玻璃课程设计

1课程设计题目年产120万重箱浮法玻璃厂原料车间工艺设计摘要设计中介绍了一套规模为120万重箱/年浮法玻璃厂原料车间工艺设计，在设计过程中，原料方面，对工艺流程中的配料进行了计算；简单介绍了我国对于浮法玻璃工艺的研究、浮法玻璃工艺优点和成型过程。整个设计过程参照目前浮法玻璃生产的主要设计思路，采用国内外先进技术，进行全自动化生产，反映了目前浮法生的较高水平。关键词：浮法玻璃；熔窑工段；设备选型；工艺计算。2前言浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融的锡液表面成型为平板玻璃而得名。这种生产方法由于无需克服玻璃本身重力，可使玻璃原板板面宽度加大，拉引速度大大提高，产量和生产规模增大；由于玻璃成型是在熔融锡液表面进行，因此可以获得双面抛光的优质镜面，其表面平整度、平行度可以与机械磨光玻璃相媲美，而机械性能和化学稳定性又优于机械磨光玻璃；到目前为止，采用该方法可以生产出厚度在0.3～25mm之间多种品种、规格的优质浮法玻璃，以满足不同用途的需求；另外，浮法工艺还可以在线生产多种颜色玻璃和Low-E玻璃，大大丰富了平板玻璃的范畴，扩大了平板玻璃在各个领域的应用。中国玻璃工作者自从在洛阳研制出中国浮法后，浮法玻璃在中国迅速得到了发展。经过我国玻璃工作者的不断努力，我国先后在熔窑日熔化量、玻璃生产技术装备、节能降耗、环境保护、多功能玻璃开发以及超薄、超厚品种研制与产业化等方面取得了重大突破。据统计，至2009年末我国日熔化能力500t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力的75.4%,600t以上占54.48%,700t以上占28.83%。600t以上熔窑占浮法玻璃总熔化能力比重首次超过50%,成为我国浮法玻璃主力窑型。浮法玻璃生产线规模结构的提高,提高了我国浮法玻璃生产的能源利用效率,降低了污染物和二氧化碳排放水平。从产能上看,700t以上36条的能力占28.83%,600～620t的42条能力占25.65%,500～550t的40条能力占20.92%,400～480t的38条能力占16.51%,400t以下26条能力占8.08%。大吨位低单位产品能耗和小吨位高产品价值是今后平板玻璃熔窑的发展方向,没有地缘优势,产品无技术特点,小吨位、高能耗的普通浮法玻璃将在市场上没有立足之地。在技术领域,采用中国浮法玻璃技术建设的生产线,技术装备与实物质量已达到国际先进水平。通过对原料配料称量,熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备及自动控制系统成套软件的一系列科技攻关,进而对各关键技术进行系统集成和工程转化,形成了具有自主知识产权并全面达到国际先进水平的新一代中国浮法玻璃技术。还有像我国自主开发的余热发电技术与装备、烟气脱硫技术与装备、石英尾砂提纯及综合利用技术,全氧燃烧技术与装备也逐渐应用到到浮法熔窑。目前国际玻璃新技术均向能源、材料、环保、信息、生物等五大领域发展。在材料方面，主要指玻璃原片的生产向大片、薄片、厚片、白片四个方向发展。在研发新技术方面，通过对玻璃产品进行表面和内在改性处理，使其更具备强度、节能、隔热、耐火、安全、阳光控制、隔声、自洁、环保等优异功能。3第一章设计说明1.1设计依据产品方案：浮法平板玻璃；生产规模：120万重箱；浮法工艺优点多例如建设快，质量好，产量高，成本低，品种多等。所以为进一步提高产品质量和产量，节约成本，我们将使用浮法工艺来生产玻璃！玻璃组成的设计原则：1)设计的玻璃组成能够满足给定的性能要求2)设计的玻璃组成易于形成玻璃，析晶倾向小3)设计的玻璃组成能够适合一定的熔制，成型，退火，加工等生产工艺条件4)设计的玻璃组成应当价格低廉，原料易于获得SiO2：硅砂，硅石粉降低玻璃热膨胀系数，提高热稳定性、化学稳定性、软化温度、硬性机械强度AL2O3：硅砂，白云石降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性、机械强度、硬度和折射率Fe2O3：硅砂，石灰石属于杂质，少量可以引起玻璃着色CaO：石灰石，白云石能增加的化学稳定性，在高温时能够降低玻璃的粘度，有利于玻璃的澄清和融化，在温度降低时，玻璃的粘度增加，成型后必须立刻进行退火，否则易炸裂MgO：白云石可以改善玻璃的成型性能，降低结晶倾向和结晶速度，增加玻璃的高温粘度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度Na2O：纯碱，芒硝可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，有利于降低溶质温度，节约能源的作用，是最好的助熔剂。碎玻璃可以节约原料，加速玻璃熔制过程，节约能耗，提高融化率，有利于澄清和均化，改善成型性能，而且保管简便4第二章配料计算2.1与配料计算的相关参数①纯碱飞散率②芒硝含率③炭粉含率④玻璃获得率指标名称取值纯碱挥散率（%）3芒硝含率（%）5煤粉含率（%）4总成品率（%）80碎玻璃损失率（%）0.5玻璃液密度（t/m3）2.5年工作日（d/a）345拉引速度（m/h）3mm6704mm4705mm3806mm250原板有效宽度（m）120万重箱2.0玻璃成分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OSO372.101.600.187.704.0514.200.085原料化学成分（%）名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2ONa2SO4C硅砂91.604.210.290.520.173.21砂岩98.760.560.100.140.020.19白云石4.000.400.1931.0021.20石灰石2.600.400.1354.000.94纯碱57.91芒硝42.7999.03煤粉87.15原料含水率及加工损失率名称原料含水率（%）原料加工损失率（%）硅砂23砂岩12白云石12石灰石12纯碱15芒硝22煤粉232.2配料计算根据原料成分表进行计算：玻璃获得率80%芒硝含率5%碎玻璃掺入量20%计算基础100Kg玻璃液精度0.011.纯碱和芒硝的用量芒硝（A）：42.79%A／14.20=5%解得A=1.659266184则有芒硝引入RO的量为:0.71746纯碱（B）：B=（14.20-0.71746A）/0.5791B=22.4652.硅砂与硅石粉的用量，分别设为M和N0.9160M+0.9876N=72.1060.0421M+0.0056N=1.60解得M=32.2758N=43.06943用量（kg）MgOCaONa2O硅砂32.27580.0548690.1678341.03605318砂岩43.069430.008613890.06029720.0813923.白云石和石灰石的用量，分别设为a和b0.31a+0.54b=7.70-0.222703=7.4772970.212a+0.0094b=4.05-0.068911=3.981089解得a=18.6392b=3.146562用量(kg)SiO2AL2O3白云石18.63920.7455680.0745568石灰石3.1465620.08181060.01258624.校正纯碱用量和挥散量设纯碱用量x，挥散量ｙ0.5791x=14.20-1.03605-0.08183-0.71746x=21.35151y/y+21.35151=0.03y=0.66045.对硅砂和硅石粉用量的校正，分别设为x和y0.9160x+0.976y=72.10-0.745568-0.0818106=71.27262140.0421x+0.0056y=1.60-0.0745568-0.0125862=1.512857解得x=30.04171Y=44.303796.炭粉用量设炭粉用量x，则0.8715x/(1.6593*0.9903)=0.04x=0.075427.把上述计算结果汇总成原料用料表原料名称100kg玻璃液所需各原料量（kg）各原料配比（%）各原料引入氧化物量（kg）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O硅砂30.0425.2027.521.260.0870.1560.0510.964砂岩44.3037.1643.750.2480.0440.0620.0090.084白云石18.6415.640.7460.0740.0355.783.957石灰石3.152.640.0820.0130.0041.700.030纯碱21.3517.9112.36芒硝1.661.390.717煤粉0.0750.063合计119.215100.00372.0981.5950.177.6984.0414.1258.玻璃获得率为100.003/119.215=83.88%2.3玻璃成品产量计算(1)产品任务见表2-7。(2)完成各类产品各需要生产天数见表2-8。(3)各种厚度玻璃全年平均生产天数见表2-9。(4)计算产量见表2-10。(5)产量汇总见表2-11。表2-7产品任务表各类产品厚度比例（%）年产重量箱数年产m2数3mm3036000024000004mm2024000012000005mm3036000014400006mm20240000800000表2-8完成各类产品所需生产天数工作日比例3mm2400000/（24×2×0.8×670）=93.280.27054mm1200000/（24×2×0.8×470）=66.490.19455mm1440000/（24×2×0.8×380）=98.680.28876mm800000/（24×2×0.8×250）=83.330.243893.28+66.49+98.68+83.33=341.78＜345，所以能完成生产任务表2-9各类产品生产天数2mm94.153mm67.15mm99.66mm84.128表2-10产量表重量箱3mm94.15×24×670×2×0.8=2422291.2m2）363343.684mm67.1×24×470×2×0.8=1211020.8（m2）242204.165mm99.6×24×380×2×0.8=1453363.2（m2）363340.166mm84.12×24×250×2×0.8=807552（m2）242265.6表2-11产量汇总产品厚度（mm）3456年总数年产（m2）2422291.21211020.81453363.28075525894227年产重量箱363343.68242204.16363340.16242265.61211154.24产量计算汇总后，实际年产总重箱数为1211154.24重箱，与设计任务书国定的年产量120万重箱相当，故所取各指标值是恰当的。2.4物料衡算（1）熔化需要玻璃液量=（年实际重箱数×玻璃密度×重箱玻璃体积）/总成品率=（1211154.24×2.5×0.002×10）/0.8=75697.14t/a（或219.41t/d）（2）生成碎玻璃量=熔化需要玻璃液量×（1-总成品率）=75697.14×（1-0.8）=15139.43t/a（3）碎玻璃回窑量=生成碎玻璃量×（1-碎玻璃损失率）=15139.43×（1-0.005）=15063.73t/a（4）配合料熔成的玻璃液量=熔化需要玻璃液量-碎玻璃回窑量=75697.14-15063.73=60633.41t/a（5）粉料配合料干基用量=需用粉料配合料熔成的玻璃液量/玻璃获得率=60633.41/0.849=72182.63t/a（6）各原料用量。某种原料干基用量（t/a或t/d）=粉料配合料干基需用量×某种原料配比某种原料湿基用量（t/a或t/d）=某种原料干基用量/(1-原料含水率)某种原料实际加工量（湿基，t/a或t/d）=某种原料湿基用量/(1-原料加工损失率)计算结果汇总如表2-12所示物料名称原料配比（%）原料用量（干基）原料含水率（%）原料用量（湿基）加工损失率（%）原料实际加工量t/at/dt/at/dt/a硅砂25.218190.0227652.72218561.2453.79319135.29砂岩37.1626823.0653177.74127094.0078.52227646.93白云石15.6411289.3633332.72111403.3933.05211636.11石灰石2.641905.6214325.5