《玻璃专业熔制车间毕业设计》指导书分析

玻璃专业熔制车间毕业设计指导书

一、说明书

1．总论：

内容：生产方法概况、特点、设计指导思想以及设计原则。

2．玻璃的成分设计

内容：设计原则、成分确定及性质计算（熔化温度、温度-粘度曲线、退火温度和密度）3．总工艺计算

内容：（1）主要技术经济指标的确定；

①年工作日：冷修年，310~320天；非冷修年365天。

③玻璃原板宽度：2.5~4.5m。

④机组利用率：96~98%。

⑤总成品率：72~75%。可达90~95%。

⑥碎玻璃损失率：0.5%。

（2）工艺平衡计算；

①玻璃成品产量的计算：

计算出各种规格产品的产量；各种规格产品的全年平均生产天数。

②玻璃液熔化量：

③配合料需要量：

4．熔窑设计

内容：（1）熔窑种类的确定；

（2）熔窑结构设计；

①熔化部设计：

熔化率的初步确定：

平板池窑：熔化率K=2.0~3.0（t/m2d）；

500吨窑，K=2.35（t/m2d）；700吨窑，K=2.78（t/m2d）；

熔化部面积的初步确定：

熔化面积：F m = Q

k（m

2）

式中：Q —熔窑的产量（t/d）

熔化部窑池的长度和宽度的确定：

熔化区宽度的确定：

平板池窑：B m = 0.75Х10-2Q + 6.75 （m）

TOLETO公司的经验公式：

B m = 95002.5

Q/400 （m）

熔化区长度的确定：l m = K1ХB m （m）式中：K1—熔化区的长宽比，一般为1.8~2.4。

l m = d1 + d2（n-1）+ 1.0

式中：d1—1#小炉中心线到前脸墙的距离，一般为3~4m，

900吨窑达6.8mm。

d2—小炉中心线间距，一般为2.8~3.5m。

n—小炉对数。

澄清区长度的确定：一般在8.3~19m。

熔化部窑池深度的确定：熔化部窑池深度为1.2m。

熔化部面积的调整和复核：

熔化率的复核：

熔化部窑池大碹股跨比的确定：大型窑为1

7.5~ 1

8，中小型窑为

1

8~

1

9。

大碹的厚度确定：

熔化部胸墙的高度和厚度的确定：

熔化部胸墙的高度：由燃料的种类、喷嘴的安装方式确定。平板池窑：烧煤气时，为0.8 ~ 0.9m；

烧油时，为1.5 ~ 2.0m。

熔化部胸墙的厚度：450 ~ 500mm；

熔化部火焰空间的高度和宽度的确定：

火焰空间的宽度：比窑池宽400 ~ 500mm；

火焰空间的高度：等于胸墙的高度加大碹的股高；

熔化部火焰空间尺寸的复核：

用火焰空间容积热强度来复核：

平板池窑：烧煤气时，为700 ~ 815Х102（W/m3）；

烧油时，为930~1232Х102（W/m3）；

②分隔装置的设计：

气体分格装置的设计：

气体分格装置的种类：平板池窑多使用矮碹和U型吊碹结构；

气体分格装置的尺寸确定：宽度与卡脖的宽度相等。

玻璃液分格装置的设计：

玻璃液分格装置的种类：平板池窑多使用卡脖；

玻璃液分格装置的尺寸确定：

卡脖的宽度：为熔化池宽度的35 ~ 50%；

卡脖的长度：不用搅拌器，长度为2.4 ~ 3.0m；使用搅拌器，长度为4.2 ~ 4.5m；

如再穿大水管为4.8 ~ 5.5m；

使用垂直搅拌器时，卡脖碹顶留宽度300mm的长缝；使用水平搅拌器时，在两边

胸墙开宽800mm,高400mm的孔。

③投料口设计：

加料口的布置方式：分正面投料和侧面投料；

加料口的尺寸设计：

加料口的宽度：正面投料：为池窑宽度的85%~100%；

垅式投料机：B = 900n + 300 （mm）

式中：n—投料机的台数

斜毯式投料机：B = n b+ 200 （mm）

b—投料机宽度；

侧面投料：800 ~ 1000mm；

加料口的长度：正面投料：垅式投料机：1200 ~ 1600mm；

斜毯式投料机：2000 ~ 2400mm；

侧面投料：1200 ~ 1600mm；

④冷却部设计：

窑池：冷却部窑池形状的确定：

冷却部面积的确定：用冷却部面积与熔化部面积之比来确定（F n /F m）；

一般，平板池窑：Fn

Fm= 0.5 ~ 0.6

冷却部长度、宽度和池深的确定：

冷却部宽度：可与熔化部池窑宽度的80~90%或等宽；

冷却部长度：Ln = Fn Bn

冷却部池深：平板池窑：900 ~ 1200mm；

冷却部尺寸的复核：

气体空间：

冷却部胸墙的高度和厚度的确定：

冷却部胸墙的高度：500 ~ 800mm

冷却部大碹的股跨比、厚度和高度的确定：与熔化部相同；

（3）窑体耐火材料的选择；

确定窑体各部位耐火材料的结构、种类、厚度。

（4）燃料消耗量与燃烧计算；

①燃料消耗量的计算：

理论消耗量的计算：

列出熔化部的热平衡表，然后计算出燃料消耗量。具体的计算步骤见樊德琴主编的《玻璃工业热工设备及热工测量》第120页至123页。

燃料消耗量的近似计算：

具体的计算步骤见樊德琴主编的《玻璃工业热工设备及热工测量》第124页至125页。

②燃料热值的计算：

固体和液体燃料的热值计算：

Q net，ar= 339C ar + 1030H ar—109（O ar—S ar）—25M ar （kJ/kg）

气体燃料热值的计算：

Q net= 126CO + 108H2 + 358CH4 + 590C2H4 + 637C2H6 + 806C3H6

+ 912C3H8 + 1187C4H10 + 232H2S （kJ/m3）

③空气量的计算：

理论空气量的计算：

固体和液体燃料的计算：

V a o = 0.089C ar + 0.267H ar + 0.033（S ar —O ar ） （Bm 3/kg ）

气体燃料的计算：

V a o = 0.0238（CO+H 2）+ 0.0952CH 4 + 0.0476（m + n/4）C m H n

+ 0.0714H 2S — 0.0476O 2 （Bm 3/kg ）

实际空气量的计算：

V a = αV a o （Bm 3/kg ）

烟气量的计算：

固体和液体燃料的计算：

V L = 0.01865C ar + 0.112H ar + 0.01243M ar + 0.0068S ar

+ 0.21（α—1）V a o + 0.008N ar + 0.79V a （Bm 3/kg ）

气体燃料的计算：

理论烟气量的计算：

V L o = [CO + CO 2 + H 2 + H 2O + 3CH 4 +（m+n/2）C m H n + 2H 2S

+ N 2]% + V O2o x

2179 （Bm 3/kg ）

实际烟气量的计算：

V L = V L o +（α—1）V a o （Bm 3/kg ）

⑤单位耗热量的计算：

单耗煤气量 = Q*Q1+0.3Q11 式中： Q *—玻璃液耗热量 （kJ/kg ）

Q 1—发生炉煤气的低位热值（kJ/Bm 3）

Q 11—煤气离开蓄热室时的物理热（kJ/Bm 3）

单耗煤量 = Q*(Q1+0.3Q12)Vq

式中：Vq —煤气产率（Bm 3/kg ）

单耗油量 = Q*Q2+Q21+Q22

式中：Q 2—重油热值（kJ/kg ）

Q 21—重油物理热（kJ/kg ）

Q 22—雾化介质物理热（kJ/kg ）

⑥熔窑热效率的计算：

对于烧煤气的窑：

熔窑热效率η=

pqF q1+q2

式中：p—每m2熔化部面积每小时熔化玻璃液量（kg/m2h）q—玻璃形成热（kJ/kg）

F—熔化部面积（m2）

q1、q2—分别为每小时消耗燃料的热值和物理热（kJ/）对于烧重油的窑：

熔窑热效率η=

pqF

q1+q2+q4

式中：q4—雾化介质物理热（kJ/

（5）小炉结构设计；

①小炉形式的确定：由燃料种类确定。

②燃烧器的选择：

玻璃熔窑使用的雾化器类型有：（1）机械雾化器；

（2）低压空气雾化器；

（3）中压空气雾化器；常用

③燃烧器的安装方式的确定：

燃烧器的安装方式有：（1）底烧式；常用

（2）底下插入式；

（3）顶部插入式；

（4）侧墙插入式；

（5）顶烧式；

（6）侧烧式；

④小炉主要尺寸的设计：

小炉口断面积的确定：

F = （V oa+V of）（t+273）

273w（m

2）

式中：V oa —通过小炉的空气流量（Bm3/s）Vo f —通过小炉的煤气流量（Bm3/s）

t —喷火口的火焰温度（o C）

ω—火焰的喷出速度（m/s）。一般横焰窑ω = 10~15 m/s；

横焰窑：一侧小炉口的总面积与熔化面积的比值为3.0 ~ 3.5%。

小炉口的宽高比：平板池窑：宽高比为2.3 ~ 2.5；股跨比1/10~1/8；小炉口的宽度：

平板池窑：小炉口的宽度为1.5 ~ 2.5m；

小炉口的宽度确定后，用火焰覆盖系数复核。

平板池窑：火焰覆盖系数= 一侧小炉口总宽

熔化带长

= 45 ~ 55%

小炉间距的确定：

一般小炉间距为2.8 ~ 3.5m；应保证小炉侧墙外间距在0.9 ~

1.2m，以便热修方便。

水平通道长度的确定：

燃油小炉的长度为：2.7 ~ 3.2m

燃煤气小炉的预燃室长度为：2.0 ~ 2.4m；舌头长300~500mm；舌头厚

度150~250mm；

小炉倾斜角的确定：

小炉的空气下倾角为：20 ~ 25o

燃煤气小炉的上倾角为：3 ~ 5o

喷枪的间距与喷嘴砖后移的距离：

喷枪的间距：由小炉口宽度和喷嘴形式而定，小炉口宽度为1.0 ~ 1.2m时，安装1~2只；小炉口宽度为1.2 ~ 1.6m时，安装2只；小炉口宽度为1.6 ~ 2.0m时，安装3只；

喷嘴砖后移的距离：一般燃烧点离喷火口前端距离200 ~500mm。

小炉尺寸的复核：

废气排除速度：13 ~ 15 m/s（1400 ~1500o C）

小炉口热负荷：平板池窑：450 ~ 650（kg.oil/m2.h）

（6）蓄热室结构设计；

①蓄热室形式的确定：

蓄热室的形式有：（1）连通式；

（2）分隔式；

（3）半分隔式；

（4）两小炉分隔式；

蓄热室的顶部与小炉的连接方式：（1）上升道式结构；

（2）箱形结构；

②格子体的排列方式确定：

格子体的排列方式有：（1）西门子式；常用

（2）李赫特式；

（3）编蓝式；

（4）十字形式；

③蓄热室的尺寸确定：

蓄热室的长度：L = d1 +（n-1）d2 + d3

式中：d1—1#小炉中心线到蓄热室前端墙内侧的距离，一般为1.2~1.6m。

d2—小炉中心线的距离。

d3—末对小炉中心线到蓄热室后端墙内侧的距离，一般d3 = d1

格子体的构筑系数：φ=

H

2

BL

= 0.6 ~ 1.0

蓄热室格子体的高度与宽度的比值：2.0 ~ 3.0

④格子体的体积计算：

格子体的受热面积：F = K·F1（m2）

式中：K—单位熔化面积占有的格子体的受热面积（m2/m2），

燃煤气熔窑：K = 20 ~ 30（m2/m2）

燃油和天然气熔窑：K = 15 ~25（m2/m2）

F1—熔窑的熔化面积（m2）

计算单位格子体的体积所具有的受热面积f；

格子体的体积：V = F

f（m

3）

⑤格子体的尺寸确定：

格子体的长度：L’ = L—隔墙后—膨胀缝（一个缝20 ~ 50mm）

格子体的横断面积：F1 =

V0

ωo·S（m2）

式中：V o —燃烧所需的空气或煤气量（Bm3 /s）

ωo—格子体中的气体流速，一般为0.25 ~ 0.55（Bm/s）S —1m2格子体横截面积所具有的气体通道面积。（m2/m2）

格子体的宽度：B =

F1L’ (m) 格子体的高度：H =

V F1

（m ） ⑥格子体材料的选择： ⑦格子体热负荷的校验：q= VQ d F

V-熔窑小时燃料消耗量，kg/h 或Nm 3/h ；F-一侧格子体受热表面积；

Q-燃料的低位热值，kj/kg 或kj/Nm 3；

一般，燃油为20934~27215kj/(m 2.h)；燃煤气为16747~23027kj/(m 2.h)；

（7）烟道设计；

①烟道的布置方式：

由燃料的种类和蓄热室的形式决定。

②烟道截面积的确定： F l =V ω

式中： V —通过某一段烟道的烟气量（Bm 3/s ）;需考虑各部位的漏气量； ω—烟气流速，一般为1.5~3.0（Bm/s ）

③烟道截面高度、宽度和股高的确定；

（8）烟囱设计；

①烟囱直径的计算；

烟囱出口直径：d = 24V 3600＊3.14ω

（m ） 式中：V —烟气排除量（Bm 3/h ）

ω—烟囱出口的烟气流速，为2~4（Bm/s ）

烟囱出口直径：D = （1.5 ~ 2.0）d （m ）

②烟囱高度的计算：

③烟囱材料的选择：

5．主要设备选型与计算

（1）配合料输送设备的选型：

（2）窑头料仓的设计计算：

（3）投料机的选型：

（4）熔窑助燃风机的选型：

（5）交换器的选型：

（6）烟道闸板的选型：

6．熔制车间工艺布置

内容：（1）熔制车间的生产特点及设计原则；

（2）车间工艺流程的确定；配合料输送方式及碎玻璃处理方式。

（3）车间平面布置；

（4）车间立面布置；

7．环境保护与节能措施

二、图纸

1．熔窑总图：熔窑的平面图、纵剖面图和横剖面图；1#图纸1张。2．车间平面布置图：一楼平面图和二楼平面图；1#图纸1~2张。3．车间横剖面布置图：至少两个横平面图；1#图纸1张。

4．车间纵剖面布置图：1#图纸1张。

5．工厂总平面图：1#或2#图纸1张。

6．设备表