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1成分SiO2Al2O3CaO MgO Na2O K2O BaO B2O3Sb2O3Fe2O3 Wt% 52.6516.70 10.46 5.01 3.51 1.55 5.63 4.00 0.43 0.06 4、原料所用原料及基本要求表2原料原料化学组成(%) 外加水分名称SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O Fe2O3 其它烧失量(%) 石英砂99.8 0.05 0.15 12 钾长石60 18.5 0.3 10.7 0.15 0.54氢氧化铝65.3 34.57方解石55.5 / 0.03 43.61白云石30.5 21.5 0.05 47.93 纯碱/ / / / 58.48 / Na2CO3:99.98 41.5硝酸钠/ / / / 36.46 / NaNO3:99.98 63.52碳酸钡/ / / / / 0.07 BaCO3:99.98 22.23 硼酸/ / / / 0.1 H3BO3:99.98 44.29澄清剂/ / / / / 0.3 Sb2O3:93.505、配合料的水分：4.51%，通过石英砂引入，不另加。

6、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3元素组成(%) 低热值(kJ/kg)C H O N S A W84 13.5 0.5 0.5 0.45 0.05 1.0 42361.4510、重油雾化介质：压缩空气,温度80℃，用量0.5Bm3/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。

在玻璃的生产中，熔窑是消耗能量最大的热工设备，对其采取有效的节能措施降低能量消耗、尽量技术先进，满足施工可能，操作方便，经济合理。

窑体结构应满足以下要求：1、满足成型工艺的要求。

2、保证既定的温度制度、足够的澄清时间、充分均化的条件等。

3、保证所要求的火焰形状和尺寸。

4、便于控制、调节和改变窑内的温度、压力和气氛制度。

5、热效率要高，燃料消耗量要小。

6、减轻日常操作和维修时的劳动强度。

7、能适应原料粒度、水分、碎玻璃加入量、燃料成分等的波动。

8、便于测量和控制生产过程中的各项热工参数。

选择合理的窑型至关重要。

选择窑型时应考虑产品品种、质量要求、产量、熔化温度、成形制度、燃料种类、厂房条件、投资费用等因素。

国家相关法律、法规及设计标准（1）环境保护标准《玻璃工业污染物排放标准-容器玻璃》；《建设项目环境保护管理条例》；《中华人民共和国环境影响评价法》；《中华人民共和国水污染防治法》；《中华人民共和国大气污染防治法》；《中华人民共和国环境噪声防治法》；《环境空气质量标准》；（2）职业安全卫生标准《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）《工厂安全卫生规程》《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）马蹄焰窑炉的特点我国现阶段的玻璃池窑主要有平板池窑，横焰流液洞池窑、换热式单（双）碹池窑、蓄热式马蹄焰流液洞池窑，另外我国玻璃窑炉还有坩锅窑、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环保意识的增强，国内国外新技术，新设备，如减压澄清、全氧燃烧、纯氧助燃、顶插全电熔窑、深澄清池、三通道蓄热式等。

本设计采用蓄热式马蹄焰流液洞池窑。

马蹄焰窑炉是窑内火焰成马蹄形流动（在窑内成U型），仅在熔化部的前端设置一对小炉的玻璃池窑。

马蹄焰流液洞池窑优点：①热利用率高，火焰行程长，因而燃料燃烧充分，同时窑体表面积小，热散失少，可提高热利用率，降低燃料消耗；②结构简单，造价低，只有一对小炉布置在熔化部端墙上。

马蹄焰流液洞池窑缺点：①沿窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面积小，在炉宽上温度分布不均匀，尤其是火焰换向带来的周期性的温度波动和热点移动；②一对小炉限制了炉宽，进而限制了生产的规模；③燃料燃烧喷出的火焰诱使对料堆有堆料作用，不利于配合料的熔化和澄清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。

其适用于各种空心制品、压制品和玻璃球的生产。

2物料平衡计算2.1配料计算100公斤湿粉料中形成氧化物的数量表4原料名称湿料配合比%氧化物量%SiO2Al2O3CaO MgO Na2O K2O BaO B2O3Sb2O3Fe2O3石英砂37.5631.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02钾长石10.28 6.17 1.87 0.00 0.00 0.03 1.10 0.00 0.00 0.00 0.01氢氧化铝15.310.00 10.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00方解石 4.300.00 0.00 2.38 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 白云石16.550.00 0.00 5.05 3.56 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 纯碱 2.210.00 0.00 0.00 0.00 1.29 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 硝酸钠 3.210.00 0.00 0.00 0.00 1.17 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 碳酸钡 5.150.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.00 0.00 0.00 0.00 硼酸 5.100.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 2.84 0.00 0.00 澄清剂0.330.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.31 0.00 合计71.0437.41 11.86 7.43 3.56 2.49 1.10 4.00 2.84 0.31 0.04百分比% 100.00 52.6516.70 10.46 5.01 3.51 1.55 5.63 4.00 0.43 0.06计算过程如下：石英砂：%Si02=37.56*99.80/120=31.24Fe2O3=37.56*0.05/100=0.02钾长石:%Si02=10.28*60.00/100=6.17Al2O3=10.28*18.50/100=1.87Na2O=10.28*0.30/100=0.03K2O=10.28*10.70/100=1.10Fe2O3=10.28*0.15/100=0.01氢氧化铝：%Al2O3=15.31*65.30/100=10.00方解石：%CaO=4.30*55.5/100=2.38Fe2O3=4.30*0.03/100=0.00白云石：%CaO=16.55*30.5/100=5.05 MgO=16.55*21.5/100=3.56 Fe2O3=16.55*0.05/100=0.01 纯碱：%Na2O=2.21*58.48/100=1.29 硝酸钠：%Na2O=3.21*38.46/100=1.17 碳酸钡：%Fe2O3=5.15*0.07/100=0.00BaO=5.15*71.65/100=4.00 硼酸：%B 2O3=5.10*55.59/100=2.84Fe2O3=5.10*0.1/100=0.00澄清剂：%Fe2O3=0.33*0.3/100=0.00Sb2O3=0.33*93.5/100=0.31配料计算％表5配料计算SiO2Al2O3CaO MgO Na2O K2O Fe2O3BaO B2O3Sb2O3其它LOSS 合计石英砂99.8 0.05 0.15 100钾长石60 18.5 0.3 10.7 0.15 0.54 99.98 氢氧化铝65.3 34.57 99.87 方解石55.5 0.03 43.61 99.14 白云石30.5 21.5 0.05 47.93 99.98 纯碱58.48 41.5 99.98 硝酸钠36.46 63.52 99.98 碳酸钡0.07 77.65 22.23 99.95 硼酸0.1 55.59 44.29 99.98 澄清剂0.3 93.5 93.8湿料配方％表6石英砂钾长石氢氧化铝方解石白云石纯碱硝酸钠碳酸钡硼酸澄清剂合计52.6516.70 10.46 5.01 3.51 1.55 5.63 4.00 0.43 0.06100.002.2去气产物及组成计算表7原料名称去气产物量计算去气产物量H2O CO2O2NO2石英砂100*4.51%=4.51 4.51氢氧化铝34.57*15.31%=5.29 5.29方解石43.61*4.30%=1.88 1.88 白云石47.93*16.55%=7.93 7.93 纯碱41.50*2.21%=0.92 0.92硝酸钠63.52*3.21%*46/85=1.10 1.10 63.52*3.21%*16*2/85/4=0.19 0.19碳酸钡22.23*5.15%=1.14 1.14硼酸44.29*5.10%=2.26 2.26质量25.22 12.06 11.87 0.19 1.10 体积21.72 15.01 6.04 0.13 0.54 体积百分数% 69.11 27.81 0.60 2.493热平衡计算3.1燃料燃烧计算粉料中挥发分占25.22%，由于规定是纯配合料，不添加碎玻璃，则可以得到：1-25.22%=0.75 Kg-玻璃液因此，熔制成1 Kg的玻璃液所需要的粉料量Gb为：Gb=1/0.75=1.33 Kg/Kg-玻璃液所以，熔制1Kg玻璃液所需要的配合料量为：Gb’=Gb=1.33 Kg/kg-玻璃液3.2玻璃形成所消耗热量的计算3.2.1生成硅酸盐耗热：分别计算Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、qb由方解石生成CaSiO3的反应耗热量Q1：Q 1=1536.6*Gb*GCaO=1536.6*1.33*2.38/100=48.64KJ/Kg-玻璃液由白云石生成的CaMg(SiO3)2的反应耗热量Q2:Q 2=2757.4*Gb*GCaO+MgO=2757.4*1.33*(5.05+3.56)/100=315.76KJ/Kg-玻璃液由纯碱生成Na2SiO3的反应耗热量Q3：Q 3=951.7*Gb*GNa2O=951.7*1.33*1.29/100=16.33KJ/Kg-玻璃液由硝酸钠生成Na 2SiO 3反应耗热量Q 4：Q 4=4414.9*G b *G Na2O =4414.9*1.33*1.17/100=68.70KJ/Kg-玻璃液 由碳酸钡生成BaSiO 3的反应耗热量Q 5：Q 5=988.1*G b *G BaO =988.1*1.33*4.00/100=52.57KJ/Kg-玻璃液 由上可知，1kg 湿粉料生成硅酸盐的耗热量q b 为：q b =Q 1+Q 2+Q 3+Q 4+Q 5=48.64+315.76+16.33+68.70+52.57=502.00KJ/Kg-玻璃液 3.2.2生成玻璃液耗热Q 6：Q 6=347G b *（1-G fq ）=347*1.33*（1-25.22%）=345.12KJ/Kg-玻璃液 3.2.3加热玻璃液到玻璃熔化温度耗热Q 7： C 1509==0.6718+4.6*10-4*1509=1.37KJ/（Kg.℃） Q 7=C 1510*t=1.37*1509=2067.3KJ/Kg-玻璃液 3.2.4蒸发水的耗热量Q 8：Q 8=2491*G b *G H2O =2491*1.33*12.06/100=399.55KJ/Kg-玻璃液 3.2.5配合料入窑显热：粉料在0~t ℃时的平均比热容c 一般取0.963KJ （Kg.℃） Q 9=G b *c*t=1.33*0.963*20=25.62KJ/Kg-玻璃液 则玻璃形成热为：Q 10=q b +Q 6+Q 7+Q 8-Q 9=502.00+345.12+2067.3+399.55-25.62=3288.35KJ/Kg-玻璃液 3.3燃料消耗量近似计算重油的元素组成 表3元素组成(%)低热值(kJ/kg) C H O N S A M 8413.50.50.50.450.051.042361.45重油低位发热量为：Q net =339C+1030H+109(O-S)-25M=339*84+1030*13.5+109*(0.5-0.45)-25*1.0=42361.45 KJ/Kg表8重油化学组成% 燃烧需氧量 Nm ³/Kg 燃烧方程式 CO 2 O 2 N 2 H 2O SO 2 C 84.00 1.57 C+O 2=CO 2 1.57 H 13.50 0.76 H+1/2O 2=H 2O 1.51 S 0.45 0.00 S+O 2=SO 20.00 N0.500.00M 1.00 0.01 可燃物的需氧量Nm ³ 2.33 O0.50理论氧气量Nm ³ 2.33过剩氧气量Nm ³ 0.23 过剩空气系数为1.1 0.23 实际氧气量Nm ³2.56 被引入氮气量Nm ³ 9.63 9.63 实际空气量Nm ³12.19实际烟气量Nm ³合计：12.95 1.57 0.23 9.63 1.52 0.00 各成分的百分比%合计10012.12 1.78 74.36 11.74 0.00燃料消耗量近似计算：玻璃池窑单位熔化部面积所对应的总耗热量:Q=(P* q g +K 2*W)/(1-K 1K 2)=(54.18*3288.35+1.24*2.508*10^5)/(1-0.25*1.24) =704208.70 KJ/(㎡*h)其中：P=33*10^3/25.38/24=54.18 KJ/(㎡*h) K 1=0.25 K 2=1.24 S=33/1.3=25.38㎡W=60000Kcal/(㎡×h) ×4.18=2.508×10^5 KJ/(㎡.h) 燃料为重油，则单位熔化部面积所对应的燃料消耗量m oil =Q/ Q net =704208.70 KJ/(㎡×h)/ 42361.45 KJ/Kg=16.62 kg/(㎡×h) 4 窑炉的结构设计玻璃池窑是由玻璃熔制部分、热源供给部分、余热回收部分、排烟供气部分组成。