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马蹄焰玻璃窑炉设计技术培训课件•新疆五江新华实业有限公司•朱柏杨•2016.6一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介二、日用玻璃熔窑设计的基本规定三、玻璃熔窑鼓泡装置的工艺设计目录四、大型燃煤气马蹄焰玻璃池窑的设计燃发生炉煤气蓄热式马蹄焰窑炉技术改造实践56㎡窑炉技术设计改造方案新疆五江56㎡与安徽黄山玻璃制品有限公司52㎡马蹄焰保温瓶玻璃窑炉的设计与运行比较玻璃窑炉马蹄焰池窑图片玻璃窑炉马蹄焰池窑图片玻璃窑炉马蹄焰池窑图片玻璃窑炉马蹄焰池窑图片一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介马蹄焰窑的主要优点是：因喷火口纵向布置、火焰在窑内以马蹄形状燃烧而得名、特点是火焰在窑内燃烧路程长热利用率高、相对横火焰窑炉煤气燃烧充分而排放物少、耗能低，相对投资小、占地少。马蹄焰窑其主要缺点是：窑炉规模受到一定限制。但是近几年国内、外马蹄焰窑炉以其独特的优点得到了广泛的应用，其窑炉规模也得到了不断扩大截止目前国内已有多座180吨-200吨马蹄焰窑炉在运行，因规模不断扩大其节能效果十分显著、比同规模的横火焰窑炉节能30%以上。所以该型窑炉在玻璃行业同规模下是首选窑型。1.熔化池结构:窑炉的熔化率主要取决于熔化温度，因为中碱和无碱玻璃球窑的熔制温度比较高，如果进一步提高熔化温度来提高熔化率，会加速对耐火材料的侵蚀，降低球质和影响炉龄。而采取鼓泡和电助熔技术可以相应提高中下层玻璃温度，促进玻璃的均化，并且提高熔化率。玻璃原料从熔化到澄清的行程也大，这有利于玻璃质量的控制和提高，而长宽比又受到小炉结构设计、火焰长度及拐弯要求的限制。池深不仅影响到玻璃液流和池底温度，而且影响玻璃液的物理化学均匀性以及窑炉的熔化率。一般池底温度在1200—1360℃之间较为合适。池底温度的提高可使熔化率提高。但池底温度高于1380℃时，需要提高池底耐火材料的质量及品种，否则会加速池底的侵蚀并降低炉龄，且会增加玻璃球的结石含量，这对后道拉丝生产是不利的，影响池底温度的决定性因素是玻璃的铁含量和玻璃气氛。当Fe2O3含量在0.25—0.3%范围内时，池深800—1200mm的玻璃球窑，其垂直温降约为15—30℃/100mm。一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介2.工作池:选择半圆形工作池时，其半径R决定于制球机台数与布置方式。一般工作池半径小于等于熔化池池宽，工作池深度浅于熔化池池深300—400mm。3.投料池:为了获得稳定的玻璃质量，一般在池壁两侧设置一对投料池，随换火操作交替由火根投料。投料池中心线与窑炉池壁的距离主要决定于小炉喷火口的温度，温度越高距离可缩小。一般其距离可定在0.8—1.0m。4.流液洞:流液洞的功能是降温和均化。采用沉式流液洞比采用直通式流液洞温降大。而均化效果受液洞高度影响较大。如高度越小则均化效果越好。所以设计流液洞宽度一般应大于其高度。在不考虑玻璃回流的情况下，玻璃流经流液洞的平均速度可取5—20m/h。一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介5.胸墙高度:胸墙高度应根据窑炉容积发热强度来确定，目前容积发热强度设计值一般取60—200KW/m3(相当于50—180*103kcal/N.m3），比早期的数据已有明显下降，这说明提高了胸墙高度，而且采用质量改善的耐火材料和较好的保温效果，使窑炉热损失减少，大容积空间更有利于燃料的完全燃烧和增强其容积辐射强度，有利于提高熔制质量和降低能耗。6.小炉:小炉是玻璃窑炉的关键部位，小炉喷出口角度和喷出的速度对燃料燃烧和火焰形状有重要的影响。不合理的设计会使火焰冲击胸墙和大碹，并造成不完全燃烧。燃料在球窑内的燃烧属于扩散式燃烧，助燃空气从小炉口喷出的速度、厚度及与燃料喷出的交角、助燃空气的温度、燃油雾化的程度、油枪在小炉内的布置等因素不仅决定了火焰形状、燃料燃烧状况，而且还影响到火焰对玻璃熔池的热辐射。目前小炉设计仍以实践经验为主，一个成功的设计者应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验。一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介6.小炉:目前小炉设计仍以实践经验为主，一个成功的设计者应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验。（1）小炉下倾角一般在18—35°范围内选用，燃油小炉一般选用22—25°，燃烧天然气和干气的小炉下倾角可以大些。在实际生产行中油枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和干气时的仰角还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行。（2）小炉喷出口速度（或小炉出口面积），由于燃油雾化后喷入窑炉空间的燃烧过程中伴随着油雾的气化过程，因此燃料混合物喷出的速度大，气化膨胀的阻力也大，油类燃料在窑内的停留时间一般比天然气燃料的时间长，因此燃油小炉喷出的速度可以稍低。当改用天然气时，如果喷出速度太低，会造成燃烧不完全。小炉喷出口速度一般参照小炉喷出口处相应温度的空气速度来进行计算比较合适。小炉喷出的助燃空气要有一定的容积厚度，取其宽高比为2—3.5。为了使火焰不直接冲刷胸墙，两座小炉内侧间距应不小于0.6，小炉外侧与胸墙间距不小于0.3。一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介6.小炉:燃烧器布置在小炉下面，一般为2—3只，烧嘴间距为0.4—0.5m。采用天然气和干气燃烧时，如蓄热池宽度小于6m，燃气喷嘴最好放在小炉两侧，不然容易产生不完全燃烧。7.蓄热室：目前对蓄热室的研究比较多，可以通过热工计算进行设计。由于热气流在冷却过程中由上而下的流向，可以使同一截面的气流温度趋于均匀，而气体被加热时由下而上的流动又使截面间气体的温度也趋向均匀，采用立式蓄热室的气流正符合这种规则，而且具有占地少、容易清灰的优点，被广泛采用。蓄热室的热工计算包括蓄热室热平衡和蓄热室传热计算，二者的结果必须相符。即热平衡中空气吸收的热量，必须在传热中实现，否则要重新假设和计算，直至相符为止。一、玻璃窑炉马蹄焰池窑简介二、日用玻璃熔窑设计的基本规定一、总则：1.0.1玻璃熔窑是玻璃工厂中最重要和投资最大的设备。为了确保熔窑设计质量，避免因设计失误给企业带来损失，制定本规定。1.0.2新建或改扩建的玻璃熔窑应由有资质的设计单位承担设计或设计后的审核。窑炉设计中对工艺、土建、风、水、电、仪表控制等专业的具体要求必须与熔窑设计图纸一同存档备案，以作为今后各阶段检查的依据。1.0.3玻璃熔窑的设计，除应按本规定执行外，还应符合国家现行有关标准的规定。1.0.4本规定可作为玻璃熔窑设计、施工、质量验收、生产运行直至事故分析各个阶段检查的依据。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定二、能源的确定：2.0.1玻璃熔窑使用的能源应根据国家能源政策，燃料成本，控制、使用、购入的难易程度以及环保规定等条件进行选择。鼓励使用含低硫的优质燃料，从源头削减污染。2.0.2以发生炉煤气为燃料的玻璃熔窑，宜用少量的燃料油、天然气、城市煤气或电作为辅助能源，供熔窑作业部或分配料道单独加热用，但其用量按热量计算不宜超过全窑能耗的5%。严格限制用发生炉冷、热煤气和水煤气作为作业部或分配料道的加热热源。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定产品分类指标：玻璃熔窑规模（熔化面积：m2）玻璃啤酒瓶≥60玻璃瓶罐≥50玻璃器皿≥40玻璃保温瓶胆≥40玻璃仪器≥30三、熔窑规模的确定：3.0.1以重油、天然气、发生炉煤气为主要燃料的新建玻璃熔窑应达到表3-1中所列规模。表3-1新建玻璃熔窑规模3.0.2利用现有厂房的改造项目，应尽可能在满足表3-1所列的条件下，根据现有厂房、现有能源等条件确定熔窑规模。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定指标玻璃啤酒瓶、玻璃瓶罐、玻璃器皿、玻璃保温瓶胆玻璃仪器气泡＜40个/30g＜5个/100g相对密度差≤5×10-4≤2×10-4环切均匀度B-以上B以上四、玻璃熔窑主要技术指标的确定：4.1玻璃熔制质量：新建或改扩建玻璃熔窑的玻璃熔制质量应达到表4-1中所列要求。表4-1新建或改扩建玻璃熔窑的玻璃熔制质量二、日用玻璃熔窑设计的基本规定4.2玻璃熔化能耗：4.2.1玻璃熔化能耗（kgce/t玻璃液）系指玻璃熔窑每熔化1t玻璃液所消耗的能源转化为千克标准煤（kgce）。其计算公式为：玻璃熔化能耗（kgce/t玻璃液）=全年玻璃液能耗（kgce）/年熔化玻璃液数量（t）（1）计算公式是以熔窑投产后第三年度实际运行数据为考核基准，其它年度的玻璃液熔化能耗应按每减增一年相应减增1.5%，折算成第三年度的能耗指标。（2）地区气温对玻璃熔化能耗基准值的影响按下列原则修正：长江以南地区减少2%，长城以北地区增加2%，其它地区不变。（3）重油、天然气、原煤的低位发热量应采取实测数据，其次可采用生产单位给定数据，以上均有困难方可采取下列平均数据：重油取9800×4.18kJ/kg；天然气取8600×4.18kJ/kg；原煤中大同煤、神木煤、兖州煤等取6000×4.18kJ/kg；其它煤取5000×4.18kJ/kg。（4）电、液化石油气、氧气等二次能源和耗能工质需进行能源等价值折算：1度电（1kwh）折0.366千克标煤；1kg液化石油气折1.780千克标煤；1m3氧气折0.4千克标煤。四、玻璃熔窑主要技术指标的确定：二、日用玻璃熔窑设计的基本规定产品分类指标：玻璃熔化能耗（kgce/t玻璃液）玻璃啤酒瓶（1）≤172；（2）≤220玻璃瓶罐（1）（3）≤200（4）≤220（2）（3）≤220（4）≤260玻璃器皿（1）≤200；（2）≤260玻璃保温瓶胆≤300玻璃仪器（1）≤800；（5）≤4404.2.2玻璃熔化能耗限额应达到表4-2中要求。表4-2新建或改扩建玻璃熔窑玻璃熔化能耗限额注：1、kgce=千克标煤2、（1）是指重油、天然气等作为主要燃料的玻璃熔窑。3、（2）是指用发生炉煤气作为主要燃料的玻璃熔窑。4、（3）是指普通玻璃料（Fe2O3≥0.06%）；（4）是指高白料（Fe2O3＜0.06%）。5、（5）是指全电熔窑。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定产品分类指标：窑炉周期熔化率（t玻璃液/m2）玻璃啤酒瓶（1）≥5000；（2）≥4000玻璃瓶罐（1）（3）≥5000（4）≥4200（2）（3）≥4000（4）≥3400玻璃器皿（1）≥4200；（2）≥3400玻璃保温瓶胆≥3700玻璃仪器（1）≥1350；（5）≥26804.3窑炉周期熔化率：4.3.1窑炉周期熔化率（t玻璃液/m2）是指玻璃熔窑自烤窑放料后到熔窑的小炉、熔化部、工作部、蓄热室等部位因受损而停窑冷修之前每1m2熔化面积所熔制的玻璃液总量（t）。4.3.2熔炉周期熔化率限额应达到表4-3中要求。表4-3新建或改扩建玻璃熔窑窑炉周期熔化率限额注：1、kgce=千克标准煤2、（1）是指重油、天然气等作为主要燃料的玻璃熔窑。3、（2）是指用发生炉煤气作为主要燃料的玻璃熔窑。4、（3）是指普通玻璃料（Fe2O3≥0.06%）；（4）是指高白料（Fe2O3＜0.06%）。5、（5）是指全电熔窑。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定五、玻璃熔窑基本结构及有关参数的确定：5.1熔化部5.1.1熔化池面积按下式确定：F熔=P/E式中:F熔——熔化池面积（m2）P——出料量（t/24h）E——熔化率[t/(m2.24h)]5.1.2熔化池容量一般按玻璃液在熔化池内流程时间[（熔化池存料量/日出料量）×24h]在30~36小时范围内考虑，最低不得小于27小时。5.1.3马蹄形火焰熔窑熔化池长宽比值范围一般为1.4~2.0；横火焰熔窑熔化池长宽比值范围一般为1.6~2.2，横火焰池窑宽度不宜小于5m。二、日用玻璃熔窑设计的基本规定5.1.4池壁宜用整块基本无缩孔熔铸锆刚玉大砖竖向排列配磨砌成；采用双层池壁时，其上层禁用倾斜浇铸的熔铸锆刚玉砖，应选用无缩孔熔铸锆刚玉砖，上下层池壁砖配磨后的接缝应≤0.3mm，以减少玻璃液对上层池壁砖的向上钻孔侵蚀。5.1.5池深是指池壁顶部至池底的距离。熔化池熔化区的池深一般采用下列尺寸：颜色玻璃为1100~1300mm，无色玻璃为1300~1600mm。熔化池澄清区较熔化区增加的深度一般为100~1000mm。每座熔窑澄清区加深的深度应根据玻璃液的温度梯度值和熔窑的出料量而定，一般情况下，温度梯度值大，出料量少的熔窑其澄清区增加的深