马蹄焰池窑

3.1结构设计3.2各部位保温3.3能耗计算3.4强化池窑作业装置3.5砖结构计算3.6钢结构计算Chap3马蹄焰池窑13.1.1概述：先确定池窑各部位的形式、尺寸和材料。绘出草图。热工理论计算，砖结构排列与计算、钢结构布置与计算原则：技术先进，施工可能，操作方便，经济合理。3.1结构设计蓄热式马蹄焰池窑熔化部内部照片蓄热式马蹄焰池窑教学模型蓄热式马蹄焰池窑纵立剖面A-A横立剖面B-B、C-C平剖面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ平剖面Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ3.1.2熔化部设计先定生产规模。（1）窑池设计：A、熔化率与熔化面积：按已定窑产量Q、熔化率K估算KQF熔Q—产量，t/d；K—t/(d·m2)熔化率K的选择依据：1）玻璃品种与原料组成；2）熔化温度；3）燃料种类与质量；4）制品质量要求；5）窑型结构，熔化面积；6）加料方式和新技术的采用；7）燃料消耗水平；8）窑炉寿命和管理水平。品种料别F熔＜20m2F熔21~39m2F熔＞40m2燃料1燃料2燃料1燃料2燃料1燃料2高白料瓶0.7~0.81.2~1.30.8~0.851.2~1.4Max1.8(40m2)普白瓶0.9~1.11.3~1.651.1~1.41.7~2.1Max2.2(50m2)2.2~3.0吹制器皿0.5~0.71.0~1.2~0.81.3~1.7压制器皿0.75~0.9~0.91~1.4流液洞池窑熔化率表/t/(d.m2）(燃料1：发生炉煤气或煤燃料2：重油或天然气)品种料别F熔＜20m2F熔21~39m2F熔＞40m2燃料1燃料2燃料1燃料2燃料1燃料2保温瓶0.6~0.90.8~0.950.7~1.01.1~1.351.7~1.9(60m2)仪器普白料0.4~0.50.65~0.8仪器灯工硬料~0.350.4~0.5仪器烧器硬料0.15~0.20.3~0.40.3~0.35中碱球~0.30.4~0.5~0.671.4(56m2)流液洞池窑熔化率表/t/(d.m2）(燃料1：发生炉煤气或煤燃料2：重油或天然气)品种料别F熔＜20m2F熔21~39m2F熔＞40m2燃料1燃料2燃料1燃料2燃料1燃料2无碱球0.35~0.40.4~0.50.5吹制泡壳0.5~0.650.8~1.00.6~0.750.8~1.1压制管壳0.6~0.70.6~0.70.7~0.8安瓶管0.4~0.6~0.80.8~1.0灯管芯柱0.25~0.30.35~0.40.3~0.50.4~0.6流液洞池窑熔化率表/t/(d.m2）(燃料1：发生炉煤气或煤燃料2：重油或天然气)B、熔化池几何尺寸1）长宽比（L/B）保证玻璃液在窑内停留一段时间（长L），满足其澄清。满足燃料充分燃烧，不造成大温差，不直接烧吸火口。横火焰池窑长按小炉对数而定。熔化面积与池窑长宽比（L/B）的关系马蹄焰池窑:长度：保证玻璃充分熔化和澄清，与火焰燃烧配合。宽度：火焰扩散范围，小炉宽、中墙宽和小炉与胸墙间距来定。燃油池窑长宽比受油枪形式而变化。国外马蹄焰窑偏小（日本东洋公司1.42）。2）池深：同玻璃液质量关系很大。池深须使窑内不形成不动层。①池深影响窑容量，即窑内停留时间。停留1.5~2天。②确定因素：玻璃颜色、玻液粘度、熔化率、制品质量、燃料种类、池底砖质量、池底保温和新技术采用（鼓泡、电助熔）等。池深h可按近似公式计算h=0.4+0.5lgVV——熔化池容积，m3池壁砖的排列，有上下层，也有整块砖，全保温池窑以整块砖排列。具体结构为：300mmAZS33QX—H+30mm锆质捣打料+115mmLZ-55（NZ—40）+100mm硅钙板全保温池底结构：70mmAZS33WS-Y+30mm锆质捣打料+40mm烧结锆英石砖+30mm锆质捣打料+300mm浇注大砖+280mm轻质粘土砖+10mm石棉板+8mm钢板火焰空间要求：1）能经受火焰烟气冲刷、烧损，配合料、其他耐材的侵蚀。化学、温度稳定，抗渣性强。2）严密不透气。砖缝小。3）稳固。钢结构牢固。4）散热少。采取保温。以弓形碹火焰分布均匀，砌筑简单。RBB1/20~1/40BO'ORBr弓形拱箭头拱馒头拱fBRθδ楔型砖锁砖α拱角砖跨度B升高f厚度δ中心角θ半径R碹角αBftg2)2(ffBR8422RB22sinfRθδαFG/2GabtW2tW1立柱拉条拱碹钢结构受力示意图碹名f/B横推力F用途半圆碹标准碹倾斜碹悬拱平拱1/21/3~1/71/8~1/101/120无小大烟道、燃烧室蓄热室、炉条碹熔化池大碹大型窑碹类型结构由相似三角形，楔型砖基本设计公式为（a+c）/（b+c）=（R+δ）/R其中：c为砖缝，2~3mm。砌拱时，直型砖不要太多，否则易塌拱。拱脚要加紧，拱脚松动也会造成塌拱。横推力F为式中，K为温度修正系数22ctgKGFF大小影响因素a）G的大小b）θ的大小平拱θ=0，F→∞半圆拱θ=180，F=0c）温度tw1≥tw2，产生附加载荷T↑，K↑tw1/℃K60080010001300150017001.52.02.53.03.54.0一般工业炉温度修正系数大碹的水平与垂直分力，加上本身重量会产生松散，下沉，高温时愈剧。碹股越大，横向推力越小，半圆碹具有最小的横推力。胸墙高度决定着火焰空间容积，须有一定的容积用于燃料完全燃烧。V火过小，燃烧不完全，温度较低。V火过大，散热大，燃耗增多。火焰空间热负荷值：每单位空间容积每小时燃料燃烧所发出的热量。也叫热强度。蓄热式池窑换热式池窑发生炉煤气重油发生炉煤气重油平板池窑700～815800～1000横焰流液洞池窑马蹄焰流液洞池窑930～1280810～1160580～9302000～23001700～2200火焰空间热负荷值（×102W/m3）胸墙高低要考虑燃料种类和质量、熔化率、熔化耗热量、窑规模、散热量、气层厚度等。大碹厚300~500mm，双碹窑内碹取230mm。胸墙厚500mm，个别400mm。（3）投料口及预熔池设计设计要求：按时按量加入、液面稳定，薄层加入，预熔作用，减少粉料飞扬。马蹄焰池窑为侧面投料，只放一台投料机。宽稍大于投料机宽，两侧留50~100mm。深比窑池浅些。预熔池结构有利于提高熔化率，克服跑料现象，减少飞料及格子体堵塞，延长加料口寿命。（4）熔化部面积理论计算：理论计算前，用经验计算初步确定窑的主要尺寸。熔化分为熔化带和澄清带两部分。A、熔化带面积计算：形成玻璃液需要的热量与每单位配合料覆盖面在火焰空间所能获得的热平衡式来计算。单位W。1）形成玻璃液需要的热量Q玻；Q玻=q玻G玻G玻为每小时熔化的玻璃液量，kg/h2）回流玻璃液带给配合料的热量Q回：Q回=uQ玻u为系数，0.1~0.153）熔化带火焰传给料面的净热量Q料净：Q料净=q料净·mF溶带m为配合料覆盖系数，0.4~0.6Q玻-Q回=Q玻-uQ玻=q料净·mF溶带F溶带=（（1-u）Q玻）/mq料净B、澄清带面积计算F澄带=（（A+B+D）Z）/ρδ式中，A为用于成型的玻璃液量；B为澄清带向投料口回流的玻璃液量；D为冷却部回流到澄清带的玻璃液量；Z为需要加热的时间；ρ为澄清带玻璃液的密度；δ为表面流动层的厚度，m。F澄带一般不计算，由熔化部面积换算而得。3.1.3分隔装置设计(1)气体空间分隔装置全分隔：工作池温度只受玻璃液流动的影响，便于控制，减少熔化部的热量支出。采用两道墙或一道墙设置。工作池要单独加热。部分分隔:花格墙借格孔大小、墙高度和位置来调节分隔程度。约为(60~80)%。借熔化部的火焰温度和长度来调节工作部温度。(2)玻璃液分隔装置平板池窑采用浅层分隔，其余池窑都用深层分隔，以流液洞最为普遍。A、流液洞的作用：撇渣器和冷却器的作用。1）对玻璃液的选择作用。2）玻璃液的冷却作用好。3）减少玻璃液的循环对流，减少热损失。4）提高玻璃液的均匀性。B、流液洞的形式1）平底式。减少工作部的回流，提高玻璃液的温度均匀性。2）下沉式。对玻璃液的选择作用、冷却作用好，减少回流。3）下沉和浅工作池式。4）上抬式。减弱玻璃液的冷却作用，防止死料进入工作池。5）延伸式。增强玻璃液的冷却作用，减轻侧壁砖的侵蚀。流液洞的形式C、几何尺寸：希望为长方形。1）宽度：控制玻璃液的均匀性。越宽越均匀。一般中小型池窑250~500mm，大型可达700mm。2）高度：控制玻璃液的质量。越低质量越好，而温降越大。中小型池窑200~400mm，大型可达500mm。3）长度：控制玻璃液的降温程度。越长降温越多。1.2~1.5℃/cm。4）流液洞的流量负荷K流。Kg/（cm2·h）。式中，G为每小时通过流液洞的玻璃液量，Kg/h；B为流液洞宽度，cm；H为流液洞高度，cm。一般为2~4。小窑偏低，大窑可大于4。过大侵蚀加剧。过小，向上钻蚀作用增强。BHGK流流液洞设计注意：朝向熔化尽量减少水平砖缝，盖板砖要耐侵蚀，采用风冷或水冷，异型砖或钢结构要加紧。提高流液洞寿命措施：采用上倾式流液洞；扩大冷却表面；减少砖厚度，采用有效冷却结构；采用优质耐火材料。3.1.4冷却部设计(工作部)（1）作用：对玻璃液冷却、均化和分配。A、冷却玻璃液；与流液洞起一半降温作用B、稳定玻璃液温度和成分；C、玻璃液继续澄清和均化；D、可吸收一部分再生气泡；E、改善熔化池的循环对流；F、稳定玻璃液面，并均匀分配给供料道。（2）结构参数确定池深：逐步变浅，提高垂直方向温度均匀性和减少回流。比熔化池浅300mm。颜色玻璃可浅0.4~0.6m。面积：取决于窑炉的温度制度和出料量。1）温度制度：冷却程度大，则面积大。2）出料量：出料大，冷却程度大，面积大。3）参数：a、F冷/F熔。(15~25)%。分配料道(10~20)%。b、正常流动负荷/冷却部面积。（t/d·m2）冷却率。3~13范围。c、冷却部容积/正常流动负荷（m3/d）玻璃液停留时间。愈长愈稳定，但需更多空间，回流多。最小存3小时玻璃流量。冷却部形状：取决于成型方式，成型机的数量及工艺布置，玻璃液应均匀分配，减少死角。A、人工成型：操作空间，换坩埚、热修方便。两甏口中心距＞1.4m，边甏到墙角＞400mm。B、机械成型。长方形、半圆型、多边型等。熔化池基础、主次梁基础柱主梁次梁熔化池池底池底保温层池底大砖熔化池壁预排熔化池池壁、挂勾砖、立柱挂勾砖立柱池壁托板熔化池池壁池底胸墙大碹熔化池加料口加料口池壁池底加料口熔池喷火口喷火口喷嘴砖池壁熔池大碹熔池胸墙熔化部池壁、流液洞、花格墙池壁花格墙流液洞熔化池大碹熔化池流液洞池底池壁熔化池大碹砌筑作业1、熔化率K的选择依据有哪些?2、某燃油马蹄焰池窑，日出料量为40t，燃料消耗为0.2t油/t玻液，重油热值为41382kJ/kg，若取熔化率为1.6t·m-2·d-1，熔化池长宽比为1.7，火焰空间热负荷为93000W/m3，每侧胸墙比池壁宽出100mm，碹股升高取1/8，则胸墙高度为多少？