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马蹄焰池窑设计窑炉及设计（玻璃）课程设计说明书题目：年产1.2万吨玻璃酒瓶燃油马蹄焰池窑的设计学生姓名：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：2012 年 6 月 17 日陕西科技大学窑炉及设计（玻璃）课程设计任务书材料科学与工程学院无机非金属材料工程专业班级学生：题目：年产1.2万吨玻璃酒瓶燃油马蹄焰池窑的设计课程设计从2012 年6 月4 日起到2012 年6 月17 日1、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：(1) 原始数据:a.产品规格：青白酒瓶容量500mL, 重量400g/只b.行列机年工作时间及机时利用率：313 天，95%c.机速：QD6行列机青白酒瓶38只/分钟d.产品合格率：90%e.玻璃熔化温度1430℃f.玻璃形成过程耗热量q玻=2350kJ/kg玻璃液g.重油组成（质量分数%），见表1。
表1 重油组成(2) 设计计算说明书组成（电子纸质版）参考目录如下1.绪论1.1设计依据1.2简述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向1.3对所选窑炉类型的论证1.4有关工艺问题的论证2.设计计算内容2.1日出料量的计算2.2熔化率的选取2.3熔窑基本结构尺寸的确定2.4燃料燃烧计算2.5燃料消耗量的计算2.6小炉结构的确定与计算2.7蓄热室的设计2.8窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定3.主要技术经济指标4.对本人设计的评述参考文献设计说明书格式见《陕西科技大学课程设计说明书撰写格式暂行规范》。
（3）图纸要求采用绘图纸铅笔绘制，图纸断面见参考图。
图幅大小见表3。
各断端面绘图比例必须一致。
表3 图纸要求2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：1、绪论课程设计是培养学生运用《玻璃窑炉及设计》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。
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。
课程设计玻璃池窑设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
通过学习，学生将掌握玻璃池窑设计的基本原理和方法，了解其在现代工业中的应用和发展趋势。
在技能方面，学生将能够运用所学知识进行简单的玻璃池窑设计，培养解决实际问题的能力。
同时，通过课程学习，学生能够认识到玻璃池窑技术在节能减排、促进可持续发展等方面的重要性，树立正确的价值观。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括玻璃池窑设计的基本原理、设计方法和应用案例。
具体包括以下几个方面：1.玻璃池窑的概述：介绍玻璃池窑的定义、分类和特点，以及其在玻璃工业中的重要性。
2.玻璃池窑设计原理：讲解玻璃池窑的设计原则、基本参数和计算方法。
3.玻璃池窑结构与设计：介绍玻璃池窑的结构组成、设计要点和关键技术。
4.玻璃池窑的应用：分析玻璃池窑在现代工业中的应用案例，阐述其在节能减排、促进可持续发展等方面的意义。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体包括以下几种：1.讲授法：通过讲解玻璃池窑设计的基本原理、方法和应用案例，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生针对玻璃池窑设计的某个主题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析具体玻璃池窑设计案例，使学生更好地理解和运用所学知识。
4.实验法：安排玻璃池窑设计实验，让学生动手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威、实用的玻璃池窑设计教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：推荐相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，直观地展示玻璃池窑设计的过程和应用案例。
4.实验设备：配备必要的实验设备，为学生提供实际操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。
课程设计概要一、 设计的指导思想马蹄焰熔窑的发展概况、新技术、新工艺、选用窑型的选择、蓄热室的选择、 耐火材料的选用等。
二、各部分尺寸的设计1.熔化部（1）熔化面积①熔化率K 确定（P50）K 取1.65~2.0②F m =K Q③熔化部宽B 确定取决于小炉宽度、中墙宽度（小炉之间的距离）。
一半要求小炉边缘与胸墙之间的间距必须大于0.3m ，以免胸墙被烧损。
一般宽度2~7m 。
④熔化部长度L B=L F m池底砖规格为：300×300×1000 排砖后确定B 和L ，校验L ：B 是否在1.5~1.8之间。
然后确定实际的熔化面积和熔化率。
⑤池深一般在900~1200mm 左右，应与耐火材料的选取相一致。
（2）火焰空间设计火焰空间长度与L 相同，但比B 宽300~500，取71 s h ，算出孤高h ，火焰空间总高度。
（3）投料池设计其长度一般在长800~1000mm ，宽度决定于投料机的宽度和两边的留空，深度比窑池浅200~300 mm 。
（4）池壁、池底、保温设计（5）窑坎的设计一般在窑长的三分之二处。
2.分隔设备的设计（1）流液洞设计可参考参考图（宽300~500mm ，高400~500mm ，长900~1000 mm ）。
流液洞越低、越小越好。
（2）气体空间分隔装置的设计全分隔与半分隔。
3．冷却部的设计F 冷/F 熔=20~25%深度一般比熔化部浅300 mm ，选择形状。
三、热工计算1.配合料计算（不用芒硝）2.玻璃耗热量计算（见P75）四、燃烧计算要求算出窑炉的热效率五、小炉尺寸设计1.小炉尺寸设计①小炉脖下的操作空间（见P59），即水平通道。
②炉口面积：喷喷喷W T V F ⨯+⨯=273273V 0——每秒流过小炉口的空气标态流量（此处取10m/s ）T 喷——喷火口处火焰温度（此处取1200℃）。
③经验指标 满足5.2~3.2=熔喷F F 即可。
④火口的宽与高选取小炉的宽，再计算出小炉的高（高相同）。
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。
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。
