无机非金属材料工程毕业论文

年产 8000 万输液瓶 玻璃工厂设计（重点 原料系统 ） 内容摘要 本设计的任务是设计 年产 8000 万输液瓶厂原料系统的设计 ，设计共分六部分，内容如下： 一、设计总论。包括课题的提出及设计内容。 二、全厂平面设计。包括厂址的选择及全厂平面图的设计、运输等。 三、原料车间的设计。这部分内容包括原料的种类、成分的确定、燃料、生产方法确定、物料平衡计算及原料的加工、储存及设备选型。 四、熔制车间设计。此部分对玻璃池窑的工作原理、作业制度、池窑结构、池窑的热工计算。 五、退火成型检包车间设计。包括 成型设备选型及退火过程，设备选型及产品质量检测与包装。 六、经济技术评价。 由此六部分对输液瓶的整个生产过程进行了全面的设计。 关键词： 输液瓶； 原料车间； 行列机； 原料 Abstract The design is about a glass factory which could produce 85million Canning jar. The melting workshop is the core of the design. 1) Design introduction. It concludes suggestion of projects and the contents of designing. 2) The entire factory horizontal plan design. It is consisted the factory site choice, the entire factory horizontal plan design, transportation and so on. 3) Raw materials workshop design .This department includes the kinds of them, fuel, the analysis of component, the equilibrium of the mass, the process and storage of them and the model of the machine. 4) The design of the melting department. This part describes the work mechanism and system of the kiln, the structure of kiln and thermal calculation. 5) Materials forming and packeting workshop design. Mainly it includes the annealing process machine, model indetail, testing of the product and package. 6) Economic and technical appraisal. From six parts of the design, It describes the whole product on process of Canning jar the factory. Key words: Infusion bottle； Workshop materials； Line machine； Raw material 目 录 第一章 总论 . 1 1.1 设计原则 . 1 1.2 玻璃发展史 . 1 第二章 全场平面图的设计 . 3 2.1 总平面图设计基本原则 . 3 2.2 厂址选择及平面布置要求 . 4 2.3 工厂组成及平面布置要求 . 7 2.4 厂区划分 . 8 2.5 运输设计及厂区绿化美化 . 10 2.5.1 运输方式的选择 . 10 2.5.2 厂区绿化与美化 . 11 第三章 原料车间 . 13 3.1 概述及生产方法的确定 . 13 3.1.1 原料的确定 . 13 3.1.2 原料的选择 . 15 3.1.3 原料产地的确定 . 16 3.1.4 燃料 . 16 3.2 生产方法的确定 . 16 3.2.1 产品的品种、技术要求和质量标准 . 17 3.2.2 成型方法的确定 . 17 3.3 玻璃成分的设计和确定 . 18 3.3.1 玻璃成分的设计原则 . 18 3.4 物料的初步计算及物料平衡 . 19 3.4.1 玻璃中各种氧化物含量的确定 . 19 3.4.2 物料平衡计算 . 19 3.5 原料的储存及加工 . 25 3.5.1 原料储存 . 25 3.5.2 料仓的选择与计算 . 27 3.5.3 原料的加工 . 27 3.6 加工设备选型 . 28 3.6.1 原料破粉碎的设备选型 . 28 3.6.2 配合料制备设备 . 29 3.6.3 收尘设备 . 29 3.7 配合料制备 . 30 3.7.1 配合料制备工艺要点 . 30 3.7.2 配合料制备工艺 . 30 第四章 熔制车间 . 31 4.1 玻璃的熔制过程 . 31 4.2 窑型的选择 . 32 4.2.1 玻璃池窑分类 . 32 4.2.2 工作原理及作业制度 . 33 4.3 玻璃池窑结构设计 . 36 4.3.1 玻璃池窑的结构设计及热工计算 . 36 第五 章 退火成型检包车间 . 39 5.1 退火过程和退火制 度 . 39 5.1.1 退火过程 . 39 5.1.2 退火制度 . 39 5.1.3 退火窑分类计选型 . 41 5.2 机械设备 . 41 5.2.1 供料机 . 41 5.2.2 制瓶机 . 42 5.3 产品的检测与包装 . 43 5.3.1 产品包装 . 44 第六章 经济技术综合评价 . 45 6.1 经济财务分析 . 45 6.1.1 估计建设资金 . 45 6.1.2 估算产品生产成本 . 45 6.1.3 偿还贷款能力 的分析和计算 . 45 6.1.4 经济效果评价及社会效益 . 46 致谢 . 47 沈阳化工大学学士学位论文 第一章 总 论 1 第一章 总论 1.1 设计原则 1、技术先进，符合国情，即着眼于目前，又要有长远打算。 2、经济合理，工艺符合要求。 3、设备国产化，选型标准化、系列化。 4、提高自动化水平，改善工人劳动环境，降低工人劳动强度。 1.2 玻璃发展史 玻璃的工业生产已有很久的历史。 20 世纪以来，玻璃工业随着人民日常生活、文化艺术、交通运输、房屋建筑等的巨大需要，以及玻璃制品在科学技术与国民经济各个部门的广泛应用，而获得极为迅速的发展，并且起着非常重要的作用。 玻璃之所以获得这样广泛的应用，主要是由于它具有一系列可贵的性质和优良的使用价值；玻璃透明而质硬；有很高的化学稳定性；有一定的耐热性；可以用各种各样的成型方法和加工方法，制成各种形状和大小 的制品。而且按照应用目的的不同，可以通过玻璃的化学组成的调整和改变，在很大程度上改变其性质，从而适应各种不同的要求。此外，玻璃的主要矿物原料如石英砂、石英岩、石灰石、白云石、长石等分布极广，易于获得，这也是促使玻璃发展的主要原因之一；特别是对于工业玻璃的生产，这是十分有利的条件。 最初，人们在生活实践中经过不断的摸索热得出制造玻璃的方法；其后，随着社会的向前发展，科学技术不断提高，因而玻璃制造的客观规律逐渐的为人们所了解和掌握，这才逐步提高了制造技术。另一方面，由于制造所需的燃料、原材料和机械设备随着社会生 产力的发展而相应地改善，这就为玻璃制造业的发展铺平了道路。 19世纪中叶，发生炉煤气和蓄热式窑炉已应用于玻璃的熔制；随后，机械生产的方法也应用于玻璃的成型和加工；同时，化学工业所提供的纯碱以及优质耐火材料如熔融石英、电熔莫来石和锆质耐火砖的出现，对玻璃工业起了巨大的促进作用。目前，玻璃的制造技术和科学理论都达到了高度的水平。 沈阳化工大学学士学位论文 第一章 总 论 2 作为玻璃主要产品之一的玻璃瓶罐是价廉物美的包装材料之一，是生活中不可缺少的主要玻璃制品。作为包装容器来说，玻璃瓶罐具有美观、清洁、透明、化学稳定性良好、易于密封、价格低廉、可多次周转应用 以及原料丰富等优点。在食品、制药以及其他工业迅速发展的同时，迫切的需要大量价廉而质优的玻璃瓶罐。这样便要求玻璃瓶罐的生产向着机械化、连续化和自动化的方向发展。国外某些先进工厂生产过程已基本达到了全部自动化的程度，在占用劳动力最多的检验和包装部分也开始采用机械化和自动化的装备。池窑的熔化能力，由于采用了耐高温及耐侵蚀的幼稚高级耐火材料，以及广泛地利用电气加热等技术措施，使熔化能力提高至每平方米每昼夜达2.6吨的指标。成型方面大量采用生产效率高的双腔模或多腔模，使制瓶机的机速最高能达到每分钟 250个左右。玻璃瓶 罐造型设计的改进，生产工艺的精密控制与改进，以及保护涂料的应用，已将大部分瓶罐的重量较 30 年前降低了三分之一或更多。许多新的技术成就正逐步在生产中加以应用。 我国的玻璃工业是在全国解放以后才飞速发展起来的。解放后，玻璃工业在生产，科学研究和技术力量的培养等各方面都获得了飞跃的发展。随着玻璃工业发展的需要，已经建立了许多大型玻璃企业，新产品不断涌现，技术力量日益雄厚。许多玻璃制品不但在质量上和产量上有了很大的提高，而且很多工厂不断增添现代化设备，某些工厂已经开始走上自动化的道路。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 3 第二 章 全场平面图的设计 2.1 总平面图设计基本原则 总平面设计应遵循的基本原则如下： 1、各建筑物（及构筑物和堆场）的相应位置应尽量符合生产工艺流程的要求，且使运输线路为最短，以保证生产过程最经济，最合理地进行。 2、原料、燃料、半成品和成品的运输应当是连续的短距离径直前进，避免交叉和往返运输。 3、在满足生产工艺要求的前提下，做到合理地节约用地，提高厂区利用系数和建筑系数。 4、建筑物、构筑物的外形应满足简单规则，布置紧凑，以便使厂区达到最大限度。 5、适当地划分厂区，将厂区划分成多个地段。厂内行人来往的道路距离应最短，并尽 可能不与货运路线相交叉，特别是在工作紧张和行人往返较多的地段内。 6、辅助车间及仓库应尽可能地配置于靠近它所服务的主要车间的地段，动力设施应尽量近于或深入负荷中心。 7、布置建筑物时应考虑日照方位及主导风向，应保证室内天然采光，自然通风及防止日照辐射的侵入，尽量使大多数厂房向阳背风避免烟尘瓦斯等。 8、必须根据工厂的发展，预先考虑工厂将来扩建的可能性，以使用最少的投资，在不影响现有工厂的正常生产，不破坏原有总平面图的基本精神和不拆毁原修建的较大型建筑物的条件下达到扩建的目的。 9、布置厂区的建筑物和构筑物必 须考虑地形起伏条件、工程地质条件和水文条件，把主要建筑物、构筑物布置在条件好的地段。这样能保证用少量的建筑投资达到较好的建筑质量。 10、工厂的布置应使厂内外铁路、公路、动力线路、卫生工程线路和本地的其他设施的连接合理，工厂与住宅区的联系应当方便。 11、易燃和可燃材料及燃料仓库必须设置在生产建筑物或构筑物的下风向方位。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 4 12、工厂总平面应有合理的建筑艺术，各建筑物、构筑物应考虑与周围建筑物及地形相配合，外观轮廓应系统化。合理地布置广场及美化设施，使工厂成为一个建筑艺术的整体。 2.2 厂址选择及平面布置要 求 (一 )厂址选择 厂址选择是基本建设中的一个重要环节，是一项政策性和技术性都很强的综合性工作。厂址选择是否得当，不仅影响工程项目的建设投资、建设进度，而且对工厂建设后企业的生产条件和经济效益都有着决定性影响。因此必须严肃认真对待这一工作。 厂址选择必须认真贯彻基本建设的各项方针政策。要贯彻既有合理的工业布局，又要节约用地和有利生产、方便生活的原则。要根据当地资源、燃料供应、电力、水源、交通运输、工程地质、生产协作、产品销售等建设条件，通过认真的综合分析和技术经济比较，提出厂址选择报告。 厂址选择必须认真遵 循以下原则： 1、 必须在上级机关所指定的经济区域或行政区域内选，保证工业布局合理，并兼顾建设地区的国民经济各部分的发展计划。 2、 贯彻国家关于基本建设的有关方针政策，节约用地，进可能少占或不占粮田，尽量用坡地，荒地，基地。 3、 考虑近期建设和长远发展的关系，厂区应既有发长能力，又不过早占用过多土地。 4、 厂址应接近原料、燃料产地和成品销售地区，有劳动力资源，交通运输方便。 5、 厂址应避开大型水库、桥梁、铁路枢纽、电台、军事基地、有开采价值的矿区及飞机场等。同时，应避开八级以上地震区、滑坡区、泥石流等不良地段 。 厂址选择除应遵循上述基本原则外，玻璃工厂选厂还有一些具体的要求： 1、 厂址的面积和外姓应满足生产工艺过程的需要，同时占地面积应尽量少，建设密度要合理，能按生产流程的次序布置建筑物和构筑物。 2、 厂址的地势最好是平坦的，并具有内外倾斜的一定角度，以满足地面雨水顺沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 5 利排除和减少建厂时的土方工程量。 3、 良好的水文地质条件和工程地址条件。 玻璃厂的热工设备及某些高层建筑物需较深的地基。因此，要求地耐力大 1.55 kg/cm2 为宜，不得小于 0.5 kg/cm2，以免熔窑沉陷。同时，厂址应适合于建筑基地，不需复杂的 基础工程。由于熔窑有许多要道等地下工程，故厂址的地下水位最好低于地下建筑物及构筑物的深度。一般地下水位以 5m 为宜，不得小于 2m。 4、 良好的运输条件。 玻璃工厂的原料、燃料及成品的运输量较大，因此必须靠近原料基地以及交通运输方便的地方，从而缩短原料、燃料、成品的运输距离，缩短管线的长度。运输量超过 4 万吨 /年的工厂应考虑设铁路专用线，同时接轨处要接近工厂。 5、 较好的协作条件。 为节约投资，厂址最好接近居民区及现有的动力供应和供水管道，或靠近其他已建或拟建工厂的工业区，以便组织厂际间的生产技术协作，这样能够在 修建道路、给排水、工厂技术管道等公共设施、居住或文化福利设施等方面配合公共使用，又便于充分利用城市现有的文化福利设施，选择居民区应满足卫生防火要求，距厂不要超过30 分钟路程。 6、 充足的水源和可靠的供电条件。 玻璃厂的用水量和用电量都很大，并且具有长时间连续生产的特点，一个生产周期至少持续 23 年以上。突然的停电事故，不仅会造成重大的经济损失，而且还可能造成安全事故。因此须具有可靠的供电条件。一般应满足有两个独立电源，两条回路同时供电的要求。同时，为保证生产的正常进行，应备充足的水源和不间断的供水条件。 7、良好的卫生条件。 玻璃工厂本身易散发粉尘和有害气体等，故厂址应选在居民区的下风向。同时，不应设在涡风盆地或拟建污染较大工厂的下风向。亦不宜靠近传染病发源地。 根据以上原则和要求，初步选定厂址在沈阳市工业比较集中的铁西兴华大街二段路东，厂址南侧为北四路，北侧与沈阳造纸厂相连，东与沈阳鼓风机厂相邻。占地6.7万平方米，其中厂区占地约为 5.4万平方米。 （二）水文地质 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 6 该厂地下水埋藏深度距地表 10 米以下，水质条件适合于生产的要求。厂内有两眼深井，供水能力为 2764 吨 /天，并有 32 米高 150 吨水塔一座。厂内还有循 环水系统。生活用水由自来水公司供应。 该厂沿兴华大街呈长方形，分成南北两部分，北侧为厂区，南侧为生活区。全厂东西长约 194米，南北长约 345米，其中北侧厂区部分约 275米，南侧生活区部分约70米。厂内地形平坦，海拔标高约在 41.542.20米，厂区工程地质属于第四纪砂砾石层。地基土容许承载力为 18吨 /米 2。 地震基本裂度为 7级。 （三） 气象资料 沈阳市气象资料为： 1、气温：年平均温度为 7.7oC 极端最高温度 38.3oC 极端最低温度 30.6oC 2、气压：夏季大气压力 750mmHg 冬季大气压力 766mmHg 3、湿度：夏季通风计算相对湿度 64% 最热月月平均计算相对湿度 78% 4、风： 年主导风向 S 夏季主导风向 S 夏季平均风速 3.0m/s 冬季平均风速 3.2m/s 5、最大积雪深度： 20mm 6、最大冻土深度： 139mm 7、冬季日照率： 59% （四） 动力来源 1、水 本厂有深水井两眼，日供水能力为 2764 吨。生活用城市自来水 400吨 /天，循环回收水 400吨 /天。厂里日用水量约为 2400吨 /天，故可以满足要求。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 7 2、电 本厂有变电所两处。一处在厂区，变压器为 2 1600 千伏安（一用一备），并将两回路 10 千伏电源线路接在同一变电所不同母线段上，可达到在特殊情况下停电时间不超过 15 分钟的要求。另一处变电所设在熔制车间内，内设变压器两台 2 1000千伏安（一用一备）。这样足以满足全厂日用量 36300度的要求。 （五） 交通运输 厂内有 200 米长铁路专用线，可便于原材料、燃料及部分产品的运输。 位于厂前的兴 华大街与市区内的交通干线建设大路相连。沈阳酿酒厂和沈阳啤酒厂为本厂市内主要用户，此二厂分别距本厂 300 米和 2000 米，为于兴华大街和建设大路旁，运输非常方便。 各种原材料、燃料及部分外发产品，依靠铁路解决，市内产品由用户备汽车自行解决运输。少量生产中产生的废料、杂物由本厂车辆解决外运问题。各生产环节中运输，将根据各车间需要添置一些铲车及自卸汽车，部分工序之间联系则用手推车解决。 （六） 卫生条件 该厂址虽然地处工业区相邻的是鼓风机厂和造纸厂，根据环境影响报告书，未发现有不良影响。 虽然在瓶罐玻璃行业的生产过 程中不可避免地产生粉尘、噪音、高温和三废等问题，但本厂地处下风向，且已综合考虑了这些问题，并采取了相应的措施，使其影响控制在国家允许范围以内。 2.3 工厂组成及平面布置要求 工厂总平面必须充分满足生产工艺要求，并达到经济合理的目的。为此，有必要初步了解玻璃工厂各生产部分的生产性质、工艺特点与要求，以便合理布置总平面图。 玻璃工厂的组成大致可以分为如下几个部分： （一） 生产车间 生产车间是指直接负责制造成品、半成品或副产品的车间，一般包括： 1、 原料车间：其负责对进厂的各种原料进行加工，破碎，制成配合料。 2、 窑制车间：将配合料通过熔窑熔化成合于要求的玻璃液。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 8 3、成型 车间：通过机械或人工的方法使冷却到成型温度的玻璃液成型为制品，并经退火消除内部应力。 4、加工车间：通过各种冷加工或热加工制成最后的成品。 （二） 辅助车间及设备 辅助车间是指动力设施，给排水，机修车间，中心实验室等为主要生产车间服务的车间。 （三） 堆场和仓库设施 既贮存原料、燃料、辅助材料、半成品及废料等的设施。如各种原料的堆场、仓库、贮煤场、总材料库、金属材料、铸件堆场、易燃材料与危险品库，废料堆场等。 （四） 行政和生活福利设施 指供 给行政管理及职工生活设置的房屋建筑，包括行政办公楼、食堂、收发室、托儿所、浴室、医务所、礼堂、阅览室、职工学校、生活室、消防车库等。 （五） 运输设施 指将原材料等运入厂内和将成品、废料运出厂外，以及堆场或仓库到车间之间的运输设施。 （六） 工程技术管线 指动力管线和给排水等设施的管线，包括通讯输电线路、上下水道、煤气管道、热力管道、空气管道等。 （七） 绿化及美化设施 指为职工创造良好的工作和休息条件所设的绿化区、喷水池、人行路、亭子、围墙、雕塑等设施。 2.4 厂区划分 按照生产工艺流程、卫生、防火、安 全、运输及企业管理的要求，全厂可以划分为以下几个部分： （一） 厂前区 厂前区是行政管理部门、技术研究部门、全厂性的文化福利设施的集中处，为非生产性建筑。既是对内生产的中心，又是对外联系的中心。主要组成为办公室（或办沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 9 公楼）、化验室警卫传达室、车库、食堂、托儿所、阅览室、出入大门等，其主要特点及布置要求如下： 1、厂前区是居民区和工厂联系的枢纽，其布置应面向居民区或城市规划的街道，便于工人上下班及对外联系。同时，应就近于工人最多的车间，以利于工厂的生产管理，便于为工人生活服务。 2、厂前区一般与人流出入口结合 ，布置于工厂的主要出入口，并应布置于整个工厂的上风向。玻璃工厂的货运量较大，一般应将人流出入口与货运出入口分开布置。 （二） 原料准备区 其主要组成为原料车间（包括破碎、配料、混合）、原料仓库、原料堆场等。其主要特点及布置要求如下： 1、原料车间的主要任务是将进厂的各种原料进行加工和配料，制成合乎工艺要求的配合料并输送至熔制车间，以缩短配合料的输送距离，避免产生分料，影响熔化质量。 2、原料准备区货运量大，需有大量的堆场及库房储存各种原料。因此，要求能方便地引入铁路线，并尽可能布置在铁路、公路出入口处或专 用码头附近，创造方便的装卸运输条件。 （三） 熔制区 其主要组成为熔制制瓶车间、肥热锅炉房、玻璃水池、耐火工段等，其主要特点及布置要求如下： 1、熔制制瓶车间是玻璃厂的 主要生产车间，与各车间关系密切，通常以此为中心进行厂区布置。其辅助生产设施（如空压站、油泵房等）要合理布置，满足生产、防火卫生等要求，组成有机的整体。 2、熔制车间是高温生产车间，宜设在较为开阔、通风良好的地段。 3、熔制车间高大，窑炉基础要求沉陷小而均匀。应布置在工程地质良好的地段。同时，应布置在地下水位较低的地段，以避免烟道浸水，影响 熔化质量。 4、熔制车间用水、用电量均较大，并要求连续不间断地供给，因此动力设施及工程设施应尽量靠近本车间。 （四） 成品及加工区 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 10 其主要组成为成品包装、成品库、加工车间等，其特点及布置要求如下： 1、瓶罐玻璃工厂无加工车间，熔制成型后即包装入成品库，故熔制制瓶车间应靠近成品库。但玻璃工厂的特点是货运量大，要求有良好的厂内外运输条件，并尽量创造装卸运输机械化条件。 2、本区工人较密集，要求有良好的采光、通风条件，并尽量合理安排人流物流。 （五） 动力及辅助生产区 其主要组成为机修车间、中心实验室、动力设施、 公用工程设施等。其主要特点及布置要求如下： 1、动力及辅助生产担负着不间断地向生产车间供应电、气及燃料的任务，应在满足防火安全的条件下靠近主要生产区，使动力管线、公用工程管线的布置短捷，以减少损耗，并应有良好的通风条件。 2、因将油库置于全厂的下风侧，卸车用的铁路线一般应采用尽头式，并位于厂区边沿，避免发生火灾时其他建筑物遭到威胁。 （六） 仓库及堆场区 该区内布置全厂性生产用的仓库和各种用途的堆场，如包装材料库、耐火材料库、五金材料库、总材料库、废料堆场、成品及半成品堆场或仓库、易燃材料与危险品库等，该区 面积较大。由于该区的运输量很大，亦为全厂主要原料和产品、废料的吞吐处，故应该近于铁路或道路运输方便之处，常沿铁路线的两旁进行布置。本区较为零乱，常位于厂区后部。 2.5 运输设计及厂区绿化美化 运输是工厂生产中不可缺少的一个环节。任何一个现代化的工厂能否顺利进行生产，在很大程度上取决于运输系统的正确组织和精确工作。 2.5.1 运输方式的选择 运输方式可分为铁路运输、公路运输、水运和特种运输（管道和各种机械运输）四种。 （一） 厂外运输 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 11 厂外运输的任务是将原料、燃料、辅助材料运送到厂内及从企业内运走成品、废渣等。决定厂外运输方式的因素有以下三种：运输量与运距、地形条件、运输成本。因本设计玻璃工厂无水运条件，故采用铁路运输与汽车运输组合的运输方式。年运输量 4 万吨以上而运距又较远时采用铁路运输，而运距在 20 公里以内，每昼夜运输量在 200 吨以下时采用汽车运输。 （二） 厂内运输 厂内运输的任务是要完成工厂内部的货物分配，进行仓库与车间、堆场与车间、车间与车间之间的运输。一般应根据货物运输量大小、搬运次数和运距以及货物的外形、单重等条件，从减轻劳动强度、提高劳动生产率的要求决定运输方式。从设备供应的可能性来决定运输设 备的选用。常用的运输工具有汽车、翻斗车、叉车、电瓶车、皮带运输机、气力输送（粉料）、管路输送（流体）等。 2.5.2 厂区绿化与美化 绿化与美化是工业企业总平面设计的组成部分之一，它对保证职工身心健康、美化环境有重要意义。它不仅可以净化空气，改善厂区小气候，消灭或减少噪音，防止部分车间的夏日曝晒，亦能起到防火防爆作用。 美化和绿化的对象主要是卫生防护带、厂区道路、厂前区、主要出入口、围墙以及部分工程建筑物和预留扩建场地等。绿化是种植高大的乔木、低矮的丛生灌木和平坦的草皮，合理地配合衬托，组成绿化带。在厂前区 适当布置小广场、花坛、喷水池等形成花园，对美化厂区会起到非常好的作用。 全厂总平面图的布置图见图 2 1。 沈阳化工大学学士学位论文 第二章 全场平面设计图 12 北 西 东 南 1.熔制车间 2.原料车间 3.石英砂 堆场 4.石灰石堆场 5.纯碱库 6.小料库 7.碎玻璃堆场 8.耐火材料库 9.化验室 10.长石堆场 11.储油罐 12.模具修理车间 13.机电修理车间 14.成品加工车间 15.检包车间 16.成品库 17.宿舍楼 18.汽车库 19.办公室 20.食堂 21.澡堂 22.操场 23.水塔 24.空压站 25.变电所 26.传达室 27. 白云石堆场 图 2 1 全厂总平面 1 19 14 15 16 17 22 18 10 13 12 2 11 23 3 5 6 7 9 8 24 25 4 21 20 侧门 正门 27 26 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 13 第三章 原料车间 3.1 概述及生产方法的确定 原料车间的任务就是按照由设定玻璃成分及进厂玻璃原料成分计算出的配合料料单，将各种原料一一准确称量，并且无漏失地送到混合机中，把所有这些原料均匀地混合成配合料，然后再以妥善的方式送至窑头料仓，准备加入窑中。 组成玻璃配合料的各种物质统称为玻璃的原料。根据他们的用量和在玻 璃中的作用不同，可以分为主要原料和辅助原料两类。 主要原料系指引入玻璃中各种组成氧化物的原料，如石英砂、石灰石、长石、纯碱、石硼酸、铅和钡的化合物等。按所引入氧化物在玻璃结构中的作用，又分为玻璃形成氧化物原料、中间体氧化物原料和网络外体氧化物原料。这些原料混合熔融的结果形成了玻璃。 辅助原料是指使玻璃获得某些必要的性质和促进玻璃加速熔化、澄清过程的原料。由于他们的用量较少，为此工厂又俗称“小料”。根据其作用不同，又分为玻璃的澄清剂、助熔加速剂、氧化剂、还原剂、脱色剂、着色剂和乳浊剂等。 3.1.1 原料的确 定 1、引入二氧化硅的原料 石英砂 二氧化硅是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物，其含量一般都在 6575%之间。石英砂是引入二氧化硅的主要原料。 石英砂，也称硅砂，主要是由石英颗粒所组成。质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁质和有机物质，故多呈淡黄色或黄白色。 石英砂的纯度直接影响到玻璃的透明度，故本厂对石英砂作如下要求： SiO2 90%， Al2O35.2%， Fe2O30.35% 进厂水分 98%， NaCl1%， Na2SO420%， CaO32%， Fe2O30.15%。水分 1%。 粒度要求 20 目全通过。 5 引入 Al2O3的原料 主要有长石、粘土、蜡石、瓷石、氧化铝等。 6、 澄清剂 主要是白砒、萤石。 7、碎玻璃 生产过程中产生的玻璃制品以及从熔炉放入的玻璃液经水骤冷的玻璃碎块、熔炉沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 15 翻建过程的炉底料与从社会上包括玻璃制品使用厂家和物质回收部门收集的废旧玻璃制品、碎片等统称为碎玻璃。 碎玻璃在使用过程中又称熟料，其应用对工艺制度影响很大。在玻璃瓶罐行业中，生产中使用的碎玻璃的 用量在 3060%。碎玻璃的使用，能够降低生产成本、碱耗、能耗，增加熔炉出料率，消除废渣公害和改善生态环境等。 对碎玻璃的要求是： 1)、成分与颜色应与熔制的玻璃相符合，否则将使玻璃体的组成不一致，易产生缺陷。所以当循环使用或是从外厂而来的碎玻璃时要进行化学成分分析，并补充其他原料以校正其化学组成。在循环使用时，主要由于碱金属氧化物等的挥发，应进行挥发氧化物的补充。 2)、块度大小不一的碎玻璃，会引起玻璃体的条纹等缺陷。因此要求同样大小的碎玻璃应该有 90%，且粒度在 2050mm之间。 3)、在使用碎玻璃时 ，必须要进行挑拣、破碎、洗涤、除杂和磁选除铁以保证碎玻璃的质量。 3.1.2 原料的选择 选择原料的起码前提是能满足产品质量要求和工艺要求。 1、料的质量必须符合要求，且成分稳定。 原料的化学成分、矿物组成、颗粒度都应符合规定要求。特别是原料的纯度和铁含量一定要在规定范围之内。此外，化学成分要稳定。 2、价格低廉，运输方便，供应有保障。 对于一个工厂，原料价格的高低将直接影响产品成本和工厂的效益，应在保证质量的前提下，尽量采用价格低、产地近的原料。同时原料及时稳定的供应与原料产地的地理位置、运输条件极为相关 。 3、尽量少用质轻、易飞扬的原料。 质轻原料易飞扬，易分层，一则影响工人身体健康，二则易使玻璃产生缺陷。当然，原料的颗粒度大小也是影响粉尘的因素。 4、尽量少用有害和影响环境的原料。 对人体有害的白砒等应尽量少用，或与氧化二锑共用。使用铅化合物时，要注意沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 16 劳动防护，并定期检查身体。萤石、食盐等对大气的污染严重，应尽量少用或不用。 5、充分利用天然矿物原料。 在这方面，应首先了解产品的价值、用途、销售对象，以便决定原料的等级。要权衡利弊，充分利用天然矿物原料。 6、少用对耐火材料侵蚀严重的材料。 为延长窑炉使 用寿命，对诸如萤石、冰晶粉、硝酸钠、芒硝等助熔剂，因对耐火材料侵蚀较大，应尽量少用或不用。 3.1.3 原料产地的确定 表 3-1 原料产地 原料名称 产地 价格 石英砂 内蒙古甘旗卡 - 纯碱 大连化工厂 - 石灰石 本溪 - 白云石 大石桥 - 长石 河北省灵寿县 - 硝酸钠 萤石 - 白砒 碎玻璃 3.1.4 燃料 1、燃料的选用原则 1)、从我国燃料资源实际出发，坚持就地取材和物尽其用的原则。 2)、满足工艺要求，确保产品质量，并为机械化、自动化生 产提供条件。 3)、来源广泛，保证供应，能满足生产需要。 2、 燃料的确定 本设计采用天然气做燃料。天然气与煤相比具有 绿色环保 、 经济实惠 、 安全可靠 、 改善生活 等优点 。 3.2 生产方法的确定 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 17 3.2.1 产品的品种、技术要求和质量标准 1、产品的品种 本设计产品为 输液瓶 2、技术要求 见表 3-2 表 3-2 技术标准 项目名称 指标 容量 500ml 口径 32ml 直径 85ml 全高 150ml 3、质量标准 1)、不许有明显的和影响使用的不透明砂粒、气泡、合封线和炸裂纹。 2)、瓶口封合面上不许有影响密封性的缺陷。瓶口不许有尖刺。 3)、不许有大于 1.5mm的结石封锁环上不许有结石， 0.31.5mm 且周围无裂纹的结石不多于 2个 /cm2。 4)、不许有折光的裂纹。 5)、直径大于 6mm的气泡不许有， 16mm 的不能多于 3个，小于 1mm且能用肉眼看到的不多于 5个 /cm2。不许有破气泡和表面气泡。 6)、模缝线尖锐刺手的不许有，突出量不大于 5mm的可以有，初型模线明显的不许有。 7)、严重明显的皱纹、条纹、黑点、油斑和严重影响外观光洁度的缺陷不许有。 3.2.2 成型方法的确定 本设计采用行列式制瓶机，这种制瓶机具有以下优点： 1、行列机装有导料系统，不另设分料。 2、行列机的每一机组是完全独立的定时控制，可以单独启动和停车，不会影响其他机组，便于更 换模具和维修机器。 3、行列机生产范围广，既可用吹 吹法，又可用压 吹法成型瓶罐，对不同尺寸和形状的大口或小口瓶具有非常好的适应性和灵活性。在制瓶质量和机速完全一沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 18 致，料形相近时，一个机组可以分别成型不同形状和尺寸的产品。 4、行列机能够使成型的瓶罐获得较好的玻璃分布，且比其他成型机有较高的单机组生产效率。 5、如玻璃熔窑出料量减少，行列机可以减少运转的组数进行生产。 6、行列机的主要操作机构不转动，机器动作平稳，操作条件良好。 本设计的 各原料的工艺流程具体见图 33，配合料制备工艺流程。 小料 长石 石灰石 石英 砂 纯碱 白云石 料仓 料仓 料仓 料仓 料仓 料仓 称量 称量 称量 称量 称量 称量 皮带运输 碎玻璃 破碎、除铁、运输 料仓 称量 熔炉 加料机 窑头料仓 混合机混合 图 3 1 配合料制备工艺流程 注： 斗式提升机、货运电梯或电动葫芦垂直运输 包括吸尘罩、管道及除尘器在内的除尘系统 水分测定并补给、调整配方 均匀度测定。 3.3 玻璃成分的设计和确定 3.3.1玻璃成分的设计原则 1、根据组成、结构和性能的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求。 2、根据玻璃的形成图和相图，使设计的玻璃组成能够形成玻璃，析晶倾向小。 3、根据生产条件，使设计的玻璃能适应熔制、成型、加工等工序的要求。 4、所设计的玻璃应当价格低廉，且原料易于获得。 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 19 3.4 物料的初步计算及物料平衡 3.4.1玻璃中各种氧化物含量的确定 配方选择 表 3-3 参考成分配方（ wt） 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO R2O Fe2O3 含量 72.15 5.11 7.89 2.52 12 0.33 今按前述成分确定的原则及调整方法设计本设计工厂所采用的新成分表，并 对两种成分产品的各项性能比较。本设计成份表列于表 3 5。 表 3-4 本设计 拟定 成份配方（ wt） 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO R2O 含量 71.15 4.11 8.89 2.85 13 3.4.2物料平衡计算 表 3-5 物料平衡计算 原料名称 产地 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 R2O As2O3 H2O 石英砂 甘旗卡 91.22% 4.82% 0.5% 0.08% 0.41% 3.34% 6% 纯碱 大连化工厂 98.77% 石灰石 本溪 50.12% 3.09% 0.11% 白云石 大石桥 2.4% 45% 长石 灵寿县 70.0% 16.2% 0.15% 12.2% 硝酸钠 36.35% 1% 萤石 68.40% 1% 白砒 99.90% 以 100 千克玻璃液为基准计算 ，取 0.01。 设需要石英砂 X kg 长石 Y kg 0.9122X+0.7Y=71.15 X=73.36kg 0.048X+0.162Y=4.5 Y=6.04kg 石英砂引入的 : SiO2 66.92kg Al2O3 3.54kg CaO 0.37kg MgO 0.06kg Fe2O3 0.30kg R2O 2.45kg 长石引入的： SiO2 4.56kg Al2O3 1.06kg Fe2O3 0.01kg R2O 0.80kg 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 20 纯碱： 0.9877X+2.40+0.80=13 X=9.71kg 设需石灰石 X kg 白云石 Y kg 0.5012X+0.024Y+0.37=8.89 X=16.76kg 0.0309X+0.45Y+0.06=2.85 Y=5.00kg 石灰石中含 CaO 8.40kg MgO 0.52kg Fe2O3 0.02kg 白云石中含 CaO 0.12kg MgO 2.25kg 表 3-6 原料引入各种氧化物的量 原料 原料用量（ kg） 各原料中氧化物的含量（ kg） SiO2 Al2O3 CaO MgO R2O Fe2O3 石英砂 73.36 66.92 3.54 0.37 0.06 2.45 0.30 长石 6.04 4.56 1.06 0.80 0.01 纯碱 9.71 9.71 石灰石 16.76 8.40 0.52 0.02 白云石 5.00 0.12 2.53 总计 110.87 71.48 4.60 8.89 2.83 12.96 0.33 计算辅助原料及挥发损失补充 考虑白砒作澄清剂为配合料的 0.2% 则白砒用量为： 107.96 0.2%=0.22kg 因白砒与硝酸钠共用 设硝酸钠的用量为白砒 的 6倍，则硝酸钠的用量为： 0.22 6=1.32kg 硝酸钠的化学成分 Na2O： 36.5% 则有硝酸钠引入的 Na2O的为 1.32 0.365=0.48kg 相应的减去纯碱用量： 0.48 100/98.77=0.49kg 考虑纯碱的挥发量： y/（ y+9.71-0.49） 100%=3.0% y=0.29kg 则纯碱的实际用量： 9.71-0.49+0.29=9.51kg 萤石的化学成分 CaO： 68.40% 萤石为助熔剂，以引入配合料的 0.5 氟计，则萤石大致为配合料的 1.03% 萤石用量为： 110.87 1.03%=1.14kg 由萤石引入的 CaO为： 1.14 0.684=0.78kg 相应的减去石灰石用量： 0.76 100/50.12=1.56kg 则石灰石的实际用量为： 16.76-1.56=15.2kg 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 21 熔制 100kg玻璃实际原料用量： 表 3-7 熔制 100kg 玻璃实际原料用量 石英砂 长石 纯碱 石灰石 白云石 白砒 硝酸钠 萤石 总量 73.36kg 6.04kg 9.51kg 15.2kg 5.00kg 0.22kg 1.32kg 1.14kg 111.79kg 计算配合料气体率： 配合料气体率 为：（ 111.79-100） /111.79=10.55% 玻璃产率为：（ 100-10.55） /100=89.45% 如果玻璃每次配合料量为 500kg，碎玻璃用量为 45% 碎玻璃用量： 500 45%=225kg 粉料用量： 500-225=275kg 增大倍数： 275/111.79=2.46 500kg玻璃中每份配合料用量： 表 3-8 500kg 玻璃中每份配合料用量 石英砂 长石 纯碱 石灰石 白云石 白砒 硝酸钠 萤石 总计 180.47 14.86 23.39 37.39 12.3 0.54 3.25 2.80 275 湿基用量： 湿基用量 =干基用量 /（ 1-水分 %） 石英砂湿基用量 =180.47/（ 1-6%） =191.99kg 硝酸钠湿基用量 =3.25/（ 1-1%） =3.28kg 萤石湿基用量 =2.80/（ 1-1%） =2.83kg 表 3-9 配料单： 原料 熔制 100kg玻璃原料用量（ kg） 原料含水率 % 每次制备 500kg配合料减去碎玻璃后，各种原料用量（ kg） 干基 湿基 石英砂 73.36 6 180.47 191.99 长石 6.04 14.86 14.86 纯碱 9.51 23.39 23.39 石灰石 15.2 37.39 37.39 白云石 5.00 12.3 12.3 硝酸钠 1.32 1 3.25 3.28 萤石 1.14 1 2.80 2.83 白砒 0.22 0.54 0.54 总计 111.79 275 286.58 拟定配合料粉料中含水量 5%，计算加水量： 加水量 =粉料干基 /（ 1-水分 %） -粉料湿基 =275/（ 1-5%） -286.58=2.89kg 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 22 需加水： 2.89kg 各项性能比较 各阶段温度计算（ 奥霍琴法 ） T=Ax+By+Cz+D （ 3 1） 式中： T 某粘度值对应的温度 x， y， z 分别是 R2O, CaO+ MgO， Al2O3 的重量百分数 A ,B , C ,D 分别是 R2O, CaO+ MgO， Al2O3， ， SiO2的特性常数，随粘度值而变化 表 3-10 特性常数 玻璃粘度 A B C D 102 -22.78 -16.10 6.50 1700.40 103 -17.49 -9.95 5.9 1381.40 108 -9.19 1.57 5.34 762.50 1012 -7.32 3.49 5.37 603.40 粘度值 102 ： T=-22.78 13-16.10 （ 8.89+2.85） +6.50 4.11+1700.40=1376.2 103 ： T=-17.49 13-9.95 （ 8.89+2.85） +5.90 4.11+1381.40=1141.03 108 ： T=-9.19 13+1.57 （ 8.89+2.85） +5.34 4.11+762.50=678.34 1012 ： T=-7.32 13+3.49 （ 8.89+2.85） +5.37 4.11+603.40=549.15 玻璃密度计算 ： 玻 =100/(P1/ 1+ P2/ 2+ +Pn/ n) 式中： 玻 玻璃密度 (g/cm3) P1,P2 Pn 玻璃中各氧化物的重量 % 1， 2 n 计算系数。取别里系数为： 表 3-11 别里系数 SiO2 Al2O3 CaO MgO R2O n 71.15 4.11 8.89 2.85 13 根据表 3-10 得： 设计 =100/(71.15/2.20+4.11/2.75+8.89/4.30+2.85/3.60 +13/3.20)=2.45(g/cm3) 耐压强度计算 ： (c) c=P 1C1+P2C2+P nCn 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 23 式中： P1， P2， P n 玻璃中各组分氧化物的重量 %； C1， C2， C n 为各组成氧化物的耐压强度计算系数。 代入数据计算： 设计 ： c= 1.23 71.15+1.0 4.11+0.20 8.89+1.10 2.85+0.52 13=103.30(Kg/mm) 参考c= 1.23 72.15+1.0 5.11+0.20 7.89+1.10 2.52+0.52 12+0.9 0.33=104.74(Kg/mm) 热膨胀系数计算 （ 10 -8） 玻璃的热膨胀系数可以通过加和法进行计算： 玻 = 1P1+ 2P2+ + nPn 式中： 玻 玻璃的热膨胀系数 P1， P2 Pn 玻璃中各氧化物的重量 % 1， 2 n 计算系数。取值如下： 表 3-12 热膨胀系数 SiO2 Al2O3 CaO MgO B2O3 Na2O ( 10-8) 0.5 1.4 16.3 4.5 6.53 43.2 计算如下： 设计 =0.5 71.15+1.4 4.11+16.3 8.89+4.5 2.85+43.2 13 10-8 =760.67 10-8 参考 =0.5 72.15+1.4 5.11+16.3 7.89+4.5 2.52+43.2 12.00 10-8 =701.58 10-8 热稳定性计算 计算经验式如下： T=1150 10-6/( a1/2) 式中： T 耐热急变温差 (oC) 热膨胀系数 a 制品最大厚度 (mm) 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 24 计算结果如下： T 设计 =1150 10-6/(760.67 10-8 61/2)=61.7(oC) T 参考 =1150 10-6/(701.58 10-8 61/2)=66.9(oC) 化学稳定性计算 化学稳定性可用下式进行计算： D=-6.27+5.89 (N+A)-0.654 A 式中： D 化学稳定性系数 N 玻璃组成中 R2O的重量 % A 玻璃组成中 Al2O3的重量 % 计算结果如下： D 设计 =-6.27+5.89 (13+4.11)-0.654 4.11 =0.59 D 参考 =-6.27+5.89 (12+5.11)-0.654 5.11 =0.53 其他性能计算 1、相对机速 相对机速 =(S-450)/(S-A)+80 式中： S 软化温度 A 退火温度 设计成分：相对机速 =(678.34-450)/( 678.34-549.15)+80=1.09 2、工作范围指数 工作范围指数 =S-A 设计成分：工作范围指数 =678.34-549.15=129.19 3、料 滴温度 料滴温度 =2.63(S-A)+S 设计成分：料滴温度 =2.63(678.34-549.15)+678.34=1018.11 (oC) 参考配方与设计的产品的各项性能进行比较，如表 3-15 表 3-13 参考配方与设计的产品的各项性能进行比较 性能 设计成分 参考成分 差值 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 25 密度 2.45 2.44 0.01 热膨胀系数 857.21 10-8 875.58 10-8 -18.37 10-8 热稳定性 57.2 53.6 +3.6 化学稳定性 0.59 0.53 +0.06 耐压强度 103.30 104.74 -1.44 融化温度 1376.23 软化温度 678.34 退火温度 549.15 相对机速 1.09 工作范围指数 129.19 料滴温度 1018.11 注：表中“ +”表示提高，“ -”表示降低。 由上表可知，设计配方产品的各项性能都有所提高。因此， 此配方满足设计要求，是较优的配方。本设计选用此配方为生产依据。 3.5 原料的储存及加工 3.5.1原料储存 玻璃工厂的生产属于连续的不间断作业。由于原料厂内外运输，各工种倒班及机械设备的检修都可能造成原料的供应中断。因此，为保证不影响工厂生产要使原料由一定的储存量。如果储存量过少，则供不应求影响生产。但若储量过多，则造成资金积压，而且也增加了仓库面积进行计算。 成型机选型： 本设计设计任务为年产 8000万 只，净重 400克 /个。取年工作日为 330天。每分钟的出瓶个数： 0.801 08/（ 3302460 ） =168（个）。 选 6 段单滴四台， 6 段单滴每分钟出 48个瓶子，那么四台每分钟出 192个瓶子。 各原料日用量计算 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 26 本设计取 45%的碎玻璃用量 。 生产 100Kg 玻璃液所需要的碎玻璃及粉料量计算： 日用料量： 192 60 24 400 10-6=110.59（ t） 总碎玻璃用量： 110.59 45%=49.77（ t） 总粉料用量： 110.59 55%=60.82（ t） 干基量：石英砂 60.82/275=X/180.47 X=39.91 （ t） 以此类算则可得： 表 3-14 各原料日用量 石英砂 长石 纯 碱 石灰石 白云石 硝酸钠 萤石 白砒 总量 39.91t 3.29t 5.18t 8.27t 2.72t 0.72t 0.62t 0.12t 60.83t 表 3-15 湿基量 石英砂 长石 纯碱 石灰石 白云石 硝酸钠 萤石 白砒 总量 42.46t 3.29 t 5.18 t 8.27t 2.72 t 0.73 t 0.63 t 0.12 t 63.4 t 加水量 =60.83/（ 1-5%） -63.4=0.63 t 表 3-16 各原料 贮量 原料 干基用量 /t 水分 % 湿基用量 /t 贮料天数 /天 所需贮量 /t 石英砂 39.91 6 42.46 30 1270.38 长石 3.92 3.29 30 90.87 纯碱 5.18 5.18 30 150.54 石灰石 8.27 8.27 30 240.81 白云石 2.72 2.72 30 80.16 硝酸钠 0.72 1 0.73 30 20.19 萤石 0.62 1 0.63 30 10.89 白砒 0.12 0.12 30 3.6 碎玻璃 3 天用量： 49.7730=1490.31 t 碎玻璃年用量： 49.77330=16424.1 t 原料储存 一般地矿物原料应放在堆场内，化工原料易吸水放在干燥的库房内。各仓库面积计算如下： 堆场面积 =需求的堆积量 /（堆积高度 堆积系数 堆积密度） 石英砂 堆场： 堆场面积 =1270.38/（ 60.71. 4） =220(m2) 堆场尺寸：长 宽 =15 15=225(m2) 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 27 石灰石堆场 ： 堆场面积 =240.81/（ 30.71. 3） =100（ m2） 堆场尺寸：长 宽 =10 10=100（ m2） 纯 碱 库 ： 堆场面积 =150.54/（ 60.7 1.1） =40（ m2） 堆场尺寸：长 宽 =5 8=40（ m2） 白云石堆场： 堆场面积 =80.16/（ 30.71. 3） =30（ m2） 堆场尺寸：长 宽 =4 8=32（ m2） 长石堆场： 堆场面积 =90.87/（ 30.71. 35） =40（ m2） 堆场尺寸：长 宽 =5 8=40（ m2） 小 料 库 ： 小料库尺寸取：长 宽 =5 7=35 (m2) 碎玻璃堆场：堆场面积 =1490.31/（ 60.71.4 ） =260(m2) 堆场尺寸：长 宽 =16 17=272（ m2） 3.5.2料仓的选 择与计算 料仓的选择 本设计选用双排仓，且其卸料口不在料斗的正中间。而是向一侧略有偏斜，这样可以防止物料结拱等。如表 3-16 表 3-17 各原料在料仓中的容量 原料 日用量 储存天数 储存重量 重容比 充满系数 料仓容量 石英砂 42.46 3 127.38 1.4 90 101.1 长石 3.29 3 9.87 1.35 90 8.1 纯碱 5.18 3 15.54 1.1 90 15.7 石灰石 8.27 3 24.81 1.3 90 21.2 白云石 2.72 3 8.16 1.3 90 7.0 小料 1.48 3 4.44 1.2 90 4.1 碎玻璃 49.77 3 149.31 1.4 90 118.5 料仓尺寸的计算 本设计采用矩形组合料仓，其容积为： V=At h+h1 （ At+Ab+AtAb） /3 其中： At 上表面面积 Ab 下表面面积 h 长方体的高 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 28 h1 梯形台的高 Ab=a2 其中： a 下料口的边长 流角选择 30度角 计算得梯形台的高 h1=3.3m V梯形台 =3.3 （ 9+0.09+9 0.09） /3=11m3 V=2 2 3+4.7=42.5m3 表 3-18 各种料仓的尺寸设计 原料 长 宽 h h1 a V 流角 尺寸 3 3 3.5 3.3 0.3 42.5 30 根据以上计算结果今拟定各原料的仓数，如表 3-18 表 3-19 各原料拟用仓数 原料 石英砂 长石 纯碱 石灰石 白云石 小料 碎玻璃 仓数 3 1 1 1 1 1 3 共用 11个料仓 3.5.3 原料的加工 石灰石的加工 石灰石 槽式给料机 颚式破碎机 锤式破碎机 筛分 （合格）入仓 不合格的要经过中间 仓 锤式破碎机 入仓 碎玻璃 接料斗 手送机 破碎机 水槽 筛子 破碎机 磁选机 进仓 3.6 加工设备选型 3.6.1原料破粉碎的设备选型 粉碎分为粗碎、中碎和细碎。粗碎后粒度为 100 25mm，中碎后粒度为 25 6mm，细碎后粒度为 0.8 0.075mm。 颚式破碎机 锤式破碎机 除铁设备 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 29 3.6.2配合料制备设备 原料储存及给料机械 按其用途及容量大小，可将储量设备分为料库、料仓、料斗三类。 物料的卸出速度： 物料的写出速度与物料粒度、均一性系数、水分、颗粒强度及料仓的装料高度有关。 一般为 0.5 2.0m/s。本设计采取加振动加料器。 料位测定装置： 料位测定装置的作用是测定并指示料面高度的指示装置。本设计采用探锤，为机械传动方式。 给料机： 给料机又叫加料机，是料仓系统中不可分割的组成部分。在配合料制备中广泛使用的是电磁振动给料机、电机振动给料机。本设计采用电磁振动给料机。 混料机械 在硅酸盐工业中，轮碾机用于粉碎粘土、长石、石英、粘土熟料等物料。 QH 混料机的混合均匀度可达 98.4%以上，混合时间每次约 3.5min。结构简单维修方便，密封性好，并有洒水的喷雾头，可防粉尘飞扬。 所以本设计选用的为 QH 式混合机。 输送机械 物料在输送过程中的机械设备包括水平方向的皮带运输机、装载机等，以及垂直方向的斗式提升机、电动葫芦、爬斗式运输机、电梯等。 3.6.3收尘设备 本设计收尘设备采用袋式收尘器。另外在有些无法密封的收尘器（卸料口）或无法妥善密闭的厂房，撒以微细的水雾（喷雾降尘），使悬浮在空气中的粉尘清洗下来，并使地面湿润，防止落在地面上的粉尘再次飞扬。 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 原料车间 30 3.7 配合料制备 3.7.1配合料制备工艺要点 配合料制备工艺： 即配料车间工艺。它是在熔制以前，经过干燥脱水、粉碎、运输筛分 、称量、搅拌、混合等工艺组成。它对后面的熔制玻璃成型以及玻璃产品的质量有着重大的影响。 工艺过程要点 : 原料化学分析 硅砂水分测定：含水量（ %） =（湿重 -干重） /湿重 100% 配合料的均匀度 配合料最佳混合时间 粒度 3.7.2配合料制备工艺 配合料的制备工艺有多种，如排仓 配合料制备工艺、群仓式配合料制备工艺、双排仓式配合料制备工艺等。本设计采用排仓 配合料制备工艺。 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 31 第四章 熔制车间 4.1 玻璃的熔制过程 玻璃生产工艺中最重要的过程就是玻璃的熔化，玻璃的熔化是在玻璃熔窑中进 行的。玻璃熔窑在玻璃生产中起着十分重要的作用，它是生产玻璃的关键热工设备，可以说玻璃熔窑是玻璃工厂的“心脏”。 将配合料经过高温加热形成均匀的，无气泡的，符合成型要求的玻璃液的过程，称为玻璃的熔制。 玻璃的熔制是一个很复杂的过程，它包括一系列的物理的、化学的、物理化学的现象和反应。全部的玻璃熔制过程可以分为以下五个阶段： 第一个阶段 硅酸盐的形成。 1。配合料各组分在加热过程中经过了一系列的物理变化和化学变化， 2。基本的固相反应完成 3。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二氧化硅组成的 烧结物。制造普通的钠 -钙 -硅玻璃时，这一阶段在 800900 C终结。 第二个阶段 玻璃的形成。 1 烧结物开始熔融。 2 硅酸盐和剩余的二氧化硅相互溶解。 3再没有未起反应的配合料颗粒了。不过玻璃液仍带着大量气泡，而玻璃液本身在化学成分和性质上也不均匀，有很多条纹。熔制普通玻璃时这一阶段在 1200终结。 第三个阶段 澄清。 1温度升高，玻璃液粘度降低 2并开始放出气态混杂物，即进行玻璃去除可见气泡的过程 澄清。熔制普通玻璃时这一阶段在温度为14001500玻璃液粘度 100泊时终结。 第四个阶段 均化。 1玻璃液长时间处在高温下，其化学成分即逐渐趋向均一。由于扩散作用玻璃中消除了条纹。玻璃液是否均一可由不同地段的玻璃液的折射率的一致程度来鉴定（光学玻璃折射率的一致性的差别不大于 nD 0.0005）。熔制普通玻璃时这一阶段可在低于澄清的温度下终结。 第五个阶段 冷却。将玻璃液的温度降低 200300以便使玻璃液具有成型所必须的温度，并在冷却时不损坏玻璃的品质。 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 32 玻璃熔制过程的五个阶段，互不相同，各有特点。但是这些阶段又互相密切联系，在实际熔制过程中常常不一定严格地按照这样的顺序进行。例如，生成硅酸盐和形成玻璃的过程或者澄清和均化过程可能是同时进行的，这主要决定于熔制的工艺制度和玻璃熔窑结构的特点。 玻璃熔化的任务就是用气体或液体燃料把符合质量要求的配合料，在熔窑中加热熔化，制得化学质量均匀的玻璃液供成型用。 4.2 窑型的选择 4.2.1玻璃池窑 分类 玻璃池窑是使用最普遍的一种玻璃熔窑。其分类有 按使用热源分类：火焰窑，电热窑（电炉），火焰 电热窑。 按熔制过程连续性分成：间歇式窑，连续式窑。 按烟气余热回收设备分成：蓄热式窑，换热式窑。 按窑内火焰流动的方向分成：横焰窑，马蹄焰窑，纵焰窑 按火焰空间分隔形式分为：不分隔式，半分隔式，分隔式。 按玻璃液分隔情况分成：流液洞池窑，无工作池池窑。 按窑的规模分成 :大、中、小型： 按窑产量分 大型窑 日产玻璃液 150 400吨 中型窑 日产玻璃液 50 150吨 小型窑 日产玻璃液 50吨 按熔化池面积分 大型窑 80m2以上 中型窑 20 80m2 小型窑 20m2以下 生产瓶罐玻璃用的池窑，其尺寸和结构取决于产量，玻璃的颜色和成型方法，熔化池的深浅决定于玻璃的颜色，这于玻璃的热透性有关，熔化深色玻 璃料时为 0.6到 0.9米 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 33 利用废气余热来预热空气和煤气，可以提高窑内温度并降低燃料消耗。主要有蓄热和换热两种方式。蓄热室可把热量传给空气或发生炉煤气。换热器只能预热空气。蓄热式熔窑的热效率高，产量较大，易于控制，并具有坚固严密，稳妥可靠，使用寿命长等优点。 连续作业池窑可根据玻璃熔制的过程的不同分为：熔化部，澄清部，作业部。根据燃烧火焰流动方向不同分为：纵火焰：马蹄型火焰。横火焰。根据生产规模和方式选用适当的 池窑 形式。 为了便于实现窑内所需的作业制度，窑池和火焰空间都设有分隔装置。 本设计选择蓄热式马蹄 焰池窑，并设有半分格热装置和流液洞，全炉采用全保温措施，以节约能源，熔化率为 2.2吨 /平方米 天。 本设计选用蓄热式马蹄焰流液洞池窑 ，简称马蹄焰池窑。与横火焰相比，马蹄焰具有以下优点： 1)、火焰行程长，燃烧完全，燃耗较低。 2)、只需在窑端部设一对小炉，占地少，投资省，操作维护简便。 3)、火焰对成型部分有一定影响，在个别情况下可借以调节成型部分的温度。 马蹄焰池窑的熔化面积为 640m2，最大可达 90m2 左右。以流液洞为玻璃液的分隔设备。广泛应用于制造各种空心制品（如瓶罐、器皿、化学仪器、玻璃管等）、压制品和玻璃珠。本设计玻璃工厂主要生产输液瓶，故选用蓄热式马蹄焰流液洞池窑。 4.2.2工作原理及作业制度 工作原理 玻璃池窑工作原理是指窑池内玻璃液的流动和窑内热交换。 玻璃液的流动 1 液流作用： 玻璃液的液流概括起来说有四个方面的作用：有利于熔化操作，加速配合料的熔化，增加了热量损失和增加了对窑体的侵蚀。 2 玻璃液产生流动的主要原因： 窑池内的玻璃液流按其产生原因不同，有生产流（成型流）和热对流（自然对流）之分 。 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 34 3 影响玻璃液流动的因素 （ 1）玻璃液内的温差 （ 2）玻璃液的性质 :玻璃液的密 度、玻璃液的粘度、玻璃液的透热性和导热性 （ 3）熔窑结构：窑池的深度及液流流程、玻璃液分隔设备对玻璃液流的影响 （ 4）玻璃液内鼓泡作用 （ 加速了玻璃液的澄清与均化；控制和稳定玻璃液的表面流，防止跑料，也保证了配合料有足够的澄清和均化时间；气泡能把料堆扩散，加速熔化；鼓入空气后，能加强氧化反应有利于玻璃的脱色。 ） 玻璃池窑内的热交换 传热有三种方式：传导、对流、辐射 火焰空间内的热交换 配合料内的导热 玻璃液内的 热 交换 作业制度 温度制度 ： 温度制度一般用温度曲线 （图 4-1） 表示。温度曲线是一条有几个温度测定点的温度值连成的折线。 A玻璃液形成 b 玻璃液澄清与均化 c 玻璃液冷却与成型 图 4-1 池窑内温度制度曲线 压力制度： 窑内压力在熔化部接近玻璃液面处最好是零压，并要求稳定。这样既没有冷空气沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 35 吸入，也没有火焰从孔口逸出，但零压较难控制，通常是控制微正压（ 510Pa）。 泡界线制度： 泡界线是由玻璃液对流形成的。 泡界线的位置和形状是判断熔化作业正常与否的标志。还影响着窑的产量和玻璃的质量。 液面制度： 玻璃液面的波动不仅能加快池壁砖的蚀损，还严重影响成型作业。波动过剧时会 产生溢料现象，蚀损胸墙砖和小炉底版砖。故必须保持稳定，但实际生产中难以做到连续投料，所以事实上液面总是有波动的，应力求波动小些，波动范围在 0.250.5mm之间。 气氛制度： 窑内气体分为氧化气氛、中性气氛和还原气氛三种。 火焰制度： 玻璃液在熔制过程中，火焰的控制是否合理会影响到窑内的温度制度 。 池底鼓泡： 玻璃液面的生产流大大加强，使部分尚未熔化澄清好的玻璃液混入生产流，被带到作业部，缩短了玻璃液在熔化区的作业时间，致使玻璃液的化学均仪性与温度均匀性降低。最经济实惠的方法：鼓泡搅拌澄清。鼓入气泡， 1带走较小气泡，强化澄清过程。 2上下翻动，加强热交换 3。挡着未熔化的配合料进入作业部，加速了熔化均化过程。 脉冲频率控制制度 玻璃池窑的结构 根据我国目前能源情况，基本上都是采用火焰池窑。和一般的工业窑炉相同，火焰池窑构造分为：玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四大部 分。 玻璃熔制部分： 相应于玻璃熔制过程，池窑整体沿长度方向分成熔化部（包括熔化带和澄清带）、冷却部和成形部。 热源供给部： 为供给热源设置了燃料燃烧设备。本设计采用重油小炉，只要空气通道，较简单。 余热回收部分： 为了提高窑内火焰温度，设置了烟气余热回收设备。本设计采用蓄热室来回收余热。 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 36 排烟供气部分 ： 首先将烟气抽进小炉，再到蓄热室加热格子砖，经烟道到达烟囱 4.3 玻璃池窑结构设计 表 4-1 原始数据 序号 指标名称 计量单位 实际指标 1 产品品种 输液瓶 2 单重 克 /个 400 3 合格率 % 92 4 制瓶机机速 个 /分 126 5 制瓶机年工作日 天 /年 330 6 窑型 蓄热式马蹄焰流液洞池窑 7 窑龄 年 5 8 窑平均年工作日 天 /年 330 9 日出料量 吨 /天 110.59 10 燃料 天然气 11 燃料热值 千卡 /千克 9200 12 空气预热温度 oC 500 13 TY型天燃气喷枪压缩空气 占空气总量 % 3 14 空气总量 11 18 15 压缩空气量 0 34 17 玻璃形成热 千卡 /千克 690 18 喷火口处排烟温度 1400 19 窑墙温度 1500 20 空气过剩系数 1.2 21 熔化率 吨 /米 2天 2.4 4.3.1玻璃池窑的结构设计及热工计算 熔化池面积 （ 1）熔化池面积：本设计熔化率取 2.3吨 /平方米 天，熔化面积： F=G/K 注： F 熔化面积（平方米） G 日出料量（吨 /天） K 溶化率 （吨 /平方米 天） 则熔化面积为： F=110.59/2.3=48.08m2 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 37 （ 2）熔化池尺寸确定 根据熔化池长宽比和经验数据来确定熔化池的长度和宽度。有工作部且熔化面积大于 40m2的马蹄焰池窑的长宽比为 1.5 2.0 之间，本设计取 1.5 计算可得 :熔化池尺寸：长 宽 =8.5 5.7 实际长宽比为： 8.5 5.7=1.5 实际熔化面积： F= 8.5 5.7+0.5 2 0.3 (5.7-1/2)=50.01m2 实际熔化率： K= 110.59/50.01/2=1.11 吨 /平方米 天 火焰空间计算 （ 1）胸墙 胸墙在长度方向与窑池等长，但在窑宽方向每侧移出窑内 壁 200mm，所以，胸墙比池壁宽出 400mm。胸墙高度取 900mm胸墙厚取 500mm（不包括保温层）。 （ 2）大碹 一般地，按经验数值，碹股高与火焰空间比为 1/8。大碹厚度取 300mm。 所以 ， 火焰空间跨度（ B）为： 5700+2 200=6100mm 碹股高（ h）为： h=（ 1/8） 6100=763mm 大碹内半径 R为： R=h/2+B2/8h=763/2+6100 6100/（ 8 763） =6478mm 碹脚角 ： cos=B/2R= 6100/2 6478=0.4706， = 62 中心角 ： =2 （ 90 ） =2（ 90 62） =56 (3)火焰空间容积： V 空 =0.9+(2 0.763/3) 8.7 6.1=73m3 火焰空间容积热强度： P =（每小时热负荷 熔化池面积 4.210 3） /（ 3600 火焰空间容积） =（ 17.41 50.01100004.210 3） /（ 3600 73） =139073W/m2 在经验值 104500140000W/m2范围之内，符合设计要求。 表 4-2 窑炉主要技术参数表 序号 指标名称 单位名称 尺寸型号 1 窑型 蓄热式马蹄焰窑 2 燃 料种类及产地【 9】 天然气，辽河油田 3 产品品种 640ml翠绿色啤酒 瓶 4 成型设备规格及数量 1 5670 2560 3600 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 熔制车间 38 5 产品单重与机速 克，个 /分 540， 126 6 玻璃料别与成分 色泽，组成 翠绿色 7 碎玻璃掺入量 % 8 设计炉龄 月 60 5年 9 熔池尺寸 (长宽高 ) mm 9700*4900 10 熔化面积（ F熔） m2 49.06 11 加料口尺寸 (长宽高 ) mm 12 流液洞尺寸 (长宽高 )mm mm 1200*300*500 13 鼓泡孔到流液洞距离 mm 4400 13 窑坎至流液洞距离 mm 2400 14 窑坎尺寸 (长宽高 ) mm 4300*300*800 15 工作部面积 m2 7.5 16 工作部形状 半圆 17 火焰分隔形式 18 火焰空间体积 m3 65.9 19 火焰空间热负荷 W/m2 14079.9 20 F 喷 /F熔 % 2.5 21 小炉口热负荷 W/hm2 475.3 22 格子体尺寸 (长宽高 ) mm 9492*4600*3220 23 蓄热室空气流速 m/s 24 蓄热室废气流速 m/s 2 25 废气之烟道面积 ,尺寸 m2， mm 1.36 2200*1100*730 26 烟囱尺寸 (直径高 ) mm 2850 69000 27 供料道条数加热方式 1，电加热 28 供料道尺寸 (长宽高 ) mm 5000*600*300 29 燃气消耗 立方米 /天 9354.10 30 出料量 吨 188.7 31 熔化率 T/m2h 1.9 沈阳 化工大学学士学位 论文 第五章 退火成型检包车间 39 第 五 章 退火成型检包车间 5.1 退火过程和退火制度 5.1.1 退火过程 玻璃退火就是将有 永久应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度。利用质点的位移使应力松弛，从而消除或减弱永久应力。 玻璃制品的残余应力在一个允许的范围内。这就要有一个合理的退火制度。通常，退火可分为以下几个阶段： （ a） 加热阶段（ b）保温阶段（ c）慢冷阶段（ d）快冷阶段 5.1.2 退火制度 退火温度计算 ： 在原料部分已计算过。其值 Tmax=549.15 ，取退火温度为 100 ，故 低 退火温度为 449.15 。 退火时间计算 ： 输液瓶 最大壁厚 a=6mm， 进出温度为 250 和 25 。 加热速度： h=30/a2=30/0.32=84(/min) 加热时间： t1=(549.15-250)/84=3.6(min) 由于采用低温长时间的退火制度，故用最大壁厚计算。 保温时间： t2=102a2=1020. 62=10.72min 慢冷时间： 最终应力小于 5nm/cm 利用公式求冷却速度 h0=0.4/a2,h=(h0/2)1+2 (T -T)/20； 慢冷时间： 10/h0 各计算列于表 5 1, 冷却速度及冷却时间。 沈阳 化工大学学士学位 论文 第五章 退火成型检包车间 40 表 5-1 冷却速度及冷却时间 冷却温度范围（ ） 冷却速度（ /min） 冷却时间 t(min) 549.15 549.15 540.06 540.06 530.06 530.06 520.06 520.06 510.06 510.06 500.06 500.06 490.06 490.06 480.06 h0=0.4/0.62=1.12 h=(h0/2） 1+ (560.06-550.06)/20=10.78 h=(h0/2） 1+ (560.06-540.06)/20=13.40 h=(h0/2） 1+ (560.06-530.06)/20=17.09 h=(h0/2） 1+ (560.06-520.06)/20=22.33 h=(h0/2） 1+ (560.06-510.06)/20=29.72 h=(h0/2） 1+ (560.06-500.06)/20=10.35 h=(h0/2） 1+ (560.06-490.06)/20=14.16 10/1.12=8.93 10/10.78=0.93 10/13.40=0.75 10/17.09=0.59 10/22.33=0.45 10/29.72=0.34 10/10.35=0.97 10/14.16=0.71 冷却时间 ： 510.06冷却速度大于 25 /min，对自然冷却难以到达，故仍按 22.33 /min的冷却速度一直冷却到室温。 t3=8.93+0.93+0.75+0.59+0.45+（ 510.06+460.06） /22.33=11.34 t4=（ 460.06-25） /22.33=14.48 /min 所以，所需的退火时间为： t=t1+t2+t3+t4=3.1+10.72+11.34+14.48=39.64min （ 3）退火窑长度的计算 计算退火所需网带面积为 F（ m2）按 F=（ Z n f） /K （ 5 4） 式中： Z 总退火时间， min n 成形机机速，个 /min f 每个制品所占面积， m2 K 网带面积利用率，与制品品种，形状等有关，通常取 0.7。 F=（ Z n f） /K =（ 39.64 48 10-4） /0.7=48.47m2 计算网带工作长度 制品在网带上排布时，网带边缘并未被瓶子占满，通常各边要留出 15cm 左右距离。因此，实际应用的网带看有效宽度 b（ m）应按下式计算： b=所选网带宽度 -2 0.15=3-2 0.15=2.70m （ 5 5） 网带工作长度 l0，则有 l0=F/b=48.47/2.7=18m （ 5 6） 计算网带运行速度 v=l0/ （ 5 7） 式中： v（ m/min）网带运行速度； （ min）总退火时间 则 v=18/39.64=0.45m/min 沈阳 化工大学学士学位 论文 第五章 退火成型检包车间 41 计算退火窑各段长度 加热段长： L1= 1v=3.1 0.45=1.4m 保温段长： L2= 2v=10.72 0.45=4.82 m 冷却段长： L3= 3v=11.34 0.45=5.10m 快冷段长： L4= 4v=14.48 0.45=6.52 m 5.1.3 退火窑分类计选型 通常按照制品的移动情况可将退火窑分成间歇式、半连续式和连续式三种。 本设计选用 THL-D3000 电加热风循环网带式退火窑，主要技术参数如表 5-2, THL-D3000电加热风循环网带式退火窑主要技术参数，所示： 表 5-2 THL-D3000 电加热风循环网带式退火窑主要技术参数 序号 项目 单位 主要技术参数 1 网带宽度 mm 3000 2 炉膛长度 mm 17500 3 炉头尾辊中心距 mm 24814 4 配套制瓶机 六段单滴行列 5 电机总功率 kw 6 长 设备形状尺寸 宽 高 mm 25050 4440 2675 7 电加热器功率 kw 280 8 网带运行速度 m/min 0.05 0.5 9 允许制品最大高度 mm 350 10 网带允许最大负荷 kg/m2 90 11 加热方式 电加热 12 温度控制方式 自动控制 13 允许最高退火温度 630 14 上网带平面高度 mm +1000 5.2 机械设备 5.2.1 供料机 本设计选用的 A 型供料机主要技 术性能如表 5-3, A 型供料机主要技术性能参数，所示： 沈阳 化工大学学士学位 论文 第五章 退火成型检包车间 42 表 5-3 A 型供料机主要技