白酒瓶玻璃工厂熔制车间设计重点部分

沈阳化工大学（本科毕业设计题 目： 日产90吨白酒瓶玻璃工厂设计 （重点部分：熔制车间） 院 系： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：2012年6月25日论文答辩日期：2012年6月26日内容摘要本设计的任务是日产90吨白酒瓶的玻璃工厂设计。以熔制车间的设计为重点。设计共分六部分，内容如下： 一、绪论。包括玻璃的发展史、课题的提出及设计内容。 二、厂址的合理选择以及工厂总平面设计。包括厂址的选择及全厂平面图的设计、运输等。 三、原料车间设计。这部分内容包括原料的种类、成分的确定、燃料、生产方法确定、物料平衡计算及原料的加工、储存及设备选型。 四、熔制车间设计。此部分对玻璃池窑的工作原理、作业制度、池窑结构、池窑的热工计算。 五、退火成型检包车间设计。包括成型设备选型及退火过程，设备选型及产品质量检测与包装。 六、经济技术评价。 由此六部分对输液瓶的整个生产过程进行了全面的设计。关键词： 白酒瓶； 熔制车间； 窑炉； 行列机； 原料目录一、绪论11.1 玻璃的定义以及分类11.1.1 玻璃的定义11.1.2玻璃的分类（按成分分类）11.2玻璃成分的发展21.3设计的提出和主要内容4二、厂址的合理选择以及工厂总平面设计62.1厂址的合理选择62.1.1建厂的有利条件62.1.2工厂的地理位置和水文地理条件72.1.3工厂所在地的交通运输条件92.1.4厂址所在地的给排水系统条件92.1.5供电92.2工厂的总平面设计102.2.1车间分布102.2.2厂区划分112.3全场平面图14三、原料车间153.1 概述及生产方法的确定153.2生产方法的确定153.2.1产品品种153.2.2产品品种153.3 物料衡算163.3.1 原料的确定163.3.2 原料的选择183.3.3 原料产地的确定193.3.4 玻璃成分的确定203.3.5 各项性能计算243.3.6 性能比较293.3.7 原料储存293.3.8 各种原料日用量313.3.9原料的加工323.3.10原料破粉碎的设备选型323.3.11收尘设备33四、熔制车间344.1 窑炉的分类及其结构354.1.1 玻璃池窑分类354.1.2 池窑结构354.3.1玻璃池窑的工作原理364.3.2燃料供应系统374.3.3池窑设计的依据384.3.4 设备选型384.4 窑炉设计尺寸设计384.4.1 熔化池尺寸计算384.4.2 熔化池其他尺寸计算394.4.3 燃烧计算424.4.4 小炉尺寸计算444.5 蓄热室设计454.6 交换器及烟道设计474.6耐火材料选择494.6.1常见的耐火材料494.6.2耐火材料的选择及使用504.7 保温材料的选择524.8钢结构524.9 窑炉主要参数一览表53五、成型退火及检包车间555.1 行列机的选择555.2 退火窑设计565.2.1 退火过程565.2.2 退火制度565.2.3 退火窑分类及选型575.3产品的检测与包装585.3.1 检验规则585.3.2产品包装59六、技术经济评价616.1经济财务分析616.1.1估计建设资金616.1.2估算产品生产成本616.1.3偿还贷款能力的分析和计算616.2经济效果评价及社会效益62沈阳化工大学学士学位毕业设计 第一章 绪论 一、绪论1.1 玻璃的定义以及分类1.1.1 玻璃的定义玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）的无机物。1.1.2玻璃的分类（按成分分类） 钠玻璃钠玻璃主要由氧化硅、氧化钠、氧化钙组成，又名钠钙玻璃或普通玻璃，含有铁杂质使制品带有浅绿色。钠玻璃的力学性质、热性质、光学性质及热稳定性较差，用于制造普通玻璃和日用玻璃制品。 钾玻璃钾玻璃是以氧化钾代替钠玻璃中的部分氧化钠，并适当提高玻璃中氧化硅含量制成。它硬度较大，光泽好，又称做硬玻璃。钾玻璃多用于制造化学仪器、用具和高级玻璃制品。 铝镁玻璃铝镁玻璃是以部分氧化镁和氧化铝代替钠玻璃中的部分碱金属氧化物、碱土金属氧化物及氧化硅制成的。它的力学性质、光学性质和化学稳定性都有所改善，用来制造高级建筑玻璃。 铅玻璃铅玻璃又称铅钾玻璃、重玻璃或晶质玻璃。它是由氧化铅、氧化钾和少量氧化硅组成。这种玻璃透明性好，质软，易加工，光折射率和反射率较高，化学稳定性好，用于制造光学仪器、高级器皿和装饰品等。 硼硅玻璃硼硅玻璃又称耐热玻璃，它是由氧化硼、氧化硅及少量氧化镁组成。它有较好的光泽和透明性，力学性能较强，耐热性、绝缘性和化学稳定性好，用来制造高级化学仪器和绝缘材料。 石英玻璃石英玻璃是由纯净的氧化硅制成，具有很强的力学性质，热性质、光学性质、化学稳定性也很好，并能透过紫外线，用来制造高温仪器灯具、杀菌灯等特殊制品。1.2玻璃成分的发展玻璃的历史悠久，据称有五千年以上，有了玻璃成分才有了玻璃，所以玻璃成分的历史也一样漫长。一般认为玻璃起源于公元前30002000年的美索不达米亚时代，当时用砂加硝石为原料，用木柴做燃料，木柴燃烧后的草木灰也混入玻璃中，成为玻璃成分之一，于是得到钠钙钾硅酸盐玻璃，其分析成分为（质量分数）65.0%、2.5%、2.4%、0.09%、3.5%、3.4%、17.0%、4.5%，由于含有大量的铁，玻璃呈深蓝色。以后玻璃制造技术传到埃及，公元前15801350年埃及尼罗河两岸分布了很多玻璃作坊，当时为钠钙玻璃成分，公元前1400年埃及玻璃的分析成分为61.7%、2.45%、0.72%、10.05%、5.14%、17.63%。我国玻璃开始于公元前457221年的战国时代，出土的玻璃壁、玻璃耳挡等饰品，根据化学分析为铅钡玻璃，深绿色玻璃壁成分为36%、13%14%、46%48%、+2%、0.8%0.9%。从目前已发表的论文中有关出土玻璃样品的化学分析数据，说明战国和汉代时期，玻璃成分有两种类型，一种是铅钡硅酸盐玻璃成分，另一种是钾硅酸盐玻璃成分，至唐代以后，我国玻璃成分主要为钾铅硅酸盐玻璃成分和钾钙硅酸盐玻璃成分。公元前250年，巴比伦玻璃为钠钙玻璃，其分析成分为65.8%、2.1%、1.6%、6.6%、4.7%、12.1%、2.4%、2.6%、0.8%、1.7%。即使到公元45世纪，波斯的玻璃仍为钠钙玻璃。由此可见，中国古玻璃与西方古玻璃为两大成分系统。13世纪中国古籍中有阿拉伯玻璃中加入硼砂（）以提高其耐急冷急热性的记载，说明该时已有了-系统成分。我国古代称玻璃为琉璃，汉代用此名词很多，唐代有时也称玻璃为硝子，但到了宋代把陶瓷上釉的器皿也称琉璃，主要制品为琉璃瓦，很容易与玻璃相混淆，所以清康熙初年，下诏令建立“玻璃厂”制造玻璃，与制造琉璃瓦的“琉璃厂”分开。20世纪90年代，我国台湾艺术家将彩色透明玻璃和乳浊玻璃用脱蜡铸造工艺制备的玻璃艺术品也成为琉璃，制作工厂成为琉璃坊或琉璃工房。16世纪捷克用内陆含钾较多的草木灰为原料制造的-玻璃，折射率和反射率均都高，透明性好，称为晶质玻璃（水晶）。英国森林比较少，所用的草木灰是由西班牙等地中海沿岸进口，沿海地区草木灰含钠量高，制得的玻璃透明性、白度均不如捷克水晶玻璃，1673年英国在玻璃成分中加入，制成-的铅晶质玻璃。从17世纪起，铅晶质玻璃称为高级器皿、工艺品、灯具的重要成分。1750年俄国学者罗蒙诺索夫研制了很多颜色玻璃成分，单用作着色剂的进红宝石玻璃就达70多种配方，还将周期表中19种元素引入到玻璃中。1811年欧洲开始采用铅玻璃成分制造光学玻璃透镜，逐渐形成火石玻璃系列。18世纪到19世纪中叶，西方的产业革命推动科学技术的进步，学者发现了化学周期表上O、Si、B、Al、Na、K、Sr、Ca、Mg等38种构成玻璃的主要元素，很多元素就有可能加入到玻璃成分中，形成多元玻璃成分系统；同时以食盐为原料制纯碱的大量生产，使玻璃原料由草木灰等天然原料改用工业纯碱，导致钠钙硅酸盐系统成为实用玻璃的主要成分，并以此为基础，派生出很多成分。1915年出现了硼硅酸盐（-）玻璃成分，该成分系统已成为仪器玻璃、工业玻璃的重要成分。1939年发现了镧系（-）高折射低色散玻璃，改善了光学玻璃的特性。1939年后，建立了新型的玻璃光学成分系统。1948年发明了-感光玻璃成分，为光敏感微晶玻璃的制备创造了条件。1954年报道了-半导体玻璃成分，1959年研制成-（、）低膨胀微晶玻璃，为微晶玻璃城的研究奠定了基础。20世纪60年代以后，各种类型、各种用途的微晶玻璃陆续出现，微晶玻璃已成为一个庞大的玻璃品种，因而微晶玻璃成分也就形成了一个大成分系统。1959年又有As-S-Br非氧化物玻璃问世，1968年Ovshinisky发现了硫族玻璃的开关功能和记忆功能，硫族玻璃成分逐渐引起重视。1973年研制成功-氟化物玻璃，如今氟化物玻璃成为重要的非氧化物玻璃系统，是制备红外透过窗口、高功率激光器的基质玻璃以及超低损耗光纤的重要材料。20世纪60年代就有学者将高硅氧玻璃氮化，形成氧氮玻璃。从20世纪80年代直到现在，非氧化物成分的研究和开发工作得到飞速发展，除了硫族玻璃成分、卤化物成分、氮氧玻璃成分外，还将其相互结合起来，如卤化物与硫族化合物结合起来，形成卤硫化合物成分等。至于天然玻璃则包括地球上因熔岩喷发而形成的黑曜岩、珍珠岩等玻璃质掩饰和陨石等天体落到地面上因冲击波加热而形成的冲击延玻璃等。远古时代人类就用黑曜岩制作工具，而今天黑曜岩、珍珠岩得到了广泛应用，例如我们用黑曜岩、珍珠岩为主要原料制造泡沫玻璃和瓶罐玻璃制品。1.3设计的提出和主要内容本设计任务书设计项目为日产量为90吨的白酒瓶工厂的熔制车间设计。以熔制车间的设计为重点。设计共分六部分，内容如下： 一、设计总论。包括课题的提出及设计内容。二、全厂平面设计。包括厂址的选择及全厂平面图的设计、运输等。三、原料车间的设计。这部分内容包括原料的种类、成分的确定、燃料、生产方法确定、物料平衡计算及原料的加工、储存及设备选型。 四、熔制车间设计。此部分对玻璃池窑的工作原理、作业制度、池窑结构、池窑的热工计算。五、退火成型检包车间设计。包括成型设备选型及退火过程，设备选型及产品质量检测与包装。六、经济技术评价。由此六部分对白酒瓶的整个生产过程进行了全面的设计。3沈阳化工大学学士学位毕业设计 第二章 厂址的合理选择以及工厂总平面设计 二、厂址的合理选择以及工厂总平面设计2.1厂址的合理选择2.1.1建厂的有利条件 厂址选择是否合理直接影响到建厂速度、建设投资、产品成本、生产发展和经营管理等各个方面，所以厂址选择是工业建设前期工作的重要环节，也是一项政策性和科学性很强的综合性工作。厂址选择一般分两个阶段进行，即选择建厂的地区位置和选择建厂的具体厂址。建厂的地区位置根据国民经济的远景规划和技术经济论证，确定工厂的所在地区或几个大概的地点，并且要在可行性研究报告和项目申请报告中加以注明。工厂的具体厂址则由设计单位会同该企业所属的工业部门和主管机关的代表或建设单位共同选定。厂址选择必须认真遵循以下原则：1、必须在上级机关所指定的经济区域或行政区域内选，保证工业布局合理，并兼顾建设地区的国民经济各部分的发展计划。2、贯彻国家关于基本建设的有关方针政策，节约用地，进可能少占或不占粮田，尽量用坡地，荒地，基地。3、考虑近期建设和长远发展的关系，厂区应既有发长能力，又不过早占用过多土地。4、厂址应接近原料、燃料产地和成品销售地区，有劳动力资源，交通运输方便。5、厂址应避开大型水库、桥梁、铁路枢纽、电台、军事基地、有开采价值的矿区及飞机场等。同时，应避开八级以上地震区、滑坡区、泥石流等不良地段。厂址选择的基木要求：1、 节约用地、考虑发展； 2、利用城镇设施，节约投资；3、满足环境卫生与交通运输要求；4、不淹不涝，靠水近电；5、地质可靠，少挖少填；6、利于协作；7、避开古墓、文物、航空站、高压输电线路和城市工程管道等。2.1.2工厂的地理位置和水文地理条件玻璃产品附加值低，不适宜远销，而且其对原、燃料及动力等有较高要求，工厂最好尽可能靠近销售地区和原料基地。在确定建厂地区时还应考虑整体的工业布局，以满足各个地区的需要。在规划地区的工业布局时，应考虑建厂的规模。但工厂应具有相当的规模，以保证规模效益。玻璃工厂的主要设备玻璃熔窑，对于其基础的不均匀沉陷有比较严格的要求，尤其是浮法生产工艺的锡槽部分要求更高。此外，大型厂的原料仓库，由于大面积堆料，也要求建厂地区有较好的工程地质条件。一般情况下应避免在软土、湿陷性黄土、岩溶等工程地址条件差的地区建厂，以减少工程量和土建费用。根据以上原则和要求，初步选定厂址在沈阳市工业比较集中的铁西兴华大街二段路东，厂址南侧为北四路，北侧与沈阳造纸厂相连，东与沈阳鼓风机厂相邻。占地6.7万平方米，其中厂区占地约为5.4万平方米。 该厂地下水埋藏深度距地表10米以下，水质条件适合于生产的要求。厂内有两眼深井，供水能力为2764吨/天，并有32米高150吨水塔一座。厂内还有循环水系统。生活用水由自来水公司供应。该厂沿兴华大街呈长方形，分成南北两部分，北侧为厂区，南侧为生活区。全厂东西长约194米，南北长约345米，其中北侧厂区部分约275米，南侧生活区部分约70米。厂内地形平坦，海拔标高约在41.542.20米，厂区工程地质属于第四纪砂砾石层。地基土容许承载力为18吨/米2。地震基本裂度为7级。沈阳市气象资料为：1、气温：年平均温度为7.7oC 极端最高温度 38.3oC 极端最低温度 30.6oC2、气压：夏季大气压力 750mmHg 冬季大气压力 766mmHg3、湿度：夏季通风计算相对湿度 64% 最热月月平均计算相对湿度 78%4、风： 年主导风向 S 夏季主导风向 S 夏季平均风速 3.0m/s 冬季平均风速 3.2m/s5、最大积雪深度：20mm6、最大冻土深度：139mm7、冬季日照率：59%2.1.3工厂所在地的交通运输条件厂内有200米长铁路专用线，可便于原材料、燃料及部分产品的运输。位于厂前的兴华大街与市区内的交通干线建设大路相连。沈阳酿酒厂和沈阳啤酒厂为本厂市内主要用户，此二厂分别距本厂300米和2000米，为于兴华大街和建设大路旁，运输非常方便。各种原材料、燃料及部分外发产品，依靠铁路解决，市内产品由用户备汽车自行解决运输。少量生产中产生的废料、杂物由本厂车辆解决外运问题。各生产环节中运输，将根据各车间需要添置一些铲车及自卸汽车，部分工序之间联系则用手推车解决。2.1.4厂址所在地的给排水系统条件本厂有深水井两眼，日供水能力为2764吨。生活用城市自来水400吨/天，循环回收水400吨/天。厂里日用水量约为2400吨/天，故可以满足要求。2.1.5供电 厂址应有动力供应的便利条件，要求工业电源以及其它动力来源的可靠，邻近电源盒其它动力源中心。高温设备的突然停机会造成极大的破坏，因此必须有备用电源。 供电的特殊条件和要求：1、厂区电源进线端的短路电流值或供电系统中指定短路点的短路电流值：供电母线上的短路容量神s K（MVA）起始次暂态短路电流I（kA）冲击短路电流（kA）稳定短路电流（kA）单相接地电流（kA）2、国内的供电系统一般为小接地电流系统3、工厂供电电源线路继电保护装置的方式和整定值，供电单位对工厂受电回路继电保护的装置方式和整定值的要求4、供电电源点至工厂的输电线路的敷设方式，导线或者电缆的型号、规格，进入工厂的位置2.2工厂的总平面设计2.2.1车间分布 生产车间玻璃工厂主要的生产车间如表21所列表21 玻璃工厂主要的生产车间名字原料车间熔制联合车间玻璃加工车间原料选矿车间原料吊车库原料破碎工段原料配料工段原料混合阶段天桥熔制车间耐火工段玻璃水池烟囱退火窑切装车间包装车间其它深加工车间 辅助车间 原木加工车间、造箱车间、打砖房等。 如浮法玻璃厂还需要设置氮氢站、制氮工段、氮气管、氢气管、氧气管、制氢工段、罐氧工段、贮气罐。 生产服务设施 动力设施：变电所、空压站、锅炉房、油站、煤气站、液化石油气站、天然气调压站、汽油气化设施、重油裂解设施 公公共工程设施：水泵房、水池、沉淀池、水塔、冷却塔、污水泵房、污水处理站、上水管、下水管、循环水池、循环水管、热力通道。 仓库堆场设施：原料仓库、原料堆场、碎玻璃堆场、成品库、煤库、原木堆场、木板、稻草库、木丝库、材料库、露天材料库、设备仓库、包装箱回收堆场、集装架、集装箱库、桶装油库。 运输装卸设施：铁路、机车房、板道房、道路、汽车库、铲斗车库、电瓶车库、汽车地磅、装卸设施、起重设施。 全厂性设施：办公室、化验室、警卫室、食堂、医务室、哺乳、围墙、大门、出路门、消防设施、自行车棚、三班宿舍、招待所、浴室、体育场地、宣传设施、厕所、绿化、环保设施。2.2.2厂区划分 为了节约土地，建立良好的建筑整体，应根据工厂的生产性质和规模，进行厂区划分。 厂前区 主要组成为办公室、化验室、警卫传达室、汽车库、食堂、医务室、哺乳、围墙、大门等。 其主要特点如下：厂前区是宿舍和工厂联系的枢纽，其布置要有利于工厂的生产管理，便于为工人生活服务，要照顾工人的整体，又符合城市规划要求。厂前区一般与人流入口结合，应使厂前区位于整个工厂的上风位厂前区。玻璃厂的货运量大，一般应将人流入口与货运入口分开设置。 原料准备区 主要组成为：原料车间（包括破碎、配料、混合） 主要特点及布置要求如下： 原料车间的主要任务是将进厂的各种原料进行加工和配料，制成合乎工艺要求的配合料并输送至熔制车间，以缩短配合料的输送距离，避免产生分料，影响熔化质量。 原料准备区货运量大，需有大量的堆场及库房储存各种原料。因此，要求能方便地引入铁路线，并尽可能布置在铁路、公路出入口处或专用码头附近，创造方便的装卸运输条件。 熔制车间 其主要组成为熔制制瓶车间、肥热锅炉房、玻璃水池、耐火工段等，其主要特点及布置要求如下： 熔制制瓶车间是玻璃厂的 主要生产车间，与各车间关系密切，通常以此为中心进行厂区布置。其辅助生产设施（如空压站、油泵房等）要合理布置，满足生产、防火卫生等要求，组成有机的整体。 熔制车间是高温生产车间，宜设在较为开阔、通风良好的地段。 熔制车间高大，窑炉基础要求沉陷小而均匀。应布置在工程地质良好的地段。同时，应布置在地下水位较低的地段，以避免烟道浸水，影响熔化质量。 熔制车间用水、用电量均较大，并要求连续不间断地供给，因此动力设施及工程设施应尽量靠近本车间。 成品及加工区 其主要组成为成品包装、成品库、加工车间等，其特点及布置要求如下： 瓶罐玻璃工厂无加工车间，熔制成型后即包装入成品库，故熔制制瓶车间应靠近成品库。但玻璃工厂的特点是货运量大，要求有良好的厂内外运输条件，并尽量创造装卸运输机械化条件。 本区工人较密集，要求有良好的采光、通风条件，并尽量合理安排人流物流。 动力及辅助生产区 该区内布置全厂性生产用的仓库和各种用途的堆场，如包装材料库、耐火材料库、五金材料库、总材料库、废料堆场、成品及半成品堆场或仓库、易燃材料与危险品库等，该区面积较大。由于该区的运输量很大，亦为全厂主要原料和产品、废料的吞吐处，故应该近于铁路或道路运输方便之处，常沿铁路线的两旁进行布置。本区较为零乱，常位于厂区后部。 堆场及贮罐区该区内布置全厂性生产用的仓库和各种用途的堆场，如包装材料库、耐火材料库、五金材料库、总材料库、废料堆场、成品及半成品堆场或仓库、易燃材料与危险品库等，该区面积较大。由于该区的运输量很大，亦为全厂主要原料和产品、废料的吞吐处，故应该近于铁路或道路运输方便之处，常沿铁路线的两旁进行布置。本区较为零乱，常位于厂区后部。2.3全场平面图 全场平面图见图2-1 图2-1 工厂设计平面图61沈阳化工大学学士学位毕业设计 第三章 原料车间 三、原料车间3.1 概述及生产方法的确定原料车间是玻璃工厂生产中的重要组成部分。一个合理的原料车间布置必须是能够顺利地将原料选入窑炉而且还应节约成本，提高工程经济效益。用于制备玻璃配合料的各种玻璃工业原料一般分为主要原料和辅助原料两大类。前者来自石粉加工厂，后者来自化工部门。 本次试验所设计的白酒瓶采用高钙系统，生产的主要原料是硅砂、方解石、纯碱、石灰石、长石等。辅助原料（俗称小料）为萤石、白砒等。 本设计利用现代技术，采用计算机控制系统，使原料车间实现自动化控制。这样就能克服工人在长期重复简单劳动可能带来的差错。还能减少工厂人员编制，方便管理，提高经济效益。 原料车间各种原料的加工、粉料入仓工段为一班制生产，配料工段为三班制生产。各种原料入仓储存时，一般要不少于3天的用量。3.2生产方法的确定3.2.1产品品种 本次设计产品为透明白酒瓶3.2.2产品品种产品品种见表3-1表3-1 产品品种项目名称指标项目名称指标满口容量55010ml公称容量500ml质 量50010g瓶 高2891.8mm瓶身直径 74.31.5mm瓶口内径160.3mm瓶口外径 26.30.3mm最大厚度5mm3.3 物料衡算3.3.1 原料的确定 引入的原料：石英砂 是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物，其含量一般都在6575%之间。石英砂是引入二氧化硅的主要原料。 石英砂，也称硅砂，主要是由石英颗粒所组成。质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁质和有机物质，故多呈淡黄色或黄白色。 石英砂的纯度直接影响到玻璃的透明度，故本厂对石英砂作如下要求： 90%，5.2%，0.35%进厂水分98%，1%，0.1%进厂水分51%，0.1%。水分1%粒度要求20目全通过 作为澄清剂的原料：白砒+硝酸钠白砒主要成分是，一般为白色结晶粉末，其为无定形的玻璃状物质。白砒是剧毒的原料，因此使用时要特别注意，并由专人保管。与硝酸盐共同使用；硝酸钠，主要成分为。 作为助溶剂的原料：萤石 萤石的主要成分是，能够加速玻璃形成反应，降低玻璃液的粘度和表面张力，促进玻璃液的澄清和均化，增加玻璃液的透热性。 碎玻璃 生产过程中产生的玻璃制品以及从熔炉放入的玻璃液经水骤冷的玻璃碎块、熔炉翻建过程的炉底料与从社会上包括玻璃制品使用厂家和物质回收部门收集的废旧玻璃制品、碎片等统称为碎玻璃。 碎玻璃在使用过程中又称熟料，其应用对工艺制度影响很大。在玻璃瓶罐行业中，生产中使用的碎玻璃的用量在3060%。碎玻璃的使用，能够降低生产成本、碱耗、能耗，增加熔炉出料率，消除废渣公害和改善生态环境等。 对碎玻璃的要求是： 成分与颜色应与熔制的玻璃相符合，否则将使玻璃体的组成不一致，易产生缺陷。所以当循环使用或是从外厂而来的碎玻璃时要进行化学成分分析，并补充其他原料以校正其化学组成。在循环使用时，主要由于碱金属氧化物等的挥发，应进行挥发氧化物的补充。 块度大小不一的碎玻璃，会引起玻璃体的条纹等缺陷。因此要求同样大小的碎玻璃应该有90%，且粒度在2050mm之间。 在使用碎玻璃时，必须要进行挑拣、破碎、洗涤、除杂和磁选除铁以保证碎玻璃的质量。3.3.2 原料的选择 选择原料的起码前提是能满足产品质量要求和工艺要求。 1、料的质量必须符合要求，且成分稳定。 原料的化学成分、矿物组成、颗粒度都应符合规定要求。特别是原料的纯度和铁含量一定要在规定范围之内。此外，化学成分要稳定。 2、尽量少用质轻、易飞扬的原料。 质轻原料易飞扬，易分层，一则影响工人身体健康，二则易使玻璃产生缺陷。当然，原料的颗粒度大小也是影响粉尘的因素。 3、尽量少用有害和影响环境的原料。 对人体有害的白砒等应尽量少用，或与氧化二锑共用。使用铅化合物时，要注意劳动防护，并定期检查身体。萤石、食盐等对大气的污染严重，应尽量少用或不用。 4、价格低廉，运输方便，供应有保障。 对于一个工厂，原料价格的高低将直接影响产品成本和工厂的效益，应在保证质量的前提下，尽量采用价格低、产地近的原料。同时原料及时稳定的供应与原料产地的地理位置、运输条件极为相关。 5、少用对耐火材料侵蚀严重的材料。 为延长窑炉使用寿命，对诸如萤石、冰晶粉、硝酸钠、芒硝等助熔剂，因对耐火材料侵蚀较大，应尽量少用或不用。 6、充分利用天然矿物原料。 在这方面，应首先了解产品的价值、用途、销售对象，以便决定原料的等级。要权衡利弊，充分利用天然矿物原料。3.3.3 原料产地的确定 原料产地见表3-2 表3-2 原料产地原料产地价格（元/吨）石英砂内蒙甘旗卡30纯碱大连化工厂1400石灰石本溪60萤石湖南1700白云石大连70硝酸钠山东淮坊1000碎玻璃全国各地1203.3.4 玻璃成分的确定 本设计玻璃成分是参考玻璃成分设计与调整一书中的高白料瓶罐成分而定的。本设计玻璃要求成型性能良好，便于澄清、均化。 设计和参考玻璃成分见表3-3： 表3-3 玻璃参考、设计成分合计参考70.574.150.289.920.740.1914.16100.00设计70.004.200.309.900.750.6514.20100.00 原料干基化学组成见表3-4： 表3-4 原料干基组成石英砂91.24.80.40.090.442.181.25.0石灰石50.33.090.12白云石2.446.0纯碱57.94长石70.016.20.18硝酸钠38.31萤石66.81白砒99.9 物料的平衡计算是以玻璃的重量百分组成和原料的化学组成为基础，计算出融化100Kg玻璃液所需的各种原料用量，精确到0.01。 设需要石英砂x kg，长石y kg。 由石英砂和长石引入各氧化物量为：石英砂67.123.530.320.290.071.600.88长石2.880.680.007仍需各氧化物量为9.610.6813.22 需纯碱的量： 设需石灰石 w kg，白云石 z kg。 各原料引入氧化物的量：石英砂（73.6kg）67.123.530.290.070.321.600.88长石(4.12kg)2.880.680.007纯碱(22.99kg)13.22石灰石（19.06kg）9.590.590.02白云石（0.35kg）0.0080.16总计（120.12）70.084.219.890.820.351.614.2 计算辅助原料量： 白砒作澄清剂为配合料的0.2% 白砒用量： 白砒与硝酸钠共用，硝酸钠的用量为白砒的6倍 硝酸钠用量： 由硝酸钠引入： 相应的减去纯碱用量： 设纯碱挥发量为a，则 实用纯碱： 萤石为助熔剂，以引入配合料的0.5氟计，则萤石大致为配合料的1.03% 萤石用量： 由萤石引入： 相应的减去石灰石用量： 石灰石实际用量： 熔制100kg玻璃各原料的实际用量见表3-5 表3-5 原料世纪用量石英砂长石纯碱石灰石白云石白砒硝酸钠萤石总计73.604.1222.7217.410.350.241.441.24121.12 气体率 产率 若玻璃每次配合料量为500kg，碎玻璃用量为35% 碎玻璃用量： 粉料用量： 放大倍数：2.68500kg玻璃各原料用量见表3-6表3-6 500kg原料用量石英砂长石纯碱石灰石白云石白砒硝酸钠萤石总计197.2511.0460.8946.660.940.643.863.32324.60 湿基用量： 石英用量： 硝酸钠用量： 萤石用量： 若拟定配合料粉料中含水量5% 加水量： 配料单见表3-7： 表3-7 配料单原料熔制100kg玻璃原料用量（kg）原料含水率%每次制备500kg配合料减去碎玻璃后，各种原料用量（kg）干基湿基石英砂73.605197.25207.63长石4.1211.0411.04纯碱22.7260.8960.89石灰石17.4146.6646.66白云石0.350.940.94白砒0.240.640.64硝酸钠1.4413.863.90萤石1.2413.323.35总计121.12324.60335.05 实际配方见表3-8： 表3-8 实际配方成分合计含量69.294.160.349.780.811.5814.04100.003.3.5 各项性能计算合计参考70.574.150.289.920.740.1914.16100.00含量69.294.160.349.780.811.5814.04100.00 密度 公式： 式中：玻璃密度() 玻璃中各氧化物的重量% 计算系数。2.202.754.303.603.20 热膨胀系数 公式： 式中：玻璃的热膨胀系数 玻璃中各氧化物的重量% 计算系数10-8051416345432 化学稳定性 公式： 式中：D化学稳定性系数 N玻璃组成中的重量% A玻璃组成中的重量% 热稳定性 公式： 式中：耐热急变温差(oC) 热膨胀系数 制品最大厚度(mm) 耐压强度 公式： 式中：玻璃的耐压强度(kg/mm2) 各组成氧化物的重量% 计算系数。1.231.00.201.100.52 粘度-温度 融化澄清范围 澄清时粘度为，融化时粘度范围 成型范围 成型点为 软化点 最常用Littleton软化点为 退火点 粘度为本次计算采用Ledererova计算式 公式：式中：常数 计算系数 玻璃成分含量2.02066.54-24.4210-15.5020-12.0313-20.583010.5717-29.62834.01338.91-15.3762-9.8774-3.7000-7.48807.0814-6.30617.65842.86-9.1468-7.01401.31070.75464.04232.251213.1628.80-8.1180-9.3102-1.01502.19244.7720-6.3459成分范围10.316.504.804.74.511.406.100.9 参考组成： 熔化温度：1540.28软化温度：722.90 退火温度：551.08 设计组成： 熔化温度：1522.03 化温度：714.62 退火温度：538.40 相对机速 公式：相对机速 式中：S软化温度 A退火温度 参考 设计 工作范围指数： 参考 设计 滴料温度： 参考： 设计：3.3.6 性能比较性能比较见表3-9表3-9 性能比较性能参考成分设计成分差值密度2.462.48-0.02热膨胀系数826.0410-8878.3110-8-52.2710-8热稳62.2658.553.71化学稳定性079096-0.17耐压强度101.21100.360.85融化温度（）1540.281522.0318.25软化温度（）722.90714.628.28退火温度（）551.08538.4012.68相对机速1.081.030.05工作范围指数171.82176.22-4.4料滴温度1174.781178.08-3.33.3.7 原料储存 车间工作制度的确定 玻璃工厂是连续化昼夜生产的，工作制度为除窑炉大修外全年生产。生产班制为3班制，每班8小时。 池窑年工作日的确定 本设计采用蓄热式马蹄焰池窑，其使用寿命为5年，冷修期为60天，则其年工作日为：365-60/5=353(天/年) 成型机工作日的确定 本设计采用QD6D型六段双滴料行列式制瓶机，其大修与窑炉大修同时进行；中修每年2次，每次7天；小修每月2次，每次4小时。制瓶机在工作时每班有20分钟不计产量，由于临时停机、更换模具、喷涂润滑油等。故成型机的年工作日为： 353-27-1224/24-3(1/3)(365/24)=319(天/年) 成型机选型的计算 成品率（合格率）的确定 本设计成品率取为90%（指玻璃液全程利用率），包括换模具时产品、输瓶机网带废品，退火后废品及不合格产品。 机速确定 所选6段双滴料行列式制瓶机，500克/个重量的白酒瓶，适宜机速为115125个/分。本设计取机速为125个/分。 成型机台数： 台数台 实际机速： 机速个/分 实际产量： 产量 超产率： 超产率3.3.8 各种原料日用量玻璃液日出料量： 碎玻璃用量： 粉料量： 与500kg玻璃配合料对比，可得原料日用量见表3-10 表3-10 原料日用量原料干基（t）含水率%湿基（t）贮存天数（天）贮存量（t）石英砂39.54541.62602497.2长石2.212.213066.3纯碱12.2012.2030366.0石灰石9.359.3530280.5白云石0.190.19305.7白砒0.130.13303.9硝酸钠0.7710.783023.4萤石0.6610.673020.1总计65.0567.15 日加水量： 碎玻璃30天用量： 碎玻璃年用量：3.3.9原料的加工 石灰石的加工 石灰石槽式给料机颚式破碎机锤式破碎机筛分（合格）入仓不合格的要经过中间仓锤式破碎机入仓 碎玻璃 接料斗手送机破碎机水槽筛子破碎机磁选机进仓3.3.10原料破粉碎的设备选型 粉碎分为粗碎、中碎和细碎。粗碎后粒度为10025mm，中碎后粒度为256mm，细碎后粒度为0.80.075mm。 颚式破碎机 锤式破碎机 除铁设备 配合料制备设备 原料储存及给料机械 按其用途及容量大小，可将储量设备分为料库、料仓、料斗三类。 物料的卸出速度： 物料的写出速度与物料粒度、均一性系数、水分、颗粒强度及料仓的装料高度有关。一般为0.52.0m/s。本设计采取加振动加料器。 料位测定装置： 料位测定装置的作用是测定并指示料面高度的指示装置。本设计采用探锤，为机械传动方式。 给料机： 给料机又叫加料机，是料仓系统中不可分割的组成部分。在配合料制备中广泛使用的是电磁振动给料机、电机振动给料机。本设计采用电磁振动给料机。 混料机械 在硅酸盐工业中，轮碾机用于粉碎粘土、长石、石英、粘土熟料等物料。QH混料机的混合均匀度可达98.4%以上，混合时间每次约3.5min。结构简单维修方便，密封性好，并有洒水的喷雾头，可防粉尘飞扬。所以本设计选用的为QH式混合机。 输送机械 物料在输送过程中的机械设备包括水平方向的皮带运输机、装载机等，以及垂直方向的斗式提升机、电动葫芦、爬斗式运输机、电梯等。3.3.11收尘设备 本设计收尘设备采用袋式收尘器。另外在有些无法密封的收尘器（卸料口）或无法妥善密闭的厂房，撒以微细的水雾（喷雾降尘），使悬浮在空气中的粉尘清洗下来，并使地面湿润，防止落在地面上的粉尘再次飞扬。沈阳化工大学学士学位毕业设计 第四章 熔制车间 四、熔制车间 在熔制过程中配合料在高温作用下，进行着一系列物理、化学变化，经历了硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液的澄清、均化和冷却五个阶段。 第一阶段：硅酸盐的形成。配合料各组分在加热过程中经过了一系列的物理变化和化学变化，固体状态配合料的主要反应是完成了，大部分气体逸散，到这一阶段结束时配合料变成了由硅酸盐和二氧化硅组成的烧结物。制造普通的钠-钙-硅玻璃时，这一阶段在800900C终结。 第二阶段：玻璃的形成。烧结物继续加热时即开始熔化。在熔化的同时，形成的硅酸盐和剩余的二氧化硅相互溶解。到这一阶段结束时烧结物变成了透明体，再没有未起反应的配合料颗粒了。不过玻璃液仍带着大量气泡，而玻璃液本身在化学成分和性质上也不均匀，有很多条纹。熔制普通玻璃时这一阶段在1200终结。 第三阶段：澄清。继续加热时玻璃液粘度降低并开始放出气态混杂物，即进行玻璃去除可见气泡的过程澄清。熔制普通玻璃时这一阶段在温度为14001500玻璃液粘度100泊时终结。 第四阶段：均化。玻璃液长时间处在高温下，其化学成分即逐渐趋向均一。由于扩散作用玻璃中消除了条纹而变成了均一体。玻璃液是否均一可由不同地段的玻璃液的折射率的一致程度来鉴定（光学玻璃折射率的一致性的差别不大于nD0.0005）。熔制普通玻璃时这一阶段可在低于澄清的温度下终结。 第五阶段：冷却。将玻璃液的温度降低200300以便使玻璃液具有成型所必须的温度，并在冷却时不损坏玻璃的品质。4.1 窑炉的分类及其结构4.1.1 玻璃池窑分类 1、按使用热源分类：火焰窑，电热窑（电炉），火焰电热窑。 2、按熔制过程连续性分成：间歇式窑，连续式窑。 3、按烟气余热回收设备分成：蓄热式窑，换热式窑。 4、按窑内火焰流动的方向分成：横焰窑，马蹄焰窑，纵焰窑 5、按火焰空间分隔形式分为：不分隔式，半分隔式，分隔式。 6、按玻璃液分隔情况分成：流液洞池窑，无工作池池窑。 7、按窑的规模分成:大、中、小型： 8、按窑产量分 大型窑：日产玻璃液150400吨 中型窑：日产玻璃液50150吨 小型窑：日产玻璃液50吨 9、按熔化池面积分 大型窑：80以上 中型窑：2080 小型窑：20以下4.1.2 池窑结构 根据我国目前能源状况，基本上都要采用火焰池窑。火焰池窑构造分为： 玻璃熔制部分 相应于玻璃熔制过程，池窑整体沿长度方向分成熔化部（包括熔化带和澄清带）、冷却部和成形部。 热源供给部 为供给热源设置了燃料燃烧设备。本设计采用重油小炉，只要空气通道，较简单。 余热回收部分 为了提高窑内火焰温度，设置了烟气余热回收设备。本设计采用蓄热室来回收余热。 排烟供气部分 首先将烟气抽进小炉，再到蓄热室加热格子砖，经烟道到达烟囱。4.2窑型及其选择 玻璃池窑有许多种窑型结构。其分类： 连续作业窑 横火焰流液洞池窑 蓄热式马蹄焰流液洞池窑 小横焰池窑 平板玻璃池窑4.3工作原理4.3.1玻璃池窑的工作原理 玻璃池窑工作原理是指窑池内玻璃液的流动和窑内热交换。 玻璃液的流动 液流作用 玻璃液的液流概括起来说有四个方面的作用：有利于熔化操作，加速配合料的熔化，增加了热量损失和增加了对窑体的侵蚀。 玻璃液产生流动的主要原因 窑池内的玻璃液流按其产生原因不同，有生产流（成型流）和热对流（自然对流）之分。生产流是由于成型玻璃的拉力和投料机投料的推力而产生的从投料口向成型部的纵向流