Glasschmelzwanne

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Die Glasschmelzwanne (Wanne) wird zum Herstellen der Glasschmelze bei der Herstellung von Glas benötigt.

Die Glasrohstoffe werden chargenweise oder kontinuierlich der Glasschmelzwanne zugeführt. Die Bestandteile (das Gemenge) werden dabei zu einer flüssigen Glasschmelze aufgeschmolzen. Das Gemenge enthält neben den Grundkomponenten auch Scherben aus Recycling-Glas zur Energieeinsparung (je 10 % Scherben ca. 2 % Energieeinsparung). Der Scherbenanteil kann je nach Anforderung der gewünschten Glasfarbe bis zu ca. 85 % – 90 % (Grünglas) betragen. Beim Wechsel der Glasfarbe (Umfärben) dauert der gesamte Vorgang in großen Glasschmelzwannen oft mehrere Tage. Für einen wirtschaftlichen Betrieb werden die Glasschmelzwannen bei sogenanntem Massenglas (Hohlglas,Flachglas) rund um die Uhr das ganze Jahr hindurch betrieben. Von einer bis max. zwei kleineren geplanten Zwischenreparaturen, bei denen die Wanne außer Betrieb genommen wird, abgesehen, kann eine sogenannte Ofenreise (Kampagne) bis zur Generalreparatur (Neuaufbau) bis zu 16 Jahre und mehr betragen (je nach Produktgruppe).

Tageswannen[Bearbeiten]

Diese historische Bauart von Glasschmelzwannen produziert chargenweise (diskontinuierlich); damit werden Gläser geschmolzen, die nur in geringen Mengen benötigt werden. Die Schmelzfläche von Tageswannen liegt bei maximal 10 m2, die Schmelzleistung zwischen 0,4 und 0,8 t/m2 Schmelzfläche.
Der Hafenofen ist eine Bauart hiervon. Der Ofen besteht aus einem feuerfest gemauerten Bassin von 40 bis 60 cm Tiefe (Unterofen), das mit einem Gewölbe von 70 bis 80 cm Durchmesser übermauert ist (Oberofen).

Heute finden sich Tageswannen noch in einigen Mundglashütten und kunsthandwerklichen Ateliers sowie bei einigen Spezialglaswannen, in denen kleine Mengen hochqualitativen Glases erschmolzen werden, z. B. bei einigen optischen Gläsern. Diese Tageswannen werden nicht unbedingt am Ende eine Tages abgeschaltet, da das feuerfest Material typischerweise große Temperaturwechsel nicht erträgt und dies zu verstärkter Korrosion (Verbrauch) desselben führt. Die Tageswanne wird dann lediglich über Nacht in der Temperatur deutlich abgesenkt. Sie kann aber durchaus für eine längere Periode, ähnlich wie die kontinuierliche Glasschmelzwanne, außer Betrieb genommen werden. Dazu müssen jedoch genau auf das feuerfeste Material angepasste, definierte Abkühl/Aufheiz-Vorschriften (Prozedur über zwei bis mehrere Tage) eingehalten werden. Ausgenommen sind kleinere Öfen (Studioöfen) in kunsthandwerklichen Ateliers. Dort ist die feuerfeste Zustellung entsprechend ausgeführt.

Kontinuierlich betriebene Glasschmelzwannen[Bearbeiten]

Kontinuierlich betriebene Wannen bestehen aus zwei Teilbereichen, der Schmelzwanne und der Arbeitswanne. Getrennt sind diese durch einen Durchlass oder einer Einschnürung (Floatglas). In der Schmelzwanne wird das aufgegebene Gemenge erschmolzen und geläutert. Anschließend gelangt die Schmelze durch den Durchlass in die Arbeitswanne und von dort in die Feeder (Vorherd). Dort erfolgt die Entnahme des Glases. Die darunter stehenden Verarbeitungsmaschinen werden mit Glastropfen (Hohlglas, Tafelglas) beschickt oder an Ausläufen ein Floatbad (Flachglas ohne Struktur : z.B. Fensterglas, Autoglas) oder eine Walze (Flachglas mit Struktur) versorgt.

Schmelzwannen sind aus feuerfesten Materialien erstellt und bestehen aus den Gruppen Tonerden (Al2O3), Silika (SiO2), Magnesia (MgO), Zirkonia (Zr2O3) sowie aus Kombinationen davon zur Erzeugung von anderen feuerfesten keramischer Werkstoffen. Öfen (Schmelzwanne mit Regenerativkammern) der Glasindustrie können 2000 t (Hohlglas) bis zu 9000 t (Flachglas) feuerfestes Material enthalten.

Als Energieträger dient Erdgas, Schwer- und Leichtöl sowie Elektrizität, welche oftmals miteinander kombiniert werden. Dazu gibt es noch mit Sauerstoff betriebene Glaschmelzwannen. Dort wird die atmosphärische Verbrennungsluft durch reinen Sauerstoff ersetzt. Wegen des deshalb geringeren bei der Verbrennung aufzuheizendem Volumen bzw. der geringeren Masse, wird eine Energieeinsparung und im günstigsten Fall auch Einsparung bei den Betriebskosten erreicht. Die mit Sauerstoff betrieben Glaschmelzwannen rechnen sich jedoch wegen der mit der Sauerstofferzeugung verbundenen hohen Kosten (u.a. Strompreis) bei der Produktion von sogenanntem Massenglas wie Hohlglas und Flachglas meist nicht.

Allgemein verbreitet wird zur Energieeinsparung beim Glaschmelzprozess, neben einem möglichst hohen Altglasanteil, die Verbrennungsluft in einem Regenerativ- oder in einem Rekuperatorsystem vorgeheizt.

Beim am häufigsten angewandten Regenerativ-System werden die Abgase werden in einer Kammer durch ein Gitterwerk, erstellt mit feuerfesten rechteckigen Steinen oder spez. Formsteinen, geleitet. Diese sogenannte Gitterung wird dabei erhitzt. Nach dieser Aufwärmperiode (Speicherung der Wärmeenergie des Abgases) wird die Richtung des Abgasstroms umgekehrt und frische bzw. kalte zur Verbrennung notwendige Luft durchströmt, anstelle dessen, das nun aufgeheizte Gitterwerk der Kammer. Die Verbrennungsluft wird dabei auf ca. 1200 °C - 1300 °C vorgewärmt. Dadurch wird eine erhebliche Energieeinsparung beim Schmelzprozess erreicht. Die Abgase treten nach der Verbrennung in die Gitterung einer anderen Kammer ein und heizen dort die nun mehr abgekühlte Gitterung wieder auf. Der Vorgang wiederholt sich dann durch Umkehrung der Richtung des Luft und Abgasstroms periodisch in Intervallen von 20 bis 30 Minuten. Die Kammern werden also wechselweise, diskontinuierlich, betrieben.

Abhängig vom Verwendungszweck gibt es verschiedene Bauformen von Glasschmelzwannen.

Das Fassungsvermögen kann von ca. einer Tonne bis über 2000 Tonnen und der tägliche Durchsatz kann von einigen Kilogramm bis über 1000 Tonnen betragen. Die Temperatur in der Wanne beträgt ca. 1500 °C, die genaue Temperatur hängt entscheidend von der Schmelztemperatur des jeweiligen Glases ab.

Literatur[Bearbeiten]