玻璃馬蹄焰窯爐結構設計

1、第二章 結構設計2.1 熔化部設計2.1.1 熔化率 K 值確定瓶罐玻璃池窯設計K值在2.2 2.6t/m 2.d為宜。熔化率取的過小，窯爐不節(jié)能， 取得過大，熔化操作困難，或是達不到設計容量，本次取 2.5t/（vm - d）。理由如下：目前國外燃油瓶罐玻璃窯爐熔化率均在 2.2 以上，而我國卻在 2.0 左右，偏低的 原因：（1）整個池窯缺少有助于強化熔融的配套設計。（ 2）操作管理，設備，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。在全面改進窯爐結構和有關附屬設備后， 根據(jù)國內(nèi)耐火材料配套情況和玻璃原料量與制備情況。 采取了 K=2.5 2t/ （

2、m d） o2.1.2 熔化池設計（1）確定來了熔化率K值：熔化部面積100/2.5=40m2。（2）熔化池的長、寬、深：LX BX H=8000mm5000mrK 1200mm 本設計取長寬比值為 1.6。長寬比確定后，在具體確定窯池長度時，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)向點在窯長的 2/3 處。窯長應 4m o在確定窯池寬度時，應考慮到火焰的擴展范圍，此范圍取決于小爐寬度、中墻寬 度（兩個小爐的間距，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。長寬選定后，

3、當然具體尺寸還要按照池底排磚情況（最好是直縫排磚）作出適量調(diào)整，池底一般厚為200300m具體的池底排列會在后面設計的選材方面進行說明。 這里先不做細講。綜上 ，本次選用 L=8m ， B=5m。窯池深度一般根據(jù)經(jīng)驗確定。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均勻性以及窯爐的熔化率。一般池底溫 度在12001360 r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，需要提高池底耐火材料的質(zhì)量及品種，否則則會加速池底的侵蝕并降低爐 齡，且會增加玻璃球的結石含量，這對后道拉絲生產(chǎn)是不利的，影響池底溫度的決定 性因素是

4、玻璃的鐵含量和玻璃氣氛。當 Fe2O含量在0.25 0.3%范圍內(nèi)時，池深800 1200m的玻璃球窯，其垂直溫降約為15 30 T /100m。表2-1中國池窯熔化池池寬中國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，表1-2中池深值增加20%-30% 故熔化池深度預先?。篐=1.2m 。熔化池的深度，在本設計中我們一改以往國內(nèi)設計的傳統(tǒng)經(jīng)驗即：熔化區(qū)與澄清 區(qū)池深一致的設計觀點，

5、改為更科學有效的加深澄清區(qū)，加深幅度為200mm,加深到1400mm即H=1400m，后面會進行復核。同時加設窯坎和鼓泡裝置。2.1.3火焰空間3本次設計：采用B火=5400mm B熔=24 KJ/m h。本次設計：采用火焰高度為1500mm火焰空間寬度為5400mm煊升高1/8，為675mm 火焰空間長度為窯爐長度8000mm從理論上解釋：擴大火焰空間，有利于燃料完全燃燒，穩(wěn)定火焰，在窯體保溫的 情況下擴大火焰空間對該部位的散熱損失，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，以氣流動力流型來考慮，也要求在火焰與大碹之

6、間有一股循環(huán)氣流來保護 大碹，并有助于把火焰流股壓向液面本設計采用大的火焰空間結構，因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，有利于充分燃燒。所以在窯寬 5000mm勺基礎上，兩邊總共加寬400mn即 這樣可以保證在高的熔化率的同時降低熔化部的熱負荷。2.1.4加料口的設計投料時熔制過程中的重要工藝環(huán)節(jié)之一，它關系到配合料的熔化速度、熔化區(qū)的熱 點位置、泡界線的穩(wěn)定，最終會影響到產(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對加料口的要求,其設計必須能使配合料呈薄層或小堆狀均勻穩(wěn)定地進入熔化池，形成一個便于熔化作業(yè)調(diào)節(jié)的“圈式”配合料流型，均

7、布在熔化部玻璃表面，加料口是池窯結構上的薄 弱環(huán)節(jié)，容易損壞,設計時應合理加大、加長配合料進入熔化池的通道，以減少玻璃液因 接觸耐火材料的損壞。同時，還要對火焰有較好的密封，防止火焰對加料口上部材料造 成損壞并減少滋流熱量損失。設一個加料池，單側加料，加料口呈斜喇叭形，向前墻傾斜10 ,向后墻傾斜3， 預熔池長1600mm配以懸掛式密封加料機，既減少了料粉飛揚，又減少了輻射熱損失， 同時還加速了配合料的熔化。(1) 采用單側加料與采用兩側加料相比，可相應減少窯頭倉，使配合料的輸送和貯存更為簡單， 同時 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熔池，使配合料在預熔

8、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，提高配合料在窯爐中的 路程距離，得到更多來自火焰的熱量，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)開口 1300mm外開口 800mm2.1.5窯坎與鼓泡設計窯坎高為1/2D熔=600mm寬400mm用二層200mn厚的磚錯縫。窯坎設置在熔池中鼓泡點(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)底部玻璃液通過窯坎是有一個爬升過程。這樣 增強了熱量的交換，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

9、璃液回流量，降低熱損失。2.2 分隔裝置設計2.2.1 火焰空間分隔裝置火焰空間的分隔采用全分隔結構（兩道墻） ，全分隔能消除熔化部溫度的波動對工 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，熔化部與工作部兩道墻完全分隔流液洞尺寸。流液洞長X寬乂高=1200X 400X 300mm2.3 冷卻部的設計 （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%。本次設計：矩形工作池，長X寬乂高= 1200X 5000X 600mm工作池面積

10、：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獨立， 所以 其形狀不受其他因素影響， 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。小面積的工作池設計，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 熱源供給部分的設計（小爐）本次設計綜合考慮改進：第一，小爐長度取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，故取大一點的數(shù)據(jù)，當 然也不能太大，取4.0m；小爐底外表面到操作走臺的高度，以操作員走路 不低頭為準，取 1.8m。第三，小爐口的尺寸，

11、 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,小爐出口煊的長度為 0.6m。綜合來說：（1） 油噴嘴安裝在小爐口下面，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，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，有利于對于配合料的加熱。馬蹄焰空氣出口寬高比取4.2

12、，出口寬取1500mm高取357mm油噴嘴下傾角為25% 補充來說，為使空氣與油 霧混合良好，可使小爐地板下斜5，同時適當加長水平通道，水平通道長 度為 2750mm。(5) 再次，小爐中心線與熔化池中心線要有一定的夾角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。這樣可以確保窯爐與蓄熱室這兩部分結構的熱膨脹不受阻礙17。2.5余熱回收部分的設計(蓄熱室)本次設計：采取在國內(nèi)外普遍使用的多通道箱型蓄熱式，使空氣獲得較高的預熱 溫度，死角較少，也可選用最適宜的耐火材料，經(jīng)濟實惠。先進蓄熱室首先要具有高 的蓄熔比和高的預熱溫度，高的余熱回收效率。為

13、了實現(xiàn)這些目標設計中采用了各項 性能指標優(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，格子體體積/熔化面積=3.07m/m。格子體體積為122.8 m，細長比2.56,采用八角筒形狀為格子體，格子體主要尺寸：4180X 3200X 9600mm格孔 尺寸 160 X 160mm經(jīng)驗設計:蓄熔比：2 251: 1， F=51X 40=2040m F=2040 m格子體當量直徑 d g=4 X (160 X 160)/2 X (160+160)=160 mm單位格子體受熱表面積為:14.94 m 2格子體體積為:V=2040/14.94=

14、136.455 m細長比取 H/、LB =2.56 H/ LB =20.56 H X LB=136.55所以:H=9.64 mLB=14.17 m長寬比 1.3 寬=3.2m=3200 mm排13塊格子體即:3120 mm,預留80 mm膨脹。所以實際蓄熱室寬為 3200 mm長=4.32m=4320 mm布17塊格子體即：4080，預留100 mm膨脹所以實際蓄熱室長為：4180 mm格子體為間歇層錯位碼砌。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 排煙供氣部分的設計 為使窯爐作業(yè)連續(xù)、正常、有效的進行，設置了馬蹄焰池窯排煙供氣部分，它包括：支煙道、總

15、煙道、換向設備閘板及煙囪等 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600 E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 碹都進行保溫，地下水位高的地方或室外煙道還應做防水層。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)/s ;煙道截面高度取700mm寬度取600mm爬坡高度取 30。2.7 結論實踐證明，引進窯的熔化率、能耗及爐齡等主要技術指標與國內(nèi)自行設計的池窯相 比確實有明顯的優(yōu)點。綜合上述的研究成果，國外設計的瓶罐玻璃池窯有幾個

16、突出的 優(yōu)點，本次設計選擇性的引鑒了一些。第一、采用一系列有助于強化熔融的措施(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)達到強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。(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熱溫度第二、采用有效技術措施來穩(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）通過有效的控制手段來穩(wěn)定池窯的各項工藝參數(shù)（4）煙囪具有足夠富裕的抽力 第三、盡量降低玻璃液流進流液