年产6000万支罐头瓶厂原料车间设计

年产6000万支罐头瓶厂原料车间 沈 阳 化 工 学 院 本 科 毕 业 设 计 题 目: 年产6000万支罐头瓶厂原料车间设计 院 系: 材料科学与工程学院 专 业: 无机非金属材料工程 班 级: 2006—03 学生姓名: 卢玲玲 指导教师: 张帆 论文提交日期:2010 年 5 月 16 日 论文答辩日期:2008 年 5 月 24 日 摘 要 本设计的任务是设计年产6000万支罐头瓶的玻璃工厂。以原料车间的设计为重点。设计共分六部分～内容如下: 一、设计总论。包括课题的提出及设计内容。 二、全厂平面设计。包括厂址的选择及全厂平面图的设计、运输等。 三、原料车间的设计。这部分内容包括原料的种类、成分的确定、燃料、生产方法确定、物料平衡计算及原料的加工、储存及设备选型。 四、熔制车间设计。此部分对玻璃池窑的工作原理、作业、池窑结构、池窑的热工计算。 五、退火成型检包车间设计。包括成型设备选型及退火过程～设备选型及产品质量检测与包装。 六、经济技术评价。 由此六部分对罐头瓶的整个生产过程进行了全面的设计。 关键词: 罐头瓶～ 原料～原料车间～输送设备～ 目 录 一、总论 ................................................. 1 1.1 玻璃的发展史与现行的发展状况 ......................... 1 1.1.1 定义 ............................................. 1 1.1.2 历史 ............................................. 1 1.2 设备及工艺发展 ....................................... 1 1.3 玻璃的种类 ........................................... 2 1.3.1 玻璃马赛克 ....................................... 2 1.3.2 微晶玻璃 ......................................... 2 1.3.3 夹层玻璃 ........................................ 3 1.3.4 光学玻璃 ......................................... 3 1.3.5 玻璃纤维 ......................................... 3 1.4 建厂目的及意义 ....................................... 3 1.5 建厂有利条件及厂址选择 ............................... 3 1.6 厂址自然条件 ......................................... 4 1.7.1 工厂总平面设计原则 ............................... 6 1.7.2 工厂组成 ......................................... 6 1.7.3 运输设计及厂区绿化美化 ........................... 7 二、原料车间 ............................................. 8 2.1 概述及生产方法的确定 ................................. 8 2.2 玻璃成分的确定 ....................................... 8 2.2.1玻璃成分设计要求 .................................. 8 2.2.2玻璃成分范围 ...................................... 8 2.2.3 引入玻璃中各种成分所需要的原料 ................... 9 2.2.4 燃料 ............................................ 10 2.3 生产方法的确定 ...................................... 11 2.3.1 成型方法 ........................................ 12 2.4 物料的初步计算 ...................................... 12 2.4.1 年工作日的确定 .................................. 12 2.4.2 成型机台数的计算 ................................ 12 2.5 玻璃成分的确定 ...................................... 13 2.6 物料平衡计算 ........................................ 13 2.6.1 计算生成100公斤玻璃液各种原料用量 .............. 13 2.6.2 核算玻璃成分 .................................... 16 2.7 原料储存 ............................................ 17 2.7.1 各种原料的日用量 ................................ 17 2.7.2 碎玻璃用量 ...................................... 18 2.7.3 原料的储存 ...................................... 19 2.7.4 堆场设计 ........................................ 19 2.7.5 料仓设计 ........................................ 20 2.8 原料的加工处理 ...................................... 21 2.9 设备选型 ............................................ 22 2.9.1 运输设备 ........................................ 22 2.9.2 除铁机械 ........................................ 24 2.9.3 配料混合设备 .................................... 24 2.9.3称量设备选型 ..................................... 25 2.9.4 除尘设备 ........................................ 26 三、熔制车间 ............................................ 27 3.1概述 ................................................. 27 3.1.1 玻璃熔窑的分类及技术指标 ........................ 27 3.1.2 池窑结构 ........................................ 27 3.1.3 影响玻璃熔制的主要工艺因素 ...................... 28 3.2窑炉热工计算及结构设计 ............................... 28 3.2.1 窑炉原始数据 .................................... 28 3.2.2 设计要求及原则 .................................. 28 3.3 设计及计算 .......................................... 29 四、玻璃制品成型、退火、检验包装车间 .................... 31 4.1 概述 ................................................ 31 4.2 设备选型 ............................................ 31 4.3 退火工艺及控制 ...................................... 31 4.4 包装车间 ............................................ 32 4.5 个车间人员编制 ...................................... 32 五、其他专业知识 ........................................ 33 5.1 建筑 ................................................ 33 5.1.1 工艺设计与土建设计的关系 ........................ 33 5.2 环境保护 ............................................ 34 六、技术经济评价 ........................................ 35 6.1经济财务分析 ......................................... 35 6.1.1估计建设资金 ..................................... 35 6.1.2估算产品生产成本 ................................. 35 6.1.3偿还贷款能力的分析和计算 ......................... 35 6.2经济效果评价及社会效益 ............................... 35 沈阳化工大学学士学位论文 总论 一、总论 1.1 玻璃的发展史与现行的发展状况 1.1.1 定义 玻璃:一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。 1.1.2 历史 玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得，大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上，到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达，1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的物品。 我们现在使用的玻璃是由石英砂、纯碱、长石及石灰石经高温制成的。熔体在冷却过程中黏度逐渐增大而得的不结晶的固体材料，性脆而透明。有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃等，广泛用于建筑、日用、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。 1.2 设备及工艺发展 作为玻璃主要产品之一的瓶罐玻璃生产技术亦达到相当高的水平，目前绝大多数都是用机械化、自动化方法生产。其中先进的已发展到对原料精加工，利用微机辅助设计玻璃成分和控制配合料，选用优质耐火材料，采用搅拌、电助熔、窑体保温和微机控制新技术;制瓶机中，行列式已发展到八组双滴、十组三滴、十二组四滴等;检验包装已实现自动化。 退火工艺:由于热处理影响的是产品的内在质量，弄不好还会严重畸变和开裂;破坏制品的表面质量和尺寸精度，致使制造过程前功尽弃。所以在我国的制造业中长期存在着“重冷(冷加工)轻热(热加工)”现象，以致这个行业一直处于落后状态。 配料工艺:原料的颗粒度、纯度、碎玻璃的规格、洗净程度、杂质含量、颜色等，将影响玻璃的质量。配料工艺的原料选择和配合料的准确性、稳定性是关系到产品质量、环境保护、文明生产的重要环节。国际上早已普遍采用自动配料系统，我国在这 1 沈阳化工大学学士学位论文 总论 方面也有成熟的经验，在具备条件的大规模玻璃工业生产中应逐步以计算机自动控制配料系统取代人工配料。 玻璃窑炉:目前我国正在运行的窑炉以火焰炉为主，能耗水平较高(一般在300,500公斤标煤/吨成品左右，国际先进水平为相当于150,200公斤标煤/吨成品);熔化率低(一般在1.5,2吨玻璃液/平方米熔化面积?天，国际先进水平为3,3.6吨工字钢玻璃液/平方米熔化面积?天)，周期熔化率低(国际可超过10000吨玻璃液/窑炉运行周期，国内在2400,6200吨玻璃液/窑炉运行周期)这也与我们企业的产品结构、窑炉熔化面积的大小、生产线的合理配置有关。 成型工艺:成型工艺对产品质量关系极大，我们在手工工艺方面(如玻璃器皿和特殊异型瓶)，由于从业人员文化素质较低，产品的技术含量和艺术含量都受到一定的局限;当前的行列机操作人员，技术水平参差不齐，对成型工艺和整个玻璃制造过程知其然不知其所以然的为数不少，产品的档次和价位都上不去，附加值不高。 1.3 玻璃的种类 玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。平板玻璃主要分为三种:即引上法平板玻璃(分有槽/无槽两种)、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。由于浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。 1.3.1 玻璃马赛克 玻璃马赛克所用的原材料主要有四类:主要原料、着色原料、乳浊原料及废玻璃马赛克。生产方法有熔融法(池窑连续熔化法和坩埚窑间歇熔化法)及烧结法等，目前普遍使用的是熔融法。 1.3.2 微晶玻璃 微晶玻璃就是把加有晶核剂(个别的不加晶核剂)的特定组成的玻璃在一定的温度下进行晶化处理，使原单一的玻璃相形成微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃的性能由析出晶相的种类、微晶体尺寸与数量、残余玻璃相得性质与数量等因素决定，调整上述因素，可以生产出各种预定性能的微晶玻璃。 2 沈阳化工大学学士学位论文 总论 1.3.3 夹层玻璃 夹层玻璃有称夹胶玻璃，就是在两块玻璃之间夹进一层以聚乙烯醇缩丁醛为主要成分的PVB中间膜。玻璃即使碎裂，碎片也会被粘在薄膜上，破碎的玻璃表面仍保持整洁光滑。钢化玻璃需要较大撞击力才碎，一旦破碎，整块玻璃爆裂成无数细微颗粒，框架中仅存少许碎玻璃。这就有效防止了碎片扎伤和穿透坠落事件的发生，确保了人身安全。 1.3.4 光学玻璃 光学玻璃是光学仪器中使用最多的一种光学材料。用光学玻璃制成的透镜、棱镜、反射透明性、高度的物理化学均匀性、最小的内应力、一定的化学稳定性、较高的机械强度和耐热性镜等是光学仪器中的主要器件，在光学系统中对光产生透射、折射和反射，具有高度的能，并且具有特定的光学常数和同一批玻璃光学常数的一致性。 1.3.5 玻璃纤维 玻璃纤维是玻璃在熔融状态下，以外力控制、喷吹或以离心力甩成极细的纤维状材料。它的基本性能是:不燃、不腐、耐高温、吸声、隔热、吸湿性小、伸长小、电绝缘性能好、质量轻、强度高、化学稳定性好，可用作增强材料或制成各种复合材料。 1.4 建厂目的及意义 随着我国改革开放的大力推进，人民生活水平日新月异，物质生活需求大增，逐渐改变了传统的生活方式。人民的物资生活水平逐渐提高，故而我们建罐头瓶厂有很大的市场，而且还能解决一部分下岗工人的再就业问题，同时又能为国家创建税收。因此，建此年产6000万支罐头瓶厂是可行的。 1.5 建厂有利条件及厂址选择 设计前已经做好了相应的市场调研，并掌握了充分的建厂资料，符合国家工业建设方针和政策、标准。本设计选用与罐头瓶厂规模相适应的大型、高效、先进、能耗低的工艺设备，使其具有较高的机械化、自动化水平。工程建设必须节约用地，尽量利用荒地、劣地，不占或少占耕地，避免与农业争水、不妨碍农田水利建设，故本厂 3 沈阳化工大学学士学位论文 总论 选在新民市兴隆堡。此厂址选择是根据当地资源，燃料供应、电力、水源、交通运输、工厂质地、生产协作、产品销售等条件，通过综合分析及技术经济比较才确定的。 本设计采用两个独立电源，两条回路同时供电，电源电压35千伏，由开发区变电站专线接入，厂区建设立一座变电所，以满足生产所需用电量。 年产6000万支罐头瓶厂货物运输量较大，而且原、燃、材料品种较多，因此厂址地处辽宁省中部八大城市群的环抱,为辽河冲积平原，属于北温带收季风影响的半湿润气候，20分钟到达沈阳市区，半小时达沈阳火车站，40分钟达沈阳国际机场，4小时达大连港，交通便利，莅临辽河油田，故本设计的主要燃料选择天然气，资源比较丰富，当地有丰富的石灰石，其他原材料的供应也较充足并质量稳定。 1.6 厂址自然条件 ? 地形、地貌、地震、地质等特点 此厂址地热平坦，地貌单一，根据地质，地表杂质填土以下主要是近代冲积的亚粘土及粘土组成;地下水位在地表下1.4,1.8米之间，地震基本烈度为7度。 ? 气象、水文资料 温度:极端最高温度 42?C 极端最低温度 -20.4?C 相对湿度:最冷月平均相对湿度 67% 最热月平均相对湿度 78% 全年平均相对湿度 69% 降水量: 一日最大降水量 223.1 mm 一小时最大降水量 78.1 mm 十分钟最大降水量 30.1 mm 最大冻土深度 1500 mm 最大积雪厚度 230 mm 风速: 冬季平均室外风速 2.8m/s 夏季平均室外风速 2.4 m/s 全年主导风向 西南风 4 沈阳化工大学学士学位论文 总论 侧 门 23 15 12 11 18 3 4 14 13 19 2 5 8 6 17 24 16 1 7 27 9 17 10 21 20 25 26 22 28 北 正门 1.熔制车间 2.原料车间 3.硅砂堆场 4.长石堆场 5.纯碱库 6.小料库 7.碎玻璃堆场 8.硼砂堆场 9.耐火材料库 10.化验室 11.煤堆场 12.储油罐 13.模具修理车间 14.机电修理车间 15.成品加工车间 16.检包车间 17.成品库 18.宿舍楼 19.汽车库 20.办公室 21.食堂 22.澡堂 23.操场 24.水塔 25.空压站 26.变电所 27.休息室 28.警卫室 图1 全厂总平面图 5 沈阳化工大学学士学位论文 总论 1.7.1 工厂总平面设计原则 在设计中必须全面贯彻国家各项方针政策，力求使工厂总平面布置合理，使工厂多快好省的建成投产，并创造良好的生产经营管理条件。设计中除遵循一般工厂设计的原则外，还必须结合玻璃工厂的特点。 ? 玻璃厂总平面布置必须遵循一般工厂设计的原则满足生产工艺流程的合理性,建筑物、构筑物布置要符合卫生、防火、安全、通风及采光的要求。 ? 玻璃工厂厂区布置是连续不间断的生产企业，玻璃又是易碎产品原料车间，熔制联合车间、成品库应紧接布置，使生产作业连续、顺直及短捷，减少玻璃半成品搬运距离，以减少装卸环节，减少玻璃破损。 ? 玻璃工厂厂区布置要节约用地，采取合并建筑、集中布置等措施，使之符合城市规划要求。 ? 玻璃工厂熔制车间属于高温生产车间，应布置在较为开阔、通风的地段。应使熔化工段位于制板工段的下风侧，原料车间散发一定的硅尘及碱尘，一般应布置在厂区边缘及下风地段。 ? 玻璃工厂原料车间、熔制车间荷重较大，地下构筑物多而深，沉陷量要求小而且均匀。 玻璃工厂生产规模发展时，一般在熔制车间内部进行改造;改建熔制车间或发展玻璃加工品种。前者要考虑动力设施、仓库及堆场有扩大的可能;后者应注意在成品库附近新建加工车间的可能。 1.7.2 工厂组成 ? 生产车间 生产车间是指直接负责制造成品、半成品或副产品的车间，一般包括: ? 原料车间:其负责对进厂的各种原料进行加工，破碎，制成配合料。 ? 熔制车间:将配合料通过熔窑熔化成合于要求的玻璃液。 ? 成型车间:通过机械或人工的方法使冷却到成型温度的玻璃液成型为制品，并经退火消除内部应力。 ? 加工车间:通过各种冷加工或热加工制成最后的成品。 6 沈阳化工大学学士学位论文 总论 ? 辅助车间及设备 辅助车间是指动力设施，给排水，机修车间，中心实验室等为主要生产车间服务的车间。 ? 堆场和仓库设施 既贮存原料、燃料、辅助材料、半成品及废料等的设施。如各种原料的堆场、仓库、贮煤场、总材料库、铸件堆场、易燃材料与危险品库，废料堆场等。 ? 行政和生活福利设施 指供给行政管理及职工生活设置的房屋建筑，包括行政办公楼、食堂、收发室、浴室、医务所、礼堂、阅览室、职工学校、生活室、消防车库等。 ? 工程技术管线 指动力管线和给排水等设施的管线，包括通讯输电线路、上下水道、煤气管道、热力管道、空气管道等。 1.7.3 运输设计及厂区绿化美化 运输是工厂生产中不可缺少的一个环节。任何一个现代化的工厂能否顺利进行生产，在很大程度上取决于运输系统的正确组织和精确工作。 ? 运输方式的选择 运输方式可分为铁路运输、公路运输、水运和特种运输四种。 ? 厂外运输 决定厂外运输方式的因素有以下三种:运输量与运距、地形条件、运输成本。因本设计玻璃工厂无水运条件，故采用铁路运输与汽车运输组合的运输方式。 ? 厂内运输 一般应根据货物运输量大小、搬运次数和运距以及货物的外形、单重等条件，从减轻劳动强度、提高劳动生产率的要求决定运输方式。常用的运输工具有汽车、翻斗车、叉车、电瓶车、皮带运输机、气力输送(粉料)、管路输送(流体)等。 ? 厂区绿化与美化 美化和绿化的对象主要是卫生防护带、厂区道路、厂前区、主要出入口、围墙以及部分工程建筑物和预留扩建场地等。绿化是种植高大的乔木、低矮的丛生灌木和平坦的草皮，合理地配合衬托，组成绿化带。在厂前区适当布置小广场、花坛、喷水池等形成花园，对美化厂区会起到非常好的作用。 7 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 二、原料车间 2.1 概述及生产方法的确定 原料车间是玻璃工厂生产中的重要组成部分。一个合理的原料车间布置必须是能够顺利地将原料选入窑炉而且还应节约成本，提高工程经济效益。 用于制备玻璃配合料的各种玻璃工业原料一般分为主要原料和辅助原料两大类。前者来自石粉加工厂，后者来自化工部门。罐头瓶生产的主要原料是硅砂、方解石、纯碱、硼砂、长石、氧化锌等。辅助原料(俗称小料)为萤石、白砒等。 本设计利用现代技术，采用计算机控制系统，使原料车间实现自动化控制。这样就能克服工人在长期重复简单劳动可能带来的差错。还能减少工厂人员编制，方便管理，提高经济效益。 原料车间各种原料的加工、粉料入仓工段为一班制生产，配料工段为三班制生产。各种原料入仓储存时，一般要不少于3天的用量。 2.2 玻璃成分的确定 玻璃的组成是决定玻璃物理化学性质的主要因素。玻璃科学为玻璃组成的设计提供了重要的理论基础。但迄今为止，大部分情况下起理论上还只是定性地为玻璃成分设计指出方向。必须反复通过时间调整成分以获得所需性能的玻璃。 2.2.1玻璃成分设计要求 玻璃成分设计要考虑以下几个主要方面: (1)所设计的成分必须能够形成玻璃，并在一定情况下具有较小的析晶倾向。 (2)所设计的成分必须符合熔制、成型等工艺要求。 (3)所设计组成的玻璃其性质、结构能满足产品技术、质量指标的要求。 (4)该组成所形成的玻璃应该是价格低，并易于获得的原料。 2.2.2玻璃成分范围 具体的化学组成取决于使用要求、成型方法、工艺特点，原料供应条件等。本设 8 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 计采用滴料供料的自动制瓶机成型，为防止玻璃在供料机内析晶，同时结合制瓶机的工艺特点以及制品大小，综合考虑玻璃的组成，一般采用碱含量较高，含碱土金属较低的长性玻璃。其组成见表2—1，玻璃组成范围。 表2—1 玻璃组成范围 成 分 RO RO SiO+AlO 2223 含 量(wt%) 15,16 7,10 74,76 2.2.3 引入玻璃中各种成分所需要的原料 ? 引入酸性氧化物的原料 ? 引入SiO的原料 2 主要是石英砂、砂岩、石英岩和石英。SiO是构成硅酸盐玻璃的一种主体氧化物，2 它以硅氧四面体的结构网络形成玻璃的骨架，能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度、机械强度、粘度和透紫外光性。 ? 引入AlO的原料 23 主要有长石、粘土、蜡石、瓷石、氧化铝等。AlO属中间氧化物，它通常以氧23 化四面体的形式与硅氧四面体组成联系结构网。 ? 引入碱性氧化物的原料 引入NaO的原料 2 主要纯碱、芒硝、硝酸钠或采用化工原料。NaO是玻璃网路外体氧化物，它在玻2 璃成分中破坏网络结构，起到断网的作用。因此在玻璃中引入NaO的主要目的是降2 低玻璃粘度，使其易于熔化。 ? 引入碱土金属氧化物和其他二价金属氧化物 ? 引入CaO的原料 主要有方解石、石灰石等。CaO是二价的网络外体氧化物，在玻璃中主要作用事稳定剂。它能增加玻璃的化学稳定性、机械强度和电绝缘性能。 ? 引入ZnO的原料 主要为氧化锌。ZnO能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性及折射率。 9 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 ? 辅助原料 澄清剂——主要是白砒、萤石 澄清剂能在高温时分解成本身气化而放出大量气体，从而促进玻璃中气泡的排出，对玻璃液起到澄清作用。但要注意白砒有剧毒，0.06克足以使人致命，使用时应特别注意，并由专人负责保管。 ? 碎玻璃 碎玻璃在使用过程中又称熟料。在玻璃瓶罐行业中，生产中使用碎玻璃的用量在30%,60%。碎玻璃的使用能够降低生产成本、碱耗、能耗，增加熔炉出料率等。 2.2.4 燃料 ? 燃料选用原则 ? 在满足工艺要求、确保产品质量的前提下，尽量采用低消耗原料，并要为机械化、自动化生产提供条件。 ? 输送管路要机械化、稳定，且燃料供应确定。 ? 燃料要来源充足，保证供应，能满足生产需要。 ? 燃料基地选择 根据燃料选用的原则和实际资源状况，决定我厂使用的天然气由辽河油田专线供应，进厂直接使用。 ? 重油的热值及价格 本设计采用辽河石油厂重油，其成分见表2—2 表2—2 重油成分 C H O N S A W 86.26 12.12 0.54 0.30 0.2 0.03 0.55 热值概算: Q=81C+246H-26(O-S)-6W 低 =8186.26+24612.12-26 (0.54-0.2)-60.55 ，，，， =9956(kcal/kg) 重油的价格:1500元/吨。 10 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 2.3 生产方法的确定 2.3.1品种标准和技术要求 我的设计产品为500ml罐头瓶。本项目的罐头瓶标准严格按照国家标准。 罐头瓶的主要规格尺寸: ? 规 格ml:500 标线容量ml:500?10 全 高mm:优等品 163?1.3;一等品、合格品163?1.5 瓶口外径mm:64.3?0.3 瓶口内径mm:59.2?0.5 瓶身厚度mm: ?2.2 瓶底厚度mm: ?3.5 垂直轴偏差mm: 优等品?2.3;一等品?2.5;合格品?2.7 质 量 g:330 ? 罐头瓶的技术要求: ? 色泽:无色透明 ? 玻璃搭丝、飞翅、尖刺 不许有 气泡 ? A 表面气泡和破气泡 不许有 B 玻璃内直径大于或等于5mm的 不许有 C 玻璃内直径小于5mm、大于或等于3mm的不多于(个) 3 D 玻璃内直径小于3mm，大于或等于1mm的不多于(个) 4 2E 瓶壁上直径小于1mm且测得其密集程度不超过(个/cm) 6 F 瓶口封合面上直径大于或等于1mm 不许有 ? 结石 A 直径大于或等于1mm 不许有 B 直径小于1mm，周围无裂纹的不多于(个) 2 C 直径小于0.5，周围无裂纹的不多于(个) 3 D B及C的总数不超过(个) 3 11 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 E 瓶口 ? 裂纹(表面点状碰痕，不作裂纹论) 不许有 ? 合缝线 不许有 A 瓶口按凸出测量大于0.3mm 不许有 B 其他部分作凸出测量大于0.5mm 不许有 ? 瓶口 A 光滑圆角 B 瓶口封合面及瓶口内径应光滑、平整 ? 瓶身:光洁、饱满 ? 条纹严重的 不许有 ? 刻度线、字、标记、清晰可见 2.3.1 成型方法 目前我国生产小口瓶的机械主要有林取机、行列式制瓶机、S10回转机三种。本设计采用行列式制瓶机 2.4 物料的初步计算 2.4.1 年工作日的确定 制瓶机中修一年两次，每次13天，制瓶机小修每月两次，每次8小时 制瓶机年工作日=365,2?13,12?2?8?24=331天 设为:330天 2.4.2 成型机台数的计算 ? 成品率的确定 玻璃液全程利用率，即成品率取95, ? 机速确定 QD8A行列机(山东三金玻璃机械有限公司)机速范围为20,120个/分钟,本设计为输液瓶,机速为35个/分。 ? 成型机台数 12 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 本设计产量为:年产6000万只罐头瓶，容量为500ml，单重330克 成型机台数,年产量?成品率?(24?60?机速?年工作日) 4 ,6000?10?0.95?(60?24?35?330) ,3.79?4台 ? 实际机速计算 实际机速,年产量?成品率?(4?60?24?年工作日) 4 ,6000?10?0.95?(4?60?24?330) ,34个/分钟 ? 实际产量 4实际产量,4?34?24?60?330?95,,6140?10 ? 玻璃液初步计算 日出料量,34?4?24?60?330/1000,64.63吨 2.5 玻璃成分的确定 玻璃成分的设计见表2—3 表2—3 设计成分 SiO AlO BO CaO ZnO NaO 223232 70.5 5.0 6.2 3.8 2.0 12.5 本玻璃组分根据本地的实际情况，结合制品的性能要求，选取原料，以目前国内先进配方为基础做了适当的调整。 2.6 物料平衡计算 物料平衡计算是以玻璃的重量百分组成和原料的化学成分为基础，计算出熔化100公斤玻璃所需的化学成分为基础，计算出熔化100公斤玻璃所需的各种原料用量。 2.6.1 计算生成100公斤玻璃液各种原料用量 本设计所采用的原料和化学组分，所采用的原料情况见表2—4， 13 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 表2—4 原料化学组成 化学组成(wt%) 原料名称 含水% SiO AlO CaO BO FeO ZnO NaO AsO 2232334223石英粉 99.89 0.18 0.01 1 长石粉 66.09 18.14 0.83 0.20 14.80 1 纯碱 57.80 0.5 氧化锌 99.86 0.5 硼砂 36.21 16.45 2 硝酸盐 36.55 1 方解石 55.78 0.8 白砒 99.90 萤石 68.40 1 ? 硅砂、长石用量: 设生成100 kg玻璃液需石英粉x kg,长石粉y kg 99.89x，66.09y,70.5?100 0.18x，18.04y,5.0?100 解得，x,52.59,y,27.19 由石英粉引入的FeO的量为: 23 FeO:52.09?0.01,,0.0052kg 23 由长石引入的NaO、FeO的量分别为: 223 NaO:27.19?14.80,,4.024 kg 2 FeO:27.19?0.20,,0.0054 kg 23 CaO: 27.19?0.83,,0.23 kg ? 硼砂用量: 硼砂用量:6.2?0.3621=17.12 kg 由硼砂引入的NaO量为: 2 NaO:17.12?16.45,,2.82 kg 2 ? 纯碱用量: 由纯碱引入NaO的量: 2 12.5,4.02,2.82,5.66 kg 纯碱用量为:5.66?57.80,,9.78 kg 14 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 ? 方解石的用量: 方解石用量:(3.8-0.23)?57.78,=6.40 kg ? 氧化锌的用量: 氧化锌用量:2.0?99.86,=2.00 kg 生产100kg玻璃各主要原料用量见表2—5 表2—5 主要原料用量(kg) 石英粉 长石粉 硼砂 纯碱 方解石 氧化锌 52.59 27.19 17.12 9.78 6.40 2.00 ? 各种辅助原料用料: ? 白砒: 用量一般为配合料的0.2,—0.6,，但因为白砒为毒性原料，本设计取0.2,， 则生成100kg玻璃液白砒用量为115.08?0.20,,0.23 kg ? 硝酸钠: 硝酸钠的用量为白砒的6—8倍(取6倍) 硝酸钠用量:0.23?6=1.38 kg 硝酸钠引入的NaO量:1.38?36.35%=0.50 kg 2 需减纯碱量:0.50?57.80%=0.87 kg 纯碱用量:9.78-0.87=8.91 kg ? 萤石: 萤石用量(F:0.5%) CaF:0.5%?(39?78)=1.03% 2 萤石:115.08?1.03%=1.19 kg 由萤石引入的CaO:1.19?68.4%,0.81 kg 需减方解石量:0.81?100?55.78=1.45 kg 方解石实际用量:6.40-1.45=4.95 kg ? 挥发修正损失 BO的挥发损失为本身的质量的12% 23 设挥发掉的BO为x 23 x(x+6.2)?100%=12% 15 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 解得x=0.85 kg 需加硼为:0.85?100?36.21=2.35 kg 2.35硼引入NaO量:2.35?16.45%=0.39 kg 2 NaO的挥发损失为本身质量的3.2%(0.2%—3.5%) 2 设纯碱用量为x 0.5780x=12.5-4.02-2.82-0.39-0.5 解得:x=8.25 kg 设纯碱的挥发损失为y y(y+8.25)?100%=3.2% 解得:y=0.27 kg 硼砂的实际用量:17.12+2.35=19.47 kg 纯碱的实际用量:8.91+0.27=9.18 kg ? 生成100kg玻璃各种原料实际用量为: 石英砂:52.59 kg 长石粉:27.19 kg 硼 砂:19.47 kg 纯 碱:9.18 kg 方解石:4.95 kg 氧化锌:2.00 kg 萤 石:1.19 kg 硝酸钠:1.38 kg 砒:0.23 kg 白 共计:118.18 kg 气孔率,(118.18-100)?118.18?100,,15.38, 生产率,(100-15.38)?100?100,,84.62, 2.6.2 核算玻璃成分 氧化硅百分组成为:52.59?99.89,，27.19?66.09,,7.05, 氧化铝百分组成为:52.59?0.18,，27.19?18.04,=5.0, 氧化钙百分组成为:27.19?0.83,，4.95?55.78, 16 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 ，1.19?68.40,,3.8, 氧化硼百分组成为:19.47?36.21,,6.2, 氧化钠百分组成为:27.19?14.80,，9.18?57.80,，19.47?16.45, +1.38?36.55,,12.4, 氧化锌百分组成为:2.00?9.86,,1.997, 除氧化锌与设计略有偏差外，其余各种原料引入的氧化物与设计成份基本相同， 符合设计要求。 2.7 原料储存 2.7.1 各种原料的日用量 ? 碎玻璃用量: 碎玻璃一般用量在30,,50,之间，本设计的碎玻璃用量约占配合料的50,。 ? 加入碎玻璃后，生成100kg玻璃液粉料及碎玻璃用量: ? 生成100kg玻璃液粉料用量可按下式计算: G=100/(100-G+A)?100 粉气碎 式中:G——生成100 kg玻璃液粉料用量 粉 G——指100 kg湿粉料中气体逸出量，本设计采用的是干基计算，误差气 不大 A——指碎玻璃与粉料量重量百分比 碎 现计算如下: G=100/(100,15.38，100)?100,54.17 kg 粉 ? 生成100kg玻璃液各原料用量: 可按下式计算:M/118.18?54.17 式中:M——不加碎玻璃生成100kg玻璃液各种原料用量 计算结果见表2—6。 17 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 表2—6 100kg玻璃液各原料用量 原料 用量 加入碎玻璃生成100kg玻璃液各种原料用量 石英粉 24.11 长石粉 12.46 硼砂 8.77 纯碱 4.13 白砒 0.11 萤石 0.63 方解石 2.27 氧化锌 0.92 硝酸钠 0.55 总计 53.95 ? 每天各种原料用量: 每天各种原料用量可按下式计算:(注:日出料量为:64.63吨) 日出料量/100?生成100kg玻璃液用量 现计算见表2—7: 表2—7 各原料日用量 日用量 日干基用量(吨) 原料含水率(,) 日湿基用量(吨) 原 料 白砒 0.07 0.07 硝酸钠 0.36 1.0 0.36 石英砂 15.59 1.0 15.75 长石粉 8.05 1.0 8.08 硼砂 5.67 2.0 5.79 纯碱 2.67 0.5 2.68 碎玻璃 34.87 3.0 35.95 方解石 1.47 0.8 1.71 氧化锌 0.59 0.5 0.59 萤石 0.41 1.0 0.41 总 计 69.76 11.18 71.95 2.7.2 碎玻璃用量 碎玻璃除本厂产生的废品外，还要从社会上大量采购，以保证生产用量，所以碎 玻璃采购不容忽视。 ? 本厂年碎玻璃常量: ? 年废品量 64.63?(1,95,)?330,1066.40吨 ? 制瓶机中修产生碎玻璃量为: 18 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 64.63?26,1680.38吨 ? 制瓶机小修时产生碎玻璃量为: 64.63?12?2?8?24=517.04吨 本厂年碎玻璃总产量为: 1066.40，1680.38，517.04,3263.82吨 ? 年外购碎玻璃量: ? 年生产用碎玻璃量为: 34.87?(330，35),12727.55吨 ? 年外购碎玻璃量为 12727.55,3263.82,9463.73吨 2.7.3 原料的储存 各种原料储存量见表2—8: 表2—8 原料的储存 日用量(吨) 储存天数储存重量容重比储存容量 33(天) (吨) (t/m) (m) 原料 石英粉 15.59 50 779.5 1.3 599.62 长石粉 8.05 40 322 1.5 214.67 硼 砂 5.67 30 170.1 1.2 14.25 纯 碱 2.67 30 80.1 0.8 100.13 氧化锌 0.59 30 17.7 1.6 11.06 硝酸钠 0.36 30 10.8 1.1 9.82 方解石 1.47 30 44.1 1.6 27.56 萤石 0.41 30 12.3 0.9 13.67 白砒 0.07 30 2.1 1.0 2.1 碎玻璃 34.87 30 1046.1 1.4 747.21 2.7.4 堆场设计 堆场面积,需求的堆积量/(堆积高度?堆积系数?堆积密度) ? 石英粉堆场: 2堆积面积,1870.8/(6?0.7?1.3),342.7m 19 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 2堆场尺寸:长?宽,20?18,360 m ? 长石粉堆场: 2堆场面积,1020/(3?0.7?1.5),323.8m 2堆场尺寸:长?宽,20?17,340m ? 纯碱库: 2堆场面积,320.4/(6?0.7?0.8),95.3 m 2 堆场尺寸:长?宽,11?10,110 m ?硼砂堆场: 2堆场面积,680.4/(6?0.7?1.2),135 m 2 堆场尺寸:长?宽,12?11,132 m ? 小料库: 2各小料用量较少，占地面积小，故小料库尺寸取:长?宽,10?6,60 m ? 碎玻璃堆场: 2面积,2092.2/(6?0.7?1.4),355.8 m 2场尺寸:长?宽,20?18,360 m 2.7.5 料仓设计 各种原料经过破碎筛分加工成合格粉料后送入料仓以备配合料称量使用。料仓应该 使用一定的储量以保证原料的储存。 ? 各种原料储量表(见表2—9): 表2—9 各种原料储量及所需料仓容积 日用量 储存天数 重量 重容比 容积 料仓仓 需料仓容 33原料 (t) (天) (t) 满系数 积 (t/m) (m) 3(m) 石英粉 15.59 3 46.77 1.3 35.97 0.9 39.97 长石粉 8.05 3 24.15 1.5 16.1 0.9 17.89 硼砂 5.67 3 17.01 1.2 14.18 0.9 15.75 纯碱 2.67 4 10.68 0.8 13.35 0.9 14.83 碎玻璃 34.87 3 104.61 1.4 74.72 0.9 83.02 小料 2.9 4 11.6 1.0 11.6 0.9 12.89 ? 料仓尺寸设计: 本设计料仓采用矩形料仓，容积公式为: 2,V,llh，S/6[l l，( l，a)( l，a) ，a],tan,S/( l l/2,a/2) 22212111 20 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 其中:V——料仓的容积;——锥角;h——料仓平行六面体的高; , l——料仓的长;l——料仓的宽;S——料仓锥体高度; 21 a——卸料口边长。 料仓设计见表2—10: 表2—10 各料仓尺寸 料仓 石英粉仓 长石粉仓 纯碱仓 碎玻璃仓 小料仓 尺寸 (2个) (2个) (2个) (2个) (1个) 3 3 3 3 2 长(l) 1 3 3 3 3 3 宽(l) 2 高(h) 4 4 4 4 4 锥高(s) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 出料口 0.4?0.4 0.4?0.4 0.4?0.4 0.4?0.4 0.4?0.4 边长(a) 锥角() 30? 30? 30? 30? 30? , 2.8 原料的加工处理 为了使配合料均匀混合，加速玻璃的熔制过程，必须将大块的矿物原料和结块的化工原料进行破碎、粉碎、过筛等加工处理，使之成为一定大小的颗粒。原料经破碎、粉碎以后，分散度增加，其表面积大为扩大，这就相应的增加了配合料各颗粒间的接触面积，加速了它们在熔制时的物理化学反应，提高了熔化速度和玻璃液的均匀度。 各原料的粒度要求为，见表2—11 表2—11 原料的粒度要求 石英砂 60,120(目) 长石粉 100,200(目) 纯碱 不结块 硼砂 100,200(目) 碎玻璃 不大于50(mm) ? 石英粉 硅砂是颗粒状原料其粒度已经符合生产要求不需再经过粉碎和破碎只需过筛除去其中的外来杂质然后到料仓，其工艺流程为: 硅砂库铲斗车料槽振动给料机斗式提升机料仓皮带运输机中间,,,,,,, 仓斗式提升机料仓 ,, 21 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 ? 长石粉、硼砂 二者都是粉状原料，粒度比较细，但纯碱存放过久易结块，而影响配合料的均匀度和生产，所以要经过筛分，其工艺流程为: 长石粉铲斗车中间料仓槽形给料机斗式提升机中间仓振动给料机,,,,,, 斗式提升机料仓 ,, ? 纯碱 纯碱是一种粉状原料，粒度比较细，但纯碱存放过久极易结块，从而影响配合料的均匀度和生产，所以要进行筛分和粉碎，工艺流程为: 纯碱手推车开包倒入碱箱斗式提升机振动给料机振动输送机料仓 ,,,,,, ? 小料 各种小料进厂时，粒度均符合要求，不需再经过加工处理，其工艺流程为: 小料库手推车电梯称量料仓 ,,,, ? 碎玻璃 碎玻璃分本炉碎玻璃和外来碎玻璃两个仓。 外购碎玻璃杂质较多，有大量的泥块、纸屑、塑料、铁块等，这些杂质对生产均有不利影响，所以必须经过处理，降低其中杂质含量以符合生产要求，提高产品质量，碎玻璃设有清洗车间，一般流程为: 外购碎玻璃铲车料斗皮带运输机振动筛皮带运输机除铁、人工捡洗 ,,,,,, ? 斗式提升机 ? 皮带运输机? 螺旋清洗机 ? 皮带运输机 ? 斗式提升机 ?料仓 本厂碎玻璃铲车鄂式破碎机斗式提升机料仓 ,,,, 2.9 设备选型 2.9.1 运输设备 ? 皮带输送机 皮带输送机在玻璃工厂中主要是用来输送散状物料，但也可以输送成件物料，其优点是: ? 连续输送操作、动作平稳、噪音小。 22 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 ? 输送量较高。 ? 各部摩擦阻力小、动力消耗低。 ? 输送距离长，在输送距离相同时，他所使用的台数较其他运输机少，故减少了中间交换装置。 ? 安装维修方便、使用可靠。 ? 在机体全长中任何地方均可装料和卸料。 缺点是:价格高、购置费用大、在短途或运输量小时一般不采用，倾斜输送时,坡度仅达17,18度左右，只能做直线运输, 本设计采用通用固定式带式输送机(TD75型)，技术特征与主要参数: 胶带宽度(mm):600、650、800、1000、1200、1400 ? 驱动功率(KW):1.5,185 ? 带速(m/s):0.8,4.0之间有八种带速可供选择 见表2—12。 表2—12 固定式带式输送机(TD75型)主要参数 带宽 600 650 800 1000 1200 1400 带速 0.8 78 131 1.0 97 164 278 435 655 891 1.25 122 206 348 544 819 1115 1.6 156 264 445 696 1048 1427 2.0 191 323 546 853 1284 1748 2.5 232 391 661 1033 1556 2118 3.15 824 1233 1858 2528 4.0 22.02 2996 3表中所列输送量是以物料容重r,1.0 t/m，倾斜角0,7?物料堆积角30?的条件下计算的。 ? 斗式提升机: 斗式提升机是解决生产中需要向高处或垂直方向送物料的运输设备。它具有:横断面上的外形尺寸小，占地面积小，运输系数布置紧凑，提升高度大，密封性能好等优点。但其料斗和链容易破坏，过载敏感性大，料倒不干净，运转效率也不高。 23 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 本设计选用D350型号的斗式提升机。 2.9.2 除铁机械 从外采购的碎玻璃，含金属铁量较大，对破碎机的正常使用、窑炉耐火材料侵蚀、玻璃的质量影响很大。因此，在碎玻璃的处理中应除铁。 电磁除铁器是一种产生强大磁场吸引力的设备，它将混杂在物料中的铁磁性杂质清除，以保证产品质量和机械设备的安全工作，本设计采用交叉皮带除铁连续工作。该除铁器的主体采用标准矩形电磁铁，特别适用于铁件混入量大的场合作业，悬挂在皮带运输机和振动筛分机的上方，自动除铁。在实际生产中应根据皮带运输机型号和除铁工艺过程选择除铁设备型号和台数。 其型号及技术参数如表2—13 电磁除铁器型号及技术参数。 表2—13 电磁除铁器型号及技术参数 产品型号 标准架设高度 标准皮带宽度 冷态消耗功率 重量 MC22-5035L 140mm 450mm 1.02KW 750Kg MC22-5045L 140mm 600mm 1.2KW 840Kg MC22-5065L 140mm 750mm 1.4KW 940Kg MC22-7075L 190mm 900mm 2.3KW 1500Kg 在实际生产中应根据皮带运输机的型号和除铁工艺过程选择除铁设备型号和台数。本设计采用MC22-5035L一台。 2.9.3 配料混合设备 配合料质量的好坏，与混合机的结构性能密切相关。本设计采用浆叶式混合机，它结构简单、使用和维修方便、碎玻璃能进入混合机、混合效果也较好，浆叶式混合机的技术性能参数见表2—14 浆叶式混合机的技术性能参数。 表2—14 浆叶式混合机的技术性能参数 浆叶式混合机 筒体尺寸容积L 主轴转速 电机型号 功率KW 转速r/min 1024•1740mm 750 25r/min JO2-62-6 13 970 传动比i 卸料门电功率KW 转速设备质量外形尺寸mm 机 r/min Kg 40.17 JO2-21-6 0.8 930 3635 3614•2247•175 0 24 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 此种混料机容积为750升，平均出料时间为3.5分钟，以配合料的密度为1.5 3吨/米来计算，每副料重为:0.75?1.5=1.125吨，而考虑到混合机的混合效率其填充量不宜太大，所以实际加料为1吨。则由此可以算出每副料中各中原料的重量: 石英粉,24.11?(53.95，53.95)?1000,223.45 kg 纯 碱,4.13?107.9?1000,38.28 kg 长石粉,12.46?107.9?1000,115.48 kg 硼 砂,8.77?107.9?1000,81.28 kg 白 砒,0.11?107.9?1000,1.02 kg 萤 石,0.63?107.9?1000,5.84 kg 方解石,2.27?107.9?1000,25.02 kg 氧化锌,0.92?107.9?1000,8.53 kg 硝酸钠,0.55?107.9?1000,5.10 kg 碎玻璃,35.95?107.9?1000,333.18 kg 总 计,837.18 kg 由此数据可以作为称量设备选型的依据。 2.9.3称量设备选型 用于配合料称量的称主要有台称、标尺式自动称、多杆称、自动电子称等。称量不同物料应选择不同称量范围的称，减少称量设备本身带来的误差，一般应使物料连同称斗的称量值应在称的上限的80%左右，本设计采用BCP系列配料称，BCP05型用于硅石粉和碎玻璃的称量，BCP01型用于纯碱和长石的称量，BCP10型用于其他原料与小料的称量。见表2—15。 25 沈阳化工大学学士学位论文 原料车间 表2—15 BCP系列配料称规格及主要性能参数 规格 Kg代号 01 05 10 计量范围 Kg 1,100 50,500 100,1000 计量精度 静态 最大称量的1/1000 动态 最大称量的1/400 标尺最大读Kg 10 50 100 数 标尺最小读Kg 0.1 0.5 1 数 3料斗有效容M 0.1 0.5 0.8 积 配料周期 Min 3 5 8 最大工作能t/h 2 6 7 力 外形尺寸 Mm 2000•1720•1720 2000•1720•2030 台数 台 6 2 3 与配料称配套使用的电磁振动给料器的规格见表2—16与配料称配套使用的电磁振动给料器的规格。 表2—16 与配料称配套使用的电磁振动给料器的规格 配料称规格 BCP01 BCP05 BCP10 给料器型号 85 101 DZ4 交流电源 V 220 允许总电流 A 5 6.55 半波频率 Hz 50 公称输送量 t/h 15 25 40 2.9.4 除尘设备 收尘设备是用来收集生产过程中排放出来的粉尘，以适应工艺过程的需要或者满足环境的卫生条件。收尘设备种类很多，按是否用水作为介质捕集粉尘分为干式和温氏两类按工作方式的不同，收尘设备又可分为:重力收尘设备、惯性收尘设备、过滤作用收尘设备、电收尘设备。 26 沈阳化工大学学士学位论文 熔制车间 三、熔制车间 3.1概述 按照料方配制好的混合料，经过高温加热熔融形成玻璃液的过程叫做玻璃的熔制。它是玻璃制造中的主要过程之一，在熔制过程中配合料在高温作用下，进行着一系列物理、化学变化，经历了硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液的澄清、均化和冷却五个阶段。 玻璃熔制过程的五个阶段，互不相同，各有特点。但是这些阶段又互相密切联系，在实际熔制过程中常常不一定严格地按照这样的顺序进行。例如，生成硅酸盐和形成玻璃的过程或者澄清和均化过程可能是同时进行的，这主要决定于熔制的工艺制度和玻璃熔窑结构的特点。 3.1.1 玻璃熔窑的分类及技术指标 ?技术指标 ? 熔化率 ? 燃料消耗量 ? 有效热效率 ? 熔窑的生产周期和周期熔化率 ?玻璃熔窑的分类 ? 按使用热源分类: ? 按熔制过程连续性分成: ? 按烟气余热回收设备分成: ? 按窑内火焰流动的方向分成: 3.1.3 池窑结构 玻璃池窑是使用最普遍的一种玻璃熔窑。由于配合料在这种熔窑的槽形池内被熔化成玻璃液，故名池窑。 根据我国目前能源情况，基本上都是采用火焰池窑。和一般的工业窑炉相同，火焰池窑构造分为:玻璃熔制、热源供给、余热回收、排烟供气四大部分。 27 沈阳化工大学学士学位论文 熔制车间 3.1.4 影响玻璃熔制的主要工艺因素 ? 配合料的化学组成: ? 原料的性质: ? 提高配合料质量: ? 改进配合料的投料方式: ? 玻璃的熔制温度气氛窑压: ? 耐火材料的质量: ? 熔化温度的稳定: 3.2窑炉热工计算及结构设计 3.2.1 窑炉原始数据 设计成分: SiO AlO BO CaO ZnO NaO 223232 70.5 5.0 6.2 3.8 2.0 12.5 3? 燃料:? 种类:天然气，? 热值:Q,10000kal/ m ? 玻璃的空气过剩系数:,1.2 , ? 玻璃液形成热:q玻,690 kal/kg ? 二次空气预热温度:1000? ? 喷火口预热温度:1400? ? 炉龄:5年 3.2.2 设计要求及原则 ? 设计的依据: ? 所熔制的玻璃品种、产量、质量要求及成型方法; ? 玻璃的成分和配方; ? 燃料的种类、化学组成及有关性能; ? 建炉的物质条件，包括耐火材料和加固用材的供应情况，热工仪表及自动控制程 度，以及有无现存厂房、烟囱、窑基础等; 28 沈阳化工大学学士学位论文 熔制车间 ? 当地的气象、地质、水文等情况。 ? 设计原则: 技术上要先进，上要可行，生产操作上要方便，经济造价上要合理。 3.3 设计及计算 ? 窑炉的主要技术参数见表3—1 表3—1 窑炉主要技术参数 名称 数据 名称 数据 日出料量 76.04吨 鼓泡泡径 300mm 日耗油量 11.82吨/天 泡点中心距 1000mm 距池壁 800mm 155.4Kg/吨 玻璃液 燃料单耗 167.1Kg/吨前排5个，后排4 成品 点数 个， 两排间距800mm 流液洞(长?宽熔化部尺寸(长?7300mm? 1000?500?? 宽) 4600mm 400mm 高) 2熔化部面积 33.58m 距窑坎 1700mm 窑坎(长?宽?4700?300?池深 1200mm 高) 800mm 1480?(740?熔化池胸墙高 900mm 小炉(宽?高) 185) 火焰空间跨度 4900mm 小炉间距 700mm 大碹半径 5203mm 小炉距胸墙 570mm 碹脚角 62? 小炉壁厚 300mm 喷嘴每侧距小炉 中心角 56? 240mm 边 胸墙厚(不包括保500mm 小炉下倾角 21? 温层) 格子体(长?宽 11752?5750?大碹厚 300mm ? 3910mm 高) 加料口外宽 800mm F蓄/F熔 89.30 加料口内宽 1200mm 支烟道(宽?高) 1050?1370 加料池长 1400mm 总烟道(宽?高) 1100?1430 烟囱直径D底 1730mm 深度 1200mm D出 1150mm 火焰空间高 500mm 烟囱高度 60m ? 窑炉的耐火材料见表3—2 29 沈阳化工大学学士学位论文 熔制车间 表3—2 窑炉各部分用耐火材料 窑体主要部分 耐火材料 池底 粘土浇铸大砖，33#锆刚玉砖 池壁 33#电熔锆刚玉砖 加料口 33#电熔锆刚玉砖 流液洞 36#电熔锆刚玉砖 胸墙 硅砖(加料口对面局部用33#电熔锆刚玉砖) 窑碹 硅砖 窑坎 36#电熔锆刚玉砖 蓄热室 粘土砖，镁铝砖，高铝砖 小炉 锆刚玉转、硅砖 保温材料见表3—3 ? 表3—3 窑炉各部分用保温材料 保温部分材料 池底 2?5mm石棉板+200mm轻质粘土砖 池壁 65mm锆英砂捣打料+115mm轻质粘土砖+65mm膨胀珍珠岩砖 胸墙 115mm轻质硅砖+115mm膨胀珍珠岩砖 窑碹 40mm石英砂+65mm轻质硅砖+65mm硅藻土砖+15mm石棉泥 小炉 同上 蓄热室 同上 ? 钢结构 钢结构为一般型钢所制成的个别构件。为使玻璃池窑结构不致受到破坏，而且为了支承和拖住各部分窑体以便于热修，所以在池窑的四周都用钢结构予以框架。 池窑熔化部两侧用立柱夹住，两侧主柱顶端间用拉条拉紧。根据窑碹胀缩情况可用人工调节拉条的松紧，立柱底脚通过支承角钢用螺栓固定在次梁上。 窑碹的水平推力由碹轧钢拖住。玻璃液的横向压力由池壁顶铁顶住。整个作业室砌体和玻璃液的重量通过金属构架(包括扁钢、次梁和主梁)传给砖柱。为了减轻池底大砖在温度变动时的移动并使移动方便起见，在池底大砖下面安置扁钢。主梁架在砖柱上。 30 沈阳化工大学学士学位论文 玻璃制品成型、退火、检验包装车间 四、玻璃制品成型、退火、检验包装车间 4.1 概述 瓶罐玻璃成型机械，可以按其工艺操作即按其功用分为以下7类: ? 供料设备: ? 制瓶设备: ? 输瓶设备: ? 推瓶设备: ? 退火设备: ? 检验、包装设备: ? 辅助设备: 4.2 设备选型 ? 工料机 本设计采用滴料式供料机。 滴料式供料机是瓶罐玻璃生产和其他玻璃制品生产中广泛应用的一种自动供给成型机玻璃料滴的机械。 ? 行列式制瓶机 本设计采用QD8A行列式制瓶机。 4.3 退火工艺及控制 ? 退火目的 玻璃制品的退火，是玻璃生产过程中的一个关键环节，对玻璃制品的质量起着重要的作用。直接影响到玻璃制品的的成品率、生产成本、生产效率等重要经济指标。玻璃的退火的目的是最大限度的消除或减弱玻璃制品中的应力，以保证玻璃制品的机械强度、热稳定性、光学均匀性以及其他各种性质。 ? 退火原理 31 沈阳化工大学学士学位论文 玻璃制品成型、退火、检验包装车间 从玻璃内应力形成的原因可知，玻璃退火就是将永久应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度，利用质点的位移使应力分布松弛，从而消除或减弱永久应力。 当玻璃制品从退火温度下限冷却到室温，也要控制一定的冷却速度。如果过快冷却产生的暂时应力大于玻璃本身的极限强度，制品也会炸裂。 ?退火过程 ? 加热阶段:? 保温阶段:? 慢冷阶段:? 快冷阶段: ? 退火窑的分类 通常根据制品的移动情况，可将退火窑分为间歇式、半连续式和连续式: ? 间歇式退火窑: 制品不移动，根据工艺要求窑内温度随时间而变的退火窑，称为间歇式退火窑。加热方法有明焰式和隔焰式两种，其能源有燃油、燃气和煤等。对于光学玻璃的粗退火和精密退火通常采用隔焰式。 ? 半连续式退火窑: 半连续式退火窑主要有牵引式和隧道式两种形式。但半连续式退火窑的机械能和燃料消耗比较大，且退火质量也比较差，不是目前普遍采用的窑型。 ? 连续式退火窑: 本设计采用连续式退火窑对制品进行退火处理。连续式退火窑有下列几种形式:? 垂直输送带式退火窑，? 网带式退火窑，? 辊道式退火窑。 4.4 包装车间 选用适当的包装，以减少因包装运输不当对啤酒瓶质量的影响。包装材料应使产品保持清洁，不易破碎。 每件包装应附合格证或合格标签，注明生产企业名称、产品名称、规格数量、批好、检验包装人员姓名(代号)以及“易碎”、“小心、轻放”等字样。 4.5 个车间人员编制 成型车间: 50人 退火车间 : 20人 检包车间:45 32 沈阳化工大学学士学位论文 其他专业知识 五、其他专业知识 玻璃工厂的设计不仅用到本专业的知识，还要涉及许多其它专业知识，是各门的综合。要完成一个优秀的、合理的工厂设计，对其它专业知识也要有一定的了解。 5.1 建筑 5.1.1 工艺设计与土建设计的关系 土建设计包括建筑设计和结构设计两部分。 ? 厂房楼面荷载 生产楼面和在使之厂房结构在正常使用条件下或正常使用期间可能出现的最大荷载。设计参数如表5—1,厂房楼面载荷参数，所示。 表5—1 厂房楼面载荷参数 2建筑名称 楼面载荷(kg/m)数 载荷系 民用建筑 150,200 1.4 车间内操作平台 200 1.4 输送设备通廊 200,400 1.3,1.4 固定设备所在楼层 ?400 1.2 注:[1]设备本身重量未计入上表。 [2]荷载系数作为结构强度计算时采用，计算荷载=荷重?荷载系数。如制瓶机楼面荷载约为 226000(kg/m)?1.2;供料机机平台载荷为1500(kg/m)?1.2。 ? 供电、照明 ? 玻璃工厂生产工艺的特点是连续高温作业。为发生停电事故时，不仅会使生产停顿而且会造成生产过程的严重破坏，甚至危及生产厂房和人身安分。因此，玻璃工厂要求不间断地连续供电，且供电系统应当有两个独立的电源，一般要求两个电源同时供电。 ? 厂房照明及采光:玻璃工厂各车间各工段照明均采用白炙灯或荧光灯作为光源。设计厂房时应保证具有良好的天然采光和通风条件，以满足工艺生产要求。 33 沈阳化工大学学士学位论文 其他专业知识 5.2 给排水及供暖通风 ? 给排水 给排水用途主要有生产用水、生产用水、消防用水三种。生产排水大部分为熔制工段、空气压缩机等处排出的设计冷却水。其水质与给水相似，仅水温升高。如果排水系统不受外界污染可以回收循环使用，减少水源负担。 玻璃工厂生产用水的给排水系统应根据设计的生产规模，、当地的水源供给情况和气象等因素，并通过技术经济比较后确定。一般有以下几种形式:直流水系统、重复水系统合循环水系统。循环水系统是玻璃工厂常采用的用水系统。 ? 供暖通风 采暖通风的任务主要是建立作业地带适应的温度、湿度和空气洁净度以保护人体健康，提高劳动生产率。采暖用以提高空气湿度、通风用以调整空气温度、湿度及保证空气清洁度。 采暖系统主要有热水采暖、蒸汽采暖和热风采暖等几种。本设计玻璃工厂采用热水和蒸汽采暖，由废热锅炉供给热源。 5.3 环境保护 玻璃工厂的设计必须贯彻合理地利用自然环境，防止环境污染恶化生态破坏，为人们造成清洁适宜的生活和劳动环境，保护人民健康，促进经济发展的方针。在设计中必须严格执行，防止环境污染和生态破坏的措施，要与主体工程“同时设计，同时施工，同时投产。” ? 粉尘 在生产中容易散发粉尘的尘源是:来自原料车间种原料的加工、运输及混合料的配制过程中。原料的加工和运输采用封闭式操作。在配合料中适当掺水，保持一定的湿度，使车间含尘浓度达到国家规定(2mg/m3空间)的要求，及不超过国家规定(100,150mg/m3)的排入大气中空气含尘浓度标准。 ? 噪音 玻璃工厂的噪音主要来自冷却通风设备。设计时采用防治噪音的消声器、隔音室以减少噪音的危害，使噪音不超过80分贝的规定标准。 34 沈阳化工大学学士学位论文 经济技术评价 六、技术经济评价 技术经济是研究技术中的经济问题。任何一个设计不仅要有技术上的可靠性和先进性，还必须追求经济上的合理性达到最佳经济效益技术与经济是对立的统一，技术问题通常可以采用多种多样的方法来解决和实现。方法不同所用基建费用工人数量以及原料燃料动力等的消耗数量也不同。 6.1经济财务分析 6.1.1估计建设资金 工程项目的建设资金是从筹建到建成直到达到正常生产所需要的全部资金包括基本建设投入资金生产流动资金两部分。 基本建设投资用于工程项目的筹建设计施工建设试运转。如果利用国外资金还应包括资本化信息，因通货膨胀而引起的工程投资提价技术转让等费用;生产流动资金用于原料燃料材料中间产品最终产品的储备人员工资等生产流动过程的资金负责经济技术的人员应随着工程不同进展阶段对基本建设投资估算和生产流动资金估算进行精确的经济计算和调整。 6.1.2估算产品生产成本 一般用根据产品在生产过程各个环节所消耗的各种原材料能源定额主机设备的技术经济指标和全厂定员及折旧费等因素考虑。在可行性研究中还提不出确切数据通常是参照同类型企业的实际单位消耗，按成本开支项目，结合工程的具体特点来估算。 6.1.3偿还贷款能力的分析和计算 资金来源主要是由中国投资银行、中国工商银行贷款解决。当前国内实行基本建设贷款。投资贷款的偿还能力是反映工程项目、选择经济效果优劣的一个综合指标;投资效果好的工程项目偿还能力就强还款时间短;反之，偿还能力就差还款时间长。 6.2经济效果评价及社会效益 35 沈阳化工大学学士学位论文 经济技术评价 建设项目投资效果的分析和评价方法很多，常用的有下面几种: ? 静态分析法 指对以下几方面的分析:单位产品投资额，投资回收期，投资收益率，追加投资回收期等。 ? 动态分析法 包括以下几个方法:贴现法(DCF)—投资收益率，净现值法(NPV)，年成本法。 ? 财务平衡表法(一般承办动态分析法) 经济评价的目的是为了从国民经济的角度判别建设项目的经济效果好坏，并且在多方案中选择经济效果最佳的方案，为有关部门作决策提供经济上的依据。在很多情况下，经济评价具有举足轻重的作用。 但对建设项目来说最后决策是依靠综合评价。综合评价一般包括政治评价、国防(军事、安全)评价、经济评价、财务评价、环境生态评价和自然资源评价等诸方面。 工程项目的确定是一个由粗到细，由浅入深，循序渐进的研究和分析过程。研究做得越具体，可供选择的范围也就越小。技术上是否可行，经济上有无生命力，财务上能否盈利;资金数量及资金来源、建设时间，以及在施工和生产中需要动员多少人力、物力资源等问题的结论就越明确，这样就可得到该建设项目可行性研究报告。而最终对建设项目的投资决策就是在可行性研究报告进行评价肾移植后做出的。上级机关就可以下达设计计划任务书。 其工程在国内同行业相比中属较高水平，工艺技术成熟先进，其经济效益比较显著，多次指标为接近或超过国内同行先进水平，可以认为该项目投产后，其经济效益可以达到国内同行业先进厂水平。 36 沈阳化工大学学士学位论文 致谢 致 谢 本次毕业设计是在导师张帆老师、马晶老师和张永明老师的悉心指导下完成的。导师渊博的知识和严谨求实的治学态度给作者留下了深刻的印象。在导师的言传身教的过程中，本人对工厂设计有了一定的认识，并深深地体会到了要想做一个出色的课题需要付出的努力。在此，谨向老师们致以最诚挚的谢意～ 在设计的过程中，整个设计组的同学们都给予了我很多帮助，班上其他同学也给予了我很多帮助，在此对大家表示衷心的感谢～ 最后，衷心的感谢每一位曾经给予我支持和帮助的人。 37 沈阳化工大学学士学位论文 文献 文 献 [1]王汉立，刘晓勇主编.热工设备及测试技术.武汉:武汉理工大学出版社，2005.8 [2]刘晓勇等编.玻璃生产工艺技术.北京:化学工业出版社，2008.1 [3]西北轻工业学院主编.玻璃工艺学.北京:轻工业出版社，1982.1 [4]聂春声等编.玻璃实用玻璃组分.天津:天津科学技术出版社，2004 [5] 田英良，孙诗兵等编.新编玻璃工艺学.北京:中国轻工业出版社，2009.6 [6] 张哲生.《筑炉工艺学》[M].中国建筑工业出版社 [7]《玻璃窑炉设计参考手册》[M].安徽:安徽省轻工业厅硅酸盐组、安徽省轻工业厅玻璃窑炉组、安徽省玻璃工业科技情报站，1986年6月 [8] 全国轻工业玻璃窑炉组，日用玻璃池窑(第二册)，全国轻工业玻璃窑炉组，1980.7 [9] 林宗寿.无机非金属材料工艺学.武汉:武汉大学出版社，2003.7 [10] 张哲生.筑炉工艺学.北京:中国建筑工业出版社，1991.12 [11] 张庆今.《硅酸盐工业机械及设备》[M].广州:华南理工大学出版社，2001.6 [12] 中华人民共和国国家标准，国家技术监督局 ，1997 [13] 沈长冶，《玻璃池炉用耐火材料》，轻工业出版社，1979.7 38