材料工程设计说明书

武汉理工大学工程设计训练课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：黄缘齐专业班级:材科gj1201指导教师：王怀德工作单位：材料学院题目：49 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计初始条件：1、产品的品种：陶瓷熔块2、产量：49 吨/天3、玻璃的成分陶瓷熔块成分(wt/%)表1成分SiO2Al 2O3MgOCaOK2ONa2OBaOB2O3Sb2O3Fe2O3Wt%49.1616.157.5412.591.163.105.593.250.730.034、原料所用原料及基本要求表2原料 名称原料化学组成)外加 水分 (%)SiOAl2OCaOMgONaOKOFeO其它烧失s石英砂99.50.0112钾长石60171100.1氢氧化铝6534.41方解石55.50.0443.60白云石30.321.60.0047.61纯碱/NaCO 99.9941.09硝酸钠/NaNO 99.9963.52碳酸钢/0.1BaCO 99 .0022.11/0.01HBO: 98.9943.07澄清剂;/0.3SbO : 99.505、配合料的水分：4.77%,通过石英砂和纯碱引入，不另加。6、纯配合料熔化，不外加碎玻璃。7、玻璃的熔化温度：1517 C;熔化部火焰空间温度：1567 C。8、助燃空气预热温度：1214 C。10、燃料：重油重油的元素组成表3兀素组成(%)低热值(kJ/kg)CHONSAW8512.50.50.50.50.030.9741666.2511、重油雾化介质：压缩空气 ，温度80 C,用量0.5Bm3/kg油12、空气过剩系数：a取1.113窑型：蓄热式马蹄焰流液洞池窑要求完成的主要任务：一、撰写设计说明书，主要内容包括：1、设计依据及相关政策、法律、法规及设计规范2、物料平衡计算（列出计算过程）2.1 配料计算2.2 去气产物及组成计算3、热平衡计算（列出计算过程）3.1 燃料燃烧计算3.2 玻璃形成过程所消耗的热量计算3.3 燃料消耗量近似计算4、窑炉的结构设计详细说明各部位的作用，各主要参数选择依据，并进行方案对比。4.1 熔化部设计包括熔化部的面积、长、宽、深度、火焰空间及投料口的尺寸。4.2 工作部的设计包括工作部的面积、长、宽、深度及火焰空间的尺寸。4.3 玻璃液的分隔设备的设计4.4 出料口的设计4.5 小炉口的计算与设计4.6 蓄热室的计算与设计4.7 烟道与烟囱尺寸的确定5、窑炉耐火材料的设计与选择包括池壁、池底、胸墙、大石宣、蓄热室的耐火材料及保温材料的设计与选择。要求作方案对比，阐述选择依据。4.8 炉主要技术经济指标熔化量：熔化率：熔化部面积：冷却部面积：一侧蓄热室格子醇的受热面积：单位熔化部面积所占格子醇受热面积：每公斤玻璃液所消耗的热量:燃料消耗量：玻璃熔成率。二、用CAD绘制一张窑炉总图（3#图打印）时间安排15周 讲课、查阅资料、设计计算、绘制草图;16周CAD制图；17周撰写设计说明书、答辩。年 月日指导教师签名:系主任（或责任教师）签名：年 月 日目录1 .设计依据及相关的法律法规 .41.1 国家相关法律、法规及设计规范51.2 马蹄焰窑炉的特点52 .物料平衡计算22.1 配料计算22.2 去气产物及组成计算43 .热平衡计算 53.1 燃料燃烧计算53.2 玻璃形成过程中所消耗的热量63.3 燃料消耗量近似计算74 .窑炉的结构设计84.1 熔化部的设计84.2 工作部的设计 114.3 玻璃液的分隔设备（流液洞）的设计 114.4 出料口的设计124.5 小炉口的计算与设计 4.6 蓄热室的计算与设计 134.7 烟道与烟囱尺寸的确定 155 .主要技术经济指标166 .参考文献167 .总结16#设计题目：49 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计1设计依据及相关的法律法规设计依据及其基本原则：随着工业生产现代化水平的日益提高， 能源供应日趋紧张，在本设计中，为 了节约能源、降低成本，采用有效的保温措施。在玻璃的生产中，熔窑是消耗能量最大的热工设备，对其采取有效的节能措 施降低能量消耗、尽量技术先进，满足施工可能，操作方便，经济合理。窑体结 构应满足以下要求：1、满足成型工艺的要求。2、保证既定的温度制度、足够的澄清时间、充分均化的条件等。3、保证所要求的火焰形状和尺寸。4、便于控制、调节和改变窑内的温度、压力和气氛制度。5、热效率要高，燃料消耗量要小。6、减轻日常操作和维修时的劳动强度。7、能适应原料粒度、水分、碎玻璃加入量、燃料成分等的波动。8、便于测量和控制生产过程中的各项热工参数。选择合理的窑型至关重要。选择窑型时应考虑产品品种、质量要求、产量、 熔化温度、成形制度、燃料种类、厂房条件、投资费用等因素。国家相关法律、法规及设计标准(1)环境保护标准玻璃工业污染物排放标准-容器玻璃；建设项目环境保护管理条例；中华人民共和国环境影响评价法；中华人民共和国水污染防治法；中华人民共和国大气污染防治法；中华人民共和国环境噪声防治法；环境空气质量标准；(2) 职业安全卫生标准建筑设计防火规范(GB50016-2006工厂安全卫生规程工业企业设计卫生标准（GBZ1-201O马蹄焰窑炉的特点我国现阶段的玻璃池窑主要有平板池窑，横焰流液洞池窑、换热式单（双） 借池窑、蓄热式马蹄焰流液洞池窑，另外我国玻璃窑炉还有地锅窑、电熔窑和浮 法玻璃池窑。近年来随着科学技术的进步和人们环保意识的增强，国内国外新技术，新设备，如减压澄清、全氧燃烧、纯氧助燃、顶插全电熔窑、深澄清池、三 通道蓄热式等。本设计采用蓄热式马蹄焰流液洞池窑。马蹄焰窑炉是窑内火焰成马蹄形流动 （在窑内成U型），仅在熔化部的前端设置一对小炉的玻璃池窑。马蹄焰流液洞池窑优点：热利用率高，火焰行程长，因而燃料燃烧充分，同时窑体表面积小，热散 失少，可提高热利用率，降低燃料消耗；结构简单，造价低，只有一对小炉布置在熔化部端墙上。马蹄焰流液洞池窑缺点：沿窑长方向难以建立必要的热工制度， 火焰覆盖面积小，在炉宽上温度分 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移动；一对小炉限制了炉宽，进而限制了生产的规模；燃料燃烧喷出的火焰诱使对料堆有堆料作用，不利于配合料的熔化和澄 清，并对花格墙、流液洞盖板和冷却部空间砌体有烧损作用。其适用于各种空心制品、压制品和玻璃球的生产。2物料平衡计算2.1 配料计算100公斤湿粉料中形成氧化物的数量表4原料名 称湿料配合比氧化物量SiO2A12O3CaOMgONa2OK2OFe2O3BaOSb2o3B2C3石英砂35.029.020.000.000.000.000.000.0030.000.000.00钾长石8.004.801.360.000.000.080.80.0080.000.000.00氢氧化 铝15.000.009.750.000.000.000.000.000.000.000.00方解石2.500.000.001.380.000.000.000.000.000.000.00白云后24.000.000.007.275.180.000.000.000.000.000.00纯碱3.600.000.000.000.002.110.000.000.000.000.00硝酸钠2.400.000.000.000.000.440.000.000.000.000.00碳酸钢5.000.000.000.000.000.000.000.0053.840.000.00硼酸4.000.000.000.000.000.000.000.0010.000.002.24澄清剂0.500.000.000.000.000.000.000.0020.000.700.00合计68.8033.8211.118.665.182.620.800.0193.840.502.24百分比100.0049.1616.1512.597.543.811.160.0035.590.733.25计算过程如下：石英砂：Si02=35.00 X 99.5/120=29.02FeQ=35.00 乂 0.01/120=0.003钾长石:Si02=8X 60/100=4.8Al2Q=8X 17/100=1.36NaO=8X 1/100=0.08KO=8X 10/100=0.8FeQ=8X 0.1/100=0.08氢氧化铝：Al2Q=15X 65/100/=9.75方解石CaO=2.5X 55.5/100=1.38白云石：CaO=24< 30.3/100=7.27MgO=24 21.6/100=5.18纯碱NaO=3.6X 58.48/100=2.11硝酸钠NaO=2.4X 36.46/2/100=0.44碳酸钢：Fe2O3=5< 0.01/100=0.0005BaO=5< 76.88/100=3.84硼酸：B2Q=4X 55.88/100=2.24FeQ=4X 0.003/100=0.001澄清剂：Fe2O3=0.7X 0.3/100=0.02Sb2O3=0.7X 99.99/100=0.70配料计算sio2Al2o3CaoMgoNa2oK2oFe2o3BaoB2O3Sb2o3LOSS其他合计石英 砂99.500.000.000.