工廠工藝設(shè)計：工藝計算.ppt

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1、第三章 工藝計算及工藝設(shè)備選型,工藝計算包括物料平衡計算、工藝設(shè)備選型計算及儲存設(shè)施的計算。 第一節(jié) 物料平衡計算 一、物料平衡計算在設(shè)計中的作用 物料平衡計算是以生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案、工藝流程、工藝參數(shù)及生產(chǎn)班制為基礎(chǔ)，對工廠生產(chǎn)過程中各工序物料量的一種近似計算方法。,物料平衡計算的作用：,1計算從原料進廠至成品出廠各工序所需處理的物料量，作為確定車間生產(chǎn)任務(wù)、設(shè)備選型及人員編制的依據(jù)。 2計算各種原料、輔助材料及燃料需要量作為總圖設(shè)計中確定運輸量、運輸設(shè)備和計算各種堆場、料倉面積的依據(jù)。 3計算水、電和勞動力的需要量，確定原材料、燃料等的單位消耗指標，作為公用設(shè)計和計算產(chǎn)品成本等的依據(jù)。

2、,二、物料平衡計算的基礎(chǔ)資料,1水泥廠物料平衡計算的基礎(chǔ)資料： 工廠規(guī)模，生料各組分配合比及生料外加物比例、水分、消耗定額；水泥各組分配合比、水分；燃料品種、水分、熱值；熟料燒成熱耗，物料烘干熱耗和車間工作制度等。 生料各組分配合比配料計算確定 ； 水泥各組分配合比水泥中熟料、石膏和混合材的比例，視水泥品種和質(zhì)量要求而定 ； 車間工作制度生產(chǎn)周制度 ，生產(chǎn)班制度 。,2陶瓷廠主要工藝參數(shù):,1）各種原料的灼燒減量及自然含水率；坯釉料加工過程中泥漿、泥料、生坯和生坯干燥后的含水率。 2）坯釉料配方、坯釉比、坯料燒失率（灼燒減量）、熔塊燒失率等。 3）成品和半成品單重。 4）各工序損失率。 5）各

3、工序廢品率。 6）其它生產(chǎn)工藝參數(shù)。,3玻璃廠物料平衡計算的基礎(chǔ)資料：,工廠的生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方法和產(chǎn)品品種，各種厚度玻璃的產(chǎn)品分配或百分比、玻璃原板的厚度、拉引速度、主機利用率、總成品率、攪玻璃水率、碎玻璃損失率；粉料各組分配合比、水分，燃料品種、水分、熱值，熔窯熱耗；年工作日等等。 計算的基準熔制車間的生產(chǎn)能力。,三、物料平衡計算的方法和步驟,（一）水泥廠的物料平衡計算 1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 計算步驟是：按計劃任務(wù)書對工廠規(guī)模(水泥年產(chǎn)量）的要求，先計算要求的熟料年產(chǎn)量，然后選擇窯型、規(guī)格，標定窯的臺時產(chǎn)量，選取窯的年利用率，計算窯的臺數(shù)，最后再核算出燒成系統(tǒng)

4、和工廠的生產(chǎn)能力。,（1）要求的熟料年產(chǎn)量可按下式計算： 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 水泥中石膏的摻入量（); e 水泥中混合材的摻入量(); p 水泥的生產(chǎn)損失()，可取為35。,（2）窯的臺數(shù)可按下式計算:,式中 n窯的臺數(shù); Qy要求的熟料年產(chǎn)量(t/年); Qh.1 所選窯的標定臺時產(chǎn)量(t/臺.h); 窯的年利用率，以小數(shù)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; 8760全年日歷小時數(shù)。,（3）燒成系

5、統(tǒng)的生產(chǎn)能力按下式計算:,熟料小時產(chǎn)量 Qh = nQh.1(t/h) 熟料日產(chǎn)量 Qd = 24Qh(t/d) 熟料年產(chǎn)量 Qy = 8760Qh(t/年),（4）工廠的生產(chǎn)能力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 水泥日產(chǎn)量 Gd = 24Gh 水泥年產(chǎn)量 Gy = 8760Gh,2）周平衡法,計算步驟是： 按計劃任務(wù)書對工廠規(guī)模(熟料日產(chǎn)量)的要求，選擇窯型和規(guī)格，標定窯的臺時產(chǎn)量，計算窯的臺數(shù)，然后再核算出燒成系統(tǒng)和工廠的每周生產(chǎn)能力。,2原、燃材料消耗定額的計算,1）原料消耗定額: （1）考慮煤灰摻入時，1t熟料的干生料理論消耗量: 式中 KT

6、干生料理論消耗量(t/t熟料)； I 干生料的燒失量(%)； s 煤灰摻如量，以熟料百分數(shù)表示(%)。,（2）考慮煤灰摻入量時，1t 熟料的干生料消耗定額：,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35%；,,,（3）各種干原料消耗定額 K原 = K生 x 式中: K原某種干原料的消耗定額（t/t熟料）； P生干生料消耗定額（t/t熟料）； x 干生料中該原料的配合比(%)。,2）干石膏消耗定額 式中 Kd干石膏消耗定額（t/t熟料）； d、e水泥中石膏、混合材的摻入量（%)。,3）干混合材消耗定額 式中 Ke干混合材消耗定額

7、（t/t熟料）； d、e水泥中石膏、混合材的摻入量（%)。,4）燒成用干煤消耗定額,,式中 Kf1燒成用干煤消耗定額（t/t熟料); q 熟料燒成熟耗(kJ/kg熟料); Q 干煤低位熱值(kJ/kg干煤); Pf煤的生產(chǎn)損失，一般取3%。,5）烘干用干煤消耗定額,,式中 Kf 2烘干用干煤消耗定額（t/t熟料)； M濕需烘干的濕物料量，用年平衡法時以t/年表示，用周平衡法時以t/周表示； 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；用周平衡法時以熟料 周產(chǎn)量表示； w1、w2分別表示烘干前、后物料的含水量（%）； q烘蒸發(fā)1kg水分的耗熱量(kJ/kg水)；可

8、參考烘干機經(jīng)驗數(shù)據(jù)，而準確的數(shù)據(jù)應(yīng)通過具體烘干機的熱工計算求得,含天然水分的濕物料消耗定額,式中 K濕、K干分別表示濕物料、干物料消耗定額(kg/kg熟料)； w0該濕物料的天然水分（%）。,3原燃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，將濕石灰百消耗定額乘以熟料周產(chǎn)量便得出濕石灰石每周需要量；乘以熟料年產(chǎn)量便得出濕石灰石每年需要量。 將計算結(jié)果匯總成物料平衡表，其格式如表32所示（p60）。,水泥廠物料平衡表 表32,注： 1采用年平衡法時，可不列第8和第12欄；采用周平衡法時，可不列第9和第13欄。

9、2備注中可列出：生料組分、物料配比、生熟料消耗定額，燒成熱耗和烘干熱耗、煤的熱值等,（二）陶瓷廠的物料平衡計算,1衡算步驟 1）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，選擇衡算的項目。凡具有主機設(shè)備的工序必須立項衡算，而只有輔助設(shè)備或非重要設(shè)備的工序，可以不單獨列項，此外上下加工量相差不大的工序如原料的粗碎、中碎工序，可以并項計算。 2）確定與衡算項目密切相關(guān)的工藝參數(shù)，如損失率、廢品率、回坯率和燒失率等。 3）根據(jù)計劃任務(wù)書中的設(shè)計產(chǎn)量及損失率、廢品率，逆著生產(chǎn)流程的工序，計算各工序的加工任務(wù)，一般從包裝 檢驗(裝配） 焙燒 上釉 干燥 成型 制泥逐項進行計算。 4）編制物料衡算表，把計算結(jié)果列入表中(參見表3-

10、3、表3-4)。,（三）玻璃廠的物料平衡計算,1總工藝計算(亦稱產(chǎn)量計算) 平板玻璃的品種，主要以玻璃厚度分類，常用的平板破璃厚度為2、3、5、6mm，根據(jù)使用要求不同，也可以生產(chǎn)小于2mm的薄玻璃和8、10mm以上的厚平板玻璃。 我國平板玻璃現(xiàn)行的計量單位是重量箱(簡稱重箱)。1重量箱等于2mm厚的平板玻璃10m2。其他不同厚度的玻璃，按表3-5所列的重量箱折算系數(shù)折算重量箱。重量箱折算系數(shù)是根據(jù)平板玻璃不同厚度重量情況規(guī)定的。1重量箱玻璃質(zhì)量是50kg。,玻璃厚度（mm）2 3 4 5 6 8 10 12折算系數(shù) 1 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0

11、 5.0 6.0例如，3mm厚10m2玻璃折算為1.5重量箱。,第二節(jié) 工藝設(shè)備的選型與計算,工藝設(shè)備的選型和計算也是工廠設(shè)計的重要組成部分之一，在確定生產(chǎn)工藝流程并完成物料平衡計算后進行。 工藝設(shè)備，按照性質(zhì)可分機械設(shè)備和熱工設(shè)備；按照用途又可分主要設(shè)備和輔助設(shè)備。 主要設(shè)備用以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的設(shè)備。 輔助設(shè)備指對所加工的材料在性質(zhì)和形狀方面不發(fā)生任何影響，僅在生產(chǎn)流程中和主機配套，起輔助作用的設(shè)備。,工藝設(shè)備選型和計算的任務(wù)是:,根據(jù)配方、生產(chǎn)性質(zhì)、產(chǎn)量大小和工藝流程選擇設(shè)備的型式，然后確定設(shè)備的規(guī)格大小，最后根據(jù)各工序的加工量和設(shè)備的生產(chǎn)能力進行計算，確定所需設(shè)備臺數(shù)。設(shè)計的順序是先

12、選定主要設(shè)備，輔助設(shè)備的選擇往往要結(jié)合工藝布置來進行。,一、設(shè)備選型應(yīng)考慮的因素,1.滿足生產(chǎn)工藝要求 2.機械化和自動化水平 3.設(shè)備性能良好 4.管理、維修方便，工藝布置合理 5.節(jié)約能源 6.使用場合及設(shè)備來源 7.技術(shù)經(jīng)濟比較,二、主機設(shè)備的確定,（一）水泥廠主機設(shè)備的確定 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： 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

13、根據(jù)車間工作制度和主機運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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表313(p70)。,2周平衡法,計算步驟是： 根據(jù)車間工作制度，定出主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)，并根據(jù)物料周平衡量，求出該主機要求的小時產(chǎn)量： 式中 GH要求主機小時產(chǎn)量（t/h）； Gw物料周平衡量（t/周）； H 主機每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)，可參考表3-14。,將計算結(jié)果匯總成主機要求生產(chǎn)能力平衡表，其格式如表315和316

14、所示(p72)。 根據(jù)年平衡法或周平衡法算出的要求主機小時產(chǎn)量，并考慮整個工藝流程和工藝布置后，即可進行主機選型計算，確定主機的型式、規(guī)格和臺數(shù)，最后可匯總成主機平衡表，其格式如表317所示(p72)。,3計算主機的數(shù)量,主機的數(shù)量可按下式計算 n = 式中 n主機臺數(shù)； GH要求主機小時產(chǎn)量（t/h）； G臺時主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）。 4核算主機的實際利用率 0 = 式中 0主機的實際年利用率； 標定的主機年利用率。,H0 = 式中 H0主機每周實際運轉(zhuǎn)小時數(shù)； H主機平衡計算時的每周運轉(zhuǎn)小時數(shù)。,（二）陶瓷廠主機設(shè)備的確定,1.理論設(shè)備

15、臺數(shù)的計算 M理 = Q / F H臺 （臺） 式中: M理設(shè)備的理論臺數(shù)，臺; Q制品的加工數(shù)量，噸或件/年; F設(shè)備的生產(chǎn)能力，噸或件/時; H臺 設(shè)備的年時基數(shù)，小時。,2實際設(shè)備臺數(shù)的計算 M實 = M理 / （臺） 式中: M實實際設(shè)備臺數(shù)，臺; 設(shè)備負荷率（或設(shè)備利用系數(shù)）, %。 在工藝設(shè)計中，計算實際設(shè)備臺數(shù)時，還常采用設(shè)備不平衡系數(shù)（或儲備系數(shù))，計算方法如下: M實 = K M理 式中: K設(shè)備不平衡系數(shù)(或儲備系數(shù)) 。,（三）玻璃廠主機設(shè)備的確定,確定車間主機的步驟是，根據(jù)所選的車間工藝流程、主機的形式和規(guī)格，先計算主機的生產(chǎn)能力（小時產(chǎn)

16、量），然后根據(jù)要求主機的小時產(chǎn)量（由總工藝計算得到）計算主機的臺數(shù)。 主機的數(shù)量可按下式計算 n = GH / G臺時1.2 式中 n主機臺數(shù)； 1.2儲備系數(shù)； GH要求主機小時產(chǎn)量（t/h），由總工藝計算得到； G臺時主機標定臺時產(chǎn)量（t/h）。,上式算出的n應(yīng)等于或略小于整數(shù)，取整數(shù)值。如果算出的n不接近于整數(shù)時，則應(yīng)采取相應(yīng)措施，或者另行選擇主機規(guī)格，標定主機產(chǎn)量，進行重新計算。 主機設(shè)備臺數(shù)不宜過多，否則將會使工藝布置和生產(chǎn)管理復雜化，亦將影響到各項技術(shù)經(jīng)濟指標。,（四）主機生產(chǎn)能力的標定,同類型同規(guī)格的設(shè)備，在不同的生產(chǎn)條件下（如物料的易磨性、易燒性、產(chǎn)品

17、質(zhì)量要求以及具體操作條件等），其產(chǎn)量可以有很大的差異。所以在確定了主機的型式和規(guī)格后，應(yīng)對主機的小時生產(chǎn)能力進行標定，即根據(jù)設(shè)計中的具體技術(shù)條件確定設(shè)備的小時生產(chǎn)能力。 標定設(shè)備生產(chǎn)能力的主要依據(jù)是：定型設(shè)備的技術(shù)性能說明；經(jīng)驗公式（或理論公式）的推算；與同類型同規(guī)格生產(chǎn)設(shè)備的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比。務(wù)必使標定的設(shè)備生產(chǎn)能力既是先進的又是可靠的。同時還要說明設(shè)備達到設(shè)計標定能力的具體條件和必須采取的措施。,三輔屬設(shè)備的確定,生產(chǎn)流程中與主機配套的設(shè)備統(tǒng)稱為輔屬設(shè)備。 輔屬設(shè)備的選型方法和主要設(shè)備大體相同。需要選擇設(shè)備的型式和規(guī)格，確定設(shè)備的臺數(shù)。 輔屬設(shè)備選型的基本原則是: 要保證主要設(shè)備生產(chǎn)

18、的連續(xù)、均衡，不能因附屬設(shè)備選型不當而影響正常生產(chǎn)。 因此除了選擇適當?shù)男褪揭酝猓诖_定具體規(guī)格和臺數(shù)時，應(yīng)根據(jù)主機的最大生產(chǎn)能力，并使附屬設(shè)備對主機設(shè)備具有一定的儲備能力。確定輔屬設(shè)備臺數(shù)時要和主要設(shè)備一樣，在一般情況下，應(yīng)力求減少設(shè)備的臺數(shù)。但對于某些需要經(jīng)常維修或易出故障的附屬設(shè)備，要考慮備用，以保證生產(chǎn)連續(xù)進行。,第三節(jié) 物料儲存設(shè)施的選擇與計算,物料儲存設(shè)施的選擇與計算是工藝設(shè)計計算的重要組成部分，是繼物料平衡計算、設(shè)備選型計算之后，工藝專業(yè)要完成的第三大平衡計算項目。 為保證工廠生產(chǎn)的連續(xù)進行和產(chǎn)品的均衡出廠以及滿足生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的需要或某種生產(chǎn)工藝過程的需要，工廠必須設(shè)置各種物料儲存設(shè)施以儲備物料。各種儲存設(shè)施的型式及容量，應(yīng)視儲存物料的性狀及要求的儲存期而定。,計算時，首先確定儲存期，并計算要求的儲存量，而后選擇儲存設(shè)施的型式、規(guī)格，并算出其數(shù)量、容積或面積，并將計算結(jié)果匯總成儲庫一覽表，其格式如表319所示。,儲庫一覽表 表319,物料儲存期的確定，儲存設(shè)施的型式及計算方法將在第四章第五節(jié)中詳述。,