工程设计训练窑炉结构设计部分

1.设计题目

2.设计依据

课程设计任务书

3.相关政策、法规

《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国大气污染防治法》；

《中华人民共和国环境噪声防治法》；

《中华人民共和国环境影响评价法》；

《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996

《玻璃工业污染物排放标准-容器玻璃》；

《建筑陶瓷厂节能设计规范》GB50543-2009

《平板玻璃厂节能设计规范》GB50527-2009

《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB 50211-2004

《玻璃窑炉节能监测》GB/T 25328—2010

《工业炉窑保温技术通则》GB/T 16618-1996

《玻璃窑用硅砖》 YB／T 147—2007

玻璃池窑热平衡测定与计算方法

玻璃窑用大型粘土质砖

玻璃窑用镁砖

玻璃窑用低气孔粘土砖

玻璃窑用熔铸锆刚玉耐火制品

玻璃窑用烧结AZS

4.物料平衡计算

要求计算过程精确到小数点后2位，计算结果列表

主要内容：

（1）配料计算

（2）去气产物计算

5.热平衡计算

（1）燃料燃烧计算，根据燃油的成分计算理论空气消耗量、烟气量

（2）生成硅酸盐热耗

（3）玻璃形成过程热平衡

（4）燃料消耗量计算（经验计算）

6.窑炉结构设计

6.1玻璃池窑的设计内容

（1）确立池窑出料量

即每天应熔化的玻璃重量(t/d)

（2）选择窑型，火焰流动形成，玻璃液和火焰分隔方式，余热回收分式等。（3）确定熔化工艺制度

确定玻璃液最高温度，窑墙的最高温度，成型温度。

（4）确定熔化率（K）：

（5）确定热耗(kcal/kg玻璃液)

（6）确定池窑各主要尺寸

a.熔化池面积

F熔=产量/熔化率

b.确立熔化池长宽比即：L：B 从而确定熔化池长度和宽度

c.工作池的尺寸确定工作池面积与熔池面积的比值，而后算出工作池的面积和形状。

d.池深根据经验确定

e.火焰空间尺寸包括火焰空间的宽度，胸墙的高度，大碹的喧高

f.加料口尺寸包括加料口数量、位置、形状宽度和高度

g.流液洞尺寸包括流液洞形式，位置，长度，宽度和高度

(7)燃料的燃烧计算及耗热量计算

a.燃烧计算计算理论及实际空气量及烟气生成量

b.根据经验公式计算池窑燃料消耗量

(8)设计小炉尺寸

a.计算小炉喷出气体量确定喷出速度和温度

b.计算小炉喷火口面积，确定形状和尺寸

c.确定小炉上倾角和下倾角

d.确定小炉水平通道的截面尺寸

e.决定小炉间距

f.确定燃烧装置的位置

(9)蓄热室的设计

a.确定预热温度，格子砖材料和蓄热面积。

b.选择格子砖排列方式，确定格子孔尺寸，计算格子砖体积及蓄热室的长度，宽度和高度。

c.确定蓄热室上部和下部烟道尺寸

（10）工却部设计

a.确定工作部面积及尺寸

b.确定工作部火焰空间尺寸。

（11）出料口设计

确定出料口的尺寸及个数

（12）烟道尺寸

烟通尺寸包括：总烟道、交换烟道、支烟道的尺寸及结构形式。

（13）烟囟的设计

烟囟的高度和直径

（14）选择各部耐火材料及保温材料

6.2.窑型选择

6.2.1窑的分类

1、按熔化池大小分大、中、小型池窑

2、按火焰走向不同分为：横火焰马蹄焰和纵火焰池炉

3、按照回收装置分蓄热式换热式

4、按分隔装置分：熔化池和工作池火焰空间全分隔的双室池窑和半分隔的单室池窑，还可按玻璃液分隔装置的不同，分为流液洞池窑或无流洞池窑。

6.2.2马蹄焰池窑的特点：

1、蓄热式池窑

蓄热式池窑的热回收装置为蓄热窑，目前应用最广泛的一种池窑

优点：结构简单、坚固、具有很好的气密性，热率高，热损失小，可回收总热量的40-60% ，空气预热温度可高达1300℃，

缺点：15-30min换向一次引起熔化温度周期性变化，造成液流混乱，影响玻璃质量。蓄热式池窑又可分为马蹄形火焰和横火焰两种不同的火焰走向。

马蹄焰池窑主要优点有下列二条：

（1）热利用率高

U型火焰，长度可达熔化池长度的1.3-1.5倍，因而火焰能充分扩散，火焰传热路程长，同时窑体表面积小，散热损失少，先进的大型马蹄窑比相同规模的横焰窑热耗低15-20%。（2）结构简单，造价低，一对小炉，横火焰窑三对以上，最大马蹄焰窑90m2

马蹄焰窑炉的特点

马蹄焰窑炉的结构

马蹄焰窑炉的特征

马蹄焰窑炉的优点

马蹄焰窑炉存在的问题

马蹄焰窑炉所适用的玻璃品种

80t/d以下用马蹄焰池窑＞80t/d 用横火焰＜10t/d 用换热式。

6.2.4.熔化率的确定：

熔化率的影响因素

①与种类及产品质量有关（颜色）

②配合料组成、粒度、碎玻璃比例、混合料均匀度等

③温度

④窑型及池窑规模

⑤燃料重油火焰辐射能力强：其熔比率比发生炉煤气高。

6.2.5确定热耗(kJ/kg玻璃液)

6.2.6确定池窑各主要尺寸

（1）熔化池面积

F熔=产量/熔化率

（2）确立熔化池长宽比即：L：B 从而确定熔化池长度和宽度

有工作部时，熔化面积＜15 长度宽比1.5～1.6 15～25m2

长宽比1.5～1.7 25～40 长宽比1.5～1.6

（3）池深：窑池不保温时，池深可按下列公式：h=0.4+0.5lgv

v-熔化池容积，

陶瓷熔块池窑600～1000mm

（4）火焰空间尺寸包括火焰空间的宽度，胸墙的高度，大碹的喧高

确定马蹄焰窑池的宽度时，要考虑火焰的扩展范围，它取决于小炉宽度，中墙宽度(即小炉之间的边距)和小炉与胸墙的间距，中墙宽度要保证中墙的使用寿命和火焰的流动，中墙不能过窄，否则会加快烧损，容易使火焰过早转弯（甚至形成短路），一般要求不少于0.5m，小炉与胸墙的间距大于0.3免胸墙过快烧损，一般马蹄焰窑池的宽度2～7m，常用是3～5m。火焰空间：胸墙一般比池壁外移100~150mm ，长度与窑池相等，宽度比窑池大 200～300mm

火焰空间的高度由胸墙高度与窑碹碹股的高度合成。一般可用窑碹开高（碹股f/跨b）