Forno de vidro

Fornos de panela
Fornos de panela são estruturas construídas com materiais refratários nas quais não há contato entre o forno e o vidro. O vidro é derretido em diversos potes feitos de materiais refratários resistentes ao ataque do vidro em altas temperaturas. Os potes são carregados em lote, que é derretido durante várias horas e trabalhado em um ciclo de 24 ou 18-horas. Um pote médio pode conter 600-700 kg de vidro. Fornos de panela são usados ​​onde o vidro é formado por sopro manual e bucal. Uma das principais vantagens deste sistema é que vários tipos de vidros podem ser fundidos ao mesmo tempo. Um pote pode ser usado para cerca de 30 ciclos de fusão e, assim, produzir entre 18 e 21 toneladas de vidro.

Fornos Tanque
Os fornos tanque são usados ​​onde um fluxo contínuo de vidro é necessário para alimentar máquinas automáticas de formação de vidro. São mais econômicos no uso de combustível e são utilizados principalmente para a produção em larga escala de recipientes, vidros planos, lâmpadas elétricas, tubos e louças domésticas feitas à máquina. Um grande forno de vidro float pode ter capacidade de 2000 toneladas. Um forno tanque consiste em um banho, construído com um material refratário muito especial, que pode resistir ao ataque químico do vidro fundido em temperaturas acima de 1.500 graus, e uma superestrutura onde ocorre a combustão. A qualidade dos materiais refratários utilizados na construção do banho melhorou tanto que, enquanto há cerca de 30 anos a vida útil de um forno era bem inferior a 2 anos, agora é superior a 9 anos.

Fornos de Combustão Regenerativa
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 toneladas por dia), quase sempre são usados ​​fornos regenerativos de fogo cruzado. Para instalações de média capacidade (100–500 toneladas por dia), os fornos regenerativos de porta final são mais comuns.

Forno de queima direta
Um forno de queima direta não utiliza nenhum tipo de trocador de calor. A maioria dos fornos de combustão direta usa oxigênio em vez de ar como oxidante. Isso é comumente chamado de fusão com oxi-combustível. As principais vantagens da fusão com oxicorte são o aumento da eficiência energética e a redução da emissão de óxidos de nitrogênio (NOx). Ao remover o ar, o nitrogênio é removido, o que reduz o volume dos gases de exaustão em aproximadamente dois terços e, portanto, reduz a energia necessária para aquecer um gás não utilizado na combustão. Isto também resulta numa diminuição dramática na formação de NOx térmico. Contudo, os fornos concebidos para combustão de oxigénio não podem utilizar sistemas de recuperação de calor para pré-aquecer o oxigénio. Inicialmente, os fornos que utilizam 100% oxicombustível eram usados ​​principalmente em fusões menores (<100 tons per day), but there is a movement toward using oxy-fuel in larger, float glass plants.

Forno elétrico
Um forno elétrico usa eletrodos inseridos no forno para derreter o vidro por aquecimento resistivo à medida que a corrente passa através do vidro fundido. Esses fornos são mais eficientes, relativamente fáceis de operar, têm melhor desempenho ambiental no local e custos de reconstrução mais baixos em comparação com os fornos movidos a combustíveis fósseis. No entanto, os combustíveis fósseis podem ser necessários quando o forno é iniciado e são usados ​​para fornecer calor na extremidade de trabalho ou na fornalha. Esses fornos são mais comuns em aplicações menores porque, em um determinado tamanho, o alto custo da eletricidade anula a melhoria da eficiência.

Derretendo
A mistura do lote é entregue ao forno de fusão onde o lote é aquecido a aproximadamente 1.580 graus (2.875 graus F). O isolamento, os recursos especiais de fluxo de ar e o aquecimento do ar de combustão permitem que o forno opere com eficiência máxima de combustível e emissões poluentes insignificantes. O lote é derretido por combustíveis fósseis, gás natural ou óleo combustível.
O forno de fusão é composto por tijolos refratários, em formatos padronizados e especiais, aço de suporte e ligação, isolamento, sistema de queima de combustível, sensores de temperatura e os controles necessários. O projeto do forno é adaptado para atender às metas específicas de tonelagem da planta.
Do aparelho de fusão, o vidro flui através da área da cintura, onde os agitadores homogeneizam o vidro na extremidade de trabalho. A cintura é um canal revestido de refratário que conecta o aparelho de fusão à extremidade de trabalho.

Combustão do aparelho de fusão
Um forno usa regeneradores para armazenar o calor residual contido nos gases de exaustão desenvolvidos durante um ciclo de queima do forno. O calor residual é então utilizado para pré-aquecer o ar de combustão durante o próximo ciclo de combustão, resultando numa melhoria considerável na economia de combustível.
O primeiro ciclo começará com a queima do lado Norte do forno. O combustível, seja gás natural ou óleo combustível, é introduzido na fornalha através de vários queimadores localizados sob as portas. À medida que o combustível entra no aparelho de fusão, ele é misturado com o ar de combustão que passou e foi pré-aquecido pelo regenerador. A relação combustível/ar e a quantidade total de combustível para cada queimador e porta são controladas de perto. À medida que a mistura ar-combustível entra no aparelho de fusão, o combustível é inflamado pelo intenso calor do aparelho de fusão e desenvolve-se uma chama contínua que se estenderá por quase toda a largura do aparelho de fusão. Os gases de escape da combustão saem do aparelho de fusão através das portas no lado Sul do aparelho de fusão, fazem uma volta de 90 graus e fluem para baixo através do regenerador Sul. Os regeneradores são estruturas refratárias com área de 11m x 3m e altura de 10m. No interior dos regeneradores, uma matriz de tijolos refratários é empilhada de baixo para cima até o nível da porta. Os tijolos absorvem calor à medida que os gases residuais passam pelas aberturas na matriz do tijolo. Na parte inferior do regenerador há uma chaminé de exaustão revestida de refratário que canaliza os gases de exaustão através de uma válvula de reversão para a chaminé para descarga. O gás residual que passa pelo regenerador aquece o tijolo (damas) a 650 graus na parte inferior da matriz do verificador e a 1320 graus no topo da matriz.
Quando as peças do regenerador Sul atingirem a temperatura máxima desejada, o forno inverte. Isto significa que a alimentação de combustível é interrompida no lado Norte e iniciada no lado Sul juntamente com a válvula de reversão mudando de posição para que a conduta de exaustão Norte fique aberta para a chaminé e a conduta de exaustão Sul seja fechada para a chaminé e aberta para o fornecimento de ar de combustão que pode fluir para cima através do regenerador Sul, absorvendo calor, e combinar-se com o combustível dos queimadores da porta Sul para fornecer combustão ao aparelho de fusão.
Um forno regenerativo muda sua direção de queima periodicamente, geralmente a cada 15 a 20 minutos, para permitir recuperar parte do calor perdido nos gases de exaustão residuais e, portanto, fazê-lo operar de maneira mais eficiente.

Refino
O refinador é uma extensão do aparelho de fusão com área de 13m x 9,5m (123,5m2). Quando todas as matérias-primas estiverem totalmente derretidas, grandes quantidades de gases que permanecem no vidro podem formar bolhas, sementes ou bolhas. O objetivo do refinador é remover essas inclusões gasosas.

Formando
Uma vez refinado o vidro, o vidro fundido está pronto para ser moldado no formato desejado. Isso é feito mergulhando uma haste de metal, chamada de coleta, no forno e coletando uma gota de vidro derretido na extremidade. O vidreiro então molda o vidro soprando na dobra, usando a pressão do ar para criar a forma desejada.

Resfriamento
Uma vez formado o vidro, ele é resfriado lentamente até a temperatura ambiente durante várias horas ou até dias. Isso é feito em um processo denominado recozimento, que ajuda a prevenir qualquer tensão no vidro, permitindo que ele esfrie de forma gradual e uniforme. O vidro acabado está então pronto para ser polido, cortado ou acabado conforme necessário.