无机材料热工基础课件第七章 玻璃工业窑炉

回旋流
纵流与横流搅合
表面流 深层流
池深1/3到1/4 池底
玻璃液流的作用
有利于熔化ห้องสมุดไป่ตู้作 加速配合料的熔化 增加了热量的损失 加速了对窑体的侵蚀
7.4 火焰池窑内的传热
玻璃池窑属于“中空窑” ①火焰空间内的热交换： 火焰—玻璃液、火焰—窑体、窑体—玻璃液
之间。 热辐射和热对流。
②玻璃液内的传热
辐射到玻璃液表面的热量被小部分被反射， 大部分在表层被吸收，剩余部分在穿透过 程中被吸收。 玻璃液内的换热方式以热辐射和传导为主， 对流换热主要在液流流动的方向上，垂直 液流方向上依靠传到传热和辐射传热，换 热量很少。
常见的气体空间分隔
矮碹分隔式 特点：矮碹处的下胸墙比较低，但还有一 定空间（称为开度）。这种分隔效果较差， 如果要想提高分隔效果，还要配合卡脖。
吊矮碹分隔式 特点：在矮碹处设U 型吊墙和矮 碹一起构 成分隔设施。分隔效果要比矮碹好但结构 复杂。
玻璃液的分隔装置
作用： 使澄清好的玻璃液迅速冷却 挡住液面上的未熔化的砂粒和沧渣 调节玻璃的流量 减少玻璃液从冷却区向熔化区回流
分隔装置的类型
浅层分隔装置：卡脖和冷却水管 卡脖：使玻璃液通过卡脖后能用较小的冷却
面积就使其冷却下来。 冷却水管 ：挡浮渣作用良好 深层分隔装置：流液洞和窑坎 流液洞：可明显减少回流. 窑坎：可以延长玻璃液在熔化部的时间
窑坎的两种形式：挡墙式和斜坡式
7.2.2 热源供给部分
玻璃窑对热源供给设备的要求： 有一定的火焰长度 要有足够的火焰覆盖面积，且要紧贴玻璃液面 火焰不发漂，不发散，不分层。 要满足窑内所需的温度、气氛、压力。
热源所用燃料
理论上：只要能形成长火焰，而且燃烧温度高的燃 料就 可以作为玻璃窑的热源燃料。
一般来说：所用的燃料为煤气、天燃气、重油。 重油：发热值高，燃烧速度适中，火焰长度长 天然气：发热高，与助燃空气混合性好，火焰长度
可调节。 煤气：其特点是火焰长度短，热值较低。但它价廉
易得，成为大多数玻璃窑的首选燃料，一般是发 生炉煤气。
③配合料内的换热
上部：入窑后的料堆接受火焰空间内火焰辐 射和对流换热表面形成熔融薄膜（即内部 孔，外层熔融），此时料堆内部只能依靠 表面熔体的渗透、填充空隙而逐渐熔化。
下部：回流的玻璃液加热料堆下层。
③冷却部
冷却部
作用：进一步均化玻璃液，将温度降低到 一个合理的范围， 分配玻璃液到各个供料通道。
上部空间：起冷却作用。
结构 下部空间：起供料、分配作用。
④分隔装置
将玻璃池窑的熔化部和冷却部之间分隔。 包括玻璃液的分隔装置和气体空间的分隔装置 气体空间分隔装置作用：减小熔化部高温火焰
对冷却部的影响。分为完全分隔和部分分隔。
①窑的温度制度和散热情况。 ②玻璃液ρ和μ以及随温度变化的情况。 ③玻璃液的透热性与导热性。 无色玻璃液面温降3~10℃/cm，池底0.5 ℃/cm。 绿色玻璃液面8~15℃/cm，池底3~4℃/cm。 ④窑池结构与尺寸。如窑深、窑坎。 ⑤加料与出料。
玻璃液流的类型
窑长方向 位置
纵流 横流
成型方向称直流，加料方向回流。 窑中心温度高于两侧池墙
提供熔化玻璃所需要的热量供给空间
下空间 （窑池）
池壁 池底
构成配合料熔化成玻璃液并进行 澄清的空间
②投料口
投料口
作用：将玻璃配合料送入窑内并接受来自窑内的 部分热量 将表面部分物料熔融。
形式
正面式：特点： 可使配合料在熔化区池 表面上均匀布，但易造成跑料现象。
侧面式：特点 ：克服正面式的缺点，但会 造成布料不均习
四大组成
玻璃熔制部分 热源供给部分 余热回收部分 排烟供气部分
以典型的蓄热式横焰池窑为例
7.2.1 玻璃熔制部分
玻璃熔化时的重要部位，其作用是将玻璃 配合料加热熔化使之成为玻璃液。 ①熔化部 ②投料口 ③冷却部 ④分隔装置
①熔化部
作用是进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化
熔化空间
胸墙：
上空间 (火焰空间） 大碹：
5、按生产类型
平板玻璃窑 日用玻璃窑
6、按窑的生产能力
按生产能力
大型：150吨/天 中型：50~150吨/天 小型：50吨以下/天
按熔化面积
大型：60吨/m2 中型：30~60吨/m2 小型：30吨/m2
对浮法玻璃
大型：500以上吨/天 中型：300~500吨/天 小型：300以下吨/天
7.2 火焰池窑的结构
分类： 煤气交换器：跳罩式 空气交换器： 平板池窑：水冷闸板式
流液洞池窑：翻板式、闸板式、 跳罩式
7.3 火焰池窑内玻璃液的流动
原因：玻璃液的粘度（μ）和密度（ρ）与温 度（t）有关。
μ—t曲线，t↓， μ↑，流动速度ν↓。 ρ—t曲线，t↓，ρ↑，△t引起△ρ。 密度差△ρ产生自然流动。
讨论
用一块隔板将熔化池分成两个大小相等的A、 B池，在两个池中放入质量完全相等的玻璃 液，在A池内温度高，在B池内的温度低， 则池底所受压力相等。
玻璃产品的成型 玻璃制品的退火
在玻璃窑内完成
将玻璃配合料在合理温度制度下熔 融成液相，并将其均化、澄清，使 其成为透明的液体。
玻璃窑的分类
火焰
1、池窑分类（按所用热源） 电热
火焰——电热混合 连续式
２、按工作性质不同
间歇式
3、按烟气余热利用设备
蓄热室式窑 换热器式窑
4、按窑内火焰流动的方向
横焰窑 马蹄焰窑 纵焰窑
7.2.3 余热回收部分
目的作用： 回收余热、减少热量的损耗，提高热量利用率 提高窑内燃料燃烧温度 加速煤气充分燃烧，节约燃料 余热回收设备： 蓄热室 热交换器 余热锅炉
蓄热室
原理：利用废气与空气交替地通过其内的格 子体，经格子体为传热的中间体，从而便 利空气间接地获得废气的余热。
箱式蓄热室
十字砖构成蓄热室内 的连续通道式的格子体
②舌头
分隔空气、煤气的水平通道。 作用： 起改变空气、煤气为小平运动方向的调向作
用 分隔空气、煤气，并调节它们的混合状态 控制火焰长度和火焰刚度。
③预燃室
空气、煤气出水平通道后。借助气流涡动、 分子扩散和相互碰撞，在入窑前预先进行 部分混合和燃烧的地方。
④喷火口
使预燃的混合气体加速，形成具有一定速 度和刚度的火焰进入窑内。它直接关系到 火焰的长度、厚度、宽度、距液面的距离 及燃烧程度。
筒子砖构成的连续通道式格子体
顶碹 格子体 炉条碹
接池窑 钢结构
支烟道
（池窑横剖图）
7.2.4 排烟供气部分
作用：保证窑炉正常、连续、有效的排除烟 气维护窑炉正常工作，并提供空气空气输 送、烟气排出的通道。
组成：换向器（关键设备）、空气、煤气通 道、中间烟道、风机、总烟道、 烟囱。
换向器
作用：气体的换向设备，它能以此向窑内送 入窑气、煤气以及由窑内排除烟气，还能 调节气体流量和改变气体方向。
Pa=Haρa g= Pb=Hbρb g
当将隔板去掉，由于A池内的液面高于B面， A池的玻璃液流向B，此时造成B池底部玻 璃液的压力大于A，所以，造成底部玻璃液 由B流向A。
结论：
熔窑中玻璃液上部是由高温区流向低温区， 而下部是由低温区流回高温区。玻璃液在 不同高度进行着稳定的循环流动。
影响玻璃液流动的因素
燃烧室——小炉
小炉是玻璃窑系统中一个重要的组成部分， 它的好坏直接影响着池窑的工作性能和玻 璃液的质量。结构特征：象一个鸭头或鹅 头。有以下四个部分： ①气道 ②舌头 ③预燃室 ④喷火口
有舌小炉：烧煤气的小炉
无舌小炉:烧重油（或烧天然气）的小炉
①气道
经过加热的空气、煤气离开蓄热室后，在 进入预燃室会合之前流过的一段通道。由 直立和水平通道组成。 空气通道 作用：为空气进入窑内提供通道 煤气通道 作用：为煤气进入窑内提供通道
第七章 玻璃工业窑炉
吴鹏 龙岩学院
目录
7.1 概述 7.2 火焰池窑的结构 7.3 火焰池窑内玻璃液的流动 7.4 火焰池窑内的传热 7.5 电熔窑炉（自学）
7.1 概述
玻璃：由熔融物冷却硬化而得的非晶态固体 物质。玻璃在无机非金属材料工业中属于 一种比较特殊的制品。
原料的制备
玻璃生产过程 玻璃液熔制