年產(chǎn)1.2萬(wàn)噸玻璃酒瓶燃油馬蹄焰池窯的設(shè)計(jì)

陜西科技大學(xué)窯爐及設(shè)計(jì)（玻璃）課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)無(wú)機(jī)非金屬材料工程班級(jí)學(xué)生：題目：年產(chǎn)1.2萬(wàn)噸玻璃酒瓶燃油馬蹄焰池窯的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)從20年月日起到20年月日課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：(1)原始數(shù)據(jù):產(chǎn)品規(guī)格：青白酒瓶容量500mL,重量400g/只行列機(jī)年工作時(shí)間及機(jī)時(shí)利用率：313天，95%機(jī)速：QD6行列機(jī)青白酒瓶38只/分鐘產(chǎn)品合格率：90%玻璃熔化溫度1430℃玻璃形成過(guò)程耗熱量q玻=2350kJ/kg玻璃液重油組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%），見(jiàn)表1。表1重油組成CarHarNarOarSarMarAar合計(jì)89.436.500.600.010.433.000.03100(2)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)組成（手寫(xiě)于課程設(shè)計(jì)專(zhuān)用紙上）參考目錄如下緒論設(shè)計(jì)依據(jù)簡(jiǎn)述玻璃窯爐的發(fā)展歷史及今后的發(fā)展動(dòng)向?qū)λx窯爐類(lèi)型的論證有關(guān)工藝問(wèn)題的論證設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容日出料量的計(jì)算熔化率的選取熔窯基本結(jié)構(gòu)尺寸的確定燃料燃燒計(jì)算燃料消耗量的計(jì)算小爐結(jié)構(gòu)的確定與計(jì)算蓄熱室的設(shè)計(jì)窯體主要部位所用材料的選擇和厚度的確定主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)本人設(shè)計(jì)的評(píng)述參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式見(jiàn)《陜西科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)格式暫行規(guī)范》。（3）圖紙要求采用繪圖紙鉛筆繪制，圖紙斷面見(jiàn)參考圖。圖幅大小見(jiàn)表3。各斷端面繪圖比例必須一致。表3圖紙要求序號(hào)圖紙名稱(chēng)圖幅1窯爐水平斷面Ⅰ-Ⅰ,Ⅱ-Ⅱ圖A32窯爐縱立斷面A-A圖A32、對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求〔包括圖表、實(shí)物等硬件要求〕：設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一套，窯爐圖紙兩張。3、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：時(shí)間設(shè)計(jì)任務(wù)及要求4天計(jì)算及設(shè)計(jì)窯爐結(jié)構(gòu)，繪草圖3天繪正式圖3天編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1天校核，打印，裝訂，裝袋，上交作業(yè)。指導(dǎo)教師：日期：教研室主任：日期：目錄TOC\o"1-3"\h\u40771緒論 ③長(zhǎng)度：控制玻璃液的降溫程度。越長(zhǎng)降溫越多。一般洞長(zhǎng)900~1200mm，降溫速度1.2~1.5℃/cm。本設(shè)計(jì)選擇流液洞高度L=1000mm。故，本設(shè)計(jì)流液洞尺寸：L×B×H=1000mm×400mm×300mm。流液洞流量負(fù)載：K流=G/BH=65.66×1000/(40×30×24)=2.28kg/(cm2·h)由教材一P96表4-6可知，流量負(fù)荷要求在2.1~4之間，故該流液洞滿(mǎn)足要求。三、流液洞材質(zhì)側(cè)墻、蓋板、擋磚均用電熔鋯剛玉磚（4）投料口按加料機(jī)形式確定投料口長(zhǎng)度和寬度。馬蹄焰池窯為側(cè)面投料，只放一臺(tái)投料機(jī)。寬稍大于投料機(jī)寬，兩側(cè)留50~100mm。深比窯池淺些。本設(shè)計(jì)采用薄層加料方式，加料口向噴火方向傾斜。取長(zhǎng)為1350/1450mm,窯內(nèi)寬800mm，窯外寬600mm,深比熔化池淺些，取900mm。2.4燃料燃燒計(jì)算2.4.1理論空氣需要量及燃燒產(chǎn)物量的計(jì)算參考教材二P238式4-20可知，理論空氣量V0a為：V0a=100/21×(Car/12+Har/2×1/2+Sar/32-Oar/32)×22.4/100=100/21×(89.43/12+6.5/4+0.43/32-0.01/32)×22.4/100=9.7Nm3/kg重油`由教材二P239，空氣過(guò)剩系數(shù)a=1.15~1.25，取a=1.15,由式4-22,實(shí)際空氣量Va：Va=1.15×9.7=11.2Nm3/kg重油2.4.2理論煙氣量的計(jì)算參考教材二P240式4-25，理論煙氣量V0：V0=0.089Car+0.323Har+0.0124Mar+0.033Sar+0.008Nar-0.0263Oar=0.089×89.43+0.323×6.5+0.0124×3+0.033×0.43+0.008×0.6-0.0263×0.01=10.1Nm3/kg重油參考教材二P241式4-27，實(shí)際煙氣量V：V=V0+(α-1)V0a=10.1+9.7×(1.15-1)=11.6Nm3/kg重油參考教材二P238式4-20，1kg液體燃料燃燒所需理論氧氣量V0O2：V0O2=21/100×Va0=9.7×0.21=2.04Nm3/kg重油實(shí)際煙氣組成：VN2=Nar/28×22.4/100+αVo2×79/21=0.6/28×22.4/100+1.15×2.04×79/21=8.7Nm3/kg重油VCO2=Car/12×22.4/100=89.43/12×22.4/100=1.67Nm3/kg重油VH2O=(Har/2+Mar/18)×22.4/100=(6.5/2+3/18)×22.4/100=0.765Nm3/kg重油VSO2=Sar/32×22.4/100=0.43/32×22.4/100=0.03Nm3/kg重油2.5燃料消耗量的計(jì)算2.5.1燃料消耗量本設(shè)計(jì)采用近似計(jì)算的方法計(jì)算燃料消耗量熔化玻璃消耗的熱量Q1：Q1=Pq玻式中P—熔化玻璃液量，kg/（m2h）q—單位耗熱量，kJ／KgQ1=65.66×1000/24×2350=6.43×106kJ/h=1.54×108kJ/d（2）煙氣離開(kāi)蓄熱室?guī)ё叩臒崃縌2Q2=K1QK1=0.2~0.3，取K1=0.25，則：Q2=0.25×1.65×107=4.13×106kJ/h=9.9×107kJ/d（3）全窯散失熱量Q3：取決于窯的大小，窯愈小，單位熔化面積散熱量愈大，熱效率愈低，Q3以W表示，查課件得單位面積散熱W單=67500w/m2。本設(shè)計(jì)采用全保溫，減少25~30%，取25%，有窯體總散熱Q3：Q3=W=(1-25%)W單F熔=(1-25%)×67500×32.8×3600/1000=5.98×106kJ/h=1.43×108kJ/d總熱量Q=Q1+Q2+Q3=Pq玻+K1Q+W，故有：Q=(Pq玻+W）/（1-K1）=(6.43×106+5.98×106)/(1-0.25)=1.65×107kJ/h=3.97×108kJ/d根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校核:Q’=(52.75+0.0588F熔)+5.697T式中Q為每天耗熱量，×106kJ；F為窯池加熱面積，m2；T為每天熔化玻璃液量，t。Q’=(52.75+0.0588×32.8)+5.697×65.66=4.29×108kJ/dQ’與Q想近，由于采用了全保溫式，所以散熱少，故實(shí)際耗熱量比經(jīng)驗(yàn)值小，可取。2.5.2窯爐熱量收入燃料為重油時(shí)，窯收入熱量為：Q入=B油（Q油+q油物+q介物）式中B油，重油消耗量kg/(m2.h)Q油，低熱值kJ/kgq油物，物理熱kJ/kgq介物D，霧化介質(zhì)物理熱kJ/kg本設(shè)計(jì)中為簡(jiǎn)化計(jì)算，忽略了q油物和q介物D從而得到：Q入=B油Q油參考教材一P38式1-82，得：Q油=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25×3.00=36888.81kJ/kg重油Q入=Q出=1.65×107kJ/hB油=1.65×107/36888.81=447.3kg重油/h=10.7t/d2.5.3校核各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（1）火焰空間熱負(fù)荷q=B油Q油/V火=447.3×36888.81×1000/(3600×50.3)=91.12kw/m3所得q值在58~93(×103w/m3)之間，故滿(mǎn)足要求。（2）熱負(fù)荷值——每小時(shí)每m2熔化面積上消耗熱量，W/m2；Q=Q總/F=1.65×107/(32.8×3.6)=1.40×105W/m2（3）單位耗熱量——熔化每千克玻璃液所耗總熱量，kJ/kg玻璃；q’=Q/D=1.65×107×24/(65.66×103)=6031.1kJ/kg玻璃液（4）耗油量——熔化每千克玻璃液耗用的標(biāo)準(zhǔn)油量，kg油/kg玻璃；t=m/D=447.3×24/(65.66×103)=0.163kg油/kg玻璃根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，查表可知，上述指標(biāo)都符合要求2.5.4熔化熱效率η熔η熔=（熔化過(guò)程有效耗熱量/供給系統(tǒng)熱量）×100%=pq油/Q×100%=6.43×106/1.65×107×100%=39.0%根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，上述結(jié)果符合要求2.6小爐結(jié)構(gòu)的確定與計(jì)算一般油噴嘴安裝在小爐口下面。本設(shè)計(jì)采用小交角式小爐特點(diǎn)：空、煤氣交角小，預(yù)燃室長(zhǎng)，舌頭探出（長(zhǎng)舌）。小爐火焰平穩(wěn)、較長(zhǎng)，火根與火梢溫差較小，易控制，自然通風(fēng)，檢修方便；但體積較大，散熱損失大，占地多。見(jiàn)教材一P102頁(yè)。本設(shè)計(jì)中，油嘴中心距取700mm,油嘴直徑為3.0mm,油嘴中心距液面高度為300mm,油嘴距池墻外壁300mm.2.6.1初定小爐尺寸見(jiàn)教材一P103表4—15，射噴火口空氣預(yù)熱溫度為1000℃，煙氣排出溫度1400℃，取空氣出口速度為W空=8.0m/s，則根據(jù)教材一P99頁(yè),式4-3，確定噴火口面積F噴：F噴=V0空×(t噴+273)/(273×W噴)其中F噴為噴火口面積,m2；V0空為小爐的空氣量，Nm3/s；t噴為噴火口處火焰溫度，℃；W噴為火焰噴出速度，m/s。代入數(shù)據(jù)得：F噴=11.2×447.3×(273+1000)/(3600×273×8.0)=0.81m2故，F(xiàn)噴/F熔=0.81/32.8=2.5%，符合要求。參考教材一P103表4-16，取空氣出口寬度為1000mm，高取250mm，則出口寬高比為1000/250=4.0。2.6.2小爐的尺寸由于小爐口寬度約占池寬的50~60%，所以取寬為1300mm,寬高比為(1.5~2.0,最大取2.5),取2.5，則高取520mm,小爐口碹升高1/10,則碹升高f’=1300/10=130mm,小爐口面積F爐：F爐=1.3×(0.52+2/3×0.13）=0.79m2小爐口間距取800mm,空氣下傾角取220，小爐水平長(zhǎng)度（2000~3000mm），取2800mm。小爐口熱負(fù)荷值:q=447.3/1.11=566.2kg重油/(m2h)由教材一P103頁(yè)表4-15，小爐口熱負(fù)荷值在550~650kg/(m2h)，故設(shè)計(jì)符合要求。2.6.3燃油燒嘴類(lèi)型及個(gè)數(shù)本設(shè)計(jì)每只小爐采用高壓內(nèi)混式噴嘴2個(gè)，屬GNB型。2.6.4小爐口材質(zhì)噴火口碹磚、側(cè)墻磚、底板磚、斜碹夾層磚、舌頭磚和噴嘴磚均用電熔AZS-33磚。2.7蓄熱室的設(shè)計(jì)蓄熱室為周期性換熱設(shè)備，屬周期性不穩(wěn)定溫度場(chǎng)，傳熱過(guò)程為不穩(wěn)態(tài)傳熱。本設(shè)計(jì)采用箱式蓄熱室，格子體采用八角筒磚160mm×160mm×150mm，磚厚40mm。由教材一,P107表4-l8初步確定一側(cè)蓄熱室的比受熱表面。取A=35m2/m2比受熱面積：每平方米熔化面積所需的格子體的受熱表面。A=F蓄/F熔F蓄=F熔×A=32.8×31.5=1033.2m2式中f蓄為單位格子體所具有的受熱面積m2/m3，查表得14.94格子體體積:V格=F蓄/f蓄=1102.5/14.94=73.8m3根據(jù)經(jīng)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)確定格子體尺寸：長(zhǎng)度：L=400×n1+40，取n1=8，故，L=400×8+40=3240mm寬度：B=100×n2+40，取n2=7，故，B=400×7+40=2840mm高度：H=0.15×n3，取n3=54，故H=0.15×54=8100mm故，格子體實(shí)際尺寸為L(zhǎng)×B×H=3240mm×2840mm×8100mm計(jì)算實(shí)際格子體體積：V格=3.24×2.84×8.10=74.53m3受熱面積:F蓄=V×f=74.53×14.94=1113.5m2比受熱面積：A=F蓄/F熔=1113.5/32.8=33.95m2/m2格子體穩(wěn)定系數(shù):H/(LB)0.5=8.10/(3.24×2.84)0.5=2.67格子體流通面積：F空=3.24×2.84×0.6=5.5m2空氣的流速：W空=V0/F空=11.2×447.3/(5.5×3600)=0.253Nm/m2煙氣的流速：W底=V蓄/F蓄=11.6×447.3/(5.5×3600)=0.262Nm/m2根據(jù)教材一P108表4-l9校核,格子體設(shè)計(jì)合理。2.8 窯體主要部位所用材料的選擇和厚度的確定耐火材料的選擇關(guān)系到整個(gè)窯爐的運(yùn)行情況，對(duì)于能否得到優(yōu)質(zhì)的制品，能耗的多少與窯爐壽命的長(zhǎng)短有關(guān)，選擇時(shí)應(yīng)充分考慮到各部分的受熱情況，受玻璃液中的沖刷情況，受火焰的蝕損情況等，而且更重要的是經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)本設(shè)計(jì)各部分耐火材料選樣如下：大碹（由內(nèi)向外）：300mm硅磚+30mm硅質(zhì)密封料+115mm輕質(zhì)硅磚+50mm硅質(zhì)保溫層料胸墻（由內(nèi)向外）：300mm硅磚+10mm硅質(zhì)密封料+65mm輕質(zhì)硅磚+115mm輕質(zhì)高鋁轉(zhuǎn)+50mm硅鈣板池壁（由上到下）:300mm電熔鋯剛玉磚+35mm鋯質(zhì)搗打料+115mm輕質(zhì)粘土磚+50mm硅鈣板+4mm鋼板池底（由內(nèi)向外）:70mm電熔鋯剛玉磚+35mm鋯質(zhì)搗打料+300mm澆注大磚+280mm輕質(zhì)粘土磚+10mm石棉板+8mm鋼板小爐：小爐碹：250mm硅磚+30mm石英砂+115mm輕質(zhì)硅磚+20mm石棉泥；小爐墻：350mm硅磚+6mm硅質(zhì)密封料+65mm輕質(zhì)硅磚+50mm硅鈣板；蓄熱室：蓄熱室碹：250mm硅磚+30mm石英砂+115mm輕質(zhì)硅磚+20mm石棉泥；蓄熱室墻：230mm粘土磚+120mm輕質(zhì)粘土磚+240mm建筑磚。3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)1產(chǎn)品類(lèi)型青白料酒瓶2玻璃品種青白料玻璃3成型設(shè)備QD6制瓶機(jī)4成型機(jī)速385日出料量t/d65.76燃料種類(lèi)重油7熔窯型式蓄熱室馬蹄焰流液洞池窯8熔化率t/(m2·d)2.09熔化面積m232.810熔化池長(zhǎng)×寬m7.1×4.711熔化池深m1.212流液洞長(zhǎng)×寬×深mm1000×400×30013加料口長(zhǎng)×寬×深mm1350×800/600×90014火焰空間長(zhǎng)×寬×胸高/碹升高m7.1×5.0×1.0/0.62515冷卻部面積m27.22616F冷/F熔%22.017燃料消耗量t/d10.718噸玻璃燃料消耗量kg/t16319火焰空間熱負(fù)荷W/m39.112×10420空氣口寬×高mm1000×25021空氣下傾角°2222燃油噴嘴型號(hào)及個(gè)數(shù)GNB323蓄熱室型式箱式24格子體排列方式及格孔尺寸八角筒型160×16025格子體長(zhǎng)×寬×高mm3240×2840×810026蓄熱面積m21113.527F蓄/F熔m2/m233.954除塵與環(huán)保原料在裝運(yùn)、粉碎、稱(chēng)量、混合等加工過(guò)程中應(yīng)盡量采用機(jī)械化、自動(dòng)化、連續(xù)化、密閉性生產(chǎn)線，以減少粉塵的逸散，避免工人直接與粉塵接觸。根據(jù)原料的硬度，合理選擇粉碎設(shè)備，嚴(yán)格控制過(guò)粉碎的生成量。設(shè)備要盡量密閉。對(duì)難于密閉的部位，要根據(jù)設(shè)備和操作情況設(shè)置密封罩、吸塵罩。在粉塵濃度超過(guò)國(guó)家規(guī)定指標(biāo)，一時(shí)還難以降下來(lái)的地方，采用分隔的操作室，使工人脫離粉塵源，進(jìn)行遙控操作。在條件許可的情況下，原料的粉碎應(yīng)盡量采用濕法作業(yè)。提高車(chē)間空氣的濕度，使相對(duì)濕度為40~60%，可減少車(chē)間中粉塵的飛揚(yáng)。采用室內(nèi)地面經(jīng)常灑水，揚(yáng)塵地點(diǎn)設(shè)置噴霧噴水，定期用水沖洗地面和墻壁等方法。盡量采用合格的粉料進(jìn)廠，而不自行加工粉碎。粉料要有完善的，集裝化的包裝、運(yùn)輸、裝卸方式。采用硅砂