玻璃马蹄焰池窑课程设计说明书

玻璃窑炉及设计课程设计说明书

题目：年产42200吨高白料酒瓶燃油

蓄热式马蹄焰池窑设计

学生姓名： \\ 学 号：

院 （系）： 材料科学与工程学院 专 业： 无机非金属材料工程 指导教师：

2013年6月20日

目 录

1绪论 ...................................................................... 2

1.1设计依据： ........................................................... 2 1.2简述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向 ............................... 2 1.3对所选窑炉类型的论证 ................................................. 3 1.4有关工艺问题的论证 ................................................... 4 2.设计计算内容 .............................................................. 5

2.1日出料量的计算 ....................................................... 5 2.2熔化率的选取 ......................................................... 5

2.2.1熔化部面积计算 ................................................. 6 2.2.2冷却部面积的计算 ............................................... 6 2.2.3窑池长度、宽度的确定 ........................................... 6 2.2.4池窑深度的确定 ................................................. 7 2.3熔窑基本结构尺寸的确定 ............................................... 7

2.3.1窑体结构设计 ................................................... 7 2.3.2火焰空间 ....................................................... 8 2.3.3流液洞 ......................................................... 8 2.3.4投料口 ......................................................... 9 2.4燃料燃烧计算 ......................................................... 9

2.4.1理论空气需要量及燃烧产物量的计算 ............................... 9 2.4.2理论烟气量的计算 ............................................... 9 2.5燃料消耗量的计算 .................................................... 10

2.5.1全窑热平衡热支出主要有三项 .................................... 10 2.5.2窑炉热量收入 .................................................. 10 2.5.3校核各项经济指标 .............................................. 11 2.5.4熔化热效率η熔 ................................................ 11 2.6小炉结构的确定与计算 ................................................ 11

2.6.1初定小炉尺寸 .................................................. 12 2.6.2小炉喷嘴 ...................................................... 12 2.6.3小炉口材质 .................................................... 12 2.7蓄热室的设计 ........................................................ 12 2.8窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定 .............................. 13 3.主要技术经济指标 ......................................................... 13 4.对本人设计的评述 ......................................................... 14 参考文献 ................................................................... 16

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1绪论

课程设计是培养学生运用《窑炉及设计（玻璃）》课程的理论和专业知识，解决实际问题，进一步提高设计、运算、使用专业资料等能力的重要教学环节。目的是使学生受到设计方法的初步训练，逐步树立正确的设计观点，增强设计能力、创新能力和综合能力，初步掌握窑炉及其它热工设备设计的基本知识和技能，并对所学窑炉热工理论知识进行验证和深化，为将来从事生产、设计、研究及教学等方面工作打下良好的基础。同时为毕业设计（论文）奠定良好的基础。 1.1设计依据：

（1）设计题目：年产42200吨高白料酒瓶燃油马蹄焰玻璃池窑的设计 (2) 原始数据: 产品规格：高白酒瓶容量550mL, 重量450g/只 行列机年工作时间及机时利用率：325 天，95% 机速：QD8行列机 高白酒瓶75只/分钟 QD6行列机 高白酒瓶42只/分钟 产品合格率：90% 玻璃熔化温度1430℃

玻璃形成过程耗热量q玻=2350kJ/kg玻璃液 重油组成（质量分数%），见表1 。

表1 重油组成 Car Har Nar Oar Sar Mar Aar 89.43 6.50 0.60 0.01 0.43 3.00 0.03 1.2简述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向

玻璃生产专用热工设备统称为玻璃窑炉。

玻璃窑炉是玻璃行业生产的心脏，是能源消耗的主要设备。目前我国正在运行的窑炉以火焰炉为主，能耗水平较高（一般在300~500公斤标煤/吨成品左右，国际先进水平为相当于150～200公斤标煤/吨成品）；熔化率低（一般在1。5~2吨玻璃液/平方米熔化面积·天，国际先进水平为3~3。6吨工字钢玻璃液/平方米熔化面积·天），周期熔化率低（国际可超过10000吨玻璃液/窑炉运行周期，国内在2400～6200吨玻璃液/窑炉运行周期）这也与我们企业的产品结构、窑炉熔化面积的大小、生产线的合理配置有关；在能源结构方面，我们目前主要选用煤和油，热利用率低且污染严重，而目前国际上则普遍采用天然气和电等清洁能源，热利用率高污染少。即使用油为燃料的企业，大部分都采用电助熔和纯氧燃烧技术，以提高热效率和熔化率减少污染。在窑炉寿命方面，我们的窑炉一般在4~6年，而国际先进水平都在10年左右，有少数的窑炉寿命超过12年。当然在采用耐

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合计 100 火材料和一次性投资造价较高，但算总账可能比4~5年搞一次窑炉停产大修的投入还要低一些，我们需要结合国情有针对性地吸取国际先进经验。在窑炉自动控制方面，国外几乎都采用了玻璃液熔化过程的自动控制技术，而我们的大多数窑炉没有安装自动控制系统，要提高熔化质量、延长窑炉寿命及做好节能减排，窑炉自动控制系统是不可缺少的。

玻璃制造有5000年历史，以木柴为燃料、在泥罐中熔融玻璃配合料的制造方法延续了很长时间。1867年德国西门子兄弟建造了连续式燃煤池窑。1945年后，玻璃熔窑迅速发展。

我国玻璃行业约拥有玻璃窑炉4000~5000座，生产各种玻璃2800~3500万吨。其中大部分 玻璃窑炉基本上都是火焰池窑、其基本结构为：玻璃容制、热源供给、余热回收、排烟供气部分。目前我国主要耗用能源（主要燃料为煤炭、重油、天然气及电等）折合标准煤1700~2800万吨。平板玻璃国内平均能耗为7800kJ/kg玻璃液，比国际先进水平高出30%，窑炉热效率相比低12%。玻璃窑炉节能潜力很大，走可持续发展的新路。

我国平板玻璃熔窑的发展历史大致可分为三个时期。第一个时期是50年代至70年代的有槽垂直引上时期。第二个时期是80年代的无槽引上、格拉威伯尔法的发展时期。第三个时期是90年代及以后的浮法大发展时期。

近年来，前景广阔的玻璃熔窑富氧助燃技术是建材企业“脱困增效”的重要途径，研究开发和推广应用玻璃熔窑节能降耗的新方法、新技术，是实现玻璃行业节能降耗乃至“脱困增效”目标的当务之急。玻璃熔窑富氧助燃技术在节能降耗、环境保护、经济效益等方方面面均具有显著的优越性，因此，《建材工业“九五”计划和２０１０年远景目标》明确提出要开发和推广此项技术。本世纪４０年代，美国康宁玻璃公司为促进配合料的熔化和补充热量，开始在玻璃熔窑上采用天然气———氧气燃烧技术，从而开创了玻璃熔窑富氧助燃的先河。近年来，由于燃料成本和环保因素，国外对富氧助燃技术的研究与应用方兴未艾。我国对该技术的开发应用才刚刚起步，随着科学技术的进步和人们的环保意识的增强，国内国外出现许多新技术、新设备，如减压澄清、纯氧燃烧、纯氧助燃，顶插全电熔窑，澄清池，三通道蓄热室等。通过采用新技术、新工艺，可进一步降低能耗，提高玻璃液质量，减少环境污染，走出一条节能环保的可持续发展道路。 1.3 对所选窑炉类型的论证 阶段 古代 奠基 缓慢 燃料 木材 煤炭 煤炭 表1玻璃窑炉发展情况 窑型 直火式坩埚窑 坩埚窑,发明池窑 1920~1945年池窑 窑龄 几个月 0.5年~1.0年 1~2年 3

飞跃 持续 高热值 高热值 1945~1960年池窑 1960~至今池窑 3~4年 7~8年

本设计选用蓄热室马蹄焰流液洞池窑

优点：a.火焰行程长，燃烧完全。只需在窑头端部设一对小炉，占地小，投资省，燃料消耗较低，操作维护简便。

b.火焰对冷却部有一定影响，在个别情况下可借此调节冷却部的温度。 缺点：a.沿窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面积小，在窑宽度上温度分布不均匀，尤其是火焰换向带来了周期性温度波动和热点的移动。

b.一对小炉限制了窑宽，也限制了窑的规模。

c.燃料燃烧时对配合料堆有推动作用，不利于配合料的澄清。并对花格墙，流

液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。 1.4有关工艺问题的论证

合理的玻璃熔制制度是正常生产的保证。

（1）温度制度

温度制度一般是指窑长方向的温度分布，用温度曲线表示。温度曲线是一条有几个温度测定值练成的曲线。

“窑温”指胸墙挂钩砖温度。依靠燃料消耗比例调节。马蹄焰和纵焰池窑的热点值取决于熔化玻璃的品种、燃料和耐材质量。热点位置选在熔化部的1/2~2/3处，不易控制。

（2）压力制度

压强或静压头，沿气体流程。玻璃液面处静压微正压（+5Pa），微冒火。测点在澄清带处大碹或胸墙。用烟道的开度调节抽力压强。

（3）泡界限制度

人为确定玻璃液热点位置。马蹄焰池窑稳定性不很强。 （4）液面制度

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