日产500t的平板玻璃厂的设计任务书

日产500t的平板玻璃厂的
设计任务书
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课程设计
材料工厂工艺课程设计
设计题目：日产500吨平板玻璃厂工艺设计班级： XXXXXXXXX
姓名：xxxxxxxxxxx
学号：
指导老师：
设计成绩：
设计时间：
材料与化工学院
目录
前言 (1)
一、总论 (2)
1、设计内容和依据 (2)
前期工作 (2)
设计任务和依据 (2)
设计原则 (2)
规模方案和产品方案 (3)
2、厂址选择 (3)
建厂地域 (3)
具体位置 (3)
3、地域位置及条件 (4)
地势 (4)
气候 (4)
经济以及交通 (4)
二、总平面和运输 (5)
1、总平面布置 (5)
工厂总平面设计原则 (5)
玻璃工厂平面原则 (5)
总平面布置论述 (5)
2、工厂运输 (6)
铁路运输 (6)
公路运输 (6)
水路运输 (7)
胶带运输 (7)
三、劳动定员 (7)
1、基本原则 (7)
2、人员分配 (8)
3、作用 (8)
四、生产流程 (9)
1、工艺流程图 (9)
2、原料破碎与粉碎 (10)
3、玻璃熔制 (10)
硅酸盐形成 (11)
玻璃的形成 (12)
玻璃液的澄清 (12)
玻璃液的均化 (13)
玻璃液的冷却 (13)
4、玻璃的成型 (14)
5、退火工艺 (14)
6、成品装箱 (15)
7、生产流程图 (15)
五、物料衡算 (16)
1、物料平衡计算的定义 (16)
2、物料平衡计算的作用 (16)
3、物料衡算 (16)
玻璃配料计算 (17)
六、车间设备选型 (23)
1、原料破碎机 (23)
2、料仓 (25)
3、熔窑 (25)
4、锡槽 (29)
5、退火窑 (30)
七、车间工艺布置 (32)
1、车间工艺布置的作用 (32)
2、车间工艺布置的依据 (32)
3、车间工艺布置的要求 (33)
4、车间平面布置图 (33)
八、经济核算 (35)
1、项目概况 (35)
2、项目投资及资金 (35)
3、员工福利 (37)
4、资产折旧 (37)
5、产品销售 (37)
6、偿债能力分析 (38)
7、不确定性分析 (39)
盈亏平衡分析 (39)
敏感性分析 (40)
九、结束语 (41)
参考资料 (41)
日产500吨平板玻璃的工厂设计
任务书
（材料与化工学院）
材料12级（指导老师：张舰）
前言
1959年Pilkington兄弟发明了浮法技术生产玻璃，玻璃工业得到了迅猛的发展。

到目前为止浮法生产玻璃仍是一种先进的成型工艺。

这种方法生产玻璃具有高速、优质、生产厚度范围大、成本低、布局简单、便于实现全生产线自动化等优点。

我国的浮法生产工艺从1965年开始试验，1971年开始投入生产。

由于当时方法还不成熟，设备、窑炉等其他方面的限制，当时只能生产几毫米的单一规格的产品。

自“洛阳浮法”诞生以来，我国的玻璃工业进入了快速发展的时期。

从单一规格的产品到—25mm不同规格的产品，生产规模和总量的大幅增加。

可以说，我国的浮法玻璃生产工艺日趋成熟。

目前，我国玻璃工业先后在日熔化量、玻璃技术装备、节能降耗、环境保护、多功能玻璃开发及超薄、超厚品种研制方面都取得了重大突破。

（日拉引量最高可达900t，年产量达到亿重箱/年。

）
浮法玻璃常用的原材料有：石英砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、芒硝等。

按照一定的比例送入混合机混合，并加入一定量的水和辅助原料。

如：澄清剂、着色剂、脱色剂、氧化剂、还原剂、助溶剂等。

混合成均匀的配合料。

经投料机推入熔窑。

熔窑将配合料熔化成玻璃液，熔融的玻璃液从池窑中连续流入通入保护气体（N2及H2）的锡槽中，成型过程是在锡液面上的进行的，依靠其表面张力的作用，使的玻璃表面得以抛光。

锡槽中具有高温和均匀的温度场，锡液温度可自由调节。

在成型过程中，玻璃的摊平、抛光、拉薄（或积厚）、冷固等各阶段层次分明。

玻璃带离开成型室至退火窑，玻璃与传送辊接触时，对玻璃的压力很小，不会对玻璃的质量造成影响。

从而制造出
表面平整、厚度均匀、光学畸变小的优质玻璃。

浮法工艺在国际上目前主要有两种形式：传统浮法工艺是皮尔金顿浮法工艺（PB工艺），新浮法工艺是匹兹堡浮法工艺（PPG工艺）。

现在，平板玻璃的用途越来越广，在汽车、装修、家居、餐饮等各方面都有广泛的应用，其其价格低廉，品质好就成了顾客们的首选。

所以产品的功能性、环保价值、价格就成了一个工厂能否制胜的关键。

只有不断的改进生产技术、优化产业结构、降低产品能耗，才能促进玻璃工业的发展。

一、总论
1、设计的内容和范围
前期工作
为了防止和减少投资失误、保证投资效益，企业必须在考虑投资建设之前对项目的市场前景、经济效益资金来源、产品技术方案等内容进行分析论证，作为投资决策的重要依据。

要对项目做一个可行性的研究报告，主要内容包括：项目总论、项目背景和发展概况、资源及原料的考察、厂址的选择、工程的实施进度、投资估算及资金的筹措等，一系列的评价。

并且要写好项目的申请报告和环评报告等，为后续的投资建设做好铺垫。

、设计的任务和依据
设计的任务：
设计日产500吨的平板玻璃厂区建设的任务。

设计的依据
根据工厂的生产性质和规模确定工厂的组成；
根据产品的形状尺寸选择一定生产方法、成型机与生产参数；
查找文献上或实际工厂同类型成形机所用成分；
根据产品性质、成本、环保要求等选出几个初次成分
根据工艺性能、配料、成本核算设计出最佳的方案；
设计原则
采用先进、可靠的技术措施的装备，确保能生产出满足企业要求的的平板玻璃。

以满足生产高标准产品质量和品种要求的前提，进行设备选型，既要有效控制投资，又必须确保达到使用要求，确保总体目标的实现。

环境保护、职业安全卫生、节能、消防等方面均要符合国家的有关标准规定。

总体规划的布局合理、道路通畅、方便管理，最大限度利用厂区原有场地和设备。

全面解决工厂生产，场外运输和各种物料储备的关系。

应该考虑工厂建成后生产潜力的可能和留有日后工厂发展的余地。

、建设规模和产品方案
本设计采用的是最先进的浮法玻璃生产技术；
产品方案：浮法生产玻璃；
生产规模：日产量为500t
玻璃厚度：3—12mm
产品品种：平板玻璃
成品率：80%
2.厂址的选择
选择工厂地址时要考虑其地理位置的情况，厂址的选择是工业建设前期工作的重要环节。

一般非为两个阶段进行，大致的地域或省份，厂址的具体位置。

建厂的地区位置根据国民经济的远景规划和技术经济论证。

确定工厂所在的地区或大概的地点后，要在可行性研究报告和项目申请报告中加以注明，报有关部门审批。

、建厂地域的选择
玻璃建材产品附加值低，不适宜远销，而且其对原料、燃料及动力等有较高要求，工厂最好尽可能靠近销售地区和原料基地，并且应考虑到有良好的燃料供应和电力来源。

像玻璃这种体积大且运输过程中易碎的产品，选厂址时应尽量考虑靠近原料地或者销售地区。

平板玻璃产品比重大，性脆易碎，因此产品销售半径尽量小，不适合中间倒运。

据近年商业部门的一些统计资料，平板
玻璃长距离运输的破损率高达30%以上，可见破损率是相当的严重。

平板玻璃工厂的生产运输量中，玻璃成品的运输量占全部货物运输量的三分之一左右，占货运量的第一位，在各种货物的运输费用中，玻璃成品的运输价格最高、费用最大。

可见尽量使玻璃的靠近产品的主要销售地区，无论是从生产还是从消费的角度来考虑都是必要的。

还要考虑工业布局，以满足各地区的需要。

在规划工业地区的布局时，应考虑建厂的规模。

、建厂具体位置的选择
在厂址选择工作中应注意以下几点：
---厂址需要靠近原料基地或销售地区；
---良好的交通运输条件；
---厂址有可靠的电力来源；
---应有丰富的水源；
---厂址应该选在宽阔平坦，并且稍带倾斜的地方；
---良好的工程地质条件，避开地震带；
---不应建在靠近有机废料、化学废料等对人体不利的地方；
---厂址地形、良好的工程地质条件；
---厂址应有良好的水文地质条件；
---雨水、污水排出的可能；
---厂址应尽可能靠近居住区；
---厂址应有动力供应和给排水便利条件；
---应考虑卫生、防火、防震的人防等方面的要求；
3、厂址的地理位置及条件
本厂原定有两个地方供选择，一是安徽芜湖市，二是安徽六安市；经最终决定打算把厂址选在安徽芜湖，主要从以下几个方面进行了考虑：、地势
芜湖市地处长江下游，地势南高北低，地形呈不规则长条状；地貌类型多样，平原丘陵皆备，河湖水网密布。

东部和北部为冲积平原，间有洼地，有少数丘陵，地势低平，西南高东北低。

西部和南部多山地。

、气候
光照充足，雨量充沛，四季分明。

年平均气温15～16℃。

可见气候条件非常好。

年降雨量1200毫米，降雨充沛。

但年内降水分布不均，主要集中在春季、梅雨季节和初冬。

无霜期每年达219～240天。

、经济交通
芜湖市是安徽省第二大城市，属于长江下游，有多个大型港口，产品可从水路运输，并且与多省市都有高速公路或铁路，交通便捷。

经济方面，芜湖市的经济增长迅速，推动了产业的发展。

二、总平面布置及工厂运输
1、平面布置
、一般工厂总平面设计原则
a）贯彻党和国家的各项方针政策，注意节约用地，尽量不占用耕地和居民区，减少投资，降低建厂成本。

b）符合工厂工艺要求，使生产作业线通顺、连续和便捷，尽量避免主要生产作业线的交叉往返。

c）厂房建筑物之间必须满足防火、卫生、安全等要求，应将生产大量烟尘及有害气体的车间布置在厂区下风处。

d）因地制宜，结合厂址的地形、地质、水文、气象等条件进行总图布置。

e）考虑工厂的发展，是近期建设与远期发展结合，应避免近期建设集中，避免过早或过多占用土地。

f）满足厂内外交通运输要求，避免人流或货运路线的交叉。

g）满足地上、地下工程管线设计要求。

h）建厂同时建好防尘、防噪音、污水处理等配套设施，保护好生态环境，符合国家可持续发展战略。

、玻璃工厂总平面设计原则
玻璃工厂的总平面设计在满足以上原则的前提下，还应注意以下几个问题：
玻璃工厂是连续不断的生产企业，玻璃又是意碎品，应当将原料车间、熔制车间、制瓶车间、成品库紧接布置，使企业作业向连续、顺直和快捷。

玻璃厂原料车间、熔制车间荷重较大，地下构筑物多而深，沉陷量要求小而均匀。

应在满足生产条件下，结合自然条件，布置在土地均匀，土壤承受力较大，地下水位较低的地段。

玻璃熔制车间属于高温车间，且油烟重，对员工的身体健康有较大的影响，应布置在较为开阔、通风良好的地段。

原料车间散发一定的硅土和碱尘，在此工段进行生产作业的员工易得职业病，一般应布置在厂区边缘及下风地带。

玻璃工厂总平面设计应该将近期建设和远期发展相结合，考虑工厂今后扩大生产的可能性，有利于车间扩产改造。

、总平面的布置论述
浮法工艺玻璃厂，总平面布置应以熔制锡槽退火窑联合车间为中心。

由于浮法联合车间厂房长达400～600m，为了组织好厂内交通运输，应考虑在联合车间中部尽可能设置一通道，在符合生产工艺要求的前提下，尽可能集中布置建筑。

根据资料调查显示的地形信息，结合当地的交通运输与地质气象条件，将厂区设计成比较规则的长方形，全厂占地面积为162200m2。

2、工厂运输
工厂的运输是生产过程的一个重要环节。

合理而完善的运输方式不但可以保证生产中所需要的原料、材料、燃料、半成品的供应和成品、废料的运出，同时对提高劳动生产率及降低产品成本也有重大的意义。

运输方式对总平面布置有很大的影响，它往往确定车间与车间之间的关系和距离、厂区的位置和外
形、用地面积的紧凑程度和基本建设的经济合理。

因此运输方面是总平面设计的重要组成部分。

工厂的运输方式一般分为铁路运输、公路运输、水路运输、胶带运输及航空运输等各种运输机械运输。

、铁路运输
铁路运输具有运输量大、速度快、受气候影响较小，长距离运
输费用低等优点。

厂外铁路接轨点的确定，应保证线路短节顺直，对路网铁路主要车流干扰最少，冰莹避开高填深挖地段或工程地质不良地段。

厂内铁路一般是在第一个道岔进厂后，分为几个股线，以扇线或是梯线的形式引到包装、堆场、材料库等处。

厂内铁路应集中布置，减少道岔区扇形地带占地面积。

我国当前新型干法玻璃生产线布局已日趋合理，新建玻璃厂已很少采用铁路专用线。

、公路运输
公路运输的灵活性大，适应性强，使用方便，适用于多种交
通工具，可充分利用地方的运输条件，投资较小。

厂外道路布置应密切结合生产工艺流程，使运输畅通，人行方便，人流和货物不应交叉干扰。

厂内道路可分为主干道、次干道、支道、车间引道和人行道等，应根据分类采用相应的技术指标设置。

、水路运输
水路运输具有建设投资少、运输费用低的优点，有条件的厂
应优先利用水路运输。

卸料码头应设在河床稳定、水流平直，且有较宽水域可供船舶回转或停泊的河段。

岸坡陡直稳定、水位变化不大时，宜采用固定式直立码头；岸坡平缓、水位落差较大时，宜采用浮码头。

码头水域的平面尺度，应满足船舶靠离、系
缆和装卸作业的要求，码头船位的数量及各个泊位的长度，应根据运量和设计船舶外形确定。

、胶带运输
胶带运输具有运营费用低、安全、可靠、环保等特点，是工厂厂内物料运输的主要输送方式。

厂内胶带输送，因其低运营成本成为工厂厂内物料运输的主要输送方式，但受到爬坡能力的限制，其长度往往影响总平面布置的紧凑。

因此在设计中应尽量压缩输送长度，减少转运点，以降低投资、节省电耗，尽量将胶带傍依建、构筑物集中布置，以减少有效占地面积。

对比各以上运输方式的利好，拟采用公路运输对其进行输送
三、劳动定员
1、劳动定员工作的基本原则
、劳动定员水平应保持先进合理
劳动定员水平是定员工作的核心问题。

定员水平是指用人的数量和质量。

定员水平的高低与工厂各类人员的配备密切相关。

根据工厂少用人、多生产的要求，劳动定员必须贯彻先进合理的原则。

所谓先进合理，是指定员水平既要先进、科学，又要切实可行。

没有先进性，就会失去定员应有的作用；没有合理性，先进性也就失去了科学的基础。

应做到：和工厂历史最好水平相比，和同行业条件大体相同的工厂相比，组织机构精干，定员人员少，非生产人员比例恰当，劳动组织科学，劳动效率高，符合工厂生产和工作的合理需要。

．正确安排各类人员之间的比例关系
工厂人员结构合理与否，直接影响着劳动定员的质量。

因此，工厂定员工作必须合理安排各类人员的比例关系。

第一是工厂直接生产人员与非直接生产人员的比例关系。

直接生产人员是工厂生产活动中的主要力量，为保证生产活动的正常进行，必须保证直接生产
人员的足够数量。

非直接生产人员也是工厂生产经营活动得以正常进行不可缺少的条件。

应在加强工厂生产经营管理和搞好职工服务的前提下，尽量减少非直接生产人员在职工总数中所占比重，努力增加直接生产人员的比重。

第二是直接生产人员内部基本生产工人和辅助生产工人的比例关系。

基本生产工人不足，不利于生产的发展；相反，辅助生产工人过少，过多的辅助工作由基本生产工人承担，也会影响劳动效率的提高。

第三是非直接生产人员内部各类人员之间的比例关系、基本生产工人的辅助生产工人内部各工种之间的比例关系应合理安排。

．劳动定员标准应保持相对稳定和不断提高
劳动定员确定后应保持相对稳定。

变动过多，不利于劳动定员的贯彻执行，也会造成过大的工作量，牵涉过多的精力；但也不能固定不变，应根据生产和工作任务的变化、工艺技术的改进、生产条件和劳动组织的改善、职工素质的提高等因素，定期修订定员或定员标准，保持定员水平先进合理并不断提高。

2、人员分配
一般来说，工厂所需人员按其工作岗位和劳动分工不同，可分为三类人员：
（1）工人：是指在基本车间和辅助车间（或附属辅助生产单位）中直接从事玻璃生产的工人及厂外运输的工人；
（2）工程技术人员：是指担负工程技术工作并具有工程技术能力的人员；（3）服务人员：是指服务于职工生活或间接服务于生产的人员；
在可行性研究中，分别估算各类人员需用量，并说明其来源，编制劳动定员汇总表。

3、劳动定员的作用
（1）合理的劳动定员是工厂用人的科学标准
（2）合理的劳动定员是人力资源计划的基础
（3）合理的劳动定员是工厂内部各类员工调配的主要依据
（4）合理的劳动定员是有利于提高员工队伍的素质。

四、玻璃生产流程设计
1、工艺流程图
砂岩硅砂石灰石白云石萤石纯碱芒硝煤粉碎玻璃粗碎选矿粗碎粗碎水洗拆包拆包筛分洗涤
粉碎干燥粉碎粉碎粗碎粉碎粉碎破碎
筛分筛分筛分筛分粉碎筛分筛分
筛分
2、原料的破碎与粉碎
原料的选择与配合料的制备是玻璃生产工艺的重要组成部分，它直接影响制品的产量、质量与成本因此能否获得优质高产配合料对后续的熔制工艺与成型工艺关系很大。

日熔化量较大的平板玻璃厂一般都是矿物原料块状进厂。

为此，必须进行破碎与粉碎。

根据矿物原料的块度、硬度和需要的粒度等来选择加工处理方法和相应的设备。

要进行破粉碎的原料有砂岩、长石、石灰石、萤石、白灰石等。

砂岩是胶结致密、莫氏硬度为7的坚硬矿物。

早先是把砂岩煅烧水淬后在进行破粉碎，由于劳动强度大、能耗高、生产率低而不再使用煅烧的方法，目前一般直接用破碎机破碎。

石灰石：主要成分是CaCO3和MgCO3，约占配合料总量的%。

浮法玻璃配合料中引入CaO的原料主要有白云石、石灰石、方解石等，白云石粉料制备时一般采用干法加工。

纯碱：纯碱为重质纯碱，以袋装进厂。

人工拆包倒料。

进行拆分后进行使用。

纯碱主要成分是Na2CO3，引入玻璃种的Na2O纯碱熔点低，是玻璃生产中的助溶剂。

纯碱是微细白色粉末，易溶于水，结块，需要存储于干燥的仓库内，由于纯碱价格昂贵，是影响玻璃成本的主要因素之一。

芒硝：芒硝同纯碱一样是袋装进厂，经拆分经筛选后使用。

芒硝不仅可以代替碱，也是玻璃生产中常用的澄清剂，为降低忙晓得分解温度常加入还原剂（主要为碳粉、煤粉）。

配合料：是各种粉料称量混合，各料仓的粉料经称重后，有传送机输送至混合机混合，定量加水，加蒸汽混合成均匀的配料，放入配合料输送机送往窑头料仓。

辅助原料：用量较少，主要用于改善玻璃的融化、澄清和成型等，是为了使玻璃获得某种性能必须加入的制作原料，根据作用不同可分为澄清剂、着色剂、脱色剂、氧化剂、还原剂、助溶剂、碎玻璃等。

3、玻璃的熔制
合格配合料经高温加热形成均匀的、无缺陷的并符合成型要求的玻璃液的过程称为玻璃的熔制过程。

玻璃熔制是玻璃生产最重要的环节，玻璃制品的产量、质量、成品率、成本、燃料耗量、窑炉寿命等都与玻璃熔制过程密切相
从加热配合料直到熔成玻璃液，常可根据熔制过程中的不同实质而分为五个阶段：硅酸盐形成阶段；玻璃形成阶段；玻璃液的澄清阶段；均化阶段；玻璃液的冷却阶段。

、硅酸盐的形成
硅酸盐生成反应在很大程度上是在固体状态下进行的，配合料各组分在加热过程中经过了一系列的物理的、化学的和物理化学变化，结束了主要反应过程，大部分气态产物逸散，到这一阶段结束时配合料变成了由硅酸盐和剩余 SiO 2 组成的烧结物。

对普通钠钙硅玻璃而言，这一阶段在 800 ～ 900℃终结。

从加热反应看，其变化可归纳为以下几种类型：
多晶转化：如 Na 2 SO 4 的多晶转变，斜方晶型 - 单斜晶型；
盐类分解；如 CaCO 3 ——CaO+CO 2 ；
生成低共熔混合物：如 Na 2 SO 4 -Na 2 CO 3 ；
形成复盐：如 MgC0 3 +CaCO 3 —— MgCa(CO 3 ) 2 ；
生成硅酸盐：如 CaO+SiO 2 —— CaSiO 3 ；
排除结晶水和吸附水：如 Na 2 SO 4
10H 2 O —— Na 2 SO 4 +10H 2 O 。

、玻璃的形成
烧结物继续加热时，在硅酸盐形成阶段生成的硅酸钠、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁及反应后剩余的 SiO 2开始熔融，它们间相互溶解和扩散，到这一阶段结束时烧结物变成了透明体，再无未起反应的配合料颗粒，在 1200 ～1250℃范围内完成玻璃形成过程。

但玻璃中还有大量气泡和条纹；因而玻璃液本身在化学组成上是不均匀的，玻璃性质也是不均匀的。

由于石英砂粒的溶解和扩散速度比之其他各种硅酸盐的溶扩散速度低得多，所以玻璃形成过程的速度实际上取决于石英砂粒的溶扩散速度。

石英砂粒的溶扩散过程分为两步，首先是砂粒表面发生溶解，而后溶解的 SiO 2 向外扩散。

这两者的速度是不同的，其中扩散速度最慢，所以玻璃的形成速度实际上取决于石英砂粒的扩散速度。

由此可知，玻璃形成速度与下列因素有关：玻璃成分、石英颗粒直径以及熔化温度。

除 SiO 2 与各硅酸盐之间的相互扩散外，各硅酸盐之间也相互扩散，后者的扩散有利于 SiO 2 的扩散。

、玻璃液的澄清
玻璃液的澄清过程是玻璃熔化过程中极其重要的一环，它与制品的产量和质量有着密切的关系。

对通常的钠钙硅玻璃而言，此阶段的温度为 1400 ～1500℃。

在硅酸盐形成与玻璃形成阶段中，由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃液与炉气及耐火材料的相互作用等原因析出了大量气体，其中大部分气体将逸散于空间，剩余气体中的大部分将溶解于玻璃液中，少部分以气泡形式存在于玻璃液中，也有部分气体与玻璃液中某种组分形成化合物，因此，存在于玻璃液中的气体主要有三种状态，即可见气泡、物理溶解的气体、化学结合的气体。

随玻璃成分、原料种类、炉气性质与压力、熔制温度等不同，在玻璃液中的气体种类和数量也不相同。

常见的气体有： CO 2 、 O 2 、 N 2 、 H 2 0 、 S0 2 、 CO 等，此外尚有 H 2 、 NO 2 、 NO 及惰性气体。

、玻璃液的均化
玻璃液的均化包括对其化学均匀和热均匀两方面的要求，本节主要叙述玻璃液的化学均匀性。