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1、玻璃工业热工设备Thermal Equipment in Ceramics主讲 陈雅兰Email:Chen_ya_,材料类专业课程,西南科技大学,课程内容,玻璃热工设备,设备结构,工作原理,结构设计,作业制度,课程目标,先进结构,自动控制,优质材料,新技术,课程目标,本课程的任务,掌握浮法玻璃池窑和锡槽的结构及其设计、池窑的作业原理、退火窑结构、液体燃料燃烧器在玻璃池窑上的应用；熟悉无机非金属材料热工设备的最新进展；,课堂教学为主：着重于基本概念、基本结构、工作原理的讲授，同时要求同学查阅在量的资料进行课堂讲解。正确设计窑炉；合理操作窑炉；科学改进窑炉。,教学方法和应用,玻璃工业热工设备考核方
2、式,期末闭卷考试；平时成绩要占一定的比例,平时成绩评定(由以下几部分组成),课堂随机考勤 课堂讲解 课堂作业 课堂随机提问,说明：考勤5次末到者取消考试资格,0绪论,几个基本概念,材料,（硅酸盐材料）,有机材料,金属材料,产品特点,要经过高温制备而成。图0.1,1、,无机非金属材料,2、热工设备：产生热量、利用热量的设备。代表有窑炉。还有其它设备。,3、窑炉：指某一结构空间，其空间内能够用加热的方法，按照工艺要求的烧成制度，使原料经过一系列的物理化学变化变为产品。,对于一稳定系统，,热平衡方程，简称热平衡,目的,对设计窑炉来说：能耗对运转窑炉来说：测量数据的可靠性对管理者来说：优化操作,4、筑
3、炉材料、窑炉砌筑和窑炉烘烤简介,筑炉材料：修建窑炉所用的材料。,耐火材料（各种形状的耐火材料）保温材料（K0.022kj/m.)普通材料（红砖、金属钢材等）,筑炉材料,注意,膨胀缝,底脚砖,耐火泥,烘窑曲线,1玻璃池窑及其有关的热工设备,内容提要,浮法玻璃池窑的结构、结构设计、工作原理及作业制度；锡槽的结构及其结构的设计；退火窑的工作原理、结构及其结构设计；日用玻璃池窑的结构及其结构设计；液体燃料的燃料器及其在窑上的应用；,1.0前言,1、平板玻璃的发展进程：,浮法玻璃生产技术是目前平板玻璃生产技术最大规模的机械化、自动化方法。,最早出现在公元前650年以前。,平板玻璃规模化生产是18世纪出现
4、。,20世纪初涌现了各种生产方法，垂直引上法，平拉法，无槽垂直引上法。,1953年以后开始研究浮法技术，57年取得成功，耗时7年，耗资400万英镑。,我国从65年开始在洛阳玻璃厂研制浮法工艺，71年成功，78年投入工业生产，称为“洛阳浮法”。,到目前为止，我国有300多家平板玻璃生产厂家，其中20052006年二年间，新投产了47条浮法平板玻璃生产线，使玻璃产量增加了12606万重量箱。有4000多家玻璃深加工企业。,玻璃与玻璃加工主要由5家公司垄断，其总生产能力占全世界的70%以上，日本的旭硝子（21%），英国皮尔金顿（12%），美国PPG(11%),法国圣戈（11%），美国加迪安（9%）。
5、最大的是旭硝子公司有37条（03年）浮法线，资产157.8亿美元，年销售额67亿美元。,浮法玻璃品种0.525mm各种厚度，玻璃熔窑拉引规模在1501000t/d。,2、浮法生产技术方面：,超薄技术：英国皮尔金顿可生产0.41.1mm的薄玻璃，可用于生产ITO导电膜玻璃。,在线镀膜技术：先进国家在浮法线可进行金属化合物热解镀膜、化学气相沉积镀膜技术，产品有低辐射镀膜和阳光控制低辐射玻璃，,浮法玻璃退火窑辊道技术：在退火窑热端解决“辊印”问题，冷端解决金属辊硫化物和锡等附着物。,一窑多线：一窑生产两种以上的品种，英国皮尔金顿发明了一窑三线。,计算机模拟技术在玻璃工业中的应用,节能工业技术,环保技
6、术,3、浮法玻璃发展新品种方面：,利用太阳能发电的平板玻璃电致变色玻璃光致变色玻璃SUNERGY硬镀膜多功能玻璃自洁净玻璃信息产业玻璃,计算机硬盘用玻璃基板折光玻璃防净电和抗电磁波干扰玻璃天线玻璃蓄光玻璃防盗玻璃,主要发展方向归纳在以下几点,薄型浮法玻璃生产与加工建筑用节能玻璃加工应用功能薄膜玻璃新产品生产加工及应用薄型防弹、防盗玻璃加工及应用,作业题,上网查阅目前国内平板玻璃生产情况，写一篇2000字以上的短文,注：下次下课后交,2.玻璃概念及生产工艺过程：,玻璃：由熔融物冷却硬化而得到的非晶态无金属材料。,生产工艺过程：,原料的制备玻璃液的熔制玻璃产品的成型玻璃制品的退火及载板,1,2,3
7、,4,国内某一玻璃厂,洛阳浮法玻璃厂,江门玻璃厂,浮法玻璃池窑（平板玻璃）,马蹄焰玻璃池窑（日用玻璃）,3.玻璃熔窑（窑炉）的分类：,池窑（连续式窑炉）坩埚窑（间歇式窑炉）,池窑分类见表2.1,池窑按产品,平板玻璃池窑（浮法玻璃池窑）日用玻璃池窑（马蹄焰玻璃池窑）,重点讲解,浮法平板玻璃生产工艺过程：,1.1浮法玻璃池窑和锡槽,A,A,AA,组成,玻璃熔制部分热源供给部分余热回收部分排烟供气部分,四大组成,结构、布置、特点、应用,1、玻璃熔制部分,投料部分熔化部分隔设备冷却部成型部（锡槽）,组成,玻璃熔制部分,窑柱,投料部分,熔化部,分隔装置,冷却部,窑柱,问题,物料如何加入窑内？入窑后的物料
8、在熔制过程中，和其相对应的窑结构有哪些？有几种形式的加料方式？加料设备和池窑之间有几种连接形式？,1.1投料部分（投料机、投料池、前脸墙）,（1）投料机,作用：是运送玻璃配合料入窑的一种机械设备。,布置：池窑熔化部前上端，用钢结构固定和支承。,螺旋式投料机垄式投料机振动式投料机辊筒式投料机新型投料机,类型,投料机的布置：侧面加料；正面加料;（浮法窑用）,（a)螺旋式投料机,特点：,(b)垄式投料机,(c)振动式投料机(d)辊筒式投料机,正面加料,特点（b)料粉成垄状，料层不均匀。（c)加料面宽，料层薄。（d)投料连续，平坦均匀。,(e)倾斜式投料机,发展趋势,特点：连续薄层加料，减少粉尘飞扬，
9、实现液面自动控制。,布置：正面加料,4,投料池的结构：突出于窑池之外和窑池相通的矩形小池，其上下与窑池池壁平齐，耐火材料品种也相同。,投料池,池底,池壁,胸墙,大碹,（2）投料池,投料池的布置如下图，浮法玻璃池窑上采用的正面投料,浮法玻璃池窑常见的几种布置方式,投料池的发展趋势预熔池：将原有的投料池“放长加宽”，主要起预熔作用，提高熔化率。,配合料,概念：当采用正面投料时，投料池上的挡墙。作用：a、保证正常的料层厚度；b、火焰空间的组成，阻挡窑内热气体向外溢出。,（3）前脸墙（概念、作用、类型）,前脸墙,形式,普通拱碹结构前脸墙：墙厚度450mm，股跨比1/10-1/12。,前脸墙,普通碹外加
10、碹结构的前脸墙：在第一道普通碹外再加一副碹，降低空间的开度。（池宽7m),L型吊墙结构：（和预熔池配套）,发展趋势,水包：摊平料堆，冷却和密封,直墙部分,L墙,1.2 熔化部,任务：进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化,组成,上部空间（火焰空间）下部空间（窑池）,（1）窑池,由池壁和池底组成。熔化带和澄清带（泡界线）二部分池壁砖排列如图2.12，有六种形式池底砖排列如图2.13，厚度200300mm，砖规格为3004001000mm,（2）耳池（掏渣池）,概念：在池窑外与其相通的凸出的小池（方形）如图2.14,作用：加强玻璃液横向对流，改善玻璃液的质量。结构：与池窑材料、砖排列都相同，面积为2 m
11、 2m，其出口处与卡脖的中心点相交45。设置在熔化部后端，冷却部前端。,（3）火焰空间,概念：处在玻璃液面以上、充满火焰的空间。组成：胸墙、大碹、前脸墙、后山墙支承：大碹、胸墙、窑池分别独立开孔：观察孔、测压孔、测温孔,1.3分隔装置,分布在池窑熔化部和冷却部之间的装置,包括,玻璃液分隔装置气体空间分隔装置,(1)玻璃液的分隔装置,作用：改善玻璃液的质量,分类：深层和浅层,深层：凡将窑池高度隔断一半以上或者分隔设备的通道的横断面积小于熔化部池窑横断面积的20%者；浅层：不符合上述者为浅层。,平板玻璃池窑常用,卡脖冷却水管窑坎,卡脖：把矮碹下面的一段窑池缩窄。作用：减少冷却部流向熔化部玻璃液量；
12、降低玻璃液的温度。,形式：a、窑池缩窄后不再放宽b、缩窄后再放宽,冷却水管：横跨窑池的无缝钢管,作用：在水管附近形成不动层，对玻璃液的流动起阻碍作用。结构：矩形，大约0.3m浸入玻璃液内部。,纵剖图,窑坎：在卡脖处池底的某个部位一道矮墙,作用：延长玻璃液在熔化部的停留时间，减少冷却部向熔化部的玻璃液回流量,纵剖图,（2）气体空间分隔装置,作用：减少冷却部向熔化部的玻璃液回流量以及熔化部高温火焰对冷却部的影响。,类型,完全分隔部分分隔,平板窑常用,部分分隔,矮碹吊矮碹U型吊墙双J吊墙,a图,图2.18,矮碹开度,b图,c图,d图,纵剖图,1.4冷却部,作用：玻璃液进一步澄清、均化和冷却地场所，目
13、的是满足成型所要求的玻璃液的粘度。,结构：和熔化部相似，由上部空间、下部池窑,结构与熔化部不同处：,1.5玻璃液的搅拌器,设在卡脖处，利用均化提高玻璃液质量,冷却部,1.6成型部,浮法玻璃池窑成型部锡槽（后续内容）,1.7池窑的冷却和保温,1、池壁冷却：,一是降低池壁砖的内表面T临界使用T,可提高其耐侵蚀性；二是表与玻璃液表面接触T降低，增大，流动性降低，则玻璃液渗透能力降低。,作用,2、方法：*吹冷却风：,风嘴结构：鸭嘴形或园形,安装位置：低于液面40-50mm，上倾15-30，离池壁外表面20-30mm，风嘴间距30-50mm，有一层和几层。,风管布置：窑两侧要对称，风嘴出口处的风速要相等
14、，主管10-15m/S,支管8-12m/S,注：砖缝处不冷却，否则会降低窑温增大窑压,*水冷却：在液面处池壁砖外贴水包冷却,要求：软水，可循环使用，进出水温差15左右,特点：池壁砖开裂时不漏料。,注：液面线以下300-500mm范围内不保温，垂直砖缝不保温；相邻两池壁砖面要磨平贴紧，并用密封料灌缝。,3、池壁保温：,选择保温材料应注意问题：教材P147,2热源供给部分,（1）烧发生炉煤气的小炉：由空气、煤气通道、舌头、预燃室、喷出口和闸板组成。如图2.24,各组成的作用：,组成,小炉烧嘴,（依燃料的品种不同）,（后续内容）,（2）烧重油、天然气小炉：,比煤气小炉简单，其使用油喷嘴，无煤气通道、
15、舌头、预燃室。,天然气结构与然油小炉相同。,3余热回收部分（作用、类型、工作原理、结构）,（1）作用：,（2）类型,换热器蓄热室,(重点讲解）,（3）蓄热室的工作原理格子体，分散垂直气流法则。,蓄热室,格子体,接池窑,烟道,（池窑横剖图）,（4）蓄热室的结构型式,连通式：玻璃池窑一侧的蓄热室连通在一起，并且炉条弦下面的烟道也相互联通。图2.27a,特点：,分隔式结构型式：以每一个小炉为单元对应于分为若干个独立的室，其下面的烟道也个自独立。图2.27b其特点：,（5）蓄热室的结构,顶碹、炉条碹、格子体、蓄热室墙、钢结构等组成。,小炉支烟道,上部,下部,格子体,接池窑,支烟道,（池窑横剖图）,顶碹
16、,炉条碹,钢结构,顶碹：最常用半圆碹。其中心角180对箱式蓄热室，每一小炉、蓄 热室各一节碹，且隔墙伸出碹外。,格子体：,作用结构型式材料品种砖结构,炉条碹：,作用：结构：碹砖结构：,碹砖的宽度150mm,碹砖300mm,炉条间距150mm。,承重碹、分隔墙结构：(浮法窑无此结构）,4排烟供气部分,1）.作用：使池窑作业连续、正常、有效地进行。,2）.组成：交换器，空、煤气烟道，中间烟道，鼓风机，总烟道，排烟泵，烟囱。,交换器,支烟道闸板,烟气,空气,总烟道,6蓄热室隔墙,3)交换器：,作用：气体的换向设备，它能以此向窑内送入窑气、煤气以及由窑内排除烟气，还能调节气体流量和改变气体方向。,要求：换向迅速，操作方便可靠，严密性好，气体流动阻力小，检修方便。,分类：,空气交换器,平板池窑：水冷闸板式流液洞池窑：翻板式、闸板式、跳罩式,注：烧油小炉空气交器采用翻板式或闸板式。,煤气交换器：跳罩式,
