玻璃马蹄焰池窑课程设计说明书集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-玻璃窑炉及设计课程设计说明书题目：年产42200吨高白料酒瓶燃油蓄热式马蹄焰池窑设计学生姓名：\学号：院（系）：材料科学与工程学院专业：无机非金属材料工程指导教师：2013年6月20日目录1绪论课程设计是培养学生运用《窑炉及设计（玻璃）》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的重要教学环节。
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，初步掌握窑炉及其它热工设备设计的基本知识和技能，并对所学窑炉热工理论知识进行验证和深化，为将来从事生产、设计、研究及教学等方面工作打下良好的基础。
同时为毕业设计（论文）奠定良好的基础。
1.1设计依据：（1）设计题目：年产42200吨高白料酒瓶燃油马蹄焰玻璃池窑的设计(2) 原始数据:产品规格：高白酒瓶容量550mL, 重量450g/只行列机年工作时间及机时利用率：325 天，95%机速：QD8行列机高白酒瓶75只/分钟QD6行列机高白酒瓶42只/分钟产品合格率：90%玻璃熔化温度1430℃玻璃形成过程耗热量q玻=2350kJ/kg玻璃液重油组成（质量分数%），见表1 。
1.2简述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向玻璃生产专用热工设备统称为玻璃窑炉。
玻璃窑炉是玻璃行业生产的心脏，是能源消耗的主要设备。
目前我国正在运行的窑炉以火焰炉为主，能耗水平较高（一般在300~500公斤标煤/吨成品左右，国际先进水平为相当于150～200公斤标煤/吨成品）；熔化率低（一般在1。
5~2吨玻璃液/平方米熔化面积·天，国际先进水平为3~3。
6吨工字钢玻璃液/平方米熔化面积·天），周期熔化率低（国际可超过10000吨玻璃液/窑炉运行周期，国内在2400～6200吨玻璃液/窑炉运行周期）这也与我们企业的产品结构、窑炉熔化面积的大小、生产线的合理配置有关；在能源结构方面，我们目前主要选用煤和油，热利用率低且污染严重，而目前国际上则普遍采用天然气和电等清洁能源，热利用率高污染少。
即使用油为燃料的企业，大部分都采用电助熔和纯氧燃烧技术，以提高热效率和熔化率减少污染。
在窑炉寿命方面，我们的窑炉一般在4~6年，而国际先进水平都在10年左右，有少数的窑炉寿命超过12年。
当然在采用耐火材料和一次性投资造价较高，但算总账可能比4~5年搞一次窑炉停产大修的投入还要低一些，我们需要结合国情有针对性地吸取国际先进经验。
在窑炉自动控制方面，国外几乎都采用了玻璃液熔化过程的自动控制技术，而我们的大多数窑炉没有安装自动控制系统，要提高熔化质量、延长窑炉寿命及做好节能减排，窑炉自动控制系统是不可缺少的。
玻璃制造有5000年历史，以木柴为燃料、在泥罐中熔融玻璃配合料的制造方法延续了很长时间。
1867年德国西门子兄弟建造了连续式燃煤池窑。
1945年后，玻璃熔窑迅速发展。
我国玻璃行业约拥有玻璃窑炉4000~5000座，生产各种玻璃2800~3500万吨。
其中大部分玻璃窑炉基本上都是火焰池窑、其基本结构为：玻璃容制、热源供给、余热回收、排烟供气部分。
目前我国主要耗用能源（主要燃料为煤炭、重油、天然气及电等）折合标准煤1700~2800万吨。
平板玻璃国内平均能耗为7800kJ/kg玻璃液，比国际先进水平高出30%，窑炉热效率相比低12%。
玻璃窑炉节能潜力很大，走可持续发展的新路。
我国平板玻璃熔窑的发展历史大致可分为三个时期。
第一个时期是50年代至70年代的有槽垂直引上时期。
第二个时期是80年代的无槽引上、格拉威伯尔法的发展时期。
第三个时期是90年代及以后的浮法大发展时期。
近年来，前景广阔的玻璃熔窑富氧助燃技术是建材企业“脱困增效”的重要途径，研究开发和推广应用玻璃熔窑节能降耗的新方法、新技术，是实现玻璃行业节能降耗乃至“脱困增效”目标的当务之急。
玻璃熔窑富氧助燃技术在节能降耗、环境保护、经济效益等方方面面均具有显着的优越性，因此，《建材工业“九五”计划和２０１０年远景目标》明确提出要开发和推广此项技术。
本世纪４０年代，美国康宁玻璃公司为促进配合料的熔化和补充热量，开始在玻璃熔窑上采用天然气———氧气燃烧技术，从而开创了玻璃熔窑富氧助燃的先河。
近年来，由于燃料成本和环保因素，国外对富氧助燃技术的研究与应用方兴未艾。
我国对该技术的开发应用才刚刚起步，随着科学技术的进步和人们的环保意识的增强，国内国外出现许多新技术、新设备，如减压澄清、纯氧燃烧、纯氧助燃，顶插全电熔窑，澄清池，三通道蓄热室等。
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，走出一条节能环保的可持续发展道路。
1.3 对所选窑炉类型的论证本设计选用蓄热室马蹄焰流液洞池窑优点：a.火焰行程长，燃烧完全。
只需在窑头端部设一对小炉，占地小，投资省，燃料消耗较低，操作维护简便。
b.火焰对冷却部有一定影响，在个别情况下可借此调节冷却部的温度。
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，在窑宽度上温度分布不均匀，尤其是火焰换向带来了周期性温度波动和热点的移动。
b.一对小炉限制了窑宽，也限制了窑的规模。
c.燃料燃烧时对配合料堆有推动作用，不利于配合料的澄清。
并对花格墙，流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。
1.4有关工艺问题的论证合理的玻璃熔制制度是正常生产的保证。
（1）温度制度温度制度一般是指窑长方向的温度分布，用温度曲线表示。
温度曲线是一条有几个温度测定值练成的曲线。
“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1/2~2/3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±0.5mm，轻量瓶为±0.1~0.3mm）。
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O2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。
改变空气过剩系数来调节（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。
换向间隔一般为20~30/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（7）加料方式：采用单侧加料。
2.设计计算内容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DQ8列机年产合格瓶量（吨/年）m为m(DQ8)=75×60×24×450×10-6×325×95%×90%=13504.725吨/年单台DQ6列机年产合格瓶量（吨/年）m为m(DQ6)= 42×24×450×10-6×325×95%×90%=7562.646吨/年由于给定年产42200吨高白料酒瓶，则需要DQ8行列机台数n＝42200／13504.725=3.125台需要DQ6行列机台数n＝42200／7562.646=5.58台因此选择1台DQ8行列机,4台DQ6行列机就能满足生产需求，则玻璃熔窑日出料量G（t/d）为G=(75×1+42×4)×60×24×450×10-6=157.464（t/d）2.2熔化率的选取熔化率k：窑池每平方米面积上每昼夜熔化的玻璃液量。
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；8）窑炉寿命和管理水平。
参考教材P92，表4-2，取熔化率为：K=2.5t/d一般蓄热室马蹄焰池窑的熔化面积为15~60 m2熔化部面积按已定的熔窑规模/日产量和熔化率k估算F熔=G/K (G-日出料量，K-熔化率，t/(m2·d)得F熔=157.464/2.5=62.98m2 取63.0m2根据经验值，参考教材P98表4-9，取 F冷/F熔=20%。
则F冷=63.0×20%=12.6m2F冷=1/2×3.14×r2 +2rL取r=2.33m L=0.87所以 F冷=（1/2)×3.14×2.332+2×2.33×087= 12.58m2根据玻璃品种，供料道条数，成型机部位操作条件等来决定冷却部的形状，本设计采用半圆形供料道。
冷却部比池深浅300mm，取1000mm 具体形状如下图所示：长度L：保证玻璃液在窑内停留一段时间，满足其澄清。
满足燃料充分燃烧，不造成大温差，不直接烧吸火口。
宽度B：火焰扩散范围，小炉宽、中墙宽和小炉与胸墙间距来定。
窑池长宽有一定比例保证玻璃充分熔化和澄清，与火焰燃烧配合。
已知池底砖规格300mm×300mm×1000mm本设计取长宽比1.6实际熔化池长L=10.1m B=6.3m具体形状如下图所示：调整后：实际熔化部面积：F熔=10.1×6.3—1/2×0.5×（6.3—1.0）/2×2=62.3m2实际熔化率=G/F=157.464/62.3=2.53t/(m2·d)实际F冷/F熔=12.58/62.3=20.19%确定合理的池深，必须综合考虑到玻璃的颜色，玻璃液粘度，熔化率，制品质量，燃料种类，池底砖质量，池底保温层情况，鼓泡、电助熔及新技术的采用等因素。
根据教材P93页知高白料池深一般为900~1000mm，初选1.1m若池底采取保温则增加20%~30%，池底保温H=1.1×（1+20%~30%）=1.32~1.43m 取H=1.4m取窑坎高800mm,一般置于熔化池长2/3处玻璃液的平均密度为2.45g/cm3,即2.45t/m3则玻璃液停留时间t=62.3×1.4×2.45/157.464=1.36天因玻璃液在窑内停留一天以上，故冷却算合理，冷却部池深取浅，本设计取h=1.1m2.3熔窑基本结构尺寸的确定池壁玻璃液的主要侵蚀为横向砖缝处，因此尽量避免在高温区出现横向砖缝。
