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(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(yùn)輸量、運(yùn)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(biāo),作為公用設(shè)計和計算產(chǎn)品成本等的依據(jù)。,二

2、、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。 計算的基準(zhǔn)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(biāo)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)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(biāo)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(jī)立窯0.80.85;懸浮預(yù)熱器窯、預(yù)分解窯0.85; 8760全年日歷小時數(shù)。,(3)燒成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力按下式計算:,熟料小時產(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(biāo)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,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);可參考烘干機(jī)經(jīng)驗數(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。 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。

9、凡具有主機(jī)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(dú)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(jìn)行計算。 4)編制物料衡算表,把計算結(jié)果列入表中(參見表3-3、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

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(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(jī)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(jìn)行計算,確定所需設(shè)備臺數(shù)。設(shè)計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)要求的小時產(chǎn)量: GH主機(jī)要求小時產(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)小時數(shù)(小時/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)小時數(shù),并根據(jù)物料周平衡量,求出該主機(jī)要求的小時產(chǎn)量: 式中 GH要求主機(jī)小時產(chǎn)量(t/h); Gw物料周平衡量(t/周); H 主機(jī)每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù),可參考表3-14。,將計算結(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)小時產(chǎn)量,并考慮整個工藝流程和工藝布置后,即可進(jìn)行主機(jī)選型計算,確定主機(jī)的型式、規(guī)格和臺數(shù),最后可匯總成主機(jī)平衡表,其格式如表317所示(p72)。,3計算主機(jī)的數(shù)量,主機(jī)的數(shù)量可按下式計算 n = 式中 n主機(jī)臺數(shù); GH要求主機(jī)小時產(chǎn)量(t/h); G臺時主機(jī)標(biāo)定臺時產(chǎn)量(t/h)。 4核算主

14、機(jī)的實際利用率 0 = 式中 0主機(jī)的實際年利用率; 標(biāo)定的主機(jī)年利用率。,H0 = 式中 H0主機(jī)每周實際運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù); H主機(jī)平衡計算時的每周運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)。,(二)陶瓷廠主機(jī)設(shè)備的確定,1.理論設(shè)備臺數(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(fù)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

15、 式中: K設(shè)備不平衡系數(shù)(或儲備系數(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,先計算主機(jī)的生產(chǎn)能力(小時產(chǎn)量),然后根據(jù)要求主機(jī)的小時產(chǎn)量(由總工藝計算得到)計算主機(jī)的臺數(shù)。 主機(jī)的數(shù)量可按下式計算 n = GH / G臺時1.2 式中 n主機(jī)臺數(shù); 1.2儲備系數(shù); GH要求主機(jī)小時產(chǎn)量(t/h),由總工藝計算得到; G臺時主機(jī)標(biāo)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(jī)規(guī)格,標(biāo)定主機(jī)產(chǎn)量,進(jìn)行重新計算。 主機(jī)設(shè)備臺數(shù)不宜過多,否則將會使工藝布置和

16、生產(chǎn)管理復(fù)雜化,亦將影響到各項技術(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)對主機(jī)的小時生產(chǎn)能力進(jìn)行標(biāo)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(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(biāo)定的設(shè)備生產(chǎn)能力既是先進(jìn)的又是可靠的。同時還要說明設(shè)備達(dá)到設(shè)計標(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)格和臺數(shù)時,應(yīng)根據(jù)主機(jī)的最大生產(chǎn)能力,并使附屬設(shè)備對主機(jī)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(jìn)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(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。,

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