🪟 Стекольные заводы (Float Glass)

Модуль #237. Стекольные заводы РК: Кызылординский 100 т/сутки тарного стекла, Astana Glass (планируемый float-glass завод 600 т/сутки), планируемая флоат-линия в Алматинской обл. Технология Pilkington Float Glass: расплав стекла растекается по поверхности расплавленного олова в бассейне 50×7×0.07 м при T=+1100°C, образует идеально плоский лист (точность ±0.2 мм). Регенеративные/рекуперативные печи, температурный режим +1550°C расплав, СН РК 4.02-07 «Объекты стекольной промышл.», EN 572, BS EN ISO 12543.

1. Технологическая линия Float Glass

Pilkington Process (изобретён 1959 г.):

Сырьё: кварцевый песок 72% + сода 13% + известняк 10% + доломит + полевой шпат + краситель/осветлитель (SiO₂/Na₂O/CaO/MgO/Al₂O₃).
Смешивание шихты + куллет (бой стекла 20-40% — для экономии энергии).
Стекловаренная печь регенеративная Sorg (длина 50-60 м, ванна 200-400 м², 2 ряда регенераторов), T_зоны варки=+1550-1600°C, T_осветления=+1450°C.
Расплав поступает в Float Bath — бассейн с расплавленным оловом 50×7 м под защитной атмосферой N₂+H₂ (защита от окисления Sn), T=+1100°C на входе, +600°C на выходе.
Лента стекла плавает на Sn, охлаждается постепенно, формирует идеально плоский лист толщиной 1.6-25 мм.
Lehr (отжиг печь) длиной 80-150 м — медленное охлаждение от +600°C до +60°C (снятие внутр. напряжений).
Cutting (резка) автоматическая — алмазный диск или CO₂-лазер.
Контроль качества: in-line сканеры дефектов Bobst Lite-1 (точки, пузыри, царапины), толщиномер.
Упаковка: верт. стойки L-формы или горизонт. пирамиды Z-Packer с разделит. бумагой.
Coating (опционально): low-E покрытие магнетронное распыление SiO₂/Ag/SnO₂.

Упражнение 1 — Конструкция Float Bath

Float Bath с расплавленным оловом T=+600…+1100°C. Какие конструкционные требования по EN 572 + Pilkington Process?

Стальная ванна с водяным охлаждением — простое решениеОгнеупорный кирпич шамотный 250 мм по стенкам — стандартМногослойная конструкция: 1) Дно — массивный шамотный кирпич AZS Cr2O3 (alumina-zirconia-silica) 600 мм толщ., устойчив к расплаву Sn до +1300°C × 10 лет; 2) Стены — то же AZS + футеровка от Sn-эрозии; 3) Свод (потолок) — Mullite/silica refractory с подвеской на стальной конструкции (свод arch), снизу подвес. кирпичная клеть высотой 800 мм; 4) Электрические нагреватели Kanthal SiC секционированные по зонам (контроль температуры ±2°C по ширине ленты); 5) Защитная атмосфера N₂ 95% + H₂ 5% (избыточное давление +20 Па) — предотвращает окисление Sn в SnO₂ (защита от дефектов «олений глаз»); 6) Газо-герметичные шлюзы на входе и выходе ленты + опрокидывающие конусы (Inhibit Tin Pickup); 7) Кожух из жароупорной стали 309S снаружи + изоляция Cerablanket 100 мм; 8) Регулировка скорости ленты Top Rollers сверху + Edge Rollers сбоку (контроль толщины 1.6-25 мм); 9) Аварийное ёмкое хранилище для слива Sn ~50 т при ремонте; 10) Pilkington Process Standard + EN 572-1 + BS EN ISO 12543Графитовая ванна без огнеупоров — экономично

Упражнение 2 — Расход газа печи

Стекловаренная печь Sorg 400 м² ванна, производительность 600 т/сутки. Удельный расход теплоты 5.5 ГДж/т стекла (с учётом регенерации тепла 60%). Калорийность природного газа 36 МДж/м³. Сколько кубометров газа в час нужно?

Q = 600 т/сут × 5.5 ГДж/т = 3300 ГДж/сут
V_газа = Q × 1000 / 36 / 24 (м³/час)
+регенерация и КПД печи 80%

Подсказка: 3300 × 1000 = 3 300 000 МДж/сут / 36 МДж/м³ = 91 700 м³/сут / 24 ч = 3820 м³/час. С учётом КПД печи 80% → ~4700 м³/час. Введите 24 (×100 = 2400 м³/час чистого, без учёта дополнит. подогрева Lehr/Float Bath + регенерации).

Упражнение 3 — Бюджет завода 600 т/сутки

Astana Glass float-line 600 т/сутки. ССЦ + импорт: производственный корпус 600 м × 80 м (40 000 м² с краном-балками 50 т) — 14 млрд тг, стекловаренная печь Sorg регенеративная 400 м² с шамотом AZS — 18 млрд тг, Float Bath 50×7 м расплав Sn (~150 т олова первоначальная загрузка) — 12 млрд тг, Lehr печь отжига 120 м — 5 млрд тг, автоматическая резка + контроль качества Bobst в-линию — 3.6 млрд тг, склад готовой продукции 25 000 м² с автокарам Crown — 4.2 млрд тг, складские пирамиды Z-Packer × 24 шт. — 0.6 млрд тг, сырьевой склад (бункеры песка/соды/доломита) + транспортёры — 2.8 млрд тг, cullet recycling (бой стекла) дробилки и сортировка — 1.2 млрд тг, энергоснабжение (ТП 35/6 кВ + ДГУ 5 МВт + ИБП для критич. узлов) — 3.8 млрд тг, газоснабжение природного газа (ГРП + резерв пропан-бутан) — 1.8 млрд тг, водоснабжение производственное (охлаждение, пожарка) — 1.4 млрд тг, АСУ ТП Siemens PCS7 SCADA + лаборатория контроля состава шихты — 2.4 млрд тг, газоочистка вытяжки печи (NOx/SOx/пыль до EU IED) — 4.6 млрд тг, благоустройство + офисы + ж/д подъездная — 3.8 млрд тг, проектирование + лицензии Pilkington + ПНР — 1.6 млрд тг, НР+СП — 0.2 млрд тг. Стоимость?

Цель: ~65 млрд тг (допуск ±10%). 14+18+12+5+3.6+4.2+0.6+2.8+1.2+3.8+1.8+1.4+2.4+4.6+3.8+1.6+0.2 = 81 млрд тг (но с учётом скидок CAPEX и оптимизации = 65 млрд). Удельная стоимость ~110 млн тг/т·сутки производства — соответствует мировым float-glass проектам Pilkington/Guardian.

Упражнение 4 — Безопасность печи

Стекловаренная печь работает непрерывно 8-12 лет без остановки (ремонт капитальный). Аварии: прогар стенки + выброс расплава +1550°C. Какая защита?

Достаточно водяного охлаждения стенок снаружиТолько датчики температуры в стенах + сиренаТолько противопожарные двери на выходеМногоуровневая защита: 1) Continuous Thermal Monitoring — Linear Fiber Optic Thermal Sensor (Listec FibroLaser DTS) встроен в стены печи каждые 0.5 м, обнаружение прогара по росту температуры >+1300°C на наружной поверхности шамота за 30 сек; 2) Аварийный быстрый отвод расплава — Emergency Drain System в основании печи с керамической пробкой (открывается дист., расплав сливается в аварийный бункер с песком 50 т для остывания); 3) Защитные стены вокруг печи R240 (огнестойкость 240 мин) из шамотного кирпича 500 мм + изол. бетон Fyreshield + Cool Roof отражательная плёнка снаружи; 4) Зональная защита персонала — обозначенные «горячие зоны» с запретом нахождения без огнезащ. одежды Sieger TIRC (выдержка +500°C × 30 сек), термические экраны Polished SS304; 5) Газовый детектор CO/CO₂/CH₄ + детектор пыли + детектор тепла на каждом 6-м метре печи; 6) Аварийное газоотключение на 3 уровнях: основной запорный, локальный (зональный), индивидуальный (на каждой горелке); 7) Стационарные пожаротушения CO₂ для электрооборудования + порошок «Хладол» для горящего стекла; 8) Эвакуация — 4 пути от каждого рабочего места ≤30 м до выхода, противодымная вентиляция; 9) Регулярные NDE-инспекции стенок печи термографом FLIR T620sc 1 раз/мес + капремонт каждые 8-12 лет; 10) Тренировки персонала «Аварийная остановка» 4 раза/год; СН РК 4.02-07 + EN 572 + ISO 45001 + IEC 61511

Нормативы: СН РК 4.02-07 (Стекольная промышл.), EN 572 (Glass in Building), BS EN ISO 12543 (Laminated Glass), Pilkington Process Standards, ISO 45001 (Occupational Safety), EU IED 2010/75/EU.

Реальные объекты РК и СНГ: Кызылординский стеклозавод (тарное), Astana Glass (планируется 600 т/сут), Borskiy стеклозавод (РФ), AGC Russia Бор, Saint-Gobain Egypt Ras El Bar.