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1、目录1. 绪论 12. 计算内容 . 42.2 熔化率的选取 42.3 熔窑基本结构尺寸的确定 42.4 窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定 62.5 燃料燃烧计算 72.6 燃料消耗量的计算 82.7 小炉结构的确定与计算 102.8 蓄热室的设计 112.9 窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定 123. 主要技术经济指标 124. 对本人设计的评述 14参考文献 . 141.绪论课程设计是培养学生运用玻璃窑炉及设计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。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
2、，逐步掌握窑炉及其他热工设备设 计的基础知识和技能，并对所学窑炉热工设备理论知识进行验证和深化，为将来从事生产、 设计、研究及教学奠定良好的基础，同时为毕业论文打下坚实的基础。1.1设计依据设计内容：年产12000吨高白料酒瓶燃油蓄热式马蹄焰池窑（1）原始数据：a）产品规格：青白酒瓶容量500mL,重量400g/只b）行列机年工作时间及机时利用率：313天，95%c）机速：QD行列机 青白酒瓶38只/分钟d）产品合格率：90%e）玻璃熔化温度1430Cf）玻璃形成过程耗热量q玻=2350kJ/kg玻璃液g）重油组成（质量分数，见表1- 1表1-1重油组成CarHkNbrQrSrMrAar合计8
3、9.436.500.600.010.433.000.031001.2述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向玻璃窑炉是熔制玻璃的热工设备，利用燃料的化学能、电能或其它能源产生热量，造成 可控的高温环境，使玻璃配合料在其中经传热、传质和动量传递过程，完成物理和化学变化, 经过熔化、澄清、均化和冷却等阶段，为生产提供一定数量和质量的玻璃液。我国的玻璃窑炉古已有之，其经历了一个漫长的发展史，通过燃料和技术的发展提高， 玻璃窑炉现在已经有了较大的进步。我国的玻璃窑炉基本上都为火焰池窑，其基本结构为： 玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四部分。目前我国玻璃窑炉的主体要燃料有煤、 重油、发生炉煤气、天然气
4、，其中最普遍采用的是煤和重油，为节能降耗减少污染，也有许 多窑炉采用发生炉煤气和天然气，如下表 1-2介绍了我国玻璃窑炉的发展史：表1-2介绍了我国玻璃窑炉的发展史阶段燃料窑型窑龄古代木材直火式坩锅窑几个月奠基煤炭坩锅窑、发明池窑0.5 年-1.0 年缓慢煤炭1920-1945年池窑1-2年飞跃高热值1945-1960年池窑3-4年持续高热值1960-至今池窑7-8年我国现阶段的玻璃池窑主要有平板池窑，横焰流液洞池窑、换热式单（双）碹池窑、蓄 热式马蹄焰流液洞池窑，另外我国玻璃窑炉还有坩锅窑、电熔窑和浮法玻璃池窑。近年来随着科学技术的进步和人们环保意识的增强，国内国外新技术，新设备，如减压 澄
5、清、全氧燃烧、纯氧助燃、顶插全电熔窑、深澄清池、三通道蓄热式等。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，走出一条仅能环保的可持续 发展道路。1.3所选窑炉类型的论证本设计采用蓄热式马蹄焰流液洞池窑。（1） 其优点有：a. 热利用率高，火焰行程长，因而燃料燃烧充分，同时窑体表面积小，热散失少，可提 高热利用率，降低燃料消耗；b. 结构简单，造价低，只有一对小炉布置在熔化部端墙上。（2） 但该窑也有缺点：a. 沿窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面积小，在炉宽上温度分布不均匀， 尤其是火焰换向带来的周期性的温度波动和热点移动；b. 一对小炉限制了炉宽，进而限
6、制了生产的规模；c. 燃料燃烧喷出的火焰诱使对料堆有堆料作用，不利于配合料的熔化和澄清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。其适用于各种空心制品、压制品和玻璃球的生产。1.4关工艺问题的论证（1）温度制度：盘山形卅尊T形温皮曲线的类型S1“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1/22/3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
7、窑稳定性不很强。（4）液面制度：稳定。波动会加剧液面处耐材侵蚀。对成型也有影响。日用玻璃 池窑要求土 0.5mm 轻量瓶为土 0.10.3mm）。探针式和激光式测量方法。安装在供料道或工作池。依靠控制加料机的加料速率 来进行。（5）气氛制度：通过烟气中02含量和CO含量判断。多数玻璃需氧化焰，但芒硝 料要求还原焰。通常借助改变空气过剩系数来调节窑内气氛的性质（空气口大小和鼓风用量）。Fe2+ 深绿色，透光性差，透热差。Fe3浅黄色，透热、透光性强。火焰亮度判断，明亮为氧化焰，不大亮为中性焰，发浑者为还原焰。（6）换向制度：蓄热式池窑定期倒换燃烧方向，使蓄热室格子体系统吸热和换热 交替进行。换向
8、间隔一般为2030/min，烧重油熔窑，换向时先关闭油阀，然后 关小雾化剂阀，留有少量雾化剂由喷嘴喷出，为的是避免排走废气时喷油嘴被加热，喷嘴内重油碳化，堵塞喷油嘴。（7）加料方式：采用单侧加料。2. 计算内容2.1 日出料量的计算日出料量由年产量和原始数据计算得：单台DQ列机年产合格瓶量（吨/年）m为m=机速（只/分钟）x 60x 24x瓶重x 10-6 x行列机年工作时间x机时利用率x产品合 格率QD : m=38X 60 x 24 x 400x 10-6 x 313x 95%x 90%=5857.5571观/ 年因设计要求年产量为 12000吨/年的玻璃酒瓶，则选用QD行列机台数 n=1
9、2000/5857.6=3故玻璃熔窑日出料量 G（ t/d ）G=机速（只/分钟）x 60x 24 x瓶重（g/只）x 10-6 x台数G=38x 60x 24x 400x 10-6x 3=65.7t/d计算玻璃熔窑日出料量 G（ t/d ）2.2 熔化率的选取熔化率 K 是玻璃窑炉一个重要的技术指标，它是指窑池每平方米面积上每天熔制的玻璃 液量，单位是 kg/（m 2d） 或 t/（m 2d） 。熔化率K的选择依据：（ 1 ）玻璃品种与原料组成；（ 2）熔化温度；（ 3）燃料种类与质量；（ 4）制品质量要求；（ 5）窑型结构，熔化面积；（ 6）加料方式和新技术的采用；（ 7）燃料消耗水平；（
10、 8）窑炉寿命和管理水平。参考教材 A,P92表4-2。 K=2.02.2 t/（m 2 d） 取熔化率为：K=2.0t/d2.3 熔窑基本结构尺寸的确定2.3.1 熔化部面积计算熔化部池窑面积根据已定的熔窑规模（日产量）和熔化率K估算，由教材A,P91 式（ 4-1 ）有:熔化池面积 F 熔=G/K=65.78/2.0=32.9m232冷却部面积计算根据经验值，参考教材 A,P98表4-9，取F 冷/F熔=20%贝U F冷=32.9 X 20%= 6.58吊根据玻璃品种、供料道条数、成型机部位和操作条件来决定冷却部形状，本设计采用扇 形供料道，冷却部一般比窑池浅 300mm取 900.2F
11、冷=32.9 X 20%=6.58m如图2-1所示C.5*贝U F 冷=1/2 ： = 1/2 X 3.14 X 2.1 2=6.92 m2所以F冷/F熔=21.0%2.3.3窑池长度和宽度的确定由教材A, P93,表4-3可知，烧重油时马蹄焰池窑的长宽比较烧发生炉煤气的稍大些。 这是由于采用了高压外混喷嘴，特别是直流式，喷出火焰射程长，冲量大，刚性强，火焰转 弯困难，为了避免冷却部温度过高，流液洞盖板过早烧损一囧窑池横向出现温度差，必须把 窑池放长；另外，烧重油后火焰温度升高，加快了熔化速度，增大了出料量。为了确保玻璃 液的质量，有必要将窑池适当放长。但长宽比过大时，在火焰喷出的正前方空间燃
12、烧产物排 除困难，逐渐积聚，压力增大，是火焰变短。基于以上原则，马蹄焰池窑池长不宜小于4m熔化面积较大时，长宽比可取低些，否则窑池过长，火焰很难同时满足熔化与澄清的要求。 本设计长宽比取1.6.贝U F熔=1.6 XB2解得：L=7.2m ,B=4.5m如图2-1所示(2-3-3 )实际熔化面积：F熔实际=7.2 X 4.5=32.4m222实际熔化率：K=G/ F熔实际=65.7t/d/32.4 m =2.03t/(m d)(2-3-4 )2.3.4熔化池深同玻璃液质量关系很大，池深须使窑内不形成不动层。深影响窑容量，即窑内停留 时间，停留1.52天。合理的池深必须综合考虑到玻璃颜色、玻液粘
13、度、熔化率、制品质量、燃料种类、池底砖质量、池底保温和新技术采用(鼓泡、电助熔)等。参考教材A,Pg93表4-4和近似式(4-2 )池壁高度 即为池深，一般取 0.8-0.9m 。初取 h=0.9m.校核：池深 h 可按近似公式计算h=0.4+( 0.5 a) lgVV 熔化池容积， m3；a系数，其值00.135.h=0.4 +(0.5-0.02 ) lg(31.5 x 0.9)=1.1m 解得：h=1.1m由于此池窑熔化率较大，所以池窑深度应深一些，因此 h 取 1.2m.熔化池窑坎可以强化熔化率，取窑坎高 600mm般置于熔化池长的2/3处。玻璃液的平均密度为2.45g/cm3,即2.4
14、5t/m 3则玻璃液停留时间t=31.5 x1.2x2.45/65.7=1.41 天因玻璃液在窑内停留一天以上，故上述计算合理。冷却部池深取浅(比熔化池浅300mm,本设计取h=0.9m冷却率=正常流动负荷/冷却部面积。(t/d m2 313范围。K 冷=G/F 冷=65.7/6.58=9.98符合范围t= 冷却部容积 /正常流动负荷( m3/d)=6.58x0.6x24x2.45/65.7=3.53h符合要求玻璃液停留时间。愈长愈稳定，但需更多空间，回流多。最小存 3小时玻璃流量。2.4 窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定2.4.1 窑体结构设计( 1 )池壁玻璃液的主要侵蚀为横向硅缝处
15、。 因此应尽量避免在高温区出现横向裂缝， 通常采用整 块大砖立砌，要求立砌排砖尺寸必须相当精确，结合面应加工磨制加工达到硅缝密接。本设计采用 300mmAZS33QXY + 30mr锆质捣打料 +115mmLZ-55( NZ-40) +100m硅钙板( 2)池底 结构：随着温度的提高，出料量的增加，炉龄的增加，更主要的是为减少散热损失，节约能源，现代熔窑池底多采用多层式复合池底结构。有：主体层：黏土大砖75mmAZS33WS-Y + 35锆质捣打料+ 32mm烧结锆英石砖+ 30mm锆质捣打料+300m浇注大砖+280m轻质粘土砖+10m石棉板+8m钢板( 3 )火焰空间火焰空间长度与窑池长度相等，宽度比窑池宽度多200400mm本设计取400mm则火焰空 间宽度B=4500+400=4900m
