日產(chǎn)50t玻璃液馬蹄焰池窯結(jié)構(gòu)設(shè)計

西南科技大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書PAGESouthwestUniversityofScienceandTechnology本科課程設(shè)計題目名稱：50t/d玻璃液馬蹄焰池窯結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)院名稱:材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱:材料科學(xué)與工程學(xué)生名稱:張?zhí)锾飳W(xué)號:5120183901指導(dǎo)教師:陳雅斕、向光華起止日期:SouthwestUniversityofScienceandTechnology 50t/d玻璃池窯蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計PAGEsouthwestUniversityofScienceandTechnology 450t/d浮法玻璃池窯蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)生日志與師生見面情況時間完成工作進(jìn)展情況或交流情況師生見面時間地點(diǎn)學(xué)生簽名：年月日課程設(shè)計考勤表學(xué)生班級：材料1807學(xué)生姓名：張?zhí)锾镏苄瞧谝恍瞧诙瞧谌瞧谒男瞧谖逭n程設(shè)計評語表指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師評語：成績：帶隊老師：月日《無機(jī)非金屬材料工藝設(shè)備課程設(shè)計》成績評分表姓名：張?zhí)锾飳W(xué)號：5120183901專業(yè)：材料科學(xué)與工程評分項目分值評價參考標(biāo)準(zhǔn)得分優(yōu)秀(≥)良好(≥)中等(≥)及格(≥)不及格（<）說明書方案設(shè)計的合理性1098766設(shè)計計算與工藝設(shè)備選型計算1513.51210.599查閱文獻(xiàn)的能力1098766說明書撰寫規(guī)范1098766平時表現(xiàn)設(shè)計態(tài)度，鉆研精神及完成任務(wù)1513.51210.599設(shè)計圖紙質(zhì)量工藝流程合理，圖紙正確清晰，繪制規(guī)范，圖紙內(nèi)容表達(dá)完整；軟件使用和計算機(jī)繪圖能力403632282424總成績目錄原始資料： 0前言 1一、緒論 31.1蓄熱室的結(jié)構(gòu)形式 31.2蓄熱室回收余熱原理 31.3蓄熱室的意義 4二.設(shè)計計算 62.1熔化率的選取 62.1.1熔化部與冷卻部面積計算 62.1.2窯池長度、寬度的確定 62.1.3池窯深度的確定 72.2熔窯基本結(jié)構(gòu)尺寸的確定 82.2.1窯體結(jié)構(gòu)設(shè)計 82.2.2火焰空間 82.2.3流液洞 82.2.4投料口 92.3燃料燃燒計算 102.3.1理論空氣需要量及燃燒產(chǎn)物量的計算 102.3.2理論煙氣量的計算 102.4燃料消耗量的計算 112.4.1全窯熱平衡熱支出主要有三項 112.4.2窯爐熱量收入 112.4.3校核各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 122.4.4熔化熱效率η熔 122.5小爐結(jié)構(gòu)的確定與計算 132.5.1初定小爐尺寸 132.5.2小爐噴嘴 132.5.3小爐口材質(zhì) 142.6蓄熱室的設(shè)計 142.7窯體主要部位所用材料的選擇和厚度的確定 15三.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 16四、心得體會 1目錄原始資料：（1）緒論（2）配料計算（3）燃料熱工計算（計算內(nèi)容：耗熱量計算、燃料消耗量、壓縮空氣消耗量）及燃料燃燒計(計算內(nèi)容：空氣量、煙氣量、實際燃燒溫度計算）（4）池窯結(jié)構(gòu)設(shè)計/蓄熱室結(jié)構(gòu)及計算（計算內(nèi)容：結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)尺寸）（5）保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計及耐火材料的選擇；總結(jié)（不少于800字）（6）AutoCAD繪制池窯結(jié)構(gòu)單元圖A1至少一張；（7）撰寫《無機(jī)非金屬材料工藝設(shè)備課程設(shè)計》設(shè)計說明書。2、課程設(shè)計要求：（1）所選設(shè)備、工藝參數(shù)要有論證、比較及說明；（2）計算過程正確、語言通順、層次分明，撰寫規(guī)范；（3）繪圖規(guī)范、清晰、整潔、尺寸標(biāo)注全面、正確。3、其他說明（1）要求與課程設(shè)計有關(guān)的主要參考文獻(xiàn)閱讀數(shù)量不少于10篇；（2）請用用A4紙打印，于左側(cè)裝訂成冊。（3）嚴(yán)格遵守作息時間，按時完成畢業(yè)設(shè)計階段各項工作。4、原始資料：（1）產(chǎn)品品種：普白料玻璃瓶/普白料玻璃煙缸/普白玻璃窗（2）配料方案原料化學(xué)組成wt%原料化學(xué)組成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2ONa2CO3C7210.18414.3配合料含水：4%碎玻璃加入量：40%熔制溫度制度：熔化部火焰空間溫度：1620-1650熔化部玻璃液溫度：1470冷卻部末端玻璃液溫度：1150-1200玻璃液成型溫度：1100-1120供料道玻璃液溫度：1240-1280滴料玻璃液溫度：1120-1200燃料為重油，其化學(xué)組成為：化學(xué)組成CarHarOarNarSarAarMarQnet，ar87.5711.470.620.341.060.040.341.48霧化劑種類:壓縮空氣投料、成型方法：機(jī)械投料、機(jī)械成型油噴嘴安裝位置：小爐噴出口下面第頁共頁前言玻璃生產(chǎn)專用熱工設(shè)備統(tǒng)稱為玻璃窯爐。玻璃窯爐是玻璃行業(yè)生產(chǎn)的心臟，是能源消耗的主要設(shè)備。目前我國正在運(yùn)行的窯爐以火焰爐為主，能耗水平較高（一般在300~500公斤標(biāo)煤/噸成品左右，國際先進(jìn)水平為相當(dāng)于150～200公斤標(biāo)煤/噸成品）；熔化率低（一般在1。5~2噸玻璃液/平方米熔化面積·天，國際先進(jìn)水平為3~3。6噸工字鋼玻璃液/平方米熔化面積·天），周期熔化率低（國際可超過10000噸玻璃液/窯爐運(yùn)行周期，國內(nèi)在2400～6200噸玻璃液/窯爐運(yùn)行周期）這也與我們企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、窯爐熔化面積的大小、生產(chǎn)線的合理配置有關(guān)；在能源結(jié)構(gòu)方面，我們目前主要選用煤和油，熱利用率低且污染嚴(yán)重，而目前國際上則普遍采用天然氣和電等清潔能源，熱利用率高污染少。即使用油為燃料的企業(yè)，大部分都采用電助熔和純氧燃燒技術(shù)，以提高熱效率和熔化率減少污染。在窯爐壽命方面，我們的窯爐一般在4~6年，而國際先進(jìn)水平都在10年左右，有少數(shù)的窯爐壽命超過12年。當(dāng)然在采用耐火材料和一次性投資造價較高，但算總賬可能比4~5年搞一次窯爐停產(chǎn)大修的投入還要低一些，我們需要結(jié)合國情有針對性地吸取國際先進(jìn)經(jīng)驗。在窯爐自動控制方面，國外幾乎都采用了玻璃液熔化過程的自動控制技術(shù)，而我們的大多數(shù)窯爐沒有安裝自動控制系統(tǒng)，要提高熔化質(zhì)量、延長窯爐壽命及做好節(jié)能減排，窯爐自動控制系統(tǒng)是不可缺少的。玻璃制造有5000年歷史，以木柴為燃料、在泥罐中熔融玻璃配合料的制造方法延續(xù)了很長時間。1867年德國西門子兄弟建造了連續(xù)式燃煤池窯。1945年后，玻璃熔窯迅速發(fā)展。我國玻璃行業(yè)約擁有玻璃窯爐4000~5000座，生產(chǎn)各種玻璃2800~3500萬噸。其中大部分玻璃窯爐基本上都是火焰池窯、其基本結(jié)構(gòu)為：玻璃容制、熱源供給、余熱回收、排煙供氣部分。目前我國主要耗用能源（主要燃料為煤炭、重油、天然氣及電等）折合標(biāo)準(zhǔn)煤1700~2800萬噸。平板玻璃國內(nèi)平均能耗為7800kJ/kg玻璃液，比國際先進(jìn)水平高出30%，窯爐熱效率相比低12%。玻璃窯爐節(jié)能潛力很大，走可持續(xù)發(fā)展的新路。我國平板玻璃熔窯的發(fā)展歷史大致可分為三個時期。第一個時期是50年代至70年代的有槽垂直引上時期。第二個時期是80年代的無槽引上、格拉威伯爾法的發(fā)展時期。第三個時期是90年代及以后的浮法大發(fā)展時期。近年來，前景廣闊的玻璃熔窯富氧助燃技術(shù)是建材企業(yè)“脫困增效”的重要途徑，研究開發(fā)和推廣應(yīng)用玻璃熔窯節(jié)能降耗的新方法、新技術(shù)，是實現(xiàn)玻璃行業(yè)節(jié)能降耗乃至“脫困增效”目標(biāo)的當(dāng)務(wù)之急。玻璃熔窯富氧助燃技術(shù)在節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等方方面面均具有顯著的優(yōu)越性，因此，《建材工業(yè)“九五”計劃和２０１０年遠(yuǎn)景目標(biāo)》明確提出要開發(fā)和推廣此項技術(shù)。本世紀(jì)４０年代，美國康寧玻璃公司為促進(jìn)配合料的熔化和補(bǔ)充熱量，開始在玻璃熔窯上采用天然氣———氧氣燃燒技術(shù)，從而開創(chuàng)了玻璃熔窯富氧助燃的先河。近年來，由于燃料成本和環(huán)保因素，國外對富氧助燃技術(shù)的研究與應(yīng)用方興未艾。我國對該技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用才剛剛起步，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們的環(huán)保意識的增強(qiáng)，國內(nèi)國外出現(xiàn)許多新技術(shù)、新設(shè)備，如減壓澄清、純氧燃燒、純氧助燃，頂插全電熔窯，澄清池，三通道蓄熱室等。通過采用新技術(shù)、新工藝，可進(jìn)一步降低能耗，提高玻璃液質(zhì)量，減少環(huán)境污染，走出一條節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展道路。本設(shè)計要求設(shè)計日產(chǎn)50噸平板玻璃工廠浮法玻璃池窯蓄熱室結(jié)構(gòu)。需要依次進(jìn)行玻璃成分設(shè)計，燃燒計算、熱工計算、蓄熱室結(jié)構(gòu)設(shè)計計算以及保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制浮法玻璃池窯蓄熱室結(jié)構(gòu)圖（里面剖、橫剖）。本設(shè)計要求學(xué)生能夠貫徹和執(zhí)行有關(guān)的方針政策，積極采用合理可靠的先進(jìn)技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量。在設(shè)計中應(yīng)留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。在廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)詳盡資料的基礎(chǔ)上，作出合理可靠的、正確的、先進(jìn)的設(shè)計。

一、緒論1.1蓄熱室的結(jié)構(gòu)形式浮法工藝平板玻璃熔窯耗能占整個工藝耗能的80%以上，其中熱煙氣帶走的熱量要占熔窯熱能總支出的30%-40%。蓄熱室作為余熱回收的主要設(shè)備，就是利用煙氣的熱量，通過格子體的蓄熱作用傳給空氣（或煤氣），從而達(dá)到預(yù)熱空氣（或煤氣）的目的，使燃燒火焰具有足夠高的溫度，從而有利于提高玻璃的熔制質(zhì)量和降低燃耗。對于橫焰的平板玻璃池窯來說，蓄熱室的結(jié)構(gòu)發(fā)展有幾種類型。如圖1所示，連通式結(jié)構(gòu)型式：玻璃池窯一側(cè)的蓄熱室都連通在一起，爐條下面的煙道也相互聯(lián)通。這種結(jié)構(gòu)當(dāng)其內(nèi)的格子體磚毀壞、氣流通道堵塞而需要熱修時，環(huán)境較惡劣、勞動條件差。所以該型式已為數(shù)不多，只有廠房寬度限制的老玻璃廠仍然使用。分隔式結(jié)構(gòu)型式：將蓄熱室以每個小爐為單元分成若干個室，每個室內(nèi)的氣體不能串通，而且爐條下面的分支煙道也相互不連通，每個分支煙道與主煙道相連。該型式氣體的分配調(diào)節(jié)比較方便，熱修條件大大改善。因此該型式普遍使用。半分隔式結(jié)構(gòu)型式：在蓄熱室爐條之下的分支煙道以每個小爐為單元來進(jìn)行分隔，蓄熱室內(nèi)有部分隔墻，但上部空間沒有隔墻，分配氣體的調(diào)節(jié)閘板仍在分支煙道上。兩小爐分隔式結(jié)構(gòu)型式：每兩個小爐分隔為一室，支煙道以分隔的方式設(shè)立，以便于調(diào)節(jié)每個小爐的氣體分配。兩段式結(jié)構(gòu)類型:將蓄熱室分成兩段（高溫段和低溫段），其間用隔墻分開，用一個通道連通。該型式解決氣體中所含的硫酸鹽在氣、液、固態(tài)之間變化對格子體侵蝕問題，使此變化過程在連接在一、二段蓄熱室的煙道中進(jìn)行，從而大大延長格子磚的使用壽命。圖1平板玻璃池窯幾種類型的蓄熱室結(jié)構(gòu)形式連通式；（b）分隔式；（c）半分隔式;（d）兩小爐分隔式；（e）兩段式1.2蓄熱室回收余熱原理蓄熱室回收余熱的原理是：利用廢氣與空氣（或者廢氣與煤氣、空氣）交替地通過其內(nèi)的格子體，以格子體為傳熱的中間體，從而使得空氣（或者煤氣和空氣）間接地獲得廢氣的余熱。具體來說，就是：當(dāng)高溫廢氣通過蓄熱室內(nèi)的格子體時，廢氣以對流換熱與輻射換熱的方式把能量傳給格子體，使得格子體受熱升溫，積蓄熱量，而廢氣向格子體傳熱后其本身的溫度降低；當(dāng)空氣（或者煤氣和空氣）通過蓄熱室內(nèi)的格子體時，格子體就會把所積蓄的熱量以對流換熱的方式再傳給空氣（或者煤氣和空氣），使得空氣(或者煤氣和空氣)受熱升溫，格子體散熱降溫。這樣，就實現(xiàn)了空氣（或者空氣和煤氣）通過格子體獲得廢氣余熱之目的。具體工作示意圖如圖2所示。蓄熱室的具體流型是：廢氣作為高溫的熱氣體從上向下流經(jīng)格子體，而作為冷氣體的助燃空氣（或者，煤氣和空氣）則從下向上流經(jīng)格子體，該流向符合流體力學(xué)中的“分散垂直氣流法則”（或稱：氣流分流法則）之原理，其目的是：使蓄熱室內(nèi)格子體各個通道內(nèi)的氣流量及溫度自然地保持均勻。圖2蓄熱室工作示意圖1.3蓄熱室的意義玻璃池窯是玻璃工廠能耗最大的熱工設(shè)備。其能耗占了玻璃廠總能耗的80%以上。從玻璃池窯出來的廢氣溫度高達(dá)1300-1500℃，從而帶走了大量的熱量。造成大量的熱浪費(fèi)。因此，合理地利用這部分預(yù)熱對于提高玻璃池窯的熱利用率有著重大意義。在玻璃廠生產(chǎn)工藝中，通常用于此余熱來預(yù)熱空氣和煤氣，也有些工廠利用此余熱來加熱余熱鍋爐中的水。在全氧燃燒時還可以利用此余熱來干燥原料、加熱原料。預(yù)熱空氣和煤氣除了可以節(jié)約燃料以外，還能夠提高燃燒溫度來滿足玻璃熔化的要求。在玻璃廠，預(yù)熱空氣、煤氣的設(shè)備主要是換熱器和蓄熱室。然而換熱器只能夠預(yù)熱空氣，而蓄熱室既可以預(yù)熱空氣，亦可以預(yù)熱煤氣。由于蓄熱室的換熱效率大于換熱器的換熱效率。（尤其是對于大型的玻璃池窯），所以，在玻璃廠中蓄熱室要比換熱器有更廣泛的應(yīng)用。蓄熱室的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。玻璃池窯之所以必須要有蓄熱室，不僅僅是為了節(jié)能，也是為了達(dá)到熔制高質(zhì)量玻璃所要求的高溫而必須采取的措施。為了保證燃燒火焰有足夠高的溫度，空氣、煤氣必須要經(jīng)過預(yù)熱，即使是使用高熱值燃料的玻璃池窯，如果空氣不預(yù)熱，也很難達(dá)到玻璃熔化所要求的高溫。只是在全氧燃燒時，因為燃燒溫度足夠高，所以就不再需要預(yù)熱助燃氧氣了。為了節(jié)約能源和降低生產(chǎn)成本，在國內(nèi)、外都在不斷改進(jìn)蓄熱室結(jié)構(gòu)、格子體結(jié)構(gòu)、格子磚材質(zhì)來提高其蓄熱效能和延長它們的使用壽命。圖3蓄熱室結(jié)構(gòu)簡圖二.設(shè)計計算2.1熔化率的選取熔化率k：窯池每平方米面積上每晝夜熔化的玻璃液量。熔化率K的選擇依據(jù)：1）玻璃品種與原料組成；2）熔化溫度；3）燃料種類與質(zhì)量；4）制品質(zhì)量要求；5）窯型結(jié)構(gòu)，熔化面積；6）加料方式和新技術(shù)的采用；7）燃料消耗水平；8）窯爐壽命和管理水平。參考教材P92，表4-2，取熔化率為：K=2.5t/d2.1.1熔化部與冷卻部面積計算一般蓄熱室馬蹄焰池窯的熔化面積為15~60m2熔化部面積按已定的熔窯規(guī)模/日產(chǎn)量和熔化率k估算取63.0m2而冷卻部面積，根據(jù)經(jīng)驗值，取F冷/F熔=20%。則F冷=63.0×20%=12.6m2F冷=1/2×3.14×r2+2rL取r=2.33mL=0.87所以F冷=12.58m2本設(shè)計采用半圓形供料道。冷卻部比池深淺300mm，取1000mm，具體形狀如下圖所示：2.1.2窯池長度、寬度的確定長度L：保證玻璃液在窯內(nèi)停留一段時間，滿足其澄清。滿足燃料充分燃燒，不造成大溫差，不直接燒吸火口。寬度B：火焰擴(kuò)散范圍，小爐寬、中墻寬和小爐與胸墻間距來定。窯池長寬有一定比例保證玻璃充分熔化和澄清，與火焰燃燒配合。已知池底磚規(guī)格300mm×300mm×1000mm本設(shè)計取長寬比1.6實際熔化池長L=10.1mB=6.3m具體形狀如下圖所示：調(diào)整后：實際熔化部面積：F熔=10.1×6.3—1/2×0.5×（6.3—1.0）/2×2=62.3m2實際熔化率=G/F=157.464/62.3=2.53t/(m2·d)實際F冷/F熔=12.58/62.3=20.19%2.1.3池窯深度的確定確定合理的池深，必須綜合考慮到玻璃的顏色，玻璃液粘度，熔化率，制品質(zhì)量，燃料種類，池底磚質(zhì)量，池底保溫層情況，鼓泡、電助熔及新技術(shù)的采用等因素。初選1.1m若池底采取保溫則增加20%~30%，池底保溫H=1.1×（1+20%~30%）=1.32~1.43m取H=1.4m取窯坎高800mm,一般置于熔化池長2/3處玻璃液的平均密度為2.45g/cm3,即2.45t/m3則玻璃液停留時間t=62.3×1.4×2.45/157.464=1.36天因玻璃液在窯內(nèi)停留一天以上，故冷卻算合理，冷卻部池深取淺，本設(shè)計取h=1.1m2.2熔窯基本結(jié)構(gòu)尺寸的確定2.2.1窯體結(jié)構(gòu)設(shè)計池壁玻璃液的主要侵蝕為橫向磚縫處，因此盡量避免在高溫區(qū)出現(xiàn)橫向磚縫。池壁通常采用整塊大磚立砌。要求立砌排磚的尺寸必須相當(dāng)精確，結(jié)合面應(yīng)磨制加工達(dá)到磚縫密接。本設(shè)計采用：300mmAZS33QX—Y+30mm鋯質(zhì)搗打料+115mmLZ-55（NZ—40）+100mm硅鈣板池底隨著溫度的提高，出料量的增加，爐齡的增加，更主要的是為減少散熱損失，節(jié)約能源，現(xiàn)代熔窯池底多采用多層式復(fù)合池底結(jié)構(gòu)，本設(shè)計采用：75mmAZS33WS-Y+35mm鋯質(zhì)搗打料+32mm燒結(jié)鋯英石磚+30mm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2.2.2火焰空間火焰空間長度與窯池長度相等即L1=10.1m，寬度比窯池每側(cè)寬100~200mm，本設(shè)計取200mm，則火焰空間的寬B1=B+400=6700mm=6.7m火焰空間的高度由胸墻高度和大碹股高度合成，參考教材P96，表4-8，取碹升高1/8，則得碹股為f=6.7/8=0.84m。胸墻高度取h=1.0m。則火焰空間的容積為：V=B1×L1×（1+2/3f）=6.7×10.1×(1.0+2/3×0.84)=105.6m3火焰分隔方式：全分隔火焰空間要求：1）能經(jīng)受火焰煙氣沖刷、燒損，配合料、其他耐材的侵蝕。化學(xué)、溫度穩(wěn)定，抗渣性強(qiáng)；2）嚴(yán)密不透氣。磚縫?。?）穩(wěn)固。鋼結(jié)構(gòu)牢固；4）散熱少。采取保溫。2.2.3流液洞只取一個流液洞，本設(shè)計日出料量大，采用下沉式流液洞。一、流液洞的作用：撇渣器和冷卻器的作用。1）對玻璃液的選擇作用；2）玻璃液的冷卻作用好；3）減少玻璃液的循環(huán)對流，減少熱損失；4）提高玻璃液的均勻性；5）下沉式。對玻璃液的選擇作用、冷卻作用好，減少回流二、幾何尺寸：希望為長方形。1）寬度：控制玻璃液的均勻性。越寬越均勻。一般中小型池窯300~500mm，大型可達(dá)700mm。2）高度：控制玻璃液的質(zhì)量。越低質(zhì)量越好，而溫降越大。中小型池窯200~400mm，大型可達(dá)500mm。3）長度：控制玻璃液的降溫程度。一般洞長900~1200mm越長降溫越多。1.2~1.5℃/cm。本設(shè)計選洞長1000mm，,如下圖所示：則流液洞的長×寬×高為1000×500×400流液洞流量負(fù)載K流=G/BH=157.464×1000/(50×40×24)=3.28kg/(cm2.h)由教材P95,96表4-6可知，在2.1~4之間，該流液洞尺寸滿足要求。材質(zhì)：側(cè)墻、蓋板、擋磚均用電熔鋯剛玉磚2.2.4投料口按時按量加入、液面穩(wěn)定，薄層加入，預(yù)熔作用，減少粉料飛揚(yáng)。馬蹄焰池窯為側(cè)面投料，只放一臺投料機(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)計采用薄層加料方式，加料口向噴火方向傾斜。取長為1350／1450mm,窯內(nèi)寬800mm，窯外寬600mm,深比熔化池淺些，取1100mm2.3燃料燃燒計算2.3.1理論空氣需要量及燃燒產(chǎn)物量的計算理論氧氣量：V0O2=（C/12+H/2×1/2+S/32-O/32）×22.4/100=2.04Nm3/kg重油理論空氣量：V0空氣=100/21×（C/12+H/2×1/2+S/32-O/32）×22.4/100=100/21×（89.43/12+6.5/4+0.43/32-0.01/32）×22.4/100=9.70Nm3/kg重油空氣過剩系數(shù)a=1.15~1.25，取a=1.15根據(jù)教材及課件實際空氣量Va=1.15×9.70=11.17Nm3/kg重油2.3.2理論煙氣量的計算理論煙氣各組成：VN2=N/28×22.4/100+V0o279/21=0.6/28×22.4/100+1.15×2.04×79/21=7.68Nm3/kg重油VCO2=C/12×22.4/100=89.43/12×22.4/100=1.67Nm3/kg重油VH2O=(H/2+M/18)×22.4/100=0.73Nm3/kg重油VSO2=S/32×22.4/100=0.43/32×22.4/100=0.003Nm3/kg重油理論煙氣量：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=10.10Nm3/kg重油實際煙氣量V產(chǎn)=V0產(chǎn)+V0空氣(a-1)=10.1+9.70×(1.15-1)=11.56Nm3/kg重油實際煙氣各組成：VN2=N/28×22.4/100+aVo279/21=0.6/28×22.4/100+1.15×2.04×79/21=8.82Nm3/kg重油VCO2=C/12×22.4/100=89.43/12×22.4/100=1.67Nm3/kg重油VH2O=(H/2+M/18)×22.4/100=0.73Nm3/kg重油VSO2=S/32×22.4/100=0.43/32×22.4/100=0.003Nm3/kg重油2.4燃料消耗量的計算2.4.1全窯熱平衡熱支出主要有三項（1）熔化玻璃消耗的熱量Q1Q1=Pq玻P為玻璃液熔化量，kg/（m2h）q玻——玻璃形成過程耗熱量Q1=157.464/24×103×2350=1.542×107KJ/h（2）煙氣離開蓄熱室?guī)ё叩臒崃縌2Q2=KQK=0.2~0.3取K=0.25（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W=55800w/m2本設(shè)計采用全保溫，減少25~30%，取25%。Q3=(1-25%)w=41850w/m2w=41850×62.3×10-3×3600kJ/h=9.39×106kJ/h總的熱量Q=Q1+Q2+Q3=Pq玻+KQ+WQ=（Pq玻+W）/（1-K）=（1.542×107+7.53×106）/(1-0.25)=3.31×107kJ/h=7.94×108kJ/d根據(jù)經(jīng)驗公式進(jìn)行校核：Q1=(52.75+0.0588F熱)+5.697T其中：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。Q1=9.53×108kJ/dQ1與Q相近，由于采用了全保溫式，所以散熱少，故實際耗熱量比經(jīng)驗值小，可取。2.4.2窯爐熱量收入燃料為重油時，窯收入熱量為：Q入=B油（Q油+Q油物+Q介物）B油為重油耗用量，kg/(m2h)；Q油低熱值，kJ/kg；Q油物為重油物理熱，kJ/kg；Q介物為霧化介質(zhì)物理熱，kJ/kg本設(shè)計中為簡化計算，忽略了Q油物和Q介物從而得到Q入=B油Q油=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar=3.69×104kJ/kg重油所以B油=3.31×107/（3.69×104）=8.97×102kg重油/h2.4.3校核各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1）火焰空間熱負(fù)荷q=B油Q油/V火=8.97×102×3.69×104/(3600×10.6)=87.06kw/m3所得q在58~93（×103w/m3）所以q滿足要求2）熱負(fù)荷值——每小時每m2熔化面積上消耗熱量，W/m2；Q=Q/F=3.31×107/62.3=5.31×105W/m23)單位耗熱量——熔化每千克玻璃液所耗總熱量，kJ/kg玻璃；Q1=Q/D=24×3.31×107/(157.464×103)=5.04×103kJ/kg玻璃液4）耗煤量或耗油量——熔化每千克玻璃液耗用的標(biāo)準(zhǔn)煤量或油量，kg煤/kg玻璃或kg油/kg玻璃。t=m/D=8.97×102×24/(157.464×103)=0.136kg油/kg玻璃根據(jù)經(jīng)驗值，查表可知，上述指標(biāo)都符合要求2.4.4熔化熱效率η熔η熔=（熔化過程有效耗熱量/供給系統(tǒng)熱量）×100%=pq油/Q×100%=1.542×107/(3.31×107)×100%=46.59%根據(jù)經(jīng)驗值，上述結(jié)果符合要求2.5小爐結(jié)構(gòu)的確定與計算一般油噴嘴安裝在小爐口下面。本設(shè)計采用小交角式小爐特點(diǎn)：空、煤氣交角小，預(yù)燃室長，舌頭探出（長舌）。小爐火焰平穩(wěn)、較長，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。本設(shè)計中，油噴嘴間中心距取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450mm.2.5.1初定小爐尺寸射噴火口空氣預(yù)熱溫度為1000℃，空氣出口速度為W空=8.0m/s，煙氣排出溫度1400℃F噴=（V空+V煤）×(t噴+273)/（237×W噴）F噴為噴火口面積,m2；V空、V煤為小爐的空氣、煤氣量，Nm3/s；t噴為噴火口處火焰溫度，℃；W噴為火焰噴出速度，m/s。帶入數(shù)據(jù)得F噴=（11.17×897）×（273+1000）/(3600×273×10)=1.30m2F噴/F熔=1.30/62.3=2.09%符合要求。取空氣出口寬度1200mm，高取280mm，則出口寬高比為1200/280=4.3由于小爐口寬度約占池寬的25~30%，所以取寬為1600mm,寬高比為（1.5~2.0，最大取2.5）取2.0，則高取800mm,小爐口碹升高1/10,則碹升高f1=1600/10=160mm,小爐口面積1.60×（0.8+2/3×0.16）=1.45小爐口間距取1200mm,空氣下傾角取220小爐水平長度為（2000~3000mm）取2600mm小爐口熱負(fù)值q=897/1.45=618.62kg重油/(m2.h)2.5.2小爐噴嘴本設(shè)計每只小爐采用高壓內(nèi)混式噴嘴3個，共6個，屬GNB型2.5.3小爐口材質(zhì)噴火口碹磚、噴火口側(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2.6蓄熱室的設(shè)計蓄熱室為周期性換熱設(shè)備，屬周期性不穩(wěn)定溫度場，傳熱過程為不穩(wěn)態(tài)傳熱。工作特點(diǎn)類似于逆流換熱器，將蓄熱室看作逆流式換熱器對整個周期進(jìn)行傳熱分析。主體為格子體。作用是蓄熱和換熱。格子體的排列方式有：西門子式、李赫特式、連續(xù)通道式和編藍(lán)式。一般以標(biāo)型磚碼砌，磚厚65mm。近年來出現(xiàn)波形磚、十字磚、筒形磚等。提高了格子體強(qiáng)度、增加了換熱面積，磚厚40mm。本設(shè)計采用箱式蓄熱室，格子體采用八角筒磚160×160×150，磚厚40mm由教材Pg107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=35×62.3=2180.5m2f蓄為單位格子體所具有的受熱面積m2/m2查得14.94格子體體積:V格=F蓄/f蓄=2180.5/14.94=145.95m3經(jīng)驗確定格子體的長、寬、高，格子體結(jié)構(gòu)為L×B×H=4.24×4.04×8.55則實際V格=4.24×4.04×8.55=146.46m3F蓄=V×f=146.46×14.94=2188.11m2A=F