洛阳理工学院材料系玻璃毕业设计

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1、前 言浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融的锡液表面成型为平板玻璃而得名。这种生产方法由于无需克服玻璃本身重力，可使玻璃原板板面宽度加大，拉引速度大大提高，产量和生产规模增大；由于玻璃成型是在熔融锡液表面进行，因此可以获得双面抛光的优质镜面，其表面平整度、平行度可以与机械磨光玻璃相媲美，而机械性能和化学稳定性又优于机械磨光玻璃；到目前为止，采用该方法可以生产出厚度在0.325mm之间多种品种、规格的优质浮法玻璃，以满足不同用途的需求；另外，浮法工艺还可以在线生产多种颜色玻璃和Low-E玻璃，大大丰富了平板玻璃的范畴，扩大了平板玻璃在各个领域的应用。中国玻璃工作者自从在洛阳研制出中国浮法后，浮法玻璃在

2、中国迅速得到了发展。经过我国玻璃工作者的不断努力，我国先后在熔窑日熔化量、玻璃生产技术装备、节能降耗、环境保护、多功能玻璃开发以及超薄、超厚品种研制与产业化等方面取得了重大突破。据统计，至2009年末我国日熔化能力500 t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力的75.4% , 600 t以上占54.48% , 700 t以上占28.83%。600 t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力比重首次超过50% ,成为我国浮法玻璃主力窑型。浮法玻璃生产线规模结构的提高,提高了我国浮法玻璃生产的能源利用效率,降低了污染物和二氧化碳排放水平。从产能上看, 700 t以上36条的能力占28.83% , 600620 t的4

3、2条能力占25. 65% , 500550 t的40条能力占20.92% , 400480 t的38条能力占16.51% , 400 t以下26条能力占8.08%。大吨位低单位产品能耗和小吨位高产品价值是今后平板玻璃熔窑的发展方向,没有地缘优势,产品无技术特点,小吨位、高能耗的普通浮法玻璃将在市场上没有立足之地。在技术领域,采用中国浮法玻璃技术建设的生产线,技术装备与实物质量已达到国际先进水平。通过对原料配料称量,熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备及自动控制系统成套软件的一系列科技攻关,进而对各关键技术进行系统集成和工程转化,形成了具有自主知识产权并全面达到国际先进水平的新一代中国浮法玻璃技术。还

4、有像我国自主开发的余热发电技术与装备、烟气脱硫技术与装备、石英尾砂提纯及综合利用技术,全氧燃烧技术与装备也逐渐应用到到浮法熔窑。目前国际玻璃新技术均向能源、材料、环保、信息、生物等五大领域发展。在材料方面，主要指玻璃原片的生产向大片、薄片、厚片、白片四个方向发展。在研发新技术方面，通过对玻璃产品进行表面和内在改性处理，使其更具备强度、节能、隔热、耐火、安全、阳光控制、隔声、自洁、环保等优异功能。本次设计遵循以下原则：(1)认真总结国外同级别浮法熔窑的经验和教训，结合国内生产线的实际情况、操作特点，围绕生产优质玻璃液这个重点来进行设计。(2)着重节能降耗，采用国际先进的节能措施和节能产品，降低生

5、产成本。(3)全窑工艺尺寸确定既要注重以往的经验数据，同时要有理论创新，要在总结以往经验数据的基础上对新结构确立理论依据。(4)本熔窑出现的超出国内设计手册的结构设计，必须确保结构安全，此类结构需建立相应的力学模型，并经过常温和热态理论论证通过后方可用于设计。(5)设计中充分考虑延长窑龄的方法和措施，要注重耐火材料装备水平，又要充分考虑生产后期保窑操作的可能性及方便性。(6)节省投资，材料配置上注重实用性，不搞花架子。主要材料立足于国内采购，尽量少引进硬件，减少外汇开支。第1章 总工艺计算1.1 玻璃成分设计要求玻璃成分设计要求：(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简单关

6、系；(2) 所涉及的成分必须能够形成玻璃并具有较小析晶倾向，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。1.2设计各成分的作用本次设计是钠钙硅浮法玻璃的设计，其主要成分二氧化硅（SiO2），氧化钠(Na2O)，氧化钙(CaO)，氧化镁(MgO)，氧化铝(Al2O3)，氧化铁(Fe2O3)等。（1）SiO2 SiO2 是形成玻璃的最主要成分，也是构成玻璃的基础，为玻璃形成体。它赋予了玻璃一系列优良性能，如透明度，机械强度，透紫外光性，化学稳定性和热稳定性等。玻璃液的粘度、热稳性和化学稳定性均随含量增高的增加而提高；密度和热膨胀系数随含量的增加而降低。缺点是熔点

7、高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困难，能耗增加，一般在控制在71%73%。（2）Al2O3 少量的Al2O3在玻璃中为四面体结构，起到补网的作用，也可以提高玻璃的化学稳定性和热稳定性，称网络中间体。太多了会使玻璃的熔化速度减慢和会使澄清时间延长，也不利于均化，而且对玻璃液在锡槽中摊平抛光也不利。一般控制在0.1%1.6%。（3）Fe2O3 钠钙硅玻璃中的Fe一般以Fe2+和Fe3+状态存在，均有颜色，因此在玻璃中Fe是杂质，引入Fe会使玻璃产生颜色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中Fe的含量应尽量的低，一般控制在0.070.21%。 CaO CaO是玻璃网络外体，在一定范围内能加速玻璃的熔

8、化和澄清过程，并提高玻璃化稳性。高温时降低玻璃粘度，低温时增加玻璃液粘度，亦可调整玻璃的料性，提高玻璃的硬化速度。但玻璃中CaO的含量不宜太大，如大于10%，则玻璃易产生结晶。一般在7.7%10.0%。（5）MgO MgO能提高玻璃的化学稳定性和机械强度，并能减低玻璃的析晶倾向，与CaO一样为网络外体。生产中MgO对玻璃液的粘度有复杂的作用，当温度高于1200时，会使玻璃的粘度降低，而在1200900之间，又有使玻璃液的粘度增加的倾向，低于900反而使玻璃的粘度下降，因此，玻璃中MgO含量不宜太大，一般控制在4.0%左右。（6）R2O 这里主要是Na2O和K2O，Na2O在玻璃结构中主要起断网

9、作用为网络外体，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化温度，增加玻璃的流动性，是良好的助熔剂。但过多的Na2O会降低玻璃的化学稳定性、热稳定性及机械强度，还容易使玻璃析碱、发霉，并使生产成本增加。K2O和Na2O一样为网络外体，起助熔作用。K2O代替Na2O具有“双碱”效应，提高玻璃化学稳定性，减少玻璃的析晶，改善玻璃的析晶倾向。在浮法玻璃生产中引入K2O主要是它能降低玻璃表面张力，有利于玻璃液在锡槽中摊平和抛光，获得高质量的玻璃表面并改善玻璃的光泽。R2O的含量一般在13.4%14.6%。某实际厂家的玻璃成分见表1-1。 表1-1 某浮法玻璃厂实际生产的成分 单位：%（质量分数）氧化物Si

10、O2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3Wt%72.101.300.208.284.0613.900.07根据以上理由和实际厂家玻璃成分的参考本次设计玻璃的主要成分见表1-2： 表1-2 玻璃成分 单位：%（质量分数）氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3Wt%72.191.600.178.104.0113.720.081.3各种物理性质的计算（1）玻璃粘度并绘制-T曲线粘度是玻璃的一个重要物理性质，贯穿于玻璃生产的全过程。在熔制过程中，石英颗粒的溶解、气泡的排除和各组分的扩散都与粘度有关。温度与粘度关系公式2 （1-1）使用富尔切尔法计算玻璃粘度，此法适用于实用工

11、业玻璃。其成分以相对于SiO2为1.00mol来表示，即以氧化物的物质的量/SiO2的物质的量表示。计算系统使用玻璃成分范围为：SiO2 1.00mol，Na2O 0.150.20mol, CaO 0.120.20mol, MgO 0.000.051mol, Al2O3 0.00150.073mol,且满足公式 1-1 在公式1-1中，A，B和T0可由下式求出A=-1.4788Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936MgO-1.5183Al2O3+1.4550B=-6039.4Na2O-1439.6K2O-3919.3CaO+6285.3MgO+2253.4Al2O3+5

12、736.4T=-25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO-384.0MgO+294.4Al2O3+198.1注意：的单位为P（1P=10-1Pa12Pa,一般实验与计算的结果一般偏差为3。设以100g 原料为基准，根据原料成分表1-2得各氧化物折合系数见表1-3：表1-3 各氧化物的折合系数组分SiO2CaOMgOAl2O3Na2O质量(g)72.198.104.011.6013.72物质的量(mol)1.20140.14440.09950.15570.2214折合物质的量(mol)1.00000.12020.08280.01300.1843根据表1-3可求出：A=1.81B=4

13、701.90T0=230.94有A, B和T0的值，根据公式1-1求得见表1-4： 表1-4 各温度所对应的粘度 单位：Pa 应变点转变点退火点变形点软化点操作点熔化点粘度1013.61012.410121010.510710310 lg13.612.41210.5731温度T()517.47540.03548.42584.20710.241040.221465.03 （2）玻璃表面张力 熔融玻璃的表面张力在玻璃制品的生产中有着重要的意义，特别是在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重大的作用。硅酸盐玻璃的表面张力一般为（220380）-3N/m，较水的表面张力大34倍

14、，也比熔融的盐类大，而与熔融的金属的数值相近。 计算公式：= （1-2）式中 玻璃的表面张力； 各种氧化物的平均表面张力因数；每种氧化物的摩尔分数。在温度1400下各氧化物表面张力因数2见表1-5：表1-5 各氧化物的表面张力因数组分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O324585440492549122根据表1-1玻璃成分可以求得：=N/m符合硅酸盐玻璃表面张力的一般值。（3）玻璃密度玻璃的密度表示玻璃单位体积的质量。它主要取决于构成玻璃原子的质量，也与原子的堆积紧密程度以及配位数有关，是表征玻璃结构的一个标志。在实际生产中，通过测定玻璃的密度来控制工艺过程，借以控制玻璃成分。普

15、通钠钙硅玻璃的密度为2.5 g/cm3左右。采用Knapp系数可以直接用加和性公式计算出密度，此种方法计算简便，即将玻璃成分的质量分数（%）乘以加和系数2。表1-6 各氧化物的Knapp加和系数组分SiO2Al2O3CaOMgONa2OKnapp系数0.022840.025300.034950.029420.02890根据表1-2玻璃的成分求得： SiO2: Al2O3 ： CaO: MgO : Na2O: =2.4869g/3, 符合一般钠钙硅玻璃的密度。（4）热膨胀系数玻璃的热膨胀系数对玻璃的成形、退火、钢化、封接以及玻璃的热稳定性等性质都有着重要的意义。 玻璃受热后都要膨胀，膨胀多少是由

16、它们的线膨胀系数和体膨胀系数来表示。3式中： 由于玻璃的线膨胀系数为10-7-1数量级，3数值都很小，可以忽略不计，近似取 。采用体积膨胀系数的场合比较少，因此玻璃热膨胀系数一般指线膨胀系数。采用高桥健太郎法求玻璃的线膨胀系数3，根据玻璃的成分表1-2，y氧化物= （1-3）Y氧化物= （1-4）表1-7 各组分对应的y和Y组分SiO2NaO0.5CaOAlO1.5MgOFeO1.5总和y氧化物1.2010.4430.1440.0310.0990.0021.920Y氧化物（%）62.623.17.51.65.20.1100.1 在0400温度范围内高桥的加和性计算系数3如下表：表1-8 各组分

17、氧化物的高桥加和性系数组分SiO2NaO0.5CaOAlO1.5MgOFeO1.5加和性系数/10-8-10.6029.514.53.16.05.0根据以上两表表1-7和表1-8，得玻璃在0400温度范围内的线膨胀系数 （5）玻璃比热玻璃的比热容常用语熔炉热工中计算燃料消耗量、热利用率等。各种玻璃的比热容一般介于3351047。比热计算公式如下： 2 （1-5）式中 P玻璃中某氧化物的质量分数，%； c玻璃中各种氧化物的比热容系数。表1-9 各种氧化物的比热容计算系数组分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O温克尔曼系数0.0.0.0.0.0.注：此表计算的比热容的单位为cal/(g

18、)根据公式1-4和表1-8可知玻璃在15100范围内的比热容c为：c 2.Kcal(kg) 介于3351047之间，合理。（6）玻璃的导热系数玻璃的导热性以热导率来表示，热导率来表征玻璃传递热量的难易。玻璃是一种热的不良导体，其热导率较低，介于0.7121.340W/（m）之间。其热导率主要取决于玻璃的化学组成、温度及其颜色等。热导率十分重要，在设计熔炉、设计玻璃成形压膜以及计算玻璃生产工艺热平衡时，都要先知道材料的热导率。根据Ratcliffe得出100下按质量分数计算热导率的加和性系数2如下表1-10：表1-10 各组分热导率加和系数.组分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O热

19、导率加和系数3.443.231.732.394.530.67求得玻璃的热导率为： 介于0.7121.340W/（m）之间，合理。综合以上，根据设计玻璃的性能要求，参考现有实际生产厂家的玻璃组成成分，结合给定的生产工艺条件，拟定出设计玻璃的最初组成。利用有关玻璃性质的计算公式，对所设计的玻璃的主要性质进行了预算，所设计玻璃的应变点、退火点、变形点、软化温度、操作点等均满足玻璃形成的工艺要求；玻璃的各种主要性质符合钠钙硅浮法玻璃的一般性质要求；所以，上述所设计的玻璃成分合理。第2章 玻璃配合料的计算2.1 配合料计算条件及步骤 2.1.1配合料计算条件根据玻璃成分和所用原料的化学成分可以进行配合料

20、的计算。在进行配合料的计算时，应假设原料中的气体物质在加热过程中全部分解逸出，而其分解后的氧化物全部转入玻璃成分当中。也要考虑各种因素对玻璃成分的影响，例如氧化物的挥发、耐火材料的溶解、原料的飞散、碎玻璃的成分等，从而在计算时对某些组分做适当的增减，以保证设计成分。2.1.2 计算步骤配料计算步骤如下：第一步先进行粗算。即假定玻璃中全部的SiO2和Al2O3均有砂岩和钽铌石引入CaO和MgO觉有白云石和石灰石引入；Na2O有纯碱和芒硝引入。在进行粗算时，可以选择含氧化物种类最少或用量最多的原谅开始计算。第二步进行校正。例如在进行粗算时，在砂岩和钽铌石用量中没有考虑其原料所引入的SiO2和Al2

21、O3,所以应进行校正。第三步把计算结果换算成实际配料单。2.2 玻璃成分及相关参数（1）玻璃的设计成分 见表1-2（2）各种原料的化学组成 见下表2-1 表2-1 玻璃原料成分 单位：% （质量分数）LSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2ONa2CO3Na2SO4C砂岩0.494.640.660.20.050.04钽铌石1.272.4214.960.130.180.046.57石灰石1.02.370.090.1052.261.20白云石1.50.940.310.0931.2420.60纯碱2.058.2299.56芒硝0.443.2499.03煤粉87.12（3）配料工艺参数与所设数据

22、纯碱飞散率纯碱飞散率纯碱飞散率于纯碱的物理性质（容重、颗粒组成等）、配合料水分、加料方式等因素有关。浮法玻璃配合料使用重质碱时的飞散率小于使用轻质碱的飞散率，重质碱的飞散率控制在1.4%1.8%之间。芒硝含率芒硝含率 芒硝含率随熔化温度、火焰气氛及玻璃液澄清质量而定，同时也与重油中硫分含量有关。炭粉含率 炭粉含率炭粉含率的理论值为4.2，当芒硝用量确定后，炭粉的实际用量与本身的颗粒组成、易燃性、组成配合料的各种原料的COD值、熔窑1#2#小炉温度及火焰的性质有关系，也与重油的含硫量有关，浮法玻璃的生产炭粉含率一般控制在。玻璃获得率 玻璃获得率碎玻璃引入率在生产的各个环节总有一定量的碎玻璃，如生

23、产中不合格产品及切裁下来的边子等。加入碎玻璃经济上节约能源。工艺上有利于配合料的熔化、澄清、节能降耗、降低成本等，符合环境保护和可持续发展战略。碎玻璃的用量一般以配合料的15而且要求块度要均匀，不宜过大或过小。由以上参考，所取参数如下：纯碱挥散率：1.6 芒硝含率：3 炭粉含率：4 碎玻璃掺入率：20 玻璃获得率：82.5 计算基础：100玻璃液 计算精度：2.3 配合料的具体的算法 (1)纯碱和芒硝用量的计算 设芒硝引入量为x kg，根据芒硝含率得下式 kgx950.0=则有芒硝引入RO的量为: 0.41kg =22.86kg(2)炭粉用量 设炭粉用量x kg，则 (3)砂岩和长石用量的计算

24、 设砂岩x kg，长石kg 0.9464x+0.7242y=72.19 0.6600x+0.1496y=1.6解得 x=70.47kg y=7.59kg由砂岩和长石引入的各氧化物的量见表2-2 表2-2 由砂岩和钽铌石引入的各氧化物的量 单位：kg原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O砂岩66.6890.4550.1370.0250.0280.000钽铌石5.5011.1440.0110.0140.0280.500(4)白云石和石灰石用量计算 设白云石x kg，石灰石kg 0.5226y+0.3124x=8.1-0.035-0.014 0.0120y+0.2060x=4.01-0.

25、028-0.028 解得 x=19.08kg y=4.00kg 由白云石和石灰石引入的各氧化物的量见表2-3 表2-3 有白云石和石灰石引入的各氧化物的量 单位：kg原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO白云石0.1790.0590.0175.9603.930石灰石0.0940.0040.0042.0900.049(5)校正砂岩和钽铌石用量 设砂岩x kg，长石kg 0.9464x+0.7242y=72.19-0.017-0.09kg 0.0066x+0.1496y=1.6-0.06-0,004解得 x=70.51kg y=7.16kg(6)校正纯碱用量和挥散量 设纯碱用量x kg，挥散

26、量kg 0.5822x=13.72-0.50-0.41 x=22.00kg y/y+22=0.016 y=0.36kg(7)把上述计算结果汇总成原料用料表 见表2-5 表2-5原料用量单 质量份原料用量占混合料质量分数SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O L干基湿基砂岩70.4756.6166.690.460.1370.040.030.3905.76908.49钽铌石7.596.105.181.070.0090.010.0030.470.197.697.89石灰石4.003.210.090.0040.0042.090.050.151.3651.51白云石19.0815.330.180

27、.060.025.963.930.1245.28246.02纯碱飞散率22.000.3617.9613.020.5287.36288.22芒硝0.950.760.410.912.1612.20煤粉0.0.040.032.10.480.48合计124.495100.0016001604.81(8)玻璃获得率 80.325%(9)换料单计算12已知 ：碎玻璃的掺入率为20%；各种原料含水率见表2-5； 配合料的含水量为4%； 混合机容量为2000kg干基。 计算如下：2000中砂岩的干基用量为：2000-(200020%)56.61%=905.76kg 砂岩的湿基用量=905.76/0.997=9

28、08.49kg 根据需求配合料的水分为4%，所以 (2000-400)/0.96=1666.67kg 1666.67-1604.81=61.86kg 所以混合时必须另外加水61.86kg。2.4 产量计算 玻璃生产的产量计算是依据设计计划任务书规定的生产规模，生产方法和产品品种，计算的基准是熔制车间的生产能力10。 各项产品相关参数见表2-6。表2-6 各向产品相关参数产品厚度2mm3mm5mm6mm产品比例10%50%30%10%重量箱折算系数11.52.53.0玻璃拉引速度（m/h）1250800540500原板宽度 3.5 m 工作日 345天 综合成品率 75%工厂储存定额：原料 硅砂

29、60天 钽铌石60天 石灰石60天 白云石60天 纯碱30天 芒硝60天 煤粉60天燃料 重油30天2.4.1 玻璃成品产量计算通常生产中，一玻璃重量箱= 2mm玻璃板10m2（ 玻璃的密度取2.5g/cm3）。产品年产量箱数：0.75345/50=（重量箱）(1) 产品任务见表2-7。(2) 完成各类产品各需要生产天数见表2-8。(3) 各种厚度玻璃全年平均生产天数见表2-9。(4) 计算产量见表2-10。(5) 产量汇总见表2-11。 表2-7 产品任务表各类产品厚度比例（%）年产重量箱数年产m2数2mm103mm505mm306mm10 表2-8 完成各类产品所需生产天数 工作日比例2m

30、m/（2440.751250）=34.50.10073mm/（2440.75800）=179.680.52465mm/（2440.75540）=93.830.27396mm /（2440.75500）=34.50.1007因 34.5+179.68+93.83+34.5=342.51345 ，所以能完成生产任务表2-9 各类产品生产天数2mm3450.1007=34.753mm3450.5246=180.995mm3450.2739=94.56mm3450.1007=34.75 表2-10 产量表 重量箱2mm34.7524125040.75=（m2）3mm180.992480040.75=（

31、m2）.65mm94.52454040.75=（m2）6mm34.752450040.75=（m2）表2-11 产量汇总产品厚度（mm）2356年总数年产（m2）年产重量箱.6.62.4.2 玻璃液熔化需用量（1）各种厚度玻璃日熔化量相同。下面以3mm玻璃计算 8002440.0032.5=576（t/d）（2）产生碎玻璃量576（1-0.75）=144（t/d）碎玻璃损失率0.5%碎玻璃回熔窑量：144（1-0.5%）=143.28（3）由配合料熔成玻璃液量 576-143.28=432.72（t/d）第3章 池窑尺寸及其他的设计3.1 熔化部尺寸的设计 设计步骤如下：（1）熔化量 熔化量取

32、600 t/d（2）熔化率 浮法熔窑600t/d的熔化率为2.15 t/（m2d）。 则 熔化面积为（3）熔化面积及其尺寸前脸墙距1#小炉中心线4.5 m，小炉中心线间距3.8 m，共6对小炉。小炉间距大，可以有效提高火焰的覆盖面积，1#小炉前脸墙距离长些，可以适当提高1#小炉的火焰温度，加速配合料的熔化，提高熔化率和热效率；另外有利于减轻对前脸墙或L型吊墙的烧损，减轻飞料对1#、2#小炉蓄热室格子体的堵塞、侵蚀。则熔化面积长 L4.5+3.8*5+1=24.5m 宽 B= F熔 / L =279.07/11.4=24.48m考虑到池底排砖，横向取整块砖，池底砖：3003001000 mm,在

33、排砖时不考虑实际存在的砖缝隙。则有B=11.4m 熔化面积FB L11.4*24.5279.3（m2）实际熔化率：末对小炉（6#）中心线后1.5m到卡脖的距离取13.5m 则熔化部长L13.524.538（m） F熔化部B L11.438433.2 （m2） 熔化部的长宽比38/11.4=3.3333，经验值在3.34.0 所以合理。故： 熔化部长：38m 熔化部宽：11.4m 熔化部面积：433.2m2 实际熔化率：2.15t/(m2d)3.2 池窑深度 池深选取 选取h1.2 m选取浅池的原因是减少玻液的回流，节能效果好；由于上层玻璃液液流厚度与熔化池深成正比，池深变浅，上层液流厚度随之减

34、少，有利于玻璃液澄清，提高玻璃的质量。但是浮法玻璃含铁量较低，玻璃液热透射性较强，将使池底温度提高较多，池底玻璃液的流动性增强，对池底砖的冲刷加剧，所以在池底结构上要选择较好的铺面砖，本设计选取电熔无缩孔锆刚玉砖。 3.3 火焰空间设计 （1） 胸墙 每侧胸墙从池壁内侧外移300 mm，这样固定胸墙后可以防止池壁砖侵蚀后胸墙下倾，避免火焰过长烧损胸墙。 胸墙高 H1600 mm。 燃油熔窑的胸墙高度一般在15002000 mm之间，过高时散热量大，不节能，过低时，火焰容易烧损碹脚。因此胸墙高度选择为1600 mm。（2）大碹 火焰空间跨度：sB2C11400230012000 mm 大碹股高：

35、大碹股跨比一般在1/81/10s，选取1/8s。 则：h1/8s1500（mm）大碹半径： 中心角：（3） 火焰空间总高度 Hh160015003100（mm）（4）火焰空间横断面积F空 F扇F1F2 32.185（m2）（5）火焰空间横断面面积与熔化面积之比 （6） 火焰空间容积强度 V空F空 L火31.6724.5775.915（m3）（7） 火焰空间容积与熔化面积之比 （8）火焰空间容积强度 3.4 投料池 选取等宽投料池 选取的原因：（1）配合料覆盖面积大，配合料的吸热与配合料的覆盖面积成正比，因此有利于提高热效率，提高熔化率；（2减轻配合料料堆对池壁的冲刷和磨损。从生产实践看池壁被侵

36、蚀的最严重的部位，就是配合料料堆冲刷、磨损最严重的部位。 投料池的宽度为11.4m；投料池的长度为2.4m。3.5 卡脖及气体空间分隔装置设计（1）卡脖卡脖是熔化部和冷却部之间的通道，其作用是减少流向冷却部的热气流和玻璃液流量，并且使玻璃液通过卡脖后能用较少的冷却面积见玻璃液冷到成型所需要的温度。因此现在卡脖从以前的4050%降低到35%左右，而长度却在不断加长，最长的有7.5 m。这样可以减少玻璃液的回流，减低能耗。同时为了布置大水管、吊墙和搅拌器，卡脖必须具有一定的长度。 卡脖宽：4 m 卡脖长：6 m（2）气体空间分隔装置设计采用矮碹来分隔火焰空间，选取矮碹的股跨比1/10。 3.6 冷

37、却部 冷却部的作用是使玻璃液在冷却部均匀降温冷却到成型要求的温度。冷却部的温降主要是通过冷却部本身外表面的自然散热来实现。现在在冷却部吹微调风（即稀释风）以保证使玻璃液的成型温度波动范围在1范围内。 （1）冷却面积 采用冷却部面积与熔化面积的比例来确定，一般取0.40.6，冷却越大，能够加速玻璃液的冷却，所以取0.6。F冷F熔0.6279.30.6167.58 m2冷却部宽一般为熔化部宽的7590%，取80%， 则：B冷B熔80%11.40.89.12（m）根据池底排砖的需要，而且砖肯定是完整的，砖尺寸为3003001000 mm， 则冷却部实际宽度 实0.3319.3（m）冷却部的长度冷却部

38、的长宽比9.3 / 18.02= 0.5561而浮法熔窑冷却部的宽长比一般为0.550.75，所以宽长比合理。每吨玻璃液占有冷却部面积为：167.58/600= 0.2793m2/(td)每吨玻璃液占有冷却部的面积经验数据一般为0.220.3m2/(td)，所以符合一般的经验值。（2） 深度 与卡脖深度一样，比熔化部的浅。这样在它们之间设置台阶，可以减少玻璃液的回流，节能，取1200 mm。（3）胸墙 空间高度不宜太高，否则容易造成冷却部负压操作，取700 mm。不能影响安装冷却部微调风才装置。 （4）大碹 冷却部空间跨度sB2C930023009900 mm 大碹股高：冷却部大碹股高一般为1

39、/71/9s，不宜过大，否则水平推力，安全系数降低。取1/8s。 h9900/81237.5（mm）冷却部大碹半径：中心角：0.47 第4章 热工计算4.1耗热量的计算4.1.1已求得的数据（1）原料组成见表4-1表4-1 原料组成 单位：质量分数（%）原料名称料方/%（以干粉料计算）化学组成/%SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OC砂岩56.6194.640.660.200.050.04钽铌石6.1072.4214.960.130.180.046.75石灰石3.212.370.090.1052.261.20白云石15.330.940.310.0931.2420.60纯碱17.965

40、8.22芒硝0.7643.24煤粉0.0387.12合计100.0 （2）碎玻璃用量占配合料的20%。（3）配合料（不包含碎玻璃）水分：4%。（4）玻璃熔化温度 14004.1.2 100湿粉料中形成氧化物的数量见表4-2 表4-2 形成玻璃液的各氧化物的量 单位：质量分数（%）原料名称形成玻璃液的氧化物量的计算氧化物数量/SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2O总数砂岩56.61%10096%94.64%56.61%10096%0.66%56.61%10096%0.2%56.61%10096%0.05%56.61%10096%0.04%51.430.360.110.0280.02725

41、1.9466钽铌石6.1%10096%72.42%6.1%10096%14.96%6.1%10096%0.13%6.1%10096%0.18%6.1%10096%0.04%6.1%10096%6.75%4.2410.87610.00080.01050.00020.38475.5133石灰石3.21%10096%2.37%3.21%10096%0.09%3.21%10096%0.10%3.21%10096%52.26%3.21%10096%1.20%0.0730.00030.0031.610.0371.7233白云石15.33%10096%0.94%15.33%10096%0.31%15.33%

42、10096%0.09%15.33%10096%31.24%15.33%10096%20.60%0.13830.04560.01324.59753.03177.8263纯碱17.96%10096%58.22%9.8769.876芒硝0.76%10096%43.24%0.31660.3166合计55.881.2820.1276.2463.09610.577377.204.1.3 100干粉料逸出气体组成见表4-3表4-3 逸出气体组成原料名称逸出气体量的计算逸出气体量CO2H2OSO3总量石灰石白云石纯碱芒硝煤粉湿粉料3.21%1000.4398=15.33%1000.4682=17.67%100

43、0.0.4178=0.76%1000.5676=0.03%1000.8712=1004%=41.35536.89047.08720.09204.00.41411.35536.89047.08720.41410.09204.0质量/15.42494.00.414119.839体积（标准状态）/m37.85274.980.144912.9776所占体积分数/%60.5138.371.12100.04.1.4 配合料用量的计算 即：即1粉料中需要加入0.25碎玻璃，可以得到玻璃液： 1-19.839%10.251.0516 因此，熔制成为1玻璃液需要粉料量： G粉=1/1.0516=0.9509 G

44、碎玻璃=0.25/1.0516=0.2377 熔化成1玻璃液需要的配合料量为：0.95090.23771.1886kg4.1.5 生成硅酸盐耗热量（以1湿粉料进行计算，单位kJ/kg）由CaCO3生产CaSiO3时反应耗热量q1： q1 1536.6GCaO1536.61.61/10024.7393 kJ由MgCO3生成MgSiO3时反应耗热量q2： q2 3466.7GMgO3466.7(0.0220.00020.037)/1002.0523 kJ由CaMg(CO3)2生成CaMg(SiO3)2时反应耗热量q3： q3 2757.4GCaMgO22757.4（4.59753.0317）/10

45、0210.3676kJ由NaCO3生成NaSiO3时耗热量q4： q4 951.7GNa2O951.79.8760/10093.9899 kJ由Na2SO4生成 NaSO3时耗热量q5： q5 3467.10.3135/10010.9387 kJ1湿粉料生成硅酸盐耗热量：q0 q1q2q3q4q5 342.0878（kJ）4.1.6 玻璃形成过程的热量平衡（以生成1玻璃液计，单位是kJ/kg,从0算起） （1）支出热量a. 生成硅酸盐耗热量：q q0G粉342.08780.9509325.29b.形成玻璃耗热量：q 347G粉（10.01G气）kJ3470.9509（10.0119.839）2

46、64.5c.加热玻璃液到1400耗热量：q C玻t玻 C玻0.6724.160104t玻0.6724.61010414001.3161 q C玻t玻1.316114001842.54 kJd加热逸出气体到1400耗热量：q 0.01V气G粉C气t熔 式中 V气12.9776 G粉0.9509 t熔1400 C气CCO2（CO2%SO2%）CH2OH2O% 2.3266（60.511.12）%1.82538.37% 2.1342 q 0.01V气G粉C气t熔0.0112.97762.13420.95091400 368.72 kJe.蒸发水分耗热量：q 2491G粉G水 q 2491G粉G水24

47、910.82434%82.13 kJ共计支出热量：q支qqqqq =325.29+264.5+1842.54+368.72+82.13 2883.18kJ（2）收入热量（设配合料入窑温度为20）a.由碎玻璃入窑带入的热量：q C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃 C碎玻璃0.75112.65104200.7564 q C碎玻璃G碎玻璃t碎玻璃0.75640.2377203.5959 kJb.由粉料入窑带入的热量：q C粉G粉t粉 q C粉G粉t粉0.9630.95092018.31.0 kJ共计支出热量：q收 qq3.595918.3121.91kJ（3）熔化1玻璃液在玻璃形成过程中的耗热量：qq支q收2

48、883.1821.912861.27kJ4.2燃烧计算4.2.1烟气组成计算5（1） 重油成分见下表4-4 表4-4 重油成分 单位：质量分数（%）CHONSA水分总和86.6412.160.550.200.150.020.50100.0（2）计算基准：100g重油；条件： 重油完全燃烧；窑内气体或火焰按其化学组成成分以及具有的氧化或还原能力分为氧化气氛、中性气氛、还原气氛三种。理论上，窑内过剩系数1时，燃娆中有多余的O2，具有氧化能力，窑内为氧化气氛；当1时，燃烧产物中无多余的O2和未燃娆完全的CO，窑内为中性气氛；当1时，燃烧产物中含有一定的CO，具有还原能力，窑内为还原气氛。实际上，由于

49、燃烧和助燃空气混合的局限性，往往需要较大的空气过剩系数。 取空气过剩系数1.2重油燃烧的计算见表4-5及4-6。 表4-5 重油燃料计算 单位：物质的量（mol）组成质量百分数物质的量所需理论空气量N2O2C86.6486.64/127.20210.26379/21=38.6087.202H12.1612.16/26.083.065O0.550.55/320.017-0.009N0.200.20/280.007S0.150.15/320.0050.005A0.02总计100.010.263 表4-6 烟气组成 单位：摩尔分数（%）成分烟气量CO2H2OSO2O2N2总量C7.202H6.08ON0.007S0.005A总计7.2026.1300.00538.61551.952=1.2O22.053N27.723实际7.2026.080.0052.05346.33861.728组成11.679.930.0083.3375.07100燃烧1kg油实际空气需求量 V空 10.2631.222.4/2113.137 Bm3/kg雾化空气量：一般占实际空气量的4%。 V雾 V空4%13.1374%0.525 Bm3/kg 助燃空气量： V助V空V雾13.1370.52512.612 Bm3/kg 实际烟气量V烟 61