课程设计---日产350t浮法玻璃熔窑初步设计.doc

齐齐哈尔大学课程设计齐 齐 哈 尔 大 学课程设计题 目 日产350t浮法玻璃熔窑初步设计学 院 材料科学与工程学院专业班级 无机非金属材料工程 学生姓名 吴育苗、纪宏伟、姜泓羽、林崇媛 指导教师 张 循 海成 绩2011年11月20 日III摘要玻璃熔窑，指玻璃制造中用于熔制玻璃配合料的热工设备。将按玻璃成分配好的粉料和掺加的熟料（碎玻璃）在窑内高温熔化、澄清并形成符合成型要求的玻璃液。玻璃制造有5000年历史，以木柴为燃料、在泥罐中熔融玻璃配合料的制造方法延续了很长时间。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。本设计通过对现有知识的了解和深入，要求对玻璃池窑各部进行合理的设计，达到节能减排的目的关键词： 玻璃；池窑设计；澄清；横火焰；耐火材料目 录摘要I第1章绪 论1第2章 玻璃池窑各部22.1玻璃熔制部分22.1.1熔化部22.1.2投料池32.1.3冷却部32.1.4分隔装置42.2小炉和蓄热室结构62.2.1对小炉的要求72.2.2小炉的作用72.2.3小炉的结构72.2.4烧重油熔窑的小炉结构72.2.5小炉钢结构92.2.6对蓄热室的要求92.2.7烧重油玻璃熔窑的蓄热室结构102.2.8 格字体结构112.3 烟道系统设计122.3.1 烟道的基本结构122.3.2 烟道的布置122.3.3 烟道的基本结构132.4窑池结构与承重13第3章 窑炉各部工艺计算163.1 熔化部尺寸163.2冷却部尺寸173.3投料池尺寸173.4卡脖尺寸173.5小炉蓄热室尺寸183.6烟道截面积设计183.6熔窑各部尺寸表19第4章 设备选型21第5章 熔窑热修225.1日常维修225.1.1日常巡回检查225.1.2日常维护225.2热修补225.3熔窑热修22第6章 事故应急处理246.1停电、停水和停油246.2漏玻璃液246.3冷却装置漏水24参考文献26结论27齐齐哈尔课程设计第1章 绪 论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。本设计的目标就是在达到日产量的前提下对玻璃窑炉进行合理科学的设计，达到节约能源、延长窑龄的目标。我国已成为世界上规模最大的平板玻璃生产国。加工玻璃发展迅速，基本满足了建筑业、汽车业和其他新兴产业的需要。平板玻璃及加工玻璃产业已成为国民经济发展和提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工业。中国玻璃工业的产业结构、技术结构、规模结构和产品结构都发生了质的飞跃；生产规模、产品品种质量等方面都获得了突飞猛进的发展，未来发展前景广阔。第2章 玻璃池窑各部浮法玻璃熔窑有许多种窑型结构，适合于生产各种不同品种的玻璃制品。按照熔制玻璃所采用容器的构造，玻璃熔窑可分为池窑和坩埚窑两大类。2.1玻璃熔制部分浮法玻璃熔窑窑体沿长度方向分成熔化部（包括熔化带和澄清带），冷却部。2.1.1熔化部熔化部是进行配合料熔化和玻璃澄清、均化的部分，由于采用火焰表面加热的熔化方式，熔化部分为上下两部分，上部称为火焰空间，下部称为窑池。上部结构由胸墙、大碹、前脸墙和后山墙组成。在玻璃液面以上，由胸墙、大碹、前脸墙和后山墙所包围的充满火焰的空间叫作熔化部的火焰空间，也称上部空间。火焰空间的容积大小与窑的规模、燃料种类、燃料消耗量大小有关。窑愈大，燃料消耗量愈大，燃烧所需的空间愈大，火焰空间的尺寸则愈大。当采用重油为燃料时，由于重油在窑内的燃烧与煤气的燃烧不同，重油的雾化，油滴的蒸发、热分解、扩散、混合及燃烧等过程都是在火焰空间内进行的。因此，就必须有足够的燃烧空间，以保证油雾完全燃烧，所以从燃烧的角度来讲，燃油池窑的火焰空间要比烧煤气的池窑稍大一些。一般火焰空间的宽度较窑池宽一些，每侧宽出150250毫米。因为池窑砖内侧在熔窑投产后很快受到侵蚀，容易损坏，为了保护胸墙及防止铁件烧损，所以将胸墙砌得靠外些。火焰空间的高度等于胸墙高度加大碹的碹股。火焰空间的大小必须满足燃料燃烧所需要的空间，因此，火焰空间的高度主要决定熔窑使用的燃料种类和用量大小，同时需要考虑减少熔窑向外散热及窑碹的稳定性。采用插入式小炉的烧油窑胸墙高度比采用反碹小炉的窑要高。但火焰空间也不能过高，否则增加了窑体散热，又增加了窑体内的无用空间，不利于窑内传热。因此，一般在保证喷出口截面积及大碹稳定性的前提下，趋向于压低火焰空间的高度，以利火焰及大碹对配合料和玻璃液的传热和减少窑体向界的散热损失。窑池是配合料熔化成玻璃液并进行澄清、均化的地方，它应能供给足够量的熔化完全的透明的玻璃液。窑池由池壁和池底两部分构成。池壁和池底均用大砖砌筑，为便于大砖制造，减少材料加工量和方便施工，窑池基本上都呈长方形或正方形。为使窑池达到一定的使用期限，池壁厚度一般为250300mm。池底厚度根据其保温情况而异，不采用保温的池底厚度一般为300mm。窑池内玻璃液的横向压力由池壁顶铁和顶丝顶住。池壁顶丝也固定在立柱上，立柱底脚通过支撑角钢用螺丝固定在次梁上。整个窑池的质量通过其下面的钢架（扁钢、次梁、主梁等组成）传给窑底砖柱。2.1.2投料池投料池的作用是使供熔制玻璃的配合料及碎玻璃能顺利地送进窑中。由于浮法玻璃熔窑的熔化量较大，采用横火焰窑，其投料池都设置在熔化池的前端。投料池的尺寸和结构，随熔化池的尺寸和投料方式的不同而不同。浮法玻璃采用正面投料，投料口设在窑炉纵轴的前端，由投料池和上部挡墙（前脸墙）组成，它突出于窑池外面和池窑相通的矩形小池。传统的投料池宽是熔化池宽的85%左右，投料池的池壁上平面与池窑的上平面相齐，使用的耐火材料与熔化部池壁相同。在实际生产中，投料池受侵蚀严重，尤其在投料池的拐角处，散热面小，冷却条件差，受配合料的化学侵蚀和机械磨损共同作用，是池窑中最容易损坏的部位之一。投料池温度一般在1 1001 300，对配合料起预熔作用，即配合料从投料口入窑后，受火焰空间和玻璃液传来的热量，在投料口处配合料部分预熔。适当延长投料池长度，有利于配合料的预熔，减少飞料对耐火砖的侵蚀，延长窑龄，同时改善了投料处的操作环境。投料作业是熔制过程中最重要的工艺环节之一，影响到配合料的熔化速度、熔化区的位置、熔化温度及液面的稳定，从而影响熔化率，玻璃质量和燃料的消耗。要求料层薄，连续不间断，尽可能覆盖面大，以使配合料在熔化区的液面上即能最大限度的吸收上部火焰的辐射热，又能充分接受下部高温玻璃液所传递的热量。当投料池宽度大于7米时，采用下面的L型吊墙结构。L型吊墙结构：该吊墙是单独悬吊的，采用耐热钢件吊挂起来，通过机械千斤顶可以调节吊墙距液面的高度。吊墙宽度可由生产工艺要求来确定，结构安全性不受宽度影响，吊墙的上面直墙部分采用高质量的硅砖，下面鼻区部分采用烧结莫来石砖，其抗碱性侵蚀强。2.1.3冷却部冷却部的作用是将已熔化好的玻璃液均匀冷却降温。通路是玻璃液从冷却部分别流向各个成型室的通道，同时也起缓慢降温的作用。所以，冷却部和通路统称为冷却部。在计算熔窑冷却部的面积时，是从卡脖起经冷却部、通路到成型作业室分隔桥砖前的总面积均算做冷却部的总面积（如设有耳池，还应包括耳池的面积） 。计算浮法窑冷却部面积时，是从卡脖起到流道前的总面积计算为冷却部的面积。冷却部的胸墙一般比熔化部低，通路上则取消了胸墙。根据池宽将冷却部碹适当放平。冷却部的全部面积需保证熔化部熔化好的玻璃液能继续均化并且冷却到成型所必需的温度。冷却部面积的大小与熔窑规模、熔化能力、熔化部的熔化温度、成型方式、制品的质量要求、分隔设备的形式及其分隔程度等因素有关。分隔效能较大的熔窑，冷却部面积相应较小。而平板玻璃池窑一般用的分隔设备的分隔效能较小，即矮碹开度还是较大，因而冷却部面积较大。成型方法不同所需玻璃液的成型温度也不同，如有槽引上法要求的成型前的温度（小眼玻璃液温度）为1 0501 080 左右，而无槽引上法为1 1001 180左右。因此，无槽上法的池窑冷却面积较有槽引上法的小一些。浮法、压延、平拉等成型方法不同，冷却部面积也需相应满足成型温度的要求。此外，窑的规模越大、产量越大，显然玻璃液流入冷却部时所带入的热量也愈多，则需要的冷却面积也愈大。有槽垂直引上法平板玻璃窑熔化部与冷却部面积之比一般为 1：1.11：1.6，1：1.3的较多。浮法窑一般为1：0.40.7。与熔化部相同冷却部也为矩形窑池，也分为上部空间与窑池两部分，结构与熔化部大致相同。2.1.4分隔装置玻璃的熔化和冷却对熔窑热工制度提出了各自不同的要求。为了减少熔化部高温气体对冷却部的影响，以保证各自独立的作业制度，需在上部空间交界处设置分隔装置。为了不使熔化部未熔好的粉料及泡沫等物进入冷却部，常在熔化部和冷却部的窑池交界处设置玻璃液分隔设备。所以玻璃熔窑熔化部与冷却部之间的分隔设备包括气体空间分隔设备和玻璃液分隔设备两类。气体空间分隔设备主要有矮碹、吊矮碹、吊碹等。下面主要介绍矮碹和吊矮碹分隔装置。矮碹：如图2-1，是把熔化部和冷却部之间的一段窑砌低一些，利用减少熔化部与冷却部之间通道截面积来减少熔化部火焰空间对冷却部的影响。取消或降低了胸墙，同时选用的跨股比较小。矮碹采用硅砖砌筑，这种结构牢固，砌筑简便。图2-1 矮碹矮碹处未分隔的气体空间截面积称为“矮碹开度”，开度愈小分隔作用愈大。一般可降低空间温度4070。为了增大分隔作用，在矮碹下面的窑池处用卡脖结构，这样矮碹跨度可减少，相应也减少矮碹开度。吊矮碹：吊矮碹由矮碹和吊平碹组成，如图所示。吊平碹是用吊夹吊挂硅砖排成平的或弧度较小的碹，离玻璃液面较近，但不宜小于150毫米。因为吊平碹可以降得较低且不受窑池宽度的限制，所以调节矮碹的开度，有利于成型作业和稳定。据实际经验数据可降低空间墙壁温度100左右，吊矮碹降温效果较大。吊矮碹一般采用硅砖砌筑。如图2-2所示：图2-2 吊矮碹关于矮碹开度大小的问题，各平板厂有不同的操作要求。矮碹开度大小决定了冷却部受熔化部作业波动影响的灵敏程度。在生产上，从成型工艺要求，希望玻璃的温度均匀稳定，要求矮碹开度要合理。矮碹开度还应和冷却部面积大小、保温情况、降温速率等因素相适应。玻璃液分隔设备的作用是阻挡熔化部未熔化好的粉料浮渣等物流入冷却部，也可节玻璃液的对流量和降低玻璃液的温度。玻璃液的分隔装置有浅层分隔和深层分隔两种。深层分隔有流液洞，浅层分隔设备有卡脖、冷却水管、挡砖和窑坎等。大型平板玻璃熔窑常用的分隔设备主要有以下几种类型：冷却水管：冷却水管是通有冷却水的无缝钢管，横放于熔化部和冷却部之间的玻璃液表面层中如图（一般在矮碹前，也有设在卡脖里面的），其中水管横截面的3/42/3浸入玻璃液中，1/41/3露在液面上。水管附近的玻璃液受冷后，形成粘度很大的不流动层，构成一道围壁，挡在玻璃液面上，可以在一定程度上减少玻璃液的循环对流和挡住液面上一些未熔好的浮渣。冷却水管可使表层玻璃液降温30左右。由于不存在耐火材料受侵蚀的问题，所以冷却水管具有一定的优越性：能降温、比较耐用，更换方便。不足之处主要是用水量大，每小时达十余吨，还增加热耗。在使用不当时，会造成窑宽上玻璃液的温度不均。必须控制好出水温度，一般为5060 。图2-3 冷却水管与卡脖示意图卡脖：上面讲卡脖时已提到卡脖是配合矮碹使用的一种分隔设备。卡脖就是把熔化部和冷却部之间的一段窑池缩窄。卡脖所起的降温作用是不大的，而且不宜缩窄过多（由于平板玻璃的产品对玻璃液的均匀性要求较高，所以卡脖不宜过窄） ，否则破坏玻璃液流动的均匀性，同时在流液拐弯处易造成死角，当窑内温度制度改变时，可能将这里的密度不均的玻璃液带入流动层内，引起玻璃产品的缺陷。卡脖一般较熔化部宽度缩小27米 。由于卡脖拐角处受玻璃液的侵蚀冲刷较严重，所以耐火材料要选择致密度高、耐侵蚀性好的锆刚玉砖砌筑。耳池：耳池可以设在熔化部末至成型通路前窑池的两侧，成对布置一对或两对，其大小应根熔窑的规模而定。耳池的深与所在处的池深相同。耳池的作用是利用向外凸出的部位对玻璃液适当降温，使耳池内的玻璃液与窑内的玻璃液产生一定的温差，利用玻璃液的横向对流原理，将未熔化好的、密度较玻璃液小的生料、浮渣和脏物吸引集聚到耳池，以待定期或不定期捞出。因此设置耳池是改善玻璃质量的有效措施之一。2.2小炉和蓄热室结构小炉是玻璃熔窑重要组成部分，是使燃料和空气预热、混合，组织燃烧的装置。蓄热室是利用耐火材料做蓄热体（称为格子砖）蓄积从窑内排出烟气的部分热量，用来加热进入窑内的空气、煤气。蓄热室结构简单，可加热大量气体，并且可以把冷气体加热到较高温度。2.2.1对小炉的要求空气和煤气在小炉中进行部分混合预燃，当从喷出口喷入火焰空间后，能以最少的过剩空气达到强烈的完全的燃烧；喷出的火焰要有一定的长度和宽度，呈一定的下倾角贴近料堆，液面进入窑中，火焰不分层不发飘，对液面覆盖面积大；火争长度要合适，并要满足窑的温度分布和气氛性质；结构要紧凑、牢固、散热损失要小，便于维修和调节，喷出口、预燃室和舌头最好用锆刚玉砖砌筑。2.2.2小炉的作用空气和煤气分别由蓄热室预热后经过垂直通道（上升道）和水平通道进入预燃室。在预燃室内进行混合和部分燃烧，并以一定方向和速度喷入窑内继续燃烧，燃烧后所产生的烟气（废气） ，则进入对面小炉，通过小炉舌头碹分别进入到空气、煤气蓄热室。烧重油的小炉取消了煤气蓄热室，只是将由蓄热室预热的助燃空气经通道到小炉喷出口后，以一定的方向和速度喷出与喷枪射出的经雾化的重油在窑内火焰空间内混合燃烧，燃烧后的烟气则进入对面小炉。所以小炉还具有接纳烟气的作用。2.2.3小炉的结构小炉的结构对于火焰喷出的方向、速度、空气与煤气混合程度以及火焰的长度起着决定性的影响。同时，空气和煤气预热温度的高低以及空气过剩系数的多少也决定了火焰的气氛和火焰的燃烧温度，所以小炉结构对于窑内的传热情况及玻璃的熔化过程有着重要的作用。2.2.4烧重油熔窑的小炉结构烧重油熔窑的小炉结构与烧发生炉煤气熔窑的小炉结构大体相同。由于重油的燃烧是用燃油喷枪，故小炉取消了预燃室、舌头及煤气通道，只有空气通道和喷出口两部分，燃油小炉是由喷出口、喷嘴砖、空气通道、小炉平碹、斜坡碹、小炉底板、小炉前墙、后墙构成。小炉后墙上设有闸板口和看火眼等。燃油熔窑由于取消了煤气通道与煤气蓄热室，在结构上比烧煤气小炉简单。燃油小炉只是导入助燃空气和排出废气的通道。助燃空气对燃烧好坏起着重要作用。在使用煤气的小炉内，空气与煤气经小炉舌头在小炉内进行预先混合并部分燃烧再进入熔窑，煤气与空气呈两股扁平气流相遇，故接触面积较大，混合较完全。所以，煤气小炉不仅作为导入助燃空气和煤气的通道，还可作为预先混合的地方。在烧油小炉中（喷枪在小炉外）仅作为空气通道，空气气流与油雾在炉膛内相遇，小炉中没有起预混的作用。由于气流与液滴（油雾）相遇时，空气气流呈平流股，喷出的油雾呈圆锥体流股，二者接触与混合就不如煤气好。所以在烧油的炉膛中一般空气过剩系数较烧煤气时为高。图2-4 燃油小炉结构1喷出口；2喷嘴砖；3膨胀缝；4空气水平通道；5空气上升道；6看火眼；7闸板口小炉下倾角和上倾角在燃油小炉结构中，小炉顶碹一般设计为倾角，为了使空气与油雾混合均匀迅速，又使火焰贴近液面，下倾角一般取2050（多数为2325）。小炉底板设有上倾角，一般成平面或阶梯式，这样使助燃空气经小炉进入窑内时尽可能迅速与油雾混合，保证喷嘴附近有足够的空气供逐步扩散的油雾充分燃烧，并使火焰区掠过玻璃液面，这一角度必须与其他条件相配合，如小炉高度比、小炉与燃烧器的距离、小炉与液面的高度如何等，从而选择最为适的角度。小炉的水平通道：小炉既作为引入预热空气的通道，也作为排出废气的通道，在小炉内空气或废气的流速必须在一定要求范围内。在燃油窑炉中，由于燃烧完全在炉膛内进行，其火焰具有一定的刚性，废气排出的温度又较高，冲向对面小炉会增加烧损。因此，一般取小炉喷出口速度较煤气小些。当空气经小炉上升道至转弯处进入小炉水平通道，将流动方向改变后，此时，气流并不稳定，而经过一段较长的水平通道后，希望能够得到较稳定的流动而喷出小炉口。所以，水平通道的目的是为了稳定气流。因此，适当增长水平通道的长度有利于气流的稳定（一般长达3 000毫米，有的长达3 500毫米） ，尤其以烧煤气的窑改为烧油时可以通过取消煤气蓄热室来获得较长的通道，这样，小炉下的操作距离可以达到2米以上。另外，水平通道加长后对小炉下喷嘴的调整、装拆和维护亦有足够的操作空间。油燃烧器（喷嘴）的一般安装位置：燃烧器离玻璃液面的高度要求低一些，即喷出口尽量接近玻璃液面。目前燃油小炉的喷出口与玻璃液面的间距为200360毫米左右（还可适当下降） 。燃烧器之间的距离影响火焰覆盖面积，因此需要与小炉宽度等其他因素一起考虑。一般小炉宽度在 米以上，安装两支，其间距不小于500毫米，以免相互干扰，还要便于操作。在条件允许的情况下，适当缩小小炉之间的距离，以提高熔化率。对燃油小炉的要求：小炉截面变化要求尽可能缓慢些。小炉喷出口速度可较煤气低，小炉下口、燃烧器和液面，三者尽量接近。对烧油小炉的要求没有烧煤气小炉的要求高，影响其燃烧好坏也不如煤气的严重，其关键在燃烧器的安装与控制2.2.5小炉钢结构小炉砖砌体的大部分重力是经前墙、后墙和侧墙传到蓄热室半圆碹上，预燃室部分的重力由铸铁板承担，铸铁板的一端搁在小炉前墙，另一端搁在胸墙铸铁板上或大角铁上，最终由工字钢立柱承担。小炉斜坡碹由23对各有上、下拉条的工字钢立柱紧固，上拉条要求高于碹顶，一般在50毫米左右，下拉条横穿小炉托板下方。小炉顶碹一般由24对立柱用上拉条将其紧固，立柱拄脚在半圆碹找平砖处以上用钢管或角钢顶牢固定。小炉垛的重力由胸墙铸铁板承担。在小炉平碹碹碴处加平碹顶丝顶紧。小炉前、后墙四角均用角钢包住，再用纵向拉条拉紧，闸板口碹以角钢及拉条使之紧固。小炉后墙挡铁以小炉纵向拉条拉紧，在烤窑中随着窑碹的膨胀要及时紧小炉纵向拉条。对烧发生炉煤气的小炉设有小炉舌头碹结构，小炉舌头碹碹碴处单加舌头碹横梁，用顶丝使之顶紧。在烤窑过程中要适当调整此处顶丝，防止舌头碹砖下沉现象发生。对燃油小炉要增设安装喷嘴砖托架结构，其托架上面放置喷嘴砖及其护砖。另外，整个小炉钢结构要考虑到砖砌体的膨胀及操作的需要，并要保证安全可靠。2.2.6对蓄热室的要求其工作原理是：当窑内高温废气由上而下通过小炉口和空气、煤气通道进入蓄热室时，将蓄热室内的格子体加热，此时格子体的温度逐渐升高，积蓄一定的热量；换火后，燃空气和煤气由下而上经蓄热室底烟道进入蓄热室时，蓄热室内的格子体用积蓄的热量来预热空气和煤气，此时格子体的温度逐渐降低。其工作过程见图2-5 图2-5 蓄热室工作示意图由此可知，蓄热室的工作是周期性的，一个周期内是格子体的加热期，另一个周期内是格子体的冷却期，如此循环往复进行。因此蓄热室的作用是：利用格子砖作为蓄热体，将废气所含的热量积蓄起来，换火后用积蓄的热量将空气和煤气预热达到一定温度。保证空气、煤气有一定的预热温度，而且预热温度要稳定；能充分利用废气热量；气流在蓄热室横截面上应分布均匀，气流阻力要小；结构简单，紧凑牢固，便于检查、清扫和热修。蓄热室对气体的加热作用是间歇的，但池窑的生产是连续的。因此，必须有两套设备轮换工作。所以蓄热室总是以成对使用，与蓄热室相配合的小炉也是成对的2.2.7烧重油玻璃熔窑的蓄热室结构燃油熔窑为了便于控制各小炉燃烧器的助燃空气量，有利于控制温度和气氛的分布，故均采用分隔式蓄热室。由于采用重油这种高热值燃料，故蓄热室取消了煤气部分，只有空气蓄热室预热助燃空气，其结构与燃烧发生炉煤气蓄热室的空气部分基本相同，也是由底烟道、格子体和上部空间组成。各部位的结构形式和各处砌体所用的耐火材料也与燃烧发生炉煤气蓄热室的空气部分相同。蓄热室是利用耐火材料做蓄热体（格子砖），蓄积从窑内排出烟气的部分热量 ，用来加热进入窑内的空气、煤气由于火焰换向作业，蓄热室是间歇作业，加热温度不易稳定，并且成对配置，所以占用空间大，使用砖材多，投资费用大。小炉和蓄热室结构随燃料种类不同而不同。目前浮法玻璃熔窑采用重油、天气和发生炉煤气三种燃料。当采用发生炉煤气时，小炉和畜热室结构形式为半箱型当采用重油和天然气时小炉和蓄热室的结构形式为箱型结构。这是因为燃重油或天然气部需要通过蓄热室预热，只是与雾化介质一起用烧嘴喷射入室，在窑内与助燃空气混合燃烧；后者则是发生炉煤气和空气都通过蓄热室预热，在小炉中预混，然后喷入窑中燃烧，其结构比燃油和燃气的结构复杂些。浮法熔窑小炉、蓄热室设置在池窑的两侧，对称布置，根据窑的规模不同。蓄热室钢结构承受着蓄热室碹的推力，它的主要作用是固定住蓄热室碹和墙。钢结构包括立柱、拉条、立柱联梁、碹碴角铁、炉条碹碴角铁等。与窑体上部结构一样，碹碴角铁将碹顶的推力传递到工字钢立柱上。蓄热室立柱顶端有几根拉条将其拉紧，拉条两端加工成螺纹并配有螺母垫板等。立柱柱脚砌入蓄热室底板基础柱脚孔里。一般钢架立柱的距离为1.53.0米，以保证立柱的安全可靠。炉条碹结构设计：炉条是承受格子体重力的砖材结构，也是拱碹结构，由单一的碹砖砌成的条条拱碹，条与条之间留空以通气体，故称炉条碹。采用连通式结构的蓄热室，空气室和煤气室炉条的中心线必须一致，每条炉条互相对应，以使炉条承受重力后所产生的水平推力互相抵消，保持结构稳定。采用分隔式蓄热室时，每个室的炉条中心线也炉条碹上面码格子砖，因此拱碹上面必须找平。一种是在碹的弧面上用爬碴砖找平，另一种直接用上面平直而下面成弧形的碹砖砌成。碹砖的宽度和高度根据炉条所承受格子砖重力来确定，一般宽度不小于150毫米，高度不小于300毫米，炉条间距不小于150毫米，以便通气畅流。当炉条碹跨度大于2.5毫米时，为了减少每条炉条的承受力，可做成双碹的炉条。双碹炉条之间的碹碴垛墙正对分支烟道正中，在出口处的垛墙砌成三角形，以使气体畅通。2.2.8 格字体结构格子体是蓄热室积蓄和传递热量的主体，它是由格子砖码砌而成的，采用不同方式码砌的格子体。理想的格子体结构应该是使用寿命长、蓄热效能好、周期温度波动小，这是设计中选择格子体的结构形式的原则。格子砖的排列方式有西门子式（井字形） 、李赫特式、编篮式等几种形式，各种形式的码砌方法图2-6 格子砖的排列形式（a）西门子式； （b）李赫特式； （c）编篮式西门子式结构简单，砌筑方便，气流阻力小，便于吹扫和热修更换，所以国内玻璃熔窑多采用西门子式码法。在同样蓄热室体积的条件下，李赫特式和编篮式虽然比西门子式的受热表面积热容量要大些，可以获得较高的换热能力，能提高预热温度和减少温度波动，但它们的结构较为复杂，砌筑较难，气流阻力较大，容易堵塞格孔，且受格子砖质量的限制，以前很少采用。但是随着耐火材料质量的提高和新的用作格子砖的优质耐火材料的研制，编篮式与李赫特式也被普遍采用。选择格子砖的排列方式，既要考到工艺要求，还要考虑到操作条件的可能性，方为合理。2.3 烟道系统设计2.3.1 烟道的基本结构烟道为碹结构，浮法窑烟道碹厚一般为230毫米，中心角为90，下面为矩形断面（断面大小由烟气流速计算）。烟道内侧为粘土砖，外侧依次为保温砖和红砖。2.3.2 烟道的布置烟道的布置方式比较多，它与燃料的种类和蓄热室的结构形式直接有关。例如，烧煤气的熔窑与烧重油或天然气的熔窑的烟道布置就不一样；同是烧煤气的熔窑，采用连通式结构和分隔式结构的蓄热室烟道布置也不相同。烧重油或天然气：烟道布置在蓄热室内侧即窑池下方，由总烟道和分支烟道组成。在分支烟道上设有烟气闸板和助燃风进口，在支烟道上设有空（烟）气交换机闸板（换向闸板），在总烟道上设有转动闸板以调节窑压。在烟囱根设一道闸板以调节抽力。2.3.3 烟道的基本结构烟道为碹结构，浮法窑烟道碹厚一般为230毫米，中心角为90，下面为矩形断面（断面大小由烟气流速计算）。烟道内侧为粘土砖，外侧依次为保温砖和红砖。2.4窑池结构与承重窑池的承重：窑池建筑在由窑下大柱支承的架梁上，整个窑池的重力和其中所容纳的玻璃液重力均由窑底大柱承担。窑下大柱可以用砖柱、混凝土立柱、钢立柱和钢管内注混凝土柱等几种。立柱顶面铺有钢板。钢板上面架设沿窑长方向的工字钢或钢筋混凝土主梁。主梁上面安放工字钢次梁，次梁与主梁垂直。次梁间距依据池底砖尺寸而定，一般为500毫米以内。每块池底砖下面一般放两根次梁，次梁应躲开窑底的砖缝。熔窑两侧工宇钢立柱安装在次梁的两端部，因此次梁的位置还必须与立柱相适应。在次梁上面铺设扁钢，方向与其垂直。每块池底砖下面一般放两根扁钢。钢结构：熔窑钢结构的作用是将砖结构支撑、架设和固定起来，以使熔窑的整个窑体在高温作业下能保持稳定安全。熔窑熔化部的窑体，基本由三个各自独立的砖结构组成：即大碹和碹碴、胸墙池壁及池底。同时，它们又是互相关连地构成熔窑的窑体，把三者联系在一起成为整体的是钢结构，尤其是熔窑两侧的立柱。立柱既支撑住大碹和胸墙，又顶住池壁受玻璃液的侧推力，而它滋生又固定在窑底横向次梁或纵梁上，上面用拉条拉住，把熔窑连成一个整体。钢结构包括立柱、拉条、碹碴顶铁、上下巴掌铁盒拉杆、胸墙托板、池壁顶铁、立柱固定角钢扁钢和次梁以及纵向主梁等。窑池由池壁和池底两个部分组成。池壁：池壁一般由四层池壁砖构成。由于熔化部温度高，玻璃液面的上下波动和对流的冲刷，对池壁砖侵蚀较严重，特别是玻璃液面线附近的上层池壁损坏较快。因此，池壁砖的侵蚀情况与熔化温度、玻璃液面的波动、配合料的成分、玻璃液的颜色、选用耐火材料的种类、性能、尺寸和排列方式，窑体结构及玻璃液流动情况等多种因素有关；还有与熔化部池壁砖的保温与冷却方式有关。所以，熔化部池壁砖是全窑侵蚀最严重的部位之一。因此砌筑池壁的砖材均选用耐高温和耐侵蚀的耐火材料。池底：池底要承受全部玻璃液的重力，为了有足够的结构强度和延长使用寿命，池底砖均用大型粘土砖砌筑。一般大型池窑多采用厚300毫米、宽400毫米、长1 000-1 100毫米规格的粘土砖，采用干砌法。铺设池底砖时纵向和横向砖缝贯穿，以便受热膨胀时池底砖可以得到一定程度的自由膨胀和移动。池底四周用顶丝顶牢。由于窑池底层玻璃液温度较低，粘度较高、流动性差，所以池底砖一般可用十几年。若在池底砖上覆盖一层100毫米厚的锆刚玉砖，可延长使用寿命。目前，有的工厂为了节约能源，池底采用多层结构的复合窑底，上层是锆刚玉砖，下面各层分别是锆质捣打料、粘土砖和保温砖，以减少池底散热。大碹：大碹的作用 它是与胸墙组成火焰的燃烧空间，同时还可以作为火焰向物料和玻璃液作辐射传热的媒介，即吸收燃料燃烧时的热量，再辐射到液面上。砌筑材料：由于大碹受到高温作用，所以全部用带大小头的优质硅砖砌成。对砖材和砌筑质量要求严格，砖材要好，泥缝要小。在长度方向上大碹可分为几节砌筑，大型平板熔化部大碹一般分为二、三节，各自独立。并且在两节大碹之间留有膨胀缝，以适应点火烤窑时硅砖的膨胀性能。冷修时可以根据情况拆除受烧损最严重的一节或二节，而不必将大碹全部更新。碹股与碹跨：用碹股（f）/碹跨（i）这个比值来反映碹的特性。从热工角度考虑，大碹低一点是有好处的，可尽量使热辐射沿整个横向均匀分布，反射给玻璃液的辐射能也愈多。降低大碹有两种方法：一种是降低胸墙高度，另一种是减少大碹碹股。但降低胸墙高度是有一定限度的。降低碹股，还要考虑窑碹的结构强度。因为窑碹有横推力（水平推力）。若窑碹越低，横推力越大，碹跨相同时，股跨比越小，横推力越大，碹的结构强度越差。所以只能在保证足够的结构强度和一定的火焰空间容积的前提下尽量减少碹股。大碹的碹股一般为碹跨的1/8左右。图2-7 碹股与碹跨胸墙：胸墙需保证在高温下有足够的结构强度，其中挂钩砖是关键部位，它的作用是保护胸墙托板和下巴掌铁等铁件。而挂钩砖本身又由下间隙砖和小砖保护。胸墙一般用硅砖砌筑。近年来为了延长熔窑使用周期，越来越多地采用锆刚玉砖砌筑。有的工厂将旧池壁砖经加工后用作胸墙和挂钩砖。胸墙厚度一般为450500 毫米，主要考虑能保证使用一个生产周期而不热修即可。同时也应该考虑减少热量损失。胸墙的高度与大碹碹股共同组成火焰空间高度。因此，胸墙高度也关系到火焰空间大小和窑体向外散失热量的大小。一般胸墙高度与小炉喷出口高度相适应。反碹结构窑熔化部胸墙高度为800900毫米，也有900毫米以上的，插入式结构的胸墙高度在900毫米以上。反碹：在平板窑中，小炉喷出口与熔化部上部结构的连接部位有插入式结构（小炉喷出直接插入胸墙），也有用反碹结构两种形式。如图所示。连接大碹与小炉喷火口碹端，起碹脚作用的一种碹结构形式叫反碹。插入式结构一般用于烧油熔窑，反碹结构一般用于烧发生炉煤气的熔窑。反碹的作用是将小炉喷出，口上面的大碹重力通过与大碹方向垂直的反碹分别传到喷出口两侧的大碹碹碴上，再由熔窑两侧立柱承担。此种结构形式，可以大大降低横火焰窑的胸墙高度，减少散热损失。若不采用反碹结构，小炉喷出口插入大碹碹碴下，造成胸墙较高，散热面积大。反碹结构由于在喷出口与大碹的连接部位没有铁件，也就没有因钢结构损坏带来的危险，反碹结构在国内普遍应用。反碹与反碹碴也是大碹的一部分。砌筑质量要求很严格，需将砖材预先加工并预排编号，以保证足够的结构强度和严密性。反碹和大碹都采用硅砖砌筑。反碹砖应采用四个侧面也有六个侧面均为大小头的碹砖砌筑，既满足大碹方向的圆弧，也满足反碹方向的圆弧。反碹股跨比一般为1/8左右。例如大型平板窑小炉喷出口宽度一般为1 400毫米，则反碹跨度为 毫米，碹股可取 毫米。同样的喷出口宽度，反碹跨度大一些，反碹碹碴被小炉垛保护不易烧坏，但太大，结构强度降低，这种结构限制了喷出口的宽度增加。第3章 窑炉各部工艺计算3.1 熔化部尺寸熔化面积决定于融化率，熔化率是一项综合性技术指标，也是一项重要的技术经济指标，它反映了池窑单位熔化面积的熔化能力（即熔化强度）和熔制作业水平。 熔化率根据生产实践经验选取，根据我国目前的生产条件和管理水平确定。熔化率取得太高难以保证玻璃质量；同时由于熔化温度的提高，从而缩短窑炉使用寿命（使用周期缩短）；操作管理也较困难。熔化率取得太低不能充分发挥熔窑潜力，不经济，造成浪费，所以确定熔化率时要从实际出发，全面考虑，力求取得最好的经济效果。表3-1 熔窑熔化量与熔化率的关系Q/(t/d)200300400450500550600650700K/kg/( m2d)1.5351.7892.0692.2132.3532.4852.6052.7052.778根据实际经验日产350t/d横火焰窑融化率为1.94。熔化部面积是由长和宽来决定的。浮法玻璃熔窑熔化部的长度关系到玻璃液在窑内的停留时间，应满足玻璃熔化澄清的要求。横火焰窑窑池长度首先根据窑的规模和熔制工艺对温度制度的要求定出小炉对数并定出小炉口宽度（在小炉尺寸设计中介绍）。除此之外还要确定三个间距：即前脸墙与第一对小炉中心线的间距；小炉之间的间距；最末一对小炉中心到空间分隔设备的距离。现取日产350t/d横火焰窑融化率为2.00，根据公式Fm=Q/K式中 Fm 熔化面积（m2） Q 窑炉熔化能力（t/d）K 窑炉融化率（t/m2d）计算得熔化面积：Fm=350/2=175 m2熔化区宽度根据经验公式：Bm=0.7510-2Q+6.75=8.063m熔化区长度根据公式：Lm=Fm/Bm=175/8.063=21.70m澄清区：可定义为从末对小炉中心线后1m处到卡脖入口处的区域，国内澄清区一般在5m左右，国内目前300800t/d熔窑的澄清区长度在1017m范围内，根据现有熔窑生产实际情况，350t/d熔窑澄清区长为13.3m，500t/d熔窑澄清区长为14.2m，现取熔窑澄清区长为13.3m。熔化池深度：90年代以后，逐步出现了1.2m池深的熔窑，目前国内外浮法玻璃熔窑而言，绝大多数都采用1.2m深的池窑，本熔窑池深取1.2m。 3.2冷却部尺寸熔窑冷却部的作用是使玻璃液在冷却部均匀冷却降温到成型要求的温度。因此，冷却部尺寸是否合理的标准，是玻璃液能否均匀冷却到成型温度。如冷却部面积过大，则玻璃液可能会冷过头；若冷却部面积冷却部面积偏小，又会使玻璃液冷不到成型温度。冷却部尺寸与熔窑的熔化能力、熔化率、空间分隔设备分隔程度、进入冷却部玻璃液温度、成型方法、对玻璃液质量的要求及冷却部空间高度、冷却部池深等因素有关。总之影响因素是复杂的，往往是从生产实践中的经验来确定冷却部的面积。国内通常用冷却部面积与熔化部面积比值来确定。其经验值列于表表3-2 浮法成型玻璃池窑冷却部面积经验值冷却部面积/熔化部面积冷却部面积/熔化面积全窑冷却面积/熔化面积0.50.70.650.80.91.2浮法熔窑卡脖一般为熔化池宽度的40%50%，本熔窑取卡脖宽度为4m，池长为5m。冷却部长度取8.2m，池长取14m。3.3投料池尺寸横焰窑是正面加料的，加料池长度除了考虑加料机的推料行程外，还要留出一段距离，使前脸墙水管不受加料机推力的影响，并使料堆表面受热预熔，以减轻窑内飞料。但这段距离不能太长，以防料堆表面结盖。加料池长度与熔窑规模无关，一般在1.351.5m范围内（设预熔池可达2.63.0）。根据经验，熔窑投料池长度取2.3m。横焰窑加料池的宽度取决于每台加料机宽度和所用加料机台数。希望在加料池宽度上布满加料机，根据加料量的需要轮换加料，使配合料在窑池横向上分布均匀，两侧留50100以防玻璃液溢出。3.4卡脖尺寸卡脖的尺寸是指卡脖池身的宽度和长度。过去，我国平板窑的卡脖的长度一般为2.42.7m，宽度一般都是熔化池宽度的70%以上。近年来国内外浮法玻璃熔窑的卡脖宽度一般都小于熔化池宽度的50%，并且在卡播出安装玻璃液搅拌器。我国有些新建玻璃熔窑已缩小到40%60%左右，使冷却部向熔化部的回流量减少，从而减少了燃料消耗量，并减轻冷却部的冷却负担，加速了玻璃液的冷却，增加了玻璃产量。当卡脖缩小以后，在卡脖前后产生的三角形死区的扩大所带来的影响，用合理地配备耳池或加搅拌器可以得到解决。卡脖长度，不加搅拌器情况下约3m左右，浮法成型玻璃熔窑在安装搅拌器的情况下，卡脖尺寸多数是：长度5.0m，宽度4.0m。3.5小炉蓄热室尺寸烧重油小炉只是引入助燃空气，而重油是从喷嘴喷入窑内。为了使引入的助燃空气与油雾迅速混合，充分燃烧，并获得预期的火焰要求。小炉脖底下的操作空间尺寸，即池壁外侧到蓄热室内侧墙处的距离。为了方便操作燃料喷枪，一般取此距离2.73.2m，脖底到操作平台高度一般取其1.8m左右。小炉尺寸：取6对小炉，根据小炉喷出口的面积是一侧小炉喷出口的总面积与熔化面积的比值：f总/Fm100%=3.0%3.5%得每对小炉喷出口面积为：f=f总/6=0.09m2表3-3烧油小炉空气出口宽度和高度油喷嘴在小炉口下面出口宽出口高出口宽度比120020004007002.83.53.6烟道截面积设计烟道的截面积尺寸大小决定于气体的流量和流速，一般以烟气的流速来计算烟道的断面。若流速太大，则会增加流动阻力，即压头损失增大，严重时会使烟气排除困难；流速太低，则又会使造价增加和使烟气在流动过程中降温太大，对锅炉的余热利用不利。一般，烟气在烟道中的流速取1.53.m/s（标准状态）。烟道截面积通常是根据烟气在烟道内的流速和流量求得,即F烟道=V烟/w烟式中V烟通过某一段烟道的烟气量（Bm3/s）w烟烟气在烟道内流速(Bm/s) 其经验值通常为13(Bm/s)3.6熔窑各部尺寸表根据计算，熔窑各部的尺寸为：表3-4 炉各部尺寸项目熔化能力（350t/d）投料口池宽/mm9100/9450池长/mm2300熔化部池宽/mm8063池长/mm 21700池深/mm12001#小炉之前长/mm 35001#小炉至末对小炉长/mm 15500末号小炉之后长/mm 14100熔化区长/mm 19800澄清区长/mm 13300融化面积/m2301融化率/t/(m2*d)2.00澄清区比率/%40.18熔化部长宽比k13.637熔化区长宽比k22.176卡脖池宽/mm4000池长/mm5000冷却部池宽/mm8100池长/mm13500冷却部面积/m2109.4冷却面积比/t/(m2*d)0.312小炉小炉对数6小炉中心线距/mm3100小炉喷火口宽度/mm1800/1600小炉喷火口总宽度/mm10600火焰覆盖系数/%50.96蓄热室通道内宽/mm4180格子孔尺寸/mm165格子体高度/mm7352烟道1160分支烟道宽/mm分支烟道高/mm11601265第4章 设备选型前脸墙L型吊墙分为直段部分和L形部分，通常称为“鼻部”，直段耐火材料用优质耐火砖，鼻部用烧结莫来石和烧结刚玉材料。一般熔化区胸墙采用AZS33电熔砖，上间隙砖采用低蠕变耐火崩裂的烧结锆石英砖，澄清区胸墙一般采用优质硅砖。大碹一般用优质硅砖砌筑，砖的形状为楔形，横缝采用错缝砌筑，泥缝的大小根据所采用的砌筑泥浆的具体要求确定，一般为12m。窑炉正常作业时，窑内为正压，碹顶的各种孔洞很容易因传火被越烧越大，边碹砖如果与钢碹接触不够紧密，很容被火焰冲刷、烧损，因此，这些地方应采用性能较好的耐火材料，目前使用较多的是烧结锆石英砖。池底以往普遍采取粘土大砖，砖的尺寸为1000mm400mm300mm。砌筑时，要求所有砖缝纵横对齐，不得交错砌筑，并要求每块砖的长度方向至少有两根梁支承，次梁上铺设厚度为16mm的扁钢，大砖宽度方向（400mm）放两条，以利砖膨胀时在扁钢上滑动。为减少玻璃对池底砖的侵蚀，在粘土大砖之上铺保护层，及捣打一层厚25毫米的锆石英捣打料，再在其上铺设一层厚度为75毫米的电熔质刚玉转或烧结锆刚玉砖。池壁砌筑在池底粘土大砖上。随着人们对熔窑寿命的期望的值不断提高，池壁的结构也进行了许多探索，刀把形池壁砖在浮法玻璃熔窑上得到了应用。材质一般为AZS33、AZS36电熔砖。因为池壁厚度越小、冷却风的冷却效果越好，采用刀把形砖可以绑两次砖，且侵蚀速度慢，因此大大延长了池壁的寿命（可达到10年以上）。一种是在碹的弧面上用爬碴砖找平，另一种直接用上面平直而下面成弧形的碹砖砌成。碹砖的宽度和高度根据炉条所承受格子砖重力来确定，一般宽度不小于150毫米，度不小于300毫米，炉条间距不小于150毫米，以便通气畅流。当炉条碹跨度大于2.5米时，为了减少每条炉条的承受力，可做成双碹的炉条。双碹炉条之间的碹碴垛墙正对分支烟道正中，在出口处的垛墙砌成三角形，以使气体畅通。烟道内侧为粘土砖，外侧依次为保温砖和红砖。第5章 熔窑热修5.1日常维修5.1.1日常巡回检查每天对熔窑、池壁、窑碹、蓄热室、烟道、钢结构、主要设备和附属设备进行巡回检查，如检查有问题，必须进行维护和修整5.1.2日常维护日常维护的主要内容有更换喷嘴砖，检查可能出现漏风的地方，及时堵塞。在窑后期，根据要求增加检查次数。5.2热修补传统的热修方法环境恶劣，劳动强度大，采用高级耐火材料后已经减轻了好多，但仍然是比较艰苦繁重的工作，对日常生产有干扰。目前热补和热氧喷补可以使热修的条件改善，对人员和设备更加安全，正在被推广和采用。热补适用于熔窑后期蚀损耐火材料的加固，或堵塞孔洞等，可能存在污染玻璃液。影响熔窑正常作业等问题。热氧喷补法是通过向待补耐火材料处喷射与之相似的耐火粉料，高温下使其自熔焊接，从而使耐火材料修复的方法。热氧法能迅速安全的对耐火材料进行热补，不仅对普通的蚀损和磨损的耐火材料，而且对于移位或偶尔破碎的耐火材料，甚至对嵌缝或堵孔等传统热补法无法进行的部位均非常有效，这种方法有助于提高熔窑工作效率。5.3熔窑热修池壁砖的热修:池壁砖采用41#电熔AZS-砖竖砌之后，池壁的使用可以满足熔窑的使用周期要求，热修工作量已很少，目前可能采用的有两种热修池壁砖的方法：冷却水管法 选用直径2050mm的无缝钢管，沿被侵蚀的池壁浸入窑池内侧液面下5080mm处，使附近的玻璃液凝固，出水温度维持在50左右。此法虽然效果显著，但增加热耗、水耗，且只能用于池壁上部，在整块砖大部分被侵蚀的较薄时难以见效。外贴铁砖法 当池壁砖被侵蚀到只剩下30毫米厚时，可外贴一块150毫米厚的同质量砖（也称绑铁砖）。外贴砖可用旧砖，并且必须预热到80左右。砖与砖之间接触面应尽量平整，砖缝要小。蓄热室格子砖的热修:由于选用抗碱侵蚀性强的镁鉻砖、镁砖、优质高