全电熔窑炉课程设计

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1、课程设计说明书日产8吨硼硅玻璃全电熔窑炉的设计班级：无机1001姓名：程小伟学号：3100703002指导教师：陈彩凤时间：2013.718目录前言31．电熔窑概述41.1玻璃电熔窑原理41.2电熔窑的优点52．设计任务与要求53．电熔窑的设计63.1电熔窑的形状与尺寸63.2电极的选择与布置73.3供电方式74．电熔窑的计算74.1各原料用料的计算74.2电熔窑的热——电平衡104.2.1生料熔化耗热量的计算104.2.2熟料加热熔融耗热量的计算124.2.3配合料水分蒸发耗热量的计算135.窑体散热计算135.1窑墙散热计算145.2窑底散热计算16

2、5.3窑炉上部结构热损失166.冷却水带走的热量177.结语17参考文献1818前言自从1902年德国沃尔克(Voker)利用离子高温导电取得玻璃电熔技术专利后,世界上就揭开了玻璃电熔的一页。在1920~1925年间,瑞典、挪威先后将电熔窑投入生产后,玻璃电熔就正式进入了工业领域。随着全球能源危机加剧，引起世界各国对能源有效开发利用的高度重视。玻璃制造业是一个高耗能的行业，使用传统的火焰炉生产高硼硅玻璃，一次性投入成本高，产品实现过程中仅能源运行成本就占总成本的40%，且受熔炉结构影响，产品质量的制约因素较多。由于电熔窑具有独特明显的优越性,发展迅猛,遍

3、及世界各地,尤其是在电源丰富、电价低廉的地区和生产特种难熔的制品时。进入21世纪后,更成为玻璃熔窑改革的一个主要方向。。各种计算机辅助设计软件，如AUTOCAD，提供了强有力的绘图、设计、图像编辑和变换功能，能绘制各种二维和三维图形，能有效的帮助设计人员表达设计思路。计算机辅助设计在机械、化工、建筑、电气、造船、轻工等部门都得到了广泛的应用，并且取得了巨大的经济效应。1.电熔窑概述玻璃在常温下是很好的电介质，它的电导率约为10-13~10-15（Ω·cm）-1随着温度的升高，电阻逐渐降低，在200~300℃时，开始变得显著起来，温度越高，电阻越低，电导率

4、越高，在熔融状态下可达0.1~1（Ω·cm）-1。所谓全电熔窑是指配合料熔成导电介质后，玻璃液本身成为电阻器件，实现玻璃的连续熔化。电熔窑开始启动时，是用气体或液体燃料加热，也有用辐射元件加热的。有时先向窑内加入一层碎玻璃约500mm厚直到把最下层电极淹没，便向最下层电极通电，停止火焰加热，并继续加入配合料，使配合料不断熔化，玻璃液不断上升，直至液面上升至规定高度。1.1玻璃电熔窑原理18玻璃电熔技术是利用玻璃在高温熔融状态时的良好导电特性，在玻璃熔体内插入电极，通过电流的焦耳效应，在玻璃熔体内产生热能，从而达到熔化玻璃和连续加热的目的。玻璃液之所以具有

5、导电性，主要是因为电荷通过离子发生转移。硅酸盐玻璃具有一个远程无序的网络结构，除了共价键结合的硅和氧原子外，网络结构还包含玻璃改良剂离子，它们是相对自由的，特别是碱金属离子。在玻璃网状结构中结合能力最弱的也是碱金属离子，它们是电流载体。在石英玻璃和硼硅酸盐玻璃种，只含有少量的碱金属离子，因此导电性差。在钠钙玻璃中除了离子数量外，离子的强度和离子的半径也影响玻璃液的导电性。与Na+相比，K+半径较大，迁移受到的阻力也较大。相反，Li+半径比Na+半径小，但由于Li+结合能力强，因此，Li+迁移Na+比困难。所以，Na+最有利增加玻璃液的导电性。1.2电熔窑

6、的优点（1）热效率高：电能在玻璃液内部变为热能，玻璃液被配合料覆盖，向周围介质散失的热量可以降到最低限度，而且没有烟气带出的热损失。大型窑炉的热效率可达75%~80%，小型电熔窑可达60%。（2）适合熔制高质量玻璃：依靠窑的结构，电极的位置，调节改变通入的电流，熔制出的玻璃具有很高的均一性。（3）适合熔制含高挥发物组分的玻璃：由于在池深处加热，玻璃液面上有冷的配合料覆盖层，在玻璃熔制和澄清过程中的挥发物，遇到冷的配合料层即冷凝而被捕集。（4）电熔窑结构简单、管理方便：电熔窑不需要有关燃料的各项设备以及蓄热室换热室等。而且电熔窑产房占地面积小，大修时间短。

7、（5）避免环境污染：电熔窑作业环境良好，没有喷嘴和燃烧时的噪音，没有上部结构的大量散热，没有烟气带出的SO2、NO2、CO、CO2等气体和配合料粉尘。2.设计任务与要求日产量8吨硼硅酸盐玻璃，熔化工作温度1650℃。18表1玻璃配方成分SiO2Al2O3CaONa2OB2O3%80.52.10.34.512.6表2原料的化学成分（％）原料名称SiO2Al2O3CaONa2OB2O3砂岩98.400.760.21硼砂16.4536.21无水硼酸100化工Al(OH)365.38方解石56设配合料水分5%，配合料中熟料（碎玻璃）占20%；玻璃液电阻率11Ω·

8、cm；电极材料为直径50mm钼棒，每支电极水冷套吸收的热损功率为2kw，窑型可取