی تصاویر آن دیده می شود.

پوشش SIBOR بر روی مولیبدن

مولیبدن در کوره های ذوب شیشه کاربردهای فراوانی دارد. از جمله جهت تقویت سایدبلوکهای مناطق حساس برای جلوگیری از خوردگی بیش از حد

یکی دیگر از کاربردهای مهم مولیبدن در کوره های ذوب شیشه، استفاده از آن بعنوان الکترود می باشد. اما یکی از نقاط ضعف استفاده از مولیبدن بعنوان الکترود در زمان Heat Up نمودن کوره می باشد. مولیبدن در اتمسفر بیش از 400 درجه سانتیگراد شروع به اکسید شدن می نماید و از اینرو در زمان گرم کردن کوره  تا زمان شارژ شیشه خرده به کوره، می بایستی محافظت شود. به صورت سنتی برای محافطت از اکسید شدن الکترود مولیبدن در زمان گرم کردن کوره، بر روی آن مقداری شیشه خرده ریخته میشود.

اما پوشش  SIBOR این نقطه ضعف مولیبدن را از بین برده است و از اکسید شدن تا 1700 درجه سانتیگراد محافظت می نماید.

این پوشش در دمای 1250 درجه سانتیگراد به مدت 5000 ساعت و در دمای 1450 درجه سانتیگراد به مدت 500 ساعت و در دمای 1600 درجه سانتیگراد به مدت 50 ساعت مقاوم می باشد.

 

تقویت مناطق حساس کوره ذوب شیشه با مولیبدن

 

ازجمله مناطق حساس کوره ذوب شیشه می توان به سایدبلوکهای گوشه ایی داگ هاوس و همچنین بلوکهای ابتدایی گلوگاهها اشاره نمود. این مناطق را می توان با روکش هایی از جنس مولیبدن تقویت نمود.

نمایشگاه شیشه چین 2017

نمایشگاه شیشه 2017-پکن چین

3 لغایت 6 خرداد ماه 1396

نمایشگاه IRAN GLASS 2017

برگزاری نمایشگاه IRAN GLASS 2017 در هتل استقلال تهران

18-19 اردیبهشت ماه 1396

کتاب GLASS DEFECTS

 

 

 

 

کتاب GLASS DEFECTS توسط شرکت GLASS SERVICE کشور چک در مورد بررسی و شناسایی انواع عیوب شیشه (ذوب نشده ها، حباب ها، ناهمگونی های شیمیایی و...)منتشر شده است. این کتاب برای مدیران تولید، کنترل کیفیت، آزمایشگاه شرکت های تولید کننده انواع شیشه مثمر ثمر می باشد.

این کتاب شامل فصول ذیل می باشد:

introdutory chapter

Methods used for the identification of defects

Crystalline inclusions-Stones

Glassy inhomogeneities in glass-bubbles

Strategy adopted during the fight against glass defects

Bubbling

Bubbling

Glass Level

 

 

Glass Level پرتوی (Optibeam)

SCADA

 SCADA

 

supervisory control and data acquisition

نظارت کنترلی و اکتساب داده ها

استفاده از مولیبدن در کوره دوب شیشه

 

یکی از نقاط حساس کوره های ذوب شیشه که نقش عمده ای در عمر آن دارد، گلویی (Throat) می باشد.

کارهای بسیار سودمندی جهت تقویت این منطقه صورت گرفته است.

از جمله آن می توان به پلاتینی کردن آجرهای نسوز گلویی اشاره نمود. از آنجایی که پلاتینی نمودن این آجرها از نظر اقتصادی بسیار گران می باشد، جایگزین مناسب پلاتین برای این موضوع مولیبدن می باشد.

در تصویر ذیل مولیبدن به کار رفته در آجر پیشانی گلویی کوره سودا لایم مشاهده می شود. تصویر سمت چپ خوردگی آجر AZS 40 پس از 5 سال کارکرد و تصویر سمت راست خوردگی بسیار اندک آجر تقویت شده با مولیبدن پس از 5 سال کارکرد نشان داده شده است.

 

oxy fuel furnace

افزایش میزان اکسیژن در هوا از 21% اولیه آن با هر سوختی بطور قابل توجهی افزایش درجه حرارت شعله را به دنبال خواهد داشت. به عنوان مثال: از احتراق گاز طبیعی با هوا، دمای شعله ای به میزان 3520  درجه فارنهایت  بدست خواهد آمد در حالیکه درجه حرارت شعله گاز طبیعی با فقط 23% اکسیژن به 3640 درجه فارنهایت میرسد.

اثرات استفاده از اکسیژن با توجه به خلوص آن در شکل زیر نشان داده شده است.

 

 

دماهای بالاتر شعله در کوره شیشه، انتقال حرارت به بچ و شیشه را بهبود خواهد بخشید. فاکتورهای موثر در مکانیزم های سه گانه انتقال حرارت(انتقال-همرفت –تشعشع) به شرح ذیل می باشد:

Conduction:	Q µ (Tf - Tp)
Convection	Q µ (Tf - Tp)
Radiation	Q µ (Tf - Tp)
	Tf = Flame Temperature
	Tp = Product (Lime) Temperature

 

حالت غالب انتقال حرارت در ذوب شیشه، تشعشع می باشد. سرعت انتقال حرارت برای حالت انتقال و همرفت بین شیشه و دمای شعله بصورت خطی است. سرعت انتقال حرارت بین شیشه و دمای شعله (تشعشع) به توان چهار می باشد.

با خالص تر کردن اکسیژن، حرارت بیشتری توسط شیشه جذب می گردد، دمای کمتری در گازهای حاصل از احتراق از دست میرود و فرآیند احتراق با اثربخشی بیشتر صورت می گیرد.

مزایای استفاده از اکسیژن در مشعلهای کوره های شیشه

1-کاهش حجم گاز مصرفی و در نتیجه کاهش سرمایه گذاری در تجهیزات گازهای خروجی

2-مصرف انرژی پایین

3-کاهش آلاینده های NOx

4-کاهش کری اورهای مواد اولیه

5-بهبود در کیفیت شیشه

6-امکان افزایش تناژ کششی

7-ارزش قیمتی کمتر مواد نسوز

8-احتراق مناسب

9-تنظیم پروفیل  دمایی آسان در کوره

10-فضای مورد نیاز کمتر

11-انعطاف پذیری بالا در زمان تغییرات در تولید

12-عمر طولانی تر

شیشه های دارویی Pharmaceutical Glass

ظروف شيشه اي دارويي

شيشه هايي كه بعنوان ظروف دارويي مورد استفاده قرار ميگيرند، مي توانند بوروسيلیكاتي و يا سودالايم

باشند. شيشه هاي بوروسيليكاتي بخاطر تركيب شيميايي آنها مقاومت هيدروليتيكي بالايي دارند كه

به آن ها  1 Type گفته مي شود. نوع ديگر شيشه ها از دسته شيشه هاي سودالايم هستند، و داراي

مقاومت هيدروليتيكي متوسطي مي باشند در صورتي كه روي آن ها عمليات سطحي بهبود مقاومت

هيدروليتيكي انجام شود، Type 2و در غير اين صورت Type 3 محسوب مي شوند.

 

ظروف شيشه اي دارويي نوع- 1 براي اكثر داروها اعم از تزريقاتي و غيره مناسب هستند. مقاومت شيميائي و هيدروليتكي بالاي اين نوع شيشه ها و همچنين كارپذيري مناسب در هنگام فرم دهي طيف وسيعي از محصولات اعم از آمپول ، ويال ، كارپول،و غيره را به خود اختصاص داده است ظروف نوع 2 فقط براي برخ مواد اسيدي، خنثي محلول هاي آبي دارو هاي تزريقي به شرط اطمينان از آزمون پايداري بكار مي رود. نوع3 كاربرد بسيار محدودتري در صنايع دارويي داشته و در محيط هاي آبي به علت نرخ آزاد سازي بالاتر قلياييها دارو ايجاد نموده و بنابراين دايره مصرف آن به محصولات غذايي و بهداشتي و دارو هاي PH تغييرات زيادي در تزريقي پودري خلاصه مي گردد.ظروف شيشه اي براي هردارو بايد به نوعي انتخاب شوند كه عناصر تأثيرگذار روي محتويات داخل ظرف را وارد آن نكند و يا حتي الامكان نرخ رهاسازي آنها طوري باشد كه به مواد داخل محفظه آسيب نرساند. در برخي موارد نياز است تركيب شيشه در دسترس باشد تا خطرات ناشي از آن ارزيابي شود

صرفه جویی در مصرف انرژی در کوره های ذوب شیشه

سیستم های پیش گرم کن غیر مستقیم بچ و خرده شیشه ی Zippe

سه سیستم در گذشته ساخته شده است که از آنها در صنعت شیشه ی مظروف، استفاده می شود. یکی از این سیستم ها، هنوز هم کار می کند. این کوره از زمان ۱۹۹۶ تاکنون در حال کار بوده است.
شکل ۱ به طور شماتیک نشاندهند ی این مفهوم است. بچ و خرده شیشه از بالا به پیش گرم کن، وارد می شود و به سمت پایین حرکت می کند. بیشتر این گازهای خروجی که از ری ژنراتور می آید، از بخش پایین وارد پیش گرم کن می شود. بخشی از گازهای خروجی گرم برای خشک کردن بچ و خرده شیشه ی اولیه، مصرف می شود. در بخش بالایی، بخارات در نواحی سرد تر کندانس می شوند و یا می توانند به صورت بخار از سیستم خارج شود. طراحی و ابعاد بخش خشک کن، یکی از موارد مهم است که به منظور جلوگیری از گیر کردن پیش گرم کن ها، مهم می باشد. دودهای خارج شده از این بخش، حاوی اجزای الی هستند که در برخی موارد، نیاز است سوزانده شوند.

گازهای خارج شده از کوره که در واقع وارد بخش پایینی پیش گرم کن می شوند، از طریق کانال های مجزایی انتقال می یابند که عمود بر جهت پیش گرم کن قرار گرفته اند.
انتقال حرارت از گازهای خارج شده به بچ، از طریق دیواره های فولادی انجام می شود. گازهای خروجی به طور نمونه وار خنک سازی می شوند تا دمای انها به دمایی بین ۵۰۰-۲۰۰ ℃ برسد. این پیش گرم کن، ترجیحاً به طور مسقیم بر روی داگ هوس کوره نصب می شود تا بدین صورت از بروز اتلاف حرارتی، جلوگیری شود.
ویژگی های مهم تر مربوط به سیستم های پیش گرم کن بچ و خرده ی شیشه ی Zippe عبارتند از:

• هیچ ارتباطی میان گازهای خروجی و بچ ماده ی اولیه، وجود ندارد.
• 4 تا از این تأسیسات در صنعت شیشه ی مظروف اروپا، مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از آنها هنوز در حال کار است. این سیستم با سن ۱۲٫۵ سال در هلند، نصب گردیده است. اولین سیستم از این نوع در سوییس و در سال ۱۹۹۱ افتتاح شد و از آن در صنعت شیشه ی استفاده شده است.
• با توجه کارهای انجام شده بوسیله ی Zippe، این سیستم ها برای بچ های محتوی ۵۰ تا ۸۰ % خرده شیشه، می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بچ به همراه خرده شیشه، پیش گرم می شوند و به هر حال، بچ های دارای مقادیر کمتر خرده شیشه، با مشکلاتی روبرو هستند که قبلاً بدان اشاره شد.
• ارتفاع نمونه وار مربوط این پیش گرم کن ها، برابر با ۲۰-۲۵ متر است.
• ظرفیت نمونه وار این پیش گرم کن ها، در حدود ۱۲ تن در ساعت است اما این سیستم می تواند ظرفیت های بیشتری نیز داشته باشد زیرا ساختاری مدولار دارد.
• عرض کانال های ماده ی اولیه برابر با ۱۰۰ mm است و کانال های گاز خروجی دارای عرضی برابر با ۶۵- ۸۰ mm هستند.
• سرعت های گاز خروجی ۶-۸ m/s و افت فشار در این بخش ها برابر با ۵۰۰ Paskal می باشد.
• بچ ماده ی اولیه به همراه خرده شیشه، بر اساس نیروی وزن آنها، با سرعت ۱ متر بر ثانیه پایین می آیند.
• هزینه های سرمایه گذاری در سال ۱۹۹۶، برابر با ۱٫۷۵- ۲ میلیون دلار آمریکاست.
• دمای پیش گرم شدن در حدود ۲۶۰-۳۲۵ ℃ می باشد و از این رو، دمای گاز خروجی که در حدود ۵۰۰ ℃ می باشد، با استفاده از رقیق سازی به دماهای ذکر شده می رسند.
• صرفه جویی در مصرف انرژی که بواسطه ی استفاده از این سیستم ایجاد می شود، ۱۲ تا ۱۵ % می باشد.
• در مورد بوستینگ الکتریکی، پیش گرم کردن بچ ماده ی اولیه موجب کاهش نیاز به بوستینگ الکتریکی می شود و همچنین نیاز به استفاده از برق را کاهش می دهد.
• بچ خشک ممکن است موجب افزایش انباشتگی بچ در کوره شود و از این رو، موجب بروز اشکالات بیشتر در ری ژنراتورها شود.
• به دلیل وجود آلودگی های آلی در خرده شیشه ها، با پیش گرم شدن این مواد، بو ایجاد می شود که از بالای بخش پیش گرم کن، خارج می شود. این دود و بو که محتوی مواد آلی و آب است، بر روی برخی بخش ها کندانس می شود. در یک مورد، یک بخش سوزاننده باید گازهای خروجی از این بخش را بسوزاند. هزینه های سوزاندن در حدود ۳۵۰۰۰۰ دلار آمریکا می باشد و همچنین نیاز به مصرف ۲۰Nm^3 گاز طبیعی برای انجام این عمل می باشد. با انجام تغییرات ساختاری، نسل های بعدی این پیش گرم کن ها، اصلاح و بهسازی شدند.
• در یک مورد، بعد از ۱۰ سال کار این سیستم، یک تعمیر اساسی با صرف هزینه ای بیش از یک میلیون یورو، انجام شد.

شکل ۲ مصرف انرژی ویژه ی یک کوره ی ذوب شیشه ی مظروف را با یک پیش گرم کن بچ و خرده شیشه نشان می دهد. این سیستم از ۱۰ سال پیش در اروپا در حال کار است. در طی حفظ و نگهداری این پیش گرم کن، مصرف انرژی ویژه در حدود ۴۹۵۰ MJ/ton شیشه ی مذاب می باشد. بعد از پیش گرم کردن، کشش می تواند به میزان ۹ % افزایش یابد و بدی صورت مصرف انرژی ویژه در این بخش، برابر با ۴۱۰۰ MJ/ton شیشه ی مذاب می شود که به میزان ۱۷ % کاهش یافته است.

از سال ۲۰۰۶، شرکت آلمانی Zippe نسل جدید این پیش گرم کن ها را برای کوره های ذوب شیشه، توسعه داد که در انها مشکلات گرفتگی و همچنین بوی بد آنها، حل شد.
هزینه های سرمایه گذاری مربوط به سیستم های پیش گرم کن بچ و خرده شیشه برای کوره های شیشه ی مظروف، عبارتست از هزینه های نمونه واری که برای کامل کردن سیستم پیش گرم کن ضروری است. این هزینه ها، شامل هزینه ی نصب، ایجاد ارتباط میان جریان های گاز و ارتباط های میانی، کارهای عمرانی، انجام تغییرات در سیستم شارژ بچ در کوره ی شیشه و هزینه های مربوط به نصب فیلترهای مورد نیاز، می باشد.
یک سیستم پیش گرم کن با بستر ماده ی اولیه ی سیال، در مقیاس صنعتی در اروپا مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی بوسیله ی انستیتوی تحقیقات گاز (GRI) انجام شد. گازهای خروجی از این کوره های شیشه، برای سیال سازی و پیش گرم کردن بچ معولی، پیش از شارژ آنها به کوره ی شیشه، مورد استفاده قرار گرفت. بچ نرمال برای تولید شیشه های مظروف، تا دمایی بین ۳۰۰-۳۵۰ ℃، حرارت داده می شوند. تشکیل مقادیر قابل توجه از گردوخاک در این بسترهای سیال، یکی از مسائل مشکل آفرین است که موجب افزایش هزینه های مربوط به انرژی می شود. این سیستم به دلیل وجود مشکلات مربوط به انتقال مواد اولیه، مورد استفاده قرار نگرفت.

توسعه ی جدید با سیستم BCP

اخیراً PRAXAIR یک سیستم جدید توسعه داد که در سطح آزمایش های پایلوت و آزمایش، می باشد. این سیستم برای پیش گرم کردن بچ ماده ی اولیه به همراه خرده شیشه (BCP) مناسب است و در آن از گازهای خارج شده از کوره های اکسیژن- سوخت، استفاده می شود. گازهای خروجی از کوره، تنها اندکی سرد می شود و در دمایی در حدود ۱۲۰۰-۱۴۰۰ ℃ وارد پیش گرم کن می شود.
برخی از ویژگی های این پیش گرم کن، عبارتند از:
• بچ و خرده شیشه تا دمای ۴۶۰-۶۰۰ ℃ پیش گرم می شود.
• گازهای خروجی از کوره های اکسیژن- سوخت (گاز طبیعی و نفت) اندکی با هوای سرد، رقیق سازی می شود.
• ترکیبات آلی در خرده شیشه ها، به طور کامل زدایش می یابند.
• این واحد یک سیستم مدولار است و می تواند در اندازه ی مورد نظر، تغییر کند.
• در زمان انجام عملیات های نگهداری، می تواند گازهای بچ و گازهای خروجی از کوره را از طریق مسیرهای فرعی انتقال داد.
• سیستم های ساده و با هزینه ی پایین، می تواند زمان های بازگشت سرمایه را کاهش دهد.
• توجه خاصی باید به منظور جلوگیری از انباشت بیش از حد ماده ی اولیه در داخل کوره، اتخاذ گردد. این کار با استفاه از شارژ کننده های مناسب ماده اولیه، انجام می شود.
• انتقال غیر مستقیم حرارت از گاز خروجی از کوره به بچ ماده ی اولیه و خرده شیشه، در پیش گرم کن، انجام می شود.
• این سیستم برای تمام نسبت های بچ ماده ی اولیه به خرده شیشه، قابل استفاده می باشد.
• مرحله ی اول، بخش انتقال غیر مستقیم حرارت می باشد. در این کار، گاز خروجی بدون رقیق سازی به این بخش وارد می شود و در این حالت، این گاز دارای دمای نمونه وار ۱۲۰۰-۱۴۰۰ ℃ می باشد.

مزیت های گزارش شده برای این سیستم ها:

• صرفه جویی در مصرف سوخت: ۱ GJ/ton شیشه ی مذاب
• صرفه جویی در مصرف اکسیژن: ۱/۱۲ ton اکسیژن به ازای هر تن شیشه ی مذاب.
• افزایش نرخ تولید: ۱۰-۲۰ %
• کاهش میزان انتشار گاز: ۱۵ -۳۰ % در مقایسه با کوره های اکسیژن- سوخت بدون پیش گرم کن
• پیش بینی بازپرداخت هزینه ها: بین ۱ تا ۳ سال بعد از نصب
یک سیستم در مقیاس پایلوت، بوسیله ی PRAXAIR در سال ۲۰۰۷، مورد بررسی قرار گرفته است. در این سیستم، دمای پیش گرم سازی در حدود ۴۸۰-۵۳۵ ℃ می باشد. مرحله ی بعدی در این توسعه، طراحی یک سیستم بزرگتر است که در کوره های تجاری شیشه، قابل استفاده باشد.
ویژگی های مهم سیستم پیش گرم سازی بچ و خرده ی شیشه
هدف اصلی مربوط به پیش گرم سازی بچ و خرده شیشه، صرفه جویی در مصرف انرژی است که این استراتژی با استراتژی افزایش نرخ کشش مذاب، همراه می شود و بدین صورت، صرفه جویی مناسبی در مصرف انرژی انجام می شود. هزینه های سرمایه گذاری به اندازه و نوع پیش گرم کن، وابسته است. تغییرات ایجاد شده در بخش انتقال بچ، نیازمند این است که از ارتباط های فرعی و داگ هوس استفاده شود. زمان بازگشت سرمایه در این سیستم ها، ۳ تا ۴ سال است اما هزینه های انرژی ممکن است در آینده موجب کاهش زمان بازگشت سرمایه در این قطعات گردد.
جنبه های مهم مربوط به پیش گرم سازی بچ و خرده شیشه، عبارتند از:
• بچ و خرده شیشه ی خشک شده، مستعد انباشته شدن بیش از حد در طی انتقال و شارژ به کوره هستند. وقتی بچ شارژ شده، به صورت مستقیم با گازهای خروجی، در تماس باشند، انباشتگی بیش از حد در کوره ممکن است رخ دهد. این ذرات ریز ایجاد شده در گازهای خروجی، ممکن است با مواد دیرگدازهای موجود در سیستم جریان گاز، واکنش دهند و موجب تخریب این بخش ها شود. مخصوصاً در مورد کوره های اند فایر، بخش های مشعل و چک کننده های ری ژنراتورها، بیشترین آسیب را می بینند. شکل ۳ نشاندهنده ی غلظت های گردوخاک و ترکیب شیمیایی گردوغبار است که در گازهای خروجی از کوره های اند فایر، اندازه گیری شده است. اولین ستون نشاندهنده ی میزان و ترکیب شیمیایی گردوغبار در بالای بخش چک کننده است. ستون دوم نشاندهنده ی میزان گردوغبار در بخش خروجی سیستم می باشد. تفاوت میان اولین و دومین ستون در میزان گردوغبار می باشد.

ستون سوم نشاندهنده ی غلظت های غبار در گازهای خروجی است که از بالای ری ژنراتور نمونه گیری شده اند.
طراحی های مربوط به داگ هوس برای کوره ها، مخصوصاً در کوره های اند فایر، به احتمال زیاد اصلاح خواهند شد تا بدین صورت، از مشکلات بیان شده در شکل ۳، جلوگیری شود. این همچنین مهم است که از تماس مستقیم میان شعله و بچ تازه شارژ شده، جلوگیری شود. این مسئله نیازمند برخی اصلاحات در موقعیت مشعل ها و طراحی پورت های مشعل ها، می باشد. برای سیستم های پیش گرم کن بچ و خرده شیشه غیر مستقیم، تجمع بیش از حد ماده ی اولیه در کوره، ممکن است نسبت به سیستم های پیش گرم کن مستقیم، بیشتر نمود دارد.
• برای کوره های اکسیژن- سوخت، مسئله ی ایجاد غبار ممکن است بوسیله ی ایجاد اصلاحات در ساختار کوره و قراردهی مناسب مشعل های اکسیژن- سوخت، کنترل گردد. همچنین این کار می تواند با انتخاب صحیح پورت های گاز خروجی و جلوگیری از ایجاد سرعت بالای گاز در داخل این سیستم ها، قابل انجام می باشد. TNO اندازه گیری های مناسبی را بر روی میزان گردوغبار موجود در گازهای خروجی از کوره های شیشه، انجام داده است. بر طبق اطلاعات بدست آمده از TNO، تفاوت اندکی در میزان گردوغبار مشاهده شده است.
• دود ایجاد شده از خرده شیشه، اغلب حاوی بخارات آلی و محصولات تجزیه شده است. این دودها ممکن است موجب ایجاد بوی بد در کارخانه ی شیشه و محیط اطراف آن می شود. این مسئله به ارتفاع دودکش و میزان مواد آلی موجود در خرده شیشه وابسته است. در یک مورد، یک سیستم سوزاننده ی متعاقب، باید برای سوزاندن این دودها، استفاده شود.
• پیش گرم کردن خرده شیشه، موجب کاهش میزان مواد آلی موجود در خرده شیشه می شود و موجب حذف کامل اجزای آلی می گردد. بنابراین، حالت اکسیداسیون بچ، اکسیدی تر می شود و این مسئله موجب بروز نوسان های بیشتری در سیستم می شود. بنابراین، با وجود این حالت در کوره، کنترل رنگ و اکسایش کاهش در این کوره ها، بهتر انجام می شود. در مورد بچ های شیشه ی کهربایی که مقادیری از مواد آلی یا کک، که به بچ افزوده می شود، ممکن است، در طی فرایند پیش گرم سازی، حذف شوند. پیش گرم کردن بچ و خرده شیشه، همچنین یک راه حل مناسب در زمانی است که افزایش ظرفیت تولید، مد نظر باشد و بخواهیم از حداکثر ظرفیت کوره، استفاده شود.

نتیجه گیری

کاربرد پیش گرم سازی بچ و خرده شیشه، هنوز بسیار محدود است و تنها در آلمان، مقبولیت داشته است. بسته به نسبت بچ به خرده شیشه و حد مورد قبول آلاینده های خاص (گردوغبار، اکسیدهای گوگرد، HCl و HF)، یکی از سیستم های بیان شده در بالا، انتخاب بهینه می باشد. پیش گرم سازی بچ ماده ی اولیه و خرده شیشه، به احتمال زیاد، یکی از تکنولوژی های موجودی است که می تواند منجر به افزایش صرفه جویی در مصرف انرژی به میزان ۱۵ تا ۲۵ % شود. مخصوصاً در کوره های اکسیژن- سوخت و کوره های بهبود یافته، دماهای پیش گرم سازی نسبتاً بالا، موجب افزایش صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
مسائل مربوط به انباشت بیش از حد ماده ی اولیه در کوره، بوی بد و دودهای سمی، احتمالا می تواند راه حل های مناسبی پیدا کند و بدین صورت، این تکنولوژی می تواند موجب مزیت های قابل توجهی برای صنعت شیشه شود.

منبع: سايت راسخون

پیش گرم کردن بچ

پیش گرم کردن بچ و شیشه خرده از طریق گازهای خروجی کوره، ارزش افزوده ویژه ای از لحاظ قیمت تمام شده محصول تولیدی شیشه و همچنین ذخیره کردن انرزی ایجاد می کند. در فرآیندهای سنتی تولید شیشه، حرارت خروجی تا بیش از 30درصد هم اتلاف میگردد. انرژی دودهای خروجی بدون استفاده وارد اتمسفر می شود.

شرکت ZIPPE آلمان جزو اولین شرکتهای نصب سیستم پیش گرمکن بچ و شیشه می باشد که در سطح بالایی از دودهای دودکش برلای گرم کردن بچ و شیشه خرده و با اثربخشی بالایی استفاده می کند.

شرکت فوق بنا بر نیازهای مشتری خود و همچنین ترکیب بچ و شیشه خرده طراحی این سیستم را درکمترین حجم ممکن و بالاترین اثربخشی بر عهده میگیرد.

1-Preheater

2-Buket Elevator

3-Furnace Silo

4-Batch Charger

شرکت خدمات مهندسی و مدیریت در شیشه GLASS SOURCE

شرکت مهندسی و مدیریت GLASS SOURCEدر زمینه های مختلف صنعت شیشه با سه شعبه معتبر در آلمان و امارات و ایران مشغول به فعالیت می باشد.

www.glass-source.biz

مدیر عامل و موسس این شرکت معظم دوست عزیزم جناب آقای مهندس فرهاد غفوریان می باشد که با بیش از 20 سال سابقه در صنعت شیشه، تیم مجرب و کاردان صنعت شیشه را در خدمت گرفته است.

این شرکت در زمینه های مختلف صنعت شیشه بویژه شیشه مظروف، فلوت، الیاف شیشه ای، اتومبیل، جام و...خدمات اجرای پروژه، تدوین توجیه فنی و اقتصادی، مدیریت پروژه، نصب و اجرا، آموزش، خدمات پس از فروش و....را ارایه میدهد.

شرکت GLAAS SOURCE با شرکتهای ذیل جهت اجرای پروژه های خود همکاری می نماید:

ZIPPE

Horn Glass Industries

Emhart Glass

Car-met

Zecchetti

Motim

Von Ardenne

Soleras Advanced Coatings

Fickert and Winterling

Ungricht

IFG

KSL Staubtechnik

Interprojekt

Gunther

Indotherm

Vello Process

یکی از روشهای تولید لوله های شیشه ای روش Vello می باشد.این روش همانند روش  Danner از روشهای افقی تولید لوله های شیشه ای می باشد(Downdraw Process).در روش ولو می توان لوله های شیشه ای با سطع مقطع های متنوع و اشکال مختلف تولید نمود.

در روش ولو برخلاف روش دنر، از چرخش حرکت مندرل در ضخامت سازی لوله های شیشه ای استفاده نمیگردد.در این روش با کنترل ویسکوزیته مذاب در مسیر حرکتش می توان یکنواختی ضخامت لوله رابدست آورد.

همزن فورهارث در تولید لوله های شیشه ای

برای جلوگیری از داشتن سطح غیرهموژن مذاب در فورهارث بویژه در شیشه بوروسیلیکات، در داخل فورهارث همزنهای سرامیکی طراحی میگردد.

این همزنها سبب جلوگیری از خنک شدن لایه های شیشه-با افزایش غلطت SiO2-میگردند.

افزایش سرعت حرکت مذاب شیشه که بوسیله همزنها رخ میدهد، باعث خوردگی بیشتر آجرهای نسوز اطراف همزنها میگردد.

استفاده از همزنها یکی از راه حل های مناسب برای بالا بردن کیفیت تولید لوله های شیشه ای می باشد.

در تصویر بالا خوردگی در اطراف همزن که بیشتر از مناطق دیگر است، قابل رویت می باشد.