فرن زجاجي

أفران القدر
أفران القدر عبارة عن هياكل مبنية من مواد حرارية لا يوجد فيها اتصال بين الفرن والزجاج. يتم صهر الزجاج في عدة أوعية مصنوعة من مواد حرارية مقاومة لهجوم الزجاج عند درجات الحرارة العالية. يتم شحن الأواني بكمية، والتي يتم صهرها على مدار عدة ساعات وتشغيلها في دورة مدتها 24 أو 18- ساعة. وعاء متوسط ​​يمكنه استيعاب 600-700 كجم من الزجاج. يتم استخدام أفران القدور حيث يتم تشكيل الزجاج عن طريق النفخ باليد والفم. ومن المزايا الرئيسية لهذا النظام أنه يمكن صهر عدة أنواع من الزجاج في نفس الوقت. يمكن استخدام الوعاء لنحو 30 دورة ذوبان وبالتالي إنتاج ما بين 18 و21 طنًا من الزجاج.

أفران الخزانات
تُستخدم أفران الخزانات عند الحاجة إلى تدفق مستمر من الزجاج لتغذية آلات تشكيل الزجاج الأوتوماتيكية. وهي أكثر اقتصادا في استخدام الوقود وتستخدم بشكل رئيسي في الإنتاج واسع النطاق للحاويات والزجاج المسطح والمصابيح الكهربائية والأنابيب وأدوات المائدة المصنوعة آليًا محليًا. يمكن أن تصل سعة فرن الزجاج المصقول الكبير إلى 2,000 طن. يتكون فرن الخزان من حوض استحمام، مصنوع من مادة خاصة جدًا شديدة المقاومة للحرارة، يمكنها مقاومة الهجوم الكيميائي للزجاج المنصهر عند درجات حرارة تزيد عن 1500 درجة، وبنية فوقية حيث يحدث الاحتراق. لقد تحسنت جودة المواد المقاومة للحرارة المستخدمة في بناء الحمام إلى حد أنه في حين كان عمر الفرن قبل حوالي 30 عامًا أقل بكثير من عامين، فقد أصبح الآن أكثر من 9 سنوات.

أفران الاحتراق التجديدي
Regenerative combustion furnaces recover heat from the exhaust stream to preheat the incoming combustion air by alternatively passing the exhaust and combustion air through large stacks of latticework refractory brick (regenerators or checkers). There are two sets of regenerators, so that as one is being preheated by the exhaust gases the other is transferring heat to the incoming combustion air. The cycle is reversed approximately every 20 min. Most glass-container plants have either end-fired (burners at each end) or cross-fired (burners on each side) regenerative furnaces, and all flat glass furnaces are cross-fired with five or six ports on each side with two burners for each port. Combustion air preheat temperatures of up to 1400°C may be attained, leading to very high thermal efficiencies. A variant of the regenerative furnace is the recuperator, in which incoming combustion air is preheated continuously by the exhaust gas through a heat exchanger. Recuperative furnaces can achieve 800°C preheated air temperatures. This system is more commonly used in smaller furnaces (25–100 tons per day). For large-capacity installations (>500 طن يوميًا)، يتم استخدام أفران التجديد المتقاطعة دائمًا تقريبًا. بالنسبة للمنشآت ذات القدرة المتوسطة (100-500 طن يوميًا)، تكون أفران المنفذ النهائي المتجددة أكثر شيوعًا.

فرن يعمل بالحرق المباشر
لا يستخدم الفرن الذي يعمل بالحرق المباشر أي نوع من المبادلات الحرارية. تستخدم معظم أفران الاحتراق المباشر الأكسجين بدلاً من الهواء كمؤكسد. وهذا ما يسمى عادة ذوبان الوقود الأكسجين. تتمثل المزايا الرئيسية لذوبان الوقود بالأكسجين في زيادة كفاءة استخدام الطاقة وتقليل انبعاث أكاسيد النيتروجين (NOx). ومن خلال إزالة الهواء، تتم إزالة النيتروجين، مما يقلل من حجم غازات العادم بنسبة الثلثين تقريبًا وبالتالي يقلل من الطاقة اللازمة لتسخين الغاز غير المستخدم في الاحتراق. ويؤدي هذا أيضًا إلى انخفاض كبير في تكوين أكاسيد النيتروجين الحرارية. ومع ذلك، لا يمكن للأفران المصممة لاحتراق الأكسجين استخدام أنظمة استعادة الحرارة لتسخين الأكسجين مسبقًا. في البداية، تم استخدام الأفران التي تستخدم وقود الأكسجين بنسبة 100% بشكل أساسي في المصاهر الصغيرة (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

الفرن الكهربائي
يستخدم الفرن الكهربائي أقطابًا كهربائية يتم إدخالها في الفرن لإذابة الزجاج عن طريق التسخين المقاوم أثناء مرور التيار عبر الزجاج المنصهر. تتميز هذه الأفران بأنها أكثر كفاءة، وسهلة التشغيل نسبيًا، ولها أداء بيئي أفضل في الموقع، كما أن تكاليف إعادة البناء أقل مقارنة بالأفران التي تعمل بالوقود الأحفوري. ومع ذلك، قد تكون هناك حاجة للوقود الأحفوري عند بدء تشغيل الفرن ويستخدم لتوفير الحرارة في نهاية العمل أو الموقد الأمامي. هذه الأفران هي الأكثر شيوعًا في التطبيقات الصغيرة لأنه عند حجم معين، فإن التكلفة العالية للكهرباء تلغي تحسين الكفاءة.

ذوبان
يتم تسليم خليط الدفعة إلى فرن الصهر حيث يتم تسخين الدفعة إلى حوالي 1580 درجة (2875 درجة فهرنهايت). العزل، وميزات تدفق الهواء الخاصة، وتسخين هواء الاحتراق تمكن الفرن من العمل بأقصى كفاءة في استهلاك الوقود مع انبعاثات ملوثات لا تذكر. يتم صهر الدفعة بالوقود الأحفوري أو الغاز الطبيعي أو زيت الوقود.
يتكون فرن الصهر من الطوب الحراري بأشكاله القياسية والخاصة، وفولاذ الدعم والربط، والعزل، ونظام إشعال الوقود، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، وأدوات التحكم اللازمة. تم تكييف تصميم الفرن لتلبية أهداف الحمولة المحددة للمصنع.
يتدفق الزجاج من جهاز الصهر عبر منطقة الخصر، حيث تعمل أدوات التحريك على تجانس الزجاج في نهاية العمل. الخصر عبارة عن قناة مبطنة مقاومة للحرارة تربط جهاز الصهر بنهاية العمل.

احتراق المصهر
يستخدم الفرن أجهزة إعادة التوليد لتخزين الحرارة المهدرة الموجودة في غازات العادم التي يتم تطويرها أثناء دورة حرق الفرن. يتم بعد ذلك استخدام الحرارة المهدرة لتسخين هواء الاحتراق خلال دورة الإشعال التالية، مما يؤدي إلى تحسن كبير في الاقتصاد في استهلاك الوقود.
ستبدأ الدورة الأولى بإطلاق النار من الجانب الشمالي للفرن. يتم إدخال الوقود، سواء الغاز الطبيعي أو زيت الوقود، إلى الفرن من خلال عدة شعلات تقع تحت المنافذ. عند دخول الوقود إلى جهاز الصهر، يتم خلطه بهواء الاحتراق الذي مر عبره وتم تسخينه مسبقًا بواسطة جهاز التجديد. يتم التحكم عن كثب في نسبة الوقود إلى الهواء والكمية الإجمالية للوقود لكل موقد ومنفذ. عندما يدخل خليط هواء الوقود إلى جهاز الصهر، يتم إشعال الوقود بواسطة الحرارة الشديدة لجهاز الصهر ويتطور لهب مستمر يمتد تقريبًا على كامل عرض جهاز الصهر. تغادر غازات عادم الاحتراق جهاز الصهر عبر المنافذ الموجودة على الجانب الجنوبي من جهاز الصهر، وتدور بزاوية 90 درجة وتتدفق إلى الأسفل عبر جهاز التجديد الجنوبي. المولدات عبارة عن هياكل حرارية تبلغ مساحتها 11 م × 3 م وارتفاعها 10 م. داخل المولدات، يتم تكديس مصفوفة من الطوب الحراري من الأسفل إلى مستوى المنفذ. يكتسب الطوب الحرارة عندما تمر غازات النفايات عبر الفتحات الموجودة في مصفوفة الطوب. يوجد في الجزء السفلي من المجدد مدخنة عادم مبطنة بالحرارة تعمل على توجيه غازات العادم من خلال صمام عكسي إلى المدخنة للتفريغ. يقوم غاز النفايات الذي يمر عبر جهاز التجديد بتسخين الطوب (الداما) إلى 650 درجة في الجزء السفلي من المصفوفة المدققة وإلى 1320 درجة في الجزء العلوي من المصفوفة.
عندما تصل أدوات الداما الخاصة بالمجدد الجنوبي إلى درجة الحرارة القصوى المطلوبة، ينعكس الفرن. وهذا يعني إيقاف تغذية الوقود من الجانب الشمالي والبدء من الجانب الجنوبي مع تغيير موضع الصمام العكسي بحيث يكون مدخنة العادم الشمالية مفتوحة على المدخنة ومداخن العادم الجنوبي مغلقة على المدخنة ومفتوحة على المدخنة إمداد هواء الاحتراق الذي يمكن أن يتدفق لأعلى عبر جهاز التجديد الجنوبي، ويأخذ الحرارة، ويتحد مع الوقود من مواقد الميناء الجنوبي لتوفير الاحتراق للمصهر.
يقوم الفرن المتجدد بتغيير اتجاه إطلاق النار على أساس دوري، عادة كل 15 إلى 20 دقيقة، لتمكينه من استعادة بعض الحرارة المفقودة في غازات العادم وبالتالي جعله يعمل بطريقة أكثر كفاءة.

التكرير
تعتبر المصفاة امتدادًا للمصهر بمساحة 13 م × 9.5 م (123.5 م2). عندما تذوب جميع المواد الخام بالكامل، يمكن أن تشكل كميات كبيرة من الغازات المتبقية في الزجاج فقاعات أو بذور أو بثور. والغرض من المصفاة هو إزالة هذه الشوائب الغازية.

تشكيل
بمجرد أن يتم تكرير الزجاج، يصبح الزجاج المنصهر جاهزًا لتشكيله بالشكل المطلوب. يتم ذلك عن طريق غمس قضيب معدني، يسمى التجميع، في الفرن وتجميع نقطة من الزجاج المنصهر في النهاية. يقوم عامل الزجاج بعد ذلك بتشكيل الزجاج عن طريق النفخ في المجموعة، باستخدام ضغط الهواء لإنشاء الشكل المطلوب.

تبريد
بمجرد تشكيل الزجاج، يتم تبريده ببطء إلى درجة حرارة الغرفة على مدى عدة ساعات أو حتى أيام. ويتم ذلك من خلال عملية تسمى التلدين، والتي تساعد على منع أي إجهاد في الزجاج من خلال السماح له بالتبريد تدريجيًا وبشكل متساوٍ. يصبح الزجاج النهائي جاهزًا بعد ذلك للصقل أو القطع أو التشطيب حسب الحاجة.