材料工艺设计

1材料工艺课程设计说明书课题名称年产250万重箱浮法玻璃生产线熔制工段工艺设计学院（系）材料科学与工程学院专业无机非金属专业学号1451460学生姓名李白2017年9月18日至2018年1月8日共17周2年产250万重箱浮法玻璃生产线熔制工段工艺设计摘要浮法玻璃最关键的工段是熔制工段，熔制工段的设计至关重要。熔制车间的工艺设计、设备选型和布置是否合理玻璃生产线投产后能否正常运行，能否保证玻璃产品的产量、质量达到设计要求。本设计中，熔制车间的工艺布置即是根据选定的熔窑结构形式及为年产为250万重箱浮法玻璃的生产规模，来确定熔制车间厂房的平面尺寸、空间高度，附属设备的选型及其与熔窑的相对位置。在进行工艺设计时，工艺布置、熔窑结构设计及设备选型必须做到工艺合理、技术先进、可靠耐用、节能环保、经济实用；要以达到玻璃的生产要求为核心，进而考虑交通、厂址、市场、原料、气候等因素，以科学化、合理化、人性化、高效化为生产设计的理念，力求设计出布置合理、经济节约、环境友好型的工厂。关键词：浮法玻璃生产线，熔制车间，工艺设计3目录1引言............................................................................41.1浮法玻璃熔制工段............................................................41.2浮法玻璃熔制车间设计原则....................................................42技术方案设计....................................................................52.1生产能力、生产质量要求......................................................52.2产品品种、质量保证..........................................................53建设方案设计....................................................................63.1核心生产线设计..............................................................63.2熔制工段厂房设计............................................................63.2.1熔制工段厂房长度设计与计算............................................63.2.2熔制工段厂房宽度设计与计算............................................74熔制车间设备系统选型............................................................85熔制工段工艺制度...............................................................105.1浮法玻璃熔制工段的温度制度.................................................105.2浮法玻璃熔制工段的压力制度.................................................105.3浮法玻璃熔制工段的泡界线制度...............................................115.4浮法玻璃熔制工段的液面控制制度.............................................116熔窑各部分结构尺寸设计和计算...................................................126.1投料池相关尺寸设计和计算...................................................126.2熔化部相关尺寸设计和计算...................................................126.3卡脖和冷却部相关尺寸设计和计算.............................................136.4小炉蓄热室相关尺寸设计和计算...............................................137.设计总结和可行性分析..........................................................14参考文献.........................................................................1441引言1.1浮法玻璃熔制工段[1]浮法玻璃的熔制大致可以分成五个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液冷却阶段。其工艺过程如图所示：图1.1浮法玻璃生产线熔制工段工艺流程1.2浮法玻璃联合车间平面设计原则[5]浮法联合车间平面设计原则要结合其特点。浮法联合车间长度一般有400-600m，采用直线布置。全厂以联合段为中心，辅助段布置在主段周围。配合料从熔窑窑头投料池入窑熔化、玻璃液从熔窑进锡槽、玻璃带出锡槽退火窑、玻璃板在自动装切线上切裁去边、取片装箱，都是在一条直线上进行，因此熔窑、锡槽、退火窑、自动装切线在同一条直线上。表1.1[1,5]浮法玻璃联合车间各工段面积、体积部位名称占地面积(m2)建筑面积(m2)建筑体积(m3)熔化工段37577015(地下室3283)81000锡槽退火工段3486348640251切装成品库1556715567179747附房1353270510000电梯间2550600合计2418828823311598熔窑料仓投料机熔化部卡脖冷却部流道外观数量合格配合料熔融，玻璃液的澄清、均化、冷却提供合格玻璃液52技术方案设计2.1生产能力、生产质量要求[2]首先是明确生产单位的生产能力及对产品的要求，就我国目前的玻璃企业而言，350t/d~1200t/d的生产线较为常见，而此设计目标为“年产250万重箱浮法玻璃生产线熔制工段”，1重箱等于2mm厚的玻璃10m2，约合玻璃50kg，则250万重箱约合玻璃125,000吨，假设生产线一年运作340天，则日产量约为367.6吨。根据相关的数据显示，近两年来，我国低于350t/d的生产线已经不再建设，除非是生产特种浮法玻璃的需要。在资金、市场等允许的情况下，企业一般都会选择大中型的生产线，以降低单位产品的生产成本，并节省能源。考虑到企业以后的发展，特意将设计产量值提高到450t/d，下述工艺计算都以此为基准。此外，还要根据所提供的燃料确定企业的生产档次，可供玻璃企业选择的燃料一般有发发生炉煤气/焦炉煤气，天然气，煤焦油，重油等，煤气价格虽然较低，但污染严重，特别是我国当下雾霾肆虐的大环境下，已经不被企业，政府所选择，多数企业目前采用重油为燃料生产浮法玻璃。2.2产品品种、规格要求[2,4]除了确定玻璃产量外，还需要确定玻璃的规格，玻璃带的宽度主要与市场规格要求和生产能力有关，参见下表：表2.1[2]浮法玻璃生产能力与玻璃带宽度关系带宽范围生产能力（t/d)一般情况个别情况150~3502400~2800350~5003500~40004400600~7004000~50005000800~12004800~52004000产品规格主要根据生产规模和市场行情来确定，具体切割规格还牵涉冷端设备投资情况。产品规格越多，玻璃板越小，对冷端设备要求就越高，相应投资也就越大。目前普通建筑市场常规规格有1500X2000,1650X2200,1830X2200,1830X2440,2440X3660等，此外还有针对出口或特定行业提供特定玻璃规格的玻璃或超厚超大规格玻璃。在确定玻璃规格品种同时，还要明确玻璃质量要求和颜色要求，目前有建筑级、制镜级、汽车级、建筑深加工级等不同级别要求，各级别要求见GB11614-2009《平板玻璃》标准。玻璃颜色也有有普通白玻、本体着色玻璃和超白玻璃等不同品种。这些均需要企业根据市场来确定。63建设方案设计明确了设计原则及确定好技术方案之后，就开始进行建设方案的确定，而在此次设计任务中，主要是针对熔制工段厂房的布置设计和设备的布置设计。3.1核心生产线布置设计[2]浮法玻璃熔制工段主要包括窑头、投料口、熔窑、锡槽口、锡槽等，实际生产中以直线式布置居多，其他辅助的设备则布置在主线的两侧。此次设计中核心生产线的布置按照常规方式进行，生产线的轴心应与厂房的轴心一致，已达到美观的效果。至于其他的空间大小设计则都以相对于核心生产线的定位来展开设计。3.2熔制工段厂房设计[2,3,7]浮法玻璃熔制工段厂房一般有一层方案和两层方案。一层方案节约资源，方便原料及成品的运输，操作维护方便，但施工周期长，难度大；二层方案方便施工，底层可做办公等其他辅助工段使用，但玻璃运输不方便。设计合理的厂房主要还是为了容纳生产设备，并同时兼顾防火、节能、环保等标准，以熔窑为核心展开工艺布置，首先是要确定好厂房的长、宽、高等大致的几何设计。关于熔制工段平面布置，主要考虑熔窑热修、冷修的需要；工艺设备布置及检修、生产操作的需要；适当考虑熔窑有扩大在生产的可能；适当考虑满足建筑模数的要求。3.2.1熔制工段厂房长度的设计现代浮法玻璃生产中，查阅相关文献知浮法玻璃联合车间的长度大致设计在400-600m之间，当然是要因地制宜。关于熔制工段的长度布置，主要根据生产线的长度、配套设施及其他要求而定。在前述工艺计算中已经大概算得核心设备生产线长度为60m，下面再考虑维修操作的空间需求以确定厂房长度。关于熔化二层：（1）前脸墙热修操作：在一个生产周期中，前脸墙的吊墙、托墙均需热修。考虑冷却风机布置、通道、安全距离及热修工人操作范围，所需的操作长度距离投料池为10m；（2）投料机检修操作：以本设计中的辊筒投料机为例，生产中投料机每1～1.5月需小修一次，每3个月需大修一次。检修投料机时，将投料机拉出放在窑头，把备用投料机推进去。换投料机所需操作长度距投料池为10m；（3）熔窑加熟料操作：熔窑经冷修重新投入生产时，在过“大火”后，窑内要先加熟料（碎玻璃），故而要求投料池前的操作长度为8m；（4）交换器传动装置布置。交换器传动装置与交换设备通常是采用钢丝绳传动，应尽量使传动设备接近主机，以减少传动钢丝绳的长度及导向装置，同时应便于工人操作，故传动装置应布置在二层窑头的中间，靠近厂房外墙处。传动装置和构筑物或其他设备之间的净空距离，在主要通行一面应不小于10m，另一面应不小于0.5m。综合考虑，投料池前长度布置以12m为宜，当有其他设备或构筑物布置在投料口直线位置上时，还需另加其他操作和布置。关于熔化工段底层布置：（1）蓄热室端墙前的操作要求：冷修拆除蓄热室端墙时，操作长度要求3.5～4m，正常生产时，煤气蓄热室端墙有清扫烟尘操作，其操作长度要求4.5～5m；7（2）中间烟道闸板检修安装,空气交换器安装检修，烟道结构要求和助燃风机、冷却风机布置等都要求便于安装、检修、维护等操作，故设备和构筑物之间以及设备设备之间应有不小于1m的净空；（3）交通运输要求：在底层必须考虑一条横穿车间的主要烟道，以供冷热修时运输砖材和设备，该通道应有2.5～3m宽，其局部有柱子处可考虑单行通道，但不得小于1.5m，布置在蓄热室端墙前较合适。另在窑头厂房尽头，应考虑一条不小于1m的通道，以便生产人员通行。综合考虑，大型熔窑底层布置长度：距蓄热室端墙为15-15.5m，