毕业设计说明书最终版

I

日产150吨高白酒瓶玻璃厂熔制车间工艺设计

摘 要

本次设计是日产150t高白酒瓶熔制车间，内容包括对厂址的合理选择，工厂车间的布局，熔制车间的设备选型，玻璃的组成，窑炉的结构设计等进行了具体的设计和论证。采用池底鼓泡技术以提高出料量得到优质玻璃制品，最后进行技术经济评价。 关键词：熔制车间，玻璃成分，工艺设计，高白料瓶罐

II

Technological Design of Melting Workshop Produced 150t/d

Expensive White Glass Bottles

ABSTRACT

Meltingworkshop which can produces 150t high white glass bottle per day was designed. includes the selection of proper factory sites.the layout of the workshop.the selection of the equipment of the melting workshop.the composition of the glass.the stucture of the furance etc were detailed design and demonstration.Bubbling technique was used to speed up the melting ratio and gained high quality glass products.technical and economic evaluation in the end.

KEY WORDS：Melting workshop，Glass composition , process design, high white glass

III

目 录

摘 要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ...............................................................................................................................II 1 绪论 ........................................................................................................................................ 1 2 设计内容 ................................................................................................................................ 2

2.1 设计依据 ...................................................................................................................... 2 2.2 设计要求 ...................................................................................................................... 2 2.3 厂址选择报告 .............................................................................................................. 2

2.3.1 工程位置和气象 ................................................................................................ 2 2.3.2 原料、燃料供应及其运输情况 ........................................................................ 2

3 工厂总平面布置 .................................................................................................................... 4

3.1 总平面布置原则 .......................................................................................................... 4

3.1.1 一般工厂总平面设计原则 ................................................................................ 4 3.1.2 玻璃工厂总平面设计原则 ................................................................................ 4 3.2 玻璃工厂总平面布置及论述 ...................................................................................... 5

3.2.1车间分布 ............................................................................................................. 5 3.2.2厂区划分 ............................................................................................................. 5

4 玻璃成分的确定和物料衡算 ................................................................................................ 8

4.1 玻璃成分的确定 .......................................................................................................... 8

4.1.1 概述 .................................................................................................................... 8 4.1.2 白酒瓶对成分的要求 ........................................................................................ 8 4.1.3 拟定玻璃组成 .................................................................................................... 8 4.1.4 设计玻璃与参考玻璃性能的论证 .................................................................... 9 4.1.5 对本设计玻璃成分的论证 .............................................................................. 13 4.2 原料的选择 ................................................................................................................ 14

4.2.1 原料选择的原则 .............................................................................................. 14 4.2.2 原料的确定 ...................................................................................................... 14 4.3 物料衡算 .................................................................................................................... 16

4.3.1 生产能力的计算 .............................................................................................. 16

5 熔制车间的组成及工艺流程 .............................................................................................. 17

5.1 车间说明和组成 ........................................................................................................ 17 5.2 车间的工艺流程 ........................................................................................................ 17

5.2.1 工艺流程布置原则 .......................................................................................... 17 5.2.2 总工艺流程 ...................................................................................................... 17 5.2.3 各工段工艺流程 .............................................................................................. 17 5.3 车间职责和工作制度 ................................................................................................ 17

5.3.1 车间职责 .......................................................................................................... 17 5.3.2 车间工作制度 .................................................................................................. 18

6 熔制车间主要设备选型 ...................................................................................................... 19

6.1 窑炉选型 .................................................................................................................... 19

6.1.1 窑炉选型的依据 .............................................................................................. 19 6.1.2 窑炉选型论证 .................................................................................................. 19 6.2 窑炉 ............................................................................................................................ 19

IV

6.2.1 玻璃熔窑的选型和部分计算 .......................................................................... 19 6.2.2 窑炉各个部分耐火材料选择 .......................................................................... 22 6.2.3 新技术的应用 .................................................................................................. 25 6.3 上料系统 .................................................................................................................... 26

6.3.1 上料方式 .......................................................................................................... 26 6.3.2 上料系统的优缺点 .......................................................................................... 26 6.4 窑头料仓 .................................................................................................................... 27 6.5 加料机 ........................................................................................................................ 27 6.6 行列式制瓶机的选型 ................................................................................................ 27

6.6.1 行列式制瓶机的特点 ...................................................................................... 27 6.6.2 行列机的主要参数 .......................................................................................... 28 6.7 供料机选型 ................................................................................................................ 28 6.8 输瓶机 ........................................................................................................................ 29

6.8.1 输瓶机的用途及工艺布置方式 ...................................................................... 29 6.8.2 输瓶机的主要技术参数 .................................................................................. 29 6.9 推瓶机 ........................................................................................................................ 29

6.9.1 选型 .................................................................................................................. 29 6.9.2 主要性能 .......................................................................................................... 29 6.10 退火炉 ...................................................................................................................... 30

6.10.1 退火的目的及原理 ........................................................................................ 30 6.10.2 退火曲线的确定 ............................................................................................ 30 6.10.3 退火曲线 ........................................................................................................ 31 6.10.4 退火炉分类及选型 ........................................................................................ 31 6.11 风机 .......................................................................................................................... 32

6.11.1 瓶模冷却风机 ................................................................................................ 32 6.11.2 流液洞冷却风机 ............................................................................................ 32 6.11.3 池壁冷却风机 ................................................................................................ 33

7 熔制车间的工艺布置 .......................................................................................................... 34

7.1 工艺布置原则 ............................................................................................................ 34 7.2 车间的总体布置 ........................................................................................................ 34

7.2.1 厂房跨度、长度的确定 .................................................................................. 34 7.2.2 厂房层高的确定 .............................................................................................. 35 7.3 车间工艺布置 ............................................................................................................ 35 7.4 燃耗计算 .................................................................................................................... 36

7.4.1 耗油量计算 ...................................................................................................... 36 7.4.2 空气消耗量及烟气生成量的近似计算 .......................................................... 36 7.4.3 烟道及交换器的计算 ...................................................................................... 36 7.5 仪表室及各设施的安置 ............................................................................................ 37 8 辅助车间及设施要求 .......................................................................................................... 38

8.1配料车间 ..................................................................................................................... 38 8.2 油库 ............................................................................................................................ 38 8.3 空压站 ........................................................................................................................ 38 8.4 锅炉房 ........................................................................................................................ 38 8.5 质检室 ........................................................................................................................ 38

V

8.6 模具维修车间 ............................................................................................................ 39

9 对其它专业的要求 .............................................................................................................. 40

9.1 水 ................................................................................................................................ 40

9.1.1生产用水 ........................................................................................................... 40 9.1.2生活用水 ........................................................................................................... 40 9.1.3消防用水 ........................................................................................................... 40 9.2 电 ................................................................................................................................ 40 9.3 气 ................................................................................................................................ 40 9.4 土建 ............................................................................................................................ 40 致 谢 ........................................................................................................................................ 41 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 42

日产150吨高白酒瓶玻璃厂熔制车间工艺设计

1

1 绪论

玻璃是熔融冷却，固化的非晶态物体。玻璃的历史悠久，据称有五千年以上，一般认为玻璃起源于公元前3000~2000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。玻璃在我国具有悠久的历史，我国玻璃开始于公元前457~221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，1915年出现了硼硅酸盐玻璃，该成分系统已成为仪器玻璃、工业玻璃的重要成分，1959年研制成低膨胀微晶玻璃。

现在玻璃大致分为：日用玻璃，建筑用玻璃，电真空和照明玻璃，光学玻璃等几种。其中日用玻璃包括瓶罐，器皿，工艺美术品等，大多作为包装容器。建筑玻璃包括窗用玻璃，玻璃砖饰面，隔热的泡沫玻璃等用于建筑之中。电真空和照明玻璃利用了玻璃的气密、透明、绝缘、易于密封和容易抽真空的性质，是制造电子管、显像管、电灯等不可取代的材料。光学玻璃是制造光学仪器的核心部件，广泛用于科研国防等领域，做一些高精度的镜头及复杂的光学仪器。

解放以后，我国玻璃工业生产，科研和技术力量的培养等各方面都得到了飞跃的发展，取得了很大的成绩。许多自行设计的大型玻璃工厂已经投入生产。玻璃的科学研究与设计机构以及高等学校的玻璃专业已经建立起来。工人和工程技术人员的队伍不断增长，生产技术和科研水平逐年提高。现在某些制品，如玻璃瓶罐的生产以达到自动化的程度，玻璃的品种基本上已能适应我国的需求。我国的玻璃原料和能源都很丰富，玻璃工业的发展有着广阔的前途。但是科技水平和工业发达的国家相比还有一定的差距，为此，必须积极开展玻璃的科学研究，提高生产技术，改革生产工艺，改进生产设备，提高耐火材料质量、熔窑效率和劳动生产率，研制新品种玻璃，使玻璃工业达到更高的水平。

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2 设计内容

2.1 设计依据

以陕西科技大学材料学院玻璃专业毕业设计任务书所提供的数据及要求为设计的依据，以毕业实习期间所收集的相关资料、数据与其它文献、书籍为设计参考。并严格按照国家规定设计规范标准。

2.2 设计要求

本设计以工艺设计（其中包括主要的热工设备设计）与总平面设计为重点，其它为非重点。对于非重点部分只进行叙述，提出要求，而不进行具体设计。设计中应适当考虑尽量符合工厂的发展。

2.3 厂址选择报告

厂址选择是基本建设中的一个重要环节。是一项政策性和技术性都很强的综合性工作。厂址选择是否得当，不仅影响工程项目的建设投资、建设进度、而且对工厂建成后企业的生产条件和经济效益都有决定的影响。因此玻璃厂在选厂址时应遵循以下条件：

（a）玻璃厂应该靠近产品的主要销售区域。 （b）玻璃厂必须具有可靠的供电条件。 （c）良好的运输条件。 （d）充足的水源。 （e）较好的工程地质条件。 2.3.1 工程位置和气象

厂区地址位于广东省佛山市南海区罗村镇，厂区地势平坦，绝对标高在33.2~33.5米左右，地下水位为-1.20m。

月最低平均气温为8℃，最高月平均气温为38℃，极端最高温度43℃，极端最低温度5℃。平均风速为夏季1.6m/s，冬季3.2m/s，夏季多为东南风，冬季多为北风.年降水量为781.9mm。

2.3.2 原料、燃料供应及其运输情况 （1）主要原料的供应

主要矿石原料由公路运输，其它料通过铁路运输至附近车站再由公路转运。 （2）燃料

燃料选用重油，购买议价油料，通过公路运输。 （3）水电供应

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供电可以接入当地电网，并与水库发电站接入，构成双回路电源，保证一级用电。 （4）交通运输

本厂临国家公路，汽车运输方便。原料，燃料主要靠公路运输，产地远的通过铁路运输汽车转运的方法。产品由汽车运输或通过水路运输。

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3 工厂总平面布置

3.1 总平面布置原则

3.1.1 一般工厂总平面设计原则

一般工厂平面设计原则为：

（a）贯彻党和国家的各项方针和政策，注意节约用地，尽量不占用耕地和居民区，减少投资，降低建厂成本。

（b）符合工厂工艺要求，是生产作业线通顺、连续和短捷，尽量避免主要生产作业线交叉往返。

（c）厂房建筑物之间必须满足防火、卫生、安全等要求，通过相关部门的审查；应将产生大量烟尘和有害气体的车间布置在厂房下风处。

（d）因地制宜，结合厂址的地形、地质水文、气象等条件进行总图布置。 （e）考虑工厂的发展，是近期建设与远期发展结合，应避免近期建设集中避免过早或过多占用土地。

（f）满足地上、地下工程管线设计要求。

（g）建厂同时建好防尘、防噪音、污水处理等配套设施，保护好生态环境，符合国家可持续发展的策略。 3.1.2 玻璃工厂总平面设计原则

作为玻璃工厂设计除了遵循以上一般工厂设计的原则以外，针对玻璃这一特殊产品还应该遵守以下原则：

（a）玻璃工厂多位于城市或近郊地区，建筑物、构筑物布置一般采用区带形式， 竖向布置一般采用连续式系统（对于山区建的玻璃厂应结合地形选择布置系统）。

（b）玻璃工厂是连续不间断的生产企业，玻璃又是易碎品，应将原料车间、熔制联合车间、成品库紧接布置，使生产作业连续、顺直及短捷，以改善熔化质量、减少玻璃半成品搬运距离，应使玻璃成品能直接装车外运，以减少装卸环节，减少玻璃破损。辅助设施要合理配置，保证不间断输送，达到简化生产、运输、装卸过程，节省劳动力，提高机械化水平，减少设备损耗，从而降低成本。

（c）玻璃工厂熔制车间属于高温生产车间，对操作人员身体健康有较大影响，应布置在较为开阔、通风的地段。原料车间散发一定的硅尘及碱尘，一般应布置在厂区边缘及下风地带，使工厂绝大部分设置避免受到影响。

（d）玻璃工厂原料车间、熔制车间荷重较大，地下构筑物多而深，沉陷量要求小而均匀，应在满足生产情况下，结合自然条件，布置在土质均匀，土壤承载力较大，地下水位较低的地段。

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（e）玻璃工厂总平面布置应力争将近期建设和远期发展相结合，要有利于挖潜改造。

3.2 玻璃工厂总平面布置及论述

3.2.1 车间分布 ⑴ 生产车间

玻璃工厂主要的生产车间如表3-1所列

表3-1 玻璃工厂主要的生产车间

原料车间 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

熔制联合车间 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

玻璃加工车间 其它深加工车间

（2） 生产服务设施

（a）动力和公共工程设施：变电所、空压站、锅炉房、油站、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。

（b）仓库堆场设施：原料仓库、原料堆场、碎玻璃堆场、成品库、材料库、设备仓库、包装箱回收堆场、桶装油库。

（c）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。 3.2.2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。 （1）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

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人流入口与货运入口分开设置。 （2)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：

（a）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。

（b）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。 ⑶ 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：

（a）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。

（b）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。

（c）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。

（d）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。 ⑷ 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： （a）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。

（b）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。 ⑸ 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。 （6）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、

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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。

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4 玻璃成分的确定和物料衡算

4.1 玻璃成分的确定

4.1.1 概述

（1）设计玻璃成分组成的原则

（a）根据组成、结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求。 （b）根据玻璃成形图和相图，使设计的组成能够形成玻璃，析晶倾向小。 （c）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成形、加工等工序的实际要求。 （d）玻璃的化学组成设计必须满足白色、环保的要求。 （e）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得。 （2）瓶罐玻璃应满足的要求

（a）玻璃质量方面：玻璃应当熔化良好而均匀，尽可能避免结石、条纹、气泡等缺陷。无色玻璃透明度要高；颜色玻璃其颜色要稳定，并能吸收一定波长的光波。

（b）物理化学性能方面：应具有一定的化学稳定性，不能与盛装物发生作用而影响其质量；具有一定的热稳定性，以保证在杀菌以及其他加热或冷却过程中破损率达到极小；具有一定的械强度，以承受内部压力和在搬运与使用过程中所遇到的震动和冲击力、压力等。

4.1.2 白酒瓶对成分的要求

（1）易熔化、澄清、不易产生结石、气泡等缺陷，同时外表光泽度好，实用。 （2）化学稳定性好，不与内装物发生反应。耐热性好，以保证杀菌及其他加热、冷却过程中最低破损；机械强度高，以承受内部压力和在搬运与使用过程中所遇到的震动和冲击力、压力等、外表透明；

（3）成型质量方面：玻璃瓶罐应按照一定的容量，质量和形状成形，不应当有歪曲变形，表面不光滑平整和裂纹与不饱满等缺陷，玻璃分布要均匀，不允许局部过薄过厚，特别是口部要圆滑平整，以保证密封。

（4）成本价格低，原料易于获得。 4.1.3 拟定玻璃组成

钠钙瓶罐玻璃成分是在Na2O-CaO-SiO2三元系统的基础上添加Al2O3和MgO,与平板玻璃区别之处在于瓶罐玻璃中Al2O3含量比较高, CaO含量也比较高,而MgO含量较低。不论何种类型的成型设备,也不论是啤酒瓶、酒瓶、罐头瓶均可用此类型成分,只需工厂根据实际情况作一些微调即可。其成分范围为：SiO270%~73%、Al2O32%~5%、

CaO7.5%~9.5%、MgO1.5%~3%、R2O13.5%~14.5%。

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此类型成分的特点是含铝量适中,可利用Al2O3的硅砂,或采用长石引入碱金属氧化物,以节约成本。CaO?MgO量比较高,硬化速度比较快,能适应较高的机速,用一部分

MgO代替CaO，防止玻璃在流液洞、料道和供料机处析晶。适中的Al2O3可提高玻璃的

机械强度与化学稳定性。国内高白料白酒瓶为了提高折射率除含BaO外还加入0.5%的ZnO。本次设计中为了有利于机制成形将CaO降低到8.0%，使玻璃的料性变长（硬化速度变慢），为了降低熔化温度减少能耗，也降低了Al2O3含量。Na2O设计为14.5%。

表4-1 初选玻璃的化学组成/(mass%)

成分 参考配方 设计配方

SiO2 72.5 72.5

Al2O3 1.5 1.4

CaO 8.5 8.0

MgO 2.0 1.75

Na2O 14.5 14.5

BaO 0.5 1.25

ZnO 0.5 0.6

4.1.4 设计玻璃与参考玻璃性能的论证 (1）验证热膨胀系数

???Pn??n （4-1）

?—玻璃的热膨胀系数，?10?7℃-1；

Pn —玻璃中氧化物的含量，重量%；

?n—组成氧化物的热膨胀系数，?10?6℃-1，计算系数见表

表4-2 氧化物的热膨胀系数

氧化物

SiO2 2.67

Al2O3 16.67

Na2O 33.3

CaO 16.67

MgO 0.333

BaO 10.00

ZnO

6.00

?n

根据公式计算： a1= 85.1?10?7℃-1 a2= 85.3?10?7℃-1 （2）验证玻璃密度

加和法则计算

100/D=∑Pn/dn （4-2）

D—玻璃的密度，g/cm3或t/m3；

Pn—玻璃中氧化物的含量，重量%。 dn—组成氧化物的密度计算系数，g/cm3，

表4-3 组成氧化物的密度计算系数

氧化物

SiO2 2.24

Al2O3 2.75

Na2O 3.20

K2O 3.20

CaO 4.30

MgO 3.25

BaO 7.20

ZnO

5.94

dn

根据公式计算：

D1= 2.49g/cm3

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D2= 2.47g/cm3

（3）验证抗张强度R和耐压强度F

R??Pn??n （4-3） F??Pn?Cn （4-4）

； R，F—玻璃的抗张强度和耐压强度，kgf/mm2（1kgf/mm2?9.8MPa）

Pn—玻璃中各组成氧化物质量分数，%； ?n—各种组成氧化物的抗张计算系数； Cn—各组成氧化物的抗压强度计算系数。ZnO

表4-4 组成氧化物的抗压强度和抗压强度计算系数

氧化物 抗压强度系数 抗张强度系数

Na2O 0.52 0.02

MgO 1.10 0.01

CaO 0.20 0.20

BaO 0.65 0.05

ZnO 1.60 0.05

SiO2 1.23 0.09

Al2O3 1.00 0.05

抗张强度：R1?8.71kgf/mm2；R2?8.67kgf/mm2 抗压强度：F1?102.91kgf/mm2；F2?102.74kgf/mm2

（4）验证硬度

H??Hm?Pm （4-5）

H—玻璃的硬度；

Hm—氧化物硬度系数；

Pm—玻璃中氧化物的含量，重量%。

表4-5 组成氧化物的硬度计算系数

氧化物

SiO2 +10

Al2O3 -3.5

Na2O -3.7

CaO -4.3

MgO —

BaO -0.7

ZnO -0.6

Hm

根据公式计算： H1?6.2

H2?6.3

(5）验证比热容（C）

玻璃的比热容可以用加和法则计算近似值

Cp=∑PnKn/∑Kn （4-6）

Cp— 玻璃在常温下的比热容，kcal/(kg?℃)；

Pn— 玻璃中氧化物的含量，重量%。

Kn— 各组成氧化物的比热容系数，kcal/(kg?℃)；

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表4-6 组成氧化物的比热容系数

氧化物

SiO2

0.1913

Al2O3 0.2074

Na2O 0.2674

CaO 0.1903

MgO 0.2439

BaO 0.0673

ZnO 0.1248

Kn

根据公式计算：

CP1=0.002026kcal/(kg?℃) CP2=0.002014kcal/(kg?℃)

(6) 粘度及粘温曲线的绘制

用“奥霍琴法”计算粘度，计算公式；

T?Ax?By?Cz?D （4-7）

x、y、z—分别为Na2O，CaO?MgO3%，Al2O3的重量百分数； A、B、C、D— 分别为Na2O?K2O，CaO?MgO3%，

Al2O3，SiO2的特性常数，随粘度值而变化。若MgO含量不等于3%，则T值必须校正。

表4-7 玻璃粘度计算相应温度的常数表

玻璃的黏度/Pa2s

10 10 10 10 10 10 10 10 10 1010

11 1098765432

系数数值

A -22.87 -17.49 -15.37 -12.19 -10.36 -8.71 -9.19 -8.75 -8.47

B -16.00 -9.95 -6.25 -2.19 -1.18 0.47 1.57 1.92 2.27 3.21 3.49 5.24

C 6.50 5.90 5.00 4.58 4.35 4.24 5.34 5.20 5.29 5.52 5.37 5.24

D 1700.40 1381.40 1194.22 980.72 910.86 815.89 762.50 720.80 683.80 632.90 603.40 551.50

以1%MgO替代1êO引起相应的温度升高/℃

9.0 6.0 5.0 3.5 2.6 1.4 1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

-7.46 -7.32 -6.92

12 13

10

设计配方的黏度温度Tη为（因MgO含量不为3%，需调整）： Tη=102 =1233℃ Tη=103=1053℃ Tη=104=924℃ Tη=105=819℃ Tη=106= 788℃ Tη=107=740℃ Tη=108=690℃ Tη=109=630℃ Tη=1010=590℃

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） A12

600Tη=1011=573℃ Tη=1012=560℃ Tη=1013=532℃ 500 表4-8 温度与黏度值 T℃（参考） 1248 1066 956 T℃（设计） 1233 1053 924 819 788 20η(Pa?s) 102 103 104 105 106 107 108

400η(Pa?s) 109 1010 1011 1012 1013 T℃(参考) 635 606 582 571 538 7080 T℃（设计） 630 590 573 560 532

温度/℃300200100834 800 -100764 100740 30690

4050

60715

时间/min

图4-1 黏度—温度曲线

表4-9 设计组成与参考组成的各粘度参考点数据

粘度参考点

η No.1 No.2

应变点 13.6 545℃ 535℃

转变点 12.4 572℃ 566℃

退火点 12 565℃ 560℃

变形点 10.5 594℃ 585℃

软化温度 6.8 780℃ 772℃

操作温度 3-6.6 1066-787℃ 1053-768℃

自动供料 2.5 1233℃ 1233℃

（7）计算熔化温度

τ=SiO2+Al2O3/(Na2O+K2O) （4-8）

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13

表4-10 不同的值对应不同的熔制温度

τ值 6.5 1450-1460

5.5 1420

4.8 1380-1400

4.2 1320-1340

熔制温度℃

参考上表：τ1=5.20

τ2=5.10

通过设计组成与参考组成的比较，得到以下结论：

参考玻璃中CaO的含量较高，为了有利于机制成型，将CaO降低到8.0%，使玻璃的料性变长（硬化速度变慢），为了降低熔化温度，适当降低了Al2O3的含量。此外，为了提高折射率除含BaO外还加入0.6%的ZnO。因此设计组成的性能优于参考组成。 4.1.5 对本设计玻璃成分的论证 （1）二氧化硅

SiO2的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体的结构单元组成不规则的连续网络状，成为玻璃的骨架。由石英砂引入，能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度等，但是其含量较高时需要高的熔融温度，而且导致析晶。 （2）氧化铝

Al2O3属于中间体氧化物，当玻璃中Na2O与Al2O3的分子比大于1时，形成铝氧四面体并与硅氧四面体形成连续网络；当其分子比小于1时则形成铝氧八面体，处于硅氧结构的空穴中。Al2O3能提高玻璃黏度，降低玻璃析晶倾向，提高玻璃化学稳定性、热稳定性、机械强度等。Al2O3用量过高的话熔融温度将升高，燃料消耗也会增加，所以减少了其用量。 （3）氧化钙

CaO为网络外体氧化物，作为玻璃结构中的调整剂，能提高化学稳定性和机械强度，引入CaO的目的是降低玻璃的高温黏度，有利于玻璃的熔化和澄清，同时又能提高玻璃的低温黏度，使玻璃的成型温度范围缩小，有利于提高机速。 （4）氧化镁

MgO为中间体氧化物，以MgO代替部分CaO，可降低玻璃的析晶能力和调整玻璃的料性。 （5）氧化钠

Na2O为网络外体氧化物，钠原子居于玻璃结构的空穴中，起断键作用，因而可以降低玻璃的粘度使玻璃易熔，但引入过多会使玻璃的热膨胀系数、热稳定性、化学稳定性和机械强度降低，故不能引入过多。

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 14

4.2 原料的选择

4.2.1 原料选择的原则 原料选择原则为：

（a）原料的质量必须符合要求，而且稳定。 （b）易于加工处理。 （c）成本低，能大量供应。

（d）少用过轻或对人体健康、环境有害的原料。 （e）对耐火材料的侵蚀要小。 4.2.2 原料的确定

结合以上原则和本地实际情况对原料的选择见表4-11。

表4-11 原料的化学组成(mass%)

化学组成/mass%

原料名称 石英砂 氢氧化铝 纯碱 方解石 氧化镁 碳酸钡 氧化锌 硝酸钠

SiO2

99.50 — — 1.96 — — — —

Al2O3

0.21 63.48 — 0.19 — — — —

Na2O

— — 58.08 — — — — 36.00

K2O

— — — — — — — —

CaO

— — — 53.75 — — — —

MgO

— — — — 98.00 — — —

Fe2O3

0.015 0.04 — 0.11 — — — —

BaO

— — — — — 76.15 — —

ZnO

— — — — — — 98.00 —

表4-12 设计玻璃的化学组成

成分 百分含量

表4-13 根据计算熔制100Kg各原料用量/kg

石英砂 72.5

氢氧化铝 1.92

纯碱 24.92

方解石 15.4

氧化镁 1.78

碳酸钡 1.28

氧化锌 0.61

合计 118.46

SiO2 72.5

Al2O3 1.4

CaO 8.0

MgO 1.75

BaO 1.25

Na2O 14.5

ZnO 0.6

（8）辅助原料及挥发损失

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15

澄清剂CeO2由氧化铈引入，其用量为配合料的0.2%， 则氧化铈用量为：118.46?0.2%=0.237kg，

氧化铈要与硝酸钠共用，设硝酸钠是氧化铈的5倍为：0.237?5=1.185kg， 由硝酸钠引入的Na2O为：1.185?36.00%=0.43kg 则纯碱实际用量为：24.97-0.43=24.54kg

考虑到Na2O的挥发，Na2O的挥发损失为本身重量的3.2%， 作为则应补充的Na2O为：24.54?3.2%=0.78kg 则纯碱的实际用量为：24.54+0.78=25.32kg

表4-14 熔制100kg玻璃原料实际用量/kg

石英砂 72.5

氢氧化铝 1.92

纯碱 25.32

方解石 15.4

氧化镁 1.78

碳酸钡 1.28

氧化锌 0.61

硝酸钠 1.18

合计 118.81

配合料的气体率为：（118.81-100）/118.81=15.87%

对于钠-钙硅酸盐玻璃来说，其气体率为15～20%，设计符合要求。

单元料罐为1000kg/罐，所以每次取的配料量为1000kg，设碎玻璃使用量为30%，其中Na2O的挥发不计，则：

碎玻璃用量：1000330%=300kg

单元料罐为1000kg/罐，所以每次取的配料量为1000kg，设碎玻璃使用量为30%，其中Na2O的挥发不计，则：

碎玻璃用量：1000330%=300kg 增大倍数为：5.69

1000kg配料中各原料的用量=原100kg玻璃中用量3增大系数， 石英砂：72.535.69=322.85kg 方解石：15.435.69=87.63kg 纯碱：25.3235.69=144.1kg 氢铝：1.9235.69=10.92kg 氧化镁：1.7835.69=10.13kg 碳酸钡：1.2835.69=7.28kg 氧化锌：0.6135.69=3.47kg 总计：736.1kg

配合料粉料中含水5%，则：

加水量=粉料干基/（1-水分%）-粉料湿基=16.95kg

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 16

4.3 物料衡算

4.3.1 生产能力的计算 （1）日有效生产时间

除去每班20min时间，每天共有3班，即每天60min，所以日有效生产时间1380min/d. （2）时间利用系数=0.958 （3）行列机机速取110个/min

日毛产量=机速3243603瓶单重（kg）310-3=63.4t/d

日净产量=日毛产量3合格率3时间利用系数=63.4390%30.958=53.39t/d （4）年工作日的确定

熔窑冷修：五年一次，每次30天，即6天每年，在此时期同时进行成形机大修。 成形机中修：半年一次，每次5天，即10天每年。 成形机小修：每月两次，每次4个小时，即4天每年。 所以年有效工作天数为 365-6-10-4=345天

（5）年净产量=日净产量3全年有效工作天数=53.393345=18420吨/（年2台） （6）成形机台数：1503365/18420=2.97台，取3台

（7）实际产量计算：使用三台QD6六组双滴料行列式制品机

日净产量53.3933=160.17t

日毛产量63.433=190.2t,满足设计要求 4.3.2 配合料用料计算

（1）玻璃的日毛产量为190.2t，配合料中碎玻璃占30%，玻璃产率为84.17%，设每天配合料中需要粉料Xt，碎玻璃Yt，则有：

X:Y=7:3 X=150.1t 82.1%3X+Y=190.2 Y=64.3t 所以每天需要粉料150.1t，需要碎玻璃64.3t。 （2）外购碎玻璃量

本厂碎玻璃=成形机回收碎玻璃+成形机中小修放料量

=年毛产量-年净产量+日毛产量3成形机中小修天数3每日修理耗料率（取0.35） =65619-55258.65+190.23（10+4）30.35=10365.3t/年

外购碎玻璃量=年需碎玻璃量-本厂碎玻璃量=64.33345-10365.3=11818t/年

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5 熔制车间的组成及工艺流程

5.1 车间说明和组成

熔制车间在日用玻璃的生产中是极为重要的一个环节，尤其是窑炉部分，曾经有人把它比作是玻璃工厂的“心脏”。熔制车间的主要作用是把符合一定质量要求的配合料，熔制成一定质量的玻璃液，再制成玻璃制品，并负责检验、包装、运输到成品库内。一般把车间分为三个工段：熔化工段，成形工段，退火、包装、检验工段。

5.2 车间的工艺流程

5.2.1 工艺流程布置原则

熔制车间的生产工艺流程的选择原则为：能使生产工艺流程畅通，有利于生产、管理、操作，有利于玻璃的熔化、退火等。 5.2.2 总工艺流程

配料车间→熔制→玻璃5瓶罐成形→退火→检验包装→成品出厂 5.2.3 各工段工艺流程 （1）熔制工段

窑头料仓→加料机→熔化池→流液洞→工作池→供料道 （2）成形工段

供料机→行列机→输瓶机 （3）退火工段

输瓶机→推瓶机→热端喷涂→退火炉→冷端喷涂→检验包装→成品出厂

5.3 车间职责和工作制度

5.3.1 车间职责 （1）熔化工段

本工段是将在原料车间混合均匀，制成的含有一定水分的配合料，用提升设备运送到窑头料仓，用加料机加入窑内，在高温作用下，混合料在窑内经一系列物理化学反应过程，熔制成均匀的玻璃液，其职责为：

（a）对窑炉控制系统显示的数据进行记录，负责对池窑的温度、压力、液面、气氛、火焰燃烧情况进行调节。

（b）对加料机等设备的使用情况负责。

（c）对调整参数后的变化负责，违反操作规则后果自负。

（d）对窑炉的运行情况进行维护和保养，定期测量池底的温度和窑炉池壁的温度，

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 18

特别是加料口附近和流液洞旁的温度，防止漏料。

（e）定期清洗油枪，一般为每班清洗一次。 （2）成形工段

将经过澄清、均化，具有一定成形特性的玻璃液经供料道调节到合适的温度并分配给供料机，按制品的特点，由供料机制成一定重量和形状的料滴，供给制瓶机成形，将成形的制品送入退火炉退火，其职责为：

（a）对供料的温度控制，对料滴温度、性状、重量调节，对行列机、推瓶机的调节、保养并负责。

（b）对违反操作规程引起的问题，后果自负。 （c）对玻璃制品的外观形状、质量和检验情况负责。 （3）退火、检验、包装工段

将玻璃制品退火，对成品进行外观、质量检验，包装入库，其职责为： （a）调节退火温度制度，对退火质量负责。

（b）对产品外观、质量检验情况负责，记录相关情况，发现问题后应及时向有关部门反应并协助解决。

（c）对产品包装负责。 5.3.2 车间工作制度

鉴于玻璃工厂熔窑的连续生产特性，参与生产的岗位大多数需连续工作，否则将会造成很大的损失和管理混乱，所以除部分管理人员、电工、修机工、后勤人员外，其余所有岗位均采用轮休，实行三班倒制度。

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6 熔制车间主要设备选型

6.1 窑炉选型

6.1.1 窑炉选型的依据

选择合理的窑炉至关重要，选择合理则产品质量好，产量高，燃耗低，窑龄长，选择不合理则反之。该设计产品为高白料瓶罐玻璃，质量要求较高，产量为日产150吨较小产量，再综合考虑到熔化温度，成形制度，燃料种类，投资费用等因素，根据我国当前现状和现有资料，本设计选用燃油燃烧蓄热式马蹄焰流液洞池窑。该窑型有合理的蓄热室结构，提高了热能利用率和工作效率。采用鼓泡技术，提高热效率，降低能耗。 6.1.2 窑炉选型论证

（1）马蹄焰池窑的优点(与横火焰窑相比)

（a）火焰行程长，燃烧完全，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。

（b）只需在窑端部设一对小炉，占地小，投资省，燃耗较低，操作维修方便。 （c）火焰对成形部分有一定影响，在个别情况下可借以调节成形部分的温度。 （2）马蹄焰池窑的缺点

（a）窑长方向上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的周期性的温度波动和热点的移动。

（b）一对小炉限制了炉宽，也就限制了窑的规模。

（c）燃料燃烧时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。

6.2 窑炉

6.2.1 玻璃熔窑的选型和部分计算 窑型确定为燃油燃烧蓄热式马蹄焰池窑。 （1）熔化部设计

（a）熔化率的选择

出料量为50t/d以上的瓶罐玻璃窑炉要求熔化率K=（2～2.3）t/d2m2。由于近年来我国窑炉熔化技术水平的提高及高质量耐火保温材料的应用使K可达到2.6t/d2m2，窑龄设计为5年。由于本设计产量较小，所以取K=2.2t/m22d，基本可以达到要求。

F= Q/K=190.2/2.2=86.45m2 (6-1）

式中F—熔化面积，m2；

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 20

Q—熔窑出料量，t/d； K—熔化率，t/（m22d）。

（b）长宽的确定

熔窑的长度要保证玻璃液在窑炉中充分熔化澄清，宽度要考虑火焰的扩展范围，使其充分燃烧，本设计取长宽比为1.8，设长为a，宽为b，则： a/b =1.8 a=12.47m a3b =86.45 b=6.93m

F熔=12.4736.93=86.42m2， 实际熔化率为K实=2.21t/（m2d）

2

（c）窑池深度的确定

由于瓶罐玻璃池一般深为1.3～1.5m，由于本设计产量小所以取1.4m 玻璃液的密度取2.53103kg/m3，v为池窑的容积即v=68.2531.4=95.55m3,玻璃液在池内停留的时间为t=1.26d

（d）熔化池设窑坎，以强化熔化效率,窑坎高800mm，置于熔化池2/3热点处。 （e）火焰空间设计

长度与池窑相等 L=12470mm，宽度比池窑宽400mm（每侧宽出200mm）B=7330mm，窑碹升高取H/l=1/8,H=l/837000=916m,胸墙高取1200mm，所以火焰空间高度为：

H=1200+916=2116mm,火焰空间容积：V=B3L3（H+f32/3）=165.5m3

图6-1 火焰空间设计

(f）加料口设计

本设计采用加料机双边加料方式，加料口宽稍大于加料机宽则可，取长为1350mm，内宽800mm，外宽600mm，深1000mm，加料口向喷火口方向倾斜。

(g）流液洞

流液洞能大大降低玻璃液的温度，减少玻璃液的循环对流，还可以扩大熔化区的面积，提高熔化率，即使在桥墙附近的玻璃液面上还有未熔化好的粉料，也不会进入冷却部，只有当它熔化好以后，才能进入流液洞，降低燃料消耗，本设计采用下沉式流液洞。

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图6-2 流液洞设计

根据国内一般经验，流液洞采用：长：1200mm 宽：600mm 高：400mm 沉浸深度：1000mm

流液洞流量负荷：K流=190.23103/（60340324）=3.31kg/（cm32h）

根据资料知流料量为120-200t/d的熔窑流液洞流量负荷应为2.8～4.6 kg/（cm32h），该设计在允许范围内，满足要求。 （2）冷却部设计

冷却部即成形部，此设计中采用扇形，扇形冷却部单位散热表面大，并减少了两侧的死角。由扇形的中部与两角引出3条供料槽给三台成形机供料。由经验得知，马蹄焰窑冷却部面积应为熔化部面积的（10-20）%，本设计取冷却部面积为熔化部面积的13%，则F

冷

=77.22314%=12.1m2，半径r取2.9m。冷却部池深取比熔化池浅400mm，为

1000mm。 （3）小炉设计

每个小炉下面设4支高压外混油喷嘴，属GNB型，共8支，直径φ30mm，油喷嘴间距600mm。将油喷嘴适当后移，可以克服高压外混油喷嘴雾化黑区长、射程过远的弊病，后移后可以提高熔化面积利用率，又能合理控制热点位置。本设计油喷嘴后移300mm。油嘴中心距液面高350mm,油嘴距池墙外壁300mm。

（a）空气通道

空气出口面积，据经验，一只通道出口面积/熔化部面积=（2～3）%本设计取：2.5%,则空气出口面积F出=86.4532.5%=2.16m2

（b）宽高比：一般为3.1～4.6，本设计取4.0，设宽为b 高为h，则：

b3h=2.16 b=2.58m b/h=4.0 h=0.64m

本设计取h=0.7m，b=2.60m 结果：b/h=2.60/0.65=4 F

出

/F

熔

=(0.732.60)/86.45=2.11%,小炉口间距：中墙取800mm,小炉胸墙的间距为：

(6930-270032-800)/2 =365mm,小炉碹升高取1/10，则碹升高h=260mm,空气下倾角取22℃，小炉水平长度取2500mm

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图6-3 小炉口设计

（4）蓄热室的经验设计

在蓄热室设计时，是让烟气直接通过蓄热室进入烟道，而蓄热室是一个用耐火材料砌成的空心格子的加热室。池窑的蓄热室预热空气，烟气在反复上升与下沉的过程中，热量被格子砖充分吸收并蓄积，只有少量热量被废气带走，绝大部分热量被充分利用到工作中。

（a）采用箱式蓄热室，格子体采用八角筒形砖，格孔尺寸160mm3160mm，筒高150mm，受热面积14.94m2/m3，填充系数0.361m3/m3。

（b）蓄熔比：

A=F蓄/F熔

（6-2）

烧重油的蓄熔比A一般为35-50m2/m2，本设计取40m2/m2

蓄热室表面积F蓄=A3F熔=40386.45=3458m2，格子体体积V=3458/14.94=231.46m3 取格子体尺寸L3B3H为5.64m34.84m39.00m（14块312块350层） 则实际格子体体积V格=245.7m3。

实际蓄热室表面积F蓄=245.7314.94=3670.8m2实际蓄熔比A= F蓄/F熔=42.46m2/m2 6.2.2 窑炉各个部分耐火材料选择 （1）耐火材料选择原则

（a）对玻璃液没有污染或污染极小。

（b）在使用温度下必须具有高的化学稳定性和抗料粉、熔融玻璃液的侵蚀能力以及相邻的耐火材料间没有接触反应。

（c）必须具有足够的高温结构强度，能经受高温下的机械负荷作用。 （d）要有相当高的耐火度。

（e）具有良好的抗热冲击性，并能保持一定的机械强度。 （f）在作业温度下体积固定性好，重烧收缩和膨胀率尽可能小。

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23

（g）形状要正确，尺寸要准确。

（2）耐火材料的选择及使用

（a）池壁砖

池壁砖在高温下与玻璃液接触，受到玻璃液的化学侵蚀和物理冲刷作用。熔化部上层池壁，应选用耐蚀性好的33#或35#、电熔锆刚玉砖。在靠近分隔设备和分隔设备后冷却部的池壁砖，因温度较低，故上层可用电熔莫来石砖，下层可用粘土砖。 （b）池底砖

现在池底普遍采用铺面砖的方法，就是在粘土砖大砖上再铺一层高级耐火材料。这层铺面砖的厚度通常为50-100mm。在熔化部高温部位的池底，一般选用电熔锆刚玉（AZS）或电熔α.β-刚玉及锆英石砖作为粘土大砖的铺面层。在投料口、流液洞、鼓泡孔等处附近的池底要求更高，应选用高级耐火材料。在电极砖和鼓泡砖附近，池底应用整块电熔锆刚玉砖砌筑而不采用铺面砖的方法。

（c）胸墙及小炉用耐火材料

在熔化部这部分砌体处于高温，受碱蒸汽及其冷凝液和配合料粉尘的侵蚀，所以要选用具有较高耐蚀性而且不污染玻璃液电熔锆刚玉砖和β-刚玉砖为耐火材料。

（d）大碹

该部分受高温碱蒸汽和配合料飞料的侵蚀，高温荷重。要求大碹砖具有良好的耐蚀性及耐蠕变性。硅砖符合上述要求。

（e）流液洞砖

流液洞统用盖板砖最容易被冲蚀。通常选用41#无铸孔电熔锆刚玉砖。 （b）冷却部及料道用耐火材料

冷却部与玻璃液接触的部位，对耐火材料侵蚀较轻。此处温度一般处于1400℃左右。可使用α-刚玉砖后36#锆刚玉砖，也可使用高质量的粘土砖。

供料道池壁温度较低。料道玻璃液面以上部位高铝砖为主，也可使用硅砖和锆英石砖。在料道内通常采用电熔锆刚玉砖或α、β-刚玉电熔转。根据窑炉各部分温度范围，整个窑炉所用的耐火材料列于表6-1。

陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 24

表6-1 窑炉各部分耐火材料

使用部位

大煊 拱脚砖

熔 化 部

池壁 加料口拐角砖

窑坎 流液洞盖板 池底铺面砖

顶

工作部

池底铺面砖

胸墙 池壁

玻璃液冲刷 玻璃液冲刷，粉料 玻璃液冲刷 玻璃液冲刷 金属下侵蚀，玻璃液冲刷

低温温度变化少 低温温度变化少 玻璃液冲刷

与玻璃液接触气液相钻孔侵

蚀

粉料、高温变化及熔融物下

流 粉料、高温变化 粉料、氧化还原反应、高温

变化 中高温度变化

1450-1550 1450-1550 1450-1470 1450-1470 1300-1470 1300-1470 1300-1470 1300-1350 1200-1300

35#电熔AZS砖（倾斜） 41#电熔AZS（无缩孔） 41#电熔AZS（无缩孔） 41#电熔AZS（无缩孔）

35#电熔AZS 优质硅砖 优质硅砖

35#电熔AZS砖（倾斜）

烧结电熔AZS砖

胸墙 后墙 挂钩砖

使用条件 高温、碱蒸汽 粉料及熔融流下物 粉料及熔融流下物 粉料及熔融流下物 粉料及熔融流下物

温度，℃ 1500-1600 1500-1600 1500-1600 1450-1600 1500-1600

选用材料 优质硅砖 优质硅砖 优质硅砖，电熔AZS 优质硅砖，电熔AZS

电熔AZS

小炉

喷火口 舌头 拱顶

1500-1600 1200-1450 1350-1500

电熔AZS砖 电熔AZS砖 优质硅砖

硅砖；煤气室：低气孔粘

土砖

镁砖；煤气室：低气孔粘

土砖

镁铬砖；煤气室：低气孔

粘土砖 低气孔粘土砖 低气孔粘土砖

蓄 热 室

中部墙 900-1300

上部格子体 高温变化、粉料冲刷 1200-1400

中部格子体 碱蒸汽凝缩中温度变化 900-1200 600-900 600-700

下部格子体 荷重，低温温度变化

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（3）保温材料的选择

保温材料，为充分提高窑炉的热效率，在耐火材料的外表面必须采用保温材料进行保温，窑炉各部分所采用的保温材料如表5-3所示。

表6-2 窑炉各部分用保温材料

保温部分材料

池底 235mm石棉板+200mm轻质粘土砖

池壁 65mm锆英砂捣打料+115mm轻质粘土砖+65mm膨胀珍珠岩砖 胸墙 115mm轻质硅砖+115mm膨胀珍珠岩砖

窑碹 40mm石英砂+65mm轻质硅砖+65mm硅藻土砖+15mm石棉泥 小炉 同上 蓄热室 同上

（4）钢结构

钢结构为一般型钢所制成的个别构件。为使玻璃池窑结构不致受到破坏，而且为了支承和拖住各部分窑体以便于热修，所以在池窑的四周都用钢结构予以框架。

池窑熔化部两侧用立柱夹住，两侧主柱顶端间用拉条拉紧。根据窑碹胀缩情况可用人工调节拉条的松紧，立柱底脚通过支承角钢用螺栓固定在次梁上。

窑碹的水平推力由碹轧钢拖住。玻璃液的横向压力由池壁顶铁顶住。整个作业室砌体和玻璃液的重量通过金属构架（包括扁钢、次梁和主梁）传给砖柱。为了减轻池底大砖在温度变动时的移动并使移动方便起见，在池底大砖下面安置扁钢。主梁架在砖柱上。 池窑其它结构部位，如冷却部、小炉、蓄热室等的四周也有类似的钢结构。 6.2.3 新技术的应用 （1）鼓泡技术

鼓泡技术就是通过鼓泡管向玻璃液内鼓入具有一定压力的气体，在玻璃液内形成气泡，从而引起玻璃液的液流循环、气体扩散和某些化学现象，加快玻璃液的澄清。鼓泡技术一般所采用的气源是压缩空气、氧气或氮气，在此次设计中采用空气为鼓泡气源。

其作用有:

（a）翻料作用：它加快了澄清和均化过程，并改善了池深方向玻璃液之间的热传 递，提高了底层玻璃液的温度。

（b）挡料作用：鼓泡区好似一堵墙，能控制和稳定玻璃液的表面流，防止跑料。 （c）散料作用：能把料堆打散，加快粉料熔化。

（d）改善火焰与玻璃液之间的热交换，有助于提高熔化能力。

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（e）化学脱色作用：鼓入空气，能加强氧化反应，有利于玻璃的脱色。 （2）全保温技术

玻璃生产是能源消耗较多的工业，玻璃熔窑消耗的燃料约占玻璃生产总能耗的80%，因此大力降低熔窑热能消耗具有重要意义。

对玻璃熔窑窑体各部位施行合理的保温，是提高热效率的重要途径。窑体保温，不仅能显著减少砌体表面向外界的热量损失，改善操作人员的工作条件，而且由于增大了窑体的热容量，有利于窑内温度制度的稳定和提高玻璃液本身的实际温度，使池内玻璃液的温度分布和流动趋于合理。因此窑体保温已成为增大池窑出料量、提高玻璃质量和降低燃料消耗的主要措施。 其优点有：

（a）相同熔化率下，可降低热损耗，节约能源。 （b）能量消耗相同的情况下，可提高熔化率。

（c）火焰空间热负荷降低，延长了窑顶的使用寿命，改善了操作条件。 其缺点有：

（a）会造成碹顶局部过热，形成“碹滴”，气密性不好时，窑内碱蒸汽会从砖缝渗出并在保温层中冷凝，侵蚀碹顶，造成破坏。

（b）增大池底渗漏倾向，处理不好会发生“漂砖”现象。 （c）对池壁耐火材料的抗玻璃侵蚀性能要求高。

6.3 上料系统

6.3.1 上料方式

本设计采用料罐和电动葫芦输送的方法。 6.3.2 上料系统的优缺点 （1）优点

（a）工艺布置的灵活性大。

（b）便于控制配料质量，配合料有误时能及时纠正。 （c）在输送过程中配合料不易分层，能保证配合料的均匀度。 （d）便于配合料的存储，可以不用三班生产。 （2）缺点

（a）当料罐装卸料时，粉尘飞扬大，操作环境差，粉尘不易处理。

（b）电葫芦易损坏，维修频繁。电葫芦的电气组件不宜在高温多尘的环境中工作。 （c）操作人员必须跟随料罐和电葫芦走动，操作环境差，劳动强度大。

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6.4 窑头料仓

窑头料仓设置于投料机上部，根据生产经验，窑头料仓的贮料时间不宜太长，因为这里温度较高，配合料中的水分蒸发，料结块不易畅通地放入投料仓中，因此设计窑头料仓贮料时间不能超过2小时，本设计2小时。料仓的料满系数为0.8，配合料容重为1.37t/m3。

2小时用量＝2/243日加料量＝2/243150.1=12.5t 相应体积＝12.5/1.37=9.13m3

则要求料仓的容积为V总＝9.13/0.8=11.41m3

考虑到防止成拱和加料位置，采用偏口仓。料仓形式为矩形角锥体仓。卸料口尺寸为（4003400）mm， 料仓一个壁面为铅垂面，其它三个面与水平面成55°角，因为物料的休止角约为45°，另有一个垂直面，所以不会成拱。

设L1，L2为料仓的长宽，m； h为平行六面体的高，m； a为卸料口边长，0.4m； S为料仓锥形部分的高，m。

则L1=0.4+S/tg55°， L2=0.4+2S/tg55°

锥体部分容积V1=S/63[L1L2+（L1+a）（L2+a）+a] 以S=1.8m代入得：L1=1.68m，L2=2.93m，V1=3.61m3 则对柱体高h=（V总-V1）/（L13L2）=1.74m

6.5 加料机

目前国内较普遍使用的是摆杆式加料机，它能较合理地利用熔化面积，利于玻璃的熔融，且这种加料机的操作、调节方便。

本设计选用BG-350型摆杆式加料机，其主要技术参数如下：

表6-3 摆杆式加料机技术规格

机型 摆杆式加料机

型号 BG350

往复次数（次/min）

3.9

给料能力（t/d）

200

料层厚度（mm）

50~200

6.6 行列式制瓶机的选型

6.6.1 行列式制瓶机的特点

由于机速选为110个/min，参考行列机的技术规格，本设计选用山村“E”型六组双滴料行列式制瓶机，采用压吹法。其特点有：

（a）制瓶机装有导料系统。不另设分料器。

（b）行列式制瓶机的生产范围广有良好的适应性和灵活性，在制品质量和机速完全

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一致，料形相近时各机组可形成不同形状、尺寸的产品。

（c）如熔窑的出料量减少时，可减少运转组数进行生产。

（d）行列式制瓶机的主要操作机构不转动，机器动作平稳，操作条件良好。 （e）行列式制瓶机的每一机组是完全独立的定时控制，可单独启动和停车，不会影响其它机组，便于更换模具和维修机器。

（f）行列式制瓶机能够使成型的瓶罐获得较好的玻璃分布，可实现玻璃瓶罐的轻量化，有较高的单模生产效率。 6.6.2 行列机的主要参数

表6-4 QD6A型行列式制瓶机主要技术参数

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

技术性能 制品重量范围 瓶口最大外径 瓶身最大外径 瓶身最大高度 压缩空气耗量 压—吹法 冷却风耗量 润滑油耗量 冷却水耗量 适宜机速

供料机滴料中心至初型模中心距

玻璃液面标高 瓶及网带标高

机器外形尺寸（长3宽3高）

机器重量

成型方法 压—吹法 压—吹法

压—吹法

0.31Mpa 5.5Kpa 0.21Kpa

性能参数 30~1000g/个 90mm 150mm 240mm

12.9m3/min 511m3/min 10升/日 10升/日 100~120个/分 1168mm ≥4500 1010~1180mm 56753254033600

26吨

6.7 供料机选型

供料机选择GF460型，主要技术参数如下： 出料量：90t/d

机速范围：20~120滴/min 没滴料重：99~1050g

冲头最大行程：125mm（最适宜滴料范围25-100mm）

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匀料筒直径：254mm

供料机玻璃液面到制瓶机地面距离：4200mm 玻璃液通道的宽度：冷却段660mm，均热段405mm 玻璃液通道的高度：冷却段230mm，供料盆处127mm 滴料中心到熔窑出口端面的距离：3240mm 外形尺寸：37203230031538mm 重量：2800kg

6.8 输瓶机

6.8.1 输瓶机的用途及工艺布置方式

输瓶机是将在各行列机成形制成的经过风冷冷却的瓶罐，按一定间距排列，以一定的速度连续的向另一输瓶机上输送的设备，另一输瓶机将瓶罐送往退火窑。为适应玻璃瓶罐厂的工艺布置，本机分为左手机和右手机。面对退火炉，拨瓶器由左至右递送瓶罐制品的为左手机，反之为右手机。左手机与左式行列机配套使用。 6.8.2 输瓶机的主要技术参数

本设计选用BLLH型齿链式输瓶机，主要参数如下： 适宜的玻璃制品高度：≤200mm 制品直径：55mm~110mm 输送网带速度：1.33~19.33m/min 输送网带宽度：125mm 配用电机功率：0.75kw

输送网带离地面高度：930~1100mm 每分钟送瓶个数：50~130个 整机重量：700kg

机械的主要外形尺寸：4500390031300mm

6.9 推瓶机

6.9.1 选型

本设计采用TP—38型推瓶机。 6.9.2 主要性能

推瓶机的主要参数如下：

生产能力：90-200瓶/分（可调三种速度） 电机功率：370W

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电源电压：380V

外形尺寸：80034703920mm 重量：100kg

6.10 退火炉

6.10.1 退火的目的及原理

退火是玻璃制品一种重要的热处理方法，主要是将玻璃制品置于退火窑中经过足够长的保温时间，再以缓慢的速度冷却下来，以便不再产生超过允许范围的永久应力和暂时应力，尽可能使玻璃制品在成型过程中所产生的热应力减少或消除。玻璃制品的残余应力在一个允许的范围内。这就要有一个合理的退火制度。通常，退火可分为以下几个阶段：

（a）加热阶段（b）保温阶段（c）慢冷阶段（d）快冷阶段 6.10.2 退火曲线的确定

在原料部分已计算过。其值Tmax?560?C，

假设玻璃制品进出退火窑的温度分别为360℃和40℃，则计算玻璃的退火制度如下：加热速度：h=20/a2=80℃/min保温时间： t2?102a2?102?0.52?25.5min

加热时间：t1=560-360/100=2.0min

缓慢冷却阶段：以每次降低20?C冷却速度计算

表6-5 冷却温度和速度与时间关系

冷却温度范围，℃ 560-540

冷却速度，℃/min

560?540?1.6?h???1?220??2.4

2??慢冷时间,min

20/1.6?12.5

540-520

540?520?1.6?h???1?220??2.4

2??20/2.4?8.33

520-500

540?500?1.6?20h???1?2??4.00

2??540?480?1.6?h???1?220??7.2

2??20/4?5

500-480

20/7.2?2.78 20/13.6?1.47

480-460

540?460?1.6?20h???1?2??13.6

2??540?440?1.6?20h???1?2??26.4

2??460-440

20/26.4?0.76

慢冷时间t8=(440-40)/26.总缓冷时间：

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t冷=12.5+8.33+5+2.78+1.47+0.76=30.84min

440?C以下计算出的冷却速度大于25?C/min，对自然冷却难以到达，故26.4?C/min的冷却速度一直冷却到室温。

退火总时间：t=25.5+1.60+30.84+15.15=96.22min 6.10.3 退火曲线

操作时严格按此曲线进行，在工艺允许的前提下，尽可能地延长保温时间和缓慢却冷速度。退火曲线见图6-5。

图6-4 退火曲线

6.10.4 退火炉分类及选型

由于瓶罐玻璃单位时间产量较大为了减小退火炉的长度，选用网带宽的炉型。本设计选用THL~D3000电加热风循环网带式退火窑，主要技术参数如表5~2,THL~D3000电加热风循环网带式退火窑主要技术参数，所示：

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表5-2 THL~D3000电加热风循环网带式退火窑主要技术参数

序号 1 2 3 4 5

项目 网带宽度 炉膛长度 炉头尾辊中心距 配套制瓶机 电机总功率

长

6

设备形状尺寸 宽

高

7 8 9 10 11 12 13 14

电加热器功率 网带运行速度 允许制品最大高度 网带允许最大负荷

加热方式 温度控制方式 允许最高退火温度 上网带平面高度

kw m/min mm kg/m ℃ mm

2

单位 mm mm mm kw

主要技术参数

3000 17500 24814 六段双滴行列

25050

mm 3100 2675 280 0.05-0.5 350 90 电加热 自动控制 630 +1000

6.11 风机

6.11.1 瓶模冷却风机

所选用的行列机要求生产时最大总耗风量383 m3/min 选用9~35~13~5D型高压离心通风机（常用三台，备用两台） 流量：27920 m3/h 风压：432 Pa

配用电机：JO2~92~6 7.8kW 6.11.2 流液洞冷却风机

要求冷却风用量600m3/h，风速42-48m/s

选用4~72~11型离心通风机（常用一台，备用一台）

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风压：254 Pa 流量：6420 m3/h 轴功率：5.0kW 6.11.3 池壁冷却风机

要求每米长冷却风用量3000-4000m3/h，本设计取3500m3/h，风速30-50m/s 选用4~72~106型离心通风机（常用两台，备用两台） 流量：40400~58200m3/h 功率：55kW 风压：222~265 Pa

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7 熔制车间的工艺布置

7.1 工艺布置原则

工艺布置原则如下：

（a）尽量满足生产工艺的要求，有利于生产流程的建立。 （b）有利于熔制制度的建立。 （c）有利于生产管理及操作。 （d）有较好的工作条件及环境。 （e）经济上力求节约。 （f）留有发展空间。

7.2 车间的总体布置

熔制车间的主要任务是把配好的配合料，通过熔窑，供料机，制瓶机和退火炉等主要工艺设备，制成符合质量要求的玻璃制品。 7.2.1 厂房跨度、长度的确定 （1）跨度

（a）熔化部分

池窑中心线为厂房中心线，对马蹄焰池窑来说，厂房跨度取决于窑的总宽度和将加料机移出来维修所需要的距离，同时还要考虑建筑模数的要求，本设计定为24m跨度。

（b）制瓶部分

这里是熔制车间及操作人员较集中的区域，除行列机外，还有供料机，输瓶机，推瓶机等设备，该区域温度高，油烟多，噪音大，劳动条件差，当行列机大检修时，为便于拆洗零部件，制瓶机周围应留有足够的维修面积，行列机之间还应留有2~4m的净空间距，还要根据行列机的摆放方式调整距离，该设计三台八组行列机的厂房跨度与熔化部等跨度取24m。

（c）退火、检验和包装部分

每台制瓶机后面有一台退火炉，只要制瓶部分的宽度合适，退火炉部分的宽度就不会有问题。为以后的发展留有余地，该部分跨度也取24m。 （2）长度

（a）从蓄热室后墙至厂房端墙的距离采用10~12合适，本设计取12m。 （b）退火炉尾部至厂房端墙的距离

该距离取决于检验包装操作所需的操作面积，堆放纸箱和部分成品所需要的面积和

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