第三章 工艺计算

1、第三章第三章 工艺计算及工艺设备选型工艺计算及工艺设备选型 v 工艺计算包括物料平衡计算、工艺设备选工艺计算包括物料平衡计算、工艺设备选 型计算及储存设施的计算。型计算及储存设施的计算。 v第一节第一节 物料平衡计算物料平衡计算 v一、物料平衡计算在设计中的作用一、物料平衡计算在设计中的作用 v 物料平衡计算是以生产规模、产品方案、物料平衡计算是以生产规模、产品方案、 工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工 厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方 法。法。 物料平衡计算的作用：物料平衡计算的作用： v1计算从原

2、料进厂至成品出厂各工序所需处理计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理 的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型 及人员编制的依据。及人员编制的依据。 v2计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为 总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种 堆场、料仓面积的依据。堆场、料仓面积的依据。 v3计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、 燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算 产品成本等的依据。产品成本等的依

3、据。 二、物料平衡计算的基础资料二、物料平衡计算的基础资料 v1水泥厂物料平衡计算的基础资料：水泥厂物料平衡计算的基础资料： v 工厂规模，工厂规模，生料各组分配合比生料各组分配合比及生料外加及生料外加 物比例、水分、消耗定额；物比例、水分、消耗定额；水泥各组分配合比水泥各组分配合比、 水分；燃料品种、水分、热值；熟料烧成热耗，水分；燃料品种、水分、热值；熟料烧成热耗， 物料烘干热耗和物料烘干热耗和车间工作制度车间工作制度等。等。 v生料各组分配合比生料各组分配合比配料计算确定配料计算确定 ； v水泥各组分配合比水泥各组分配合比水泥中熟料、石膏和混水泥中熟料、石膏和混 合材的比例，视水泥品种和

4、质量要求而定合材的比例，视水泥品种和质量要求而定 ； v车间工作制度车间工作制度生产周制度生产周制度 ，生产班制度，生产班制度 。 2陶瓷厂主要工艺参数陶瓷厂主要工艺参数: v1）各种原料的灼烧减量及自然含水率；坯釉料）各种原料的灼烧减量及自然含水率；坯釉料 加工过程中泥浆、泥料、生坯和生坯干燥后的加工过程中泥浆、泥料、生坯和生坯干燥后的 含水率。含水率。 v2）坯釉料配方、坯釉比、坯料烧失率（灼烧减）坯釉料配方、坯釉比、坯料烧失率（灼烧减 量）、熔块烧失率等。量）、熔块烧失率等。 v3）成品和半成品单重。）成品和半成品单重。 v4）各工序损失率。）各工序损失率。 v5）各工序废品率。）各工序

5、废品率。 v6）其它生产工艺参数。）其它生产工艺参数。 3玻璃厂物料平衡计算的基础资料：玻璃厂物料平衡计算的基础资料： v 工厂的生产规模、生产方法和产品品种，各种工厂的生产规模、生产方法和产品品种，各种 厚度玻璃的产品分配或百分比、玻璃原板的厚厚度玻璃的产品分配或百分比、玻璃原板的厚 度、拉引速度、主机利用率、总成品率、搅玻度、拉引速度、主机利用率、总成品率、搅玻 璃水率、碎玻璃损失率；粉料各组分配合比、璃水率、碎玻璃损失率；粉料各组分配合比、 水分，燃料品种、水分、热值，熔窑热耗；年水分，燃料品种、水分、热值，熔窑热耗；年 工作日等等。工作日等等。 v计算的基准计算的基准熔制车间的生产能力

6、。熔制车间的生产能力。 三、物料平衡计算的方法和步骤三、物料平衡计算的方法和步骤 v（一）水泥厂的物料平衡计算（一）水泥厂的物料平衡计算 v1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 v1）年平衡法）年平衡法 v 计算步骤是：按计划任务书对工厂规模计算步骤是：按计划任务书对工厂规模(水泥水泥 年产量）的要求，先计算要求的熟料年产量，年产量）的要求，先计算要求的熟料年产量， 然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选然后选择窑型、规格，标定窑的台时产量，选 取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算取窑的年利用率，计算窑的台数，最后再核算 出烧成系统和工厂的生产能力。

7、出烧成系统和工厂的生产能力。 v（1）要求的熟料年产量可按）要求的熟料年产量可按下下式计算：式计算： v v式中式中 Qy要求的熟料年产量（要求的熟料年产量（t 熟料熟料/年年); v Gy工厂规模工厂规模(t 水泥水泥/年年); v d 水泥中石膏的掺入量（水泥中石膏的掺入量（); v e 水泥中混合材的掺入量水泥中混合材的掺入量(); v p 水泥的生产损失水泥的生产损失()，可取为，可取为35。 yG p-100 e-d-100 Qy （2）窑的台数可按下式计算）窑的台数可按下式计算: v式中式中 n窑的台数窑的台数; v Qy要求的熟料年产量要求的熟料年产量(t/年年); v Qh.1

8、 所选窑的标定台时产量所选窑的标定台时产量(t/台台.h); v 窑的年利用率，以小数表示。不同窑窑的年利用率，以小数表示。不同窑 的年利用率可参考下列数值的年利用率可参考下列数值: 湿法窑湿法窑0.90;传统传统 干法窑干法窑0.85; 机立窑机立窑0.80.85；悬浮预热器窑、；悬浮预热器窑、 预分解窑预分解窑0.85; v 8760全年日历小时数。全年日历小时数。 h1 y Q8760 Q n （3）烧成系统的生产能力按下式计）烧成系统的生产能力按下式计 算算: v 熟料小时产量熟料小时产量 Qh = nQh.1(t/h) v 熟料日产量熟料日产量 Qd = 24Qh(t/d) v 熟料

9、年产量熟料年产量 Qy = 8760Qh(t/年年) （4）工厂的生产能力按下列各式由）工厂的生产能力按下列各式由 烧成车间的生产能力求得烧成车间的生产能力求得: v水泥小时产量水泥小时产量 v水泥日产量水泥日产量 Gd = 24Gh v水泥年产量水泥年产量 Gy = 8760Gh h 100-d-e 100-p hQG 2）周平衡法）周平衡法 v 计算步骤是：计算步骤是： v 按计划任务书对工厂规模按计划任务书对工厂规模(熟料日产量熟料日产量)的的 要求，选择窑型和规格，标定窑的台时产量，要求，选择窑型和规格，标定窑的台时产量， 计算窑的台数，然后再核算出烧成系统和工厂计算窑的台数，然后再核

10、算出烧成系统和工厂 的每周生产能力。的每周生产能力。 2原、燃材料消耗定额的计算原、燃材料消耗定额的计算 v1）原料消耗定额）原料消耗定额: v（1）考虑煤灰掺入时，）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消熟料的干生料理论消 耗量耗量: v式中式中 KT干生料理论消耗量干生料理论消耗量(t/t熟料熟料)； v I 干生料的烧失量干生料的烧失量(%)； s 煤灰掺如量，以熟料百分数表示煤灰掺如量，以熟料百分数表示(%)。 I100 s100 TK （2）考虑煤灰掺入量时，）考虑煤灰掺入量时，1t 熟料的干熟料的干 生料消耗定额：生料消耗定额： v式中式中 K生 生干生料消耗定额（ 干生料消耗定额

11、（t/t熟料）；熟料）； v P生 生生料的生产损失（ 生料的生产损失（%)，一般，一般3 5%； 生 生 P KT 100 100 K （3）各种干原料消耗定额）各种干原料消耗定额 K原 原 = K生生 x 式中式中: K原 原某种干原料的消耗定额（ 某种干原料的消耗定额（t/t熟料）；熟料）； P生 生干生料消耗定额（ 干生料消耗定额（t/t熟料）；熟料）； x 干生料中该原料的配合比干生料中该原料的配合比(%)。 v2）干石膏消耗定额）干石膏消耗定额 式中式中 Kd干石膏消耗定额（干石膏消耗定额（t/t熟料）；熟料）； d、e水泥中石膏、混合材的掺入量水泥中石膏、混合材的掺入量 （%)。

12、 ed d Kd 100 v3）干混合材消耗定额）干混合材消耗定额 式中式中 Ke干混合材消耗定额（干混合材消耗定额（t/t熟料）；熟料）； d、e水泥中石膏、混合材的掺入量（水泥中石膏、混合材的掺入量（%) 。 ed e Ke 100 4）烧成用干煤消耗定额）烧成用干煤消耗定额 )P-Q(100 q 100 P100 100 Q q K ff f1 式中式中 Kf1烧成用干煤消耗定额（烧成用干煤消耗定额（t/t熟料熟料); q 熟料烧成熟耗熟料烧成熟耗(kJ/kg熟料熟料); Q 干煤低位热值干煤低位热值(kJ/kg干煤干煤); Pf煤的生产损失，一般取煤的生产损失，一般取3%。 5）烘干用

13、干煤消耗定额）烘干用干煤消耗定额 )P-(100 100 Q q w100 ww Q M K f2 21 f2 烘 烧 湿 式中式中 Kf 2烘干用干煤消耗定额（烘干用干煤消耗定额（t/t熟料熟料)； M湿 湿需烘干的湿物料量，用年平衡法时以 需烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/年表示，用年表示，用 周平衡法时以周平衡法时以t/周表示；周表示； Q烧 烧烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表 烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表 示；用周平衡法时以熟料示；用周平衡法时以熟料 周产量表示；周产量表示； w1、w2分别表示烘干前、后物料的含水量（分别表示烘干前、后物料的含水量（%）；

14、）； q烘 烘蒸发 蒸发1kg水分的耗热量水分的耗热量(kJ/kg水水)；可参考烘干机经验数；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据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得 含天然水分的湿物料消耗定额含天然水分的湿物料消耗定额 v式中式中 K湿 湿、 、K干 干分别表示湿物料、干物料 分别表示湿物料、干物料 消耗定额消耗定额(kg/kg熟料熟料)； v w0该湿物料的天然水分（该湿物料的天然水分（%）。）。 0-100 100K K w 干 湿 3原燃材料需要量的计算和物料平原燃材料需要量的计算和物料平 衡表的编制衡表的编制 v 将各种物料消耗定额乘以烧成系统

15、生产能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，将湿石力，可求出各种物料的需要量。例如，将湿石 灰百消耗定额乘以熟料周产量便得出湿石灰石灰百消耗定额乘以熟料周产量便得出湿石灰石 每周需要量；乘以熟料年产量便得出湿石灰石每周需要量；乘以熟料年产量便得出湿石灰石 每年需要量。每年需要量。 v 将计算结果汇总成物料平衡表，其格式如将计算结果汇总成物料平衡表，其格式如 表表32所示（所示（p60）。）。 物 料 名 称 天 然 水 分 生 产 损 失 消耗定额 t/t熟料 物料平衡量（t） 备 注 干 料含天然水分料 干 料 含天 然水 分料 小 时 日 周 年 小 时

16、日 周 年 1234567891011121314 石灰石 粘土 铁粉 生料 石膏 混合材 熟料 水泥 烧成用 煤 烘干用 煤 燃煤合 计 注： 1采用年平衡法时，可不列第8和第12栏；采用周平衡法时，可不列第9和第13栏。 2备注中可列出：生料组分、物料配比、生熟料消耗定额，烧成热耗和烘干热耗、煤的热值等 （二）陶瓷厂的物料平衡计算（二）陶瓷厂的物料平衡计算 v1衡算步骤衡算步骤 v1）根据生产工艺流程，选择衡算的项目。凡具有主机设备的）根据生产工艺流程，选择衡算的项目。凡具有主机设备的 工序必须立项衡算，而只有辅助设备或非重要设备的工序，工序必须立项衡算，而只有辅助设备或非重要设备的工序，

17、 可以不单独列项，此外上下加工量相差不大的工序如原料的可以不单独列项，此外上下加工量相差不大的工序如原料的 粗碎、中碎工序，可以并项计算。粗碎、中碎工序，可以并项计算。 v2）确定与衡算项目密切相关的工艺参数，如损失率、废品率、）确定与衡算项目密切相关的工艺参数，如损失率、废品率、 回坯率和烧失率等。回坯率和烧失率等。 v3）根据计划任务书中的设计产量及损失率、废品率，逆着生）根据计划任务书中的设计产量及损失率、废品率，逆着生 产流程的工序，计算各工序的加工任务，一般从包装产流程的工序，计算各工序的加工任务，一般从包装 检验检验 (装配）装配） 焙烧焙烧 上釉上釉 干燥干燥 成型成型 制泥制泥

18、逐项进行计逐项进行计 算。算。 v4）编制物料衡算表，把计算结果列入表中）编制物料衡算表，把计算结果列入表中(参见表参见表3-3、表、表3- 4)。 （三）玻璃厂的物料平衡计算（三）玻璃厂的物料平衡计算 v1总工艺计算总工艺计算(亦称产量计算亦称产量计算) v 平板玻璃的品种，主要以玻璃厚度分类，常用的平板玻璃的品种，主要以玻璃厚度分类，常用的 平板破璃厚度为平板破璃厚度为2、3、5、6mm，根据使用要求不同，根据使用要求不同， 也可以生产小于也可以生产小于2mm的薄玻璃和的薄玻璃和8、10mm以上的厚平以上的厚平 板玻璃。板玻璃。 v 我国平板玻璃现行的计量单位是重量箱我国平板玻璃现行的计量

19、单位是重量箱(简称重简称重 箱箱)。1重量箱等于重量箱等于2mm厚的平板玻璃厚的平板玻璃10m2。其他不同。其他不同 厚度的玻璃，按表厚度的玻璃，按表3- -5所列的重量箱折算系数折算重所列的重量箱折算系数折算重 量箱。重量箱折算系数是根据平板玻璃不同厚度重量量箱。重量箱折算系数是根据平板玻璃不同厚度重量 情况规定的。情况规定的。1重量箱玻璃质量是重量箱玻璃质量是50kg。 玻璃厚度（玻璃厚度（mm）2 3 4 5 6 8 10 12 折算系数折算系数 1 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.0 例如，例如，3mm厚厚10m2玻璃折算为玻璃折算为1.5重量箱。重量箱。 第二节第

20、二节 工艺设备的选型与计算工艺设备的选型与计算 v 工艺设备的选型和计算也是工厂设计的重工艺设备的选型和计算也是工厂设计的重 要组成部分之一，在确定生产工艺流程并完成要组成部分之一，在确定生产工艺流程并完成 物料平衡计算后进行。物料平衡计算后进行。 v 工艺设备，按照性质可分工艺设备，按照性质可分机械设备机械设备和和热工热工 设备设备；按照用途又可分；按照用途又可分主要设备主要设备和和辅助设备辅助设备。 v主要设备主要设备用以实现生产过程的设备。用以实现生产过程的设备。 v辅助设备辅助设备指对所加工的材料在性质和形状指对所加工的材料在性质和形状 方面不发生任何影响，仅在生产流程中和主机方面不发

21、生任何影响，仅在生产流程中和主机 配套，起辅助作用的设备。配套，起辅助作用的设备。 工艺设备选型和计算的任务是工艺设备选型和计算的任务是: v 根据配方、生产性质、产量大小和工艺流根据配方、生产性质、产量大小和工艺流 程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小，程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小， 最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进 行计算，确定所需设备台数。设计的顺序是先行计算，确定所需设备台数。设计的顺序是先 选定主要设备，辅助设备的选择往往要结合工选定主要设备，辅助设备的选择往往要结合工 艺布置来进行。艺布置来进行。 一、设备选型应考虑的

22、因素一、设备选型应考虑的因素 v1.满足生产工艺要求满足生产工艺要求 v2.机械化和自动化水平机械化和自动化水平 v3.设备性能良好设备性能良好 v4.管理、维修方便，工艺布置合理管理、维修方便，工艺布置合理 v5.节约能源节约能源 v6.使用场合及设备来源使用场合及设备来源 v7.技术经济比较技术经济比较 二、主机设备的确定二、主机设备的确定 v（一）水泥厂主机设备的确定（一）水泥厂主机设备的确定 v1年平衡法年平衡法 v计算步骤计算步骤 v 根据车间工作制度，选取主机的年利用率，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并根据物料年平衡量，求出该主机要

23、求的小时 产量：产量： v GH主机要求小时产量主机要求小时产量（t/h） v Gy物料年平衡量（物料年平衡量（t/年）年） v 预定的主机年利用率（以小数预定的主机年利用率（以小数 表示）表示） 8760 y H G G v 预定的主机年利用率可根据车间工作制度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：和主机运转时间用下式求出： v 或或 v式中式中 k0每年工作周数（周每年工作周数（周/年）年） v k1每周工作日数（日每周工作日数（日/周）周） v k2每日工作班数（班每日工作班数（班/日）日） v k3每班主机运转小时数（小时每班主机运转小时数（小时/班）班） v

24、 k 每年工作日数（日每年工作日数（日/年）年） v 水泥厂主机年利用率可参考表水泥厂主机年利用率可参考表313(p70)。 8760 kkkk3210 kk k 8760 23 2周平衡法周平衡法 v计算步骤是：计算步骤是： v 根据车间工作制度，定出主机每周运转小根据车间工作制度，定出主机每周运转小 时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求 的小时产量：的小时产量： v式中式中 GH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h）；）； Gw物料周平衡量（物料周平衡量（t/周）；周）； H 主机每周运转小时数，可参考表主机每周运转小时数，可参考表3-14

25、。 H G G w H v 将计算结果汇总成主机要求生产能力平衡将计算结果汇总成主机要求生产能力平衡 表，其格式如表表，其格式如表315和和316所示所示(p72)。 v 根据年平衡法或周平衡法算出的要求主机根据年平衡法或周平衡法算出的要求主机 小时产量，并考虑整个工艺流程和工艺布置后，小时产量，并考虑整个工艺流程和工艺布置后， 即可进行主机选型计算，确定主机的型式、规即可进行主机选型计算，确定主机的型式、规 格和台数，最后可汇总成主机平衡表，其格式格和台数，最后可汇总成主机平衡表，其格式 如表如表317所示所示(p72)。 3计算主机的数量计算主机的数量 v主机的数量可按下式计算主机的数量可

26、按下式计算 n = v式中式中 n主机台数；主机台数； GH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h）；）； G台时 台时主机标定台时产量（ 主机标定台时产量（t/h）。）。 v4核算主机的实际利用率核算主机的实际利用率 v 0 = 式中式中 0主机的实际年利用率；主机的实际年利用率； 标定的主机年利用率。标定的主机年利用率。 G G H 台时 G n G H 台时 vH0 = v式中式中 H0主机每周实际运转小时数；主机每周实际运转小时数； v H主机平衡计算时的每周运转小时数。主机平衡计算时的每周运转小时数。 G n G H H 台时 （二）陶瓷厂主机设备的确定（二）陶瓷厂主机设备的确定

27、 v1.理论设备台数的计算理论设备台数的计算 vM理 理 = Q / F H台台 （台） （台） v式中式中: M理 理设备的理论台数，台 设备的理论台数，台; v Q制品的加工数量，吨或件制品的加工数量，吨或件/年年; v F设备的生产能力，吨或件设备的生产能力，吨或件/时时; v H台 台 设备的年时基数，小时。 设备的年时基数，小时。 v2实际设备台数的计算实际设备台数的计算 vM实 实 = M理理 / （台） （台） v式中式中: M实 实实际设备台数，台 实际设备台数，台; v 设备负荷率（或设备利用系数）设备负荷率（或设备利用系数）, %。 v 在工艺设计中，计算实际设备台数时，还

28、在工艺设计中，计算实际设备台数时，还 常采用设备不平衡系数（或储备系数常采用设备不平衡系数（或储备系数)，计算方，计算方 法如下法如下: v M实 实 = K M理理 v式中式中: K设备不平衡系数设备不平衡系数(或储备系数或储备系数) 。 （三）玻璃厂主机设备的确定（三）玻璃厂主机设备的确定 v 确定车间主机的步骤是，根据所选的车间工艺流确定车间主机的步骤是，根据所选的车间工艺流 程、主机的形式和规格，先计算主机的生产能力（小程、主机的形式和规格，先计算主机的生产能力（小 时产量），然后根据要求主机的小时产量（由总工艺时产量），然后根据要求主机的小时产量（由总工艺 计算得到）计算主机的台数。

29、计算得到）计算主机的台数。 v 主机的数量可按下式计算主机的数量可按下式计算 v n = GH / G台时 台时 1.2 v式中式中 n主机台数；主机台数； v 1.2储备系数；储备系数； v GH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h），由总工艺计算得到；），由总工艺计算得到； v G台时 台时主机标定台时产量（ 主机标定台时产量（t/h）。）。 v上式算出的上式算出的n应等于或略小于整数，取整数值。应等于或略小于整数，取整数值。 如果算出的如果算出的n不接近于整数时，则应采取相应不接近于整数时，则应采取相应 措施，或者另行选择主机规格，标定主机产量，措施，或者另行选择主机规格，标定主机

30、产量， 进行重新计算。进行重新计算。 v 主机设备台数不宜过多，否则将会使工艺布主机设备台数不宜过多，否则将会使工艺布 置和生产管理复杂化，亦将影响到各项技术经置和生产管理复杂化，亦将影响到各项技术经 济指标。济指标。 （四）主机生产能力的标定（四）主机生产能力的标定 v 同类型同规格的设备，在不同的生产条件下（如物料同类型同规格的设备，在不同的生产条件下（如物料 的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件 等），其产量可以有很大的差异。所以在确定了主机等），其产量可以有很大的差异。所以在确定了主机 的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定，的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定， 即根据设计中的具体技术条件确定设备的小时生产能即根据设计中的具体技术条件确定设备的小时生产能 力。力。 v 标定设备生产能力的主要依据是：标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术定型设备的技术 性能说明；性能说明；经验公式（或理论公式）的推算；经验公式（或理论公式）的推算；与同类与同类 型同规格生产设备的实际生产数据对比。型同规格生产设备的实际生产数据对比。务必使标定务必使标定 的设备生产能力既是先进的又是可靠的。同时还要说的设备生产能力既是先进的又是可靠的。同时还要说 明设备达到设计标定能力的具体条件和必须采取的措明设备达到设计标