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： Q y =ped ---100100G y （3-1)式中 Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）；G y ——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。
Q y1=pe d ---10010011G y1（3-2）Q y2=pe d ---10010022G y2(3-3)Qy=Q y1+Q y2(3-4)式中 Q y1，Q y2——分别表示每种水泥要求的熟料年产量（t/a ）；G y1，G y2——分别表示每种水泥年产量（t/a ）； d 1，d 2——分别表示每种水泥中石膏的渗入量（%）； e 1，e 2——分别表示每种水泥中混合材的渗入量（%）； Q y ——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=1.8760h QQyη (3-5)式中 n ——窑的台数；Q y ——要求的熟料年产量（t/a ）;Q h.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 Q h =nQ h.1 （t/h ） （3-6） 熟料日产量 Q d =24Q h （t/d ） （3-7） 熟料年产量 Q y =8760ηQ h （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 h h Q ed pG ---=100100 （t/h ） （3-9）水泥日产量 G d =24G h （t/d ） （3-10） 水泥年产量 G y =8760ηG h （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：1.24h dQ Q n =（3-12）式中 n ——窑的台数；Q d ——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：Q w =168Q h （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：Q w =168Q h （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：I sK --=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P K K -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 ed dK d --=100 （3-18）式中 K d ——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e d ee K --=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(1001f f p Q qK -=（3-20）式中 K f1——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）； P f ——煤的生产损失（%），一般取3%。
（5）烘干用干煤消耗定额 ）（ωωω烘烧湿f 221-100100q -100-2P Q Q M K f ⨯⨯⨯=（3-21）式中 K f2——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K K = （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。
（2）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。
（3）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→检验（装配）→焙烧→上釉→干燥→成型→制泥，逐项进行计算。
（4）编制物料衡算表，把计算结果列入表中。
在进行物料衡算时，要注意基准的统一。
如：时间均以年为单位；废品率指加工100件制品时，报废件数的百分数，以制品的件数为基准，如要换算成质量时，可将半成品按不同加工工序中的单件制品质量乘以件数；半成品在生产过程中会产生物理、化学变化，如干燥脱水；焙烧时，灼烧损失等，为了计算方便，物料衡算中常采用瓷坯基准及干坯基准。
2.衡算过程以一次烧成工艺为例：（1）检验、包装废品率工厂年产量年出窑量（烧成量）-1=（2）烧成废品率年出窑量年装窑量-1=（3）干燥废品率年施釉量年干燥量-1=（4）施釉废品率年装窑量年施釉量-1=（5）成型、修坯废品率年干燥量年成型量-1=（6）练泥损失率）切削损失率）（（年成型量年坯料需要量-1-1=以上过程均未考虑烧失率，系采用瓷坯基准（灼烧率），下面过程为换算成干坯基准（干基）。
即烧失率年坯料需要量干基年坯料需要量-1)(=（7）年泥料破碎、粉碎加工量=球磨、过筛损失率）粗、中碎损失率）（（废坯泥回收量（干基）年坯料需要量（干基）-1-1-（t/a ）废坯泥回收量（干基）=（年干燥量×干燥废品率+年成型量×成型废品率+年成型量×成型余泥率）×坯泥回收利用率 （t/a ）（8）各种原料处理量（干基）=年泥料粉碎加工量（干基）×该原料在配料中的百分比（%） （t/a ）（9）各种原料年进厂量（湿基） =自然含水率）洗选损失率）（储存损失率）（（）各种原料处理量（干基-1-1-1 （t/a ）（10）各种原料年购入量（湿基）=运输损失率各种原料年进厂量-1 （t/a ）【例】某厂年产100万m 2釉面砖，产品规格152mm ×152mm ×5mm ，物料平衡计算的主要参数及结果见表3-3和表3-4.表3-3 主要生产工序半成品数量变化 产品名称规格(mm)单位面积质量（kg/m 2）年产量 釉烧 （万m 2）(t)损失率（万m 2/a ）(t/a)装窑、施釉素烧、干燥损失率（万m2/a）（t/a）坯：釉灼减（%）损失率（%）（万m2/a）（t/a）1 109.8 10980 94:6 8 15 129.2 13198成型喷雾干燥新坯料加工量（干基）损失率（%）（万m2/a）（万m2/a）（t/a）损失率（%）（t/a）成型回坯率（%）喷干回坯率（%）（t/a）10 143.5 6314 14665 5 15437 8 3 13800 注：1.素烧、干燥量计算已考虑灼烧减量，故后部分计算为干基；2.年新坯加工率=年喷雾干燥量-年回坯量=年喷雾干燥量-年成型量×成型回坯率+年喷雾干燥量×喷干回坯率；3.干燥、素烧采用一次码烧工艺，故二工序合并计算；4.年釉料需要量=10980×6%=658.8t，釉用原料加工量计算方法同坯料计算；5.规格152mm×152mm×5mm的釉面砖，以44片/m2计算成型产量（万片/a）。
