物料平衡计算---副本

1、物料平衡计算 - 副本物料平衡计算烧成车间生产能力和工厂生产能力的计算1年平衡法（1）要求的熟料的年产量：Qy=100 d eGy100 P式中 Qy要求的熟料年产量（ t 熟料/ 年）G y工厂规模（ t 水泥/ 年）d 水泥中石膏掺入量（）e 水泥中混合材的掺入量（）P 水泥的生产损失（） ，可取为 35150 万吨普通硅酸盐水泥，石膏掺入量为 3，混合材的参入量为 8。水 泥的生产损失取为 4。150 万吨普通硅酸盐水泥熟料量为 700000×（ 1-0.03-0.08 ）=1335000吨 水泥厂每年除去检修的日子生产水泥的天数为 330 天日产熟料量为 1335000/33

2、0=4045t/d100 d eQy=Gy=（100-3-8 ）1500000/（100-4）=1390624（t 熟料/ 年）100 P（2）窑的台数：n=Qy7920 Qh,l式中 n窑的台数Qy要求的熟料年产量（ t 熟料/ 年）Qh,l 所选窑的标定台时产量（ t / 台?h）窑的年利用率，以小时表示。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；7920全年除去检修日子外窑工作的小时数，全年的工作日为330 天。参 数 方案生产能力操作 转速 r/min停留 时间 min物料 负荷 率窑内 物料

3、 量t物料 运动 功耗 KWh/ h单位熟 料物料耗 功KWh/t计算 窑衬 厚 mm单位有效 容积产量 t/m3·D计算简式项目t/dt/h 4.0 ×64m 斜度 :4.0L/D=16235097.64.219.36.442.4206.21.552004.9280.94Tn0.20293G熟料nn=1390624/（7920 ×0.85×97.9）=1.987920 Qh,l（3）烧成系统的生产能力可按下列各各式计算：熟料小时产量：Qh nQh,l =1.98 × 97.9=193.8 (t /h)熟料日产量：Qd 24Qh =24 

4、15;193.8=4652.2(t /d)熟料年产量：Qy 7920 Qh =7920×0.85 ×193.8=1304661.6 (t/y)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：水泥小时产量： Gh 100 P Qh =(100-4 )193.8/ (100-3-8)=225(t /h)100 d e水泥日产量：Gd 24Gh=24×225=5400(t /d)水泥年产量： Gy 7920 Gh=7920×0.85 ×225=1514700(t/y)2. 原、燃材料消耗定额的计算1）、材料消耗定额 考虑煤灰掺入时， 1t 熟

5、料的干生料理论消耗量KT100 S100 I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（ %）单位熟料耗煤量为 myr =1.19 kg/kg- 熟料S= GA×myr=1.741×1.19×1000/84.03=20.7% (t/t 熟料)I=49.57 ×135.73+4.378 ×(28.24-0.2)+1.442 ×2.31 /1.741+135.73(1-0.0103)+(28.24-0.2)(1-0.00876)+2.31(1-0.03608)=41.14%100

6、 S 100 20.7K T 1.35 （ t/t 熟料） T 100 I 100 41.27 考虑煤灰掺入时， 1t 熟料的干生料理论消耗定额：生1100KT100+GA= 100 1.35 = 100+1.741=1.33(t/t熟料） 考虑生产损失时， 1t 熟料的干生料理论消耗定额K生100K生100-P生100 1.33100 41.39(t/t熟料）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% 各种干原料消耗定额K 原 K生 x式中 K 原某种干原料的消耗定额（ t/t 熟料）Kdd(100 d e)3.5100-3.5-8.20.03

7、96(t/t熟料）x干生料中该原料的配合比名称石灰 石粘土铁粉煤灰干生料中该原 料的配合比82.6715.500.771.05（%） 干原料的消耗 定额1.170.220.010.0152）干石膏消耗定额式中 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Kee(100 d e)100 3.5 8.2 0.0929(t/t 熟料)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Kf1qQDgW(100 Pf )33502813.26(100 3)0.012单位熟料耗热 q为3350kJ/kg- 熟料，煤的 Qne

8、t,ad =28532.63 （kJ/kg ）式中K f1 烧成用干煤消耗定额（ t/t 熟料）q 熟料烧成热耗（ kJ/kg 熟料）Q gDW干煤低位热值（ kJ/kg 干煤）P f 煤的生产损失（ %），一般取 3%。（5）烘干用干煤的消耗定额KM 湿1 2 q烘100Q烧 100 2 QDW 100 Pf式中 Kf 烘干某种湿物料用干煤消耗定额（ 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。Q 烧烧成系统生产能力，用年平衡法时以熟料年产量表示。1、 2分别表示烘干前、后物料的含水量（ %）q 烘蒸发 1kg 水分的消耗量（ kJ/kg 水分），可参考烘干机经验数据

9、，而 准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得。蒸发1千克水的耗煤量 q=lI 2/HQyDW=2.56×1940/0.85×20700=0.28kg kg水 干粘土用干煤的消耗定额M粘=25.72Q 烧100Kf3Q烧1 2q烘100100 2 QDW 100 Pf=0.2572 ×(6-0.2) ×0.28 ×100/(100-0.2) ×2813.263 ×(100-4)=0.00000155 ( t/t 熟料) 烘干矿渣用干煤的消耗定额M矿=0.082×1220107.68=100048.83 (t/y)K

10、 fM 矿 12qg烘 1 0.2 0.28 100 0.2 2813.26 100 4=0.000000482 (t/t熟料)f4Q烧1002QDgW100 Pf 烘干煤用干煤的消耗定额M煤= myr ×Q烧Kf5M 矿 1 2q烘100Q烧 100 2 QDW 100 Pf1.193 0.2 0.28 100100 0.2 2813.26 100 43.46 10-6t/t 熟料） 烘干石膏用干煤的消耗定额0.044.07 10 7M 石 1 2q烘100Q烧 100 2 QDW 100 PfK湿100K干100 1 1该湿物料的天然水分（ %）。3. 、原料、燃料、材料需要量的

11、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）物料平衡备注干料含天然水 分料干料含 天 然 水 分 料hdahda1234567891011129091271127石灰13541.11.11149715.7249石.9.2734.08051.53489532.5228.2641717515121052105粘土

12、2.11.0.20.2.56.80.56.80462233391.93891.9262677770.230.23铁粉0.0.0.00.097.45397.453829212996.6996.6881010321333生料17671.31.41389858.1293.2.1907.45103.626730645.9368.290.2626石膏0.000.00.03.79133.79130416443.263.26混合0.0.2169237700000.10.118.1.699.4.45材0600082678727.124665熟料0.0.1.09723909823770004102.94962.

13、154692.9.80.4522688水泥0.0.1.11.11126871168050404452040121.3453200182.6烧成0.0.1.40131.401300000.00.066.02066.020用煤0304117082.7082.6864640.0.烘干00000.00.00.2.790.2.79用煤00000060061421421824燃煤0.0.0.00.011.42131.4273合计000011176.49976.49903057082.7084.86464注：1、采用年平衡法，可不列第 8栏和第 12 栏；采用周平衡法，可不列第9 栏和第 13 栏2、备注中

14、可列出：生料组分、物料配合比、生熟料消耗定额、烧成热耗和 烘干热耗、煤的热值等。2.3 主机平衡计算2.3.1 年平衡法计算步骤：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产量。GH7920Gy式中 GH主机要求小时产量（ t/h ） ;G y 物料年平衡量（ t/ 年）预定的主机年利用率（以小数表示）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：k0k1k2k3k k2k37920 或 7920式中K0每年工作周数（周1每周工作日数（日/ 周）2每日工作班数（班/ 日）水泥厂主机年利用率可参考文献 6第43页表 3-4主机要求生产能力

15、平衡表主机名称主机年利用率以小数表示年平衡量（t/ 年）要求主机小时产量（ t/h ）石灰石破碎机0.48914934.24240.67生料磨0.751093268.9184.05悬浮预热器0.85776952115.4回转窑0.87776952112.8煤磨0.7213994.642.45回转烘干机0.72871200152.8篦式冷却机0.88776952111.48包装机0.77880545.6144.42.4 水泥厂工艺设备的选型2.4.1 回转窑1回转窑规格的计算在综合考虑了工厂规模、产品种类、原燃料情况及其它条件，确定了生 产方法和窑的类型后，根据所选窑的规格，标定窑的产量，然后根

16、据熟料要求 小时产量，确定窑的台数。标定回转窑产量时，可参考设备说明和用下式计算的结果：D =(G/Ky)0.303式中 G 回转窑的产量 （吨小时 ） ；G=2136/24=89t/hD 回转窑的筒体直径 （ 米 ）L 回转窑的有效长度 （米）；K y 经验系数，可参考下列数值：预分解窑 0.94 1 取 Ky =1根据参考文献可知日产 2136吨的回转窑的 L/D可选为 15.4，解得： D=4.3m L=64m根据手册可查得下表：表 7 回转窑工艺参数参 数 方案生产能力操作 转速 r/min停留 时间 min物料 负荷 率窑内 物料 量t物料 运动 功耗 KWh/ h单位熟 料物料耗

17、功KWh/t计算 窑衬 厚 mm单位有效 容积产量 t/m3·D计算简式项目t/dt/h 4.0 ×60m 斜度：3.53200133.342.831.26.945.1139.61.682003.2887.26Tn0.2334G熟料 n根据文献 CKP的预粉磨节能机理可知下表 NSP窑各带及全窑长径比 L/D窑型分解带放热反应带烧成带冷却带L/DNSP 窑0.54280.51115L 冷却带 =0.5 D=4.3 ×0.5= 15mL 烧成带 =8D=8× 4.3=34.4mL 过渡带 =L- L 冷却带 - L 烧成带 =60-2.15-34.4=23

18、.55 m回转窑的转速、斜率及功率的计算D=3.9 4m时 =150mm Di= D-2 =4.3- 2×0.1 8=3.94mN 0=K Di 2.5n L (kw)K系数 K=0.045 0.048Di 回转窑的内径 (m).L回转窑的有效长度 (m) ；n窑的转速n=3.9r/min 斜度=3.5 K=0.047 解得： N0=361.5 kw2.4.2 旋风式预热器旋风式预热器一般采用四级。但当生料中碱、氯、硫含量超过一定限度后， 也有采用一级或二级的；或者增设旁路系统，使部分窑尾废气不经旋风预热器 而排出 (先经冷却和净化后排入大气 )。1旋风筒规格的计算(1) 旋风筒直径

19、以直筒部分横截面计算风速和通过旋风筒的风量来确定， 按下式计算0.5D=(4 ×396670/3600)/(3.14 ×4) 0.5 =5.92m式中 D 旋风筒的直径 (m) ；Q 通过旋风筒的风量 (m3 s) ；目前，国内处旋风筒截面风速大都采用 3.5 4.0m/s 。旋风筒进出口风 速以及旋风筒进出管道内的风速一般在 1820ms 左右，据此也可以确定进出 口面积及管道直径。（2）旋风筒各部分的尺寸可以根据旋风筒直径来确定， 表 4-10 举例列出旋 风筒各部分尺寸与旋风筒直径的关系。表 9 旋风筒几何尺寸与旋风筒直径 D 的比值表 10 各级旋风筒的参数级数参数

20、一级旋风筒二级旋风筒三级旋风筒四级旋风筒d12.392.392.392.39d20.790.790.790.79b2.012.012.012.01c2.552.372.372.37h111.374.324.324.32h24.745.155.155.15e2.070.510.510.511）旋风筒进风口横截面积F=V/1（m2）V 进旋风筒的风量 （m3s）1 旋风筒的进口风速 m/s, 一般在 15 20m/s的范围为宜 F=110/18=6.12 （m 2）2）进料口旋风筒之间联接管道的尺寸d=(4 Q /0.52)一般来说2一般在 10 20m/s的范围, 多数工厂取 15m/sd=(4

21、 Q /2)0.5=3.06m2.4.3 分解炉1分解炉规格的计算按参考文献 无机非金属材料热工设备 P97，选择 FLS系统分解炉中的 SLE 型分解炉，取分解炉温度 1000，所以分解炉的工作风量为：日产熟料量 G= 623000/330=1888t/dkg- 熟料 /hy 水泥熟料烧成热耗在分解炉中的比例，一般取 y=0.7V0 燃料燃烧产生的理论烟气量 8.02 （m 3 kg）Va0 燃料燃烧所需的理论空气量al 分解炉内的过剩空气系数 al =1.2mr 单位质量熟料所消耗的煤粉量 1.19 kg/kgV0fl - 燃料燃烧产生的理论烟气量， Nm3/kg- 煤V0a- 煤粉燃烧所

22、需的理论空气量，Nm3/kg- 煤 7.48(m3 kg)分解炉内实际烟气量VFC=V0+(a l -1)V a0mr yG=8.02+(1.2- 1) ×7.48 × 0.1283 ×0.7 × 78666.7= 67231Nm3/h在分解炉中碳酸钙放出来 CO2量 V CO2=0.27e tG/100=148.68(Nm3/h)et- 分解炉内生料的真实分解率，在 6575 e t取 70如果出窑废气进入分解炉则得通过分解炉的气体量还应该包括从回转窑窑 尾从来的废气流量，即窑气量。此窑气量应等于回转窑窑头燃料燃烧产生的烟 气量与入窑生料中剩余的碳酸钙

23、分解产生的 CO2 量之和。Vk= V 0fl +(a-1) V 0amr (1-y)G+0.27(100- e t )G/100=8.02+ (1.2-1 )7.480.1283 (1-0.7 )78666.7+ (100-0.7 )0.27=49909.6(Nm3/h)a 为回转窑内燃烧带内的过剩空气系数1)得到通过分解炉的工作态气体量 VfVf =(Vfl +VCO2+Vk) (273.15+t )P0/273.15P=(67231+148.68+49904.6)1673.15×760/273.15 ×(720 -760*1000/101325)=766305.96(

24、Nm3/h)t 分解炉内气体温度，一般取 1400Vk- 回转窑窑尾从来的废气流量，即窑气量。P0-101325kpa=760mmHgp- 分解炉内气体绝对压强2)分解炉的有效截面积和内径有效截面积 AF=Vf/(3600w f)= 766305.96 /(3600 × 4.5)=47.3 m 2/sSF型分解炉 wf在 4.5 6m/s取 wf =4.5m/s有效内径 DF=(4AF/ wf )1/2 =(4× 47.3 /3.14 ×4.5) 1/2 =3.7m椎体部分高 H2=0.7×DF=0.7× 3.7=2.6m3）分解炉的有效高度

25、H 的计算取分解炉内轴向平均流速 w=4.5m/s 停留时间 t=2s分解炉高 H=wt=4.5×2=9m直筒部位的有效高度 H1=H-H2=9-2.6=6.4m下料管直径 d=0.0019×（msG）1/2=0.0019×（1.03 × 78666.7） 1/2 =0.54m 入分解炉风管（三次风管）直径的计算取此处风速 w3=17m/s风温 t=740 VF2K=5.380mr=5.380× 0.1283=0.68Nm3/kg- 熟料V3a0=G×VF2K=78666.7 ×0.68=53493.36 m 3/s0 1/

26、2 di =(4V 3a0/ w3) ×( 273.15+t )/273.15 1/21/2=(4×53493.36 )/(3.14×17*3600) ×(273.15+740)/273.151/2=2.05m根据上述计算结果，分解炉主要尺寸值如下：分解炉的有效内径DF=3.7m椎体部分有效筒高H2=2.6m直筒部分有效高度H1=7.07m分解炉总高度 H=6.4m下料管直径d=0.54m2.4.4 除尘机设备的选择已知单位熟料耗热 q为3350kJ/kg- 熟料，煤的 Qnet,ad =28532.63 (kJ/kg )单位熟料耗煤量为 0.1283

27、kg/kg每小时产的熟料量 78666.7kg/h每小时产生的烟气量 Va×78666.7=748907(m3/h)由参考文献 1 可选 CDWY163- 9790-3/ 的电除尘器选的除尘设备是电除尘器，在除尘器前加一个增湿塔。由参考文献 1 可选CAS9生产 1 kg 熟料用的生料量为 1.03kg2.4.5 冷却机每小时产的熟料量 78666.7kg/h由参考文献 3 可选 3.4 ×17.7 推动篦式冷却机表 11 水平推动篦式冷却机的主要参数序号项目单位水平推动篦式冷却机1进入熟料温度1200 13002出口熟料温度50 1003冷却熟料空气量Nm 3/kg &#

28、183;熟料2.8 3.54二次空气温度600 7505冷却时间min15 256料层厚度min250 3007二次空气热回收率65 758用于二次空气的冷空气回收率45 559单位面积产量t/m2·h0.85 1.210机械运转电耗kW/t0.4511通风电耗kW/t3.612单位设备重量t/t m·2.52.4.6 破碎机1、由全厂主机平衡设计确定的破碎车间要求小时产量，是破碎机选型的依据，可依此确定破碎机的规格与台数。2、物料的物理性质，即无聊的硬度、块度、杂质含量与形状。（1）石灰石破碎石灰石破碎系统产量计算G=gG/d·n· t ·k

29、式中 G要求破碎系统的产量， t/h ；G 。烧成车间年产熟料量， t ag 每吨熟料的石灰石耗量， tt （可按物料平衡表取值）d 破碎系统全年工作日，按不连续周计，一般 280300dn 每天工作班数，多数为二班制t 每班工作小时数，可取 6 7hk 供料不均衡系数，在 1 0.8 之间取值，距矿山近、运输条件好 的取上限破碎机的选型开采块度 450 毫米出料粒度 20 毫米 方案：一段破碎 开采块度 450 毫米出料粒度 20 毫米 方案：一段破碎 2000×1200 单转子锤式2000×1200 单转子锤式方案：二段破碎 第一段 600×900 鄂式 第二

30、段 1250× 1000 反 击式方案：二段破碎 第一段 400×600 鄂式 第二段 1000×800 锤式 或 1000×700 反击式2.4.7 烘干机1、烘干机初步确定烘干机尺寸1)计算每小时的水分蒸发量 mm=450kg/ h2)计算烘干机窑机，初步确定烘干机蒸发强2度2.5为 kg.(m 3.h) -1参考表2-6去烘干机单位容积蒸发强2度040k，g 取烘干机L/D=72V=(3.14 ×D2/4 )×7×DD=1.5 L=10.5初步取 1.5 ×12 回转烘干机 2台1.5 ×12 烘干

31、机容积为V=(3.14 ×D2/4 )×12=21.2 则实际烘干机蒸发强度为 A=W/V=450/21.2=21kg.(m3.h) -1 2烘备干机辅助设1)鼓风机的尺寸La=11.09 m3/kgLaM=11.09×127=1399.413 m 3离心通风机选择型号 4-72 机号 2.8A 电动机型号 Y90s-2 功率 1.5kw地脚螺栓（ 4 套）规格为 M8×250设空气达到流速 15 m/s23则（3.14D2/4 ）×u×3600=1399.413m3D=185mm（2）燃烧室燃烧室效率 85 机械加煤 回转炉排根据表 4-4-H 列出表 7 三种机械加煤燃烧室的一般特性回转炉排震动炉排推动炉排不宜结焦不宜结焦各种煤煤煤< 50< 50< 60机械机械机械低压鼓风低压鼓风低压鼓风900-1500900-1500900-1500加煤排渣连续 化，分段鼓风燃 烧效率高，