玻璃馬蹄焰窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第二章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 熔化部設(shè)計(jì)2.1.1熔化率K值確定瓶罐玻璃池窯設(shè)計(jì)K值在2.22.6t/m2.d為宜。熔化率取的過(guò)小，窯爐不節(jié)能， 取得過(guò)大，熔化操作困難，或是達(dá)不到設(shè)計(jì)容量，本次取2.5t/（vm-d）。理由如下：目前國(guó)外燃油瓶罐玻璃窯爐熔化率均在2.2以上，而我國(guó)卻在2.0左右，偏低的 原因：（1）整個(gè)池窯缺少有助于強(qiáng)化熔融的配套設(shè)計(jì)。（2）操作管理，設(shè)備，材料等使得窯后期生產(chǎn)條件惡化。由于這些影響熔化能力的因素，現(xiàn)在瓶罐玻璃K值偏小。在全面改進(jìn)窯爐結(jié)構(gòu)和有關(guān)附屬設(shè)備后， 根據(jù)國(guó)內(nèi)耐火材料配套情況和玻璃原料量與制備情況。 采取了K=2.52t/（md） o2.1.2熔化池設(shè)計(jì)（1）

2、確定來(lái)了熔化率K值：熔化部面積100/2.5=40m2。（2） 熔化池的長(zhǎng)、 寬、 深：LXBXH=8000mm5000mrK1200mm本設(shè)計(jì)取長(zhǎng)寬比值為1.6。長(zhǎng)寬比確定后，在具體確定窯池長(zhǎng)度時(shí)，要保證玻璃液充分熔化和澄清，并考慮 到磚窯材料的質(zhì)量以及燃燒火焰的情況，一般要求火焰轉(zhuǎn)向點(diǎn)在窯長(zhǎng)的2/3處。窯長(zhǎng)應(yīng)4mo在確定窯池寬度時(shí)，應(yīng)考慮到火焰的擴(kuò)展范圍，此范圍取決于小爐寬度、中墻寬 度（兩個(gè)小爐的間距，小爐的間距，既要便于熱修，又不要降低火焰的覆蓋面積，一 般小爐之間的通道寬度取0.91.2 m）。窯池寬度約為27m。長(zhǎng)寬選定后，當(dāng)然具體尺寸還要按照池底排磚情況（最好是直縫排磚）作出適量

3、調(diào)整，池底一般厚為200300m具體的池底排列會(huì)在后面設(shè)計(jì)的選材方面進(jìn)行說(shuō)明。 這里先不做細(xì)講。綜上 ，本次選用L=8m，B=5m。窯池深度一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。池深一般在9001200m為宜。池深不僅影響到玻璃 液流和池底溫度，而且影響玻璃液的物理化學(xué)均勻性以及窯爐的熔化率。一般池底溫 度在12001360r之間較為合適。池底溫度的提高可使熔化率提高。但池底溫度高于1380C時(shí)，需要提高池底耐火材料的質(zhì)量及品種，否則則會(huì)加速池底的侵蝕并降低爐 齡，且會(huì)增加玻璃球的結(jié)石含量，這對(duì)后道拉絲生產(chǎn)是不利的，影響池底溫度的決定 性因素是玻璃的鐵含量和玻璃氣氛。當(dāng)Fe2O含量在0.250.3%范圍內(nèi)時(shí)，池深

4、8001200m的玻璃球窯，其垂直溫降約為1530T/100m。表2-1中國(guó)池窯熔化池池寬中國(guó)池窯熔化池池寬玻璃品種池深/mm玻璃品種池深/mm瓶罐玻璃咼白料900-1000無(wú)色器皿玻璃800-1000普白、青白料800-900保溫瓶玻璃850-900黃棕料700-850中性玻璃800-900翠綠料600-800硬質(zhì)玻璃450-600注：池底保溫時(shí)，表1-2中池深值增加20%-30%故熔化池深度預(yù)先?。篐=1.2m。熔化池的深度，在本設(shè)計(jì)中我們一改以往國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)即：熔化區(qū)與澄清 區(qū)池深一致的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，改為更科學(xué)有效的加深澄清區(qū)，加深幅度為200mm,加深到1400mm即H=1400m，

5、后面會(huì)進(jìn)行復(fù)核。同時(shí)加設(shè)窯坎和鼓泡裝置。2.1.3火焰空間3本次設(shè)計(jì)：采用B火=5400mm B熔=24 KJ/mh。本次設(shè)計(jì)： 采用火焰高度為1500mm火焰空間寬度為5400mm煊升高1/8， 為675mm火焰空間長(zhǎng)度為窯爐長(zhǎng)度8000mm從理論上解釋?zhuān)簲U(kuò)大火焰空間，有利于燃料完全燃燒，穩(wěn)定火焰，在窯體保溫的 情況下擴(kuò)大火焰空間對(duì)該部位的散熱損失，影響極小，相反，由于燃料完全燃燒，使 得燃料在窯池空間內(nèi)的燃燒技術(shù)效率提高也即有更多的熱量用于加熱熔池和玻璃液。其次，以氣流動(dòng)力流型來(lái)考慮，也要求在火焰與大碹之間有一股循環(huán)氣流來(lái)保護(hù) 大碹，并有助于把火焰流股壓向液面本設(shè)計(jì)采用大的火焰空間結(jié)構(gòu)，因

6、為盡量大的火焰空間適合燃油火焰的剛性好， 不 發(fā)飄的特點(diǎn)，有利于充分燃燒。所以在窯寬5000mm勺基礎(chǔ)上，兩邊總共加寬400mn即 這樣可以保證在高的熔化率的同時(shí)降低熔化部的熱負(fù)荷。2.1.4加料口的設(shè)計(jì)投料時(shí)熔制過(guò)程中的重要工藝環(huán)節(jié)之一，它關(guān)系到配合料的熔化速度、熔化區(qū)的熱 點(diǎn)位置、泡界線(xiàn)的穩(wěn)定，最終會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。加料口是馬蹄焰玻璃池窯的重要部位之一。熔化工藝和所選用的加料機(jī)對(duì)加料口的要求,其設(shè)計(jì)必須能使配合料呈薄層或小堆狀均勻穩(wěn)定地進(jìn)入熔化池，形成一個(gè)便于熔化作業(yè)調(diào)節(jié)的“圈式”配合料流型，均布在熔化部玻璃表面，加料口是池窯結(jié)構(gòu)上的薄 弱環(huán)節(jié)，容易損壞,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理加大、加長(zhǎng)配合

7、料進(jìn)入熔化池的通道，以減少玻璃液因 接觸耐火材料的損壞。同時(shí)，還要對(duì)火焰有較好的密封，防止火焰對(duì)加料口上部材料造 成損壞并減少滋流熱量損失。設(shè)一個(gè)加料池，單側(cè)加料，加料口呈斜喇叭形，向前墻傾斜10,向后墻傾斜3， 預(yù)熔池長(zhǎng)1600mm配以懸掛式密封加料機(jī)，既減少了料粉飛揚(yáng)，又減少了輻射熱損失，同時(shí)還加速了配合料的熔化。(1)采用單側(cè)加料與采用兩側(cè)加料相比，可相應(yīng)減少窯頭倉(cāng)，使配合料的輸送和貯存更為簡(jiǎn)單， 同時(shí) 也減少加料口的熱損失，降低投資成本15。(2) .加料池加料池采用大的預(yù)熔池，使配合料在預(yù)熔池中的到充分加熱， 提高熔制效率，梯形 的池型有助于配合料形成“圈式”料流。從而提高熔融效果，

8、提高配合料在窯爐中的 路程距離，得到更多來(lái)自火焰的熱量，提高熔化率，能量的利用率和熔化效果,j加料口采用內(nèi)寬外窄型，內(nèi)開(kāi)口1300mm外開(kāi)口800mm2.1.5窯坎與鼓泡設(shè)計(jì)窯坎高為1/2D熔=600mm寬400mm用二層200mn厚的磚錯(cuò)縫。窯坎設(shè)置在熔池中鼓泡點(diǎn)(窯爐的2/3處)以后766.7mm處，窯坎高度600mm為 雙層磚鋪排，總寬度為400mm熔化區(qū)內(nèi)底部玻璃液通過(guò)窯坎是有一個(gè)爬升過(guò)程。這樣 增強(qiáng)了熱量的交換，使玻璃液溫度升高，黏度降低，有助于玻璃液中氣泡的排出。此 外，減少澄清區(qū)玻璃液回流量，降低熱損失。2.2 分隔裝置設(shè)計(jì)2.2.1火焰空間分隔裝置火焰空間的分隔采用全分隔結(jié)構(gòu)（

9、兩道墻） ，全分隔能消除熔化部溫度的波動(dòng)對(duì)工 作池的影響，這樣比較穩(wěn)定的控制了工作池內(nèi)玻璃液的溫度，保證了制瓶機(jī)成型溫度 的穩(wěn)定。2.2.2玻璃液分隔裝置用傾斜式流液洞，熔化部與工作部?jī)傻缐ν耆指袅饕憾闯叽纭Ａ饕憾撮L(zhǎng)X寬乂高=1200X400X300mm2.3冷卻部的設(shè)計(jì)（工作池）一般工作池半徑小于等于熔化池池寬， 工作池深度淺于熔化池池深300400mm8。 工作池面積占熔化面積20-25%。本次設(shè)計(jì)：矩形工作池，長(zhǎng)X寬乂高=1200X5000X600mm工作池面積：6.0m2，占熔化部面積的15%現(xiàn)在的工作池正在朝著小面積淺工作池發(fā)展， 工作池由于與熔化池相對(duì)獨(dú)立， 所以 其形狀不受其他

10、因素影響， 一般馬蹄焰池窯工作部占熔化面積的1015%，深度一般為0.60.9m。小面積的工作池設(shè)計(jì)，池深較淺，靜壓小，從而減少了玻璃液的回流，保證玻璃 液的質(zhì)量。2.4熱源供給部分的設(shè)計(jì)（小爐）本次設(shè)計(jì)綜合考慮改進(jìn)：第一，小爐長(zhǎng)度取3m小爐下傾角為23 ;小爐底的下傾角為18。第二，小爐底下操作空間尺寸，由于該處的操作環(huán)境差，故取大一點(diǎn)的數(shù)據(jù)，當(dāng) 然也不能太大， 取4.0m； 小爐底外表面到操作走臺(tái)的高度， 以操作員走路 不低頭為準(zhǔn)， 取1.8m。第三，小爐口的尺寸， 小爐出口煊的股跨比最好為1/8，小爐口出口煊的煊磚厚度 為0.4m,小爐出口煊的長(zhǎng)度為0.6m。綜合來(lái)說(shuō)：（1） 油噴嘴安裝

11、在小爐口下面，噴嘴中心離液面高度約為200mm油槍上傾5。（2） 油噴嘴一般距池墻外壁為400mm小爐口安裝2支油噴嘴時(shí)，噴嘴直徑為4.0mm油噴嘴間距為600mm(3)蓄熱式馬蹄焰池窯空氣出口速度為8m/s,般空氣的平均預(yù)熱溫度以1300C為考慮?；鼗鹚俣葹?3m/s；噴口的總面積占熔化池面積的3%空 氣出口面積為0.2m。(4)首先小爐口要扁而寬，寬的小爐口可以在熔化區(qū)形成一寬而熱量集中的火焰覆蓋面，有利于對(duì)于配合料的加熱。馬蹄焰空氣出口寬高比取4.2，出口寬取1500mm高取357mm油噴嘴下傾角為25%補(bǔ)充來(lái)說(shuō)，為使空氣與油 霧混合良好，可使小爐地板下斜5，同時(shí)適當(dāng)加長(zhǎng)水平通道，水平通

12、道長(zhǎng) 度為2750mm。(5)再次，小爐中心線(xiàn)與熔化池中心線(xiàn)要有一定的夾角36度。這樣可以避免火焰沖刷胸墻，也有利于火焰的轉(zhuǎn)向。最后，小爐通道后部用豎向縫與蓄熱室 分開(kāi)。這樣可以確保窯爐與蓄熱室這兩部分結(jié)構(gòu)的熱膨脹不受阻礙17。2.5余熱回收部分的設(shè)計(jì)(蓄熱室)本次設(shè)計(jì)：采取在國(guó)內(nèi)外普遍使用的多通道箱型蓄熱式，使空氣獲得較高的預(yù)熱 溫度，死角較少，也可選用最適宜的耐火材料，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。先進(jìn)蓄熱室首先要具有高 的蓄熔比和高的預(yù)熱溫度，高的余熱回收效率。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)設(shè)計(jì)中采用了各項(xiàng) 性能指標(biāo)優(yōu)越的八角筒形格子磚，增加了格子體高度使，使通道內(nèi)氣體保持了最有利 的速度。323蓄熔比為51：1左右，格

13、子體體積/熔化面積=3.07m/m。格子體體積為122.8 m，細(xì)長(zhǎng)比2.56,采用八角筒形狀為格子體， 格子體主要尺寸：4180X3200X9600mm格孔 尺寸160X160mm經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì):蓄熔比：2 251:1，F(xiàn)=51X40=2040m F=2040 m格子體當(dāng)量直徑dG=4X(160X160)/2X(160+160)=160 mm單位格子體受熱表面積為:14.94 m2格子體體積為:V=2040/14.94=136.455 m細(xì)長(zhǎng)比取H/、LB =2.56 H/ LB =20.56 HXLB=136.55所以:H=9.64 mLB=14.17 m長(zhǎng)寬比1.3寬=3.2m=3200 mm

14、排13塊格子體即:3120 mm,預(yù)留80 mm膨脹。所以實(shí)際蓄熱室寬為3200 mm長(zhǎng)=4.32m=4320 mm布17塊格子體即：4080，預(yù)留100 mm膨脹所以實(shí)際蓄熱室長(zhǎng)為：4180 mm格子體為間歇層錯(cuò)位碼砌。格子體磚高120 mm所以格子體為80層，格子體高度為9.6 m。62.6排煙供氣部分的設(shè)計(jì) 為使窯爐作業(yè)連續(xù)、正常、有效的進(jìn)行，設(shè)置了馬蹄焰池窯排煙供氣部分，它包括：支煙道、總煙道、換向設(shè)備閘板及煙囪等6。由于煙道內(nèi)的煙氣溫度較低(煙氣出蓄熱室的溫度約為600E左右，到煙囪根的溫度約為400C左右)，因此煙道內(nèi)墻、底和碹均采用粘土質(zhì)耐火磚砌筑。眼到底，墻和 碹都進(jìn)行保溫，地

15、下水位高的地方或室外煙道還應(yīng)做防水層。玻璃熔爐的煙囪現(xiàn)在多用鋼筋混凝土澆注，內(nèi)襯粘土質(zhì)耐火磚。煙囪高度采用40m,玻璃池窯采用高度50m的磚煙囪。煙道中廢氣流速取2(標(biāo))/s;煙道截面高度取700mm寬度取600mm爬坡高度取30。2.7結(jié)論實(shí)踐證明，引進(jìn)窯的熔化率、能耗及爐齡等主要技術(shù)指標(biāo)與國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)的池窯相 比確實(shí)有明顯的優(yōu)點(diǎn)。綜合上述的研究成果，國(guó)外設(shè)計(jì)的瓶罐玻璃池窯有幾個(gè)突出的 優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)選擇性的引鑒了一些。第一、采用一系列有助于強(qiáng)化熔融的措施(1) 小爐具有足夠的寬度，以便布置多支油槍。(2) 助燃空氣具有較高的噴出速度，小爐的造型必須有利于使空氣流保持規(guī)定的 方向和足夠的勢(shì)能，以有利于與油霧的混合燃燒。(3) 選用火焰的最高溫度能集中在化料區(qū)達(dá)到強(qiáng)化熔融條件的燃油噴嘴。(4) 選用有利于料堆分布加速料堆熔化和防止料堆分層熔化以及加料口密封程度 高的加料機(jī)。(5) 保證火焰空間具有合理的寬度和高度(6) 盡可能提高助燃空氣的預(yù)熱溫度第二、采用有效技術(shù)措施來(lái)穩(wěn)定工藝制度和保證玻璃液的熔制質(zhì)量(1)采用鼓泡和窯坎（2）火焰空間全分隔，采用分配料道形式（3）通過(guò)有效的控制手段來(lái)穩(wěn)定池窯的各項(xiàng)工藝參數(shù)（4）煙囪具有足夠富裕的抽力 第三、盡量降低玻璃液流