物料平衡计算-副本

物料平衡计算一-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1•年平衡法（1）要求的熟料的年产量:Q=100-d-ey100-P式中Q一要求的熟料年产量（t熟料/年）yG一工厂规模（t水泥/年）yd—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700000X（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/dQ=100-d-eG=（100—3—8）1500000/（100—4）=1390624（t熟料/年）y100-Py（2）窑的台数：Qn=y 79201Qh,l式中n—窑的台数Q一要求的熟料年产量（t熟料/年）yQ—所选窑的标定台时产量（t/台・h）h,ln一窑的年利用率，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。n=心=1390624/(7920X0.85X97.9)=1.98h,l（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：Q二nQ=1.98X97.9=193・8(t/h)h h,l熟料日产量：Q=24Q=24X193.8=4652.2(t/d)d h熟料年产量：q二7920nQ=7920X0.85X193.8=1304661.6(t/y)yh4）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：G=100—卩Q=(100-4)193.8/(100-3-8)=225(t/h)h100—d—eh水泥日产量：G=24G=24X225=5400(t/d)dh水泥年产量：g二7920nG=7920X0.85X225=1514700(t/y)y h2.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K=T100—I式中K—干生料理论消耗量(t/t熟料)干I——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m=1.19kg/kg-熟料yrS=GXm=1.741X1.19X1000/84.03=20.7%(t/t熟料)AyrI=[49.57X135.73+4.378X(28・24—0.2)+1.442X2.31]/[1.741+135.73(1-0.0103)+(28.24-0.2)(1—0.00876)+2.31(1—0.03608)]=41.14%K=加=辟7=1-35(t/t熟料)考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗定额:KK100KK= T-生1 100+GA=^=133(t/t熟料)考虑生产损失时，1t熟料的干生料理论消耗定额100K生1=100-P100K生1=100-P生Kd=d（100—d—e）3.5100-3.5-8.2=0.0396（t/t熟料）100X1.33二1.39（t/t熟料）100—4式中K生—干生料消耗定额（t/t熟料）生P——生料的生产损失（%）,一般3%〜5%生各种干原料消耗定额K二Kx原 生式中K盾一某种干原料的消耗定额（t/t熟料）原X—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）干石膏消耗定额式中K—石膏消耗定额（t/t熟料）dd、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

e(100-e(100-d-e)8.2100-3.5-8.2=0.0929(t/t熟料)式中K——混合材消耗定额（t/t熟料）e（4）烧成用干煤消耗定额K=flK=flqQg(100-P)DW f33502813.26(100-3)=0.012单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料，煤的Q =28532.63（kj/kg）net,ad式中J—烧成用干煤消耗定额（t/t熟料）f1q―熟料烧成热耗（kj/kg熟料）Qg——煤低位热值（kj/kg干煤）DWP―煤的生产损失（％）,—般取3%。f（5）烘干用干煤的消耗定额M①一① q100K二一湿x―1 —x址x—fQ100―①Qg100-P烧 2DW f式中K—烘干某种湿物料用干煤消耗定额（t/t熟料）fM—需烘干的湿物料量，用年平衡法时以t/a表示。湿Q烧一烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表示。烧w、w 分别表示烘干前、后物料的含水量（%）12q烘一蒸发lkg水分的消耗量（kJ/kg水分），可参考烘干机经验数据，而烘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=lI/HQy=2.56X1940/0.85X20700=0・28kg/kg水2 DW干粘土用干煤的消耗定额

M=25.72Q／100粘烧M①一® q100K二一粘x―1 ax址x—f3Q100―①Qg100—P烧 2DW f=[0.2572X(6—0.2)X0.28X100]/[(100—0.2)X2813.263X(100—4)]=0.00000155(t/t熟料)烘干矿渣用干煤的消耗定额M=0.082X1220107.68=100048.83(t/y)矿K二M^x巴—少2x红x^°°=0.000000482(t/t熟料)f4Q 100―①Qg 100—P烧 2DW f烘干煤用干煤的消耗定额煤烧烧 2DWM=煤烧烧 2DW(t/t熟料)烘干石膏用干煤的消耗定额烧 2烧 2DWK二K+Kf2 f3 f4+K+K二1.63x10-5+5.6xl0-4+3.46x10-6+4.07x10-7K二K+Kf2 f3 f4（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：100K100―®式中K,K—分别表示湿物料、干物料消耗定额（kj/kg熟料）湿干s—该湿物料的天然水分（％）。13.、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名称天然水分生产损失消耗定额（t/t熟料）物料平衡备注干料含天然水分料干料天然水分料hdahda123456789101112

03057082.7084.86464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2.3.1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。GG二y—h792脚式中G―主机要求小时产量（t/h）;HG—物料年平衡量（t/年）yn――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：kkkk十 kkk叶=0123或叶= 2^7920 7920式中K——年工作周数（周/年）0K——周工作日数（日/周）1K——每日工作班数（班/日）2K——每班主机运转小时数（小时/班）3K——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・77880545.6144.42.4水泥厂工艺设备的选型2.4.1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/K)0.303y式中G——回转窑的产量（吨/小时）；G=2136/24=89t/hD—回转窑的筒体直径（米）L—回转窑的有效长度（米）K—经验系数，可参考下列数值：y预分解窑 0.94〜1取K=1y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回转窑工艺参数参*方案 、生产能力操作转速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计算简式项目t/dt/h(P4.0X60m斜度：3.5%3200133.342.831.26.945.1▲39.61.682003.28t87.26n申—0.2334G熟料n根据文献CKP的预粉磨节能机理可知下表8NSP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/DNSP窑0.5〜4280.511〜15L冷却带=0.5D=4.3X0・5=15mL烧成带=8D=8X4.3=34.4mL过渡带=L—L冷却带—L烧成带=60-2.15—34.4=23.55m回转窑的转速、斜率及功率的计算D=3.9<4m时6=150mmD=D-26=4.3-2X0.18=3.94mN=KD2.5nL(kw)0iK——系数K=0・045〜0.048Di―回转窑的内径(m).L―一回转窑的有效长度(m)；n――窑的转速n=3・9r/min 斜度=3・5 K=0・047解得：N=361.5kw02.4.2旋风式预热器旋风式预热器一般釆用四级。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=[(4X396670/3600)/(3.14X4)]0.5=5.92m式中D一一旋风筒的直径(m)；Q 通过旋风筒的风量(m3/s)；3—旋风筒计算截面风速(m/s)o目前，国内处旋风筒截面风速大都采用3・5〜4・Om/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I级urnww级di0.400.40d20.150.15b0.340.40c0.430.40hi1.920.73h20.800.87e0.350.086旋风筒几何尺寸表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di2.392.392.392.39d20.790.790.790.79b2.012.012.012.01c2.552.372.372.37hi11.374.324.324.32h24.745.155.155.15e2.070.510.510.51旋风筒进风口横截面积F=V/co(m2)1 进旋风筒的风量(m3/s)31 旋风筒的进口风速m/s,—般在15〜20m/s的范围为宜F=110/18=6.12(m2)进料口旋风筒之间联接管道的尺寸d=(4Q/nw)0.52一般来说w一般在10〜20m/s的范围，多数工厂取15m/s2d=(4Q/nw)0.5=3.06m22.4.3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°C，所以分解炉的工作风量为：日产熟料量G=623000/330=1888t/dkg-熟料/hy——水泥熟料烧成热耗在分解炉中的比例，一般取y=0・7V。--一燃料燃烧产生的理论烟气量8.02(m3/kg)0----燃料燃烧所需的理论空气量aa――分解炉内的过剩空气系数a=1.2l lm 单位质量熟料所消耗的煤粉量1.19kg/kgr V0---燃料燃烧产生的理论烟气量，Nm3/kg-煤flV0煤粉燃烧所需的理论空气量，Nms/kg-煤7.48(m3/kg)a分解炉内实际烟气量V=[V0+(a-1)V0]myGFClar=[8・02+(1.2—1)X7.48]X0.1283X0.7X78666.7=67231Nm3/h在分解炉中碳酸钙放出来CO量V=0・27eG/100=148・68(Nm3/h)2 C02 te---分解炉内生料的真实分解率，在65%〜75% e取70%t t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CO量之和。2=[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VfV=(V+V+V)(273.15+1)P0/273・15PfflC02k=(67231+148.68+49904.6)1673.15X760/[273.15X(720—760*1000/101325)]=766305.96(Nm3/h)t----分解炉内气体温度，一般取1400°CV---回转窑窑尾从来的废气流量，即窑气量。kP0---101325kpa=760mmHgp---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A=V/(3600w)=766305・96/(3600X4.5)=47・3mz/sFffSF型分解炉w在4.5〜6m/s取w=4・5m/sff有效内径D=(4A/nw)1/2=(4X47.3/3.14X4・5)1/2=3・7mF F f椎体部分高H=0.7XD=0.7X3.7=2.6mF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=4.5X2=9m直筒部位的有效高度H=H-H=9-2.6=6・4m12下料管直径d=0・0019X(mG)1/2=0・0019X(1.03X78666・7)1/2=0・54ms入分解炉风管(三次风管)直径的计算取此处风速w=17m/s 风温t=740°C3=5.380m=5.380X0・1283=0・68Nm3/kg—熟料F2K r0=GXV=78666.7X0.68=53493.36m3/s3a F2Kd=[(4V0/nw)X(273・15+t)/273・15]】/2i 3a 3={[(4X53493・36)/(3.14X17*3600)]X[(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 D=3・7mF椎体部分有效筒高 H=2・6m2直筒部分有效高度 H=7・07m1分解炉总高度 H=6・4m三次风管直径 d=2.05m2.4.4除尘机设备的选择已知单位熟料耗热q为3350kJ/kg-熟料，煤的Q =28532.63(kj/kg)net,ad单位熟料耗煤量为0.1283kg/kg每小时产的熟料量78666・7kg/h每小时产生的烟气量VX78666.7=748907(m3/h)a由参考文献［1］可选CDWY163-9790-3/II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⑴可选CAS9生产1kg熟料用的生料量为1.03kg2.4.5冷却机每小时产的熟料量78666・7kg/h由参考文献［3］可选3.4X17.7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°C1200〜13002出口熟料温度°C50〜1003冷却熟料空气量Nm3/kg・熟料2.8〜3.54二次空气温度C600〜7505冷却时间min15〜256料层厚度min250〜3007二次空气热回收率％65〜758用于二次空气的冷空气回收率％45〜559单位面积产量t/m2・h0.85〜1.210机械运转电耗kW/t0.4511通风电耗kW/t3.6

12单位设备重量t/t・12单位设备重量t/t・m2.52.4.6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；Go——烧成车间年产熟料量，t/ag一一吨熟料的石灰石耗量，t/t(可按物料平衡表取值)d—破碎系统全年工作日，按不连续周计，一般280〜300dn一一^天工作班数，多数为二班制t——班工作小时数，可取6〜7hk一一供料不均衡系数，在1〜0.8之间取值，距矿山近、运输条件好的取上限破碎机的选型开采块度V破碎机的选型开采块度V450毫米-出料粒度＜20毫米方案I：一段破碎 申开采块度＜450毫米-出料粒度＜20毫米方案I：一段破碎 申2000X1200单转子锤式2000X1200单转子锤式方案II：2000X1200单转子锤式2000X1200单转子锤式方案II：二段破碎方案II：二段破碎第一段600X900鄂式第一段400X600鄂式第二段p1250X1000反击式第二段p1000X800锤式或1000X700反击式2.4.7烘干机1、烘干机初步确定烘干机尺寸(1)计算每小时的水分蒸发量m=450kg/hm(2)计算烘干机窑机，初步确定烘干机蒸发强度为(mJ)-】参考表-6去烘干机单位容积蒸发强渡0k，取烘干机/D=7V=(3・14XD2/4)X7XDD=1.5 L=10.5初步取1・5X12回转烘干机2台1.5X12烘干机容积为V=(3.14XD2/4)X12=21.2则实际烘干机蒸发强度为A=W/V=450/21・2=21kg.(m3・h)-12．烘备干机辅助设1)鼓风机的尺寸

La=11.09m3/kgLaM=11.09X127=1399.413m3离心通风机选择型号4-72机号Nq2・8A电动机型号Y90s-2功率1.5kw地脚螺栓（4套）规格为M8X250设空气达到流速15m/s则（3.14D2/4）XuX3600=1399・413m3D=185mm（2）燃烧室燃烧室效率85%机械加煤回转炉排根据表4-4-H列出推动炉排

各种煤震动炉排不宜结焦表7三种机械加煤燃烧室的一般特性推动炉排

各种煤震动炉排不宜结焦-~回转炉排不宜结焦煤 煤<50机械

低压鼓风900---1500<50机械<50机械

低压鼓风900---1500<50机械低压鼓风风900---1500<60机械低压鼓900--