工廠工藝設(shè)計(jì)：工藝計(jì)算.ppt

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1、第三章 工藝計(jì)算及工藝設(shè)備選型,工藝計(jì)算包括物料平衡計(jì)算、工藝設(shè)備選型計(jì)算及儲(chǔ)存設(shè)施的計(jì)算。 第一節(jié) 物料平衡計(jì)算 一、物料平衡計(jì)算在設(shè)計(jì)中的作用 物料平衡計(jì)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(duì)工廠生產(chǎn)過程中各工序物料量的一種近似計(jì)算方法。,物料平衡計(jì)算的作用：,1計(jì)算從原料進(jìn)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(jì)算各種原料、輔助材料及燃料需要量作為總圖設(shè)計(jì)中確定運(yùn)輸量、運(yùn)輸設(shè)備和計(jì)算各種堆場、料倉面積的依據(jù)。 3計(jì)算水、電和勞動(dòng)力的需要量，確定原材料、燃料等的單位消耗指標(biāo)，作為公用設(shè)計(jì)和計(jì)算產(chǎn)品成本等的依據(jù)。,二

2、、物料平衡計(jì)算的基礎(chǔ)資料,1水泥廠物料平衡計(jì)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(jì)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）各工序

3、廢品率。 6）其它生產(chǎn)工藝參數(shù)。,3玻璃廠物料平衡計(jì)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(jī)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(jì)算的基準(zhǔn)熔制車間的生產(chǎn)能力。,三、物料平衡計(jì)算的方法和步驟,（一）水泥廠的物料平衡計(jì)算 1燒成車間生產(chǎn)能力和工廠生產(chǎn)能力的計(jì)算 1）年平衡法 計(jì)算步驟是：按計(jì)劃任務(wù)書對(duì)工廠規(guī)模(水泥年產(chǎn)量）的要求，先計(jì)算要求的熟料年產(chǎn)量，然后選擇窯型、規(guī)格，標(biāo)定窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，選取窯的年利用率，計(jì)算窯的臺(tái)數(shù)，最后再核算出燒成系統(tǒng)和工

4、廠的生產(chǎn)能力。,（1）要求的熟料年產(chǎn)量可按下式計(jì)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(tái)數(shù)可按下式計(jì)算:,式中 n窯的臺(tái)數(shù); Qy要求的熟料年產(chǎn)量(t/年); Qh.1 所選窯的標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量(t/臺(tái).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(jī)立窯0.80.85；懸浮預(yù)熱器窯、預(yù)分解窯0.85; 8760全年日歷小時(shí)數(shù)。,（3）燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力按下式計(jì)算:,熟料小時(shí)產(chǎn)量 Qh

5、 = 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(shí)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(jì)算步驟是： 按計(jì)劃任務(wù)書對(duì)工廠規(guī)模(熟料日產(chǎn)量)的要求，選擇窯型和規(guī)格，標(biāo)定窯的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，計(jì)算窯的臺(tái)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(jì)算,1）原料消耗定額: （1）考慮煤灰摻入時(shí)，1t熟料的干生料理論消耗量: 式中 KT干生料理論消耗量(t/t熟料)； I 干生料的燒失量(%)； s 煤灰

6、摻如量，以熟料百分?jǐn)?shù)表示(%)。,（2）考慮煤灰摻入量時(shí)，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（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

7、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(shí)以t/年表示，用周平衡法時(shí)以t/周表示； Q燒燒成系統(tǒng)生產(chǎn)能力，用年平衡法時(shí)以熟料年產(chǎn)量表示；用周平衡法時(shí)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)；可參考烘干機(jī)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)應(yīng)通過具體烘干機(jī)的熱工計(jì)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

8、(kg/kg熟料)； w0該濕物料的天然水分（%）。,3原燃材料需要量的計(jì)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(jì)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(shí)，可不列第8和第12欄；采用周平衡法時(shí)，可不列第9和第13欄。 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(jì)算,1衡算步驟 1）根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，選擇衡算的項(xiàng)目。

9、凡具有主機(jī)設(shè)備的工序必須立項(xiàng)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(dú)列項(xiàng)，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(xiàng)計(jì)算。 2）確定與衡算項(xiàng)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(jì)劃任務(wù)書中的設(shè)計(jì)產(chǎn)量及損失率、廢品率，逆著生產(chǎn)流程的工序，計(jì)算各工序的加工任務(wù)，一般從包裝 檢驗(yàn)(裝配） 焙燒 上釉 干燥 成型 制泥逐項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。 4）編制物料衡算表，把計(jì)算結(jié)果列入表中(參見表3-3、表3-4)。,（三）玻璃廠的物料平衡計(jì)算,1總工藝計(jì)算(亦稱產(chǎn)量計(jì)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

10、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(jì)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 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(jì)算,工藝設(shè)備的選型和計(jì)算也是工廠設(shè)計(jì)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(jì)算后進(jìn)行。 工藝

11、設(shè)備，按照性質(zhì)可分機(jī)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的設(shè)備。 輔助設(shè)備指對(duì)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(jī)配套，起輔助作用的設(shè)備。,工藝設(shè)備選型和計(jì)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(jìn)行計(jì)算，確定所需設(shè)備臺(tái)數(shù)。設(shè)計(jì)的順序是先選定主要設(shè)備，輔助設(shè)備的選擇往往要結(jié)合工藝布置來進(jìn)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(jī)械化和自動(dòng)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

12、場合及設(shè)備來源 7.技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,二、主機(jī)設(shè)備的確定,（一）水泥廠主機(jī)設(shè)備的確定 1年平衡法 計(jì)算步驟 根據(jù)車間工作制度，選取主機(jī)的年利用率，并根據(jù)物料年平衡量，求出該主機(jī)要求的小時(shí)產(chǎn)量： GH主機(jī)要求小時(shí)產(chǎn)量（t/h） Gy物料年平衡量（t/年） 預(yù)定的主機(jī)年利用率（以小數(shù) 表示）,預(yù)定的主機(jī)年利用率可根據(jù)車間工作制度和主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)（小時(shí)/班） k 每年工作日數(shù)（日/年） 水泥廠主機(jī)年利用率可參考表313(p70)。,2周平衡法,計(jì)算步驟是： 根據(jù)車間工作制度，定

13、出主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，并根據(jù)物料周平衡量，求出該主機(jī)要求的小時(shí)產(chǎn)量： 式中 GH要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量（t/h）； Gw物料周平衡量（t/周）； H 主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)，可參考表3-14。,將計(jì)算結(jié)果匯總成主機(jī)要求生產(chǎn)能力平衡表，其格式如表315和316所示(p72)。 根據(jù)年平衡法或周平衡法算出的要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量，并考慮整個(gè)工藝流程和工藝布置后，即可進(jìn)行主機(jī)選型計(jì)算，確定主機(jī)的型式、規(guī)格和臺(tái)數(shù)，最后可匯總成主機(jī)平衡表，其格式如表317所示(p72)。,3計(jì)算主機(jī)的數(shù)量,主機(jī)的數(shù)量可按下式計(jì)算 n = 式中 n主機(jī)臺(tái)數(shù)； GH要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量（t/h）； G臺(tái)時(shí)主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)產(chǎn)量（t/h）。 4核算主

14、機(jī)的實(shí)際利用率 0 = 式中 0主機(jī)的實(shí)際年利用率； 標(biāo)定的主機(jī)年利用率。,H0 = 式中 H0主機(jī)每周實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)； H主機(jī)平衡計(jì)算時(shí)的每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。,（二）陶瓷廠主機(jī)設(shè)備的確定,1.理論設(shè)備臺(tái)數(shù)的計(jì)算 M理 = Q / F H臺(tái) （臺(tái)） 式中: M理設(shè)備的理論臺(tái)數(shù)，臺(tái); 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(shí); H臺(tái) 設(shè)備的年時(shí)基數(shù)，小時(shí)。,2實(shí)際設(shè)備臺(tái)數(shù)的計(jì)算 M實(shí) = M理 / （臺(tái)） 式中: M實(shí)實(shí)際設(shè)備臺(tái)數(shù)，臺(tái); 設(shè)備負(fù)荷率（或設(shè)備利用系數(shù)）, %。 在工藝設(shè)計(jì)中，計(jì)算實(shí)際設(shè)備臺(tái)數(shù)時(shí)，還常采用設(shè)備不平衡系數(shù)（或儲(chǔ)備系數(shù))，計(jì)算方法如下: M實(shí) = K M理

15、 式中: K設(shè)備不平衡系數(shù)(或儲(chǔ)備系數(shù)) 。,（三）玻璃廠主機(jī)設(shè)備的確定,確定車間主機(jī)的步驟是，根據(jù)所選的車間工藝流程、主機(jī)的形式和規(guī)格，先計(jì)算主機(jī)的生產(chǎn)能力（小時(shí)產(chǎn)量），然后根據(jù)要求主機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量（由總工藝計(jì)算得到）計(jì)算主機(jī)的臺(tái)數(shù)。 主機(jī)的數(shù)量可按下式計(jì)算 n = GH / G臺(tái)時(shí)1.2 式中 n主機(jī)臺(tái)數(shù)； 1.2儲(chǔ)備系數(shù)； GH要求主機(jī)小時(shí)產(chǎn)量（t/h），由總工藝計(jì)算得到； G臺(tái)時(shí)主機(jī)標(biāo)定臺(tái)時(shí)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(shí)，則應(yīng)采取相應(yīng)措施，或者另行選擇主機(jī)規(guī)格，標(biāo)定主機(jī)產(chǎn)量，進(jìn)行重新計(jì)算。 主機(jī)設(shè)備臺(tái)數(shù)不宜過多，否則將會(huì)使工藝布置和

16、生產(chǎn)管理復(fù)雜化，亦將影響到各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,（四）主機(jī)生產(chǎn)能力的標(biāo)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(jī)的型式和規(guī)格后，應(yīng)對(duì)主機(jī)的小時(shí)生產(chǎn)能力進(jìn)行標(biāo)定，即根據(jù)設(shè)計(jì)中的具體技術(shù)條件確定設(shè)備的小時(shí)生產(chǎn)能力。 標(biāo)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(yàn)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(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比。務(wù)必使標(biāo)定的設(shè)備生產(chǎn)能力既是先進(jìn)的又是可靠的。同時(shí)還要說明設(shè)備達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)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(jī)配套的設(shè)備統(tǒng)稱為輔屬設(shè)

17、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(tái)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)的連續(xù)、均衡，不能因附屬設(shè)備選型不當(dāng)而影響正常生產(chǎn)。 因此除了選擇適當(dāng)?shù)男褪揭酝?，在確定具體規(guī)格和臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)主機(jī)的最大生產(chǎn)能力，并使附屬設(shè)備對(duì)主機(jī)設(shè)備具有一定的儲(chǔ)備能力。確定輔屬設(shè)備臺(tái)數(shù)時(shí)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(tái)數(shù)。但對(duì)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(jìn)行。,第三節(jié) 物料儲(chǔ)存設(shè)施的選擇與計(jì)算,物料儲(chǔ)存設(shè)施的選擇與計(jì)算是工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的重要組成部分，是繼物料平衡計(jì)算、設(shè)備選型計(jì)算之后，工藝專業(yè)要完成的第三大平衡計(jì)算項(xiàng)目。 為保證工廠生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)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(chǔ)存設(shè)施以儲(chǔ)備物料。各種儲(chǔ)存設(shè)施的型式及容量，應(yīng)視儲(chǔ)存物料的性狀及要求的儲(chǔ)存期而定。,計(jì)算時(shí)，首先確定儲(chǔ)存期，并計(jì)算要求的儲(chǔ)存量，而后選擇儲(chǔ)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(jì)算結(jié)果匯總成儲(chǔ)庫一覽表，其格式如表319所示。,儲(chǔ)庫一覽表 表319,物料儲(chǔ)存期的確定，儲(chǔ)存設(shè)施的型式及計(jì)算方法將在第四章第五節(jié)中詳述。,