马蹄焰窑炉火焰管理参考

课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师:工作单位:题目: 33 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计初始条件:1、产品的品种：陶瓷熔块2、产量： 33 吨/天3、玻璃的成分陶瓷熔块成分(wt/%)表14、原料所用原料及基本要求表26、纯配合料熔化，不外加碎玻璃。

7、玻璃的熔化温度：1509 ℃；熔化部火焰空间温度： 1559 ℃。

8、助燃空气预热温度：1198 ℃。

9、燃料：重油重油的元素组成表310、重油雾化介质：压缩空气,温度80℃，用量0.5Bm/kg油11、空气过剩系数：α取1.112、窑型：蓄热式马蹄焰流液洞池窑要求完成的主要任务：一、撰写设计说明书，主要内容包括：1、设计依据及相关政策、法律、法规及设计规范2、物料平衡计算（列出计算过程）2.1配料计算2.2去气产物及组成计算3、热平衡计算（列出计算过程）3.1燃料燃烧计算3.2玻璃形成过程所消耗的热量计算3.3燃料消耗量近似计算4、窑炉的结构设计详细说明各部位的作用，各主要参数选择依据，并进行方案对比。

4.1熔化部设计包括熔化部的面积、长、宽、深度、火焰空间及投料口的尺寸。

4.2工作部的设计包括工作部的面积、长、宽、深度及火焰空间的尺寸。

4.3玻璃液的分隔设备的设计4.4出料口的设计4.5小炉口的计算与设计4.6蓄热室的计算与设计4.7烟道与烟囱尺寸的确定5、窑炉耐火材料的设计与选择包括池壁、池底、胸墙、大碹、蓄热室的耐火材料及保温材料的设计与选择。

要求作方案对比，阐述选择依据。

6、窑炉主要技术经济指标①熔化量：②熔化率：③熔化部面积：④冷却部面积：⑤一侧蓄热室格子砖的受热面积：⑥单位熔化部面积所占格子砖受热面积：⑦每公斤玻璃液所消耗的热量：⑧燃料消耗量：⑨玻璃熔成率。

二、用CAD绘制一张窑炉总图（3#图打印）时间安排:18周讲课、查阅资料、设计计算、绘制草图；19周 CAD制图；20周撰写设计说明书、答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.设计依据及相关的法律法规 (1)1.1设计的依据：课程设计任务书 (1)1.2国家相关法律、法规及设计规范 (1)1.3马蹄焰窑炉的特点 (2)2.物料平衡计算 (2)2.1配料计算 (2)2.2去气产物及组成计算 (4)3.热平衡计算 (5)3.1燃料燃烧计算 (5)3.2玻璃形成过程中所消耗的热量 (6)3.3燃料消耗量近似计算 (7)4.窑炉的结构设计 (8)4.1熔化部的设计 (8)4.2工作部的设计 (11)4.3玻璃液的分隔设备（流液洞）的设计 (11)4.4出料口的设计 (12)4.5 小炉口的计算与设计 (12)4.6蓄热室的计算与设计 (13)4.7烟道与烟囱尺寸的确定 (15)5. 主要技术经济指标 (16)6. 参考文献 (16)7. 总结 (16)设计题目：33 t/d蓄热式马蹄焰池窑的设计1 设计依据及相关的法律法规设计依据及其基本原则：随着工业生产现代化水平的日益提高，能源供应日趋紧张，在本设计中，为了节约能源、降低成本，采用有效的保温措施。

一、原始资料1、产品：高白料机制玻璃瓶罐。

2、出料量：每天熔化玻璃60吨。

3、玻璃成分（设计）（%）：SiO2Al2O3CaO+MgO BaO Na2O+K2O71% 3.5% 10.5% 0.5% 14.5%4、料方及原料组成：原料料方%原料化学组成（%）外加水分% SiO2Al2O3CaO MgO Na2O Fe2O3其它失量石英砂51.985 99.350.2 0.1 0.05 0.05 15.0长石28.858 65.1319.940.24 0.11 14.03 0.12 0.43石灰石18.926 1 0.255.260.3 0.02 碳酸钠 99.2硝酸钠 98.12硫酸钠 0.14等等纯碱18.06 57.87 7.0 硝酸钠 1.162 1.5重晶石0.524 1.16 氧化钡 63.35合计119.5155、碎玻璃数量：占配合料量的33%。

6、配合料水分：靠石英砂和纯碱的外加水分带入，不另加水。

7、玻璃熔化温度：1400℃。

8、工作部玻璃液平均温度：1300℃。

9、重油。

元素组成（%）低热值（千卡/公斤）加热温度（℃）C H O N S A W86.42 12.16 0.55 0.2 0.15 0.02 0.5 10000 125 10、雾化介质：用压缩空气，预热到120℃，用量为0.6m3/公斤油。

11、喷嘴砖孔吸入的空气量：0.5m3/公斤油。

12、助燃空气预热温度：1050℃。

13、空气过剩系数a：取1.2。

14、火焰空气内表面温度：熔化部1450℃，工作部1350℃。

15、窑体外表面平均温度（℃）：窑顶侧胸墙前后胸墙电容锆砖池墙池底熔化部250 180 200 160 130 17516、熔化池内玻璃液温度（℃）：液面窑池上部（平均）窑池上下部交接层窑池下部（平均）池底1400 900 1280 1265 1250池深方向玻璃液温降：窑池上部为2℃/cm，窑池下部为1℃/cm。

课程设计概要一、 设计的指导思想马蹄焰熔窑的发展概况、新技术、新工艺、选用窑型的选择、蓄热室的选择、 耐火材料的选用等。

二、各部分尺寸的设计1.熔化部（1）熔化面积①熔化率K 确定（P50）K 取1.65~2.0②F m =K Q③熔化部宽B 确定取决于小炉宽度、中墙宽度（小炉之间的距离）。

一半要求小炉边缘与胸墙之间的间距必须大于0.3m ，以免胸墙被烧损。

一般宽度2~7m 。

④熔化部长度L B=L F m池底砖规格为：300×300×1000 排砖后确定B 和L ，校验L ：B 是否在1.5~1.8之间。

然后确定实际的熔化面积和熔化率。

⑤池深一般在900~1200mm 左右，应与耐火材料的选取相一致。

（2）火焰空间设计火焰空间长度与L 相同，但比B 宽300~500，取71 s h ，算出孤高h ，火焰空间总高度。

（3）投料池设计其长度一般在长800~1000mm ，宽度决定于投料机的宽度和两边的留空，深度比窑池浅200~300 mm 。

（4）池壁、池底、保温设计（5）窑坎的设计一般在窑长的三分之二处。

2.分隔设备的设计（1）流液洞设计可参考参考图（宽300~500mm ，高400~500mm ，长900~1000 mm ）。

流液洞越低、越小越好。

（2）气体空间分隔装置的设计全分隔与半分隔。

3．冷却部的设计F 冷/F 熔=20~25%深度一般比熔化部浅300 mm ，选择形状。

三、热工计算1.配合料计算（不用芒硝）2.玻璃耗热量计算（见P75）四、燃烧计算要求算出窑炉的热效率五、小炉尺寸设计1.小炉尺寸设计①小炉脖下的操作空间（见P59），即水平通道。

②炉口面积：喷喷喷W T V F ⨯+⨯=273273V 0——每秒流过小炉口的空气标态流量（此处取10m/s ）T 喷——喷火口处火焰温度（此处取1200℃）。

③经验指标 满足5.2~3.2=熔喷F F 即可。

④火口的宽与高选取小炉的宽，再计算出小炉的高（高相同）。

玻璃窑炉马蹄焰池窑简介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。

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。

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。

马蹄焰窑炉的司炉操作要点摘要：马蹄焰窑炉的整个运行中，司炉操作是重中之重，特别是窑炉投产之初的工艺摸索及工艺参数的设定，笔者参加过多次马蹄焰窑炉投产之初的司炉操作设计，再此进行总结，以供从事相关专业的人员进行交流切磋。

关键词：马蹄焰窑炉操作要点一、前言马蹄焰窑炉是玻璃窑炉的一种，因其结构与其他玻璃窑炉有着明显的不同，其主要构成有烟道、蓄热室、小炉、熔化池、流液洞、工作池、（料道、马弗炉）等，简要示意如下：马蹄焰窑炉结构示意图二、马蹄焰窑炉的司炉操作要点说明1.燃烧火焰状态的调整窑炉投产运行以后，加料使玻璃液面达到规定的高度，开始调整燃烧火焰的状态。

首先调整窑压，以加料口观察为基准调节总烟道闸板，使窑压处于理想的微正压（5Pa）状态。

调整喷枪，使火焰覆盖面积大而稳定。

调整过程中及时在工作池上方观察孔判断熔化池火焰状态。

燃烧火焰应满足明亮但不透明；贴近液面处的火焰不发卷、不发黑，而且流股平稳；火焰尾部能顺利转向，而没有明显上飘现象。

通过蓄热室换向操作，观察调整的状态要稳定一致2.窑炉熔化温度的测量一般窑炉为监控熔化温度,在窑炉的不同部位设置不同的测温装置，通过显示和操作实现控制。

(1)在加料口近侧设置辐射温度计，测量火焰的温度。

此温度测量值因受火焰直接影响有不稳定现象，但应大致稳定在一定的范围内。

这一温度值表明火焰的燃烧状态，并影响配合料的熔化效果。

(2)在窑炉中后部安装另一辐射高温计，测量窑炉中部低层空间的温度。

这一温度值应相对稳定。

熔化池的控制温度可依此作为参考。

这一温度的高低和变化直接影响玻璃液的澄清和均化过程。

在半分隔玻璃窑炉中，这一温度值同时影响工作池的温度，对玻璃的均化和产品的质量具有实际意义。

(3)在窑炉后2／3碹顶的中央安装热电隅测温装置，测量窑内空间上部温度。

依此作为全窑温度的测量控制点。

此温度因受火焰干扰较小，温度较为稳定。

实测的结果显示温度值略低于玻璃液面实际温度。

另外，这一温度也反映碹顶硅砖的工作温度，大碹的安全情况依此温度实施监控。

燃煤气马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计及工艺操作控制朱柏杨马蹄焰玻璃窑炉的小炉是窑炉的关键部位，它承担组织燃料产生火焰的任务，是窑炉火焰的初始燃烧部位；它还是连接熔化池和回收高温废气热回收的通道。

小炉和喷火口的设计尺寸大小、角度和火焰喷出的速度对燃料燃烧和火焰形状有重要的影响，小炉、喷火口的不合理设计会使燃料燃烧不合理，会使火焰冲击胸墙和大碹，并造成燃料不完全燃烧和废气中氮氧化合物升高，对玻璃窑炉的节能环保运行不利。

因此，如何设计好小炉和喷火口，或者对已经定型运行的马蹄焰窑炉如何合理组织小炉火焰的燃烧工艺，下面作如下几个方面的分析和探讨：一、马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计：燃料在玻璃窑炉大璇内的燃烧属于扩散式燃烧，助燃空气从舌拱上部和燃气在舌拱下部喷入小炉的速度、厚度及与喷出的交角、燃气与空气的温度、燃气与空气在小炉的合理配比程度等等；首先取决于小炉和喷火口的原始工艺计算和设计布置，而后续的工艺操作控制管理水平决定了出小炉和喷火口火焰形状、燃料在大璇内的燃烧状况，进而影响到火焰对玻璃熔池的热辐射和玻璃配合料的熔制。

目前小炉和喷火口的设计仍以实践经验设计为主，设计和使用管理人员应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验，下面是一些经验设计数据：1、燃煤气小炉下倾角一般在18°—25°范围内选用，燃油小炉一般选用22°—25°，燃烧焦炉煤气、碳氢化合物含量较高的混合煤气和天然气的小炉下倾角可以大些。

在实际生产行中使用重油和石油焦粉的喷火口处的烧嘴砖喷火口枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和焦炉煤气时的仰角还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行，烧嘴砖一般安装在距喷火口砖0~600mm的位置。

2、小炉喷火焰出口速度（或喷火口面积），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。

同时，小炉内煤气火焰的初期着火燃烧点应控制在小炉长度的1/2~2/3，火焰在喷火口的速度控制在8~10m/s之间，对于碳氢化合物含量较高的混合煤气，小炉的设计宽度以取较大值为好。

燃煤气马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计及工艺操作控制朱柏杨马蹄焰玻璃窑炉的小炉是窑炉的关键部位，它承担组织燃料产生火焰的任务，是窑炉火焰的初始燃烧部位；它还是连接熔化池和回收高温废气热回收的通道。

小炉和喷火口的设计尺寸大小、角度和火焰喷出的速度对燃料燃烧和火焰形状有重要的影响，小炉、喷火口的不合理设计会使燃料燃烧不合理，会使火焰冲击胸墙和大碹，并造成燃料不完全燃烧和废气中氮氧化合物升高，对玻璃窑炉的节能环保运行不利。

因此，如何设计好小炉和喷火口，或者对已经定型运行的马蹄焰窑炉如何合理组织小炉火焰的燃烧工艺，下面作如下几个方面的分析和探讨：一、马蹄焰玻璃窑炉小炉和喷火口的设计：燃料在玻璃窑炉大璇内的燃烧属于扩散式燃烧，助燃空气从舌拱上部和燃气在舌拱下部喷入小炉的速度、厚度及与喷出的交角、燃气与空气的温度、燃气与空气在小炉的合理配比程度等等；首先取决于小炉和喷火口的原始工艺计算和设计布置，而后续的工艺操作控制管理水平决定了出小炉和喷火口火焰形状、燃料在大璇内的燃烧状况，进而影响到火焰对玻璃熔池的热辐射和玻璃配合料的熔制。

目前小炉和喷火口的设计仍以实践经验设计为主，设计和使用管理人员应能用燃烧理论、火焰传热理论去分析、应用和总结实践经验，下面是一些经验设计数据：1、燃煤气小炉下倾角一般在18°—25°范围内选用，燃油小炉一般选用22°—25°，燃烧焦炉煤气、碳氢化合物含量较高的混合煤气和天然气的小炉下倾角可以大些。

在实际生产行中使用重油和石油焦粉的喷火口处的烧嘴砖喷火口枪有5°左右的上仰角，在采用天然气和焦炉煤气时的仰角还要更大些，其目的是让火焰与玻璃液面平行，烧嘴砖一般安装在距喷火口砖0~600mm的位置。

2、小炉喷火焰出口速度（或喷火口面积），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。

同时，小炉内煤气火焰的初期着火燃烧点应控制在小炉长度的1/2~2/3，火焰在喷火口的速度控制在8~10m/s之间，对于碳氢化合物含量较高的混合煤气，小炉的设计宽度以取较大值为好。

马蹄焰玻璃窑炉内火焰长度的控制朱柏杨马蹄焰玻璃窑炉对熔化池内火焰的长度是有要求的，因为出喷火口火焰的长度对熔化池大璇内的火焰空间温度、玻璃液面温度和大璇内表面温度以及熔化池内玻璃液的液流方向都会产生不同程度的影响。

因此，合理地组织煤气在喷火口及大璇内燃烧是稳定玻璃窑炉各项工艺参数，熔化好配合料，达到节能降耗的目的的一项重要举措。

出喷火口的火焰有长度、亮度、刚度和角度等四个特征，这四个特征相互联系，对火焰在整个大璇内的热交换过程有极大的影响。

而火焰长度表现为燃料燃烧时间的长短和燃烧完全的程度，煤气完全燃烧后的烟气中的CO含量一般在2.5%~4%范围内。

一、对马蹄焰熔化池内最佳火焰长度的要求：马蹄焰熔化池内对火焰长度最佳要求是第一要考虑向整个熔化池玻璃液面传递最大热量和有效利用燃料热量，第二是要满足沿着熔化池长度方向玻璃熔化过程中产量与质量的要求。

大璇内表面的温度和火焰空间的温度以及熔化池玻璃液面上的温度分布密切相关，熔化池热点温度要求符合以下两个条件：1、热点温度要满足大炉达到规定产量和玻璃配合料熔制工艺要求。

2、热点温度要满足大璇空间耐火材料在使用寿命周期内的运行要求。

由于马蹄焰窑炉的火焰在大璇空间内最容易出现局部过热部位，因此，马蹄焰熔化池火焰的长度是否合理是保证熔化池玻璃配合料按照工艺要求进行熔化、澄清、均化等过程进行的关键。

二、煤气与空气混合燃烧出预燃室至喷火口火焰的控制3、出小炉喷火口火焰的控制对热点、泡界线位置的影响：3.1、出小炉火焰的长短、高低、刚度、亮度变化：熔化部火焰末端1.2~1.8m范围内的温度是最高的，让火焰亮度末端尽量靠近配合料堆，尽量控制在加料与熔化部区域熔化大部分，而熔化部热点的位置不超过其长度的2/3，泡界线在熔化部的1/2~2/3范围内。

3.2、热点位置如控制得好，可以加大熔化池内玻璃液的两个内循环的强度，出加料池的配合料向喷火口方向的移动度加大，泡界线位置较明显，加热料层熔化加快，这样火焰的相对热量利用率提高、吨玻璃单耗减少。