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1、湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论第三章第三章工艺计算及工艺设备选型工艺计算及工艺设备选型w工艺计算包括物料平衡计算、工艺设备选工艺计算包括物料平衡计算、工艺设备选型计算及储存设施的计算。型计算及储存设施的计算。w第一节第一节物料平衡计算物料平衡计算w一、物料平衡计算在设计中的作用一、物料平衡计算在设计中的作用w物料平衡计算是以生产规模、产品方案、物料平衡计算是以生产规模、产品方案、工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，对工厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方厂生产过程中各工序物料量的一种近似计算方法。法。湖
2、南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论物料平衡计算的作用：物料平衡计算的作用：w1计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理计算从原料进厂至成品出厂各工序所需处理的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型的物料量，作为确定车间生产任务、设备选型及人员编制的依据。及人员编制的依据。w2计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为计算各种原料、辅助材料及燃料需要量作为总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种总图设计中确定运输量、运输设备和计算各种堆场、料仓面积的依据。堆场、料仓面积的依据。w3计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、计算水、电和劳动力的需要量，确定原材料、
3、燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算燃料等的单位消耗指标，作为公用设计和计算产品成本等的依据。产品成本等的依据。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论二、物料平衡计算的基础资料二、物料平衡计算的基础资料w1水泥厂物料平衡计算的基础资料：水泥厂物料平衡计算的基础资料：w工厂规模，生料各组分配合比及生料外加工厂规模，生料各组分配合比及生料外加物比例、水分、消耗定额；水泥各组分配合比、物比例、水分、消耗定额；水泥各组分配合比、水分；燃料品种、水分、热值；熟料烧成热耗，水分；燃料品种、水分、热值；熟料烧成热耗，物料烘干热耗和车间工作制度等。物料烘干热耗和车间
4、工作制度等。w生料各组分配合比生料各组分配合比配料计算确定配料计算确定；w水泥各组分配合比水泥各组分配合比水泥中熟料、石膏和混水泥中熟料、石膏和混合材的比例，视水泥品种和质量要求而定合材的比例，视水泥品种和质量要求而定；w车间工作制度车间工作制度生产周制度生产周制度，生产班制度，生产班制度。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论2陶瓷厂主要工艺参数陶瓷厂主要工艺参数:w1）各种原料的灼烧减量及自然含水率；坯釉料）各种原料的灼烧减量及自然含水率；坯釉料加工过程中泥浆、泥料、生坯和生坯干燥后的加工过程中泥浆、泥料、生坯和生坯干燥后的含水率。含水率。w2）坯坯
5、釉釉料料配配方方、坯坯釉釉比比、坯坯料料烧烧失失率率（灼灼烧烧减减量）、熔块烧失率等。量）、熔块烧失率等。w3）成品和半成品单重。）成品和半成品单重。w4）各工序损失率。）各工序损失率。w5）各工序废品率。）各工序废品率。w6）其它生产工艺参数。）其它生产工艺参数。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论3玻璃厂物料平衡计算的基础资料：玻璃厂物料平衡计算的基础资料：w计算的基准计算的基准熔制车间的生产能力。熔制车间的生产能力。1、配合料中各原料组分配比。、配合料中各原料组分配比。2、工厂的生产规模、生产方法和、工厂的生产规模、生产方法和产品品种。产品品种。
6、3、产品规格。、产品规格。4、年工作日。、年工作日。5、玻璃原板宽度（、玻璃原板宽度（m）。）。6、引上机利用率（、引上机利用率（%)。7、玻璃引上（或拉引）速度。、玻璃引上（或拉引）速度。8、引上率（、引上率（%）。）。9、切裁率（、切裁率（%）。）。10、包装破损率（、包装破损率（%）。）。11、运输破损率（、运输破损率（%）。）。12、总成品率（、总成品率（%）。）。13、搅玻璃水率（、搅玻璃水率（%）。）。14、碎玻璃损失率（、碎玻璃损失率（%）。）。15、玻璃密度。、玻璃密度。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论三、物料平衡计算的方法和步骤三
7、、物料平衡计算的方法和步骤w（一）水泥厂的物料平衡计算（一）水泥厂的物料平衡计算w1烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算w1）年平衡法）年平衡法w计算步骤是：按计划任务书对工厂规模计算步骤是：按计划任务书对工厂规模(水泥年水泥年产量）的要求，先计算要求的熟料年产量，然产量）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。烧成系统和工厂的生产能力。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工
8、学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w（1）要求的熟料年产量可按下式计算：）要求的熟料年产量可按下式计算：ww式中式中Qy要求的熟料年产量（要求的熟料年产量（t熟料熟料/年年);wGy工厂规模工厂规模(t水泥水泥/年年);wd水泥中石膏的掺入量（水泥中石膏的掺入量（);we水泥中混合材的掺入量水泥中混合材的掺入量();wp水泥的生产损失水泥的生产损失()，可取为，可取为35。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（2）窑的台数可按下式计算）窑的台数可按下式计算:w式中式中n窑的台数窑的台数;wQy要求的熟料年产量要求的熟料年产量(t/年年);wQh.1所选
9、窑的标定台时产量所选窑的标定台时产量(t/台台.h);w窑窑的的年年利利用用率率，以以小小数数表表示示。不不同同窑窑的的年年利利用用率率可可参参考考下下列列数数值值:湿湿法法窑窑0.90;传传统统干干法法窑窑0.85;机机立立窑窑0.80.85；悬悬浮浮预预热热器器窑窑、预分解窑预分解窑0.85;w8760全年日历小时数。全年日历小时数。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（3）烧成系统的生产能力按下式计算）烧成系统的生产能力按下式计算:w熟料小时产量熟料小时产量Qh=nQh.1(t/h)w熟料日产量熟料日产量Qd=24Qh(t/d)w熟料年产量熟料年
10、产量Qy=8760Qh(t/年年)湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（4）工厂的生产能力按下列各）工厂的生产能力按下列各式由烧成车间的生产能力求得式由烧成车间的生产能力求得:w水泥小时产量水泥小时产量w水泥日产量水泥日产量Gd=24Ghw水泥年产量水泥年产量Gy=8760Gh湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论2）周平衡法）周平衡法w计算步骤是：计算步骤是：w按计划任务书对工厂规模按计划任务书对工厂规模(熟料日产熟料日产量量)的要求，选择窑型和规格，标定窑的的要求，选择窑型和规格，标定窑的台时产量，计算窑的台
11、数，然后再核算出台时产量，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。烧成系统和工厂的每周生产能力。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论2原、燃材料消耗定额的计算原、燃材料消耗定额的计算w1）原料消耗定额）原料消耗定额:w（1）考考虑虑煤煤灰灰掺掺入入时时，1t熟熟料料的的干干生生料料理理论论消消耗量耗量:w式中式中KT干生料理论消耗量干生料理论消耗量(t/t熟料熟料)；wI干生料的烧失量干生料的烧失量(%)；s煤灰掺如量，以熟料百分数表示煤灰掺如量，以熟料百分数表示(%)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂
12、工艺设计概论（2）考虑生产损失时，）考虑生产损失时，1t熟料熟料的干生料消耗定额：的干生料消耗定额：w式中式中K生生干生料消耗定额（干生料消耗定额（t/t熟料）；熟料）；wP生生生料的生产损失（生料的生产损失（%)，一般，一般35%；湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（3）各种干原料消耗定额）各种干原料消耗定额K原原=K生生x式中式中:K原原某种干原料的消耗定额（某种干原料的消耗定额（t/t熟料）；熟料）；P生生干生料消耗定额（干生料消耗定额（t/t熟料）；熟料）；x干生料中该原料的配合比干生料中该原料的配合比(%)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技
13、大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w2）干石膏消耗定额）干石膏消耗定额式中式中Kd干石膏消耗定额（干石膏消耗定额（t/t熟料）；熟料）；d、e水水泥泥中中石石膏膏、混混合合材材的的掺掺入入量量（%)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w3）干混合材消耗定额）干混合材消耗定额式中式中Ke干混合材消耗定额（干混合材消耗定额（t/t熟料）；熟料）；d、e水水泥泥中中石石膏膏、混混合合材材的的掺掺入入量量（%)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4）烧成用干煤消耗定额）烧成用干煤消耗定额式中式中Kf1烧
14、成用干煤消耗定额（烧成用干煤消耗定额（t/t熟料熟料);q熟料烧成熟耗熟料烧成熟耗(kJ/kg熟料熟料);Q干煤低位热值干煤低位热值(kJ/kg干煤干煤);Pf煤的生产损失，一般取煤的生产损失，一般取3%。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论5）烘干用干煤消耗定额）烘干用干煤消耗定额式中式中Kf2烘干用干煤消耗定额（烘干用干煤消耗定额（t/t熟料熟料)；M湿湿需需烘烘干干的的湿湿物物料料量量，用用年年平平衡衡法法时时以以t/年年表表示示，用用周周平衡法时以平衡法时以t/周表示；周表示；Q烧烧烧烧成成系系统统生生产产能能力力，用用年年平平衡衡法法时时以以
15、熟熟料料年年产产量量表表示；用周平衡法时以熟料示；用周平衡法时以熟料周产量表示；周产量表示；w1、w2分别表示烘干前、后物料的含水量（分别表示烘干前、后物料的含水量（%）；）；q烘烘蒸蒸发发1kg水水分分的的耗耗热热量量(kJ/kg水水)；可可参参考考烘烘干干机机经经验验数数据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得据，而准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论含天然水分的湿物料消耗定含天然水分的湿物料消耗定额额w式式中中K湿湿、K干干分分别别表表示示湿湿物物料料、干干物物料料消消耗定额耗定额(kg/kg熟料熟料
16、)；ww0该湿物料的天然水分（该湿物料的天然水分（%）。）。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论3原燃材料需要量的计算和原燃材料需要量的计算和物料平衡表的编制物料平衡表的编制w将各种物料消耗定额乘以烧成系统生产能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，将湿石力，可求出各种物料的需要量。例如，将湿石灰百消耗定额乘以熟料周产量便得出湿石灰石灰百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周需要量；乘以熟料年产量便得出湿石灰石每年需要量。每年需要量。w将计算结果汇总成物料平衡表，其格式如将计算结
17、果汇总成物料平衡表，其格式如表表32所示（所示（p60）。）。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论 水泥厂物料平衡表 表32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小时日周年小时日周年1234567891011121314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和第12栏；采用周平衡法时，可不列第9和第13栏。2备注中可列出：生料组分、物料配比、生熟料消耗定额，烧成热耗和烘干热耗、煤的热值等 湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无
18、机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w一、物料平衡式：（不考虑生产损失）n1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料n2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料n3、灼烧生料+煤灰（掺入熟料中的）=熟料n4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F)IM=A/F湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w二、配料方法n1、尝试误差法l先按假定的原料配合比计算熟料的组成。若计算结果不符合要求，则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。n2、递减试凑法l从假定的熟料化学成分中依
19、次递减假定配分比的原料组分，试凑至符合要求为止。n3、酸碱滴定法l根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算，较快地得出各种原料的配合比 n4、烧失量法l水泥生料的烧失量一般为3436%。预先确定的生料烧失量数，按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量，计算原料的配合比。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w已知原料、燃料的有关分析数据如表410、411，假设用窑外分解窑以三种原料配合进行生产，要求熟料的三个率值为：KH0.890.02、SM2.10.1、IM1.30.1，单位熟料热耗为q=335
20、0kj/kg熟料，试计算原料的配合比。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w原料与煤灰的化学成份表410名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO总和石灰石42.662.420.310.1953.130.5799.28粘土5.2770.2514.725.481.470.9298.05铁粉_34.4211.5348.273.530.0997.84煤灰_53.5235.344.464.791.1999.30湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w煤的工业分析表411
21、 挥发物固定碳灰分Ay热值Qy水分22.42%49.02%28.56%20930kj/kg 0.6%湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w1、计算煤灰掺入量GA=(qAyS)/(Qy)*100)(S为粉尘沉降率)=(3350*28.56*100)/(20930*100)=4.57%湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w2、计算要求的熟料化学成份设97.5%则 Fe2O3=/(2.8KH+1)(IM+1)SM+2.65IM+1.35)=4.5%Al2O3=IM*Fe2O
22、3=5.85%SiO2=SM(Al2O3+Fe2O3)=21.74%CaO=-(SiO2+Al2O3+Fe2O3)=65.41%湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w3、以100kg熟料为基准，列表递减如下湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论计算步骤SiO2Al2O3Fe2O3CaO其它备注要求的熟料组成4.57kg煤灰21.745.854.5065.412.502.451.620.200.220.09差122kg石灰石19.294.234.3065.192.4165.19/53.13*1
23、00=122.72.950.380.2364.821.57差-23kg粘土16.343.854.070.370.8416.34/70.25*100=23.3kg16.163.391.260.320.66差6kg铁粉0.180.462.810.050.182.81/48.27*100=5.8kg2.060.692.890.210.14差+2.6kg粘土-1.88-0.23-0.080.160.041.88/70.25*100=2.6kg-1.82-0.38-0.14-0.04-0.07差-0.060.150.060.120.11偏差不大，不再重算递减试凑湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化
24、工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w4、按上表干原料质量比换算为百分配合比：干石灰石122/(122+20.4+6.0)*100%=82.2%干粘土20.4/(122+20.4+6.0)*100%=13.7%干铁粉6.0/(122+20.4+6.0)*100%=4.1%湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w5、按干原料配合比计算生料和熟料的组成见下表湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w生料、熟料的化学成份名称配合比 烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaO石灰石8
25、2.2035.071.990.260.1643.67粘土13.700.729.622.020.750.19铁粉4.101.410.471.980.15生料10035.7913.022.752.8944.01灼烧生料20.284.284.5068.54灼烧生料95.4319.354.084.2965.41煤灰4.572.451.620.200.22熟料10021.805.74.4065.63湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w6、按计算的熟料组成验算率值KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S=0.895 SM=S/(A+
26、F)=2.14 IM=A/F=1.27 所得结果KH、SM与要求相比均略高，而铝率略低，但已十分接近要求值，可按此配料进行生产湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论4.水泥厂配料计算实例w7、计算湿物料的配合比设原料操作水分：石灰石为1%；粘土为0.8%；铁粉为12%，则湿物料的配合比为：湿石灰石82.2/(100-1)*100=83.03 湿粘土13.7/(100-0.8)*100=13.81 湿铁粉4.1/(100-12)*100=4.65湿物料配合百分比为：81.80%：13.61%：4.59%湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非
27、金属材料工厂工艺设计概论（二）陶瓷厂的物料平衡计算（二）陶瓷厂的物料平衡计算w1衡算步骤衡算步骤w1）根根据据生生产产工工艺艺流流程程，选选择择衡衡算算的的项项目目。凡凡具具有有主主机机设设备备的的工工序序必必须须立立项项衡衡算算，而而只只有有辅辅助助设设备备或或非非重重要要设设备备的的工工序序，可可以以不不单单独独列列项项，此此外外上上下下加加工工量量相相差差不不大大的的工工序序如如原原料料的的粗碎、中碎工序，可以并项计算。粗碎、中碎工序，可以并项计算。w2）确确定定与与衡衡算算项项目目密密切切相相关关的的工工艺艺参参数数，如如损损失失率率、废废品品率率、回坯率和烧失率等。回坯率和烧失率等。
28、w3）根根据据计计划划任任务务书书中中的的设设计计产产量量及及损损失失率率、废废品品率率，逆逆着着生生产产流流程程的的工工序序，计计算算各各工工序序的的加加工工任任务务，一一般般从从包包装装检检验验(装装配配）焙焙烧烧上上釉釉干干燥燥成成型型制制泥泥 逐逐项项进进行行计计算。算。w4）编制物料衡算表，把计算结果列入表中）编制物料衡算表，把计算结果列入表中(参见表参见表3-3、表、表3-4)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（三）玻璃厂的物料平衡计算（三）玻璃厂的物料平衡计算w1总工艺计算总工艺计算(亦称产量计算亦称产量计算)w平平板板玻玻璃璃的的品
29、品种种，主主要要以以玻玻璃璃厚厚度度分分类类，常常用用的的平平板板破破璃璃厚厚度度为为2、3、5、6mm，根根据据使使用用要要求求不不同同，也也可可以以生生产产小小于于2mm的的薄薄玻玻璃璃和和8、10mm以以上上的的厚厚平平板玻璃。板玻璃。w我国平板玻璃现行的计量单位是重量箱我国平板玻璃现行的计量单位是重量箱(简称重箱简称重箱)。1重量箱等于重量箱等于2mm厚的平板玻璃厚的平板玻璃10m2。其他不同厚。其他不同厚度的玻璃，按表度的玻璃，按表3-5所列的重量箱折算系数折算重量箱。所列的重量箱折算系数折算重量箱。重量箱折算系数是根据平板玻璃不同厚度重量情况规重量箱折算系数是根据平板玻璃不同厚度重
30、量情况规定的。定的。1重量箱玻璃质量是重量箱玻璃质量是50kg。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论玻璃厚度（玻璃厚度（mm）2345681012折算系数折算系数11.52.02.53.04.05.06.0例如，例如，3mm厚厚10m2玻璃折算为玻璃折算为1.5重量箱。重量箱。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论确定玻璃配料工艺参数的方法确定玻璃配料工艺参数的方法由于生产方法不同，指标的名称和数值各不相由于生产方法不同，指标的名称和数值各不相同地。同类型厂由于大、中、小型规模不同，工艺同地。同类型厂由于大、中、
31、小型规模不同，工艺技术指标相差也比较大。因此要慎重考虑和分析设技术指标相差也比较大。因此要慎重考虑和分析设计中拟采用的工艺技术指标。既不能太先进，脱离计中拟采用的工艺技术指标。既不能太先进，脱离国内的生产水平，使设计的工厂长期达不到设计指国内的生产水平，使设计的工厂长期达不到设计指标；也不能太落后，使工厂生产潜力过大，设计确标；也不能太落后，使工厂生产潜力过大，设计确定的工艺技术指标应该通过国内有关工厂的调查研定的工艺技术指标应该通过国内有关工厂的调查研究，取平均值或略高于平均值。究，取平均值或略高于平均值。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论第二节第
32、二节工艺设备的选型与计算工艺设备的选型与计算w工艺设备的选型和计算也是工厂设计的重工艺设备的选型和计算也是工厂设计的重要组成部分之一，在确定生产工艺流程并完成要组成部分之一，在确定生产工艺流程并完成物料平衡计算后进行。物料平衡计算后进行。w工艺设备，按照性质可分机械设备和热工工艺设备，按照性质可分机械设备和热工设备；按照用途又可分主要设备和辅助设备。设备；按照用途又可分主要设备和辅助设备。w主要设备主要设备用以实现生产过程的设备。用以实现生产过程的设备。w辅助设备辅助设备指对所加工的材料在性质和形状指对所加工的材料在性质和形状方面不发生任何影响，仅在生产流程中和主机方面不发生任何影响，仅在生产
33、流程中和主机配套，起辅助作用的设备。配套，起辅助作用的设备。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论工艺设备选型和计算的任务是工艺设备选型和计算的任务是:w根据配方、生产性质、产量大小和工根据配方、生产性质、产量大小和工艺流程选择设备的型式，然后确定设备的艺流程选择设备的型式，然后确定设备的规格大小，最后根据各工序的加工量和设规格大小，最后根据各工序的加工量和设备的生产能力进行计算，确定所需设备台备的生产能力进行计算，确定所需设备台数。设计的顺序是先选定主要设备，辅助数。设计的顺序是先选定主要设备，辅助设备的选择往往要结合工艺布置来进行。设备的选择往往要结
34、合工艺布置来进行。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论一、设备选型应考虑的因素一、设备选型应考虑的因素w1.满足生产工艺要求满足生产工艺要求w2.机械化和自动化水平机械化和自动化水平w3.设备性能良好设备性能良好w4.管理、维修方便，工艺布置合理管理、维修方便，工艺布置合理w5.节约能源节约能源w6.使用场合及设备来源使用场合及设备来源w7.技术经济比较技术经济比较湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论二、主机设备的确定二、主机设备的确定w（一）水泥厂主机设备的确定（一）水泥厂主机设备的确定w1年平衡法年平衡法w
35、计算步骤计算步骤w根据车间工作制度，选取主机的年利用率，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并根据物料年平衡量，求出该主机要求的小时产量：产量：wGH主机要求小时产量主机要求小时产量（t/h）wGy物料年平衡量（物料年平衡量（t/年）年）w预定的主机年利用率（以小数预定的主机年利用率（以小数表示）表示）湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w预定的主机年利用率可根据车间工作制度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：和主机运转时间用下式求出：w或或w式中式中k0每年工作周数（周每年工作周数（
36、周/年）年）wk1每周工作日数（日每周工作日数（日/周）周）wk2每日工作班数（班每日工作班数（班/日）日）wk3每班主机运转小时数（小时每班主机运转小时数（小时/班）班）wk每年工作日数（日每年工作日数（日/年）年）w水泥厂主机年利用率可参考表水泥厂主机年利用率可参考表313(p70)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论2周平衡法周平衡法w计算步骤是：计算步骤是：w根据车间工作制度，定出主机每周运转小根据车间工作制度，定出主机每周运转小时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求时数，并根据物料周平衡量，求出该主机要求的小时产量：的小时产量：w式中式中
37、GH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h）；）；Gw物料周平衡量（物料周平衡量（t/周）；周）；H主机每周运转小时数，可参考表主机每周运转小时数，可参考表3-14。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w将计算结果汇总成主机要求生产能力平衡将计算结果汇总成主机要求生产能力平衡表，其格式如表表，其格式如表315和和316所示所示(p72)。w根据年平衡法或周平衡法算出的要求主机根据年平衡法或周平衡法算出的要求主机小时产量，并考虑整个工艺流程和工艺布置后，小时产量，并考虑整个工艺流程和工艺布置后，即可进行主机选型计算，确定主机的型式、规即可进行主机选型
38、计算，确定主机的型式、规格和台数，最后可汇总成主机平衡表，其格式格和台数，最后可汇总成主机平衡表，其格式如表如表317所示所示(p72)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论3计算主机的数量计算主机的数量n主机的数量可按下式计算主机的数量可按下式计算n=n式中式中n主机台数；主机台数；GH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h）；）；G台时台时主机标定台时产量（主机标定台时产量（t/h）。）。n4核算主机的实际利用率核算主机的实际利用率n0=式中式中0主机的实际年利用率；主机的实际年利用率；标定的主机年利用率。标定的主机年利用率。湖南科技大学化学化
39、工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论wH0=w式中式中H0主机每周实际运转小时数；主机每周实际运转小时数；wH主机平衡计算时的每周运转小时数。主机平衡计算时的每周运转小时数。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（二）陶瓷厂主机设备的确（二）陶瓷厂主机设备的确定定w1.理论设备台数的计算理论设备台数的计算wM理理=Q/FH台台（台）（台）w式中式中:M理理设备的理论台数，台设备的理论台数，台;wQ制品的加工数量，吨或件制品的加工数量，吨或件/年年;wF设备的生产能力，吨或件设备的生产能力，吨或件/时时;wH台台设备的年时基数，小时
40、。设备的年时基数，小时。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w2实际设备台数的计算实际设备台数的计算wM实实=M理理/（台）（台）w式中式中:M实实实际设备台数，台实际设备台数，台;w设备负荷率（或设备利用系数）设备负荷率（或设备利用系数）,%。w在在工工艺艺设设计计中中，计计算算实实际际设设备备台台数数时时，还还常常采采用用设设备备不不平平衡衡系系数数（或或储储备备系系数数)，计计算算方方法如下法如下:wM实实=KM理理w式中式中:K设备不平衡系数设备不平衡系数(或储备系数或储备系数)。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工
41、厂工艺设计概论（三）玻璃厂主机设备的确定（三）玻璃厂主机设备的确定w确定车间主机的步骤是，根据所选的车间工艺流确定车间主机的步骤是，根据所选的车间工艺流程、主机的形式和规格，先计算主机的生产能力（小程、主机的形式和规格，先计算主机的生产能力（小时产量），然后根据要求主机的小时产量（由总工艺时产量），然后根据要求主机的小时产量（由总工艺计算得到）计算主机的台数。计算得到）计算主机的台数。w主机的数量可按下式计算主机的数量可按下式计算wn=GH/G台时台时1.2w式中式中n主机台数；主机台数；w1.2储备系数；储备系数；wGH要求主机小时产量（要求主机小时产量（t/h），由总工艺计算得到；），由总
42、工艺计算得到；wG台时台时主机标定台时产量（主机标定台时产量（t/h）。）。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w上上式式算算出出的的n应应等等于于或或略略小小于于整整数数，取取整整数数值值。如如果果算算出出的的n不不接接近近于于整整数数时时，则则应应采采取取相相应应措措施施，或或者者另另行行选选择择主主机机规规格格，标定主机产量，进行重新计算。标定主机产量，进行重新计算。w主机设备台数不宜过多，否则将会使工主机设备台数不宜过多，否则将会使工艺布置和生产管理复杂化，亦将影响到各艺布置和生产管理复杂化，亦将影响到各项技术经济指标。项技术经济指标。湖南科技
43、大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论（四）主机生产能力的标定（四）主机生产能力的标定w同同类类型型同同规规格格的的设设备备，在在不不同同的的生生产产条条件件下下（如如物物料料的的易易磨磨性性、易易烧烧性性、产产品品质质量量要要求求以以及及具具体体操操作作条条件件等等），其其产产量量可可以以有有很很大大的的差差异异。所所以以在在确确定定了了主主机机的的型型式式和和规规格格后后，应应对对主主机机的的小小时时生生产产能能力力进进行行标标定定，即即根根据据设设计计中中的的具具体体技技术术条条件件确确定定设设备备的的小小时时生生产产能能力。力。w标定设备生产能力的主要依
44、据是：定型设备的技术性标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（或理论公式）的推算；与同类型能说明；经验公式（或理论公式）的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。务必使标定的同规格生产设备的实际生产数据对比。务必使标定的设备生产能力既是先进的又是可靠的。同时还要说明设备生产能力既是先进的又是可靠的。同时还要说明设备达到设计标定能力的具体条件和必须采取的措施。设备达到设计标定能力的具体条件和必须采取的措施。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论三辅属设备的确定三辅属设备的确定w生产流程中与主机配套的设备统称为辅属设备。生产流
45、程中与主机配套的设备统称为辅属设备。w辅属设备的选型方法和主要设备大体相同。需要选择辅属设备的选型方法和主要设备大体相同。需要选择设备的型式和规格，确定设备的台数。设备的型式和规格，确定设备的台数。w辅属设备选型的基本原则是辅属设备选型的基本原则是:w 要保证主要设备生产的连续、均衡，不能因附属设备选型不当而影响正常生产。因此除了选择适当的型式以外，在确定具体规格和台数时，应根据主机的最大生产能力，并使附属设备对主机设备具有一定的储备能力。确定辅属设备台数时要和主要设备一样，在一般情况下，应力求减少设备的台数。但对于某些需要经常维修或易出故障的附属设备，要考虑备用，以保证生产连续进行。湖南科技
46、大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论第三节第三节物料储存设施的选择与计算物料储存设施的选择与计算w物物料料储储存存设设施施的的选选择择与与计计算算是是工工艺艺设设计计计计算算的的重重要要组组成成部部分分，是是继继物物料料平平衡衡计计算算、设设备备选选型型计计算算之之后后，工工艺艺专专业业要要完完成成的的第第三三大大平平衡衡计计算算项目。项目。w为保证工厂生产的连续进行和产品的均衡出为保证工厂生产的连续进行和产品的均衡出厂以及满足生产过程中质量控制的需要或某种厂以及满足生产过程中质量控制的需要或某种生产工艺过程的需要，工厂必须设置各种物料生产工艺过程的需要，工厂
47、必须设置各种物料储存设施以储备物料。各种储存设施的型式及储存设施以储备物料。各种储存设施的型式及容量，应视储存物料的性状及要求的储存期而容量，应视储存物料的性状及要求的储存期而定。定。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论计算时，首先确定储存期，并计算要求的储存量，而计算时，首先确定储存期，并计算要求的储存量，而后选择储存设施的型式、规格，并算出其数量、容积或面后选择储存设施的型式、规格，并算出其数量、容积或面积，并将计算结果汇总成储库一览表，其格式如表积，并将计算结果汇总成储库一览表，其格式如表319所示。所示。储库一览表储库一览表表表319储储库库名
48、名称称规规格格数数量量库库容容量量储储存存期期单单个个总总共共物料储存期的确定，储存设施的型式及计算方法将在第四章第物料储存期的确定，储存设施的型式及计算方法将在第四章第五节中详述。五节中详述。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w思考题思考题w3-1为为什什么么在在工工艺艺设设计计中中要要进进行行物物料料平平衡衡计计算算，物物料料平衡计算的内容哪些？平衡计算的内容哪些？w3-2怎样编制陶瓷厂物料衡算表？怎样编制陶瓷厂物料衡算表？w3-3陶陶瓷瓷厂厂生生产产设设备备选选型型应应考考虑虑哪哪些些因因素素，如如何何确确定定设备台数？设备台数？w3-4玻玻璃
49、璃生生产产总总工工艺艺计计算算所所需需确确定定的的各各项项工工艺艺技技术术指标有哪些，如何确定玻璃配料工艺参数？指标有哪些，如何确定玻璃配料工艺参数？w3-5怎怎样样进进行行玻玻璃璃厂厂主主机机选选型型计计算算，其其附附属属设设备备选选型原则和方法又是怎样的？型原则和方法又是怎样的？w3-6玻玻璃璃熔熔窑窑的的主主要要技技术术经经济济指指标标有有哪哪些些，其其发发展展趋势如何？趋势如何？w3-7玻玻璃璃配配合合料料的的输输送送设设备备在在有有哪哪些些，各各有有何何优优缺缺点？点？w3-8如何确定玻璃厂各种原料的储存期？如何确定玻璃厂各种原料的储存期？w3-9水泥熟料烧成用煤消耗定额如何计算？水
50、泥熟料烧成用煤消耗定额如何计算？湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w思考题思考题w3-10以教材以教材p136的实例数据，完成该题的配料计算。的实例数据，完成该题的配料计算。湖南科技大学化学化工学院湖南科技大学化学化工学院无机非金属材料工厂工艺设计概论w思考题思考题w3-11某新型干法水泥厂设计产量为日产熟料某新型干法水泥厂设计产量为日产熟料5000T（无机（无机1班班1号学生为号学生为5000吨以后每隔一名学吨以后每隔一名学生增加生增加100吨以此类推，每位学生的产量不得相同）吨以此类推，每位学生的产量不得相同），生料配比、水泥配比及其它原始数据见