日產(chǎn)450噸平板玻璃熔化車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)

年4月19日日產(chǎn)450噸平板玻璃熔化車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)文檔僅供參考河北理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目:日產(chǎn)450噸平板玻璃熔化車(chē)間的工藝設(shè)計(jì)英文題目:theProcessDesignof450t/d-FlatGlassMeltingWorkshop學(xué)院:材料學(xué)院專(zhuān)業(yè):材料化學(xué)班級(jí):xxxx姓名:xxxxx學(xué)號(hào):xxxxxx指導(dǎo)教師:xxxxxx06月10日摘要玻璃是現(xiàn)代社會(huì)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)材料之一。從摩天大樓玻璃幕墻、建筑物室內(nèi)采光、汽車(chē)風(fēng)擋、玻璃器皿、包裝材料,到電視機(jī)計(jì)算機(jī)顯示屏、光學(xué)器件、無(wú)機(jī)功能材料等高科技產(chǎn)品,沒(méi)有玻璃材料是不可想象的。因此能夠說(shuō),玻璃已成為繼鋼鐵、水泥、陶瓷之后的又一大產(chǎn)業(yè),發(fā)展前景十分廣闊。就平板玻璃而言,浮法玻璃生產(chǎn)工藝是當(dāng)前國(guó)際上比較先進(jìn)的工藝之一。本文就浮法玻璃的生產(chǎn)工藝、熔化車(chē)間的工藝布置、生產(chǎn)設(shè)備選型、原料配方計(jì)算、熔窯結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算以及熔窯合理操作與簡(jiǎn)單維護(hù)等方面作了詳細(xì)的研究。另外,本論文還對(duì)玻璃工廠廠址的選擇原則以及全廠車(chē)間的布置也作了一簡(jiǎn)單的介紹,以供參考。關(guān)鍵詞:熔窯;浮法玻璃;熱修;玻璃熔制;AbstractGlassiswidelyappliedinourmodernsociety,andithasbeenoneofthebasicmaterials.Fortheskyscrapersglasscurtainwall,indoorday-lightingofbuildings,thewindshield,theglassware,thepackagingmaterials,thesetcomputerscreen,optics,theinorganicfunctionalmaterialshigh-techproduct,itisunthinkablewithoutglassmaterials.Sowecansaythat,glasshasbecomeanewindustryaftertheindustriesSteel,cementandceramics.Frontviewofglassiswide.Astoflatglass,floatglassproductionprocessisoneoftheadvancedprocessesintheworld.Thispapermakeagreatstudyofthefloatglassproductionprocess,processingset-upofmeltingworkshop,typeselectionofproductionequipment,theformulacalculationofingredients,theparametercalculationofmeltingfurnacestructure,andtheoperationandprotectionofmeltingfurnace.Besides,thepapertellsustheprincipleonpoint-selectingofaglassfactoryandthearrangementofthewholeworkshop.Justforreference.KeyWords:MeltingFurnace;FloatGlass;HotRepair;GlassMeltingProcess;目錄引言 1第一章緒論 21.1玻璃的熔制 21.1.1硅酸鹽的形成 21.1.2玻璃液的形成 21.1.3玻璃液的澄清 31.1.4玻璃液的均化 31.1.5玻璃液的冷卻 31.2浮法工藝 41.2.1浮法工藝的特點(diǎn) 41.2.2浮法工藝前景 61.2.3浮法玻璃新技術(shù)、新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì) 6第二章工藝設(shè)計(jì)方案 72.1綜述 72.2車(chē)間工藝布置的要求 72.2.1廠房布置的要求 72.2.2設(shè)備布置 82.3熔化車(chē)間的工藝布置 82.3.1熔化工段的布置 82.3.2熔化主窯的結(jié)構(gòu) 102.3.3熔化部的結(jié)構(gòu) 112.3.4熔化部的保溫結(jié)構(gòu) 122.4冷卻部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 132.5工廠的選址原則 13第三章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 153.1原料配方的計(jì)算 153.1.1玻璃成分 153.1.2計(jì)算步驟 163.2熔化車(chē)間的計(jì)算 203.2.1熔化部及冷卻部面積計(jì)算 21第四章熔制車(chē)間生產(chǎn)制度 234.1綜述 234.2玻璃熔制工藝技術(shù)指標(biāo) 244.3主要設(shè)備的操作指標(biāo) 244.3.1投料機(jī)的操作方法 244.3.2火焰換向的操作 254.3.3助燃風(fēng)機(jī)的操作方法 254.4重要操作的規(guī)定 254.5熔窯的維護(hù)與熱修 274.5.1熔窯的日常維護(hù) 274.5.2熔窯熱補(bǔ)操作 274.5.3熔窯的熱修 274.6煤交機(jī)的維護(hù) 29第五章設(shè)計(jì)總結(jié)評(píng)價(jià) 30參考文獻(xiàn) 31謝辭 32引言浮法玻璃生產(chǎn)工藝是當(dāng)前平板玻璃生產(chǎn)中最先進(jìn)的工藝。浮法玻璃熔窯是浮法生產(chǎn)中重要的熱工設(shè)備,玻璃從配合料到可供成型的玻璃液,整個(gè)變化過(guò)程都在此完成,其能耗,占全廠總能耗的70%以上。玻璃熔窯的作用就是給成型部提供質(zhì)量良好的玻璃液,以使其后的生產(chǎn)能夠順利地進(jìn)行。熔窯作業(yè)好壞直接影響玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量和成木。大型浮法玻璃熔窯的建造投資很大,高達(dá)數(shù)億元,而且生產(chǎn)過(guò)程中維護(hù)費(fèi)用也十分巨大。因此,加強(qiáng)對(duì)浮法玻璃熔窯的科學(xué)研究,提高玻璃熔窯設(shè)計(jì)水平,改進(jìn)熔窯結(jié)構(gòu)和作業(yè)條件,對(duì)降低玻璃生產(chǎn)成木、提高玻璃質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的意義。玻璃的熔制就是在苛刻的高溫條件下,把石粉類(lèi)的配合料熔融為高溫澄清均勻的玻璃液。其過(guò)程涉及燃燒、高溫配合料化學(xué)反應(yīng)、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞等過(guò)程。熔制過(guò)程既具有工程熱物理研究范圍的通性,又具有復(fù)雜的高溫反應(yīng)過(guò)程特殊性。在熔制過(guò)程中,玻璃液流動(dòng)過(guò)程在促進(jìn)熱量傳遞和質(zhì)量傳遞上起著重要作用,合理的流動(dòng)形態(tài)能夠提高玻璃的熔化速率,從而降低玻璃的生產(chǎn)成本。一個(gè)工廠是否能夠生存下去就在于它的生產(chǎn)成本是否低廉、產(chǎn)品價(jià)格是否合理、是否能夠能她人之不能、公司產(chǎn)品的質(zhì)量是否可靠、管理制度是否合理等等。然而,這一切都取決于其所采用的生產(chǎn)工藝是否先進(jìn)、車(chē)間的布置以及設(shè)備的選型是否符合要求、生產(chǎn)操作是否合理等。本文對(duì)此逐一作了系統(tǒng)的研究。

第一章緒論1.1玻璃的熔制玻璃的生產(chǎn)主要包括原料配方的設(shè)計(jì)、原料的預(yù)混、配合料的制備、配合料的投放、玻璃的熔制、玻璃的成型、玻璃的冷端處理等工序。玻璃的熔制就是在苛刻的高溫條件下,把石粉類(lèi)的配合料在高溫下熔融為澄清、均勻的玻璃液的過(guò)程,是玻璃制造過(guò)程中的主要過(guò)程之一。過(guò)程涉及燃燒、高溫配合料化學(xué)反應(yīng)、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞等過(guò)程。熔制速度和熔制的合理性對(duì)玻璃的產(chǎn)量、質(zhì)量、合格率、生產(chǎn)成本、燃料消耗和吃藥壽命等的影響很大。玻璃的熔制包括一系列的物理化學(xué)的反應(yīng)過(guò)程,一般可分為以下五個(gè)階段,即:一、硅酸鹽的形成;二、玻璃液的形成;三、玻璃液的澄清;四、玻璃液的均化;五、玻璃液的冷卻;1.1.1硅酸鹽的形成此階段屬于配合料層的高溫反應(yīng)階段。在此階段,會(huì)發(fā)生一系列的物理的、化學(xué)的反應(yīng),如粉料受熱、水分蒸發(fā)、鹽類(lèi)分解、多晶轉(zhuǎn)變組分熔化以及石英砂與其它組分之間所進(jìn)行的固相反應(yīng)。這個(gè)階段結(jié)束時(shí),大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出,配合料最后變成有硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物,同時(shí),共熔體開(kāi)始生成,石英顆粒逐漸溶解,最后初步形成玻璃液。硅酸鹽的形成速度取決于配合料的性質(zhì)和加料方式。1.1.2玻璃液的形成在實(shí)際生產(chǎn)中,配合料的熔化過(guò)程中玻璃形成階段實(shí)際上是與硅酸鹽的形成同時(shí)進(jìn)行的。只是此階段屬于玻璃的進(jìn)一步熔化階段,在高溫及自然對(duì)流、強(qiáng)制對(duì)流的綜合作用下,殘余的石英顆粒在玻璃體中完全熔融。此時(shí)玻璃液中還剩有氣泡和條紋。需要注意的是,硅酸鹽的形成只需要很短的時(shí)間,而玻璃的形成則需要較長(zhǎng)的時(shí)間。假如從硅酸鹽形成開(kāi)始到玻璃形成結(jié)束需要32min左右,那么硅酸鹽的形成與玻璃的形成所需的時(shí)間分別在3～4min和28～29min左右。1.1.3玻璃液的澄清玻璃液的澄清澄清過(guò)程就是消除玻璃液中氣泡的過(guò)程。在此階段,玻璃液中的澄清劑在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下開(kāi)始分解,釋放出氣體并向玻璃液中的小氣泡內(nèi)擴(kuò)散,從而促進(jìn)氣泡長(zhǎng)大并逸出。影響玻璃液澄清的因素主要有:配合料中的氣體率、澄清溫度、窯壓等。能夠經(jīng)過(guò)延長(zhǎng)澄清時(shí)間、提高澄清溫度、玻璃液沸騰攪拌、鼓泡、加澄清劑等方法來(lái)加速澄清。1.1.4玻璃液的均化玻璃液的均化目的是要達(dá)到化學(xué)均一性和熱均一性。它與上一個(gè)階段并沒(méi)有一個(gè)明顯的界限,它是對(duì)玻璃液所進(jìn)行的再次均化作用。包括自然均化和強(qiáng)制均化兩種方式。自然均化主要是利用玻璃液內(nèi)部的對(duì)流作用來(lái)對(duì)自身進(jìn)行均化,即經(jīng)過(guò)玻璃液中不均勻體的溶解核擴(kuò)散作用來(lái)達(dá)到均化的效果,但效果并不顯著。由于在靜止的玻璃液中不均勻體的擴(kuò)散速度是非常緩慢的,她們的擴(kuò)散速度只有10-6～10-7cm/s.這使得自然均化不但用時(shí)過(guò)長(zhǎng),還會(huì)降低玻璃的生產(chǎn)效率;強(qiáng)制均化是經(jīng)過(guò)對(duì)玻璃液進(jìn)行強(qiáng)制攪拌或經(jīng)過(guò)鼓泡來(lái)使其在外加力的作用下進(jìn)行均化,效果十分顯著。當(dāng)前,大多數(shù)廠家都采用強(qiáng)制均化的方法來(lái)對(duì)玻璃液進(jìn)行均化。1.1.5玻璃液的冷卻表1-1玻璃的熔化制度序號(hào)階段溫度范圍/℃01硅酸鹽類(lèi)氧化物的分解800~100002玻璃液的形成120003玻璃液的澄清1400~150004玻璃液的均化1500~135005玻璃液的冷卻1350~1100即便是澄清均化很好的玻璃液也不能馬上成型制成制品,這是因?yàn)椴煌破返某尚蜏囟炔槐M相同或者是要求玻璃液的黏度不同。在此階段,玻璃液被冷卻至成型所需的溫度(1100～1050℃),一般情況下是采取吹冷卻風(fēng)的方式。需要注意的是,玻璃液的冷卻風(fēng)直接與玻璃液接觸,因此必須保證風(fēng)的純凈度,以免對(duì)玻璃液的質(zhì)量產(chǎn)生影響,造成不必要的損失。1.2浮法工藝浮法玻璃成型工藝較其它成型工藝都有了很大的進(jìn)步,使平板玻璃的生產(chǎn)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。平板玻璃浮法新工藝的創(chuàng)造,被譽(yù)為玻璃工業(yè)的一次革命。浮法玻璃的問(wèn)世,也對(duì)玻璃生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。平板玻璃的成型歷史,早在公元5世紀(jì)時(shí)就己經(jīng)開(kāi)始。從比利時(shí)人艾米爾·弗克于19順利地進(jìn)行了有槽垂直引上法的試驗(yàn)(平板玻璃經(jīng)過(guò)受壓的耐火槽子磚槽口擠壓、拉引垂直向上成形),于19投入工業(yè)生產(chǎn)(又稱(chēng)弗克法),直到英國(guó)皮爾金頓兄弟有限公司于1959年宣布浮法玻璃工藝生產(chǎn)技術(shù)成功,1963年開(kāi)始出售浮法技術(shù)專(zhuān)利,其間共經(jīng)歷了50年。這期間,美國(guó)人柯?tīng)柲居?9創(chuàng)造了水平拉引法(玻璃帶首先經(jīng)過(guò)玻璃液由表而向上接引后,再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向輥轉(zhuǎn)向水平拉引。此法又稱(chēng)柯?tīng)柋痉?、利比—?dú)W文思法等)。美國(guó)匹茲堡平板玻璃公司于1925年創(chuàng)造了無(wú)槽垂直引上法(玻璃帶自玻璃液由表而垂直向上拉引。又稱(chēng)匹茲堡法)。弗克法在人類(lèi)歷史上首次經(jīng)過(guò)機(jī)械成型直接生產(chǎn)平板玻璃,但制得的平板玻璃表而有波筋和條紋等缺陷,產(chǎn)量還不高?？?tīng)柋痉ǜ倪M(jìn)了平板玻璃的面質(zhì)量,提高了產(chǎn)量,但設(shè)備復(fù)雜。匹茲堡法則進(jìn)一步改進(jìn)了表面質(zhì)量。1971年日本旭玻璃公司使用一對(duì)可反向旋轉(zhuǎn)的輥代替有槽法中的槽子磚(又稱(chēng)旭法,對(duì)輥法),顯著改進(jìn)了玻璃質(zhì)量。質(zhì)量?jī)?yōu)于匹茲堡法,產(chǎn)量高于弗克法。雖然如此,在浮法創(chuàng)造前,表面平整的磨光玻璃仍靠壓延玻璃(玻璃液流經(jīng)上、下壓輥壓制成玻璃帶)或其它平板玻璃經(jīng)機(jī)械研磨、拋光來(lái)生產(chǎn)。而平板玻璃的研磨與拋光,是一個(gè)消耗很大的機(jī)械加工過(guò)程。浮法玻璃的出現(xiàn),則使得平整平板玻璃的生產(chǎn),免去了機(jī)械加工過(guò)程,產(chǎn)量高于其它各法。綜上所述,平板玻璃的50年,每一種新法的出現(xiàn).都是對(duì)舊法存在問(wèn)題改進(jìn)的結(jié)果.是一種創(chuàng)新。無(wú)槽法、平拉法對(duì)有槽法是如此,對(duì)輥法對(duì)有槽法也是如此,浮法對(duì)其它各法則更是如此。1.2.1浮法工藝的特點(diǎn)浮法玻璃生產(chǎn)工藝,玻璃液由于重力的作用,會(huì)在在高溫熔融的錫液表面進(jìn)行自然攤平、展薄、成型。其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):(1)玻璃成形利用了玻璃自身的重力。由于浮法玻璃是水平拉制成形,玻璃液帶的重力是由錫液來(lái)支承的,拉引力主要用于克服玻璃液的粘滯力:浮法玻璃的整個(gè)成形過(guò)程是在密閉的錫槽中進(jìn)行,只是在玻璃帶冷卻硬化后,山光潔平滑的輥?zhàn)?過(guò)渡輥臺(tái))將玻璃帶托起拉出錫槽,而且玻璃帶同輥?zhàn)邮蔷€接觸,因此,完全避免了上述的缺陷,而能保持在錫槽中獲得拋光表面的質(zhì)量。(2)能夠充分發(fā)揮玻璃表面張力的作用。玻璃的表面張力是使玻璃獲得自然拋光、表面平整的主要因素。傳統(tǒng)成型工藝中,為了使玻璃垂自引上成功,必須使玻璃的粘度在短時(shí)間內(nèi)急速增加,即要求成形溫度從940℃左右迅速下降到600℃以下,此時(shí),玻璃帶粘度己經(jīng)很大,表面張力己不起作用。浮法成型工藝中,山于玻璃的重力是山錫液來(lái)承托的,兩者之間的摩擦力甚微,錫槽長(zhǎng)達(dá)50m,玻璃的溫度下降較慢,還.丁以根據(jù)成形要求加以調(diào)整,玻璃液在拋光區(qū)的溫度接近1000℃,粘度小,因此,玻璃的表面張力就能起主導(dǎo)作用,使玻璃得以自然拋光、表面平整而無(wú)波筋和線道等缺陷。(3)玻璃帶橫向溫度均勻。為保證玻璃的成形質(zhì)量,配合料和玻璃的熔化質(zhì)量是先決條件。另外,使玻璃帶橫向溫度差小,粘度均勻,是成形時(shí)玻璃帶橫向厚度均勻的重要因素。用傳統(tǒng)法生產(chǎn)玻璃時(shí),山于其自身固有的原因,很難達(dá)到整個(gè)板面溫度均勻,板中和板邊的溫差經(jīng)常在500℃以上,如玻璃板的寬度再加大后,橫向溫度均勻特別困難。而浮法玻璃成形是在較長(zhǎng)的、分成多個(gè)工藝區(qū)的錫槽中來(lái)完成的,在生產(chǎn)中.能夠根據(jù)玻璃成形的工藝要求,各區(qū)的縱向和橫向溫度,經(jīng)過(guò)采取邊部加熱或冷卻、錫液循環(huán)等措施,進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)控制,使縱向溫度符合成形溫度制度要求,橫向溫度差小于100℃。這樣,為玻璃帶橫向厚度均勻和玻璃拋光質(zhì)量創(chuàng)造了有利的條件,也不會(huì)因玻璃帶的寬度加大而使調(diào)節(jié)控制增加困難。(4)能夠?qū)崿F(xiàn)超薄和超厚玻璃的高效生產(chǎn)。由于浮法工藝是水平拉制的,使浮法比傳統(tǒng)法較容易地生產(chǎn)超薄和超厚的玻璃。當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外企業(yè)都能夠采用浮法工藝來(lái)穩(wěn)定地生產(chǎn)出0.5mm的平板玻璃。浮法玻璃的拉引速度的變化幅度范圍很大,如生產(chǎn)6mm玻璃時(shí),一般拉引速度能夠?yàn)?20m/h,有時(shí)也能夠達(dá)到360～460m/h,且其成型質(zhì)量也不會(huì)因速度加快而受影響。這就為浮法生產(chǎn)線優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、降耗造了充分和必要的條件。另外,浮法玻璃生產(chǎn)方法避免了玻璃結(jié)晶缺陷,能夠在線生產(chǎn)鍍膜玻璃,并實(shí)現(xiàn)切、裝機(jī)械化自動(dòng)化,能夠比較容易地生產(chǎn)出超大片玻璃等,至于其它特點(diǎn)在此不再一一列舉。1.2.2浮法工藝前景浮法工藝是一項(xiàng)比較先進(jìn)的新興技術(shù),近幾十年的時(shí)間里已經(jīng)有了很大的發(fā)展,當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)正趨于成熟,但還有很多方面需要改進(jìn)與不斷提高,例如,成本方面這項(xiàng)技術(shù)較其它玻璃生產(chǎn)技術(shù)要高出許多。窯體建設(shè)與維修、錫槽的建設(shè)投資與維護(hù)等都需要大量資金,整條生產(chǎn)線的前期投資是相當(dāng)大的,就本文所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)車(chē)間而言,總投資將達(dá)到3個(gè)億左右。可是不可否認(rèn)的是,采用浮法工藝進(jìn)行玻璃生產(chǎn)所帶來(lái)的利潤(rùn)也是十分可觀的。相信在未來(lái)的幾十年里浮法工藝將會(huì)取代其它工藝方法而成為平板玻璃生產(chǎn)的主要方式。1.2.3浮法玻璃新技術(shù)、新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)(1)浮法玻璃新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在未來(lái)的幾十年里,浮法玻璃技術(shù)將朝向超薄技術(shù)、在線鍍膜技術(shù)、退火窯輥道技術(shù)、一窯多線技術(shù)、玻璃工業(yè)中的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、節(jié)能工藝技術(shù)、環(huán)保技術(shù)等等方向發(fā)展。(2)浮法玻璃的新品種當(dāng)前浮法玻璃的新品種的研制方向有:利用太陽(yáng)能發(fā)電的平板玻璃、電致變色玻璃、光致變色玻璃、自潔凈玻璃、信息產(chǎn)業(yè)玻璃、計(jì)算機(jī)硬盤(pán)用玻璃基板、折光玻璃、防靜電和抗電磁波干擾玻璃、天線玻璃、蓄光玻璃、防盜玻璃等。

第二章工藝設(shè)計(jì)方案2.1綜述本文主要對(duì)平板玻璃生產(chǎn)工藝(即浮法工藝)的熔制車(chē)間作的設(shè)計(jì)。玻璃生產(chǎn)的熔制車(chē)間包括熔化部、澄清部、冷卻部以及蓄熱室、小爐等輔助配置,它與原料車(chē)間燃料車(chē)間成型車(chē)間退火車(chē)間密切相關(guān)。熔化車(chē)間設(shè)計(jì)的是否合理將直接影響玻璃的正常生產(chǎn),而且對(duì)玻璃成品的質(zhì)量提高影響也是十分明顯的。2.2車(chē)間工藝布置的要求車(chē)間工藝布置是工藝設(shè)計(jì)的重要組成部分,它的任務(wù)是確定車(chē)間的廠房布置和設(shè)備布置。在車(chē)間廠房布置時(shí),應(yīng)充分注意:廠房的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量小巧、占地面積占總體土建面積的比例應(yīng)適中(太大表示廠區(qū)建筑分布太過(guò)密集,將對(duì)防火、衛(wèi)生、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理以及運(yùn)輸?shù)仍斐刹焕挠绊?太小則表示廠區(qū)建筑物分布太疏,這樣一來(lái)既浪費(fèi)用地,又會(huì)增加車(chē)間之間的管道和運(yùn)輸線路、綠化美化設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用和管理費(fèi)用,增加總投資),以降低造價(jià);熔制車(chē)間設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量做到能夠自然調(diào)節(jié)氣流變換,降低車(chē)間溫度,而且不會(huì)對(duì)車(chē)間設(shè)備的維修造成障礙。工藝布置的基本原則是要做到經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用、生產(chǎn)流程順暢、結(jié)構(gòu)緊湊,并力爭(zhēng)縮短成品和半成品間的運(yùn)輸距離。同時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)備安裝、操作和檢修的方便等方面。2.2.1廠房布置的要求廠房的布置主要是指兩個(gè)方面,即平面布置和立面布置。平面布置主要是確定廠房的面積和柱網(wǎng)的布置(跨度、柱距等)。廠房的總面積應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)要求:設(shè)備本身和生產(chǎn)操作所需的面積;設(shè)備安裝和檢修所需的面積;生產(chǎn)管理和生活用室所需的面積(如辦公室、更衣室、浴室、廁所等);各種通道走廊所需的面積(巡檢及日常作業(yè)用)。一般的,用于維修車(chē)輛進(jìn)出的門(mén)、路應(yīng)大于車(chē)輛正常尺寸的二倍左右,立面布置級(jí)廠房的空間布置,主要是確定廠房的總高度以及各重要位置的標(biāo)高。頂梁的高度應(yīng)不低于窯體上表面以上4.5m,走廊通道的凈空高應(yīng)不小于2.0m。對(duì)于高溫車(chē)間廠房除考慮頂部高度外還應(yīng)加開(kāi)排熱天窗和側(cè)窗等,以保證正常通風(fēng)散熱。2.2.2設(shè)備布置設(shè)備布置就是要把車(chē)間內(nèi)的各種設(shè)備按照工藝流程加以定位。設(shè)備布置主要取決于生產(chǎn)流程和設(shè)備安裝、操作、檢修的需要,同時(shí)也要考慮其它專(zhuān)業(yè)隊(duì)車(chē)間工藝布置的要求。重型設(shè)備以及運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生較大陣雨動(dòng)的設(shè)備,如助燃風(fēng)機(jī)、各冷卻風(fēng)機(jī)等應(yīng)盡可能布置在廠房的地面,實(shí)在不能布置在地面的,其支架也要與廠房的結(jié)構(gòu)立柱分開(kāi),以減少?gòu)S房的荷載和振動(dòng)。另外,兩臺(tái)重型機(jī)器之間的距離也不能離得太近,不能相互影響運(yùn)轉(zhuǎn)與維修,同時(shí)要考慮工作人員操作、檢修的要求和通行的便利。在設(shè)備上方所設(shè)的吊鉤應(yīng)考慮到檢修時(shí)所吊起的高度,一般最低要求是能使器件吊離設(shè)備,而且在橫向位移時(shí)不受阻礙。此時(shí),廠方高度隨起重裝置要求而定,但一般不小于設(shè)備上表面以上2.0m。壓縮空氣的管道應(yīng)該預(yù)留一定的傾斜度,以利于冷凝水的排出,順其流向的管道斜度取0.3%,逆氣流向的管道斜度取0.5%,在管道最低點(diǎn)設(shè)排液閥門(mén)。2.3熔化車(chē)間的工藝布置在進(jìn)行車(chē)間工藝布置時(shí),一般根據(jù)該車(chē)間在總廠平面布置中的相對(duì)位置、車(chē)間生產(chǎn)流程、進(jìn)出料的方向和運(yùn)輸方式、主要設(shè)備和附屬設(shè)備的型號(hào)與尺寸等來(lái)確定車(chē)間的工藝布置和廠房的總尺寸。在本小節(jié)中主要以工廠的熔制車(chē)間為中心,來(lái)說(shuō)明車(chē)間布置的一些要求。熔化車(chē)間是高溫作業(yè)和連續(xù)不停地生產(chǎn)的車(chē)間,這是它的最主要的特點(diǎn);其廠房的特點(diǎn)是高空間性和多層次性。雖然說(shuō)平板玻璃的成型方法各不相同,可是其熔化窯的結(jié)構(gòu)和具體要求卻都有很多相似之處。因此,熔制車(chē)間的工藝布置實(shí)質(zhì)上就是以玻璃廠的熔化池窯為核心來(lái)考慮工藝布置的。熔制車(chē)間從區(qū)域上劃分,首先要考慮窯頭和投料平臺(tái)、窯底、熔化二層三部分組成的熔化工段的布置,然后才是成型部分的布置,即錫槽進(jìn)口端的布置。需要考慮的具體因素主要有:熔窯冷修操作的需要、熔窯熱修操作的需要、工藝設(shè)備進(jìn)行布置檢修的需要、生產(chǎn)操作的需要、熔窯擴(kuò)大生產(chǎn)進(jìn)行改造的可能等。除此之外,還要滿(mǎn)足構(gòu)筑系數(shù)和建筑模數(shù)等的要求。2.3.1熔化工段的布置玻璃生產(chǎn)的熔化工段包括投料部位、熔化部、澄清部、冷卻部以及蓄熱室、小爐等輔助部位。熔化車(chē)間設(shè)計(jì)的是否合理將直接影響玻璃的正常生產(chǎn),而且對(duì)玻璃成品的質(zhì)量提高影響也是十分明顯的,因此,熔化工段的工藝布置應(yīng)當(dāng)給予足夠的重視。浮法玻璃熔窯的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖2-1玻璃熔窯縱剖圖熔窯熱修操作的需要熔窯在生產(chǎn)周期內(nèi)由于是長(zhǎng)時(shí)期處于高溫的連續(xù)操作中,配合料粉塵以及玻璃液的侵蝕使得熔窯的各部位會(huì)有不同程度的損壞,因此必須在不影響或是極少影響正常生產(chǎn)的情況下,進(jìn)行對(duì)熔窯的熱修和維護(hù)工作。具體要考慮到:(1)底層蓄熱室對(duì)蓄熱室的熱修操作所需的空間在蓄熱室壁以外4000mm左右(即蓄熱室外墻壁到廠房車(chē)間內(nèi)墻壁之間的距離),這樣的空間足以滿(mǎn)足拆修蓄熱室格子體時(shí)各種工具所需要的操作空間、布置冷卻風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸和堆放磚體的通道所需的空間,能夠使工作人員進(jìn)行正常的熱修操作。(2)小爐熔化工段二層最長(zhǎng)修的部位,主要是對(duì)小爐舌頭、胸墻、小爐斜坡碹、小爐隔墻、小路后墻等的熱修。這些熱修操作的寬度應(yīng)為據(jù)小路后墻5500mm,距蓄熱室后墻3500mm。(3)涼臺(tái)的布置熔化二層在小路的兩側(cè)應(yīng)布置涼臺(tái)。熱修的操作一般都在100℃左右的溫度下,經(jīng)受高溫輻射的情況下進(jìn)行的。因此,工作人員必須在經(jīng)過(guò)5～10分鐘的操作后盡心休息,此涼臺(tái)的設(shè)置就能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供一個(gè)休息和納涼的場(chǎng)所。熔窯冷修操作的需要在熔窯?；鹄湫薜臅r(shí)候,為了爭(zhēng)取時(shí)間,縮短冷修期,熔窯的拆修工作必須安排的緊湊。一般都是拆、運(yùn)、修交錯(cuò)進(jìn)行,因此熔窯兩側(cè)就一定要有足夠的寬度來(lái)進(jìn)行操作。按以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō),一般拆修蓄熱室的操作寬度為3500～4000mm,拆修小爐的操作寬度為4100～5000mm。2.3.2熔化主窯的結(jié)構(gòu)熔化主窯的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù),需要考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié),它在生產(chǎn)線投產(chǎn)以后將連續(xù)高溫作業(yè)一個(gè)或幾個(gè)窯期,因此必須保證窯體的主要部位能夠耐得住火焰、玻璃液、以及高溫粉塵的侵蝕,這就要求窯體的耐火材料的選材要符合要求。以下是對(duì)主窯各部位結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)。(1)投料機(jī)投料機(jī)有螺旋式、壟式、輥筒式、往復(fù)式、電磁振動(dòng)式、斜毯式等樣式。本次設(shè)計(jì)的窯爐選用斜毯式投料機(jī),其特點(diǎn)是:將碎玻璃和配合料混在一起加入玻璃熔窯中,采用連續(xù)式加料,料層薄而均勻,覆蓋玻璃液面積大。斜毯式投料機(jī)也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多企業(yè)普遍采用的投料機(jī)。(2)前臉墻前臉墻是橫跨在投料池上方的擋焰結(jié)構(gòu)。為了不影響下方配合料進(jìn)入窯內(nèi),特采用L型吊墻形式進(jìn)行安裝。內(nèi)側(cè)的耐火磚均采用掛鉤磚拖底、其余小型耐火磚順次平鋪碼砌的方式構(gòu)筑,并在外側(cè)下鼻區(qū)部位加裝冷卻水包以防止熔窯內(nèi)高溫氣流對(duì)吊墻鋼結(jié)構(gòu)造成破壞。前臉墻的作用是阻止窯內(nèi)氣體向外逸出、保證窯內(nèi)微正壓、減輕由熱輻射引起的熱耗損、防止熱氣流對(duì)投料機(jī)的正面燒蝕等。(3)熔化部熔化部是進(jìn)行配合料熔化和玻璃液澄清、均化的場(chǎng)所。由于是采用橫火火焰進(jìn)行表面加熱的熔化方式,對(duì)熔化部的描述又可分為上下兩部分,即上部分的火焰空間和下部分的窯池(又能夠稱(chēng)為熔化池)。(4)火焰空間火焰空間就是由胸墻、大碹、前臉墻和后山墻組成的空間,形式上類(lèi)似于家用爐子的爐膛。在火焰空間內(nèi)充有來(lái)自熱源供給部分的熾熱火焰氣體,其主要作用是在此空間內(nèi)火焰氣體將自身熱量傳給配合料、玻璃液、窯墻(胸墻和前后臉墻)以及大碹頂(又稱(chēng)窯頂),使配合料熔化。這部分應(yīng)能滿(mǎn)足燃料完全燃燒所需條件,保證能夠提供玻璃液澄清所需的熱量。(5)窯池此窯池非彼瑤池,它是配合料進(jìn)行高溫熔化、形成玻璃液、以及玻璃液進(jìn)行澄清、均化的主要場(chǎng)所。窯池由池壁和池底兩部分構(gòu)成。池壁磚和池底磚均為大塊整塊的耐火磚,窯池形狀呈長(zhǎng)方形(也有正方形窯池的)。窯池內(nèi)部的玻璃液所產(chǎn)生的橫向壓力由池壁頂絲直接來(lái)承受,池壁頂絲固定在立柱(工字鋼材料)上,立柱底座固定在次梁上,并經(jīng)過(guò)扁鋼傳給主梁,主梁將窯體的總重量傳給樓下的水泥立柱。這樣,整個(gè)窯池的重量最終的荷載者是熔化池窯樓下的水泥立柱(具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖)。窯池前端與投料池相連,后端與卡脖池相連。其具體尺寸的確定方法可參見(jiàn)下一章節(jié)的關(guān)于熔化車(chē)間的有關(guān)計(jì)算。(6)投料池投料池是突出于窯池外面而且和窯池相通的矩形小池。本次設(shè)計(jì)的投料池與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同,寬度設(shè)計(jì)的與窯池主體寬度相等,而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中投料池寬度略窄,約為窯池寬度的85%左右。采用這種結(jié)構(gòu)使得玻璃配合料料層展開(kāi)得更均勻更薄,并能防止料堆的偏斜,因?yàn)榱隙言偻度肓铣匾院蟮恼w受力是均勻的。投料池池壁耐火材料與窯池池壁的相同,兩者上平面平齊;本次設(shè)計(jì)對(duì)投料池的長(zhǎng)度作了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,約是原來(lái)長(zhǎng)度的1.4倍。這種結(jié)構(gòu)有利于配合料的預(yù)熔化,可減少飛料和飛料對(duì)熔窯的胸墻與側(cè)墻的侵蝕,在一定程度上延長(zhǎng)了窯的使用年限(窯齡)。需要注意的是,投料池部分的池壁外側(cè)是不需要保溫的,而熔化池部分則需要進(jìn)行嚴(yán)格的保溫,以避免熱量造成不必要的損失。其原因是:投料池部分沒(méi)有太高的溫度,因此不需要進(jìn)行保溫操作。2.3.3熔化部的結(jié)構(gòu)(1)吊墻吊墻是一種擋火裝置,分U型J型和L型等,經(jīng)過(guò)千斤頂能夠調(diào)節(jié)其下沿距料層的高度,也能夠進(jìn)行移動(dòng)。吊墻除擋火作用外還有保溫功能,并配有冷卻水包和冷卻風(fēng)機(jī)等輔助設(shè)備。輔助設(shè)備的作用主要是保護(hù)吊墻,使其避免因高溫軟化而導(dǎo)致的強(qiáng)度減弱現(xiàn)象的發(fā)生。另外水包還具有刮平料堆凸起部分、使料堆更加平整而薄的作用。在進(jìn)行吊墻安裝的過(guò)程中一定要注意,任何干結(jié)構(gòu)部分都不得正面接受火焰的攻擊,否則很難保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。正確的做法是將掛鉤磚依次掛在吊墻的內(nèi)側(cè),擋住火焰與鋼碹接觸的路徑,然后再自下而上順次碼砌其它耐火剛玉磚。(2)胸墻胸墻獨(dú)立安裝于池壁之上,并由下巴掌鐵(角鋼結(jié)構(gòu))和胸墻托板支撐的擋火結(jié)構(gòu)。其胸墻托板由下巴掌鐵托住,在胸墻底部設(shè)掛鉤磚,以保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不接受窯內(nèi)火焰的正面燒蝕。但考慮到掛鉤磚壓在胸墻下部更換困難,故在其前部另設(shè)活動(dòng)護(hù)頭磚以保護(hù)之。這樣,在進(jìn)行胸墻熱修時(shí)只需更換護(hù)頭磚即可,從而可大大減少工作強(qiáng)度。胸墻的材質(zhì)一般是硅質(zhì)耐火材料,本次設(shè)計(jì)也選擇了硅質(zhì)耐火材料。其厚度為450mm。(9)大碹大碹又稱(chēng)作碹頂,常見(jiàn)的大碹結(jié)構(gòu)主要有平碹和拱碹兩類(lèi)。其中平碹又可稱(chēng)為吊平碹,它散熱面積較小,需要用大量鐵件將其吊起,耗材耗資均較嚴(yán)重。因此本次設(shè)計(jì)采用拱碹結(jié)構(gòu),股跨比為1/10(即f=1/10s),這種結(jié)構(gòu)的大碹稱(chēng)為傾斜碹。大碹的作用主要是反射氣體燃料燃燒所產(chǎn)生的輻射熱,使料堆充分受熱。選擇傾斜碹能夠在很大程度上利用反射作用來(lái)反射燃料燃燒所釋放的輻射熱量。(10)鋼結(jié)構(gòu)窯體在砌筑過(guò)程中需要用一種由鋼板、鋼條、鋼絲等組成的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行加固,這樣的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)上稱(chēng)作鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)可使窯墻避免因加熱膨脹引起的過(guò)度變形,使窯體具有較好的強(qiáng)度;同時(shí),鋼結(jié)構(gòu)在某些部位的中還起到支撐作用,例如胸墻部位的巴掌鐵、托板鐵,大碹的支撐部位碹腳(又稱(chēng)為鋼碹碴),池底部位的扁鋼、大梁、立柱等等。鋼結(jié)構(gòu)在一定程度上使窯體的各主體部分(指池壁、胸墻、碹頂?shù)?相對(duì)獨(dú)立,這使得在對(duì)窯體進(jìn)行熱修時(shí)較為方便。例如在更換池壁磚和胸墻磚的時(shí)候,可在不觸動(dòng)其它部位的情況下而直接進(jìn)行熱修操作。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在車(chē)間的設(shè)計(jì)過(guò)程中是一項(xiàng)非常重要的工程,本次設(shè)計(jì)對(duì)其給予了充分的重視。本窯在選用鋼板時(shí)均選用8～10mm厚的工字鋼,鋼絲選用的直徑范圍為18～24mm。在施工過(guò)程中加固鋼結(jié)構(gòu)須距窯體結(jié)構(gòu)一定距離,一般在6mm左右,以避免耐火磚因過(guò)度膨脹造成的破損。2.3.4熔化部的保溫結(jié)構(gòu)為了減少玻璃熔窯的散熱損失、充分利用能源、減少生產(chǎn)成本,還需要對(duì)窯體各部位進(jìn)行保溫。像熔窯大碹這樣散熱面積大而且需留有脹縫、孔洞的結(jié)構(gòu),是保溫考慮的重點(diǎn)部位,本人對(duì)其保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。首先在大碹硅磚(大碹的主體結(jié)構(gòu))的外表面鋪設(shè)一層厚為2.4mm的石英砂作為過(guò)渡層,然后依次是114mm厚的輕質(zhì)硅磚、3mm厚的耐火密封涂料、114mm厚的輕質(zhì)黏土磚、3mm厚的耐火密封涂料、50mm厚的硅酸鋁陶瓷纖維氈、0.5mm厚的薄鋁板。經(jīng)試驗(yàn)可知,這樣的結(jié)構(gòu)可對(duì)大碹進(jìn)行效果較好的保溫,而且能夠減輕或消除窯內(nèi)氣氛中堿蒸氣冷凝對(duì)磚的腐蝕,在很大程度上延長(zhǎng)了大碹的使用壽命。2.4冷卻部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冷卻部是將經(jīng)熔化、澄清后的玻璃液進(jìn)一步均化和冷卻的部位。在此部位,高溫澄清的玻璃液冷卻至成型所需的溫度,然后玻璃液在流入錫槽等成型部位。冷卻部的作用就是為成型退火等工段提供合格質(zhì)量的玻璃液,使生產(chǎn)線正常運(yùn)作。冷卻部的溫度相對(duì)于熔化部而言,下降了將近300℃,因此,它對(duì)耐火材料的耐火強(qiáng)度要求就相對(duì)降低了。具體的選材情況以及保溫措施可參見(jiàn)熔化窯的結(jié)構(gòu)。2.5工廠的選址原則圖2-2玻璃生產(chǎn)工藝流程圖廠址的選擇要貫徹既有合理的工業(yè)布局,又要節(jié)約用地和有利生產(chǎn)方面的原則。根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源、燃料提供、電力、水源、交通運(yùn)輸、工程地質(zhì)、生產(chǎn)協(xié)作、產(chǎn)品銷(xiāo)售等建設(shè)條件,經(jīng)過(guò)認(rèn)真地綜合分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,做出一個(gè)合理的選廠報(bào)告。圖2-2玻璃生產(chǎn)工藝流程圖針對(duì)平板玻璃廠生產(chǎn)的特點(diǎn),總結(jié)了在選廠時(shí)的幾點(diǎn)意見(jiàn),以供參考:(1)平板玻璃廠應(yīng)盡量靠近產(chǎn)品的主要銷(xiāo)售地區(qū);(2)玻璃廠必須具有可靠的供電條件;(3)玻璃廠必須具備良好的運(yùn)輸條件;(4)必須具備良好的水源供應(yīng)條件;(5)工廠廠址必須具備優(yōu)良的工程地質(zhì)條件;總之,在選擇廠址時(shí)要考慮到產(chǎn)品的產(chǎn)和銷(xiāo)兩大方面,然后再綜合考慮,得出一個(gè)比較合理的建廠方案。

第三章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3.1原料配方的計(jì)算原料配方的計(jì)算主要是指配合料的計(jì)算,它是以玻璃的組成和原料的化學(xué)成分為基礎(chǔ)的。首先計(jì)算出100㎏玻璃所需要的各種原料的用量,然后再計(jì)算出每副配合料中,即500㎏或1000㎏玻璃配合料中各種原料的用量。如果玻璃是以摩爾分?jǐn)?shù)或分子比表示的,則應(yīng)將摩爾分?jǐn)?shù)或分子比首先算為質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組成。在精確計(jì)算時(shí),應(yīng)補(bǔ)足各組成氧化物的揮發(fā)損失、原料在加料時(shí)的飛揚(yáng)損失以及調(diào)整溶入玻璃中的耐火材料對(duì)玻璃成分的改變等。計(jì)算配合料時(shí),一般有預(yù)算法和聯(lián)立方程法,但比較實(shí)用的是采用聯(lián)立方程法和比例計(jì)算相結(jié)合的方法。列聯(lián)立方程式時(shí)先以適當(dāng)?shù)奈粗獢?shù)表示各種原料的用量,再按照各種原料所引入玻璃中的氧化物與玻璃組成氧化物的含量關(guān)系,列出方程式,求解未知數(shù)。3.1.1玻璃成分表3-1玻璃成分(設(shè)計(jì)參考值)單位:wt%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))SiO2Fe2O3SO3Al2O3CaOMgONa2O總計(jì)72.5＜0.10.21.67.94.014.0100計(jì)算其配合料的配方:選用砂巖引入SiO2,長(zhǎng)石引入Al2O3,白云石引入MgO,石灰石引入CaO,純堿引入Na2O。采用芒硝作為澄清劑,螢石作為助熔劑。各種原料的化學(xué)成分見(jiàn)下表:表3-2原料化學(xué)組成單位:wt%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))原料名稱(chēng)原料化學(xué)組成(wt%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2ONa2SO4C含水量砂巖長(zhǎng)石白云石石灰石純堿螢石芒硝煤粉98.3066.0913.81.2018.040.200.200.100.070.120.8230.4255.0059.500.3921.4014.2958.1541.4795.0385110.30.80.514.2—3.1.2計(jì)算步驟假設(shè)原料均為干燥狀態(tài),即在進(jìn)行計(jì)算時(shí)不考慮水分的影響。計(jì)算原則:先進(jìn)行復(fù)雜原料的計(jì)算,在以單一的純料進(jìn)行調(diào)配。(1)計(jì)算砂巖與長(zhǎng)石的用量設(shè)砂巖的用量為x,長(zhǎng)石的用量為y,按照玻璃組成中SiO2與Al2O3的含量列出聯(lián)立方程式。SiO2:0.9830x＋0.6609y=72.5Al2O3:0.0120x＋0.1804y=1.6解方程得:x=70.694,y=4.149即熔制100㎏玻璃需要砂巖70.694㎏,需要長(zhǎng)石4.149㎏(注意:由砂巖引入的Fe2O3含量為70.694×0.002=0.142㎏)(2)計(jì)算由長(zhǎng)石引入的CaO、Na2O、MgO與Fe2O3的用量Na2O:4.149×0.1429=0.593CaO:4.149×0.0082=0.034Fe2O3:4.149×0.0020=0.008MgO:4.149×0.0039=0.016(3)計(jì)算白云石的用量白云石引入的MgO的量為4.0－0.016=3.984白云石中MgO的含量為21.4%,因此白云石的用量為3.984÷0.214=18.617同時(shí),引入的CaO的量為18.617×0.3042=5.663(4)計(jì)算石灰石的用量石灰石引入CaO的量為7.9－0.034－5.663=2.203石灰石中CaO的含量為55%,因此石灰石的用量為2.203÷0.55=4.005(5)計(jì)算芒硝的用量芒硝含率:由芒硝引入玻璃中的氧化鈉和純堿向玻璃中引入的氧化鈉總量的百分比?？捎孟率奖硎久⑾鹾?芒硝含率隨熔化溫度、火焰氣氛及玻璃澄清質(zhì)量而定。一般情況下,無(wú)色透明浮法玻璃生產(chǎn)芒硝含率控制在2.5%～3.0%之間。這里取3.0%進(jìn)行計(jì)算。設(shè)芒硝引入量為x㎏,根據(jù)芒硝含率計(jì)算公式可得解方程,得x=1.013,即芒硝的用量為1.013㎏。(6)計(jì)算純堿的用量純堿引入的Na2O量為14.0×(1－3%)－0.593=12.987純堿中含有Na2O的量為58.15%,因此純堿的用量為12.987÷0.5815=22.334(7)計(jì)算煤粉的用量炭粉含率:由碳粉引入到配合料中的固定碳與由芒硝引入的Na2SO4的比值,可用下式表示按照反應(yīng)式計(jì)算,炭粉含率理論值為4.2%,當(dāng)芒硝用量確定后,炭粉的實(shí)際用量與本身的顆粒組成、易燃性、組成配合料的各種原料的COD值、熔窯1#～2#小爐溫度及火焰性質(zhì)等有很大關(guān)系。浮法玻璃生產(chǎn)用炭粉含率一般在3%～5%之間,這里取4.7%來(lái)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)煤粉的用量為x㎏,根據(jù)煤粉含率公式可得解方程,得x=0.053即煤粉的用量為0.053㎏。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,特將熔制100㎏玻璃時(shí)各種原料的用量匯總于下表:表3-3玻璃配方表(每生產(chǎn)100㎏玻璃時(shí))原料用量/㎏砂巖長(zhǎng)石白云石石灰石芒硝純堿煤粉70.9644.1493.9844.0051.01322.3340.053總計(jì)106.502(8)計(jì)算輔助原料的用量以及揮發(fā)分的損失以螢石作為助熔劑時(shí),計(jì)算螢石的用量。引入的氟按配合了得0.5%計(jì)算:因此螢石的用量為106.502×0.0103=1.097螢石中含的量為CaO59.5%,因此由螢石引入的CaO量為1.097×59.5%=0.653相應(yīng)的,可算出此部分所對(duì)應(yīng)的石灰石的用量0.653÷55%=1.187因此,石灰石的實(shí)際用量應(yīng)為4.005－1.187=2.818考慮到Na2O的揮發(fā)損失:一般Na2O的損失量為自身重量的3.2%左右,則最后應(yīng)補(bǔ)充N(xiāo)a2O的量為14.0×0.032=0.448故純堿的補(bǔ)充量為0.448÷58.15%=0.770,于是可算出純堿的實(shí)際用量22.334＋0.770=23.104根據(jù)以上計(jì)算,熔制100㎏玻璃的實(shí)際原料用量修正如下表所示:表3-4玻璃配方修正表(每生產(chǎn)100㎏玻璃時(shí))原料用量/㎏砂巖長(zhǎng)石白云石石灰石芒硝純堿煤粉螢石70.9644.1493.9842.8181.01323.1040.0531.097總計(jì)107.182(9)計(jì)算配合料的氣孔率配合料氣孔率計(jì)算式為玻璃的產(chǎn)率為如果每次配合料的用量為500㎏,碎玻璃(熟料)的用量為20%,碎玻璃中Na2O的揮發(fā)損失不計(jì),則碎玻璃的用量計(jì)算式為500×20%=100(㎏)粉料(配合料)的用量為500-100=400(㎏)放大倍數(shù)=500㎏配合料中各原料的粉料用量=熔制100㎏玻璃中各原料用量×放大倍數(shù)。于是,每副配合料中各原料的用量為:表3-5玻璃配方干基用量表(每生產(chǎn)100㎏玻璃時(shí))原料用量/㎏放大后用量/㎏砂巖長(zhǎng)石白云石石灰石芒硝純堿煤粉螢石70.9644.1493.9842.8181.01323.1040.0531.097264.83715.48414.86810.5173.78186.2240.1984.094總計(jì)107.182400.003原料中均含有一定量的水分,我們能夠用下式來(lái)計(jì)算濕基的用量:計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。表3-6玻璃配合料的濕基配比原料熔制100㎏時(shí)干基用量/㎏原料含水量/%熔制500㎏配合料時(shí)粉料的用量干基用量/㎏濕基用量/㎏砂巖70.9641.0264.837267.512長(zhǎng)石4.1491.015.48415.640白云石3.9840.314.86814.913石灰石2.8180.810.51710.602芒硝1.0134.23.7813.947純堿23.1040.586.22486.657煤粉0.053——0.1980.198螢石1.0971.04.0944.135總計(jì)107.182——400.003403.604由于配合料中含水量要求為5%,因此應(yīng)計(jì)算混合料的加水量,其計(jì)算式為算得加水量為因此,最后算得加水量為17.452㎏。3.2熔化車(chē)間的計(jì)算3.2.1熔化部及冷卻部面積計(jì)算玻璃熔窯是玻璃工廠的心臟,她對(duì)設(shè)計(jì)是否合理將直接影響玻璃的產(chǎn)量、質(zhì)量和燃料消耗量以及榮耀的使用壽命。對(duì)浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)來(lái)講,在確定的生產(chǎn)規(guī)模下,為確保玻璃液的熔化質(zhì)量和達(dá)到復(fù)發(fā)成型溫度要求,關(guān)鍵是要正確合理的計(jì)算以確定熔化區(qū)的面積、澄清區(qū)面積和冷卻區(qū)面積。玻璃熔窯屬于連續(xù)生產(chǎn)的工業(yè)窯爐,連續(xù)性長(zhǎng),物料是液狀的,前后溫差大。在玻璃熔窯內(nèi)部存在著強(qiáng)烈的熱對(duì)流,其程度將直接關(guān)系到澄清冷卻等工序。如果只知道生產(chǎn)量,而不去精心合理的計(jì)算對(duì)流量,是很難計(jì)算熔化部和冷卻部的面積的。在確定各部的尺寸時(shí)要做到在施工過(guò)程中不砍磚、不錯(cuò)縫,因?yàn)槟突鸫u一旦被切割將大大降低其強(qiáng)度,從而影響窯爐的使用壽命。因此,在計(jì)算出各部的尺寸后要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)耐火磚的尺寸(230×114×65mm)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整,以避免出現(xiàn)砍磚和錯(cuò)縫的情況。(1)熔化面積熔化面積指熔窯的有效熔化部分,一般為投料池后到末對(duì)小爐中心線以外1m這一區(qū)域的面積。計(jì)算式為式中:——熔化量t/d——熔化率t/用上式來(lái)計(jì)算熔化部面積需要正確選取熔化率,然后才能準(zhǔn)確的計(jì)算出熔化部的面積。規(guī)定①500t/d的熔窯熔化率為2.350t/,400t/d的熔窯熔化率為2.004t/。本文設(shè)計(jì)的熔窯為450t/d,其熔窯熔化率為2.025t/,因此可確定熔窯的熔化面積為450÷2.025=222.2至于熔化區(qū)的寬度,根據(jù)國(guó)內(nèi)浮法熔窯的統(tǒng)計(jì)資料顯示,它與熔化量之間有如下關(guān)系:注:①這是1991年從外國(guó)引進(jìn)熔窯設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),但當(dāng)前為止,還不能準(zhǔn)確的給出熔化率與熔化量之間的關(guān)系,對(duì)于如何正確選取熔化率還不能做到心中有數(shù)。因此只能是根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)得出一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)方案。=0.85×10-2+7.125由此能夠算出熔化區(qū)的寬度=0.85×10-2×450+7.125=11.000熔化區(qū)長(zhǎng)度=222.2÷11.000=20.200(2)冷卻部面積冷卻部面積是指卡脖后到柳葉刀前這部分的面積,其作用是將在熔化部熔化好并經(jīng)充分澄清的玻璃液冷卻到成型溫度。這部分面積太大或太小都會(huì)使玻璃液溫度偏高或偏低而影響成型,甚者將無(wú)法成型。過(guò)去曾用冷卻部面積與熔化部面積的比值來(lái)確定冷卻部的面積,這是能夠參考的。也可用比較科學(xué)的方法來(lái)進(jìn)行計(jì)算,即采用熱平衡來(lái)計(jì)算確定。但有時(shí)會(huì)因?yàn)椴Ａ鄹G中存在著熱對(duì)流,而且對(duì)流量很大,因此,在只知道生產(chǎn)量而不知道對(duì)流量的情況下是無(wú)法進(jìn)行計(jì)算的?，F(xiàn)將本次設(shè)計(jì)中經(jīng)過(guò)計(jì)算和圓整之后的數(shù)據(jù)匯總?cè)缦?表3-7熔窯結(jié)構(gòu)的主要尺寸與技術(shù)指標(biāo)部位或項(xiàng)目浮法熔窯部位或項(xiàng)目浮法熔窯熔化部長(zhǎng)/mm熔化部寬/mm投料池長(zhǎng)/mm1#小爐中心線距前臉墻/mm投料池寬/mm冷卻部長(zhǎng)/mm冷卻部寬/mm38600110001800195011000135008500末對(duì)小爐中心線距卡脖/mm卡脖長(zhǎng)/mm卡脖寬/mm熔化面積/m2熔化部池深①/mm冷卻部池深/mm熔化率1400050003500222.2120012002.025注:①熔化部、冷卻部以及卡脖等處的池壁上沿是平齊的,但熔化部的池深要大一些,這與不動(dòng)層的深度有關(guān)。具體詳見(jiàn)楊永宏主編的浮法玻璃榮耀的設(shè)計(jì)計(jì)算:13-15頁(yè)。

第四章熔制車(chē)間生產(chǎn)制度4.1綜述熔窯的使用年限的長(zhǎng)短不但僅取決于熔窯的建筑選材是否合理,建筑方案是否符合要求,其生產(chǎn)操作規(guī)程制度制訂得是否合理也將直接影響熔窯的使用壽命。因此,制定一套合理的生產(chǎn)制度是十分必要的。玻璃熔窯內(nèi),除了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程外,還有各種物理過(guò)程。為了能夠合理的使用熔窯,必須對(duì)這些過(guò)程加以研究。這些過(guò)程能夠歸納為動(dòng)量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞過(guò)程,一般稱(chēng)為”三傳”。在實(shí)際生產(chǎn)中,單考慮化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)并不能面的解決問(wèn)題,必須把化學(xué)反應(yīng)和”三傳”合并起來(lái)綜合考慮和分析。經(jīng)過(guò)前人的研究,特作如下的總結(jié):(1)動(dòng)量傳遞動(dòng)量傳遞表現(xiàn)為由壓力引起的流體流動(dòng),如窯內(nèi)玻璃液的流動(dòng)、玻璃液內(nèi)部的熱交換、配合料內(nèi)部的熱交換、蓄熱室內(nèi)氣體的流動(dòng)、管道內(nèi)的氣體和液體的流動(dòng)等等。(2)熱量傳遞熱量傳遞表現(xiàn)為由溫度差引起的熱交換,如窯體內(nèi)部的傳遞、玻璃液內(nèi)部的熱交換、配合料內(nèi)部的熱交換、氣液固間的交換等等。(3)質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞表現(xiàn)為濃度差引起的物質(zhì)擴(kuò)散,如玻璃液內(nèi)部的物質(zhì)擴(kuò)散、氣體空間內(nèi)部的同組分間的擴(kuò)散等等。玻璃熔窯內(nèi)玻璃液的流動(dòng)形式如圖所示:圖4-1玻璃液的流動(dòng)情況與溫度制度的關(guān)系考慮到熔窯的內(nèi)部所具有的反應(yīng)形式與傳熱方式,制定了一系列的生產(chǎn)操作規(guī)程制度。4.2玻璃熔制工藝技術(shù)指標(biāo)(1)溫度曲線采用山形曲線,即熔窯內(nèi)溫度按照一到七號(hào)小爐碹頂溫度先升高再降低的方式來(lái)控制。其中,在熱點(diǎn)處小爐碹頂?shù)臏囟茸罡?一般在1595℃左右,溫度波動(dòng)范圍在±10℃左右。(2)火焰長(zhǎng)度熱點(diǎn)處火焰長(zhǎng)度徐微達(dá)到對(duì)面胸墻,其余各對(duì)小爐火焰長(zhǎng)度不得超過(guò)熱點(diǎn)處火焰長(zhǎng)度?；鹧娴膹?qiáng)度應(yīng)控制在”既不燒頂,又不垂料”的條件下,這樣對(duì)碹頂?shù)那治g作用最小,同時(shí)又不會(huì)對(duì)料堆的熔制造成什么不利的影響。(3)火焰氣氛窯內(nèi)氣體按其化學(xué)組成既具有的氧化或還原能力分成氧化氣氛、還原氣氛和中性氣氛三種。需要注意的是,各種顏色的玻璃對(duì)火焰的氣氛要求不同。調(diào)節(jié)火焰的氣氛能夠經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)各分支煙道閘板的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行的調(diào)節(jié)。具體調(diào)節(jié)時(shí),能夠火焰的顏色亮暗來(lái)作參考。一般火焰越亮,火焰的氧化性也相應(yīng)地越強(qiáng);相反地,火焰越暗則說(shuō)明其還原性越強(qiáng)。(4)泡界線和料堆對(duì)于本次設(shè)計(jì)中的七對(duì)小爐的熔窯來(lái)說(shuō),聊對(duì)應(yīng)不得超過(guò)3#小爐中心線,泡界線則不應(yīng)超過(guò)5#小路中心線。(5)液面控制經(jīng)過(guò)液面控制儀來(lái)控制玻璃液面上下波動(dòng)不得超過(guò)±0.05mm。超出此范圍時(shí),換火操作將對(duì)成型操作產(chǎn)生非常明顯的影響,因此,應(yīng)盡量避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。(6)窯壓控制經(jīng)過(guò)壓力控制儀來(lái)控制窯壓為微正壓,只有這樣才能保證窯外的冷空氣從窯的縫隙中進(jìn)入窯內(nèi),影響配合料的熔化過(guò)程。(7)風(fēng)火比①這是來(lái)衡量火焰氣氛的重要指標(biāo),一般應(yīng)保證火焰具有一定的強(qiáng)度,但不能太粗或是太細(xì)。風(fēng)的量必須能夠壓住火因密度小而產(chǎn)生的向上飄的趨勢(shì)。(8)生熟料之比一般情況下熟料站投料總量的比例在18%～25%左右。4.3主要設(shè)備的操作指標(biāo)4.3.1投料機(jī)的操作方法投料機(jī)的操作分為手動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩種方法。注:①風(fēng)火比是指助燃風(fēng)的流量和發(fā)生爐煤氣的流量之比。手動(dòng)操作根據(jù)液面的變化情況和料堆在窯內(nèi)的熔化走向,有人工來(lái)控制投料機(jī)的開(kāi)關(guān)頻率以及使用的投機(jī)臺(tái)數(shù),在過(guò)去,一般都是用手動(dòng)來(lái)保持料堆的走向。自動(dòng)操作利用液面自動(dòng)控制儀來(lái)監(jiān)控投料機(jī)的開(kāi)關(guān)頻率和使用臺(tái)數(shù)。當(dāng)前自動(dòng)操作已越來(lái)越普及化,自動(dòng)控制系統(tǒng)也越來(lái)越完善了。4.3.2火焰換向的操作換向操作分為人工操作和自動(dòng)操作,每20min換火一次。換火的大致流程如下:預(yù)鈴預(yù)鈴第二次預(yù)鈴預(yù)鈴煤氣換向空氣換向窯壓控制等回路鎖定回路解鎖換火結(jié)束圖4-2換火流程圖在換火過(guò)程中,要注意的是:煤交機(jī)與空交機(jī)必須換火到位。否則應(yīng)及時(shí)達(dá)到手動(dòng)換火,以避免煤氣與冷空氣接觸而產(chǎn)生爆炸的現(xiàn)象。在玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中,任何一次小小的爆炸都有可能造成不必要的損失,這樣的疏忽在生產(chǎn)上講是得不償失的。4.3.3助燃風(fēng)機(jī)的操作方法在開(kāi)啟助燃風(fēng)機(jī)之前,應(yīng)先關(guān)閉在風(fēng)機(jī)出口或入口處的閥門(mén),待風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再將閥門(mén)打開(kāi)。這樣的操作可避免助燃風(fēng)管道內(nèi)因風(fēng)機(jī)未及時(shí)啟動(dòng)而出現(xiàn)負(fù)壓,甚至整個(gè)助燃風(fēng)走道內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓,使窯內(nèi)的高溫氣體進(jìn)入走道,造成十分嚴(yán)重的后果,影響正常的生產(chǎn)。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后,再根據(jù)窯內(nèi)的溫度及火焰的氣氛要求來(lái)進(jìn)行細(xì)微的調(diào)節(jié),直至達(dá)到所需的要求。一般,助燃風(fēng)機(jī)都有一臺(tái)備用的風(fēng)機(jī),在生產(chǎn)過(guò)程中,必須保證備用風(fēng)機(jī)的可使用性,如果備用風(fēng)機(jī)為處在可使用狀態(tài),應(yīng)及時(shí)通知工作人員進(jìn)行檢修。4.4重要操作的規(guī)定(1)投料操作投料操作應(yīng)注意的是:經(jīng)常檢查生料的含水量,碎玻璃的比例變化情況,做到均勻、安全投料;經(jīng)常觀察窯內(nèi)熔化和料層分布情況,發(fā)現(xiàn)有漏料、長(zhǎng)料等情況時(shí)應(yīng)及時(shí)作出調(diào)整;要保證配合料投入投料池后形成薄層,且料層要充分覆蓋玻璃液面,以便接收火焰輻射,加速配合料的熔化;要保證配合料堆勻速前進(jìn),且不跑偏;保證配合料的投入量與拉引量的變化相一致。投料時(shí)玻璃熔制過(guò)程中一道非常重要的工序,它會(huì)直接影響拉引量的變化與配合料的受熱情況。因此應(yīng)給予足夠的重視。(2)火焰的控制前面已經(jīng)述及,火焰的控制主要是長(zhǎng)度和氣氛的控制。在此還要提醒一下,火焰的速度也是很重要的。它要求火焰應(yīng)當(dāng)具有一定的剛性,因此應(yīng)根據(jù)火焰氣氛的要求來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)火比,從而保證火焰的剛性達(dá)到所需要求。(3)溫度曲線的控制根據(jù)窯內(nèi)熔化的情況,按照所指定的溫度熔化曲線來(lái)調(diào)整各風(fēng)火分支煙道閘板的開(kāi)度,保證各小爐碹頂溫度的波動(dòng)范圍在±10℃之內(nèi)。其中熱點(diǎn)處小爐碹頂溫度不得超過(guò)1600℃。溫度太高將直接減少窯爐的使用年限,這點(diǎn)是操作人員要提起注意的。(4)冷卻風(fēng)的調(diào)節(jié)與控制窯爐的冷卻風(fēng)主要是指對(duì)窯體前臉吊墻、支撐碹頂?shù)匿擁鄄辍⒏G池池壁以及冷卻部等部位進(jìn)行冷卻的風(fēng)冷設(shè)備。其中,對(duì)鋼碹碴和池壁進(jìn)行冷卻的風(fēng)要分成足夠多個(gè)出口噴出,出口要均勻分布在冷卻部位的周?chē)?對(duì)吊墻進(jìn)行冷卻的風(fēng)要吹入吊墻內(nèi)部來(lái)進(jìn)行對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的冷卻;對(duì)冷卻部進(jìn)行冷卻的風(fēng)在前面已經(jīng)提到過(guò),需要經(jīng)過(guò)凈化后才能夠?qū)ΣＡб策M(jìn)行冷卻。各部位的冷卻風(fēng)機(jī)的型號(hào)及功率的大小詳見(jiàn)下表。表4-1冷卻風(fēng)機(jī)的型號(hào)參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目電流/A功率/kw轉(zhuǎn)速/rpm12345池壁風(fēng)機(jī)碹碴風(fēng)機(jī)吊墻風(fēng)機(jī)稀釋風(fēng)機(jī)①助燃風(fēng)機(jī)②166.9103.059.131.6135.090553015751480148098013501458注:①稀釋風(fēng)機(jī):即冷卻部冷卻風(fēng)機(jī);②助燃風(fēng)機(jī),助燃風(fēng)機(jī)不屬于冷卻風(fēng)機(jī)的范疇,但方便起見(jiàn)也將其一些參數(shù)列于此處,以供參考。(5)攪拌器的操作規(guī)程攪拌器是用來(lái)加速均化、澄清的設(shè)備,要根據(jù)需要來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)速。因此,攪拌器一般選用變頻式的電機(jī)做驅(qū)動(dòng),這樣更方便調(diào)節(jié)。攪拌器的種類(lèi)有垂直攪拌器和水平攪拌器兩種,本次設(shè)計(jì)選用水平攪拌器。攪拌器的插入深度依據(jù)玻璃液的分層具體情況而定,一般攪拌器的插入深度不會(huì)達(dá)到玻璃液的不動(dòng)層。不動(dòng)層的深度一般在300mm左右,因此設(shè)定攪拌器的下沿距離池底的深度為700mm。攪拌器的尺寸設(shè)定:1050mm×400mm×60mm。(攪拌器采用鋼管彎曲盤(pán)旋而成,外形類(lèi)似于矩形,鋼管外徑60mm,長(zhǎng)寬尺寸均不包含大臂在內(nèi))4.5熔窯的維護(hù)與熱修在熔窯正式投產(chǎn)后的使用期間,需要每天對(duì)熔窯、池壁、窯碹、蓄熱室、煙道、鋼結(jié)構(gòu)、各風(fēng)機(jī)以及其它輔助設(shè)備盡心巡回檢查。當(dāng)檢查到問(wèn)題時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修,以避免對(duì)正常生產(chǎn)的影響。對(duì)于那些比較容易出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象的部位應(yīng)檢查到位,及時(shí)對(duì)破損處進(jìn)行修補(bǔ)。特別是在窯體進(jìn)入使用后期的時(shí)候,更應(yīng)該增加每天的巡檢次數(shù)。4.5.1熔窯的日常維護(hù)對(duì)榮耀的日常維護(hù)主要是對(duì)操作人員而言的,為了更久的使用熔窯、最大限度的延長(zhǎng)要的使用壽命,必須合理的使用熔窯。具體的使用方法前已述及,在此不再贅述。下面介紹一些熔窯熱修的操作方法。4.5.2熔窯熱補(bǔ)操作傳統(tǒng)的熱修方法環(huán)境惡劣,勞動(dòng)強(qiáng)度大,采用高級(jí)耐火材料后已經(jīng)減輕許多,但依然是比較艱苦的工作,對(duì)正常生產(chǎn)有干擾。當(dāng)前的熱補(bǔ)和熱氧噴補(bǔ)能夠使熱修的條件改進(jìn),對(duì)人員