日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计样本.doc
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1、河北理工大学本科生毕业设计说明书题 目: 日产450吨平板玻璃熔化车间工艺设计 英文题目: the Process Design of 450t/d-FlatGlass Melting Workshop 学 院: 材料学院 专 业: 材料化学 班 级: xxxx 姓 名: xxxxx 学 号: xxxxxx 指导老师: xxxxxx 06 月 10 日摘 要玻璃是现代社会广泛应用基础材料之一。从摩天大楼玻璃幕墙、建筑物室内采光、汽车风挡、玻璃器皿、包装材料,到电视机计算机显示器、光学器件、无机功效材料等高科技产品,没有玻璃材料是不可想象。所以能够说,玻璃已成为继钢铁、水泥、陶瓷以后又一大产业,
2、发展前景十分宽广。就平板玻璃而言,浮法玻璃生产工艺是现在国际上比较优异工艺之一。本文就浮法玻璃生产工艺、熔化车间工艺部署、生产设备选型、原料配方计算、熔窑结构参数计算和熔窑合理操作和简单维护等方面作了具体研究。另外,本论文还对玻璃工厂厂址选择标准和全厂车间部署也作了一简单介绍,以供参考。关键词: 熔窑;浮法玻璃;热修;玻璃熔制;AbstractGlass is widely applied in our modern society, and it has been one of the basic materials. For the skyscrapers glass curtain wa
3、ll, indoor day-lighting of buildings, the windshield, the glassware, the packaging materials, the set computer screen, optics, the inorganic functional materials high-tech product, it is unthinkable without glass materials. So we can say that, glass has become a new industry after the industries Ste
4、el, cement and ceramics. Front view of glass is wide. As to flat glass, float glass production process is one of the advanced processes in the world. This paper make a great study of the float glass production process, processing set-up of melting workshop, type selection of production equipment, th
5、e formula calculation of ingredients, the parameter calculation of melting furnace structure, and the operation and protection of melting furnace. Besides, the paper tells us the principle on point-selecting of a glass factory and the arrangement of the whole workshop. Just for reference .Key Words:
6、Melting Furnace; Float Glass; Hot Repair; Glass Melting Process;目录引言1第一章 绪论21.1 玻璃熔制21.1.1 硅酸盐形成21.1.2 玻璃液形成21.1.3 玻璃液澄清31.1.4 玻璃液均化31.1.5 玻璃液冷却31.2 浮法工艺41.2.1 浮法工艺特点41.2.2 浮法工艺前景61.2.3 浮法玻璃新技术、新产品发展趋势6第二章 工艺设计方案72.1 综述72.2 车间工艺部署要求72.2.1厂房部署要求72.2.2设备部署82.3熔化车间工艺部署82.3.1 熔化工段部署82.3.2熔化主窑结构102.3.3熔化
7、部结构112.3.4熔化部保温结构122.4 冷却部结构设计132.5 工厂选址标准13第三章 工艺设计计算153.1 原料配方计算153.1.1 玻璃成份153.1.2 计算步骤163.2 熔化车间计算203.2.1 熔化部及冷却部面积计算21第四章 熔制车间生产制度234.1 综述234.2 玻璃熔制工艺技术指标244.3 关键设备操作指标244.3.1 投料机操作方法244.3.2 火焰换向操作254.3.3 助燃风机操作方法254.4 关键操作要求254.5 熔窑维护和热修274.5.1 熔窑日常维护274.5.2 熔窑热补操作274.5.3 熔窑热修274.6 煤交机维护29第五章
8、设计总结评价30参考文件31谢辞32引言浮法玻璃生产工艺是现在平板玻璃生产中最优异工艺。浮法玻璃熔窑是浮法生产中关键热工设备,玻璃从配合料到可供成型玻璃液,整个改变过程全部在此完成,其能耗,占全厂总能耗70%以上。玻璃熔窑作用就是给成型部提供质量良好玻璃液,以使其后生产能够顺利地进行。熔窑作业好坏直接影响玻璃产品质量和成木。大型浮法玻璃熔窑建造投资很大,高达数亿元,而且生产过程中维护费用也十分巨大。所以,加强对浮法玻璃熔窑科学研究,提升玻璃熔窑设计水平,改善熔窑结构和作业条件,对降低玻璃生产成木、提升玻璃质量、节省能源等全部相关键意义。玻璃熔制就是在苛刻高温条件下,把石粉类配合料熔融为高温澄清
9、均匀玻璃液。其过程包含燃烧、高温配合料化学反应、热量传输、质量传输和动量传输等过程。熔制过程既含有工程热物理研究范围通性,又含有复杂高温反应过程特殊性。在熔制过程中,玻璃液流动过程在促进热量传输和质量传输上起着关键作用,合理流动形态能够提升玻璃熔化速率,从而降低玻璃生产成本。 一个工厂是否能够生存下去就在于它生产成本是否低廉、产品价格是否合理、是否能够能她人之不能、企业产品质量是否可靠、管理制度是否合理等等。然而,这一切全部取决于其所采取生产工艺是否优异、车间部署和设备选型是否符合要求、生产操作是否合理等。本文对此逐一作了系统研究。第一章 绪论1.1 玻璃熔制玻璃生产关键包含原料配方设计、原料
10、预混、配合料制备、配合料投放、玻璃熔制、玻璃成型、玻璃冷端处理等工序。玻璃熔制就是在苛刻高温条件下,把石粉类配合料在高温下熔融为澄清、均匀玻璃液过程,是玻璃制造过程中关键过程之一。过程包含燃烧、高温配合料化学反应、热量传输、质量传输和动量传输等过程。熔制速度和熔制合理性对玻璃产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和吃药寿命等影响很大。玻璃熔制包含一系列物理化学反应过程,通常可分为以下五个阶段,即:一、硅酸盐形成;二、玻璃液形成;三、玻璃液澄清;四、玻璃液均化;五、玻璃液冷却;1.1.1 硅酸盐形成此阶段属于配合料层高温反应阶段。在此阶段,会发生一系列物理、化学反应,如粉料受热、水分蒸发、盐类分
11、解、多晶转变组分熔化和石英砂和其它组分之间所进行固相反应。这个阶段结束时,大部分气态产物从配合料中逸出,配合料最终变成有硅酸盐和二氧化硅组成不透明烧结物,同时,共熔体开始生成,石英颗粒逐步溶解,最终初步形成玻璃液。硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方法。1.1.2 玻璃液形成 在实际生产中,配合料熔化过程中玻璃形成阶段实际上是和硅酸盐形成同时进行。只是此阶段属于玻璃深入熔化阶段,在高温及自然对流、强制对流综合作用下,残余石英颗粒在玻璃体中完全熔融。此时玻璃液中还剩有气泡和条纹。需要注意是,硅酸盐形成只需要很短时间,而玻璃形成则需要较长时间。假如从硅酸盐形成开始到玻璃形成结束需要32min左右
12、,那么硅酸盐形成和玻璃形成所需时间分别在34min和2829min左右。1.1.3 玻璃液澄清玻璃液澄清澄清过程就是消除玻璃液中气泡过程。在此阶段,玻璃液中澄清剂在合适温度条件下开始分解,释放出气体并向玻璃液中小气泡内扩散,从而促进气泡长大并逸出。影响玻璃液澄清原因关键有:配合料中气体率、澄清温度、窑压等。能够经过延长澄清时间、提升澄清温度、玻璃液沸腾搅拌、鼓泡、加澄清剂等方法来加速澄清。1.1.4 玻璃液均化玻璃液均化目标是要达成化学均一性和热均一性。它和上一个阶段并没有一个显著界限,它是对玻璃液所进行再次均化作用。包含自然均化和强制均化两种方法。自然均化关键是利用玻璃液内部对流作用来对本身
13、进行均化,即经过玻璃液中不均匀体溶解核扩散作用来达成均化效果,但效果并不显著。因为在静止玻璃液中不均匀体扩散速度是很缓慢,她们扩散速度只有10-610-7cm/s.这使得自然均化不仅用时过长,还会降低玻璃生产效率;强制均化是经过对玻璃液进行强制搅拌或经过鼓泡来使其在外加力作用下进行均化,效果十分显著。 现在,大多数厂家全部采取强制均化方法来对玻璃液进行均化。 1.1.5 玻璃液冷却表1-1 玻璃熔化制度序号阶段温度范围/01硅酸盐类氧化物分解800100002玻璃液形成120003玻璃液澄清1400150004玻璃液均化1500135005玻璃液冷却13501100即便是澄清均化很好玻璃液也不
14、能立即成型制成制品,这是因为不一样制品成型温度不尽相同或是要求玻璃液黏度不一样。在此阶段,玻璃液被冷却至成型所需温度(11001050),通常情况下是采取吹冷却风方法。需要注意是,玻璃液冷却风直接和玻璃液接触,所以必需确保风纯净度,以免对玻璃液质量产生影响,造成无须要损失。1.2 浮法工艺浮法玻璃成型工艺较其它成型工艺全部有了很大进步,使平板玻璃生产有了一个质飞跃。平板玻璃浮法新工艺发明,被誉为玻璃工业一次革命。浮法玻璃问世,也对玻璃生产技术产生了深远影响。 平板玻璃成型历史,早在公元5世纪时就己经开始。从比利时人艾米尔弗克于19顺利地进行了有槽垂直引上法试验(平板玻璃经过受压耐火槽子砖槽口挤
15、压、拉引垂直向上成形),于19投入工业生产(又称弗克法),直到英国皮尔金顿弟兄于1959年宣告浮法玻璃工艺生产技术成功,1963年开始出售浮法技术专利,其间共经历了50年。这期间,美国人柯尔木于19发明了水平拉引法(玻璃带首先经过玻璃液由表而向上接引后,再经过转向辊转向水平拉引。此法又称柯尔本法、利比欧文思法等)。美国匹兹堡平板玻璃企业于1925年发明了无槽垂直引上法(玻璃带自玻璃液由表而垂直向上拉引。又称匹兹堡法)。弗克法在人类历史上首次经过机械成型直接生产平板玻璃,但制得平板玻璃表而有波筋和条纹等缺点,产量还不高。柯尔本法改善了平板玻璃面质量,提升了产量,但设备复杂。匹兹堡法则深入改善了表
16、面质量。1971年日本旭玻璃企业使用一对可反向旋转辊替换有槽法中槽子砖(又称旭法,对辊法),显著改善了玻璃质量。质量优于匹兹堡法,产量高于弗克法。即使如此,在浮法发明前,表面平整磨光玻璃仍靠压延玻璃(玻璃液流经上、下压辊压制成玻璃带)或其它平板玻璃经机械研磨、抛光来生产。而平板玻璃研磨和抛光,是一个消耗很大机械加工过程。浮法玻璃出现,则使得平整平板玻璃生产,免去了机械加工过程,产量高于其它各法。总而言之,平板玻璃50年,每一个新法出现.全部是对旧法存在问题改善结果.是一个创新。无槽法、平拉法对有槽法是如此,对辊法对有槽法也是如此,浮法对其它各法则更是如此。1.2.1 浮法工艺特点浮法玻璃生产工
17、艺,玻璃液因为重力作用,会在在高温熔融锡液表面进行自然摊平、展薄、成型。其特点关键有以下几点:(1)玻璃成形利用了玻璃本身重力。因为浮法玻璃是水平拉制成形,玻璃液带重力是由锡液来支承,拉引力关键用于克服玻璃液粘滞力:浮法玻璃整个成形过程是在密闭锡槽中进行,只是在玻璃带冷却硬化后,山光洁平滑辊子(过渡辊台)将玻璃带托起拉出锡槽,而且玻璃带同辊子是线接触,所以,完全避免了上述缺点,而能保持在锡槽中取得抛光表面质量。(2)能够充足发挥玻璃表面张力作用。玻璃表面张力是使玻璃取得自然抛光、表面平整关键原因。传统成型工艺中,为了使玻璃垂自引上成功,必需使玻璃粘度在短时间内急速增加,即要求成形温度从940左
18、右快速下降到600以下,此时,玻璃带粘度己经很大,表面张力己不起作用。浮法成型工艺中,山于玻璃重力是山锡液来承托,二者之间摩擦力甚微,锡槽长达50 m,玻璃温度下降较慢,还.丁以依据成形要求加以调整,玻璃液在抛光区温度靠近1000 ,粘度小,所以,玻璃表面张力就能起主导作用,使玻璃得以自然抛光、表面平整而无波筋和线道等缺点。(3)玻璃带横向温度均匀。为确保玻璃成形质量,配合料和玻璃熔化质量是先决条件。另外,使玻璃带横向温度差小,粘度均匀,是成形时玻璃带横向厚度均匀关键原因。用传统法生产玻璃时,山于其本身固有原因,极难达成整个板面温度均匀,板中和板边温差常常在500以上,如玻璃板宽度再加大后,横
19、向温度均匀尤其困难。而浮法玻璃成形是在较长、分成多个工艺区锡槽中来完成,在生产中.能够依据玻璃成形工艺要求,各区纵向和横向温度,经过采取边部加热或冷却、锡液循环等方法,进行自动调整控制,使纵向温度符合成形温度制度要求,横向温度差小于100。这么,为玻璃带横向厚度均匀和玻璃抛光质量发明了有利条件,也不会因玻璃带宽度加大而使调整控制增加困难。(4)能够实现超薄和超厚玻璃高效生产。因为浮法工艺是水平拉制,使浮法比传统法较轻易地生产超薄和超厚玻璃。现在中国、外企业全部能够采取浮法工艺来稳定地生产出0.5 mm平板玻璃。浮法玻璃拉引速度改变幅度范围很大,如生产6 mm玻璃时,通常拉引速度能够为120 m
20、/h,有时也能够达成360460 m/h,且其成型质量也不会因速度加紧而受影响。这就为浮法生产线优质、高产、降耗造了充足和必需条件。 另外,浮法玻璃生产方法避免了玻璃结晶缺点,能够在线生产镀膜玻璃,并实现切、装机械化自动化,能够比较轻易地生产出超大片玻璃等,至于其它特点在此不再一一列举。1.2.2 浮法工艺前景浮法工艺是一项比较优异新兴技术,近几十年时间里已经有了很大发展,现在这项技术正趋于成熟,但还有很多方面需要改善和不停提升,比如,成本方面这项技术较其它玻璃生产技术要高出很多。窑体建设和维修、锡槽建设投资和维护等全部需要大量资金,整条生产线前期投资是相当大,就本文所设计生产车间而言,总投资
21、将达成3个亿左右。不过不可否认是,采取浮法工艺进行玻璃生产所带来利润也是十分可观。相信在未来几十年里浮法工艺将会替换其它工艺方法而成为平板玻璃生产关键方法。1.2.3 浮法玻璃新技术、新产品发展趋势(1)浮法玻璃新技术发展趋势在未来几十年里,浮法玻璃技术将朝向超薄技术、在线镀膜技术、退火窑辊道技术、一窑多线技术、玻璃工业中计算机模拟技术、节能工艺技术、环境保护技术等等方向发展。(2)浮法玻璃新品种现在浮法玻璃新品种研制方向有:利用太阳能发电平板玻璃、电致变色玻璃、光致变色玻璃、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、防静电和抗电磁波干扰玻璃、天线玻璃、蓄光玻璃、防盗玻璃等。
22、第二章 工艺设计方案2.1 综述本文关键对平板玻璃生产工艺(即浮法工艺)熔制车间作设计。玻璃生产熔制车间包含熔化部、澄清部、冷却部和蓄热室、小炉等辅助配置,它和原料车间燃料车间成型车间退火车间亲密相关。熔化车间设计是否合理将直接影响玻璃正常生产,而且对玻璃成品质量提升影响也是十分显著。2.2 车间工艺部署要求车间工艺部署是工艺设计关键组成部分,它任务是确定车间厂房部署和设备部署。在车间厂房部署时,应充足注意:厂房整体结构应尽可能小巧、占地面积占总体土建面积百分比应适中(太大表示厂区建筑分布太过密集,将对防火、卫生、生产经营管理和运输等造成不利影响;太小则表示厂区建筑物分布太疏,这么一来既浪费用
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