基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng):
- 玻璃熔窯蓄熱室蜂巢式格子體設(shè)計(jì)
- 來(lái)源:
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi):
- 能源化工
- 大類(lèi):
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介:
- 設(shè)計(jì)靈感源于蜂巢的獨(dú)特構(gòu)造與生產(chǎn)實(shí)踐工藝設(shè)計(jì)的結(jié)合,主要用于改善大型熔窯蓄熱室的空間構(gòu)造。將蜂巢式蓄熱室格子磚與幾種常見(jiàn)的玻璃熔窯格子磚作對(duì)比,優(yōu)化設(shè)計(jì)思路,通過(guò)對(duì)蓄熱室格子體換熱性能的分析,利用三維數(shù)值模擬,從格子體的設(shè)計(jì)形式、蓄熱式的結(jié)構(gòu)及砌筑、各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算以及耐火材料的選擇,提出更為合適的磚體設(shè)計(jì),并針對(duì)格子體的工況條件,通過(guò)實(shí)際計(jì)算,對(duì)蜂巢式格子體蓄熱室的節(jié)能效果進(jìn)行了可行性論證。
- 詳細(xì)介紹:
- 為響應(yīng)國(guó)家提出的《“十二五”節(jié)能環(huán)保裝備專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》,引導(dǎo)節(jié)能環(huán)保裝備制造業(yè)有序發(fā)展,推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的低碳化改造,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)境治理和資源綜合利用的任務(wù)和目標(biāo),提出一批需要研發(fā)、應(yīng)用和推廣的環(huán)保技術(shù)裝備,我校無(wú)機(jī)非金屬材料專(zhuān)業(yè)提出節(jié)能項(xiàng)目——“玻璃熔窯蓄熱室蜂巢式格子體設(shè)計(jì)”的研發(fā)。 設(shè)計(jì)靈感源于蜂巢的獨(dú)特構(gòu)造,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)計(jì)而成,主要用于改善大型熔窯蓄熱室的空間構(gòu)造。將蜂巢式蓄熱室格子磚與幾種常見(jiàn)的玻璃熔窯格子磚作對(duì)比,優(yōu)化設(shè)計(jì)思路,通過(guò)對(duì)蓄熱室格子體換熱性能的分析,利用三維數(shù)值模擬,從格子體的設(shè)計(jì)形式、蓄熱式的結(jié)構(gòu)及砌筑、各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算以及耐火材料的選擇,提出更為合適的磚體設(shè)計(jì),并針對(duì)格子體的工況條件,通過(guò)實(shí)際計(jì)算,對(duì)蜂巢式格子體蓄熱室的節(jié)能效果進(jìn)行了可行性論證。 采用蜂巢式格子體設(shè)計(jì),不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高質(zhì)量,而且可以適當(dāng) 減少建設(shè)資金,降低生產(chǎn)成本,這就為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 項(xiàng)目研發(fā)管理:作品研發(fā)的全程采用先進(jìn)的PDCA(質(zhì)量管理改進(jìn))模式,實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量管理,現(xiàn)代化控制的要求。研究涉及材料學(xué)、力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)研究,以達(dá)到節(jié)省窯爐材料,提高蓄熱能力,實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能,設(shè)計(jì)中以新穎的砌筑結(jié)構(gòu)為亮點(diǎn),充分展示了設(shè)計(jì)的獨(dú)特性和創(chuàng)造性。 項(xiàng)目研究進(jìn)展:作品設(shè)計(jì)創(chuàng)意受到中國(guó)秦皇島玻璃研究設(shè)計(jì)院黃志斌高級(jí)工程師的肯定,耀華玻璃研究院原窯爐設(shè)計(jì)室主任李兆群教授也給予了指導(dǎo)意見(jiàn)和建議。 作品研究論文在全國(guó)性期刊《中國(guó)玻璃》 2011年首刊上發(fā)表,受到許多窯爐專(zhuān)家的認(rèn)可,現(xiàn)已著手專(zhuān)利申報(bào)材料的研究和設(shè)計(jì),于近日將進(jìn)行提交申報(bào)。成品制造已經(jīng)與當(dāng)?shù)啬突鸩牧瞎窘忧?,?zhǔn)備在耀華公司技術(shù)部籌劃新建窯爐的初對(duì)小爐進(jìn)行部分試驗(yàn),檢測(cè)設(shè)計(jì)的理論與實(shí)際效果。
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì):玻璃熔窯蓄熱室蜂巢式格子體 發(fā)明的目的和基本思路:通過(guò)改造蓄熱室的空間結(jié)構(gòu),使玻璃熔窯蓄熱室達(dá)到節(jié)能減排的效果,提高蓄熱溫度,降低能耗。 創(chuàng)新點(diǎn):蜂巢式格子孔截面圖為正六邊形,減少滯留層,利于熱的交換;節(jié)省材料,減少熱吸收的重復(fù)部分,材料自然越節(jié)約,減少了材料的使用,可以適當(dāng)增加蓄熱室高度,增大蓄熱面積,同時(shí)也解決蓄熱室高度與底部磚材承重要求之間的矛盾;孔的流力增大,減少飛塵在磚表面的積留,從而不易堵塞,減少熱修。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo):換熱面積,換熱率,磚材利用率,熱效率及換熱系數(shù)。 蜂巢式蓄熱室的熱效率比條形磚蓄熱室提高13.18%,比筒形磚蓄熱室提高5.25%,磚材比條形磚蓄熱室節(jié)約了25.30%,比筒形磚蓄熱室節(jié)約了10.42%。 格子磚類(lèi)型 條形磚 筒形磚 蜂巢磚 單側(cè)格子體換熱面積A/m2 7389 7946 8363 單側(cè)格子磚體積V/m3 296 247 221 全窯格子磚總重量G/t 1658 1383 1238
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 蜂巢式蓄熱室的熱效率比條形磚蓄熱室提高13.18%,比筒形磚蓄熱室提高5.25%,磚材比條形磚蓄熱室節(jié)約了25.30%,比筒形磚蓄熱室節(jié)約了10.42%。 減少磚材的應(yīng)用,降低熔窯成本;提高蓄熱室換熱效率,降低能耗;增加蓄熱室氣流換熱速度,減小熱震。 大型玻璃熔窯蓄熱室,一旦推廣其節(jié)能效果會(huì)很顯著,節(jié)約建窯磚材成本,減少燃料的燃燒,降低能耗,大約2%-8%。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品研究論文在全國(guó)性期刊《中國(guó)玻璃》 2011年首刊上發(fā)表
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 作品模型、設(shè)計(jì)圖紙、現(xiàn)場(chǎng)PPT演示、圖片、材料樣品、3D立體設(shè)計(jì)
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作品技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):減少磚材的應(yīng)用,降低熔窯成本;提高蓄熱室換熱效率,降低能耗;增加蓄熱室氣流換熱速度,減小熱震。 適應(yīng)范圍及推廣前景:大型玻璃熔窯蓄熱室,一旦推廣其節(jié)能效果會(huì)很顯著,大大降低能耗,大約2%-8%。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè):大大節(jié)約建窯磚材成本,減少燃料的燃燒。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1條型磚做格子體的應(yīng)用時(shí)間最早、最長(zhǎng)。條型磚的優(yōu)點(diǎn)是: 形狀簡(jiǎn)單容易壓制成型成品率高價(jià)格較低砌筑容易可在熔窯運(yùn)行中進(jìn)行熱修。條型磚的缺點(diǎn)是:由于一般條型格子磚厚度為64mm、65mm、75mm在常用的20min換向時(shí)間內(nèi)只有磚表層大約20mm厚度參與換熱磚芯的厚度白白浪費(fèi)掉了使得整個(gè)格子體的用磚重量增大了許多;條型磚的單位體積換熱面積比較小。我國(guó)的玻璃熔窯上一直延續(xù)到2000年基本上都是使用了條型磚。 2筒型磚是德國(guó)第第爾公司開(kāi)發(fā)研制出來(lái)的筒型磚的優(yōu)點(diǎn)是:磚的壁厚較薄一般為30mm、38mm、40mm可在常用的15-20min換向時(shí)間內(nèi)全部厚度參與換熱;筒型磚格子體的單位體積換熱面積比較大;采用筒型磚的蓄熱室內(nèi)寬尺寸比較小砌筑方便砌筑后的穩(wěn)定性較好。筒型磚的缺點(diǎn): 形狀較復(fù)雜需要大型壓制成型設(shè)備價(jià)格比條型磚高筒型磚格子體在熔窯運(yùn)行中熱修困難。在我國(guó)的大型玻璃熔窯上從2000年開(kāi)始逐步使用了堿性筒型磚從使用近6年來(lái)的情況看,效果比較好,比條型磚具有一定的優(yōu)越性。 3電熔十字型的格子磚是法國(guó)西普公司(SEPR)開(kāi)發(fā)研制出來(lái)的日本旭硝子(ASAHI)公司開(kāi)發(fā)研制出來(lái)了燒結(jié)的十字型格子磚。電熔十字型格子磚的優(yōu)點(diǎn)是:能長(zhǎng)期經(jīng)受玻璃熔窯內(nèi)高溫火焰、各種粉塵、堿性氣氛等的沖擊和侵蝕可在15年以上窯齡的玻璃熔窯中使用。電熔十字型格子磚價(jià)格比其它類(lèi)型格子磚都高許多在我國(guó)僅有極少數(shù)玻璃熔窯上使用過(guò)。由于全窯耐火材料的配套性不足而導(dǎo)致窯齡也不是太長(zhǎng)只有5-6年還沒(méi)有體現(xiàn)出這種格子磚的優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)外的玻璃熔窯上電熔十字型格子磚用的要多一些窯齡一般都在10年以上有的達(dá)到15年以上。 4蜂巢式結(jié)構(gòu)近似各向同性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,不易變形,其突出的抗壓能力和抗彎能力是蓄熱室結(jié)構(gòu)需要的最重要的特性。在相同的蓄熱面積下,用材料最少,具有最大的強(qiáng)度重量比,相對(duì)來(lái)說(shuō)質(zhì)量輕,減小了蓄熱室的重力負(fù)擔(dān)。磚材價(jià)格從用料與設(shè)計(jì),乃至制造都可降低不少,從而降低建窯成本。從流體力學(xué)的角度出發(fā),蜂巢結(jié)構(gòu)內(nèi)部為封閉的小室,其中充滿空氣,因此具有很好的隔音、隔熱和保溫性能,從而提高了蓄熱室的蓄熱能力,但氣流可以更穩(wěn)定流動(dòng)。六邊形的鈍角設(shè)計(jì)更有利于氣體形成抽力,換熱能力加強(qiáng)。從實(shí)際操作來(lái)講,六邊形設(shè)計(jì)更不易堵塞,減少冷修,延長(zhǎng)使用壽命。封閉的六角等邊蜂巢結(jié)構(gòu)致密度高,氣體不會(huì)形成慣性氣流,流速過(guò)快而降低蓄熱能力。