3.3.3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

（一）水泥厂的物料平衡计算

1.烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算

（1）年平衡法

计算步骤是：按计划任务书对工厂规模（水泥年产量的要求），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。

①要求的熟料年产量可按式（3-1）计算：

Qy=ped100100Gy （3-1)式中 Qy——要求的熟料年产量（t/a）；

Gy——工厂规模（t/a）；

d——水泥重视高的掺入量（%）；

e——水泥中混合材的掺入量（%）；

p——水泥的生产损失（%），可取为3%~~5%。

当计划书任务书规定的产品品种有两种或两种以上，但所用的熟料相同时，可按下式分别求出每种水泥要求的熟料年产量，然后计算熟料年产量的总和。

Qy1=ped10010011Gy1

（3-2）

Qy2=ped10010022Gy2

(3-3)

Qy=Qy1+Qy2

(3-4)

式中 Qy1，Qy2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量（t/a）；

Gy1，Gy2——分别表示每种水泥年产量（t/a）；

d1，d2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量（%）；

e1，e2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量（%）；

Qy——两种熟料年产量的总和（t/a）。

②窑的台数可按式（3-5）计算：

n=1.8760hQQyη (3-5)

式中 n——窑的台数；

Qy——要求的熟料年产量（t/a）;

Qh.1——所选窑的标定台时产量【t/(台·h)】；

η——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：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；

8760——全年日历小时数。

算出窑的台数n等于或略小于整数并取整数值。例如，n=1.9，取为两台，此时窑的能力稍有富余，这是允许的，也是合理的。如n比某整数略大，取该整数值。例如n=2.1或2.2，而取为两台时，则必须采取提高窑的台时产量的措施，或者相应增大窑的年利用率，否则便不能达到要求的设计能力。如确因设备系列的限制而无合适规格的窑可选，使工厂设计能力略小于计划书规定的数值时，则应在初步设计说明书中加以说明。当n与整数值相差较大，例如n=1.2，1.5，1.6时，则一台窑达不到要求的设计能力，而两台窑又超过需求的设计能力太多，在此情况下，必须另行选择窑的规格，重新计算和标定窑的产量。如因设备选型所限，使工厂设计能力比要求的能力超过较多时（例如n=1.6，1.7，而取为两台时），也应在初步设计说明书中加以论述。

窑的台数一般可考虑1~2台，不宜太多，故应尽可能采用效能高、规格较大的窑。

③烧成系统的生产能力可按下列各式计算：

熟料小时产量 Qh=nQh.1 （t/h） （3-6）

熟料日产量 Qd=24Qh （t/d） （3-7）

熟料年产量 Qy=8760ηQh （t/a） （3-8）

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：

水泥小时生产 hhQedpG100100 （t/h） （3-9）

水泥日产量 Gd=24Gh （t/d） （3-10）

水泥年产量 Gy=8760ηGh （t/a） （3-11）

（2）周平衡法

计算步骤是：按计划任务书对工厂规模（熟料日产量）的要求，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的每周生产能力。

①窑的台数可按下式计算：

1.24hdQQn （3-12）式中 n——窑的台数；

Qd——要求的熟料日产量（t/d）；

24——每日小时数。

②计算烧成系统的生产能力

熟料小时产量和日产量的计算与年平衡法相同，见式（3-6）和式（3-7）。

熟料周产量：

Qw=168Qh （t/周） （3-13）

式中 168——每周小时数。

③水泥厂小时产量和日产量的计算与年平衡法相同，见式（3-9）和式（3-10）。

水泥周产量：

Qw=168Qh （t/周） （3-14）

2、原料、燃料、材料消耗定额的计算

（1）原料消耗定额

①考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料理论消耗量：

IsK100100干 （3-15）

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（%）。

②考虑煤灰掺入量时，1t熟料的干生料消耗定额：

生干生PKK-100100 （3-16）

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%。

③各种干原料消耗定额

K原=K生·x （3-17）

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（%）。

（2）干事高消耗定额

eddKd100 （3-18）

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

edeeK100 （3-19）

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

)100(1001ffpQqK （3-20）

式中 Kf1——烧成用干煤消耗定额（t/t 熟料）；

q——熟料烧成消耗（kJ/kg熟料）；

Q——干煤低位热值（kJ/kg干煤）；

Pf——煤的生产损失（%），一般取3%。

（5）烘干用干煤消耗定额

）（ωωω烘烧湿f221-100100q-100-2PQQMKf （3-21）

式中 Kf2——烘干用干煤消耗定额（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，用周平衡法时以t/周表示；

Q烧——烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表示，用周平衡法时以熟料周产量表示；

ω1，ω2——分别表示烘干前、后物料的含水量；

Q烘——蒸发1kg水分的耗热量（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。

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：

0-100100ω湿干KK （3-22）

式中 K湿，K干——分别表示湿物料、干物料消耗定额（kg/kg熟料）；

Ω0——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。

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） 物料平衡量（t） 备注 干料 含天然水分料

干料 含天然水分料

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

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栏和第12栏；采用周平衡法时，可不列第9栏和第13栏。

2.备注中可列：生料组分、物料配合比、生产熟料消耗定额、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

1.衡算步骤

(1)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，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。