畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日產(chǎn)500噸伏法熔窯設(shè)計(jì)

1、前言浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融的錫液表面成型為平板玻璃而得名。這種生產(chǎn)方法由于無需克服玻璃本身重力，可使玻璃原板板面寬度加大，拉引速度大大提高，產(chǎn)量和生產(chǎn)規(guī)模增大，由于玻璃成型是在熔融錫液表面進(jìn)行，因此可以獲得雙面拋光的優(yōu)質(zhì)鏡面，其表面平整度、平行度可以與機(jī)械磨光玻璃相媲美，而機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性又優(yōu)于機(jī)械磨光玻璃。到目前為止，采用該方法可以生產(chǎn)出厚度在0.325mm之間多種品種、規(guī)格的優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，以滿足不同用途的需求。另外，浮法工藝還可以在線生產(chǎn)多種顏色玻璃和low-e玻璃，大大豐富了平板玻璃的范疇，擴(kuò)大了平板玻璃在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。中國玻璃工作者自從在洛陽研制出中國浮法后，浮法玻璃在中

2、國迅速得到了發(fā)展。經(jīng)過我國玻璃工作者的不斷努力，我國先后在熔窯日熔化量、玻璃生產(chǎn)技術(shù)裝備、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)、多功能玻璃開發(fā)以及超薄、超厚品種研制與產(chǎn)業(yè)化等方面取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2009年末我國日熔化能力500t以上熔窯占浮法玻璃總?cè)刍芰Φ?5.4% , 600t以上占54.48% , 700t以上占28.83%。600t以上熔窯占浮法玻璃總?cè)刍芰Ρ戎厥状纬^50% ,成為我國浮法玻璃主力窯型。浮法玻璃生產(chǎn)線規(guī)模結(jié)構(gòu)的提高,提高了我國浮法玻璃生產(chǎn)的能源利用效率,降低了污染物和二氧化碳排放水平。從產(chǎn)能上看, 700t以上36條的能力占28.83% , 600620t的42條能力占25

3、. 65% , 500550t的40條能力占20.92% , 400480t的38條能力占16.51% , 400t以下26條能力占8.08%。大噸位低單位產(chǎn)品能耗和小噸位高產(chǎn)品價(jià)值是今后平板玻璃熔窯的發(fā)展方向,沒有地緣優(yōu)勢,產(chǎn)品無技術(shù)特點(diǎn),小噸位、高能耗的普通浮法玻璃將在市場上沒有立足之地。在技術(shù)領(lǐng)域,采用中國浮法玻璃技術(shù)建設(shè)的生產(chǎn)線,技術(shù)裝備與實(shí)物質(zhì)量已達(dá)到國際先進(jìn)水平。通過對原料配料稱量,熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備及自動(dòng)控制系統(tǒng)成套軟件的一系列科技攻關(guān),進(jìn)而對各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)集成和工程轉(zhuǎn)化,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)并全面達(dá)到國際先進(jìn)水平的新一代中國浮法玻璃技術(shù)。還有像我國自主開發(fā)的余

4、熱發(fā)電技術(shù)與裝備、煙氣脫硫技術(shù)與裝備、石英尾砂提純及綜合利用技術(shù),全氧燃燒技術(shù)與裝備也逐漸應(yīng)用到到浮法熔窯。目前國際玻璃新技術(shù)均向能源、材料、環(huán)保、信息、生物等五大領(lǐng)域發(fā) 展。在材料方面，主要指玻璃原片的生產(chǎn)向大片、薄片、厚片、白片四個(gè)方向發(fā)展。在研發(fā)新技術(shù)方面，通過對玻璃產(chǎn)品進(jìn)行表面和內(nèi)在改性處理，使其更具備強(qiáng)度、節(jié)能、隔熱、耐火、安全、陽光控制、隔聲、自潔、環(huán)保等優(yōu)異功能。本次設(shè)計(jì)遵循以下原則：(1) 認(rèn)真總結(jié)國外同級別浮法熔窯的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)線的實(shí)際情況、操作特點(diǎn)，圍繞生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃液這個(gè)重點(diǎn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2) 著重節(jié)能降耗，采用國際先進(jìn)的節(jié)能措施和節(jié)能產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本。(3)

5、 全窯工藝尺寸確定既要注重以往的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)要有理論創(chuàng)新，要在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對新結(jié)構(gòu)確立理論依據(jù)。(4) 本熔窯出現(xiàn)的超出國內(nèi)設(shè)計(jì)手冊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須確保結(jié)構(gòu)安全，此類結(jié)構(gòu)需建立相應(yīng)的力學(xué)模型，并經(jīng)過常溫和熱態(tài)理論論證通過后方可用于設(shè)計(jì)。(5) 設(shè)計(jì)中充分考慮延長窯齡的方法和措施，要注重耐火材料裝備水平，又要充分考慮生產(chǎn)后期保窯操作的可能性及方便性。(6) 節(jié)省投資，材料配置上注重實(shí)用性，不搞花架子。主要材料立足于國內(nèi)采購，盡量少引進(jìn)硬件，減少外匯開支。 第1章 玻璃成分評估1.1 玻璃成分設(shè)計(jì)要求玻璃成分設(shè)計(jì)要求： （1） 必須滿足使用性質(zhì)的要求，即依賴于成分和性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的簡單關(guān)

6、系； （2） 所設(shè)計(jì)的成分必須能夠形成玻璃并具有較小析晶傾向，因而可以借助于玻璃形成區(qū)域圖和相圖來確定； （3） 必須符合熔制、成型等工藝要求。1.2 設(shè)計(jì)各成分的作用本次設(shè)計(jì)的是鈉鈣硅浮法玻璃，其主要成分有二氧化硅（sio2），氧化鈉(na2o)，氧化鈣(cao)，氧化鎂(mgo)，氧化鋁(al2o3)，氧化鐵(fe2o3)等。浮法玻璃中多種氧化物的作用及用量如下。 （1） sio2 sio2 是形成玻璃的最主要成分，也是構(gòu)成玻璃的基礎(chǔ)，是玻璃形成體。它賦予了玻璃一系列優(yōu)良性能，如透明度、機(jī)械強(qiáng)度、透紫外光性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。玻璃液的粘度、熱穩(wěn)性和化學(xué)穩(wěn)定性均隨sio2含量的增加而提

7、高；密度和熱膨脹系數(shù)隨sio2含量的增加而降低。其缺點(diǎn)是熔點(diǎn)高、粘度大，使玻璃熔化、澄清和均化困難，能耗增加。一般控制在71%73%。 （2） al2o3 少量的al2o3在玻璃中為四面體結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)網(wǎng)的作用，也可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，稱為網(wǎng)絡(luò)中間體。隨al2o3增加玻璃液黏度和表面張力增大，不僅使玻璃的熔化速度減慢和使澄清時(shí)間延長，也不利于均化，而且對玻璃液在錫槽中攤平拋光也不利。一般控制在0.1%1.6%。 （3） cao cao是玻璃外體，在一定范圍內(nèi)能加速玻璃的熔化和澄清過程，并提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性。高溫時(shí)降低玻璃液粘度，低溫時(shí)增加玻璃液粘度，亦可調(diào)整玻璃的料性，提高玻璃的

8、硬化速度。但玻璃中cao的含量不宜太大，如大于10%，則玻璃易于結(jié)晶。一般在7.7%10.0%。 （4） mgo mgo能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，并能減低玻璃的析晶傾向，與cao一樣為網(wǎng)絡(luò)外體。生產(chǎn)中mgo對玻璃液的粘度有復(fù)雜的作用，當(dāng)溫度高于1200時(shí)，會(huì)使玻璃的粘度降低，而在1200900之間，又有使玻璃液的粘度增加的傾向，低于900反而使玻璃的粘度下降，因此，玻璃中mgo含量不宜太大，一般控制在4.0%左右。 （5） r2o 這里主要是na2o和k2o，na2o在玻璃結(jié)構(gòu)中主要起斷網(wǎng)作用為網(wǎng)絡(luò)外體，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化溫度，增加玻璃的流動(dòng)性，是良好的助熔劑。但

9、過多的na2o會(huì)降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及機(jī)械強(qiáng)度，還容易使玻璃析堿、發(fā)霉，并使生產(chǎn)成本增加。k2o和na2o一樣為網(wǎng)絡(luò)外體，起助熔作用。k2o代替na2o具有“雙堿”效應(yīng)，提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性，減少玻璃的析晶，改善玻璃的析晶傾向。在浮法玻璃生產(chǎn)中引入k2o主要是它能降低玻璃表面張力，有利于玻璃液在錫槽中攤平和拋光，獲得高質(zhì)量的玻璃表面并改善玻璃的光澤。r2o的含量一般在13.4%14.6%。 （6） fe2o3 鈉鈣硅玻璃中的fe一般以fe2+和fe3+狀態(tài)存在，均有顏色，因此在玻璃中fe是雜質(zhì)，引入fe會(huì)使玻璃產(chǎn)生顏色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中fe的含量應(yīng)盡量的低，一般控制在

10、0.070.21%。本次設(shè)計(jì)玻璃的主要成分見表1-1。 表1-1 玻璃成分 單位：%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氧化物sio2al2o3fe2o3caomgor2oso3wt%72.191.600.178.104.0113.720.081.3 各種物理性質(zhì)的計(jì)算1.3.1 玻璃粘度粘度是玻璃的一個(gè)重要物理性質(zhì)，貫穿于玻璃生產(chǎn)的全過程。在熔制過程中，石英顆粒的溶解、氣泡的排除和各組分的擴(kuò)散都與粘度有關(guān)。溫度與粘度關(guān)系公式2 （1-1） 使用富爾切爾法計(jì)算玻璃粘度，此法適用于實(shí)用工業(yè)玻璃。其成分以相對于sio2為1.00mol來表示，即以氧化物的物質(zhì)的量/sio2的物質(zhì)的量表示。計(jì)算系統(tǒng)使用玻璃成分范圍為：sio

11、2 1.00mol，na2o 0.150.20mol, cao 0.120.20mol, mgo 0.000.051mol, al2o3 0.00150.073mol,且滿足公式 1-1 在公式1-1中，a，b和t0可由下式求出:a=-1.4788na2o+0.8350k2o+1.6030cao+5.4936mgo-1.5183al2o3+1.4550b=-6039.4na2o-1439.6k2o-3919.3cao+6285.3mgo+2253.4al2o3+5736.4t=-25.07na2o-321.0k2o+544.3cao-384.0mgo+294.4al2o3+198.1注意：的單

12、位p（1p=10-1pas)，該體系適用的范圍為101012pas,一般實(shí)驗(yàn)與計(jì)算的結(jié)果一般偏差為3。設(shè)以100g 原料為基準(zhǔn)，根據(jù)原料成分表1-1得各氧化物折合系數(shù)見表1-2。表1-2 各氧化物的折合系數(shù)組分sio2caomgoal2o3na2o質(zhì)量(g)72.198.104.011.6013.72物質(zhì)的量(mol)1.20140.14440.09950.15570.2214折合物質(zhì)的量(mol)1.00000.12020.08280.01300.1843 根據(jù)表1-2可求出：a=-1.47880.1834+1.60300.1202+5.49360.0828-1.558830.0130+1.

13、4550=1.81b=-6039.70.1843-3919.30.1202+6285.30.0828+2253.40.0130+5736.4 =4701.90 t0=-25.070.1843+544.30.1202-384.00.0828+294.40.0130+198.1=230.94有a, b和t0的值，根據(jù)公式1-1求得見表1-3。 表1-3 各溫度所對應(yīng)的粘度 應(yīng)變點(diǎn)轉(zhuǎn)變點(diǎn)退火點(diǎn)變形點(diǎn)軟化點(diǎn)操作點(diǎn)熔化點(diǎn)粘度1013.61012.410121010.510710310 lg13.612.41210.5731溫度t()517.47540.03548.42584.20710.241040.2

14、21465.03 1.3.2 玻璃表面張力 熔融玻璃的表面張力在玻璃制品的生產(chǎn)中有著重要的意義，特別是在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液與耐火材料相互作用等過程中起著重大的作用。硅酸鹽玻璃的表面張力一般為（220380）10-3n/m，較水的表面張力大34倍，也比熔融的鹽類大，而與熔融的金屬的數(shù)值相近。 計(jì)算公式：= （1-2）式中 玻璃的表面張力； 各種氧化物的平均表面張力因數(shù)； 每種氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)。在溫度1400下各氧化物表面張力因數(shù)2見表1-4。表1-4 各氧化物的表面張力因數(shù)組分sio2al2o3fe2o3caomgona2o324585440492549122根據(jù)表1-1玻璃成分可以

15、求得：=350.3610-3n/m符合硅酸鹽玻璃表面張力的一般值。 1.3.3 玻璃密度玻璃的密度表示玻璃單位體積的質(zhì)量。它主要取決于構(gòu)成玻璃原子的質(zhì)量，也與原子的堆積緊密程度以及配位數(shù)有關(guān)，是表征玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)標(biāo)志。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過測定玻璃的密度來控制工藝過程，借以控制玻璃成分。普通鈉鈣硅玻璃的密度為2.5 g/cm3左右。采用knapp系數(shù)可以直接用加和性公式計(jì)算出密度，此種方法計(jì)算簡便，即將玻璃成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）乘以加和系數(shù)2。表1-5 各氧化物的knapp加和系數(shù)組分sio2al2o3caomgona2oknapp系數(shù)0.022840.025300.034950.029420.02

16、890根據(jù)表1-1玻璃的成分求得： sio2: 0.0228472.19=1.6488 al2o3： 0.025301.60=0.0405 cao: 0.034958.10=0.2831 mgo: 0.029424.01=0.1180 na2o: 0.0289013.72=0.3965=2.4869g/3, 符合一般鈉鈣硅玻璃的密度。1.3.4 熱膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)對玻璃的成形、退火、鋼化、封接以及玻璃的熱穩(wěn)定性等性質(zhì)都有著重要的意義。 玻璃受熱后都要膨脹，膨脹多少是由它們的線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)來表示。 式中： 線膨脹系數(shù) 體膨脹系數(shù)由于玻璃的線膨脹系數(shù)為10-7-1數(shù)量級，2和3數(shù)值

17、都很小，可以忽略不計(jì)，近似取 。采用體積膨脹系數(shù)的場合比較少，因此玻璃熱膨脹系數(shù)一般指線膨脹系數(shù)。采用高橋健太郎法求玻璃的線膨脹系數(shù)3，根據(jù)玻璃的成分表1-1。y氧化物= （1-3）y氧化物= （1-4）表1-6各組分對應(yīng)的y和y組分sio2nao0.5caoalo1.5mgofeo1.5總和y氧化物1.2010.4430.1440.0310.0990.0021.920y氧化物（%）62.623.17.51.65.20.1100.1 在0400溫度范圍內(nèi)高橋的加和性計(jì)算系數(shù)3如下表。表1-7 各組分氧化物的高橋加和性系數(shù)組分sio2nao0.5caoalo1.5mgofeo1.5加和性系數(shù)/1

18、0-8-10.6029.514.53.16.05.0 根據(jù)以上兩表表1-6和表1-7，得玻璃在0400溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為： =86.44210-70c-11.3.5 玻璃比熱玻璃的比熱容常用于熔爐熱工中計(jì)算燃料消耗量、熱利用率等。各種玻璃的比熱容一般介于3351047j/(kgk)。比熱計(jì)算公式如下： （1-5）式中 p玻璃中某氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%； c玻璃中各種氧化物的比熱容系數(shù)。表1-8 各種氧化物的比熱容計(jì)算系數(shù)組分sio2al2o3fe2o3caomgona2o溫克爾曼系數(shù)0.0019120.0020740.0016000.0019030.0024390.002647注：此表計(jì)算

19、的比熱容的單位為cal/(gk)根據(jù)公式1-4和表1-7可知玻璃在15100范圍內(nèi)的比熱容c為： =2.0349965kcal(kg) =486.14j/(kgk)介于3351047j/(kgk)之間，合理。1.3.6 玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)玻璃的導(dǎo)熱性以熱導(dǎo)率來表示，熱導(dǎo)率來表征玻璃傳遞熱量的難易。玻璃是一種熱的不良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率較低，介于0.7121.340w/（m）之間。其熱導(dǎo)率主要取決于玻璃的化學(xué)組成、溫度及其顏色等。熱導(dǎo)率十分重要，在設(shè)計(jì)熔爐、設(shè)計(jì)玻璃成形壓膜以及計(jì)算玻璃生產(chǎn)工藝熱平衡時(shí)，都要先知道材料的熱導(dǎo)率。根據(jù)ratcliffe得出100下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算熱導(dǎo)率的加和性系數(shù)2如下表1-9

20、。表1-9 各組分熱導(dǎo)率加和系數(shù)組分sio2al2o3fe2o3caomgona2o熱導(dǎo)率加和系數(shù)3.443.231.732.394.530.67求得玻璃的熱導(dǎo)率為： =1.174wm-1k-1 介于0.7121.340w/（m）之間，合理。綜合以上，根據(jù)設(shè)計(jì)玻璃的性能要求，參考現(xiàn)有實(shí)際生產(chǎn)廠家的玻璃組成成分，結(jié)合給定的生產(chǎn)工藝條件，擬定出設(shè)計(jì)玻璃的最初組成。利用有關(guān)玻璃性質(zhì)的計(jì)算公式，對所設(shè)計(jì)的玻璃的主要性質(zhì)進(jìn)行了預(yù)算，所設(shè)計(jì)玻璃的應(yīng)變點(diǎn)、退火點(diǎn)、變形點(diǎn)、軟化溫度、操作點(diǎn)等均滿足玻璃形成的工藝要求；玻璃的各種主要性質(zhì)符合鈉鈣硅浮法玻璃的一般性質(zhì)要求；所以，上述所設(shè)計(jì)的玻璃成分合理。第2章 玻

21、璃配合料的計(jì)算2.1 配合料計(jì)算條件及步驟 2.1.1 配合料計(jì)算條件根據(jù)玻璃成分和所用原料的化學(xué)成分可以進(jìn)行配合料的計(jì)算。在進(jìn)行配合料的計(jì)算時(shí)，應(yīng)假設(shè)原料中的氣體物質(zhì)在加熱過程中全部分解逸出，而其分解后的氧化物全部轉(zhuǎn)入玻璃成分當(dāng)中。也要考慮各種因素對玻璃成分的影響，例如氧化物的揮發(fā)、耐火材料的溶解、原料的飛散、碎玻璃的成分等，從而在計(jì)算時(shí)對某些組分做適當(dāng)?shù)脑鰷p，以保證設(shè)計(jì)成分。2.1.2 計(jì)算步驟配料計(jì)算步驟如下：第一步先進(jìn)行粗算。即假定玻璃中全部的sio2和al2o3均有砂巖和長石引入；cao和mgo均有白云石和石灰石引入；na2o有純堿和芒硝引入。在進(jìn)行粗算時(shí)，可以選擇含氧化物種類最少或

22、用量最多的原料開始計(jì)算。第二步進(jìn)行校正。例如在進(jìn)行粗算時(shí)，在砂巖和長石用量中沒有考慮其他原料所引入的sio2和al2o3,所以應(yīng)進(jìn)行校正。第三步把計(jì)算結(jié)果換算成實(shí)際配料單。2.2 玻璃成分及相關(guān)參數(shù) （1）玻璃的設(shè)計(jì)成分見表1-1 （2）各種原料的化學(xué)組成見下表2-1 表2-1 玻璃原料成分 單位：% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)） lsio2al2o3fe2o3caomgor2ona2co3na2so4c砂巖0.494.640.010.200.050.04長石1.274.4014.900.230.450.559.75石灰石0.42.370.090.1052.261.20白云石1.00.940.010.0931

23、.2420.60純堿1.558.2299.56芒硝2.043.2499.03煤粉87.12 (3). 配料工藝參數(shù)與所設(shè)數(shù)據(jù) 純堿飛散率 純堿飛散率=純堿飛散率于純堿的物理性質(zhì)（容重、顆粒組成等）、配合料水分、加料方式、熔化溫度等因素有關(guān)。浮法玻璃配合料使用重質(zhì)堿時(shí)的飛散率小于使用輕質(zhì)堿的飛散率，重質(zhì)堿的飛散率控制在1.4%1.8%之間。 芒硝含率芒硝含率= 芒硝含率隨熔化溫度、火焰氣氛及玻璃液澄清質(zhì)量而定，同時(shí)也與重油中硫分含量有關(guān)。 炭粉含率 炭粉含率= 炭粉含率的理論值為4.2%，當(dāng)芒硝用量確定后，炭粉的實(shí)際用量與本身的顆粒組成、易燃性、組成配合料的各種原料的cod值、熔窯1#2#小爐溫

24、度及火焰的性質(zhì)有關(guān)系，也與重油的含硫量有關(guān)，浮法玻璃的生產(chǎn)炭粉含率一般控制在3%5%。 玻璃獲得率 玻璃獲得率= 碎玻璃引入率在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)總有一定量的碎玻璃，如生產(chǎn)中不合格產(chǎn)品及切裁下來的邊子等。加入碎玻璃經(jīng)濟(jì)上節(jié)約能源。工藝上有利于配合料的熔化、澄清、節(jié)能降耗、降低成本等，符合環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。碎玻璃的用量一般以配合料的1530%較好。而且要求塊度要均勻，不宜過大或過小。由以上參考，所取參數(shù)如下：純堿揮散率： 1.6% 芒硝含率：3%炭粉含率： 4.7% 碎玻璃摻入率： 20% 玻璃獲得率：81.5% 計(jì)算基礎(chǔ)：100玻璃液 計(jì)算精度： 0.012.3 具體計(jì)算方法 （1）純堿和

25、芒硝用量的計(jì)算 設(shè)芒硝引入量為x kg，根據(jù)芒硝含率得下式 x= 0.952（kg） 則有芒硝引入ro的量為: （kg） 純堿用量= （kg） （2）煤粉用量 設(shè)炭粉用量x kg，則 x=0.051（kg) （3）砂巖和長石用量的計(jì)算 設(shè)砂巖x kg，長石kg 解得 x=67.43（kg) y=10.693（kg) 由砂巖和長石引入的各氧化物的量見表2-2。 表2-2 由砂巖和長石引入的各氧化物的量 原料sio2al2o3fe2o3caomgona2o砂巖63.8160.0070.1350.0340.027長石7.9561.5930.0250.0480.0591.043 （4）白云石和石灰石用

26、量計(jì)算 設(shè)白云石x kg，石灰石kg 解得 x=18.826(kg) y=3.822(kg) 由白云石和石灰石引入的各氧化物的量見表2-3。 表2-3 有白云石和石灰石引入的各氧化物的量 單位：kg原料sio2al2o3fe2o3caomgo白云石0.1770.0020.0175.8813.878石灰石0.0910.0030.0041.9970.046 （5）校正砂巖和長石用量 設(shè)砂巖x kg，鉭鈮石kg 解得 x=67.21(kg) y=10.659(kg) 由校正后的砂巖和長石引入的各氧化物的量見表2-4。 表2-4 由校正后的砂巖和鉭鈮石引入各氧化物的量 單位：kg原料sio2al2o3

27、fe2o3caomgona2o砂巖63.6080.0070.1340.0340.027長石7.9301.5880.0250.0480.0591.039 （6）校正純堿用量和揮散量 設(shè)純堿用量x kg，揮散量kg 得 x=21.067(kg) y=0.342(kg) （7）把上述計(jì)算結(jié)果匯總成原料用料表 2-5。 表2-5原料用量單 質(zhì)量份原料用量占混合料質(zhì)量分?jǐn)?shù)sio2al2o3fe2o3caomgor2oso3含水量干基濕基砂巖67.2154.6863.610.00070.1340.0340.0270.4874.8878.313長石10.668.6717.9301.5880.0250.048

28、0.0591.0391.2138.736140.421石灰石3.8223.1090.0910.0030.0041.9970.0460.449.74449.944白云石18.8315.310.1770.0020.0175.8813.8781.0245.024247.499純堿21.0717.4212.461.5278.64282.883芒硝0.9520.7740.4122.012.38412.637煤粉0.0510.0410.6560.656合計(jì)122.93100.071.811.6000.1807.9604.01013.911599.981614.35碎玻璃400總計(jì)2014.35 （8）玻璃

29、獲得率 玻璃獲得率為= （9）換料單計(jì)算12 已知 ：碎玻璃的摻入率為20%；各種原料含水率見表2-5； 配合料的含水量為4%； 混合機(jī)容量為2000kg干基。 計(jì)算如下： 2000中砂巖的干基用量為： (kg) ( kg) 根據(jù)需求配合料的水分為4%，所以 (kg) (kg) 所以混合時(shí)必須另外加水52.317kg。2.4 產(chǎn)量計(jì)算10 玻璃生產(chǎn)的產(chǎn)量計(jì)算是依據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書規(guī)定的生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)方法和產(chǎn)品品種，計(jì)算的基準(zhǔn)是熔制車間的生產(chǎn)能力。 各項(xiàng)產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)見表2-6。表2-6 各項(xiàng)產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)產(chǎn)品厚度2mm3mm5mm6mm產(chǎn)品比例10%50%30%10%重量箱折算系數(shù)11.52.53.

30、0玻璃拉引速度（m/h）1430955580480原板寬度 3.5 m 工作日 345天 綜合成品率 75%工廠儲存定額：原料 硅砂60天 鉭鈮石60天 石灰石60天 白云石60天 純堿30天芒硝60天 煤粉60天 燃料 天然氣30天2.4.1 玻璃成品產(chǎn)量計(jì)算 通常生產(chǎn)中，一玻璃重量箱= 2mm玻璃板10m2（ 玻璃的密度取2.5g/cm3）。產(chǎn)品年產(chǎn)量箱數(shù)：6000000.75345/50=3105000（重量箱） （1）產(chǎn)品任務(wù)見表2-7。 表2-7 產(chǎn)品任務(wù)表各類產(chǎn)品厚度比例（%）年產(chǎn)重量箱數(shù)年產(chǎn)m2數(shù)2mm1031050031050003mm501552500103500005mm3

31、093150037260006mm103105001035000 （2）完成各類產(chǎn)品各需要生產(chǎn)天數(shù)見表2-8。 表2-8 完成各類產(chǎn)品所需生產(chǎn)天數(shù) 工作日比例2mm3105000/（243.50.751430）=34.460.10063mm10350000/（243.50.75955）=172.030.50205mm3726000/（243.50.75580）=101.970.29766mm1035000 /（243.50.75480）=34.230.0999 因 34.46+172.03+101.97+172.03+34.23=342.69345 ，所以能完成生產(chǎn)任務(wù) （3）各種厚度玻璃全年

32、平均生產(chǎn)天數(shù)見表2-9。 表2-9 各類產(chǎn)品生產(chǎn)天數(shù)2mm3450.1006=34.713mm3450.5020=173.195mm3450.2976=102.676mm3450.0999=34.47 （4）計(jì)算產(chǎn)量見表2-10。 表2-10 產(chǎn)量表 重量箱2mm34.712414303.50.75=3127023.9（m2）312702.393mm173.19249553.50.75=10419976.35（m2）15629964.535mm102.67245803.50.75=3751561.8（m2）937890.456mm34.47244803.50.75=1042372.8（m2）3

33、12711.84 （5）產(chǎn)量匯總見表2-11。表2-11 產(chǎn)量匯總產(chǎn)品厚度（mm）2356年總數(shù)年產(chǎn)（m2）3127023.910419976.35751561.81042372.818340934.85年產(chǎn)重量箱312702.3915629964.53937890.45312711.843126301.132.4.2 玻璃液熔化需用量 (1) 各種厚度玻璃日熔化量相同。下面以3mm玻璃計(jì)算 955243.50.0032.5=601.65（t/d） (2) 產(chǎn)生碎玻璃量 601.685（1-0.75）=150.41（t/d） 碎玻璃損失率0.5% 碎玻璃回熔窯量:150.41（1-0.5%）=

34、149.66 (3）由配合料熔成玻璃液量:601.65-149.66=451.99（t/d）第3章 熱工計(jì)算3.1 耗熱量的計(jì)算3.1.1 已求得的數(shù)據(jù) （1）原料組成見表3-1。 表3-1 原料組成 原料名稱料方/%（以干粉料計(jì)算）化學(xué)組成/%sio2al2o3fe2o3caomgor2oc砂巖54.67594.640.010.200.050.04長石8.67174.4014.900.230.450.559.75石灰石3.1092.370.090.1052.261.20白云石15.3140.940.010.0931.2420.60純堿17.4558.22芒硝0.77443.24煤粉0.041

35、87.12合計(jì)100.0 （2）碎玻璃用量占配合料的20% （3）配合料（不包含碎玻璃）水分：4% （4）玻璃熔化溫度 14653.1.2 100濕粉料中形成氧化物的數(shù)量 表4-2 形成玻璃液的各氧化物的量 單位：質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）原料名稱形成玻璃液的氧化物量的計(jì)算氧化物數(shù)量/sio2al2o3fe2o3caomgor2o總數(shù)砂巖54.68%10096%94.64%=49.6754.68%10096%0.01%=0.005254.68%10096%0.20%=0.10554.68%10096%0.05%=0.02656.05%10096%0.04%=0.02149.670.0050.1050.02

36、60.02149.83長石8.67%10096%74.40%=6.1938.67%10096%14.90%=1.2408.671%10096%0.23%=0.0198.671%10096%0.45%=0.0388.671%10096%0.55%=0.0468.671%10096%9.75%=0.8126.1931.2400.0190.0380.0460.8128.348石灰石3.109%10096%2.37%=0.0713.109%10096%0.09%=0.00273.109%10096%0.10%=0.02983.109%10096%52.26%=1.55983.109%10096%1.2

37、0%=0.03580.0710.0030.031.560.0361.699白云石15.314%10096%0.94%=0.13815.314%10096%0.01%=0.001515.314%10096%0.09%=0.013215.31%10096%31.24%=4.59315.31%10096%20.60%=3.0290.1380.0020.0134.5933.0297.784純堿17.45%10096%0.5832=9.7539.753芒硝0.774%10096%0.4324=0.32130.321合計(jì)56.081.250.166.223.1310.8977.72玻璃成分/%72.151

38、.610.028.004.0314.011003.1.3 100濕粉料逸出氣體組成表3-3 逸出氣體組成原料名稱逸出氣體量的計(jì)算逸出氣體量co2h2oso2總量石灰石白云石純堿芒硝煤粉濕粉料3.109%10096%0.439=1.312615.31%10096%0.4712=6.927317.45%10096%0.4178=6.9990.774%10096%0.5676=0.42170.041%10096%0.8712 =0.1261004%4.01.31266.92736.9990.1264.00.4221.31266.92736.9990.4220.1264.0質(zhì)量/15.36464.00

39、.42219.7863體積（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）/m37.82314.97510.147612.9458所占體積分?jǐn)?shù)/%60.4338.431.14100.03.1.4 配合料用量的計(jì)算 （3-1）即：碎玻璃量=粉料量 即1粉料中需要加入0.25碎玻璃，可以得到玻璃液： 1-19.7863%10.251.0521(kg) 因此，熔制成為1玻璃液需要粉料量： =(kg) =(kg) 熔化成1玻璃液需要的配合料量為：0.2376+0.95021.1878 (kg)3.1.5 生成硅酸鹽耗熱量（以1濕粉料進(jìn)行計(jì)算，單位kj/kg） 由caco3生產(chǎn)casio3時(shí)反應(yīng)耗熱量q1： q11536.6gcao153

40、6.6（0.0210+0.0375+1.5598)/10024.9476 由mgco3生成mgsio3時(shí)反應(yīng)耗熱量q2： q23466.7gmgo3466.7(0.0210+0.0458+0.0358)/1003.5568 由camg(co3)2生成camg(sio3)2時(shí)反應(yīng)耗熱量q3： q32757.4gcamgo22757.4（4.5927+3.0285)/100210.1470 由naco3生成nasio3時(shí)耗熱量q4： q4951.7gna2o951.79.7530/10092.8193 由na2so4生成 naso3時(shí)耗熱量q5： q53467.10.3213/10011.1398

41、 1濕粉料生成硅酸鹽耗熱量： q0q1q2q3q4q5 24.9467+3.5568+210.1470+92.8193+11.1398342.60963.1.6 玻璃形成過程的熱量平衡（以生成1玻璃液計(jì)，單位是kj/kg,從0算起） （1）支出熱量 a. 生成硅酸鹽耗熱量：qq0g粉342.60960.9502325.5476 b. 形成玻璃耗熱量：q347g粉（10.01g氣） 3470.9502（10.0119.7863）264.4679 c. 加熱玻璃液到1465耗熱量：qc玻t玻 c玻0.6724.160104t玻0.6724.61010414651.3474 q c玻t玻1.3474

42、14651973.9410 kj d. 加熱逸出氣體到1465耗熱量：q0.01v氣g粉c氣t熔 式中 v氣12.9458 g粉0.9502 t熔1465 c氣cco2（co2%so2%）ch2oh2o% 2.3266（60.431.14)%1.82538.43% 2.1338 q0.01v氣g粉c氣t熔0.0112.94580.95022.13381645 384.5345 e. 蒸發(fā)水分耗熱量：q2491g粉g水 q2491g粉g水24910.95024%94.6719 共計(jì)支出熱量：q支qqqqq 325.5476+264.4679+1973.9410+384.5345+94.6779

43、3043.1689 （2）收入熱量（設(shè)配合料入窯溫度為25） a. 由碎玻璃入窯帶入的熱量：q c碎玻璃g碎玻璃t碎玻璃 c碎玻璃0.75112.65104250.7577 q c碎玻璃g碎玻璃t碎玻璃0.75770.2376254.5007 b. 由粉料入窯帶入的熱量：q c粉g粉t粉 qc粉g粉t粉0.9630.95022522.8761 共計(jì)支出熱量：q收qq4.5007+22.876127.3768 （3）熔化1玻璃液在玻璃形成過程中的耗熱量：qq支q收3043.1689-27.37683015.1921( kj)3.2 燃燒計(jì)算3.2.1 煙氣組成計(jì)算5 （1） 天然氣成分見下表3-4 表3-4 天然氣成分 單位：質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）甲烷氫氣乙烷乙烯丙烷丙烯丁烷丁烯總計(jì)發(fā)熱量71252020100.225.8100.026000大卡/立方米 （2）計(jì)算基準(zhǔn):100m3天然氣； 條件： 重油完全燃燒；窯內(nèi)氣體或火焰按其化學(xué)組成成分以及具有的氧化或還原能力分為氧化氣氛、中性氣氛、還原氣氛三種。理論上，窯內(nèi)過剩系數(shù)1時(shí)，燃嬈中有多余的o2，具有氧化能力，窯內(nèi)為氧化氣氛；當(dāng)1時(shí)，燃燒產(chǎn)物中無多余的o2和未燃嬈完全的