【正文】 4) 本熔窯出現(xiàn)的超出國內(nèi)設(shè)計手冊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，必須確保結(jié)構(gòu)安全，此類結(jié)構(gòu)需建立相應(yīng)的力學模型，并經(jīng)過常溫和熱態(tài)理論論證通過后方可用于設(shè)計。(2) 著重節(jié)能降耗，采用國際先進的節(jié)能措施和節(jié)能產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本。在研發(fā)新技術(shù)方面，通過對玻璃產(chǎn)品進行表面和內(nèi)在改性處理，使其更具備強度、節(jié)能、隔熱、耐火、安全、陽光控制、隔聲、自潔、環(huán)保等優(yōu)異功能。目前國際玻璃新技術(shù)均向能源、材料、環(huán)保、信息、生物等五大領(lǐng)域發(fā) 展。通過對原料配料稱量,熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備及自動控制系統(tǒng)成套軟件的一系列科技攻關(guān),進而對各關(guān)鍵技術(shù)進行系統(tǒng)集成和工程轉(zhuǎn)化,形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)并全面達到國際先進水平的新一代中國浮法玻璃技術(shù)。大噸位低單位產(chǎn)品能耗和小噸位高產(chǎn)品價值是今后平板玻璃熔窯的發(fā)展方向,沒有地緣優(yōu)勢,產(chǎn)品無技術(shù)特點,小噸位、高能耗的普通浮法玻璃將在市場上沒有立足之地。浮法玻璃生產(chǎn)線規(guī)模結(jié)構(gòu)的提高,提高了我國浮法玻璃生產(chǎn)的能源利用效率,降低了污染物和二氧化碳排放水平。據(jù)統(tǒng)計，% , % , %。中國玻璃工作者自從在洛陽研制出中國浮法后，浮法玻璃在中國迅速得到了發(fā)展。到目前為止，～25mm之間多種品種、規(guī)格的優(yōu)質(zhì)浮法玻璃，以滿足不同用途的需求。前　言浮法玻璃因熔融玻璃液漂浮在熔融的錫液表面成型為平板玻璃而得名。這種生產(chǎn)方法由于無需克服玻璃本身重力，可使玻璃原板板面寬度加大，拉引速度大大提高，產(chǎn)量和生產(chǎn)規(guī)模增大，由于玻璃成型是在熔融錫液表面進行，因此可以獲得雙面拋光的優(yōu)質(zhì)鏡面，其表面平整度、平行度可以與機械磨光玻璃相媲美，而機械性能和化學穩(wěn)定性又優(yōu)于機械磨光玻璃。另外，浮法工藝還可以在線生產(chǎn)多種顏色玻璃和LowE玻璃，大大豐富了平板玻璃的范疇，擴大了平板玻璃在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)過我國玻璃工作者的不斷努力，我國先后在熔窯日熔化量、玻璃生產(chǎn)技術(shù)裝備、節(jié)能降耗、環(huán)境保護、多功能玻璃開發(fā)以及超薄、超厚品種研制與產(chǎn)業(yè)化等方面取得了重大突破。600t以上熔窯占浮法玻璃總?cè)刍芰Ρ戎厥状纬^50% ,成為我國浮法玻璃主力窯型。從產(chǎn)能上看, % , 600～620t的42條能力占25. 65% , 500～% , 400～% , %。在技術(shù)領(lǐng)域,采用中國浮法玻璃技術(shù)建設(shè)的生產(chǎn)線,技術(shù)裝備與實物質(zhì)量已達到國際先進水平。還有像我國自主開發(fā)的余熱發(fā)電技術(shù)與裝備、煙氣脫硫技術(shù)與裝備、石英尾砂提純及綜合利用技術(shù),全氧燃燒技術(shù)與裝備也逐漸應(yīng)用到到浮法熔窯。在材料方面，主要指玻璃原片的生產(chǎn)向大片、薄片、厚片、白片四個方向發(fā)展。本次設(shè)計遵循以下原則：(1) 認真總結(jié)國外同級別浮法熔窯的經(jīng)驗和教訓，結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)線的實際情況、操作特點，圍繞生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玻璃液這個重點來進行設(shè)計。(3) 全窯工藝尺寸確定既要注重以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，同時要有理論創(chuàng)新，要在總結(jié)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對新結(jié)構(gòu)確立理論依據(jù)。(5) 設(shè)計中充分考慮延長窯齡的方法和措施，要注重耐火材料裝備水平，又要充分考慮生產(chǎn)后期保窯操作的可能性及方便性。主要材料立足于國內(nèi)采購，盡量少引進硬件，減少外匯開支。 設(shè)計各成分的作用本次設(shè)計的是鈉鈣硅浮法玻璃，其主要成分有二氧化硅（SiO2），氧化鈉(Na2O)，氧化鈣(CaO)，氧化鎂(MgO)，氧化鋁(Al2O3)，氧化鐵(Fe2O3)等。 （1） SiO2 SiO2 是形成玻璃的最主要成分，也是構(gòu)成玻璃的基礎(chǔ)，是玻璃形成體。玻璃液的粘度、熱穩(wěn)性和化學穩(wěn)定性均隨SiO2含量的增加而提高；密度和熱膨脹系數(shù)隨SiO2含量的增加而降低。一般控制在71%~73%。隨Al2O3增加玻璃液黏度和表面張力增大，不僅使玻璃的熔化速度減慢和使澄清時間延長，也不利于均化，而且對玻璃液在錫槽中攤平拋光也不利。 （3） CaO CaO是玻璃外體，在一定范圍內(nèi)能加速玻璃的熔化和澄清過程，并提高玻璃的化學穩(wěn)定性。但玻璃中CaO的含量不宜太大，如大于10%，則玻璃易于結(jié)晶。 （4） MgO MgO能提高玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度，并能減低玻璃的析晶傾向，與CaO一樣為網(wǎng)絡(luò)外體。 （5） R2O 這里主要是Na2O和K2O，Na2O在玻璃結(jié)構(gòu)中主要起斷網(wǎng)作用為網(wǎng)絡(luò)外體，可以大幅降低玻璃液的粘度，降低玻璃的熔化溫度，增加玻璃的流動性，是良好的助熔劑。K2O和Na2O一樣為網(wǎng)絡(luò)外體，起助熔作用。在浮法玻璃生產(chǎn)中引入K2O主要是它能降低玻璃表面張力，有利于玻璃液在錫槽中攤平和拋光，獲得高質(zhì)量的玻璃表面并改善玻璃的光澤。 （6） Fe2O3 鈉鈣硅玻璃中的Fe一般以Fe2+和Fe3+狀態(tài)存在，均有顏色，因此在玻璃中Fe是雜質(zhì)，引入Fe會使玻璃產(chǎn)生顏色，降低玻璃的透明度和白度，因此玻璃中Fe的含量應(yīng)盡量的低，~%。 表11 玻璃成分 單位：%（質(zhì)量分數(shù)）氧化物SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3Wt% 各種物理性質(zhì)的計算 玻璃粘度粘度是玻璃的一個重要物理性質(zhì)，貫穿于玻璃生產(chǎn)的全過程。溫度與粘度關(guān)系公式[2] （11） 使用富爾切爾法計算玻璃粘度，此法適用于實用工業(yè)玻璃。計算系統(tǒng)使用玻璃成分范圍為：SiO2 ，Na2O ~, CaO ~, MgO ~, Al2O3 ~,且滿足公式 11 在公式11中，A，B和T0可由下式求出:A=++++B=+++T=+++注意：η的單位P（1P=101Pas,一般實驗與計算的結(jié)果一般偏差為3℃。表12 各氧化物的折合系數(shù)組分SiO2CaOMgOAl2O3Na2O質(zhì)量(g)物質(zhì)的量(mol)折合物質(zhì)的量(mol) 根據(jù)表12可求出：A=+++=B=+++ = T0=++.0130+=有A, B和T0的值，根據(jù)公式11求得見表13。硅酸鹽玻璃的表面張力一般為（220~380）103N/m，較水的表面張力大3~4倍，也比熔融的鹽類大，而與熔融的金屬的數(shù)值相近。在溫度1400℃下各氧化物表面張力因數(shù)[2]見表14。 玻璃密度玻璃的密度表示玻璃單位體積的質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中，通過測定玻璃的密度來控制工藝過程，借以控制玻璃成分。采用Knapp系數(shù)可以直接用加和性公式計算出密度，此種方法計算簡便，即將玻璃成分的質(zhì)量分數(shù)（%）乘以加和系數(shù)[2]。 熱膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)對玻璃的成形、退火、鋼化、封接以及玻璃的熱穩(wěn)定性等性質(zhì)都有著重要的意義。 式中： —線膨脹系數(shù) —體膨脹系數(shù)由于玻璃的線膨脹系數(shù)為107℃1數(shù)量級，2和3數(shù)值都很小，可以忽略不計，近似取 。采用高橋健太郎法求玻璃的線膨脹系數(shù)[3]，根據(jù)玻璃的成分表11。表17 各組分氧化物的高橋加和性系數(shù)組分SiO2CaOMgO加和性系數(shù)/108℃1 根據(jù)以上兩表表16和表17，得玻璃在0~400℃溫度范圍內(nèi)的線膨脹系數(shù)為： =1070C1 玻璃比熱玻璃的比熱容常用于熔爐熱工中計算燃料消耗量、熱利用率等。k)。表18 各種氧化物的比熱容計算系數(shù)組分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2O溫克爾曼系數(shù)注：此表計算的比熱容的單位為cal/(gK)介于335~1047J/(kg 玻璃的導熱系數(shù)λ玻璃的導熱性以熱導率來表示，熱導率來表征玻璃傳遞熱量的難易。其熱導率主要取決于玻璃的化學組成、溫度及其顏色等。根據(jù)Ratcliffe得出100℃下按質(zhì)量分數(shù)計算熱導率的加和性系數(shù)[2]如下表19。m1綜合以上，根據(jù)設(shè)計玻璃的性能要求，參考現(xiàn)有實際生產(chǎn)廠家的玻璃組成成分，結(jié)合給定的生產(chǎn)工藝條件，擬定出設(shè)計玻璃的最初組成。第2章 玻璃配合料的計算 配合料計算條件及步驟 配合料計算條件根據(jù)玻璃成分和所用原料的化學成分可以進行配合料的計算。也要考慮各種因素對玻璃成分的影響，例如氧化物的揮發(fā)、耐火材料的溶解、原料的飛散、碎玻璃的成分等，從而在計算時對某些組分做適當?shù)脑鰷p，以保證設(shè)計成分。即假定玻璃中全部的SiO2和Al2O3均有砂巖和長石引入；CaO和MgO均有白云石和石灰石引入；Na2O有純堿和芒硝引入。第二步進行校正。第三步把計算結(jié)果換算成實際配料單。浮法玻璃配合料使用重質(zhì)堿時的飛散率小于使用輕質(zhì)堿的飛散率，%～%之間。 ③ 炭粉含率 炭粉含率= %，當芒硝用量確定后，炭粉的實際用量與本身的顆粒組成、易燃性、組成配合料的各種原料的COD值、熔窯1~2小爐溫度及火焰的性質(zhì)有關(guān)系，也與重油的含硫量有關(guān)，浮法玻璃的生產(chǎn)炭粉含率一般控制在3%~5%。加入碎玻璃經(jīng)濟上節(jié)約能源。碎玻璃的用量一般以配合料的15~30%較好。由以上參考，所取參數(shù)如下：純堿揮散率： % 芒硝含率：3%炭粉含率： % 碎玻璃摻入率： 20% 玻璃獲得率：% 計算基礎(chǔ)：100㎏玻璃液 計算精度： 具體計算方法 （1）純堿和芒硝用量的計算 設(shè)芒硝引入量為x kg，根據(jù)芒硝含率得下式 x= （kg） 則有芒硝引入RO的量為: （kg） 純堿用量= （kg） （2）煤粉用量 設(shè)炭粉用量x kg，則 x=（kg) （3）砂巖和長石用量的計算 設(shè)砂巖x kg，長石ｙkg 解得 x=（kg) y=（kg) 由砂巖和長石引入的各氧化物的量見表22。 表23 有白云石和石灰石引入的各氧化物的量 單位：kg原料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO白云石石灰石 （5）校正砂巖和長石用量 設(shè)砂巖x kg，鉭鈮石ｙkg 解得 x=(kg) y=(kg) 由校正后的砂巖和長石引入的各氧化物的量見表24。 表25原料用量單 質(zhì)量份原料用量占混合料質(zhì)量分數(shù)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOR2OSO3含水量干基濕基砂巖長石石灰石白云石純堿芒硝煤粉合計碎玻璃400總計 （8）玻璃獲得率 玻璃獲得率為= （9）換料單計算［12］ 已知 ：碎玻璃的摻入率為20%；各種原料含水率見表25； 配合料的含水量為4%； 混合機容量為2000kg干基。 產(chǎn)量計算［10］ 玻璃生產(chǎn)的產(chǎn)量計算是依據(jù)設(shè)計計劃任務(wù)書規(guī)定的生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)方法和產(chǎn)品品種，計算的基準是熔制車間的生產(chǎn)能力。表26 各項產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)產(chǎn)品厚度2mm3mm5mm6mm產(chǎn)品比例10%50%30%10%重量箱折算系數(shù)1玻璃拉引速度（m/h）1430955580480原板寬度 m 工作日 345天 綜合成品率 75%工廠儲存定額：原料 硅砂60天 鉭鈮石60天 石灰石60天 白云石60天 純堿30天芒硝60天 煤粉60天 燃料 天然氣30天 玻璃成品產(chǎn)量計算 通常生產(chǎn)中，一玻璃重量箱= 2mm玻璃板10m2（ ）。 表27 產(chǎn)品任務(wù)表各類產(chǎn)品厚度比例（%）年產(chǎn)重量箱數(shù)年產(chǎn)m2數(shù)2mm1031050031050003mm501552500103500005mm3093150037260006mm103105001035000 （2）完成各類產(chǎn)品各需要生產(chǎn)天數(shù)見表28。 表29 各類產(chǎn)品生產(chǎn)天數(shù)2mm345=3mm345=5mm345=6mm345= （4）計算產(chǎn)量見表210。表211 產(chǎn)量匯總產(chǎn)品厚度（mm）2356年總數(shù)年產(chǎn)（m2）年產(chǎn)重量箱 玻璃液熔化需用量 (1) 各種厚度玻璃日熔化量相