物料平衡计算---副本

物料平衡计算 烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算 1 年平衡法 1 要求的熟料的年产量 Qy Gy 100 100 de P 式中 Qy 要求的熟料年产量 t 熟料 年 Gy 工厂规模 t 水泥 年 d 水泥中石膏掺入量 e 水泥中混合材的掺入量 P 水泥的生产损失 可取为 3 5 150 万吨普通硅酸盐水泥 石膏掺入量为 3 混合材的参入量为 8 水 泥的生产损失取为 4 150 万吨普通硅酸盐水泥熟料量为 700000 1 0 03 0 08 1335000 吨 水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为 330 天 日产熟料量为 1335000 330 4045t d Qy Gy 100 3 8 1500000 100 4 1390624 t 熟料 年 100 100 de P 2 窑的台数 n y h l Q 7920 Q 式中 n 窑的台数 Qy 要求的熟料年产量 t 熟料 年 Qh l 所选窑的标定台时产量 t 台 h 窑的年利用率 以小时表示 不同窑的年利用率可参考下列数值 湿 法窑 0 90 传统干法窑 0 85 机立窑 0 8 0 85 悬浮预热器窑 预分解窑 0 85 7920 全年除去检修日子外窑工作的小时数 全年的工作日为 330 天 生产能力 项 目 方案 t dt h 操作 转速 r min 停留 时间 min 物料 负荷 率 窑内 物料 量 t 物料 运动 功耗 KWh h 单位熟 料 物料耗 功 KWh t 计算 窑衬 厚 mm 单位有效 容积产量 t m3 D 计算简式 4 0 64 m 斜度 4 0 L D 16 235097 64 219 36 442 4206 21 552004 92 n T 4 980 n G熟料20293 0 n 1390624 7920 0 85 97 9 1 98 y h l Q 7920 Q 3 烧成系统的生产能力可按下列各各式计算 熟料小时产量 1 98 97 9 193 8 t h hh l QnQ 熟料日产量 24 193 8 4652 2 t d 24 dh QQ 熟料年产量 7920 0 85 193 8 1304661 6 t y 7920 yh QQ 参 数 4 工厂的生产能力可按下列各式由烧成车间的生产能力求得 水泥小时产量 100 4 193 8 100 3 8 225 t h 100 100 hh P GQ de 水泥日产量 24 225 5400 t d 24 dh GG 水泥年产量 7920 0 85 225 1514700 t y 7920 yh GG 2 原 燃材料消耗定额的计算 1 材料消耗定额 考虑煤灰掺入时 1t 熟料的干生料理论消耗量 100 100 T S K I 式中 K干 干生料理论消耗量 t t 熟料 I 干生料的烧失量 S 煤灰掺入量 以熟料百分数表示 单位熟料耗煤量为 myr 1 19 kg kg 熟料 S GA myr 1 741 1 19 1000 84 03 20 7 t t 熟料 I 49 57 135 73 4 378 28 24 0 2 1 442 2 31 1 741 135 73 1 0 0103 28 24 0 2 1 0 00876 2 31 1 0 03608 41 14 t t 熟料 10010020 7 1 35 10010041 27 T S K I 考虑煤灰掺入时 1t 熟料的干生料理论消耗定额 t t 熟料 1 T A 100K100 1 35 1 33 100 G100 1 741 K 生 考虑生产损失时 1t 熟料的干生料理论消耗定额 t t 熟料 1 100K 100 1 33 1 39 100 P1004 K 生 生 生 式中 K生 干生料消耗定额 t t 熟料 P生 生料的生产损失 一般 3 5 各种干原料消耗定额 KK x 原生 式中 K原 某种干原料的消耗定额 t t 熟料 x 干生料中该原料的配合比 名称石灰石粘土铁粉煤灰 干生料中该原料的配合比 82 6715 500 771 05 干原料的消耗定额1 170 220 010 015 2 干石膏消耗定额 t t 熟料 3 5 0 0396 100 100 3 5 8 2 d d K de 式中 Kd 干石膏消耗定额 t t 熟料 d e 分别表示水泥中石膏 混合材的掺入量 3 干混合材消耗定额 t t 熟料 8 2 0 0929 100 1003 58 2 e e K de 式中 Ke 干混合材消耗定额 t t 熟料 4 烧成用干煤消耗定额 1 3350 0 012 100 2813 26 1003 f g DWf q K QP 单位熟料耗热 q 为 3350kJ kg 熟料 煤的 Qnet ad 28532 63 kJ kg 式中 烧成用干煤消耗定额 t t 熟料 1 f K q 熟料烧成热耗 kJ kg 熟料 QgDW 干煤低位热值 kJ kg 干煤 Pf 煤的生产损失 一般取 3 5 烘干用干煤的消耗定额 12 2 100 100100 f g DWf qM K QQP 烘湿 烧 式中 Kf 烘干某种湿物料用干煤消耗定额 t t 熟料 M湿 需烘干的湿物料量 用年平衡法时以 t a 表示 Q烧 烧成系统生产能力 用年平衡法时以熟料年产量表示 1 2 分别表示烘干前 后物料的含水量 q烘 蒸发 1kg 水分的消耗量 kJ kg 水分 可参考烘干机经验数据 而 准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得 蒸发 1 千克水的耗煤量 q lI2 HQyDW 2 56 1940 0 85 20700 0 28kg kg 水 干粘土用干煤的消耗定额 M粘 25 72Q烧 100 3 12 2 100 100100 f g DWf Mq K QQP 粘烘 烧 0 2572 6 0 2 0 28 100 100 0 2 2813 263 100 4 0 00000155 t t 熟料 烘干矿渣用干煤的消耗定额 M矿 0 082 1220107 68 100048 83 t y 0 000000482 t t 熟料 4 12 2 100 100100 f g DWf Mq K QQP 矿烘 烧 烘干煤用干煤的消耗定额 M煤 myr Q烧 5 6 12 2 10030 20 28100 1 193 46 10 1001001000 22813 261004 f g DWf Mq K QQP 矿烘 烧 t t 熟料 烘干石膏用干煤的消耗定额 6 7 12 2 1001 0 20 28100 0 044 07 10 1001001000 22813 261004 f g DWf qM K QQP 烘石 烧 47645 10 85107 04106 4310 65103 61 65432 fffff KKKKK t t 熟料 上述各种干物料消耗定额换算为含天然水分的湿物料消耗定额时 可用下 式计算 1 100 100 K K 干 湿 式中 K湿 K干 分别表示湿物料 干物料消耗定额 kJ kg 熟料 1 该湿物料的天然水分 3 原料 燃料 材料需要量的计算和物料平衡表的编制 将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能力 可求出各种物料的需要 量 例如 将湿石灰石消耗定额乘以熟料周产量 便得出石灰石每周需要量 乘以熟料年产量 便得出湿石灰石每年需要量 将计算结果汇总成物料平衡表 其格式见表 3 2 表 3 2 水泥厂物料平衡表 物料平衡消耗定额 t t 熟料 干料含天然水分料 物料名称 天然 水分 生产 损失 干料 含天然 水分料 hdahda 备注 123456789101112 石灰石13 9854 291 171 13114 5 2749 032 9071 80 56 115 5 12 2772 528 9149 34 24 粘土2 4611 220 230 2321 53 516 9 12 1705 80 96 21 53 8 516 9 12 1705 80 96 铁粉0 820 920 010 020 979 23 49 6 7753 68 0 979 23 49 6 7753 68 生料17 2767 131 391 40 137 0 6 3289 44 1085 515 2 138 0 39 3312 636 1093 268 9 石膏0 04 0 001 6 0 040 043 379 2 2613 6 3 379 2 2613 6 混合材 0 000 61 0 000 024 0 100 118 8211 2 6969 6 9 78 234 7 2 7745 7 6 熟料0 0020 0411 00297 9 2349 9 6590 62 8 98 10 2354 4 7769 52 水泥0 0430 0421 141 1521102640 8712111 12668 8805 0083245 6 烧成用煤 0 000 36 0 000 48 0 010 011 667 40 00 8 1320 2 64 1 667 40 00 8 1320 2 64 烘干用煤 0 000 018 0 000 024 0 00060 00060 12 47920 12 4792 燃煤合计 0 000 38 0 000 5 0 0110 0111 767 42 40 8 1399 2 64 1 767 42 40 8 7399 4 64 注 1 采用年平衡法 可不列第 8 栏和第 12 栏 采用周平衡法 可不列 第 9 栏和第 13 栏 2 备注中可列出 生料组分 物料配合比 生熟料消耗定额 烧成热耗和 烘干热耗 煤的热值等 2 3 主机平衡计算 2 3 12 3 1 年平衡法年平衡法 计算步骤 根据车间工作制度 选取主机的年利用率 并根据物料年平衡 量 求出该主机要求的小时产量 7920 y H G G 式中 GH 主机要求小时产量 t h Gy 物料年平衡量 t 年 预定的主机年利用率 以小数表示 预定的主机年利用率可根据车间工作制度和主机运转时间用下式求出 或 0 123 7920 k k k k 23 7920 k k k 式中 K0 每年工作周数 周 年 K1 每周工作日数 日 周 K2 每日工作班数 班 日 K3 每班主机运转小时数 小时 班 K 每年工作日数 日 年 水泥厂主机年利用率可参考文献 6 第 43 页表 3 4 主机要求生产能力平衡表 主机名称 主机年利用率 以小数表示 年平衡量 t 年 要求主机小时 产量 t h 石灰石破碎机 0 48914934 24240 67 生料磨 0 751093268 9184 05 悬浮预热器 0 85776952115 4 回转窑 0 87776952112 8 煤磨 0 7213994 642 45 回转烘干机 0 72871200152 8 篦式冷却机 0 88776952111 48 包装机 0 77880545 6144 4 2 4 水泥厂工艺设备的选型 2 4 12 4 1 回转窑回转窑 1 回转窑规格的计算 在综合考虑了工厂规模 产品种类 原燃料情况及其它条件 确定了 生产方法和窑的类型后 根据所选窑的规格 标定窑的产量 然后根据熟料要 求小时产量 确定窑的台数 标定回转窑产量时 可参考设备说明和用下式计算的结果 D G Ky 0 303 式中 G 回转窑的产量 吨 小时 G 2136 24 89t h D 回转窑的筒体直径 米 L 回转窑的有效长度 米 Ky 经验系数 可参考下列数值 预分解窑 0 94 1 取 Ky 1 根据参考文献可知日产 2136 吨的回转窑的 L D 可选为 15 4 解得 D 4 3m L 64m 根据手册可查得下表 表 7 回转窑工艺参数 生产能力 项 目 方案 t dt h 操作 转速 r min 停留 时间 min 物料 负荷 率 窑内 物料 量 t 物料 运动 功耗 KWh h 单位熟 料 物料耗 功 KWh t 计算 窑衬 厚 mm 单位有效 容积产量 t m3 D 计算简式 4 0 60 m 斜度 3 5 3200133 342 831 26 945 1 139 6 1 68 200 3 28 n T 26 87 n G熟料2334 0 参 数 根据文献 CKP 的预粉磨节能机理可知下 表 NSP 窑各带及全窑长径比 L D 窑型分解带放热反应带烧成带冷却带L D NSP 窑0 5 4280 511 15 L 冷却带 0 5 D 4 3 0 5 15m L 烧成带 8D 8 4 3 34 4m L 过渡带 L L 冷却带 L 烧成带 60 2 15 34 4 23 55 m 回转窑的转速 斜率及功率的计算 D 3 9 4m 时 150mm Di D 2 4 3 2 0 18 3 94m N0 K Di2 5n L kw K 系数 K 0 045 0 048 Di 回转窑的内径 m L 回转窑的有效长度 m n 窑的转速 n 3 9r min 斜度 3 5 K 0 047 解得 N0 361 5 kw 2 4 22 4 2 旋风式预热器旋风式预热器 旋风式预热器一般采用四级 但当生料中碱 氯 硫含量超过一定限度后 也有采用一级或二级的 或者增设旁路系统 使部分窑尾废气不经旋风预热器 而排出 先经冷却和净化后排入大气 1 旋风筒规格的计算 1 旋风筒直径以直筒部分横截面计算风速和通过旋风筒的风量来确定 可按下式计算 D 4 396670 3600 3 14 4 0 5 5 92m 式中 D 旋风筒的直径 m Q 通过旋风筒的风量 m3 s 旋风筒计算截面风速 m s 目前 国内处旋风筒截面风速大都采用 3 5 4 0m s 旋风筒进出口风 速以及旋风筒进出管道内的风速一般在 18 20m s 左右 据此也可以确定进出 口面积及管道直径 2 旋风筒各部分的尺寸可以根据旋风筒直径来确定 表 4 10 举例列出 旋风筒各部分尺寸与旋风筒直径的关系 表 9 旋风筒几何尺寸与旋风筒直径 D 的比值 比值 方案旋风筒几何尺寸 级 级 d1 d2 b c h1 h2 e 0 40 0 15 0 34 0 43 1 92 0 80 0 35 0 40 0 15 0 40 0 40 0 73 0 87 0 086 表 10 各级旋风筒的参数 级数 参数 一级旋风筒二级旋风筒三级旋风筒四级旋风筒 d12 392 392 392 39 d20 790 790 790 79 b2 012 012 012 01 c2 552 372 372 37 h111 374 324 324 32 h24 745 155 155 15 e2 070 510 510 51 1 旋风筒进风口横截面积 F V 1 m2 V 进旋风筒的风量 m3 s 1 旋风筒的进口风速 m s 一般在 15 20m s 的范围为宜 F 110 18 6 12 m2 2 进料口旋风筒之间联接管道的尺寸 d 4 Q 2 0 5 一般来说 2一般在 10 20m s 的范围 多数工厂取 15m s d 4 Q 2 0 5 3 06m 2 4 32 4 3 分解炉分解炉 1 分解炉规格的计算 按参考文献 无机非金属材料热工设备 P97 选择 FLS 系统分解炉中的 SLE 型分解炉 取分解炉温度 1000 所以分解炉的工作风量为 日产熟料量 G 623000 330 1888t d kg 熟料 h y 水泥熟料烧成热耗在分解炉中的比例 一般取 y 0 7 V0 燃料燃烧产生的理论烟气量 8 02 m3 kg Va0 燃料燃烧所需的理论空气量 al 分解炉内的过剩空气系数 al 1 2 mr 单位质量熟料所消耗的煤粉量 1 19 kg kg V0fl 燃料燃烧产生的理论烟气量 Nm3 kg 煤 V0a 煤粉燃烧所需的理论空气量 Nm3 kg 煤 7 48 m3 kg 分解炉内实际烟气量 VFC V0 al 1 Va0 mryG 8 02 1 2 1 7 48 0 1283 0 7 78666 7 67231Nm3 h 在分解炉中碳酸钙放出来 CO2量 VCO2 0 27etG 100 148 68 Nm3 h et 分解炉内生料的真实分解率 在 65 75 et取 70 如果出窑废气进入分解炉则得通过分解炉的气体量还应该包括从回转窑窑 尾从来的废气流量 即窑气量 此窑气量应等于回转窑窑头燃料燃烧产生的烟 气量与入窑生料中剩余的碳酸钙分解产生的 CO2量之和 Vk V0fl a 1 V0a mr 1 y G 0 27 100 et G 100 8 02 1 2 1 7 48 0 1283 1 0 7 78666 7 100 0 7 0 27 49909 6 Nm3 h a 为回转窑内燃烧带内的过剩空气系数 1 得到通过分解炉的工作态气体量 Vf Vf Vfl VCO2 Vk 273 15 t P0 273 15P 67231 148 68 49904 6 1673 15 760 273 15 720 760 1000 101325 766305 96 Nm3 h t 分解炉内气体温度 一般取 1400 Vk 回转窑窑尾从来的废气流量 即窑气量 P0 101325kpa 760mmHg p 分解炉内气体绝对压强 2 分解炉的有效截面积和内径 有效截面积 AF Vf 3600wf 766305 96 3600 4 5 47 3 m2 s SF 型分解炉 wf在 4 5 6m s 取 wf 4 5m s 有效内径 DF 4AF wf 1 2 4 47 3 3 14 4 5 1 2 3 7m 椎体部分高 H2 0 7 DF 0 7 3 7 2 6m 3 分解炉的有效高度 H 的计算 取分解炉内轴向平均流速 w 4 5m s 停留时间 t 2s 分解炉高 H wt 4 5 2 9m 直筒部位的有效高度 H1 H H2 9 2 6 6 4m 下料管直径 d 0 0019 msG 1 2 0 0019 1 03 78666 7 1 2 0 54m 入分解炉风管 三次风管 直径的计算 取此处风速 w3 17m s 风温 t 740 VF2K 5 380mr 5 380 0 1283 0 68Nm3 kg 熟料 V3a0 G VF2K 78666 7 0 68 53493 36 m3 s di 4V3a0 w3 273 15 t 273 15 1 2 4 53493 36 3 14 17 3600 273 15 740 273 15 1 2 2 05m 根据上述计算结果 分解炉主要尺寸值如下 分解炉的有效内径 DF 3 7m 椎体部分有效筒高 H2 2 6m 直筒部分有效高度 H1 7 07m 分解炉总高度 H 6 4m 下料管直径 d 0 54m 三次风管直径 di 2 05m 2 4 42 4 4 除尘机设备的选择除尘机设备的选择 已知单位熟料耗热 q 为 3350kJ kg 熟料 煤的 Qnet ad 28532 63 kJ kg 单位熟料耗煤量为 0 1283 kg kg 每小时产的熟料量 78666 7kg h 每小时产生的烟气量 Va 78666 7 748907 m3 h 由参考文献 1 可选 CDWY163 9790 3 的电除尘器 选的除尘设备是电除尘器 在除尘器前加一个增湿塔 由参考文献 1 可选 CAS9 生产 1 kg 熟料用的生料量为 1 03kg 2 4 52 4 5 冷却机冷却机 每小时产的熟料量 78666 7kg h 由参考文献 3 可选 3 4 17 7 推动篦式冷却机 表 11 水平推动篦式冷却机的主要参数 序号项目单位水平推动篦式冷却机 1进入熟料温度 1200 1300 2出口熟料温度 50 100 3冷却熟料空气量Nm3 kg 熟料2 8 3 5 4二次空气温度 600 750 5冷却时间min15 25 6料层厚度min250 300 7二次空气热回收率 65 75 8用于二次空气的冷空气回收率 45 55 9单位面积产量t m2 h0 85 1 2 10机械运转电耗kW t0 45 11通风电耗kW t3 6 12单位设备重量t t m2 5 2 4 62 4 6 破碎机破碎机 1 由全厂主机平衡设计确定的破碎车间要求小时产量 是破碎机选型的依 据 可依此确定破碎机的规格与台数 2 物料的物理性质 即无聊的硬度 块度 杂质含量与形状 1 石灰石破碎 石灰石破碎系统产量计算 G gG d n t k 式中 G 要求破碎系统的产量 t h G 烧成车间年产熟料量 t a g 每吨熟料的石灰石耗量 t t 可按物料平衡表取值 d 破碎系统全