日产450吨平板玻璃熔化车间的工艺设计样本.doc

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-Flat
Glass 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，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；

Abstract
Glass is widely applied in our modern society, and it has been one of the basic materials. For the skyscrapers glass curtain wall, 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 Steel, 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, the 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：Melting Furnace; Float Glass; Hot Repair; Glass Melting Process;

目录
引言 1
第一章 绪论 2
1.1 玻璃熔制 2
1.1.1 硅酸盐形成 2
1.1.2 玻璃液形成 2
1.1.3 玻璃液澄清 3
1.1.4 玻璃液均化 3
1.1.5 玻璃液冷却 3
1.2 浮法工艺 4
1.2.1 浮法工艺特点 4
1.2.2 浮法工艺前景 6
1.2.3 浮法玻璃新技术、新产品发展趋势 6
第二章 工艺设计方案 7
2.1 综述 7
2.2 车间工艺部署要求 7
2.2.1厂房部署要求 7
2.2.2设备部署 8
2.3熔化车间工艺部署 8
2.3.1 熔化工段部署 8
2.3.2熔化主窑结构 10
2.3.3熔化部结构 11
2.3.4熔化部保温结构 12
2.4 冷却部结构设计 13
2.5 工厂选址标准 13
第三章 工艺设计计算 15
3.1 原料配方计算 15
3.1.1 玻璃成份 15
3.1.2 计算步骤 16
3.2 熔化车间计算 20
3.2.1 熔化部及冷却部面积计算 21
第四章 熔制车间生产制度 23
4.1 综述 23
4.2 玻璃熔制工艺技术指标 24
4.3 关键设备操作指标 24
4.3.1 投料机操作方法 24
4.3.2 火焰换向操作 25
4.3.3 助燃风机操作方法 25
4.4 关键操作要求 25
4.5 熔窑维护和热修 27
4.5.1 熔窑日常维护 27
4.5.2 熔窑热补操作 27
4.5.3 熔窑热修 27
4.6 煤交机维护 29
第五章 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，那么硅酸盐形成和玻璃形成所需时间分别在3～4min和28～29min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10-6～10-7cm/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
800~1000
02
玻璃液形成
1200
03
玻璃液澄清
1400~1500
04
玻璃液均化
1500~1350
05
玻璃液冷却
1350~1100

即便是澄清均化很好玻璃液也不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(1100～1050℃)，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/h，有时也能够达成360～460 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。

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，这么一来既浪费用地，又会增加车间之间管道和运输线路、绿化美化设施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可能做到能够自然调整气流变换，降低车间温度，而且不会对车间设备维修造成障碍。
工艺部署基础标准是要做到经济、合理、实用、生产步骤顺畅、结构紧凑，并努力争取缩短成品和半成品间运输距离。同时还应考虑设备安装、操作和检修方便等方面。
2.2.1厂房部署要求
厂房部署关键是指两个方面，即平面部署和立面部署。
平面部署关键是确定厂房面积和柱网部署（跨度、柱距等）。厂房总面积应满足以下多个要求：设备本身和生产操作所需面积；设备安装和检修所需面积；生产管理和生活用室所需面积（如办公室、更衣室、浴室、厕所等）；多种通道走廊所需面积（巡检及日常作业用）。通常，用于维修车辆进出门、路应大于车辆正常尺寸二倍左右，
立面部署级厂房空间部署，关键是确定厂房总高度和各关键位置标高。顶梁高度应不低于窑体上表面以上4.5m，走廊通道净空高应大于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，以确保正常通风散热。
2.2.2设备部署
设备部署就是要把车间内多种设备根据工艺步骤加以定位。设备部署关键取决于生产步骤和设备安装、操作、检修需要，同时也要考虑其它专业队车间工艺部署要求。
重型设备和运转中会产生较大阵雨动设备，如助燃风机、各冷却风机等应尽可能部署在厂房地面，实在不能部署在地面，其支架也要和厂房结构立柱分开，以降低厂房荷载和振动。另外，两台重型机器之间距离也不能离得太近，不能相互影响运转和维修，同时要考虑工作人员操作、检修要求和通行便利。
在设备上方所设吊钩应考虑到检修时所吊起高度，通常最低要求是能使器件吊离设备，而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，但通常大于设备上表面以上2.0m。
压缩空气管道应该预留一定倾斜度，以利于冷凝水排出，顺其流向管道斜度取0.3%，逆气流向管道斜度取0.5%，在管道最低点设排液阀门。
2.3熔化车间工艺部署
在进行车间工艺部署时，通常依据该车间在总厂平面部署中相对位置、车间生产步骤、进出料方向和运输方法、关键设备和隶属设备型号和尺寸等来确定车间工艺部署和厂房总尺寸。在本小节中关键以工厂熔制车间为中心，来说明车间部署部分要求。
熔化车间是高温作业和连续不停地生产车间，这是它最关键特点；其厂房特点是高空间性和多层次性。
即使说平板玻璃成型方法各不相同，不过其熔化窑结构和具体要求却全部有很多相同之处。所以，熔制车间工艺部署实质上就是以玻璃厂熔化池窑为关键来考虑工艺部署。
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熔化工段部署，然后才是成型部分部署，即锡槽进口端部署。
需要考虑具体原因关键有：熔窑冷修操作需要、熔窑热修操作需要、工艺设备进行部署检修需要、生产操作需要、熔窑扩大生产进行改造可能等。除此之外，还要满足构筑系数和建筑模数等要求。
2.3.1 熔化工段部署
玻璃生产熔化工段包含投料部位、熔化部、澄清部、冷却部和蓄热室、小炉等辅助部位。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，所以，熔化工段工艺部署应该给足够重视。浮法玻璃熔窑基础结构以下图所表示：

图2-1 玻璃熔窑纵剖图

熔窑热修操作需要
熔窑在生产周期内因为是长时期处于高温连续操作中，配合料粉尘和玻璃液侵蚀使得熔窑各部位会有不一样程度损坏，所以必需在不影响或是极少影响正常生产情况下，进行对熔窑热修和维护工作。具体要考虑到：（1）底层蓄热室
对蓄热室热修操作所需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距离），这么空间足以满足拆修蓄热室格子体时多种工具所需要操作空间、部署冷却风机、运输和堆放砖体通道所需空间，能够使工作人员进行正常热修操作。
（2）小炉
熔化工段二层最长修部位，关键是对小炉舌头、胸墙、小炉斜坡碹、小炉隔墙、小路后墙等热修。这些热修操作宽度应为据小路后墙5500mm，距蓄热室后墙3500mm。
（3）凉台部署
熔化二层在小路两侧应部署凉台。热修操作通常全部在100℃左右温度下，经受高温辐射情况下进行。所以，工作人员必需在经过5～10分钟操作后尽心休息，此凉台设置就能够为工作人员提供一个休息和纳凉场所。
熔窑冷修操作需要
在熔窑停火冷修时候，为了争取时间，缩短冷修期，熔窑拆修工作必需安排紧凑。通常全部是拆、运、修交错进行，所以熔窑两侧就一定要有足够宽度来进行操作。按以往经验来说，通常拆修蓄热室操作宽度为3500～4000mm，拆修小炉操作宽度为4100～5000mm。
2.3.2熔化主窑结构
熔化主窑设计是一项很艰巨任务，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多个窑期，所以必需确保窑体关键部位能够耐得住火焰、玻璃液、和高温粉尘侵蚀，这就要求窑体耐火材料选材要符合要求。以下是对主窑各部位结构具体设计。
（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。此次设计窑炉选择斜毯式投料机，其特点是：将碎玻璃和配合料混在一起加入玻璃熔窑中，采取连续式加料，料层薄而均匀，覆盖玻璃液面积大。斜毯式投料机也是现在中国很多企业普遍采取投料机。
（2）前脸墙
前脸墙是横跨在投料池上方挡焰结构。为了不影响下方配合料进入窑内，特采取L型吊墙形式进行安装。内侧耐火砖均采取挂钩砖拖底、其它小型耐火砖顺次平铺码砌方法构筑，并在外侧下鼻区部位加装冷却水包以预防熔窑内高温气流对吊墙钢结结组成破坏。前脸墙作用是阻止窑内气体向外逸出、确保窑内微正压、减轻由热辐射引发烧耗损、预防热气流对投料机正面烧蚀等。
（3）熔化部
熔化部是进行配合料熔化和玻璃液澄清、均化场所。因为是采取横火火焰进行表面加热熔化方法，对熔化部描述又可分为上下两部分，即上部分火焰空间和下部分窑池（又能够称为熔化池）。
（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空间，形式上类似于家用炉子炉膛。在火焰空间内充有来自热源供给部分炽热火焰气体，其关键作用是在此空间内火焰气体将本身热量传给配合料、玻璃液、窑墙（胸墙和前后脸墙）和大碹顶（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，确保能够提供玻璃液澄清所需热量。
（5）窑池
此窑池非彼瑶池，它是配合料进行高温熔化、形成玻璃液、和玻璃液进行澄清、均化关键场所。窑池由池壁和池底两部分组成。池壁砖和池底砖均为大块整块耐火砖，窑池形状呈长方形（也有正方形窑池）。窑池内部玻璃液所产生横向压力由池壁顶丝直接来承受，池壁顶丝固定在立柱（工字钢材料）上，立柱底座固定在次梁上，并经过扁钢传给主梁，主梁将窑体总重量传给楼下水泥立柱。这么，整个窑池重量最终荷载者是熔化池窑楼下水泥立柱（具体结构见附图）。
窑池前端和投料池相连，后端和卡脖池相连。其具体尺寸确实定方法可参见下一章节相关熔化车间相关计算。
（6）投料池
投料池是突出于窑池外面而且和窑池相通矩形小池。此次设计投料池和传统结构不一样，宽度设计和窑池主体宽度相等，而传统结构中投料池宽度略窄，约为窑池宽度85%左右。采取这种结构使得玻璃配合料料层展开得更均匀更薄，并能预防料堆偏斜，因为料堆再投入料池以后整体受力是均匀。
投料池池壁耐火材料和窑池池壁相同，二者上平面平齐；此次设计对投料池长度作了合适调整，约是原来长度1.4倍。这种结构有利于配合料预熔化，可降低飞料和飞料对熔窑胸墙和侧墙侵蚀，在一定程度上延长了窑使用年限（窑龄）。
需要注意是，投料池部分池壁外侧是不需要保温，而熔化池部分则需要进行严格保温，以避免热量造成无须要损失。其原因是：投料池部分没有太高温度，所以不需要进行保温操作。
2.3.3熔化部结构
（1）吊墙
吊墙是一个挡火装置，分U型J型和L型等，经过千斤顶能够调整其下沿距料层高度，也能够进行移动。吊墙除挡火作用外还有保温功效，并配有冷却水包和冷却风机等辅助设备。
辅助设备作用关键是保护吊墙，使其避免因高温软化而造成强度减弱现象发生。另外水包还含有刮平料堆凸起部分、使料堆愈加平整而薄作用。
在进行吊墙安装过程中一定要注意，任何干结构部分全部不得正面接收火焰攻击，不然极难确保其结构强度。正确做法是将挂钩砖依次挂在吊墙内侧，挡住火焰和钢碹接触路径，然后再自下而上顺次码砌其它耐火刚玉砖。
（2）胸墙
胸墙独立安装于池壁之上，并由下巴掌铁（角钢结构）和胸墙托板支撑挡火结构。其胸墙托板由下巴掌铁托住，在胸墙底部设挂钩砖，以保护钢结构不接收窑内火焰正面烧蚀。但考虑到挂钩砖压在胸墙下部更换困难，故在其前部另设活动护头砖以保护之。这么，在进行胸墙热修时只需更换护头砖即可，从而可大大降低工作强度。
胸墙材质通常是硅质耐火材料，此次设计也选择了硅质耐火材料。其厚度为450mm。
（9）大碹
大碹又称作碹顶，常见大碹结构关键有平碹和拱碹两类。其中平碹又可称为吊平碹，它散热面积较小，需要用大量铁件将其吊起，耗材耗资均较严重。所以此次设计采取拱碹结构，股跨比为1/10(即f=1/10s)，这种结构大碹称为倾斜碹。
大碹作用关键是反射气体燃料燃烧所产生辐射热，使料堆充足受热。选择倾斜碹能够在很大程度上利用反射作用来反射燃料燃烧所释放辐射热量。
（10）钢结构
窑体在砌筑过程中需要用一个由钢板、钢条、钢丝等组成结构来进行加固，这么结构传统上称作钢结构。钢结构可使窑墙避免因加热膨胀引发过分变形，使窑体含有很好强度；同时，钢结构在一些部位中还起到支撑作用，比如胸墙部位巴掌铁、托板铁，大碹支撑部位碹脚（又称为钢碹碴），池底部位扁钢、大梁、立柱等等。
钢结构在一定程度上使窑体各主体部分（指池壁、胸墙、碹顶等）相对独立，这使得在对窑体进行热修时较为方便。比如在更换池壁砖和胸墙砖时候，可在不触动其它部位情况下而直接进行热修操作。
钢结构设计在车间设计过程中是一项很关键工程，此次设计对其给了充足重视。本窑在选择钢板时均选择8～10mm厚工字钢，钢丝选择直径范围为18～24mm。在施工过程中加固钢结构须距窑体结构一定距离，通常在6mm左右，以避免耐火砖因过分膨胀造成破损。
2.3.4熔化部保温结构
为了降低玻璃熔窑散热损失、充足利用能源、降低生产成本，还需要对窑体各部位进行保温。像熔窑大碹这么散热面积大而且需留有胀缝、孔洞结构，是保温考虑关键部位，本人对其保温结构进行了深入研究。
首先在大碹硅砖（大碹主体结构）外表面铺设一层厚为2.4mm石英砂作为过渡层，然后依次是114mm厚轻质硅砖、3mm厚耐火密封涂料、114mm厚轻质黏土砖、3mm厚耐火密封涂料、50mm厚硅酸铝陶瓷纤维毡、0.5mm厚薄铝板。
经试验可知，这么结构可对大碹进行效果很好保温，而且能够减轻或消除窑内气氛中碱蒸气冷凝对砖腐蚀，在很大程度上延长了大碹使用寿命。
2.4 冷却部结构设计
冷却部是将经熔化、澄清后玻璃液深入均化和冷却部位。在此部位，高温澄清玻璃液冷却至成型所需温度，然后玻璃液在流入锡槽等成型部位。冷却部作用就是为成型退火等工段提供合格质量玻璃液，使生产线正常运作。
冷却部温度相对于熔化部而言，下降了快要300℃，所以，它对耐火材料耐火强度要求就相对降低了。具体选材情况和保温方法可参见熔化窑结构。
2.5 工厂选址标准
图2-2 玻璃生产工艺步骤图
厂址选择要落实现有合理工业布局，又要节省用地和有利生产方面标准。依据当地资源、燃料提供、电力、水源、交通运输、工程地质、生产协作、产品销售等建设条件，经过认真地综合分析和技术经济比较，做出一个合理选厂汇报。
针对平板玻璃厂生产特点，总结了在选厂时几点意见，以供参考：
（1）平板玻璃厂应尽可能靠近产品关键销售地域；
（2）玻璃厂必需含有可靠供电条件；
（3）玻璃厂必需含有良好运输条件；
（4）必需含有良好水源供给条件；
（5）工厂厂址必需含有优良工程地质条件；
总而言之，在选择厂址时要考虑到产品产和销两大方面，然后再综合考虑，得出一个比较合理建厂方案。
第三章 工艺设计计算
3.1 原料配方计算
原料配方计算关键是指配合料计算，它是以玻璃组成和原料化学成份为基础。首先计算出100㎏玻璃所需要多种原料用量，然后再计算出每副配合料中，即500㎏或1000㎏玻璃配合料中多种原料用量。假如玻璃是以摩尔分数或分子比表示，则应将摩尔分数或分子比首先算为质量分数组成。
在正确计算时，应补足各组成氧化物挥发损失、原料在加料时飞扬损失和调整溶入玻璃中耐火材料对玻璃成份改变等。
计算配合料时，通常有预算法和联立方程法，但比较实用是采取联立方程法和百分比计算相结合方法。列联立方程式时先以合适未知数表示多种原料用量，再根据多种原料所引入玻璃中氧化物和玻璃组成氧化物含量关系，列出方程式，求解未知数。多种n22
3.1.1 玻璃成份
表3-1 玻璃成份（设计参考值） 单位：wt%（质量分数）
SiO2
Fe2O3
SO3
Al2O3
CaO
MgO
Na2O
总计
72.5
＜0.1
0.2
1.6
7.9
4.0
14.0
100
计算其配合料配方：选择砂岩引入SiO2，长石引入Al2O3，白云石引入MgO，石灰石引入CaO，纯碱引入Na2O。
采取芒硝作为澄清剂，萤石作为助熔剂。
多种原料化学成份见下表：
表3-2 原料化学组成 单位：wt%（质量分数）

原料
名称
原料化学组成（wt%）
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
Na2SO4
C
含水量
砂岩
长石
白云石
石灰石
纯碱
萤石
芒硝
煤粉
98.30
66.09

13.8

1.20
18.04

0.20
0.20
0.10
0.07

0.12

0.82
30.42
55.00

59.50

0.39
21.40

14.29

58.15

41.47

95.03

85
1
1
0.3
0.8
0.5
1
4.2
—
3.1.2 计算步骤
假设原料均为干燥状态，即在进行计算时不考虑水分影响。计算标准：优异行复杂原料计算，在以单一纯料进行调配。
（1）计算砂岩和长石用量 设砂岩用量为x，长石用量为y，根据玻璃组成中SiO2和Al2O3含量列出联立方程式。
SiO2：0.9830x ＋ 0.6609y = 72.5
Al2O3：0.0120x ＋ 0.1804y = 1.6
解方程得：x = 70.694，y = 4.149
即熔制100㎏玻璃需要砂岩70.694㎏，需要长石4.149㎏（注意：由砂岩引入Fe2O3含量为70.694×0.002=0.142㎏）
（2）计算由长石引入CaO、Na2O、MgO和 Fe2O3用量
Na2O ： 4.149×0.1429=0.593
CaO ： 4.149×0.0082=0.034
Fe2O3 ： 4.149×0.0020=0.008
MgO ： 4.149×0.0039=0.016
（3）计算白云石用量 白云石引入MgO量为
4.0－0.016=3.984
白云石中MgO含量为21.4%，所以白云石用量为
3.984÷0.214=18.617
同时，引入CaO量为
18.617×0.3042=5.663
（4）计算石灰石用量 石灰石引入CaO量为
7.9－0.034－5.663=2.203
石灰石中CaO含量为55%，所以石灰石用量为
2.203÷0.55=4.005
（5）计算芒硝用量 芒硝含率：由芒硝引入玻璃中氧化钠和纯碱向玻璃中引入氧化钠总量百分比。可用下式表示
芒硝含率=
芒硝含率随熔化温度、火焰气氛及玻璃澄清质量而定。通常情况下，无色透明浮法玻璃生产芒硝含率控制在2.5%～3.0%之间。这里取3.0%进行计算。
设芒硝引入量为x㎏，依据芒硝含率计算公式可得

解方程，得 x=1.013，即芒硝用量为1.013㎏。
（6）计算纯碱用量 纯碱引入Na2O量为
14.0×（1－3%）－0.593=12.987
纯碱中含有Na2O量为58.15%，所以纯碱用量为
12.987÷0.5815=22.334
（7）计算煤粉用量 炭粉含率：由碳粉引入到配合料中固定碳和由芒硝引入Na2SO4比值，可用下式表示

根据反应式计算，炭粉含率理论值为4.2%，当芒硝用量确定后，炭粉实际用量和本身颗粒组成、易燃性、组成配合料多种原料COD值、熔窑1#～2#小炉温度及火焰性质等有很大关系。浮法玻璃生产用炭粉含率通常在3%～5%之间，这里取4.7%来进行计算。
设煤粉用量为x㎏，依据煤粉含率公式可得

解方程，得 x=0.053 即煤粉用量为0.053㎏。
依据以上计算结果，特将熔制100㎏玻璃时多种原料用量汇总于下表：

表3-3 玻璃配方表（每生产100㎏玻璃时）
原料
用量/㎏
砂岩
长石
白云石
石灰石
芒硝
纯碱
煤粉
70.964
4.149
3.984
4.005
1.013
22.334
0.053
总计
106.502
（8）计算辅助原料用量和挥发分损失
以萤石作为助熔剂时，计算萤石用量。引入氟按配合了得0.5%计算：

所以萤石用量为
106.502×0.0103=1.097
萤石中含量为CaO59.5%，所以由萤石引入CaO量为
1.097×59.5%=0.653
对应，可算出此部分所对应石灰石用量
0.653÷55%=1.187
所以，石灰石实际用量应为
4.005－1.187=2.818
考虑到Na2O挥发损失：通常Na2O损失量为本身重量3.2%左右，则最终应补充Na2O量为
14.0×0.032=0.448
故纯碱补充量为0.448÷58.15%=0.770，于是可算出纯碱实际用量
22.334＋0.770=23.104