课程设计(论文)题目 550t/d浮法玻璃熔窑工艺设计学院材料科学与工程学院专业班级无机非金属材料工程学生姓名指导教师成绩摘要本设计简要介绍了玻璃原料的组成及配料过程，并对玻璃窑炉各部分耐火材料及主要设备进行了选择，根据上述原则对日产550吨的浮法玻璃熔窑工厂的窑炉工艺进行了初步设计。

本设计讨论了玻璃池炉工艺设计，对窑炉各部分工艺计算、设备选型及探索研究。

玻璃熔窑工厂的关键设备之一是熔窑，根据最新的文献资料对工艺中涉及到的生产设备进行了设备选型。

工艺计算中进行了熔化部、冷却部、投料池、卡脖、蓄热室的尺寸及烟囱的截面的设计，重点计算和选择了横火焰窑。

根据计算结果绘制了横火焰窑的三视图。

关键词玻璃窑炉；设计尺寸；设备选型摘要…………………………………………………………………………………错误！未定义书签。

目录一、绪论 (1)二、玻璃的化学成分及原料 (1)2.1 浮法玻璃化学成分设计的一般原则 (1)2.2 配料流程 (2)三、玻璃池窑各部及主要设备 (2)3.1加料口 (3)3.1.1窑池的基本尺寸 (4)3.2熔化部 (4)3.3冷却部 (7)3.3.1冷却部的作用与基本尺寸 (7)3.3.2冷却部的结构 (7)3.4分隔装置 (8)3.4.1气体空间分隔设备 (8)3.4.2玻璃液分隔设备 (9)3.5 格字体的结构特性及排列方式 (10)3.6 烟道系统设计 (12)3.6.1 烟道的基本结构 (12)3.6.2 烟道的布置 (12)3.6.3 烟道的基本结构 (12)四、窑炉各部工艺计算 (12)4.1 熔化部尺寸 (13)4.2冷却部尺寸 (14)4.3投料池尺寸 (14)4.4卡脖尺寸 (14)4.5小炉蓄热室尺寸 (15)4.6烟道截面积设计 (16)五、熔窑部位的耐火材料的选择 (18)5.1熔化部材料的选择 (18)5.2卡脖 (18)5.3冷却部 (18)5.4蓄热室 (19)5.5小炉 (19)六、熔窑热修 (20)6.1日常维修 (20)6.1.1日常巡回检查 (20)6.1.2日常维护 (20)6.2热修补 (20)6.3熔窑热修 (20)七、事故应急处理 (21)7.1停电 (21)7.2停水 (21)7.3停油（燃料） (21)7.4漏玻璃液 (22)7.5冷却装置漏水 (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)一、绪论至公元前二百年。

古罗马已经能够在石砌炉中熔炼玻璃了。

公元前十世纪左右人们开始使用简单的干锅炉熔化玻璃。

知道十九世纪四十年代人们开始考虑要创造一种能够连续融化玻璃的窑炉。

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。

玻璃池窑是玻璃工厂中的最重要、投资最大的设备，玻璃池窑的设计，牵涉面广，涉及因素很多。

玻璃池窑的设计是否合理先进，对玻璃熔制的质量、池窑的熔化率、单位能耗、窑龄等有很大影响。

因此保证窑龄、延长寿命保证池窑能连续的制造一定数量的玻璃是非常重要的一个工作。

在玻璃工业中，耐火材料是窑炉实际的基础，因为在一系列的技术措施中，没有好的耐火材料是很难实现的。

本设计采用先进的玻璃生产工艺之浮法玻璃生产技术，积极采用先进的设备和技术，以提高生产质量，提升产量为目标努力使各方面达到先进水平。

在收集大量数据的基础上做出合理、科学、先进的设计。

二、玻璃的化学成分及原料2.1 浮法玻璃化学成分设计的一般原则玻璃科学为玻璃成分设计提供了重要的理论基础，包括玻璃形成和结构理论，相平衡，成分和性质与结构的关系等方面，但迄今在大部分情况下，理论还只能定性地为玻璃成分设计指出方向，必须反复通过实践调整成分以获得所需性能的玻璃。

一般说来，玻璃成分设计要考虑的主要方面如下。

(1)必须满足使用性质的要求，即依赖于成分和性质与结构的关系。

就目前玻璃科学发展水平而言，主要阐述成分和性质之间的关系，成分和结构间的关系还未能精密确定。

(2)所设计的成分必须能够形成玻璃并具有较小的析晶倾向，因而可以借助于玻璃形成区域图和相图来确定。

(3)必须符合熔制、成型等工艺要求。

浮法玻璃化学成分是由普通平板玻璃基础上设计出来的，是由钠钙硅玻璃组成演变而来的。

根据Na2O-CaO-SiO2系统相图确定该系统中能够形成玻璃的组成范围为：12%~18% Na2O，6%~16% CaO，68%~82% SiO2，但在实用玻璃组成中该系统的组成范围为：12%~15% Na2O，8%~12% CaO，69%~73% SiO2。

在这个三元系统玻璃组成中，容易形成两种析晶组成，失透石（Na2O·CaO·SiO2）和硅灰石（CaO·SiO2），在生产实践中当引入MgO和Al2O3时，不仅玻璃的析晶性能得到改善，而且热稳定性和化学稳定性均得到改善，因而形成了普通平板玻璃化学成分（表3.1）。

表中Fe 2O 3为原料中杂质所致，并非设计数值，而是限制数值；而SO 3主要是由澄清剂芒硝引入[3]。

表2.1 普通与浮法玻璃化学成分比较单位：%浮法玻璃化学成分设计时，根据浮法玻璃成型的特点，在普通玻璃化学成分基础上进行了局部调整。

1） 由于浮法玻璃拉引速度比垂直引上快得多，在成型中必须采用硬化速度快的“短”性玻璃成分，即调整CaO 到8%~9%。

但是CaO 含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶，因此MgO 控制在4%左右，以改善玻璃析晶性能。

2） 为了获得优质的玻璃表面质量，将Al 2O 3的含量降低到1.3%以下，并注意不能影响玻璃的机械强度、热稳定性。

3） Fe 2O 3是原料中的杂质引入的，它是一种着色剂，因此严格限制在0.1%以内，最好在0.08%以下，以使玻璃有良好的透光率，经调整后浮法玻璃化学成分见上表。

2.2 配料流程图2.2浮法玻璃配料流程图化学成分SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO R 2O SO 3 普通玻璃浮法玻璃71~73 71.5~72.5 1.5~2 <1.0 <0.2 <0.1 6.0~6.5 8.0~9 4.5 4.0 15 14~14.5 <0.3 <0.3表2.2 实际生产中各种原料的控制粒度范围三、玻璃池窑各部及主要设备浮法玻璃熔窑属于横火焰蓄热式池窑，如图3.1。

浮法玻璃熔窑根据各部功能其构造分为玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四大部分。

图3.1熔窑结构图3.1加料口原料粒度范围 品质百分比% 含水率%硅砂 ≥0.71 0.71~0.500.50~0.106<0.1060 ≤5.0 ≥91.0 ≤4 到收贷时硅砂水分≤5 白云石 ≥2.02.0~0.106<0.1060 ≥92.0 ≤8.0 粉料含水率≤0.5 石和石 ≥2.02.0~0.106<0.1060 ≥92.0 ≤8.0 粉料含水率≤0.5 长石 ≥0.630.63~0.500.50~0.106<0.1060 ≤4.0 ≥78.0 ≤18.0 粉料含水率≤0.5 纯碱 ≥1.18≥0.18 ≤2 ≤75 含水率≤0.7浮法玻璃采用正面投料，加料口设地在熔窑纵轴的前端，由投料池上部挡墙组成。

投料池是突出于窑池外面和池窑相通的矩形小池。

传统的投料池宽是熔化池宽的85%左右，投料池的料壁上平面与池窑的上平面相齐，投料池池壁使用的耐材料与熔化部材料相同。

在实际生产中，投料池侵蚀严重，尤其在投料池的拐角处，两面受热，散热面积小，冷却条件差，是池窑中最容易损毁的部位。

现代浮法熔窑很多采用与熔化部等宽的加料池，使得料层更薄，并能防止偏料，更避免了因拐用砖损毁带来的热修麻烦。

3.1.1窑池的基本尺寸窑池由池壁和池底组成，其平面呈长方形。

熔化部窑池基本尺寸包括：长度、宽度、熔化面积、深度和投料池的长度、宽度、深度，还有从末对小炉中心线外米处卡脖前的一段面积。

熔化部的尺寸应符合所规定的该窑熔化能力，以求配合料在窑池中有足够的逗留时间来进行熔化、澄清、均化等。

平板玻璃池窑熔化部的长度的确定，先要考虑保证玻璃液熔化澄清过程进行得完全，同时根据小炉对数考虑小炉的布置而定。

所以，首先应根据熔窑规模和熔化工艺对温度制度的要求定出小炉对数；再经小炉粗略计算得出喷出口宽度，并确定第一对小炉与前脸墙的距离和各个小炉之间的间距及末对小炉至卡脖的距离，然后得出熔化部的长度。

3.2熔化部熔化部是进行配合料熔化的玻璃液澄清、均化的部分，由于采用火焰表面加热的深化方式，熔化部分为上下两部分，上部是火焰空间，下部是窑池。

火焰空间是由胸墙、大旋、前端墙和后山土墙组成的空间体系。

火焰空间内充有来自热源供给部分的炽热气体，在此，火焰气体将自身热量用于熔化配合料，也传给玻璃液、窑墙和窑顶（大旋）。

火焰空间应能满足燃料完全燃烧，保证供给玻璃熔化和澄清所需的热量，并尽量减少散热。

窑池是配合料熔化成玻璃液并进行澄清、均化的地方，它应能供给足量的熔化完全的透明玻璃液。

窑池由池壁和池底构成。

池壁和池底均由大砖砌筑，为方便大砖的制造，减少材料的加式量的方便施工，窑池都是呈长方形或正方形。

为使窑池达到一定的使用期限，池壁厚度为250~300mm，池底厚度根据其保温情况而定，不采用保温的池底厚度为300mm。

熔化池浅些，可减少玻液的对流，有利于节能，上层流厚度也随之相应减小，有利于玻璃液的澄清。

熔化池浅，并当Fe2O3含量较低时，池底温度提高，玻璃液流动性加强，会增加对池底砖的侵蚀与冲刷。

过去平板窑池采用粘土砖，池深为1.5m，粘土砖可用几个窑期，如改浅池为1.2m，Fe2O3＜0.12%，则必须在粘土砖上加层捣打料和铺层75~100mm的电熔锆刚玉砖。

投料池基本尺寸：投料池可起预熔作用，使入窑的料堆表面熔融，可减少窑内粉料飞扬。

投料池的长度不宜过长，一般为米左右；投料池的宽度一般略窄于窑池宽度。

使两侧配合料能熔化好，并能减轻对第一行池壁砖的侵蚀。

投料池的宽度应与所使用投料机的台数和选用投料机的类型相适应。

目前有的工厂还采用了双投料池。

熔化部窑池深度：窑池的深度是一个重要的结构指标，它与熔窑规模、玻璃品种、颜色、熔化能力、保温措施及窑底耐火材料的质量等因素有关。

窑池的深度应该尽量减轻池底砖对玻璃质量的影响。

如果池越深，底部玻璃液温度越低，流动性差，形成一个相对不动层，当温度往高波动时，底层未熔透的玻璃液被带到成型部，影响玻璃质量。

而且池愈深建筑费用愈高。

因而希望池浅一些为好。

当使用无锆刚玉砖覆盖的粘土砖池底时，仍需维持一个玻璃液的相对不动层，以保护底砖。

此外，池深还要适合玻璃液的粘度及透明度的要求，当玻璃液中铁含量低、透明度高、透热性好，窑池需深一些。

我国浮法窑池深为1.2~1.5米。