武汉理工大学《工程设计训练》设计说明书
课程设计任务书
学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 材料学院 题目: 43 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计
初始条件:
1、 产品的品种：陶瓷熔块 2、 产量：43 吨/天 3、玻璃的成分
表1 陶瓷熔块成分(wt/%)
成分 Wt% SiO2 Al2O3 MgO CaO K2O Na2O BaO B2O3 Sb2O3 Fe2O3 51.78 13.74 4.37 10.13 1.68 5.83 6.64 5.31 0.47 0.05 4、原料
表2 所用原料及基本要求 原 料 名 称 石 英 砂 钾 长 石 氢氧化铝 方 解 石 白 云 石 纯 碱 硝 酸 钠 碳 酸 钡 硼 酸 澄 清 剂 / 原 料 化 学 组 成(%) SiO2 99.4 63.7 0.4 / / / Al2O3 0.01 18 64.23 0.04 / / / / / CaO 0.01 0.1 0.02 55.99 / / / / / MgO 0.53 0.6 1.68 / / / / / Na2O / 0.8 / 57.61 26.75 / / / K2O 0.01 16.7 0.05 1.5 1.5 1.4 1.4 1.8 Fe2O3 0.04 0.1 0.02 0.01 / / 0.1 0.2 0.2 Na2CO3 :98.5 NaNO3 :98.5 BaCO4 :98.5 H2BO3 :98.5 Sb2O3 :98.0 其它 烧失量 34.02 43.99 47.61 40.89 71.75 23.18 42.90 外加水分(%) 11 30.3 21.64 5、配合料的水分：3.89%，通过石英砂引入，另加水0.11%。 6、纯配合料熔化，不外加碎玻璃。
7、玻璃的熔化温度：1514 ℃；熔化部火焰空间温度：1564 ℃。 8、助燃空气预热温度： 1208 ℃ 。 9、燃料：重油
表3 重油的元素组成 元素组成(%) C 85.68 H 12.60 O 0.57 N 0.40 S 0.23 3低热值(kJ/kg) A 0.02 W 0.50 42048.08 10、重油雾化介质：压缩空气,温度80℃，用量0.5Nm/kg油 11、空气过剩系数：α取1.12
12、窑型：蓄热式马蹄焰流液洞池窑
武汉理工大学《工程设计训练》设计说明书
要求完成的主要任务：
一、 撰写设计说明书，主要内容包括：
1、 设计依据及相关政策、法律、法规及设计规范 2、 物料平衡计算 2.1配料计算
2.2去气产物及组成计算 3、 热平衡计算 3.1燃料燃烧计算
3.2玻璃形成过程所消耗的热量计算 3.3燃料消耗量近似计算 4、 窑炉的结构设计
详细说明各部位的作用，各参数选择依据，并进行方案对比。。 4.1熔化部设计
包括熔化部的面积、长、宽、深度、火焰空间及投料口的尺寸。 4.2工作部的设计
包括工作部的面积、长、宽、深度及火焰空间的尺寸。 4.3玻璃液的分隔设备的设计 4.4出料口的设计
4.5小炉口的计算与设计 4.6蓄热室的计算与设计 4.7烟道与烟囱尺寸的确定 5、 窑炉耐火材料的设计与选择
包括池壁、池底、胸墙、大碹、蓄热室的耐火材料及保温材料的设计与选择。 要求作方案对比，阐述选择依据。 6、 窑炉主要技术经济指标
①熔化量：②熔化率：③熔化部面积：④冷却部面积：⑤一侧蓄热室格子砖的受热面积：⑥单位熔化部面积所占格子砖受热面积：⑦每公斤玻璃液所消耗的热量：⑧燃料消耗量：⑨玻璃熔成率。 二、 用CAD绘制一张窑炉总图（3#图打印）
时间安排:
15周 讲课、查阅资料、设计计算、绘制草图； 16周 CAD制图；
17周 撰写设计说明书、答辩。
指导教师签名： 年 月 日
系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
武汉理工大学《工程设计训练》设计说明书
目录
1.设计依据及相关的法律法规·····································1
1.1设计的依据：见附页《课程任务设计书》···························1 1.2国家相关法律、法规及设计规范··································1 1.3马蹄焰窑炉的特点··············································2
2.物料平衡计算····················································2
2.1配料计算······················································2 2.2去气产物及组成计算············································4
3.热平衡计算······················································5
3.1燃料燃烧计算··················································5 3.2玻璃形成过程中所消耗的热量····································6 3.3燃料消耗量近似计算············································7
4. 窑炉的结构设计················································8
4.1熔化部的设计··················································8 4.2工作部的设计·················································11 4.3玻璃液的分隔设备（流液洞）的设计·····························11 4.4出料口的设计·················································12 4.5 小炉口的计算与设计
4.6蓄热室的计算与设计···········································13 4.7烟道与烟囱尺寸的确定·········································15
5. 主要技术经济指标·············································16 6. 参考文献······················································16 7. 总结··························································16
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43 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计
1设计依据及相关的法律法规
1.1设计依据及其基本原则： 设计依据：见附页《课程任务设计书》
设计基本原则：
随着工业生产现代化水平的日益提高，能源供应日趋紧张，在本设计中，为了节约能源、降低成本，采用有效的保温措施。
在玻璃的生产中，熔窑是消耗能量最大的热工设备，对其采取有效的节能措施降低能量消耗、尽量技术先进，满足施工可能，操作方便，经济合理。窑体结构应满足以下要求：
1、 满足成型工艺的要求。
2、 保证既定的温度制度、足够的澄清时间、充分均化的条件等。 3、 保证所要求的火焰形状和尺寸。
4、 便于控制、调节和改变窑内的温度、压力和气氛制度。 5、 热效率要高，燃料消耗量要小。 6、 减轻日常操作和维修时的劳动强度。
7、 能适应原料粒度、水分、碎玻璃加入量、燃料成分等的波动。
8、 便于测量和控制生产过程中的各项热工参数。
选择合理的窑型至关重要。选择窑型时应考虑产品品种、质量要求、产量、熔化温度、成形制度、燃料种类、厂房条件、投资费用等因素。 马蹄焰窑炉的特点：
窑内火焰呈马蹄形流动（在窑内呈U形），仅在熔化部的前端设置一对小炉的玻璃池窑称为马蹄焰池窑（有时亦称U形池窑）。 马蹄焰窑炉的优点是：
1.热利用率高。马蹄形火焰在窑内呈“U”形，长度可达可达熔化池长度的1.3-1.5倍，行程较长，因而因而燃料燃烧充分，同时窑体表面积小，热散失量较少，可提高热利用率，，降低燃料消耗。目前先进的大型马蹄焰池窑比形同熔化面积的横焰池窑热耗量低15-20%。 2.结构简单，造价低，只有一对小炉布置在熔化池端墙上，而橫焰窑一般有3对以上的小炉，且布置在熔化池两侧，这将使横焰池窑结构复杂，砌筑困难，同时横焰池窑占地面积大，建窑和建厂房的费用都比马蹄焰池窑高，建一座马蹄焰池窑的费用比建同等规模
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的横焰池窑低25-30%。 马蹄焰池窑的缺点是：
1. 沿窑长方向难以建立必要的热工制度，火焰覆盖面积小，在炉宽度上的温度分布不均匀，尤其是火焰换向带来了周期性的温度波动和热点（即玻璃液最高温度的位置）的移动；
2. 一对小炉限制了炉宽，也就限制了炉的规模；
3. 燃料燃烧喷出的火焰有时对配合料料堆有推料作用，不利于配合料的熔化澄清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。
1.2 设计相关政策、法律、法规及设计规范
法律法规：
《中华人民共和国环境保护法》 《中华人民共和国大气污染防治法》； 《中华人民共和国环境噪声防治法》； 《中华人民共和国环境影响评价法》； 《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996 《玻璃工业污染物排放标准-容器玻璃》； 《建筑陶瓷厂节能设计规范》GB50543-2009 《平板玻璃厂节能设计规范》GB50527-2009 《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB 50211-2004 《玻璃窑炉节能监测》GB/T 25328—2010 《 工业炉窑保温技术通则》GB/T 16618-1996 设计规范：
玻璃池窑热平衡测定与计算方法 玻璃窑用大型粘土质砖 玻璃窑用镁砖
玻璃窑用低气孔粘土砖 玻璃窑用熔铸锆刚玉耐火制品 玻璃窑用烧结 AZS
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