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火焰空间主要有大碹、碹碴及胸墙组成。 1)大碹
大碹的跨度,根据熔化池的宽度而定,一般的跨度比熔化池宽度大400~500mm;大碹的厚度以大碹跨度的1/20~1/25来考虑;大碹的股跨比,大型窑为1/7.5~1/8,可计算大碹的拱高度。
本设计取大碹的跨度为11.7m,厚度为660mm,拱高度为1.46m。大碹分为四节,每节碹之间预留的膨胀缝为100mm。
2)碹碴
碹碴承受大碹的水平推力和重力,碹碴必须与大碹紧密吻合。 3)胸墙
对于燃油池窑,胸墙的高度在1.1~2m之间,本设计取1.95m。胸墙其下的挂钩砖头部做成阶梯状,胸墙从其上沿砌起,胸墙的托板用平头螺钉与下巴掌铁固定。
4、池窑冷却
由于玻璃池窑熔化部的池壁,尤其是液面线附近、投料池的拐角处等部位比玻璃池窑其他部位更容易受到玻璃液的高温蚀损,从而大大缩短池窑的寿命,因此需要在这些部位进行人工冷却。
人工冷却的方法包括吹风冷却和水冷却,本设计采取吹风冷却方法,并在熔化部池壁液面线附近及投料池拐角处等部位合理布置冷却风嘴。冷却风嘴一般布置在池壁顶端以下80~100mm处,风口上倾角约15°~30°,风嘴到池壁的距离要适中,一般在20~30mm之间。风嘴形状一般为鸭嘴型,出口断面要平整。池壁风管布置在池窑两侧,并且对称安装。
风管内风速采用经验值:主风管内为10~15m/s,支风管和垂直支风管内为8~12m/s。本设计风管为圆形,本设计冷却风量为121270m3/h,则根据风管内风速经验值,可计算出主风管半径在0.85~1.03m之间,支风管和垂直支风管半径在0.67~0.82m之间,本设计取主风管半径为1m,支风管和垂直支风管半径为0.7m。 6.1.2投料部设计
1、投料机的选型
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目前,投料机类型有很多,主要有:螺旋式投料机、垄式投料机、振动式投料机、辊筒式投料机、倾斜毯式投料机及弧毯式投料机等。垄式投料机投入的料层较厚,料会堆成垄状,对加速熔化很不利,同时还存在“飞料”和“漏料”现象,容易堵塞1、2号小炉对应的蓄热室内格子体,并且窑头扬尘也较为严重;辊筒式投料机的使用效果也不是很理想。经试验,倾斜毯式与弧毯式投料机比较适合大型浮法平板玻璃池窑。本设计采用倾斜毯式投料机。
2、投料池尺寸
对于采用倾斜毯式投料机的池窑,其投料池宽度>80%的熔化池宽度,其投料池长度在1.8~2.4m之间。本设计熔化池宽度为11.25m,则可计算出投料池宽度>9m。本设计取投料池宽度为10m,投料池长度为2m。
3、前脸墙
前脸墙主要有普通碹结构、变形平碹结构、普通碹外加碹结构和L型吊墙结构四种。 本设计采用L型吊墙结构,采用耐热钢件吊挂,其宽度与熔化池等宽。L型吊墙分为直段部分和L形部分,直段部分用优质硅砖,L形部分采用烧结AZS砖。 6.1.3 分隔装置设计
1、玻璃液分隔装置
玻璃液分隔装置即卡脖,浮法玻璃池窑的卡脖宽度为熔化部宽度的40%~50%[14],此处取值40%,因为熔化部宽度为11.25m,则可计算出卡脖宽度为4.5m。如果采用搅拌器,则卡脖的长度在4.2~4.5m之间,本设计采用水平式搅拌器,取卡脖长度值为4.5m。卡脖深度与熔化池深度相同,即设计的1.2m。
在卡脖池底适当位置需设置窑坎,以达到延长玻璃液在熔化部的停留时间,减少冷却部向熔化部的玻璃液回流量,从而减少其二次加热的能耗,加速冷却玻璃液,以及迫使玻璃液向上流动,起到浅层澄清的作用。
对于冷却水管,采用一对冷却水管,从卡脖的两侧插入,采用矩形的水管,最大进入玻璃液的深度为0.3m左右。
2、气体空间分隔装置
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气体空间分隔装置为卡脖的上部空间,其类型主要有矮碹、吊矮碹、U型吊碹和双J型吊墙等。本设计选用矮碹作为气体空间分隔装置。
矮碹的胸墙高度≤0.15m,则此处取值0.1m;前、后山墙的厚度为分别与熔化部和冷却部胸墙厚度相同;卡脖碹厚度在0.3~0.35m之间,此处取值0.35m;卡脖宽度为4.5m,则取熔化部后山墙碹、卡脖碹、冷却部前山墙碹的碹跨度为4.95m,其股跨比一般在1/10~1/12之间,则可计算出股高在0.41~0.49m之间,则取股高值为0.45m。 6.1.4 冷却部设计
1、冷却部尺寸
玻璃池窑冷却部的作用是使玻璃液在冷却部均匀冷却降温到成型要求的温度,因此冷却部的尺寸是否合理的标准是玻璃液能否均匀冷却到成型温度。如果冷却面积过大,玻璃液就可能会冷却过头;如果冷却面积过小,则又会使玻璃液冷却不到成型的温度。
玻璃池窑冷却部面积的计算过程较为繁琐,本设计参考选取前人的经验数据,冷却部散热量为4589745kj/h,单位面积散热量为11419.41kj/(m2·h),冷却率为4.141t/(m2·d),冷却部面积为144.89m2。冷却部宽度一般在8.5~10m之间,本设计取10m,则冷却部长度可计算出为14.49m。冷却部池壁深度与熔化部池壁深度相同为1.2m。
2、耳池布置
由于耳池有加强横向对流的作用,可以使玻璃液通过卡脖后较快的向冷却部两边拉开流向耳池,减少卡脖后的死角面积。因此,本设计在卡脖后的冷却部适当位置设置一对耳池。耳池大小为2m×2m,深度为1.2m。
3、冷却部气体空间
冷却部的气体空间结构与熔化部火焰空间的结构基本相同,也包括大碹、碹碴及胸墙。冷却部气体空间跨度取10.45m,大碹股跨比一般在1/8~1/9,可计算出大碹拱高在1.16~1.31m之间,则取大碹拱高为1.2m,大碹厚度取350mm;碹碴选用钢碹碴;冷却部胸墙高度不宜太高,一般在500~700mm为宜,本设计取500mm。
4、流道
流道有收缩型、直通型、喇叭型三种。收缩型存在液流死角,目前使用较少;直通型结构简单,一般使用于较小规模的生产;喇叭型结构复杂,玻璃液流通畅,没有死角,
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一般使用于较大规模的生产。流道主要由安全闸板、调节闸板、流槽盖板砖,坎砖等组成。本设计采用喇叭型流道流道,流道长度为3.5m,与冷却部相接处宽度为3.6m。
6.2 热源供给部分
6.2.1 小炉设计
1、小炉尺寸计算
本设计的熔化量为600t/d,因此取小炉对数为6对。 小炉喷出口的面积计算公式如下:
f?(0.03~0.035)Fmn[12]
式中:Fm—池窑熔化面积,m2;
n—小炉对数。
已知熔化面积Fm=230.33m2,则可计算出小炉喷出口面积在1.15~1.34m2之间,取小炉喷出口面积为1.2m2。
熔化区长度为22.5m,则经计算综合考虑后取第一对小炉中心线到前脸墙距离
d1=4m,相邻小炉中心线间距d2=3.5m。因为小炉宽度尺寸大小与各小炉中心距有关,一般为小炉中心距的45%~55%,计算可得小炉喷出口宽度在1.57~1.92m之间,则取小炉喷出口宽度为1.7m。
小炉喷出口高度为:
h?1.2?0.7m 1.72、小炉结构布置
小炉平碹采用插入式,即小炉平碹从大碹碹碴下面插入。小炉平碹做成上平下成弧形,以使小炉平碹与大碹碹碴连接不必找平。平碹内弧的中心角不小于80°,本设计取平碹内弧的中心角为90°,平碹中心处的平碹砖厚度为250mm。平碹砖的块数为奇数,所有平碹碹碴砖底面与小炉垛砖的砖缝与胸墙上层砖的砖缝成一水平,保证其能够自由膨胀。
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小炉顶碹做成倾斜状,一般下倾角在20°~25°之间,本设计取20°。小炉脖底做成水平状。
小炉脖底下的操作空间尺寸即熔窑池壁外侧到蓄热室内侧墙处的距离,这里的环境条件较差。因此,此处的距离一般在2.7~3.2m之间为宜,本设计取2.7m;脖底到操作走台的高度,以使工人操作不弯腰为准,一般在1.6~1.8m之间,本设计取1.7m。 6.2.2 燃油烧嘴的选型设计
1、燃油烧嘴选型
在玻璃行业,我国传统上多使用由国内自行设计的高压内混式GNB系列重油烧嘴,本设计选用由GNB-Ⅲ型烧嘴改进而来的GNB-Ⅳ型烧嘴。其具有火焰覆盖面积较大、雾化质量较好、油耗较低、噪音减小,烟气中NOx含量较小,并且操作简便,还能延长窑龄等优点;克服了GNB-Ⅲ型烧嘴所具有的气压和油压要求较高、内混室易结焦、火焰不易转向等缺点。
2、燃油烧嘴安装位置的选择
重油烧嘴的安装位置主要有:小炉底烧系统、小炉底下插入式燃烧系统、小炉侧墙插入式燃烧系统、小炉顶插入式燃烧系统、小炉顶烧式燃烧系统及碹顶插入式燃烧系统。
本设计采用小炉底烧系统,烧嘴砖设在紧靠小炉底面的横梁下面,即玻璃液面和小炉脖底面之间。
3、燃烧器的安装
燃烧器喷嘴砖的中心线距离液面150mm,燃烧器调节成仰角2°~6°,燃烧器距离喷火口前端200~500mm[15],本设计采用3个燃烧器,取仰角5°,燃烧器距离喷火口前端300mm,燃烧器出口直径为100mm,燃烧器中心距为500mm。
6.3 余热回收部分
6.3.1 蓄热室形式
蓄热室的形式主要有连通式结构、分隔式结构、半分隔式结构、两小炉分隔式结构及两段式结构。
本设计的蓄热室形式采取分隔式结构。分隔式结构是将蓄热室以每个小炉分成若干个室,每个室的气体不能串通,气体分配靠每个室的支烟道上的闸板来调节。这种结构
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