武汉理工大学《工程设计训练》设计说明书
表8 空气量、烟气量及其组成的计算
重油化学组成% C H S N M 85.68 12.60 0.23 0.40 0.50 燃烧需氧量 （Nm3/Kg-重油) 1.60 0.71 0.00 2.31 2.30 0.28 2.58 9.71 12.29 燃烧方程式 C+O2=CO2 H+1/2O2=H2O S+O2=SO2 过剩空气系数为1.12 合计：13.02 合计100 燃烧产物量（Nm3/Kg-重油） CO2 1.60 1.60 O2 0.28 0.28 N2 0.00 9.71 9.71 H2O 1.42 0.01 1.43 SO2 0.00 0.00 可燃物的需氧量Nm3 O 0.57 理论氧气量Nm3 过剩氧气量Nm3 实际氧气量Nm3 被引入氮气量Nm3 实际空气量Nm3 实际烟气量Nm3 各成分的百分比% 12.29 2.15 74.58 10.98 0.00 ?其中，燃烧需要氧气量(Nm3/Kg)计算：
C:VO2=④④C/12*(22.4/100)=85.68/12*(22.4/100)=1.60 同理，
H:0.5*(12.6/2)*(22.4/100)=0.71 S:0.23/32*(22.4/100)=0.00 ?理论氧气量：
CHSO22.4?((?0.5*??)*VoO2= 122323210085.6812.60.230.5722.4?0.5*??)*?2.301223232100
过剩氧气量：（1.12 -1）*2.30=0.28
实际氧气量：理论氧气量*过剩空气系数=2.30*1.12=2.58 被引入氮气
2.58*79?9.7121量：
实际空气量=2.58+9.71=12.29 ?燃烧产物量：
根据方程式配比可以得出燃烧物产量，例如：CO2=O2=1.60；
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同理，可得其他燃烧产物量。 ④燃烧消耗量近似计算：
玻璃池窑单位熔化部面积所对应的总耗热量：
Q=(P* qg+K2*W)/(1-K1K2)=(62.5*3206.793 +1.25*58931*4.18)/(1-0.25*1.24) =736723.24KJ/(㎡*h)
其中：P=1.5*10^3/24=62.5 KJ/(㎡*h) K1=0.25 K2=1.24(可通过查“q2和K2之值”得出)
S=43/1.5=28.67㎡
W=58931 （可通过查图“熔化部面积与全窑向周围介质散热的关系”得出） 燃料为重油，则单位熔化部面积所对应的燃料消耗量
moil=Q/ Qnet =736723.24KJ/(㎡×h)/ 42048.08 KJ/Kg=17.52kg/(㎡×h)
4窑炉的结构设计
玻璃池窑是由玻璃熔制部分、热源供给部分、余热回收部分、排烟供气部分组成。在陶瓷熔块生产中，不需要进行成型，因此本设计中主要进行熔化部、工作部、玻璃液的分隔设备（流液洞）、小炉口、蓄热室、烟道与烟囱的设计。
4.1熔化部设计
熔化部作用：
玻璃池窑的的熔化部是配合料熔化和玻璃液澄清、均化的区域。在熔化部，燃料进行燃烧，为玻璃液及原料提供热量。原料及玻璃液经过热对流，热辐射等传热方式进行融化，澄清，均化。因此熔化部分为上下两部分，上部为火焰空间、下部为窑池。 各部分尺寸：
（1）熔化部的面积：F熔 = 产量÷熔化率=43÷1.5=28.67m2
（2）因为熔化面积为28.67m2，查《玻璃工业热工设备》表4-3取该马蹄焰池窑（无冷却部）熔化部长6.8，熔化部宽4.2，得长宽比1.6， 所以合理。
熔化部深度：h=0.4+0.5lg(28.67h)=1.13 m 据经验h应该在600---1000mm之间，且现在向浅池发展，本实验设计取h=900mm. (3)火焰空间尺寸
①火焰空间的长度：为保证受热面积，熔化部长度每边增加100—200mm,本设计取 150mm,根据L焰 = L熔 +2×0.15=6.8+2*0.15=7.1（m）
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?火焰空间的宽度：同长度设计相同，为保证受热面积，火焰空间的宽度一般比窑池的宽度大200—300mm，,即每边增加100—150mm,本设计取 150mm,即B0.15=4.5m；
③火焰空间上部面积： F焰 = L焰×B焰 =7.1×4.50=31.95㎡ （4）熔化部大碹和胸墙的设计：
中小型大碹股跨比（f=h/B焰）范围为f=1/7.5~ 1/8.5 ， 本设计大碹股跨比取f=1/8，则大碹升高 h = f×B焰 =4500×1/8=562m.
胸墙的高度：胸墙的高度与很多因素有关,本设计取H胸=1100mm；
简图示意:
火焰空间的高度：对于马蹄焰窑炉,为胸墙高度+大碹升高=1100+562= 1662mm。
火焰空间的体积：V
图一 熔化部大碹和胸墙
焰
焰
=4.2+2×
=（H胸 +2/3 h）×B焰×L
焰
=(1.1+2/3×0.5625)
×4.5×7.1=47.12m3
（5）火焰空间的校核：
对于烧油池窑，尤其是喷嘴放在小炉下面时，燃料其本在烧空间燃烧，可以用火焰空间容积强度的指标来确定和复核火焰空间的大小。火焰空间容积热强度是指在单位火焰空间容积池内燃料燃烧所发出的热量。 火焰空间的热负荷
Q=单位熔化部面积燃料消耗量*熔化部面积*低热值/火焰空间体积17.52×28.67×42048.08/47.13/4.18=111.948×103 kcal/m3*h
其允许范围在90---120×103 kcal/m3*h之间，则火焰空间的容积设置符合要求。
（6）投料口尺寸的确定：
投料口的作用：按时按量加入、液面稳定，薄层加入，预熔作用，减少粉料飞扬。 对于马蹄焰窑炉，可根据产量和投料机的类型来确定投料池的尺寸。
?投料池的长度范围为：1200-1300mm，本设计取1200mm；
?投料池的宽度范围为：因为日产量43t,产量较大，取窑内宽取800mm；
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投料池的深度为：与熔化部池深相同，即为：900mm；
?加料池离前端池墙400---500mm,取500mm.
此外，要将投料口设计成阶梯状，以便挡住火焰空间里面的火，并实现对物料的预熔作用。
4.2工作部的设计
工作部的作用：进一步均化玻璃液，将温度降低到一个合理的范围，分 配玻璃液到各个供料通道。 （1）工作部的尺寸
①长度在600—900mm之间，取600mm;
②宽比流液洞稍大或相等，取工作部宽为600mm; ③高度取900mm.
④工作部的面积F工=0.6m×0.6m=0.36㎡。 （2）工作部火焰空间的尺寸： ①工作部的火焰空间高度H工火
马蹄焰窑炉火焰空间高度范围一般是600-800mm，本设计取H工火为600mm。 ②工作部的火焰空间宽度B工火
根据B工火 = B工 + 2×（100—150）（mm），本设计取100mm 则B工火 =600+2×100=800mm ③工作部的火焰空间长度L工火
根据L工火 = L工 + 2×（100—150）（mm），本设计取100mm 则L工火 =600+2×100=800mm ④工作部胸墙的厚度 胸墙高度 350mm
胸墙厚度范围230-300mm，本设计取 300mm，电熔33#AZS-WS砖
4.3玻璃液的分隔设备(流液洞)的设计
本次设计玻璃液的分隔设备选取流液洞。
流液洞的作用、特点：流液洞结构过桥，是熔化部和冷却部洞位于窑底上面的一个涵洞。熔化好的玻璃液流过洞进入冷却部，由于流液洞的截面积小，且处于窑池的深层，从而大大降低玻璃液的温度（降80-90℃），可减少玻璃液的循环对流。
选用流液洞的形式，要根据日产量、玻璃料别、产品质量要求、熔化及成型温度、池
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窑的结构和尺寸等情况而定。流液洞的长度控制着玻璃液的降温程度。流液洞的宽度控制着流过玻璃液的均匀性，越宽越均匀，而对降温值得影响甚微。流高度控制着流过玻璃液的质量。 流液洞尺寸：
①流液洞的长度：洞长在600---900mm之间，本次设计取800mm. ②流液洞的宽度： 流液洞宽度范围300-500mm，本次设计取 450 mm； ③流液洞的高度：流液洞高度范围200-400mm，本次设计取 350 mm； 洞宽/洞高=450/300=1.5 在1.2—1.6之间，符合要求；
④流液洞个数：因为本次设计无其他特殊要求，一个流液洞已经可以满足要求，因此流液洞个数取1个。 流液洞流量负载校核：
K=43?1000/(30?45?24)= 1.45[kg/(cm2.h]
比较：1<1.45<2.5
故而流液洞的尺寸设计合理。
4.4 小炉口的计算与设计
小炉口作用：小炉是玻璃池窑的燃烧设备，承担组织火焰的任务，并且连接熔化池和热回收装置，在蓄热池窑中的小炉还是排出废气的通道。 小炉尺寸的计算：
已知参数：空气过剩系数α=1.12
①每公斤重油消耗空气量 12.29Nm3/kg（表8 中的空气需要量） ②每小时重油消耗量x =17.52 kg/(㎡*h)* 28.67m2=502.30kg/h 则每秒钟应喷入的空气量V标 = 502.30×12.00/3600 =1.67Nm3/s 空气被预热到1208℃，此时体积为VT
VT = V标×（273+1208）/273 =1.76×（273+1208）/273=9.06m3/s
气体喷出速度v = L焰 + 5-6m/s,本设计取 5 ，
即v = L焰 +5=6.8+ 5=11.8m/s, 现在一般选用取10m/s ③马蹄焰窑炉小炉口宽度b为900—1200mm，本设计取b为1200mm
火焰覆盖系数：喷火口(小炉)宽度/熔化池宽度=1.2/4.2*100%=28.57%,(合理范围为25%-30%)所以合理；
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