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篮式与李赫特式也被普遍采用。选择格子砖的排列方式,既要考到工艺要求,还要考虑到操作条件的可能性,方为合理。
蓄热室钢结构
蓄热室钢结构承受着蓄热室碹的推力,它的主要作用是固定住蓄热室碹和墙。钢结构包括立柱、拉条、立柱联梁、碹碴角铁、炉条碹碴角铁等。与窑体上部结构一样,碹碴角铁将碹顶的推力传递到工字钢立柱上。蓄热室立柱顶端有几根拉条将其拉紧,拉条两端加工成螺纹并配有螺母垫板等。立柱柱脚砌入蓄热室底板基础柱脚孔里。一般钢架立柱的距离为1.5~3米,以保证立柱的安全可靠。
3.6 烟道系统设计 3.6.1 烟道的基本结构
烟道为碹结构,浮法窑烟道碹厚一般为230毫米,中心角为90°,下面为矩形断面(断面大小由烟气流速计算)。烟道内侧为粘土砖,外侧依次为保温砖和红砖。
3.6.2 烟道的布置
烟囱的设置原则;要保证任何季节都有足够的抽力要能克服因积灰、积水、漏风等对抽力的影响;烟囱的高度应符合环保部门的规定,以减少排出烟气对厂区内和厂区附近环境的污染,还要考虑附近是否有飞机场,烟囱的高度不得妨碍飞机的起飞与降落。
(1)烧重油或天然气:烟道布置在蓄热室内侧即窑池下方,由总烟道和分支烟道组成。在分支烟道上设有烟气闸板和助燃风进口,在支烟道上设有空(烟)气交换机闸板(换向闸板),在总烟道上设有转动闸板以调节窑压。在烟囱根设一道闸板以调节抽力。
(2)烧煤气:具有空气和煤气两条烟道,并且有煤气换向跳罩,其烟道布置复杂。
3.6.3 烟道的基本结构
烟道为碹结构,浮法窑烟道碹厚一般为230毫米,中心角为90°,下面为矩形断面(断面大小由烟气流速计算)。烟道内侧为粘土砖,外侧依次为保温砖和红砖。
四、窑炉各部工艺计算
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4.1 熔化部尺寸
熔化面积决定于融化率,玻璃池窑熔化率的大小与许多因素有关:配合料的熔化温度、燃料种类和特性、耐火材质量、对玻璃质量的要求、池窑规模和结构、玻璃液颜色、配合料颗粒度、投料方 法、是否采用了强化熔融的措施如池底鼓泡、玻璃液搅拌及 电辅助加热等 )、余热利用及窑体保温等。因此熔化率是一项综合性技术指标,也是一项重要的技术经济指标,它反映了池窑单位熔化面积的熔化能力即熔化强度)和熔制作业水平。 熔化率根据生产实践经验选取,根据我国目前的生产条件和管理水平确定。熔化率取得太高难以保证玻璃质量;同时由于熔化温度的提高,从而缩短窑炉使用寿命(使用周期缩短);操作管理也较困难。熔化率取得太低不能充分发挥熔窑潜力,不经济,造成浪费,所以确定熔化率时要从实际出发,全面考虑,力求取得最好的经济效果。
表3-1 平板玻璃池窑熔化率(t/m2·d)
熔化率
大型窑 2.0—2.8
中型窑 1.5—2.0
小型窑 1.3—1.5
日产500t横火焰窑融化率为2.185,现取日产550t/d横火焰窑融化率为2.342,根据公式
Fm=G/K;
式中 Fm — 熔化面积(m2) G — 窑炉熔化能力(t/ d)
K — 窑炉融化率(t/m2·d) 计算得熔化面积:
Fm=550/2.342=234.84m2
熔化区宽度根据经验公式:
Bm=0.75×10-2G+6.75=0.75×10-2×550+6.75=10.88m
熔化区长度根据公式:
Lm=Fm/Bm=234.84/10.88=21.58m
澄清区:可定义为从末对小炉中心线后1m处到卡脖入口处的区域,国内澄清区一般在5m左右,国内目前300—800t/d熔窑的澄清区长度在10~17m范围内,根据现有熔窑生产实际情况,350t/d熔窑澄清区长为13.3m,500t/d熔窑澄清区长为14.2m,现取熔窑澄清区长为15.0m。
熔化池深度:90年代以后,逐步出现了1.2m池深的熔窑,目前国内外浮法玻璃熔窑而言,绝大多数都采用1.2m深的池窑,本熔窑池深取1.2m。
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4.2冷却部尺寸
冷却部面积与熔窑的熔化能力、熔化率、空间分隔设备分隔程度、进入冷却部玻璃液温度、成型方法、对玻璃液质量的要求及冷却部空间高度、冷却部池深等因素有关。总之影响因素是复杂的,往往是从生产实践中的经验来确定冷却部的面积。国内通常用 冷却部面积与熔化部面积 比值来确定。其经验值列于表
表3-3浮法成型玻璃池窑冷却部面积经验值
冷却部面积/熔化部面积 0.5—0.7
冷却部面积/熔化区面积 0.65—0.8
全窑冷却面积/熔化面积 0.9—1.2
本熔窑取冷却部面积/熔化区面积之比为0.7,则冷却部面积为:0.7×234.84=164.39m2。保持冷却部的宽与溶化部宽一致即10m,长为:冷却部面积/
冷却部宽=164.39/10=16.44m。
4.3投料池尺寸
横焰窑是正面加料的,加料池长度除了考虑加料机的推料行程外,还要留出一段距离,使前脸墙水管不受加料机推力的影响,并使料堆表面受热预熔,以减轻窑内飞料。但这段距离不能太长,以防料堆表面结盖。加料池长度与熔窑规模无关,一般在1.35~1.5m范围内(设预熔池长可达2.6~3.0m)。根据经验,熔窑投料池长度取2.3m。横焰窑加料池的宽度取决于每台加料机宽度和所用加料机台数。希望在加料池宽度上布满加料机,根据加料量的需要轮换加料,使配合料在窑池横向上分布均匀,两侧留50~100mm以防玻璃液溢出。
近年来浮法成型玻璃熔窑已广泛使用辊式加料机或毯式加料机,其前脸墙是L型吊碹,加料池宽占窑池宽可达池宽的80%~85%,故本熔窑加料池宽取10.88×85%=9.25m,这样能减轻加料池与窑池衔接转角处的蚀损;配合料预熔面积大,配合料入窑后熔化面积也大,有利于提高熔化率。本窑炉投料池宽与熔化池宽度相同。
4.4卡脖尺寸
卡脖是配合矮碹使用的,卡脖处窑池的宽度视冷却部的要求和成型作业稳定程度而定,一般是熔化部窑池宽度的70%~75%左右。近年来我国有些新
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建玻璃熔窑已缩小到40%~60%左右,使冷却部向熔化部的回流量减少,从而减少了燃料消耗量,并减轻冷却部的冷却负担,加速了玻璃液的冷却,增加了玻璃产量。当卡脖缩小以后,在卡脖前后产生的三角形死区的扩大所带来的影响,用合理地配备耳池或加搅拌器可以得到解决。卡脖长度,不加搅拌器情况下约3m左右,浮法成型玻璃熔窑在安装搅拌器的情况下,卡脖尺寸多数是:长度5000mm,宽度4000mm。浮法熔窑卡脖一般为熔化池宽度的40%~50%,本熔窑取卡脖宽度为5m,池长为6m。
4.5小炉蓄热室尺寸
烧重油小炉只是引入助燃空气,而重油是从喷嘴喷入窑内。为了使引入的助燃空气与油雾迅速混合,充分燃烧,并获得预期的火焰要求,小炉的设计和喷嘴安装位置必须满足以下几点要求:
油雾和空气混合良好,得到充分燃烧;
火焰应满足生产工艺的要求。如火焰长度、喷射方向、覆盖面积及气氛性质等;
便于喷嘴的检修和调节,不易烧坏,不易结焦; 火焰不冲击窑体,油滴不污染玻璃液。
小炉脖底下的操作空间尺寸,即池壁外侧到蓄热室内侧墙处的距离。为了方便操作燃料喷枪,一般取此距离2.7~3.2m,脖底到操作平台高度一般取其1.8m左右。
表3-2国外部分平板玻璃窑的情况
生产能力(t) 熔化率
小炉对数
1号小炉到前脸墙距离(m)
250 600 815
1.45 2.44—2.68 2.95
5 8 10
4 4 4
末对小炉到卡脖距离(m) 10 16 20
26×10 36.56×10.36 32×12 熔化面积(m2)
小炉尺寸:由表知本熔窑取8对小炉,根据小炉喷出口的面积是一侧小炉喷出口的总面积与熔化面积的比值:
f总/Fm×100%=3.0%—3.5%,本熔窑取3.0%
得每对小炉喷出口面积为:
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f=f总/8=234.84×3.0%/8=0.88m2
表3-4烧油小炉空气出口宽度和高度
出口宽(mm) 1200—2000
油喷嘴在小炉口下面 出口高(mm) 400—700
出口宽高比 2.8—3.5
取出口宽1.3m,出口高为0.44m,则出口宽高比为:1.3/0.44=2.95
蓄热室结构设计
蓄热室长度决定与小炉的对数和间距,用L=d1+(n-1)d2+d3计算,式中d1为1#小炉中心线到蓄热室前端墙内侧的距离,一般取1.2~1.6m,本熔窑取d1=1.3m;n=8为小炉对数;d2小炉中心线距离为2.04+1.3=3.37m,d3末对小炉中心线到蓄热室后端墙内侧的距离,一般取d3=d1=1.3m。则:L=d1+(n-1)d2+d3=1.3+(8-1)×3.37+1.3=26.19m,设计蓄热室尺寸就是设计蓄热室格子尺寸,高度和宽度的适宜比值为2.0~2.3。根据经验本窑炉蓄热室宽度取4.80m,则:高为2.2×4.8=10.56m。
4.6烟道截面积设计
烟道既是排烟通道又是进气通道。烟道截面积通常是按烟气系统考虑。其截面积的大小影响很大:如截面积偏小,烟气流程阻力损失大,会增加窑压,从而降低熔窑使用寿命并增加烟囱的负担;如截面积偏大,砌筑费用大,占地面积大。
烟道截面积通常是根据烟气在烟道内的流速和流量求得,即
F烟道=V烟/w烟
式中V烟——通过某一段烟道的烟气量(Bm3/s)
w烟烟气在烟道内流速(Bm/s) 其经验值通常为1—3(Bm/s),本熔窑的流速取2Bm3/s。由经验知烟道的宽与高一般相差不大, 本熔窑的烟气流量为3m3/s,此处取烟道高为1.1m,则宽为:3/2/1.1=1.364m
在烟气流动过程中,其流速最好是逐渐增加或不变,但不能降低,以免灰尘沉积。烟气流量在各小炉中分配,要根据熔窑温度制度的要求及小炉对数而定,这与各小炉燃耗量是一致的。计算烟气量时要考虑由于烟道漏风而从外界吸入的空气量。这与熔窑结构、砌筑质量、熔窑的维护等有关。
根据计算,的熔窑各部尺寸为:
表3-5炉各部尺寸
项目 投料口
熔化能力(360t/d)
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