玻璃马蹄焰窑炉介绍
马蹄焰窑炉设计说明书
课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师:工作单位:题目: 33 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计初始条件:1、产品的品种：陶瓷熔块2、产量： 33 吨/天3、玻璃的成分陶瓷熔块成分(wt/%)表14、原料所用原料及基本要求表26、纯配合料熔化，不外加碎玻璃。
7、玻璃的熔化温度：1509 ℃；熔化部火焰空间温度： 1559 ℃。
8、助燃空气预热温度：1198 ℃。
9、燃料：重油重油的元素组成表310、重油雾化介质：压缩空气,温度80℃，用量0.5Bm/kg油11、空气过剩系数：α取1.112、窑型：蓄热式马蹄焰流液洞池窑要求完成的主要任务：一、撰写设计说明书，主要内容包括：1、设计依据及相关政策、法律、法规及设计规范2、物料平衡计算（列出计算过程）2.1配料计算2.2去气产物及组成计算3、热平衡计算（列出计算过程）3.1燃料燃烧计算3.2玻璃形成过程所消耗的热量计算3.3燃料消耗量近似计算4、窑炉的结构设计详细说明各部位的作用，各主要参数选择依据，并进行方案对比。
4.1熔化部设计包括熔化部的面积、长、宽、深度、火焰空间及投料口的尺寸。
4.2工作部的设计包括工作部的面积、长、宽、深度及火焰空间的尺寸。
4.3玻璃液的分隔设备的设计4.4出料口的设计4.5小炉口的计算与设计4.6蓄热室的计算与设计4.7烟道与烟囱尺寸的确定5、窑炉耐火材料的设计与选择包括池壁、池底、胸墙、大碹、蓄热室的耐火材料及保温材料的设计与选择。
要求作方案对比，阐述选择依据。
6、窑炉主要技术经济指标①熔化量：②熔化率：③熔化部面积：④冷却部面积：⑤一侧蓄热室格子砖的受热面积：⑥单位熔化部面积所占格子砖受热面积：⑦每公斤玻璃液所消耗的热量：⑧燃料消耗量：⑨玻璃熔成率。
二、用CAD绘制一张窑炉总图（3#图打印）时间安排:18周讲课、查阅资料、设计计算、绘制草图；19周 CAD制图；20周撰写设计说明书、答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.设计依据及相关的法律法规 (1)1.1设计的依据：课程设计任务书 (1)1.2国家相关法律、法规及设计规范 (1)1.3马蹄焰窑炉的特点 (2)2.物料平衡计算 (2)2.1配料计算 (2)2.2去气产物及组成计算 (4)3.热平衡计算 (5)3.1燃料燃烧计算 (5)3.2玻璃形成过程中所消耗的热量 (6)3.3燃料消耗量近似计算 (7)4.窑炉的结构设计 (8)4.1熔化部的设计 (8)4.2工作部的设计 (11)4.3玻璃液的分隔设备（流液洞）的设计 (11)4.4出料口的设计 (12)4.5 小炉口的计算与设计 (12)4.6蓄热室的计算与设计 (13)4.7烟道与烟囱尺寸的确定 (15)5. 主要技术经济指标 (16)6. 参考文献 (16)7. 总结 (16)设计题目：33 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计1 设计依据及相关的法律法规设计依据及其基本原则：随着工业生产现代化水平的日益提高，能源供应日趋紧张，在本设计中，为了节约能源、降低成本，采用有效的保温措施。
马蹄焰窑发展历史
马蹄焰窑是一种古代中国的陶瓷烧制窑炉，以下是其发展历史的简要概述：
起源：马蹄焰窑起源于中国的北方地区，最早出现在公元7世纪唐朝晚期。
它的名称来自于其窑炉顶部烟囱的形状，呈马蹄状。
唐代：唐代是马蹄焰窑的发展阶段。
在唐朝时期，马蹄焰窑已经成为中国陶瓷生产的主要窑炉之一。
这种窑炉采用了间隙式烧制技术，通过控制氧气的进入和排出，实现了温度的控制和瓷器的烧制。
宋代：宋代是马蹄焰窑的繁荣时期。
在北宋时期，马蹄焰窑得到了进一步的改进和发展。
窑炉结构更加完善，烧制技术更加精湛，瓷器的品质得到了大幅提升。
马蹄焰窑成为宋代北方窑炉的代表之一。
元代：元代是马蹄焰窑的衰落时期。
元代的政治动荡和社会变革对陶瓷产业造成了不利影响，马蹄焰窑逐渐失去了繁荣。
在元代后期，马蹄焰窑逐渐退出历史舞台，被其他窑炉所取代。
马蹄焰窑在中国古代陶瓷产业的发展中起到了重要的作用。
它代表了一种特定的窑炉结构和烧制技术，为瓷器的制作提供了有效的工具和方法。
尽管马蹄焰窑在元代后期逐渐式微，但其对中国陶瓷发展的贡献仍然不可忽视。
马蹄焰窑炉设计说明说-大连工业大学祥解
一、原始资料1、产品：高白料机制玻璃瓶罐。
2、出料量：每天熔化玻璃60吨。
3、玻璃成分（设计）（%）：SiO2Al2O3CaO+MgO BaO Na2O+K2O71% 3.5% 10.5% 0.5% 14.5%4、料方及原料组成：原料料方%原料化学组成（%）外加水分% SiO2Al2O3CaO MgO Na2O Fe2O3其它失量石英砂51.985 99.350.2 0.1 0.05 0.05 15.0长石28.858 65.1319.940.24 0.11 14.03 0.12 0.43石灰石18.926 1 0.255.260.3 0.02 碳酸钠 99.2硝酸钠 98.12硫酸钠 0.14等等纯碱18.06 57.87 7.0 硝酸钠 1.162 1.5重晶石0.524 1.16 氧化钡 63.35合计119.5155、碎玻璃数量：占配合料量的33%。
6、配合料水分：靠石英砂和纯碱的外加水分带入，不另加水。
7、玻璃熔化温度：1400℃。
8、工作部玻璃液平均温度：1300℃。
9、重油。
元素组成（%）低热值（千卡/公斤）加热温度（℃）C H O N S A W86.42 12.16 0.55 0.2 0.15 0.02 0.5 10000 125 10、雾化介质：用压缩空气，预热到120℃，用量为0.6m3/公斤油。
11、喷嘴砖孔吸入的空气量：0.5m3/公斤油。
12、助燃空气预热温度：1050℃。
13、空气过剩系数a：取1.2。
14、火焰空气内表面温度：熔化部1450℃，工作部1350℃。
15、窑体外表面平均温度（℃）：窑顶侧胸墙前后胸墙电容锆砖池墙池底熔化部250 180 200 160 130 17516、熔化池内玻璃液温度（℃）：液面窑池上部（平均）窑池上下部交接层窑池下部（平均）池底1400 900 1280 1265 1250池深方向玻璃液温降：窑池上部为2℃/cm，窑池下部为1℃/cm。
马蹄焰玻璃窑炉设计技术培训 ppt课件
一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介
1.熔化池结构: 窑炉的熔化率主要取决于熔化温度，因为中碱和无碱玻璃球窑 的熔制温度比较高，如果进一步提高熔化温度来提高熔化率，会加 速对耐火材料的侵蚀，降低球质和影响炉龄。而采取鼓泡和电助熔 技术可以相应提高中下层玻璃温度，促进玻璃的均化，并且提高熔 化率。玻璃原料从熔化到澄清的行程也大，这有利于玻璃质量的控 制和提高，而长宽比又受到小炉结构设计、火焰长度及拐弯要求的 限制。池深不仅影响到玻璃液流和池底温度，而且影响玻璃液的物 理化学均匀性以及窑炉的熔化率。一般池底温度在1200—1360℃之 间较为合适。池底温度的提高可使熔化率提高。但池底温度高于 1380℃时，需要提高池底耐火材料的质量及品种，否则会加速池底 的侵蚀并降低炉龄，且会增加玻璃球的结石含量，这对后道拉丝生 产是不利的，影响池底温度的决定性因素是玻璃的铁含量和玻璃气 氛。当Fe2O3含量在0.25—0.3%范围内时，池深800—1200mm的玻 璃球窑，其垂直温降约为15—30℃/100mm。
一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介
6. 小炉: 目前小炉设计仍以实践经验为主，一个成功的设计者 应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验。
（1） 小炉下倾角一般在18—35°范围内选用，燃油小炉一般 选用22—25°，燃烧天然气和干气的小炉下倾角可以大些。在实际 生产行中油枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和干气时的仰角 还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行。
（2） 小炉喷出口速度（或小炉出口面积），由于燃油雾化后 喷入窑炉空间的燃烧过程中伴随着油雾的气化过程，因此燃料混合 物喷出的速度大，气化膨胀的阻力也大，油类燃料在窑内的停留时 间一般比天然气燃料的时间长，因此燃油小炉喷出的速度可以稍低。 当改用天然气时，如果喷出速度太低，会造成燃烧不完全。小炉喷 出口速度一般参照小炉喷出口处相应温度的空气速度来进行计算比 较合适。小炉喷出的助燃空气要有一定的容积厚度，取其宽高比为 2—3.5。 为了使火焰不直接冲刷胸墙，两座小炉内侧间距应不小于 0.6，小炉外侧与胸墙间距不小于0.3。
玻璃马蹄焰窑炉结构设计
第二章结构设计熔化部设计熔化率K值确定瓶罐玻璃池窑设计K值在—为宜。
熔化率取的过小，窑炉不节能，取得过大，熔化操作困难，或是达不到设计容量，本次取（m2·d）。
理由如下：目前国外燃油瓶罐玻璃窑炉熔化率均在以上，而我国却在左右，偏低的原因：（1）整个池窑缺少有助于强化熔融的配套设计。
（2）操作管理，设备，材料等使得窑后期生产条件恶化。
由于这些影响熔化能力的因素，现在瓶罐玻璃K值偏小。
在全面改进窑炉结构和有关附属设备后，根据国内耐火材料配套情况和玻璃原料量与制备情况。
采取了K= t/（m2·d）。
熔化池设计（1）确定来了熔化率K值：熔化部面积 100/=40m2。
（2）熔化池的长、宽、深：L×B×H=8000mm×5000mm×1200mm本设计取长宽比值为。
长宽比确定后，在具体确定窑池长度时，要保证玻璃液充分熔化和澄清，并考虑到砖窑材料的质量以及燃烧火焰的情况，一般要求火焰转向点在窑长的2/3处。
窑长应≥4m 。
在确定窑池宽度时，应考虑到火焰的扩展范围，此范围取决于小炉宽度、中墙宽度（两个小炉的间距，小炉的间距，既要便于热修，又不要降低火焰的覆盖面积，一般小炉之间的通道宽度取~1.2 m ）。
窑池宽度约为2~7m。
长宽选定后，当然具体尺寸还要按照池底排砖情况（最好是直缝排砖）作出适量调整，池底一般厚为200~300m。
具体的池底排列会在后面设计的选材方面进行说明。
这里先不做细讲。
综上，本次选用L=8m ，B=5m。
窑池深度一般根据经验确定。
池深一般在900—1200mm为宜。
池深不仅影响到玻璃液流和池底温度，而且影响玻璃液的物理化学均匀性以及窑炉的熔化率。
一般池底温度在1200—1360℃之间较为合适。
池底温度的提高可使熔化率提高。
但池底温度高于1380℃时，需要提高池底耐火材料的质量及品种，否则则会加速池底的侵蚀并降低炉龄，且会增加玻璃球的结石含量，这对后道拉丝生产是不利的，影响池底温度的决定性因素是玻璃的铁含量和玻璃气氛。
马蹄焰玻璃窑炉窑炉气氛的控制
马蹄焰玻璃窑炉内火焰气氛的控制朱柏杨玻璃液对窑内气氛的变化反应极为灵敏。
在无特殊要求的情况下，一般以中性焰为佳，但实际上多数采用弱还原焰。
器皿玻璃配合料在使用芒硝做澄清剂时，应将熔化部的前半部调整为还原性火焰，而在澄清部应保持中性或弱氧化性气氛。
澄清部采用氧化气氛利于氧化亚铁的氧化与玻璃液的澄清。
特别对保温瓶和铅玻璃的熔制，必须采用氧化气氛，否则，铅玻璃及其原料会被还原出金属铅。
1、窑炉火焰气氛的概念：窑炉火焰气氛是指在熔制的过程中，窑炉内的燃烧产物中所含的游离氧与还原成分的百分比，一般将窑炉火焰气氛分为氧化气氛和还原气氛两种。
1.1、窑炉火焰游离氧含量在8%以上的称为强氧化气氛，游离氧含量在4%~5%的称为普通氧化气氛，游离氧含量1%~1.5%的称为中性气氛，当游离氧的含量小于1%，并且CO含量在3%以下时，称为弱还原气氛，CO含量在5%以上的称为强还原气氛。
1.2、气氛对熔制影响也很大，有时甚至是关键因素。
在实际生产中，采用何种气氛制度来熔化玻璃配合料，要根据玻璃配方中原料的组成以及熔制过程中各阶段的熔化反映情况来确定。
当玻璃配合料中所含氧化物和碳较少，且粘性低、含铁量较高时，适合氧化气氛熔化，反之，则适合于还原气氛。
1.3、气氛会影响玻璃配合料在高温下的熔化反应速度与均化澄清效果，尤其对器皿玻璃的颜色、透光度和表面质量的影响，更显突出。
如果在熔窑液面上长期被煤气覆盖，即使空气过剩系数再大，烟气中CO的含量再小，火焰气氛也是还原性的。
反之，如果在熔窑液面上长期被助燃风覆盖，则火焰气氛是氧化性的。
但不利于微气泡的吸收和排除，单纯调整助燃风量基本不起作用。
2、窑炉火焰气氛对产品性能的影响：玻璃产品在烧成过程中会发生一系列的物理化学反应，如水分的蒸发，盐类的分解，有机物、碳和硫化物的氧化，晶型的转变，晶相的形成等。
这些物理化学反应的速度，除了受温度影响之外，气氛对其也有很大的影响，如果控制不当，就会使玻璃产品产生各种缺陷。
玻璃马蹄焰窑炉介绍
玻璃窑炉马蹄焰池窑简介1.熔化池结构窑炉的熔化率主要取决于熔化温度，因为中碱和无碱玻璃球窑的熔制温度比较高，如果进一步提高熔化温度来提高熔化率，会加速对耐火材料的侵蚀，降低球质和影响炉龄。
而采取鼓泡和电助熔技术可以相应提高中下层玻璃温度，促进玻璃的均化，并且提高熔化率。
玻璃原料从熔化到澄清的行程也大，这有利于玻璃质量的控制和提高，而长宽比又受到小炉结构设计、火焰长度及拐弯要求的限制。
池深不仅影响到玻璃液流和池底温度，而且影响玻璃液的物理化学均匀性以及窑炉的熔化率。
一般池底温度在1200—1360℃之间较为合适。
池底温度的提高可使熔化率提高。
但池底温度高于1380℃时，需要提高池底耐火材料的质量及品种，否则会加速池底的侵蚀并降低炉龄，且会增加玻璃球的结石含量，这对后道拉丝生产是不利的，影响池底温度的决定性因素是玻璃的铁含量和玻璃气氛。
当Fe2O3含量在0.25—0.3%范围内时，池深800—1200mm的玻璃球窑，其垂直温降约为15—30℃/100mm。
2.工作池选择半圆形工作池时，其半径R决定于制球机台数与布置方式。
一般工作池半径小于等于熔化池池宽，工作池深度浅于熔化池池深300—400mm。
3.投料池为了获得稳定的玻璃质量，一般在池壁两侧设置一对投料池，随换火操作交替由火根投料。
投料池中心线与窑炉池壁的距离主要决定于小炉喷火口的温度，温度越高距离可缩小。
一般其距离可定在0.8—1.0m。
4.流液洞流液洞的功能是降温和均化。
采用沉式流液洞比采用直通式流液洞温降大。
而均化效果受液洞高度影响较大。
如高度越小则均化效果越好。
所以设计流液洞宽度一般应大于其高度。
在不考虑玻璃回流的情况下，玻璃流经流液洞的平均速度可取5—20m/h。
5.胸墙高度胸墙高度应根据窑炉容积发热强度来确定，目前容积发热强度设计值一般取60—200KW/m3(相当于50—180*103kcal/N.m3），比早期的数据已有明显下降，这说明提高了胸墙高度，而且采用质量改善的耐火材料和较好的保温效果，使窑炉热损失减少，大容积空间更有利于燃料的完全燃烧和增强其容积辐射强度，有利于提高熔制质量和降低能耗。
马蹄焰窑炉的司炉操作要点
马蹄焰窑炉的司炉操作要点摘要：马蹄焰窑炉的整个运行中，司炉操作是重中之重，特别是窑炉投产之初的工艺摸索及工艺参数的设定，笔者参加过多次马蹄焰窑炉投产之初的司炉操作设计，再此进行总结，以供从事相关专业的人员进行交流切磋。
关键词：马蹄焰窑炉操作要点一、前言马蹄焰窑炉是玻璃窑炉的一种，因其结构与其他玻璃窑炉有着明显的不同，其主要构成有烟道、蓄热室、小炉、熔化池、流液洞、工作池、（料道、马弗炉）等，简要示意如下：马蹄焰窑炉结构示意图二、马蹄焰窑炉的司炉操作要点说明1.燃烧火焰状态的调整窑炉投产运行以后，加料使玻璃液面达到规定的高度，开始调整燃烧火焰的状态。
首先调整窑压，以加料口观察为基准调节总烟道闸板，使窑压处于理想的微正压（5Pa）状态。
调整喷枪，使火焰覆盖面积大而稳定。
调整过程中及时在工作池上方观察孔判断熔化池火焰状态。
燃烧火焰应满足明亮但不透明；贴近液面处的火焰不发卷、不发黑，而且流股平稳；火焰尾部能顺利转向，而没有明显上飘现象。
通过蓄热室换向操作，观察调整的状态要稳定一致2.窑炉熔化温度的测量一般窑炉为监控熔化温度,在窑炉的不同部位设置不同的测温装置，通过显示和操作实现控制。
(1)在加料口近侧设置辐射温度计，测量火焰的温度。
此温度测量值因受火焰直接影响有不稳定现象，但应大致稳定在一定的范围内。
这一温度值表明火焰的燃烧状态，并影响配合料的熔化效果。
(2)在窑炉中后部安装另一辐射高温计，测量窑炉中部低层空间的温度。
这一温度值应相对稳定。
熔化池的控制温度可依此作为参考。
这一温度的高低和变化直接影响玻璃液的澄清和均化过程。
在半分隔玻璃窑炉中，这一温度值同时影响工作池的温度，对玻璃的均化和产品的质量具有实际意义。
(3)在窑炉后2／3碹顶的中央安装热电隅测温装置，测量窑内空间上部温度。
依此作为全窑温度的测量控制点。
此温度因受火焰干扰较小，温度较为稳定。
实测的结果显示温度值略低于玻璃液面实际温度。
另外，这一温度也反映碹顶硅砖的工作温度，大碹的安全情况依此温度实施监控。
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玻璃窑炉马蹄焰池窑简介
1.熔化池结构
窑炉的熔化率主要取决于熔化温度，因为中碱和无碱玻璃球窑的熔制温度比较高，如果进一步提高熔化温度来提高熔化率，会加速对耐火材料的侵蚀，降低球质和影响炉龄。
而采取鼓泡和电助熔技术可以相应提高中下层玻璃温度，促进玻璃的均化，并且提高熔化率。
玻璃原料从熔化到澄清的行程也大，这有利于玻璃质量的控制和提高，而长宽比又受到小炉结构设计、火焰长度及拐弯要求的限制。
池深不仅影响到玻璃液流和池底温度，而且影响玻璃液的物理化学均匀性以及窑炉的熔化率。
一般池底温度在1200—1360℃之间较为合适。
池底温度的提高可使熔化率提高。
但池底温度高于1380℃时，需要提高池底耐火材料的质量及品种，否则会加速池底的侵蚀并降低炉龄，且会增加玻璃球的结石含量，这对后道拉丝生产是不利的，影响池底温度的决定性因素是玻璃的铁含量和玻璃气氛。
当Fe2O3含量在0.25—0.3%范围内时，池深800—1200mm的玻璃球窑，其垂直温降约为15—30℃/100mm。
2.工作池
选择半圆形工作池时，其半径R决定于制球机台数与布置方式。
一般工作池半径小于等于熔化池池宽，工作池深度浅于熔化池池深300—400mm。
3.投料池
为了获得稳定的玻璃质量，一般在池壁两侧设置一对投料池，随换火操作交替由火根投料。
投料池中心线与窑炉池壁的距离主要决定于小炉喷火口的温度，温度越高距离可缩小。
一般其距离可定在0.8—1.0m。
4.流液洞
流液洞的功能是降温和均化。
采用沉式流液洞比采用直通式流液洞温降大。
而均化效果受液洞高度影响较大。
如高度越小则均化效果越好。
所以设计流液洞宽度一般应大于其高度。
在不考虑玻璃回流的情况下，玻璃流经流液洞的平均速度可取5—20m/h。
5.胸墙高度
胸墙高度应根据窑炉容积发热强度来确定，目前容积发热强度设计值一般取60—200KW/m3(相当于50—180*103kcal/N.m3），比早期的数据已有明显下降，这说明提高了胸墙高度，而且采用质量改善的耐火材料和较好的保温效果，使窑炉热损失减少，大容积空间更有利于燃料的完全燃烧和增强其容积辐射强度，有利于提高熔制质量和降低能耗。
6.小炉
小炉是球窑的关键部位，小炉喷出口角度和喷出的速度对燃料燃烧和火焰形状有重要的影响。
不合理的设计会使火焰冲击胸墙和大碹，并造成不完全燃烧。
燃料在球窑内的燃烧属于扩散式燃烧，助燃空气从小炉口喷出的速度、厚度及与
燃料喷出的交角、助燃空气的温度、燃油雾化的程度、油枪在小炉内的布置等因素不仅决定了火焰形状、燃料燃烧状况，而且还影响到火焰对玻璃熔池的热辐射。
目前小炉设计仍以实践经验为主，一个成功的设计者应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验。
（1）小炉下倾角一般在18—35°范围内选用，燃油小炉一般选用22—25°，燃烧天然气和干气的小炉下倾角可以大些。
在实际生产行中油枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和干气时的仰角还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行。
（2）小炉喷出口速度（或小炉出口面积），由于燃油雾化后喷入窑炉空间的燃烧过程中伴随着油雾的气化过程，因此燃料混合物喷出的速度大，气化膨胀的阻力也大，油类燃料在窑内的停留时间一般比天然气燃料的时间长，因此燃油小炉喷出的速度可以稍低。
当改用天然气时，如果喷出速度太低，会造成燃烧不完全。
小炉喷出口速度一般参照小炉喷出口处相应温度的空气速度来进行计算比较合适。
小炉喷出的助燃空气要有一定的容积厚度，取其宽高比为2—3.5。
为了使火焰不直接冲刷胸墙，两座小炉内侧间距应不小于0.6，小炉外侧与胸墙间距不小于0.3。
燃烧器布置在小炉下面，一般为2—3只，烧嘴间距为0.4—0.5m。
采用天然气和干气燃烧时，如蓄热池宽度小于6m，燃气喷嘴最好放在小炉两侧，不然容易产生不完全燃烧。
7.蓄热室
目前对蓄热室的研究比较多，可以通过热工计算进行设计。
由于热气流在冷却过程中由上而下的流向，可以使同一截面的气流温度趋于均匀，而气体被加热时由下而上的流动又使截面间气体的温度也趋向均匀，采用立式蓄热室的气流正符合这种规则，而且具有占地少、容易清灰的优点，被广泛采用。
蓄热室的热工计算包括蓄热室热平衡和蓄热室传热计算，二者的结果必须相符。
即热平衡中空气吸收的热量，必须在传热中实现，否则要重新假设和计算，直至相符为止。