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1、日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计22020年4月19日文档仅供参考河北理工大学本科生毕业设计说明书题 目: 日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计 英文题目: the Process Design of 450t/d-FlatGlass Melting Workshop 学 院: 材料学院 专 业: 材料化学 班 级: xxxx 姓 名: xxxxx 学 号: xxxxxx 指导教师: xxxxxx 06 月 10 日摘 要玻璃是现代社会广泛应用的基础材料之一。从摩天大楼玻璃幕墙、建筑物室内采光、汽车风挡、玻璃器皿、包装材料,到电视机计算机显示屏、光学器件、无机功能材料等高科技产品,没有
2、玻璃材料是不可想象的。因此能够说,玻璃已成为继钢铁、水泥、陶瓷之后的又一大产业,发展前景十分广阔。就平板玻璃而言,浮法玻璃生产工艺是当前国际上比较先进的工艺之一。本文就浮法玻璃的生产工艺、熔化车间的工艺布置、生产设备选型、原料配方计算、熔窑结构参数计算以及熔窑合理操作与简单维护等方面作了详细的研究。另外,本论文还对玻璃工厂厂址的选择原则以及全厂车间的布置也作了一简单的介绍,以供参考。关键词: 熔窑;浮法玻璃;热修;玻璃熔制;AbstractGlass is widely applied in our modern society, and it has been one of the basi
3、c materials. For the skyscrapers glass curtain wall, indoor day-lighting of buildings, the windshield, the glassware, the packaging materials, the set computer screen, optics, the inorganic functional materials high-tech product, it is unthinkable without glass materials. So we can say that, glass h
4、as become a new industry after the industries Steel, cement and ceramics. Front view of glass is wide. As to flat glass, float glass production process is one of the advanced processes in the world. This paper make a great study of the float glass production process, processing set-up of melting wor
5、kshop, type selection of production equipment, the formula calculation of ingredients, the parameter calculation of melting furnace structure, and the operation and protection of melting furnace. Besides, the paper tells us the principle on point-selecting of a glass factory and the arrangement of t
6、he whole workshop. Just for reference .Key Words:Melting Furnace; Float Glass; Hot Repair; Glass Melting Process;目录引言1第一章 绪论21.1 玻璃的熔制21.1.1 硅酸盐的形成21.1.2 玻璃液的形成21.1.3 玻璃液的澄清31.1.4 玻璃液的均化31.1.5 玻璃液的冷却31.2 浮法工艺41.2.1 浮法工艺的特点41.2.2 浮法工艺前景61.2.3 浮法玻璃新技术、新产品的发展趋势6第二章 工艺设计方案72.1 综述72.2 车间工艺布置的要求72.2.1厂房布置
7、的要求72.2.2设备布置82.3熔化车间的工艺布置82.3.1 熔化工段的布置82.3.2熔化主窑的结构102.3.3熔化部的结构112.3.4熔化部的保温结构122.4 冷却部结构设计132.5 工厂的选址原则13第三章 工艺设计计算153.1 原料配方的计算153.1.1 玻璃成分153.1.2 计算步骤163.2 熔化车间的计算203.2.1 熔化部及冷却部面积计算21第四章 熔制车间生产制度234.1 综述234.2 玻璃熔制工艺技术指标244.3 主要设备的操作指标244.3.1 投料机的操作方法244.3.2 火焰换向的操作254.3.3 助燃风机的操作方法254.4 重要操作的
8、规定254.5 熔窑的维护与热修274.5.1 熔窑的日常维护274.5.2 熔窑热补操作274.5.3 熔窑的热修274.6 煤交机的维护29第五章 设计总结评价30参考文献31谢辞32引言浮法玻璃生产工艺是当前平板玻璃生产中最先进的工艺。浮法玻璃熔窑是浮法生产中重要的热工设备,玻璃从配合料到可供成型的玻璃液,整个变化过程都在此完成,其能耗,占全厂总能耗的70%以上。玻璃熔窑的作用就是给成型部提供质量良好的玻璃液,以使其后的生产能够顺利地进行。熔窑作业好坏直接影响玻璃产品的质量和成木。大型浮法玻璃熔窑的建造投资很大,高达数亿元,而且生产过程中维护费用也十分巨大。因此,加强对浮法玻璃熔窑的科学
9、研究,提高玻璃熔窑设计水平,改进熔窑结构和作业条件,对降低玻璃生产成木、提高玻璃质量、节约能源等都有重要的意义。玻璃的熔制就是在苛刻的高温条件下,把石粉类的配合料熔融为高温澄清均匀的玻璃液。其过程涉及燃烧、高温配合料化学反应、热量传递、质量传递和动量传递等过程。熔制过程既具有工程热物理研究范围的通性,又具有复杂的高温反应过程特殊性。在熔制过程中,玻璃液流动过程在促进热量传递和质量传递上起着重要作用,合理的流动形态能够提高玻璃的熔化速率,从而降低玻璃的生产成本。 一个工厂是否能够生存下去就在于它的生产成本是否低廉、产品价格是否合理、是否能够能她人之不能、公司产品的质量是否可靠、管理制度是否合理等
10、等。然而,这一切都取决于其所采用的生产工艺是否先进、车间的布置以及设备的选型是否符合要求、生产操作是否合理等。本文对此逐一作了系统的研究。第一章 绪论1.1 玻璃的熔制玻璃的生产主要包括原料配方的设计、原料的预混、配合料的制备、配合料的投放、玻璃的熔制、玻璃的成型、玻璃的冷端处理等工序。玻璃的熔制就是在苛刻的高温条件下,把石粉类的配合料在高温下熔融为澄清、均匀的玻璃液的过程,是玻璃制造过程中的主要过程之一。过程涉及燃烧、高温配合料化学反应、热量传递、质量传递和动量传递等过程。熔制速度和熔制的合理性对玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和吃药寿命等的影响很大。玻璃的熔制包括一系列的物理化
11、学的反应过程,一般可分为以下五个阶段,即:一、硅酸盐的形成;二、玻璃液的形成;三、玻璃液的澄清;四、玻璃液的均化;五、玻璃液的冷却;1.1.1 硅酸盐的形成此阶段属于配合料层的高温反应阶段。在此阶段,会发生一系列的物理的、化学的反应,如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变组分熔化以及石英砂与其它组分之间所进行的固相反应。这个阶段结束时,大部分气态产物从配合料中逸出,配合料最后变成有硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物,同时,共熔体开始生成,石英颗粒逐渐溶解,最后初步形成玻璃液。硅酸盐的形成速度取决于配合料的性质和加料方式。1.1.2 玻璃液的形成 在实际生产中,配合料的熔化过程中玻璃形成阶段实
12、际上是与硅酸盐的形成同时进行的。只是此阶段属于玻璃的进一步熔化阶段,在高温及自然对流、强制对流的综合作用下,残余的石英颗粒在玻璃体中完全熔融。此时玻璃液中还剩有气泡和条纹。需要注意的是,硅酸盐的形成只需要很短的时间,而玻璃的形成则需要较长的时间。假如从硅酸盐形成开始到玻璃形成结束需要32min左右,那么硅酸盐的形成与玻璃的形成所需的时间分别在34min和2829min左右。1.1.3 玻璃液的澄清玻璃液的澄清澄清过程就是消除玻璃液中气泡的过程。在此阶段,玻璃液中的澄清剂在适当的温度条件下开始分解,释放出气体并向玻璃液中的小气泡内扩散,从而促进气泡长大并逸出。影响玻璃液澄清的因素主要有:配合料中
13、的气体率、澄清温度、窑压等。能够经过延长澄清时间、提高澄清温度、玻璃液沸腾搅拌、鼓泡、加澄清剂等方法来加速澄清。1.1.4 玻璃液的均化玻璃液的均化目的是要达到化学均一性和热均一性。它与上一个阶段并没有一个明显的界限,它是对玻璃液所进行的再次均化作用。包括自然均化和强制均化两种方式。自然均化主要是利用玻璃液内部的对流作用来对自身进行均化,即经过玻璃液中不均匀体的溶解核扩散作用来达到均化的效果,但效果并不显著。由于在静止的玻璃液中不均匀体的扩散速度是非常缓慢的,她们的扩散速度只有10-610-7cm/s.这使得自然均化不但用时过长,还会降低玻璃的生产效率;强制均化是经过对玻璃液进行强制搅拌或经过
14、鼓泡来使其在外加力的作用下进行均化,效果十分显著。 当前,大多数厂家都采用强制均化的方法来对玻璃液进行均化。 1.1.5 玻璃液的冷却表1-1 玻璃的熔化制度序号阶段温度范围/01硅酸盐类氧化物的分解800100002玻璃液的形成120003玻璃液的澄清1400150004玻璃液的均化1500135005玻璃液的冷却13501100即便是澄清均化很好的玻璃液也不能马上成型制成制品,这是因为不同制品的成型温度不尽相同或者是要求玻璃液的黏度不同。在此阶段,玻璃液被冷却至成型所需的温度(11001050),一般情况下是采取吹冷却风的方式。需要注意的是,玻璃液的冷却风直接与玻璃液接触,因此必须保证风的
15、纯净度,以免对玻璃液的质量产生影响,造成不必要的损失。1.2 浮法工艺浮法玻璃成型工艺较其它成型工艺都有了很大的进步,使平板玻璃的生产有了一个质的飞跃。平板玻璃浮法新工艺的创造,被誉为玻璃工业的一次革命。浮法玻璃的问世,也对玻璃生产技术产生了深远影响。 平板玻璃的成型历史,早在公元5世纪时就己经开始。从比利时人艾米尔弗克于19 顺利地进行了有槽垂直引上法的试验(平板玻璃经过受压的耐火槽子砖槽口挤压、拉引垂直向上成形),于19 投入工业生产(又称弗克法),直到英国皮尔金顿兄弟有限公司于1959年宣布浮法玻璃工艺生产技术成功,1963年开始出售浮法技术专利,其间共经历了50年。这期间,美国人柯尔木于19 创
