日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计(3)

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1.2.2 浮法工艺前景

浮法工艺是一项比较先进的新兴技术，近几十年的时间里已经有了很大的发展，目前这项技术正趋于成熟，但还有很多方面需要改善与不断提高，例如，成本方面这项技术较其他玻璃生产技术要高出许多。窑体建设与维修、锡槽的建设投资与维护等都需要大量资金，整条生产线的前期投资是相当大的，就本文所设计的生产车间而言，总投资将达到3个亿左右。但是不可否认的是，采用浮法工艺进行玻璃生产所带来的利润也是十分可观的。相信在未来的几十年里浮法工艺将会取代其他工艺方法而成为平板玻璃生产的主要方式。

1.2.3 浮法玻璃新技术、新产品的发展趋势

（1）浮法玻璃新技术发展趋势

在未来的几十年里，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、玻璃工业中的计算机模拟技术、节能工艺技术、环保技术等等方向发展。

（2）浮法玻璃的新品种

目前浮法玻璃的新品种的研制方向有：利用太阳能发电的平板玻璃、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。

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第二章 工艺设计方案

2.1 综述

本文主要对平板玻璃生产工艺（即浮法工艺）的熔制车间作的设计。玻璃生产的熔制车间包括熔化部、澄清部、冷却部以及蓄热室、小炉等辅助配置，它与原料车间燃料车间成型车间退火车间密切相关。熔化车间设计的是否合理将直接影响玻璃的正常生产，而且对玻璃成品的质量提高影响也是十分明显的。

2.2 车间工艺布置的要求

车间工艺布置是工艺设计的重要组成部分，它的任务是确定车间的厂房布置和设备布置。在车间厂房布置时，应充分注意：厂房的整体结构应尽量小巧、占地面积占总体土建面积的比例应适中（太大表示厂区建筑分布太过密集，将对防火、卫生、生产经营管理以及运输等造成不利的影响；太小则表示厂区建筑物分布太疏，这样一来既浪费用地，又会增加车间之间的管道和运输线路、绿化美化设施的建设费用和管理费用，增加总投资），以降低造价；熔制车间设计时应尽量做到可以自然调节气流变换，降低车间温度，并且不会对车间设备的维修造成障碍。

工艺布置的基本原则是要做到经济、合理、实用、生产流程顺畅、结构紧凑，并力争缩短成品和半成品间的运输距离。同时还应考虑设备安装、操作和检修的方便等方面。

2.2.1厂房布置的要求

厂房的布置主要是指两个方面，即平面布置和立面布置。

平面布置主要是确定厂房的面积和柱网的布置（跨度、柱距等）。厂房的总面积应满足以下几个要求：设备本身和生产操作所需的面积；设备安装和检修所需的面积；生产管理和生活用室所需的面积（如办公室、更衣室、浴室、厕所等）；各种通道走廊所需的面积（巡检及日常作业用）。一般的，用于维修车辆进出的门、路应大于车辆正常尺寸的二倍左右，

立面布置级厂房的空间布置，主要是确定厂房的总高度以及各重要位置的标高。顶梁的高度应不低于窑体上表面以上4.5m，走廊通道的净空高应不小于2.0m。对于高温车间厂房除考虑顶部高度外还应加开排热天窗和侧窗等，以保证正常通风散热。

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2.2.2设备布置

设备布置就是要把车间内的各种设备按照工艺流程加以定位。设备布置主要取决于生产流程和设备安装、操作、检修的需要，同时也要考虑其他专业队车间工艺布置的要求。

重型设备以及运转中会产生较大阵雨动的设备，如助燃风机、各冷却风机等应尽可能布置在厂房的地面，实在不能布置在地面的，其支架也要与厂房的结构立柱分开，以减少厂房的荷载和振动。另外，两台重型机器之间的距离也不能离得太近，不能相互影响运转与维修，同时要考虑工作人员操作、检修的要求和通行的便利。

在设备上方所设的吊钩应考虑到检修时所吊起的高度，一般最低要求是能使器件吊离设备，并且在横向位移时不受阻碍。此时，厂方高度随起重装置要求而定，但一般不小于设备上表面以上2.0m。

压缩空气的管道应该预留一定的倾斜度，以利于冷凝水的排出，顺其流向的管道斜度取0.3%，逆气流向的管道斜度取0.5%，在管道最低点设排液阀门。

2.3熔化车间的工艺布置

在进行车间工艺布置时，一般根据该车间在总厂平面布置中的相对位置、车间生产流程、进出料的方向和运输方式、主要设备和附属设备的型号与尺寸等来确定车间的工艺布置和厂房的总尺寸。在本小节中主要以工厂的熔制车间为中心，来说明车间布置的一些要求。

熔化车间是高温作业和连续不停地生产的车间，这是它的最主要的特点；其厂房的特点是高空间性和多层次性。

虽然说平板玻璃的成型方法各不相同，但是其熔化窑的结构和具体要求却都有很多相似之处。因此，熔制车间的工艺布置实质上就是以玻璃厂的熔化池窑为核心来考虑工艺布置的。

熔制车间从区域上划分，首先要考虑窑头和投料平台、窑底、熔化二层三部分组成的熔化工段的布置，然后才是成型部分的布置，即锡槽进口端的布置。

需要考虑的具体因素主要有：熔窑冷修操作的需要、熔窑热修操作的需要、工艺设备进行布置检修的需要、生产操作的需要、熔窑扩大生产进行改造的可能等。除此之外，还要满足构筑系数和建筑模数等的要求。

2.3.1 熔化工段的布置

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玻璃生产的熔化工段包括投料部位、熔化部、澄清部、冷却部以及蓄热室、小炉等辅助部位。熔化车间设计的是否合理将直接影响玻璃的正常生产，而且对玻璃成品的质量提高影响也是十分明显的，因此，熔化工段的工艺布置应当给予足够的重视。浮法玻璃熔窑的基本结构如下图所示：

图2-1 玻璃熔窑纵剖图

熔窑热修操作的需要

熔窑在生产周期内由于是长时期处于高温的连续操作中，配合料粉尘以及玻璃液的侵蚀使得熔窑的各部位会有不同程度的损坏，因此必须在不影响或是极少影响正常生产的情况下，进行对熔窑的热修和维护工作。具体要考虑到：（1）底层蓄热室

对蓄热室的热修操作所需的空间在蓄热室壁以外4000mm左右（即蓄热室外墙壁到厂房车间内墙壁之间的距离），这样的空间足以满足拆修蓄热室格子体时各种工具所需要的操作空间、布置冷却风机、运输和堆放砖体的通道所需的空间，能够使工作人员进行正常的热修操作。 （2）小炉

熔化工段二层最长修的部位，主要是对小炉舌头、胸墙、小炉斜坡碹、小炉隔墙、小路后墙等的热修。这些热修操作的宽度应为据小路后墙5500mm，距蓄热室后墙3500mm。 （3）凉台的布置

熔化二层在小路的两侧应布置凉台。热修的操作一般都在100℃左右的温度下，经受高温辐射的情况下进行的。因此，工作人员必须在经过5～10分钟的操作后尽心休息，此凉台的设置就可以为工作人员提供一个休息和纳凉的场所。

熔窑冷修操作的需要

在熔窑停火冷修的时候，为了争取时间，缩短冷修期，熔窑的拆修工作必须安排的

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紧凑。一般都是拆、运、修交错进行，因此熔窑两侧就一定要有足够的宽度来进行操作。按以往的经验来说，一般拆修蓄热室的操作宽度为3500～4000mm，拆修小炉的操作宽度为4100～5000mm。

2.3.2熔化主窑的结构

熔化主窑的设计是一项非常艰巨的任务，需要考虑到每一个细节，它在生产线投产以后将连续高温作业一个或几个窑期，因此必须保证窑体的主要部位能够耐得住火焰、玻璃液、以及高温粉尘的侵蚀，这就要求窑体的耐火材料的选材要符合要求。以下是对主窑各部位结构的具体设计。 （1）投料机

投料机有螺旋式、垄式、辊筒式、往复式、电磁振动式、斜毯式等样式。本次设计的窑炉选用斜毯式投料机，其特点是：将碎玻璃和配合料混在一起加入玻璃熔窑中，采用连续式加料，料层薄而均匀，覆盖玻璃液面积大。斜毯式投料机也是目前国内许多企业普遍采用的投料机。 （2）前脸墙

前脸墙是横跨在投料池上方的挡焰结构。为了不影响下方配合料进入窑内，特采用L型吊墙形式进行安装。内侧的耐火砖均采用挂钩砖拖底、其余小型耐火砖顺次平铺码砌的方式构筑，并在外侧下鼻区部位加装冷却水包以防止熔窑内高温气流对吊墙钢结构造成破坏。前脸墙的作用是阻止窑内气体向外逸出、保证窑内微正压、减轻由热辐射引起的热耗损、防止热气流对投料机的正面烧蚀等。 （3）熔化部

熔化部是进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化的场所。由于是采用横火火焰进行表面加热的熔化方式，对熔化部的描述又可分为上下两部分，即上部分的火焰空间和下部分的窑池（又可以称为熔化池）。 （4）火焰空间

火焰空间就是由胸墙、大碹、前脸墙和后山墙组成的空间，形式上类似于家用炉子的炉膛。在火焰空间内充有来自热源供给部分的炽热火焰气体，其主要作用是在此空间内火焰气体将自身热量传给配合料、玻璃液、窑墙（胸墙和前后脸墙）以及大碹顶（又称窑顶），使配合料熔化。这部分应能满足燃料完全燃烧所需条件，保证能够提供玻璃液澄清所需的热量。

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