Glasofen

Topföfen
Topföfen sind Konstruktionen aus feuerfesten Materialien, bei denen es keinen Kontakt zwischen Ofen und Glas gibt. Glas wird in mehreren Töpfen geschmolzen, die aus feuerfesten Materialien bestehen, die dem Glasangriff bei hohen Temperaturen standhalten. Die Töpfe werden mit einer Charge gefüllt, die über mehrere Stunden geschmolzen und im 24- oder 18-Stunden-Zyklus bearbeitet wird. Ein durchschnittlicher Topf kann 600-700 kg Glas fassen. Es werden Topföfen verwendet, bei denen das Glas durch Hand- und Mundblasen geformt wird. Einer der Hauptvorteile dieses Systems besteht darin, dass mehrere Glasarten gleichzeitig geschmolzen werden können. Ein Topf kann für etwa 30 Schmelzzyklen verwendet werden und somit zwischen 18 und 21 Tonnen Glas produzieren.

Tanköfen
Wannenöfen werden dort eingesetzt, wo ein kontinuierlicher Glasfluss zur Versorgung automatischer Glasformmaschinen erforderlich ist. Sie sind sparsamer im Brennstoffverbrauch und werden hauptsächlich für die Großserienproduktion von Behältern, Flachglas, Glühbirnen, Schläuchen und maschinell hergestelltem Haushaltsgeschirr verwendet. Ein großer Floatglasofen kann eine Kapazität von 2.000 Tonnen haben. Ein Wannenofen besteht aus einem Bad aus einem ganz besonderen hochfeuerfesten Material, das dem chemischen Angriff von geschmolzenem Glas bei Temperaturen über 1500 Grad widerstehen kann, und einem Aufbau, in dem die Verbrennung stattfindet. Die Qualität der feuerfesten Materialien, die für den Bau des Bades verwendet werden, hat sich so weit verbessert, dass die Lebensdauer eines Ofens vor etwa 30 Jahren deutlich unter 2 Jahren lag, heute aber bei über 9 Jahren liegt.

Regenerative Verbrennungsöfen
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 Tonnen pro Tag) kommen fast immer kreuzbefeuerte Regenerativöfen zum Einsatz. Bei Anlagen mittlerer Kapazität (100–500 Tonnen pro Tag) sind regenerative Endofenöfen am gebräuchlichsten.

Direktbefeuerter Ofen
Ein direktbefeuerter Ofen verwendet keinen Wärmetauscher. Die meisten direktbefeuerten Verbrennungsöfen verwenden Sauerstoff anstelle von Luft als Oxidationsmittel. Dies wird allgemein als Oxy-Fuel-Schmelzen bezeichnet. Die Hauptvorteile des Oxy-Fuel-Schmelzens sind eine erhöhte Energieeffizienz und ein verringerter Ausstoß von Stickoxiden (NOx). Durch die Entfernung von Luft wird Stickstoff entfernt, was das Volumen der Abgase um etwa zwei Drittel reduziert und somit den Energiebedarf zum Erhitzen eines Gases, das nicht zur Verbrennung verwendet wird, verringert. Dies führt auch zu einem drastischen Rückgang der thermischen NOx-Bildung. Öfen, die für die Sauerstoffverbrennung ausgelegt sind, können jedoch keine Wärmerückgewinnungssysteme zum Vorwärmen des Sauerstoffs verwenden. Ursprünglich wurden Öfen, die zu 100 % mit Oxybrennstoff betrieben wurden, vor allem in kleineren Schmelzöfen eingesetzt (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

Elektroofen
Ein Elektroofen verwendet in den Ofen eingeführte Elektroden, um das Glas durch Widerstandserwärmung zu schmelzen, während der Strom durch das geschmolzene Glas fließt. Diese Öfen sind effizienter, relativ einfach zu bedienen, weisen eine bessere Umweltleistung vor Ort auf und haben im Vergleich zu mit fossilen Brennstoffen betriebenen Öfen geringere Umbaukosten. Beim Anfahren des Ofens können jedoch fossile Brennstoffe erforderlich sein, die zur Wärmebereitstellung im Arbeitsende oder Vorherd verwendet werden. Diese Öfen kommen am häufigsten bei kleineren Anwendungen zum Einsatz, da ab einer bestimmten Größe die hohen Stromkosten die verbesserte Effizienz zunichte machen.

Schmelzen
Die Chargenmischung wird dem Schmelzofen zugeführt, wo die Charge auf etwa 1580 Grad (2875 Grad F) erhitzt wird. Isolierung, spezielle Luftführungsfunktionen und Verbrennungsluftheizung ermöglichen einen Betrieb des Ofens mit maximaler Brennstoffeffizienz und vernachlässigbaren Schadstoffemissionen. Die Charge wird mit fossilen Brennstoffen, Erdgas oder Heizöl geschmolzen.
Der Schmelzofen besteht aus feuerfesten Steinen in Standard- und Sonderformen, Stütz- und Bindestahl, Isolierung, dem Brennstofffeuerungssystem, Temperatursensoren und den notwendigen Steuerungen. Das Design des Ofens wird an die spezifischen Tonnageziele der Anlage angepasst.
Vom Schmelzofen fließt das Glas durch den Taillenbereich, wo Rührer das Glas in das Arbeitsende homogenisieren. Die Taille ist ein mit feuerfestem Material ausgekleideter Kanal, der das Schmelzgerät mit dem Arbeitsende verbindet.

Verbrennung im Schmelzofen
Ein Ofen verwendet Regeneratoren, um Abwärme zu speichern, die in den Abgasen enthalten ist, die während eines Brennzyklus des Ofens entstehen. Die Abwärme wird dann beim nächsten Brennzyklus zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt, was zu einer erheblichen Verbesserung der Brennstoffeinsparung führt.
Der erste Zyklus beginnt mit der Befeuerung von der Nordseite des Ofens aus. Der Brennstoff, entweder Erdgas oder Heizöl, wird über mehrere Brenner, die sich unter den Öffnungen befinden, in den Ofen eingeführt. Wenn der Brennstoff in das Schmelzgerät eintritt, wird er mit der Verbrennungsluft vermischt, die durch den Regenerator geströmt und vorgewärmt wurde. Das Brennstoff-Luft-Verhältnis und die Gesamtbrennstoffmenge für jeden Brenner und jede Öffnung werden sehr genau kontrolliert. Wenn das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Schmelzofen eintritt, wird der Brennstoff durch die starke Hitze des Schmelzofens entzündet und es entsteht eine kontinuierliche Flamme, die sich nahezu über die gesamte Breite des Schmelzofens erstreckt. Die Verbrennungsabgase verlassen den Schmelzofen durch die Öffnungen auf der Südseite des Schmelzofens, machen eine 90-Grad-Kurve und strömen nach unten durch den Südregenerator. Regeneratoren sind feuerfeste Konstruktionen mit einer Fläche von 11m x 3m und einer Höhe von 10m. Im Inneren der Regeneratoren ist eine Matrix aus feuerfesten Steinen von unten bis zur Portebene gestapelt. Die Ziegel nehmen Wärme auf, wenn die Abgase durch die Öffnungen in der Ziegelmatrix strömen. Am Boden des Regenerators befindet sich ein mit feuerfestem Material ausgekleideter Abgaskamin, der die Abgase durch ein Umkehrventil zum Abzug in den Schornstein leitet. Das durch den Regenerator strömende Abgas erhitzt die Ziegel (Riffelsteine) auf 650 Grad an der Unterseite der Schachbrettmatrix und auf 1320 Grad an der Oberseite der Matrix.
Wenn die Steine ​​des Südregenerators ihre gewünschte Maximaltemperatur erreicht haben, reversiert der Ofen. Dies bedeutet, dass die Brennstoffzufuhr auf der Nordseite gestoppt und auf der Südseite gestartet wird, wobei gleichzeitig die Position des Umkehrventils geändert wird, sodass der Nordabgaskanal zum Schornstein hin offen ist und der Südabgaskanal zum Schornstein hin geschlossen und zum Schornstein hin offen ist Zufuhr von Verbrennungsluft, die durch den Süd-Regenerator nach oben strömen kann, Wärme aufnimmt und sich mit Brennstoff aus den Süd-Port-Brennern verbindet, um für die Verbrennung im Schmelzofen zu sorgen.
Ein regenerativer Ofen ändert seine Brennrichtung regelmäßig, normalerweise alle 15 bis 20 Minuten, um einen Teil der in den Abgasen verlorenen Wärme zurückzugewinnen und so effizienter zu arbeiten.

Verfeinerung
Der Refiner ist eine Erweiterung des Schmelzofens mit einer Fläche von 13 m x 9,5 m (123,5 m2). Wenn alle Rohstoffe vollständig geschmolzen sind, können große Mengen an Gasen, die im Glas verbleiben, Blasen, Kristallkeime oder Blasen bilden. Der Zweck des Refiners besteht darin, diese gasförmigen Einschlüsse zu entfernen.

Bildung
Sobald das Glas veredelt ist, kann das geschmolzene Glas in die gewünschte Form gebracht werden. Dies geschieht durch Eintauchen eines Metallstabes, genannt Gather, in den Ofen und Auffangen eines Klumpens geschmolzenen Glases am Ende. Anschließend formt der Glasarbeiter das Glas, indem er in die Glasur hineinbläst und mit Luftdruck die gewünschte Form erzeugt.

Kühlung
Sobald das Glas geformt ist, wird es über mehrere Stunden oder sogar Tage langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Dies geschieht in einem Prozess namens Glühen, der dazu beiträgt, Spannungen im Glas zu vermeiden, indem es eine allmähliche und gleichmäßige Abkühlung ermöglicht. Das fertige Glas kann dann je nach Bedarf poliert, geschnitten oder anderweitig bearbeitet werden.