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〕：设计计算说明书一套，窑炉图纸两张。
3、课程设计工作进度计划：指导教师：日期：教研室主任：日期：目录1.绪论1.1设计依据 61.2简述玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向 61.3对所选窑炉类型的论证 71.4有关工艺问题的论证 82.设计计算内容 102.1日出料量的计算 102.2熔化率的选取 102.3熔窑基本结构尺寸的确定 102.4燃料燃烧计算 142.5燃料消耗量的计算 152.6小炉结构的确定与计算 172.7蓄热室的设计 192.8窑体主要部位所用材料的选择和厚度的确定 203.主要技术经济指标 204.对本人设计的评述 225. 参考文献 231、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。
同时为毕业设计（论文）奠定良好的基础。
1.1 设计依据（1）设计内容：年产1.2万吨青白料酒瓶燃油蓄热式马蹄焰池窑设计。
（2）原始数据:h.产品规格：青白酒瓶容量500mL, 重量400g/只i.行列机年工作时间及机时利用率：313 天，95%j.机速：QD6行列机青白酒瓶38只/分钟k.产品合格率：90%l.玻璃熔化温度1430℃m.玻璃形成过程耗热量q玻=2350kJ/kg玻璃液n.重油组成（质量分数%），见表1 。
表1-1 重油组成1.2 玻璃窑炉的发展历史及今后的发展动向玻璃窑炉是熔制玻璃的热工设备，利用燃料的化学能、电能、或其它能源产生的热量。
造成可控的高温环境，使玻璃配合料在其中经传热、传质、和动量传递过程，完成了物理和化学变化，经过熔化、澄清、均化和冷却等阶段，为生产提供一定数量和质量的玻璃液。
玻璃窑炉可分为玻璃熔窑、玻璃退火窑、玻璃加工用的窑炉。
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。
表1-2 玻璃窑炉发展历程我国现阶段的玻璃池窑主要由平板池窑、蓄热室马蹄焰流液洞池窑等，其中蓄热室马蹄焰池窑是应用叫普遍的池窑，另外，我国玻璃窑炉还有坩埚窑、电熔窑和浮法玻璃池窑。
近年来，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 窑炉类型选用的论证本设计选用蓄热室马蹄焰流液洞池窑:优点：（1）热利用率高，火焰行程长，因而燃烧充分；同时窑体表面积小，热散失量较少，可提高热利用率，降低燃料消耗；（2）一对小炉，占地小，投资省，燃耗较低，操作维护简便。
缺点：（1）延窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面小，窑宽温度分布不均匀，有周期性温度波动和热点的移动；（2）一对小炉限制了炉宽，也就限制了炉的规模；（3）燃料燃烧有时喷出的火焰对配合料料堆有推料作用，不利于配合料的熔化澄清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。
其适用范围为各种空心制品、压制品和玻璃球的生产。
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：一般是指延窑长方向的温度分布，用温度曲线表示，温度曲线是一条由几个温度测定值连成的折线。
目前，测温点并不完全一致，一般选择容易测量的位置，室内温度决定于很多可变因素，必须调节影响窑内温度的各个因素，使温度相对稳定，马蹄焰池窑，最重要的是定热点的数值和位置。
图1-4-1 温度制度曲线“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：池窑压力制度用压力分布曲线表示，在马蹄焰池窑中采用气流压力分布，即整个气体流程的（从进气到排烟）压力分布，窑压控制在微正压，窑压使用仪表测量和控制，采取位置是在澄清带大碹下。
图1-4-2压力分布图（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：液面的玻璃不仅能加速池壁砖的侵蚀，还严重影响成形工作，玻璃液面之所以波动是因为投料量和成形量不平衡。
目前难以做到连续投料，力求减小波动。
本设计为±0.5mm，控制仪表用激光液面控制系统，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调节。
（5）气氛制度：一般来说玻璃池窑内要求燃料燃烧充分，所以火焰都是氧化焰或中性。
本设计采用氧化焰，所以d﹥1。
（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 日出料量的计算由年产量和原始数据确定：行列机年产合格瓶量(吨/年)m为单台QD6m=机速(只/分钟)×60×24×瓶重×10-6×行列机年工作时间×机时利用率×产品合格率：m=38×60×24×400×10-6×313×95%×90%=5857.55712吨/年（2-1-1）QD6因设计要求年产量为12000吨/年的玻璃酒瓶，则选用行列机台数n=12000/5857.6=3QD6故玻璃熔窑日出料量G（t/d）G=机速(只/分钟)×60×24×瓶重(g/只)×10-6×台数G=38×60×24×400×10-6×3=65.7t/d （2-1-2）2.2 熔化率的选取熔化率是玻璃熔窑的一个重要的技术指标，它是指窑池每平方米熔化面积每昼夜熔化玻璃液量，单位kg/(m2·d)。
熔化率的选择与玻璃品种、原料组成、配合料中碎玻璃的掺入率，熔化温度，燃料种类与质量，制品质量要求，窑型结构，熔化面积，加料方式和新技术的采用有关，考虑熔化率时还要考虑玻璃的熔制质量，窑炉寿命和管理水平，要从实际出发，全面考虑，力求取得较好的经济效果。
，表4-2，取熔化率为K=2.0 t/(m2·d)参考教材A，P922.3 熔窑基本结构尺寸的确定2.3.1 各部位面积的计算与确定（1）熔化部面积计算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，由教材A ，P 98，式（4-1）有： 熔化池面积：F 熔=G/K (G-日出料量，K-熔化率，t/(m 2·d)得：F 熔=65.78/2.0=32.9m 2 （2-3-1） ⑵ 冷却部面积的计算根据经验值，参考教材P 98 表（4-9)取F 冷/F 熔=20%。
根据玻璃品种供料道条数，成形机部位和操作条件等来决定冷却部形状；玻璃液应均匀分配，减少死角，池深逐步变浅，提高垂直方向温度均匀性和减少回流。
本设计采用扇形供料道，冷却部一般比熔化池浅300 mm ，取900mm图2-3-1 冷却部F 冷=1/2×3.14×2.12=6.92 m 2 （2-3-2）所以F 冷/F 熔=21.0%2.3.2 窑池长度、宽度的确定由教材p 43表4-3看出，烧重油时马蹄焰池窑的长宽比较发生炉煤气时大些，这是由于采用了高压外混喷嘴，特别是直流式，喷出的火焰射程长，冲量大，刚性强，火焰转弯困难，为避免冷却部温度过高，流液洞盖板砖过早烧损以及窑池横向出现明显的温差，必须把窑池放长。
另外，烧重油后火焰温度升高，加快了熔化速度，增大了出料量，为确保玻璃液的质量，也有必要将窑池适当放长，但长宽比过大时，在火焰喷出的正前方空间燃烧产物喷出困难，着渐积聚，压力增大，使火焰变短，基于此原因，马蹄焰池窑的长不宜小于4米，熔化面积较大时，长宽比可取低些，否则窑池过长火焰很难同时满足熔化与澄清的要求，本设计取长／宽=1.6 实际熔化池长L=7.2m B=4.5m7.2m1.0m0.54.5mR=2.1m图2-3-2 熔化池调整后：实际熔化部面积：F 熔=7.2×4.5—1/2×0.5×（4.5-1.0）=31.5m 2 （2-3-3） 实际熔化率K=G/F 熔=65.7t/d/23.6 m 2=2.09 t/(m 2·d) （2-3-4） 2.3.3 池窑深度的确定确定合理的池深，必须综合考虑到玻璃颜色、玻液粘度、熔化率、制品质量、燃料种类、池底砖质量、池底保温和新技术采用（鼓泡、电助熔）等。