550t-d浮法玻璃熔窖工艺设计

课程设计(论文)

题目 550t/d浮法玻璃熔窑工艺设计

学院材料科学与工程学院

专业班级无机非金属材料工程

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指导教师

成绩

摘要

本设计简要介绍了玻璃原料的组成及配料过程，并对玻璃窑炉各部分耐火材料及主要设备进行了选择，根据上述原则对日产550吨的浮法玻璃熔窑工厂的窑炉工艺进行了初步设计。本设计讨论了玻璃池炉工艺设计，对窑炉各部分工艺计算、设备选型及探索研究。玻璃熔窑工厂的关键设备之一是熔窑，根据最新的文献资料对工艺中涉及到的生产设备进行了设备选型。工艺计算中进行了熔化部、冷却部、投料池、卡脖、蓄热室的尺寸及烟囱的截面的设计，重点计算和选择了横火焰窑。根据计算结果绘制了横火焰窑的三视图。

关键词玻璃窑炉；设计尺寸；设备选型

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目录

一、绪论 (1)

二、玻璃的化学成分及原料 (1)

2.1 浮法玻璃化学成分设计的一般原则 (1)

2.2 配料流程 (2)

三、玻璃池窑各部及主要设备 (2)

3.1加料口 (3)

3.1.1窑池的基本尺寸 (4)

3.2熔化部 (4)

3.3冷却部 (7)

3.3.1冷却部的作用与基本尺寸 (7)

3.3.2冷却部的结构 (7)

3.4分隔装置 (8)

3.4.1气体空间分隔设备 (8)

3.4.2玻璃液分隔设备 (9)

3.5 格字体的结构特性及排列方式 (10)

3.6 烟道系统设计 (12)

3.6.1 烟道的基本结构 (12)

3.6.2 烟道的布置 (12)

3.6.3 烟道的基本结构 (12)

四、窑炉各部工艺计算 (12)

4.1 熔化部尺寸 (13)

4.2冷却部尺寸 (14)

4.3投料池尺寸 (14)

4.4卡脖尺寸 (14)

4.5小炉蓄热室尺寸 (15)

4.6烟道截面积设计 (16)

五、熔窑部位的耐火材料的选择 (18)

5.1熔化部材料的选择 (18)

5.2卡脖 (18)

5.3冷却部 (18)

5.4蓄热室 (19)

5.5小炉 (19)

六、熔窑热修 (20)

6.1日常维修 (20)

6.1.1日常巡回检查 (20)

6.1.2日常维护 (20)

6.2热修补 (20)

6.3熔窑热修 (20)

七、事故应急处理 (21)

7.1停电 (21)

7.2停水 (21)

7.3停油（燃料） (21)

7.4漏玻璃液 (22)

7.5冷却装置漏水 (22)

结论 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

一、绪论

至公元前二百年。古罗马已经能够在石砌炉中熔炼玻璃了。公元前十世纪左右人们开始使用简单的干锅炉熔化玻璃。知道十九世纪四十年代人们开始考虑要创造一种能够连续融化玻璃的窑炉。1867年德国西门子兄弟建造了连续式燃煤池窑。1945年后，玻璃熔窑迅速发展。玻璃池窑是玻璃工厂中的最重要、投资最大的设备，玻璃池窑的设计，牵涉面广，涉及因素很多。玻璃池窑的设计是否合理先进，对玻璃熔制的质量、池窑的熔化率、单位能耗、窑龄等有很大影响。因此保证窑龄、延长寿命保证池窑能连续的制造一定数量的玻璃是非常重要的一个工作。在玻璃工业中，耐火材料是窑炉实际的基础，因为在一系列的技术措施中，没有好的耐火材料是很难实现的。

本设计采用先进的玻璃生产工艺之浮法玻璃生产技术，积极采用先进的设备和技术，以提高生产质量，提升产量为目标努力使各方面达到先进水平。在收集大量数据的基础上做出合理、科学、先进的设计。

二、玻璃的化学成分及原料

2.1 浮法玻璃化学成分设计的一般原则

玻璃科学为玻璃成分设计提供了重要的理论基础，包括玻璃形成和结构理论，相平衡，成分和性质与结构的关系等方面，但迄今在大部分情况下，理论还只能定性地为玻璃成分设计指出方向，必须反复通过实践调整成分以获得所需性能的玻璃。

一般说来，玻璃成分设计要考虑的主要方面如下。

(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关系。就目前玻璃科学发展水平而言，主要阐述成分和性质之间的关系，成分和结构间的关系还未能精密确定。

(2)所设计的成分必须能够形成玻璃并具有较小的析晶倾向，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。

浮法玻璃化学成分是由普通平板玻璃基础上设计出来的，是由钠钙硅玻璃组成演变而来的。根据Na2O-CaO-SiO2系统相图确定该系统中能够形成玻璃的组成范围为：12%~18% Na2O，6%~16% CaO，68%~82% SiO2，但在实用玻璃组成中该系统的组成范围为：12%~15% Na2O，8%~12% CaO，69%~73% SiO2。在这个三元系统玻璃组成中，容易形成两种析晶组成，失透石（Na2O·CaO·SiO2）和硅灰石（CaO·SiO2），在生产实践中当引入MgO和Al2O3时，不仅玻璃的析晶性能

得到改善，而且热稳定性和化学稳定性均得到改善，因而形成了普通平板玻璃化学成分（表3.1）。表中Fe 2O 3为原料中杂质所致，并非设计数值，而是限制数值；而SO 3主要是由澄清剂芒硝引入[3]。

表2.1 普通与浮法玻璃化学成分比较

单位：%

浮法玻璃化学成分设计时，根据浮法玻璃成型的特点，在普通玻璃化学成分基础上进行了局部调整。

1） 由于浮法玻璃拉引速度比垂直引上快得多，在成型中必须采用硬化速度快的“短”性玻璃成分，即调整CaO 到8%~9%。但是CaO 含量增加，使玻璃发脆并容易产生硅灰石析晶，因此MgO 控制在4%左右，以改善玻璃析晶性能。

2） 为了获得优质的玻璃表面质量，将Al 2O 3的含量降低到1.3%以下，并注意不能影响玻璃的机械强度、热稳定性。

3） Fe 2O 3是原料中的杂质引入的，它是一种着色剂，因此严格限制在0.1%以内，最好在0.08%以下，以使玻璃有良好的透光率，经调整后浮法玻璃化学成分见上表。

2.2 配料流程

图2.2浮法玻璃配料流程图

化学成分

SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO R 2O SO 3 普通玻璃

浮法玻璃

71~73 71.5~72.5 1.5~2 <1.0 <0.2 <0.1 6.0~6.5 8.0~9 4.5 4.0 15 14~14.5 <0.3 <0.3