物料平衡計算 - 副本

1、物料平衡計算燒成車間生產(chǎn)能力和工廠生產(chǎn)能力的計算1年平衡法（1）要求的熟料的年產(chǎn)量：Qy=Gy式中Qy要求的熟料年產(chǎn)量（t熟料/年） Gy工廠規(guī)模（t水泥/年） d水泥中石膏摻入量（） e水泥中混合材的摻入量（） P水泥的生產(chǎn)損失（），可取為35150萬噸普通硅酸鹽水泥，石膏摻入量為3，混合材的參入量為8。水泥的生產(chǎn)損失取為4。150萬噸普通硅酸鹽水泥熟料量為700000（1-0.03-0.08）=1335000噸水泥廠每年除去檢修的日子生產(chǎn)水泥的天數(shù)為330天日產(chǎn)熟料量為1335000/330=4045t/dQy=Gy=（100-3-8）1500000/（100-4）=1390624（t熟料

2、/年）（2）窯的臺數(shù)：n=式中n窯的臺數(shù)Qy要求的熟料年產(chǎn)量（t熟料/年）Qh,l所選窯的標定臺時產(chǎn)量（t /臺h）窯的年利用率，以小時表示。不同窯的年利用率可參考下列數(shù)值：濕法窯0.90；傳統(tǒng)干法窯0.85；機立窯0.80.85；懸浮預熱器窯、預分解窯0.85；7920全年除去檢修日子外窯工作的小時數(shù)，全年的工作日為330天。參數(shù)項目方案生產(chǎn)能力操作轉速r/min停留時間min物料負荷率窯內(nèi)物料量t物料運動功耗KWh/h單位熟料物料耗功KWh/t計算窯襯厚mm單位有效容積產(chǎn)量t/m3D計算簡式t/dt/h4.064m斜度:4.0L/D=16235097.64.219.36.442.4206.

3、21.552004.92n=1390624/(79200.8597.9)=1.98（3）燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力可按下列各各式計算：熟料小時產(chǎn)量： =1.9897.9=193.8 (t /h)熟料日產(chǎn)量： =24193.8=4652.2(t /d)熟料年產(chǎn)量：=79200.85193.8=1304661.6 (t/y)（4）工廠的生產(chǎn)能力可按下列各式由燒成車間的生產(chǎn)能力求得：水泥小時產(chǎn)量：=（100-4）193.8/ (100-3-8)=225(t /h)水泥日產(chǎn)量：=24225=5400(t /d)水泥年產(chǎn)量：=79200.85225=1514700(t/y)2. 原、燃材料消耗定額的計算（1）、

4、材料消耗定額考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量式中K干干生料理論消耗量（t/t熟料）I干生料的燒失量（%）S煤灰摻入量，以熟料百分數(shù)表示（%）單位熟料耗煤量為myr=1.19 kg/kg-熟料S= GAmyr=1.7411.191000/84.03=20.7%（t/t熟料）I=49.57135.73+4.378(28.24-0.2)+1.4422.31 /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）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗定額：（t/t熟料）考慮生產(chǎn)損失時，1t熟料

5、的干生料理論消耗定額（t/t熟料）式中K生干生料消耗定額（t/t熟料） P生生料的生產(chǎn)損失（%），一般3%5%各種干原料消耗定額式中K原某種干原料的消耗定額（t/t熟料） x干生料中該原料的配合比名稱石灰石粘土鐵粉煤灰干生料中該原料的配合比（%）82.6715.500.771.05干原料的消耗定額1.170.220.010.015（2）干石膏消耗定額（t/t熟料）式中Kd干石膏消耗定額（t/t熟料） d、e分別表示水泥中石膏、混合材的摻入量（%）。（3）干混合材消耗定額（t/t熟料）式中Ke干混合材消耗定額（t/t熟料）（4）燒成用干煤消耗定額單位熟料耗熱q為3350kJ/kg-熟料，煤的Qn

6、et,ad=28532.63（kJ/kg）式中燒成用干煤消耗定額（t/t熟料） q熟料燒成熱耗（kJ/kg熟料） QgDW干煤低位熱值（kJ/kg干煤） Pf煤的生產(chǎn)損失（%），一般取3%。（5）烘干用干煤的消耗定額式中Kf烘干某種濕物料用干煤消耗定額（t/t熟料） M濕需烘干的濕物料量，用年平衡法時以t/a表示。 Q燒燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，用年平衡法時以熟料年產(chǎn)量表示。1、2分別表示烘干前、后物料的含水量（%）q烘蒸發(fā)1kg水分的消耗量（kJ/kg水分），可參考烘干機經(jīng)驗數(shù)據(jù)，而準確的數(shù)據(jù)應通過具體烘干機的熱工計算求得。蒸發(fā)1千克水的耗煤量q=lI2/HQyDW=2.561940/0.85207

7、00=0.28kgkg水 干粘土用干煤的消耗定額M粘=25.72Q燒100=0.2572(6-0.2)0.28100/(100-0.2)2813.263(100-4) =0.00000155（t/t熟料）烘干礦渣用干煤的消耗定額M礦=0.0821220107.68=100048.83 (t/y)=0.000000482（t/t熟料）烘干煤用干煤的消耗定額M煤= myrQ燒（t/t熟料）烘干石膏用干煤的消耗定額（t/t熟料）上述各種干物料消耗定額換算為含天然水分的濕物料消耗定額時，可用下式計算：式中K濕，K干分別表示濕物料、干物料消耗定額（kJ/kg熟料）1該濕物料的天然水分（%）。3.、原料、

8、燃料、材料需要量的計算和物料平衡表的編制 將各種物料消耗定額乘以燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，可求出各種物料的需要量。例如，將濕石灰石消耗定額乘以熟料周產(chǎn)量，便得出石灰石每周需要量；乘以熟料年產(chǎn)量，便得出濕石灰石每年需要量。 將計算結果匯總成物料平衡表，其格式見表3-2表3-2 水泥廠物料平衡表物料名稱天然水分生產(chǎn)損失消耗定額（t/t熟料）物料平衡備注干料含天然水分料干料含天然水分料hdahda123456789101112石灰石13.9854.291.171.13114.52749.032907180.56115.5122772.528914934.24粘土2.4611.220.230.2321.535

9、16.912170580.9621.538516.912170580.96鐵粉0.820.920.010.020.97923.4967753.680.97923.4967753.68生料17.2767.131.391.40137.063289.441085515.2138.0393312.6361093268.9石膏0.040.00160.040.043.379.2261363.379.226136混合材0.000610.0000240.100.118.8211.2696969.78234.7277457.6熟料0.0020.0411.00297.92349.9659062.898.10235

10、4.4776952水泥0.0430.0421.141.1521102640871200111.182668.32880545.6燒成用煤0.000360.000480.010.011.66740.00813202.641.66740.00813202.64烘干用煤0.0000180.0000240.00060.00060.12.47920.12.4792燃煤合計0.000380.00050.0110.0111.76742.40813992.641.76742.40873994.64注：1、采用年平衡法，可不列第8欄和第12欄；采用周平衡法，可不列第9欄和第13欄。2、 備注中可列出：生料組分、

11、物料配合比、生熟料消耗定額、燒成熱耗和烘干熱耗、煤的熱值等。2.3主機平衡計算2.3.1年平衡法計算步驟：根據(jù)車間工作制度，選取主機的年利用率，并根據(jù)物料年平衡量，求出該主機要求的小時產(chǎn)量。式中GH主機要求小時產(chǎn)量（t/h）; Gy物料年平衡量（t/年） 預定的主機年利用率（以小數(shù)表示）預定的主機年利用率可根據(jù)車間工作制度和主機運轉時間用下式求出：或式中K0每年工作周數(shù)（周/年） K1每周工作日數(shù)（日/周） K2每日工作班數(shù)（班/日） K3每班主機運轉小時數(shù)（小時/班） K 每年工作日數(shù)（日/年）水泥廠主機年利用率可參考文獻6第43頁表3-4主機要求生產(chǎn)能力平衡表主機名稱主機年利用率以小數(shù)表示

12、年平衡量（t/年）要求主機小時產(chǎn)量（t/h）石灰石破碎機0.48914934.24240.67生料磨0.751093268.9184.05懸浮預熱器0.85776952115.4回轉窯0.87776952112.8煤磨0.7213994.642.45回轉烘干機0.72871200152.8篦式冷卻機0.88776952111.48包裝機0.77880545.6144.42.4水泥廠工藝設備的選型2.4.1回轉窯1回轉窯規(guī)格的計算 在綜合考慮了工廠規(guī)模、產(chǎn)品種類、原燃料情況及其它條件，確定了生產(chǎn)方法和窯的類型后，根據(jù)所選窯的規(guī)格，標定窯的產(chǎn)量，然后根據(jù)熟料要求小時產(chǎn)量，確定窯的臺數(shù)。 標定回轉窯

13、產(chǎn)量時，可參考設備說明和用下式計算的結果： D =(G/Ky)0.303式中 G回轉窯的產(chǎn)量(噸小時)；G=2136/24=89t/h D回轉窯的筒體直徑(米) L回轉窯的有效長度(米)； Ky經(jīng)驗系數(shù)，可參考下列數(shù)值： 預分解窯 0.941 取Ky =1 根據(jù)參考文獻可知日產(chǎn)2136噸的回轉窯的L/D可選為15.4， 解得：D=4.3m L=64m根據(jù)手冊可查得下表：表7回轉窯工藝參數(shù)參數(shù)項目方案生產(chǎn)能力操作轉速r/min停留時間min物料負荷率窯內(nèi)物料量t物料運動功耗KWh/h單位熟料物料耗功KWh/t計算窯襯厚mm單位有效容積產(chǎn)量t/m3D計算簡式t/dt/h4.060m斜度：3.532

14、00133.342.831.26.945.1139.61.682003.28根據(jù)文獻CKP的預粉磨節(jié)能機理可知下表NSP窯各帶及全窯長徑比L/D窯型分解帶放熱反應帶燒成帶冷卻帶L/DNSP窯0.54280.51115L冷卻帶=0.5 D=4.30.5=15mL燒成帶=8D=84.3=34.4mL過渡帶=L- L冷卻帶- L燒成帶=60-2.15-34.4=23.55 m回轉窯的轉速、斜率及功率的計算D=3.94m時 =150mm Di= D-2=4.3-20.18=3.94m N0=K Di2.5n L （kw）K系數(shù) K=0.0450.048Di回轉窯的內(nèi)徑(m).L回轉窯的有效長度(m)；

15、n窯的轉速n=3.9r/min 斜度=3.5 K=0.047 解得：N0=361.5 kw2.4.2旋風式預熱器旋風式預熱器一般采用四級。但當生料中堿、氯、硫含量超過一定限度后，也有采用一級或二級的；或者增設旁路系統(tǒng)，使部分窯尾廢氣不經(jīng)旋風預熱器而排出(先經(jīng)冷卻和凈化后排入大氣)。1旋風筒規(guī)格的計算 (1)旋風筒直徑以直筒部分橫截面計算風速和通過旋風筒的風量來確定，可按下式計算 D=(4396670/3600)/(3.144)0.5=5.92m式中 D旋風筒的直徑(m)； Q通過旋風筒的風量(m3s)； 旋風筒計算截面風速(ms)。 目前，國內(nèi)處旋風筒截面風速大都采用3.54.0m/s。旋風筒

16、進出口風速以及旋風筒進出管道內(nèi)的風速一般在1820ms左右，據(jù)此也可以確定進出口面積及管道直徑。（2）旋風筒各部分的尺寸可以根據(jù)旋風筒直徑來確定，表4-10舉例列出旋風筒各部分尺寸與旋風筒直徑的關系。表9旋風筒幾何尺寸與旋風筒直徑D的比值旋風筒幾何尺寸比值方案 級 級d1d2bch1h2e0.400.150.340.431.920.800.350.400.150.400.400.730.870.086表10各級旋風筒的參數(shù) 級數(shù)參數(shù)一級旋風筒二級旋風筒三級旋風筒四級旋風筒d12.392.392.392.39d20.790.790.790.79b2.012.012.012.01c2.552.37

17、2.372.37h111.374.324.324.32h24.745.155.155.15e2.070.510.510.511)旋風筒進風口橫截面積F=V/1(m2)V-進旋風筒的風量(m3s)1-旋風筒的進口風速m/s,一般在1520m/s的范圍為宜F=110/18=6.12 (m2)2)進料口旋風筒之間聯(lián)接管道的尺寸d=（4 Q /2）0.5 一般來說2一般在1020m/s的范圍,多數(shù)工廠取15m/sd=（4 Q /2）0.5=3.06m2.4.3分解爐1分解爐規(guī)格的計算按參考文獻無機非金屬材料熱工設備P97，選擇FLS系統(tǒng)分解爐中的SLE型分解爐，取分解爐溫度1000，所以分解爐的工作風

18、量為：日產(chǎn)熟料量G= 623000/330=1888t/dkg-熟料/hy-水泥熟料燒成熱耗在分解爐中的比例，一般取y=0.7V0-燃料燃燒產(chǎn)生的理論煙氣量8.02 (m3kg)Va0-燃料燃燒所需的理論空氣量al-分解爐內(nèi)的過剩空氣系數(shù)al=1.2mr-單位質(zhì)量熟料所消耗的煤粉量1.19 kg/kgV0fl-燃料燃燒產(chǎn)生的理論煙氣量，Nm3/kg-煤V0a-煤粉燃燒所需的理論空氣量，Nm3/kg-煤7.48(m3kg)分解爐內(nèi)實際煙氣量VFC=V0+(al-1)Va0mryG=8.02+(1.2-1)7.480.12830.778666.7= 67231Nm3/h在分解爐中碳酸鈣放出來CO2

19、量 VCO2=0.27etG/100=148.68(Nm3/h)et-分解爐內(nèi)生料的真實分解率，在6575 et取70如果出窯廢氣進入分解爐則得通過分解爐的氣體量還應該包括從回轉窯窯尾從來的廢氣流量，即窯氣量。此窯氣量應等于回轉窯窯頭燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣量與入窯生料中剩余的碳酸鈣分解產(chǎn)生的CO2量之和。Vk= V0fl+(a-1) V0amr(1-y)G+0.27(100- et)G/100=8.02+（1.2-1）7.480.1283（1-0.7）78666.7+（100-0.7）0.27=49909.6(Nm3/h)a為回轉窯內(nèi)燃燒帶內(nèi)的過?？諝庀禂?shù)1）得到通過分解爐的工作態(tài)氣體量VfVf=

20、(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-分解爐內(nèi)氣體溫度，一般取1400Vk-回轉窯窯尾從來的廢氣流量，即窯氣量。P0-101325kpa=760mmHgp-分解爐內(nèi)氣體絕對壓強2）分解爐的有效截面積和內(nèi)徑有效截面積AF=Vf/(3600wf)= 766305.96/(36004.5)=47.3 m2/sSF型分解爐wf在4.56m/s取wf=4.5m/s有效內(nèi)徑DF=（4AF/wf）1/2=(447.3/

21、3.144.5) 1/2=3.7m椎體部分高H2=0.7DF=0.73.7=2.6m3）分解爐的有效高度H的計算取分解爐內(nèi)軸向平均流速w=4.5m/s 停留時間t=2s分解爐高H=wt=4.52=9m直筒部位的有效高度H1=H-H2=9-2.6=6.4m下料管直徑d=0.0019（msG）1/2=0.0019(1.0378666.7) 1/2=0.54m入分解爐風管（三次風管）直徑的計算取此處風速w3=17m/s 風溫t=740VF2K=5.380mr=5.3800.1283=0.68Nm3/kg-熟料V3a0=GVF2K=78666.70.68=53493.36 m3/sdi=(4V3a0/

22、w3)（273.15+t）/273.151/2=（453493.36）/（3.1417*3600）(273.15+740)/273.151/2=2.05m 根據(jù)上述計算結果，分解爐主要尺寸值如下：分解爐的有效內(nèi)徑 DF=3.7m椎體部分有效筒高 H2=2.6m直筒部分有效高度 H1=7.07m分解爐總高度 H=6.4m下料管直徑 d=0.54m三次風管直徑 di=2.05m2.4.4除塵機設備的選擇已知單位熟料耗熱q為3350kJ/kg-熟料，煤的Qnet,ad=28532.63（kJ/kg）單位熟料耗煤量為0.1283 kg/kg每小時產(chǎn)的熟料量78666.7kg/h每小時產(chǎn)生的煙氣量Va7

23、8666.7=748907(m3/h)由參考文獻1可選CDWY163- 9790-3/的電除塵器選的除塵設備是電除塵器，在除塵器前加一個增濕塔。由參考文獻1可選CAS9生產(chǎn)1 kg熟料用的生料量為1.03kg2.4.5冷卻機每小時產(chǎn)的熟料量78666.7kg/h由參考文獻3可選3.417.7推動篦式冷卻機表11水平推動篦式冷卻機的主要參數(shù)序號項目單位水平推動篦式冷卻機1進入熟料溫度120013002出口熟料溫度501003冷卻熟料空氣量Nm3/kg熟料2.83.54二次空氣溫度6007505冷卻時間min15256料層厚度min2503007二次空氣熱回收率65758用于二次空氣的冷空氣回收率45559單位面積產(chǎn)量t/m2h0.851.210機械運轉電耗kW/t0.4511通風電耗kW/t3.612單位設備重量t/tm2.52.4.6破碎機1、由全廠主機平衡設計確定的破碎車間要求小時產(chǎn)量，是破碎機選型的依據(jù)，可依此確定破碎機的規(guī)格與臺數(shù)。2、物料的物理性質(zhì)，即無聊的硬度、塊度、雜質(zhì)含量與形狀。（1）石灰石破碎石灰石破碎系統(tǒng)產(chǎn)量計算G=gG/dntk式中G要求破碎系統(tǒng)的產(chǎn)量，t/h； G。燒成車間年產(chǎn)熟料量，ta g每噸熟料的石灰石耗量，tt（可按物料平衡表取值） d破碎系統(tǒng)全年工作日，按不連續(xù)周計，一般280300d n每天工作班數(shù)，多數(shù)為二班制 t每班工作小時數(shù)，可取67h k