无机非金属材料工厂设计概论-02.ppt

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1、第二章 工艺设计基础与 工艺平衡计算,本章内容：工艺设计的基本原则工艺设计的程序和重点工艺平衡计算车间工艺布置概述,工艺设计的任务,1）确定生产方法、选择合适的工艺流程；2）选取工艺参数及定额指标；3）确定生产设备的类型、规格与数量；4）确定劳动定员与生产班制；5）进行车间工艺布置，合理安排设备之间的衔接。,工艺设计中需要高度重视的事项：,工艺设计的一些重大原则：生产方法的确定；主要生产设备（如水泥厂窑、磨、破碎机、烘干机、包装机等）的型式、规格、台数的选择；各生产车间的流程、工艺布置及其在总平面图上恰当的位置等。设计中的一些具体问题：如传动设备的选定、设备之间互相衔接的溜管、溜槽的角度、加工

2、制作、安装等。这些一般在初步设计阶段予以解决，而一些具体细节的处理，则在施工图设计阶段处理。,2.1 工艺设计的基本原则和程序,一、工艺设计的基本原则1、按照计划任务书规定的产品方案、生产规模和产品规格进行设计；1）选择与产品方案、生产规模和产品规格相适应的工艺流程和设备配置；对于产品品种，如果认为计划任务书的规定在技术上或经济上有不适当之处，应阐明理由、建议调整，并取得业主的同意。2）设备规模要满足生产规模和产品的产量、质量、规格的要求；计划任务书规定的产品规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；但如限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，应说明原因，取得

3、同意后，才能继续设计。,3）对主机的生产能力进行标定，达到高产、优质、低耗、长期稳定安全运行。,窑、磨等主机的产量，除了参考设备说明书和经验公式计算以外，还应根据国内同类型主机的生产数据并参考国内外近似规格的主机产品进行标定。在工厂建成后的较短时期内，主机应能达到标定的产量，同时标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和没备长期安全运转的要求。既要充分发挥设备的能力，但又不能过分追求强化操作。主要设备的能力应与工厂规模相适应，大型工厂应配套与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。水泥厂的设计中，一般只采用一条或两条由大型设备组成的工艺线。,2、选择先进、成熟、合理的工艺流程和设备,1）

4、工厂的工艺流程：在经济条件、物质资源和技术力量许可的前提下尽量推广新技术、新工艺，具体工段还应考虑相互之间连接的流畅；2）设备选型（主机及配套辅机）：尽量做到体积小、结构新、质量轻、效率高，消耗省、操作可靠、维修方便、供应有保证，且留有一定富裕量；,选择先进、成熟、合理的工艺流程和设备,3）附属设备：型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配、备件的种类；4）新技术、新工艺、新设备：必须经过生产实践鉴定合格后，才可应用于新建厂的设计；5）进行方案比较：工艺流程、设备选型、工艺布置。,工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计大局已定,在选择生产工艺流程和设备时，应尽量考虑节省能源，采用国

5、内较成熟的先进经验和先进技术。水泥厂：原料破碎采用一级反击锤式破碎机代替二级或三级破碎系统；生料粉磨工序采用烘干磨系统；在水泥粉磨系统采用辊压机、球磨、高效选粉机(如O-SEPA选粉机等)的混合粉磨系统。陶瓷厂：采用压力或真空入磨、压力出磨、真空脱气、管道注浆、喷雾干燥、大吨位自动压机成型，远红外和微波干燥、低温快烧等新技术。不仅大大缩短厂生产周期，提高厂劳动生产率，减轻劳动强度，而且降低了废品率，降低工厂成本。,3、合理确定各项技术指标和工艺参数,技术指标：留有余地、避免浪费；如原料、燃料消耗量，设备（电）容量，员工人数，劳动生产率，产品合格率，原料配比、各种率值等；工艺参数：相互协调，满足

6、生产规模、产品方案的总体要求。如窑、磨等主机、辅机的产量，原料损失率（各阶段）、回收率，物料储备量、储备期和运量（堆场面积）等。,4、注意考虑生产挖潜的可能、并预留改扩建的余地；,工厂扩建的原则：既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积和投资。工厂从设计到建成投产往往要好几年时间，而生产技术不断向前发展。因此设计能力应能切实满足生产要求并留有余地。各车间主机对窑应有一定的储备能力，各种附属设备对其主机应有一定的储备能力。此外应结合设计时的国内外未来一段时期产品需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余

7、地。,5、合理考虑机械化、自动化装备水平,机械化水平：与工厂规模和装备水平相适应；连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。一般大型厂机械化水平较高，而小型厂则可以低一些；自动化水平：值得提倡，因“厂”制宜。生产控制自动化，具有反应灵敏、控制及时、调整精确的特点，是保证现代化连续性生产安全稳定进行的必不可少的手段。如在原料配料和粉磨过程中，新型干法生产广泛地采用电子秤X荧光分析仪电子计算机自动调节系统，控制原料配料，实现了原料配料的自动控制。在水泥粉磨系统已广泛采用电子定量喂料秤、自动化仪表、电子计算机控制生产

8、。其中主要利用电耳、提升机负荷和选粉机回料量等进行磨机负荷控制。,6、重视环境保护，减少污染，积极执行国家清洁生产标准。,严格贯彻执行国家环境保护、工业卫生等方面的规定。对可能产生的污染应采取相应的防治措施，确保工人在良好的环境下从事生产，保护广大职工的身体健康，延长设备使用寿命。为减少环境污染，应广泛地采用新型高效除尘设备，在物料储存设计上采用以“圆库化为主的方案。与此同时，也应重视噪音防治、污水治理、绿化环境，使水泥工业实现文明生产。,7、工艺布置要便于施工、安装、生产与维修,生产流程顺畅、紧凑、简捷；尽力缩短物料的运输距离；并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便；以及其它专业对工艺布

9、置的要求。,二、工艺设计的程序,按照基本建设程序，在厂址已获批准并对厂区矿区的各项技术条件落实后，即可全面展开设计工作。工艺设计一般分初步设计和施工图设计两个阶段。,1、初步设计的步骤,在初步设计阶段，工艺设计计算与工艺布置常交错进行，由浅入深、有条不紊。根据全厂物料平衡计算，进行主机选型，进而确定各种物料的储存期、储存量、储库的主要规格尺寸。然后初步考虑各个车间的轮廓尺寸，绘制生产车间总平面轮廓图，初步解决各个生产车间的平面位置关系，为各车间进行设计做好准备。各车间设计时，先从车间内部的主、辅机设备选型计算着手。通过计算选定主、辅机设备，然后进行车间布置设计，绘制系统工艺布置图。工艺设计计算

10、与工艺布置问题不能截然分开，特别是进行主机平衡计算时，必须考虑到所选用的主机在工艺流程上和设计布置上的问题，以免在设计布置时出现困难。物料平衡、主机平衡和储库计算，都以烧成车间生产能力为基准。烧成车间生产能力基本上决定了工厂的生产规模。在进行物料平衡、主机平衡和储库计算时，首先要确定烧成车间生产能力和工厂生产规模。,初步设计的步骤,1）根据原料特点、产品质量要求等因素，确定配料方案与各车间生产任务；原料加工试验是设计前的准备工作之一，应在开展设计以前的资源勘探和建厂可行性研究时进行。配料计算确定原料种类和配合比，是确定原料需要量和进行物料平衡、主机平衡及储库计算的主要依据之一。在设计中，原料加

11、工试验和配料计算是由原料专业完成的。,初步设计的步骤,2）选择生产工艺流程及主机设备；3）确定主要工艺参数、定额指标及车间工作制度；4）物料平衡计算、设备选型及计算、储库平衡计算；5）绘制全厂生产车间总平面轮廓图、工厂总平面资料图；全厂生产车间总平面轮廓图(方块图)，主要表示各车间的相对位置，是总图专业人员进行工厂总平面布置图设计的主要依据。,初步设计的步骤,6）进行车间工艺布置并绘制工艺布置草图；7）计算设备的电力安装容量以及蒸汽、压缩空气和其它动力需要量；计算人员数量和运输量；向土建等专业工种提供资料；8）根据土建设计，绘制正式工艺布置图；各车间工艺布置图分别绘制，表示该车间的主要平、剖面

12、，供土建等有关专业配合设计用，然后汇总成全厂生产车间平、剖面图（表示全厂生产工艺流程，主机和主要附属设备台数及定位尺寸、厂房楼层、地面的标高和检修设施等）。与设备表和设计说明书、概算一起，组成初步设计文件。9）计算主要技术经济指标；10）编写工艺设计说明书。,2 施工图设计,分资料图和成品图两个步骤资料图：工艺专业人员根据初步设计的各车间工艺布置图和审批意见，绘制工艺施工资料图，供各专业配合设计之用；成品图：在各专业设计后进行查对、修改和补充后，绘制成品图。施工图包括工艺布置图（平面图、剖面图）、局部放大图和设备基础图，在工艺布置图的基础上，绘制管道系统图、设备安装图和溜管、支架等非标准件图。

13、施工图设计的文件，是工艺设备安装的依据。施工图设计，每个车间分别进行设计。如设计方案无变化，施工图设计不编写工艺设计说明书。,2.2 物料平衡计算,物料平衡计算：以确定的生产规模、产品方案、原料配方试验结果、工艺流程、工艺参数及生产班制为基础，计算各种原料、燃料、材料的需要量以及从原料进厂直至成品出厂各工序所需处理的物料量。物料平衡计算解决的问题一、水泥厂物料平衡计算二、陶瓷厂物料平衡计算,物料平衡计算解决的问题,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、设备选型及人员编制的依据。例如：陶瓷厂年装窑量是窑炉选型计算及匣钵数量计算的依据；年成型量是成型设备台数及模具用量的计

14、算依据；坯料粉碎加工量是确定粉碎设备数量的依据等。,物料平衡计算解决的问题,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堆场、储库、料仓规模的依据。计算水，电、蒸汽和劳动力的需要量，确定原材料、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。,物料平衡计算,物料平衡计算是工艺设计必不可少的工艺计算内容之一 保障物料平衡计算正确的基础正确的工艺流程：计算的步骤生产工艺：计算的内容物料衡算的基本公式（某道工序）：出料量（产量）=进料量（加工量、上道工序产量）*（1-生产损失率）,一、水泥厂物料平衡计算,物料平衡计算的基础资料1、烧成车间生产能力和工厂生产能力

15、的计算2、原燃材料消耗定额的计算3、原燃料的需要量与物料平衡表的编制2012年底前，淘汰窑径3.0米以下水泥机械化立窑生产线、窑径2.5米以下水泥干法中空窑(生产高铝水泥的除 外)、水泥湿法窑生产线(主要用于处理污泥、电石渣等的除外)、直径3.0米以下的水泥磨机(生产特种水泥的除外)以及水泥土(蛋)窑、普通立窑等落后水泥产能。,一、水泥厂物料平衡计算,以窑的熟料产量作为物料平衡的计算基准1）年平衡法：工厂规模以水泥年产量表示，取熟料年产量为基准；2）周平衡法：工厂规模以熟料日产量表示，取熟料周产量为基准。生料各组分配合比，由配料计算确定；,物料平衡计算的基础资料,工厂规模：水泥或窑的产量、窑的

16、年运转率及时间；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、水分：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；燃料品种、水分、热值；熟料烧成热耗；物料烘干热耗：取决于所选烘干机的热工特性和湿物料的含水量，它用以计算烘干所需的燃料量。车间工作制度等：包括生产周制度(连续周每周7天工作，不连续周为每周6天工作)和生产班制度(每日的生产班数和每班的生产小时数)，它用以确定年平衡法的设备年利用率，或周平衡法的设备每周运转小时数。,典型的新型干法水泥生产工艺流程图,1 烧成车间及工厂生产能力的计算,1.1 年平衡法 计算步骤：A）按计划任务书对工厂规模(水泥年产量)的

17、 要求，计算要求的熟料年产量（可直接用）；B）选择窑型、规格；C）标定窑的台时产量；D）选取窑的年利用率；E）计算窑的台数；F）核算出烧成系统和工厂的生产能力。,1)要求的熟料年产量（Qy）,给定参数：Gy：工厂规模(t水泥年)；d：水泥中石膏的掺入量(%)e：水泥中混合材的掺入量(%)P：水泥生产损失率(%)，一般取35%Qy：要求的熟料年产量(t熟料年),有多（k）种水泥产品时：,对不同品种分别进行计算：Gyi每种水泥年产量(t年)；di-表示每种水泥中石膏的掺入量(%)；ei-每种水泥中混合材的掺入量(%)；,2)窑的台数(n),给定参数：Qy：熟料年产量(t/y)；Qh.l：所选窑的标

18、定台时产量(t/台h)；：窑的年利用率，以小数表示；干法回转窑：2000t/d熟料生产线，85；2000t/d熟料生产线，82；湿法窑0.90；传统干法窑0.85；机立窑0.80.85。8760全年日历小时数。,2)窑的台数(n),算出窑的台数n等于或略小于整数时并取整数值。例如n=1.9取为两台，窑的能力稍有富余，是允许的，也是合理的；n比某整数略大，取该整数值。例如n=2.1或2.2而取为两台，但必须采取提高窑的台时产量的措施，或者相应增大窑的年利用率，否则便不能达到要求的设计能力。如确因设备系列的限制而无合适规格的窑可选，使工厂设计能力略小于计划任务书规定的数值时，则应在初步设计说明书中

19、加以说明。当n与整数值相差较大，例如n=1.3、1.5、1.6时，则一台窑达不到要求的设计能力，而两台窑又超过需求的设计能力太多，在此情况下，必须另行选择窑的规格，重新计算和标定窑的产量。如因没备选型所限，使设计能力比要求的能力超过较多时(例如n=1.6，1.7，而取为两台时)，也应在初步设计说明书中加以论述。,3)设计的烧成系统生产能力,熟料小时产量 Qh=n Qh(th)熟料日产量 Qd=24 Qh(td)熟料年产量 Qy=8760 Qh(t年)-窑的年利用率,4)设计的工厂生产能力,水泥小时产量 水泥日产量 Gd=24Gh(t/d)水泥年产量 Gy=8760Gh(t/y),1.2 周平衡

20、法,计算步骤：按计划任务书对工厂规模(熟料日产量)的要求，选择窑型和规格，标定窑的台时产量，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。,1)窑的台数(n)：,给定条件：Qd：要求的熟料日产量(t/d)；Qh.l，n的取值跟年平衡法一样；,2)烧成系统的生产能力,熟料小时产量和日产量的计算与年平衡法相同熟料周产量 Qw=168Qh(t/w),3)工厂生产能力,水泥厂小时产量和日产量的计算与年平衡法相同 水泥周产量 Gw=168Gh(t/w),全国2009年投产的新型干法生产线,1.3 新型干法水泥生产线,项目名称：xx公司(n)xx00 t/d 熟料水泥生产线（Qd为给定设计条件）

21、根据规定的熟料产能计算原料、烧成系统根据商品熟料、水泥产量计划等计算水泥磨系统,小型 中 型 大 型,2 原、燃料消耗定额的计算,2.1 原料消耗定额1）熟料的干生料理论消耗量KT（t/t熟料）s煤灰掺入量，以占熟料百分数表示()；I干生料的烧失量()；,煤灰掺入量（s）,影响因素：Ay：煤的应用基灰分含量（）R：煤灰尘落率(%)；窑后有电收尘时R取100q：熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）QyDW：煤的应用基低位热值(kJ/kg煤)；q/QyDW-：熟料烧成用煤量（kg/kg熟料）；,2）熟料的干生料消耗量K生（t/t熟料）,生料生产损失率P生（），新型干法窑现已控制在1；,3）各种干原料消耗

22、定额K原(t/t熟料),干生料中该原料的配合比X（）K原K生X,2.2 干石膏消耗定额Kd（t/t熟料）,d水泥中石膏的掺入量(%)e水泥中混合材的掺入量(%)Pd 石膏生产损失率(%),2.3 干混合材消耗定额Ke（t/t熟料）,d水泥中石膏的掺入量(%)e水泥中混合材的掺入量(%)Pe 混合材生产损失率(%),2.4 烧成用干煤消耗定额Kf1（t/t熟料）,Pf 煤的生产损失率（，一般取3）q 熟料烧成热耗（kJ/kg熟料）干煤低位热值(kJ/kg干煤),不同窑型熟料烧成热耗,注：表中热耗值为生产正常情况的设计考核指标，预分解窑热耗值的设定条件生料中等易烧性煤热值大于21736kJ/kg(

23、5200kcal/kg)(空气干燥基)，煤挥发分大于22%，海拔低于500m；熟料冷却蓖式冷却机，无旁路放风时。预热器窑热耗值的设定条件：熟料冷却机为单筒冷却机，其他与预分解窑相同。,3178 kJ/kg 3050 kJ/kg,2.5 烘干用干煤消耗定额Kf2(吨煤/吨熟料),Mw：需烘干的湿物料量（年平衡法，t/y）；Qc：烧成系统生产能力(熟料t/y）wl：烘干前物料（湿物料）的含水量(%)w2：烘干后物料（干物料）的含水量(%)qdr：烘干热耗(kJ/kg水分)，蒸发1kg水分的耗热量；：干煤低位热值(kJ/kg干煤)Pf：煤的生产损失率（）求Kf2(吨煤/吨熟料)提示：烘干前、后绝对干

24、物料量不变 先求要蒸发的水分量，再换算成干煤消耗量,2.5 烘干用干煤消耗定额Kf2(kgkg熟料),设干物料量为Md（t/y）、蒸发的水分量W（t/y）：,则有：,由于：,2.5 烘干用干煤消耗定额Kf2(kgkg熟料),计算思路：水分蒸发量热耗量煤耗量对应于单位熟料的烘干用干煤消耗量（考虑干煤生产损失）,干煤消耗量,对应单位熟料的烘干用干煤量,qdr：参考烘干机经验数据，准确的数据应通过具体烘干机的热工计算求得。,2.6 湿物料消耗定额Kw(kgkg熟料),将前述各种干物料消耗定额（Kdr）换算为含天然水分(W0，%)的湿物料,3 原燃材料的需要量与物料平衡表的编制,各种物料的需要量：各种

25、物料消耗定额乘以烧成系统生产能力。例如，将湿石灰石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年需要量。将计算结果汇总成物料平衡表,全厂物料平衡表,二 陶瓷厂物料平衡计算,1 工艺参数的选择进行物料平衡计算前，必须根据生产工艺流程、半工业加工试验报告以及同类型企业生产实践经验，合理选择工艺参数。工艺参数的确定应尽量符合实际，需根据调研和半工业试验报告或类似工厂生产中统计出来的平均先进指标，结合设计工厂的具体工艺特点进行分析而最后确定。指标不能过于先进，以免使以后的生产造成困难。也不能保守，防止造成浪费。,陶瓷厂主要工艺参数,各种原料的灼烧减量及自然含水率；坯釉

26、料加工过程中泥浆、泥料、生坯和生坯干燥后的含水率。坯釉料配方、坯釉比，坯料烧失率（灼烧减量)、熔块烧失率等。成品和半成品单重。各工序损失率。包括原料在贮存、运输、检选和加工过程中的损失，以及球磨、榨泥、成型、干燥和上釉等过程中的损失。,陶瓷厂主要工艺参数,各工序废品率。指半成品和成品在生产过程中的废品率。它直接关系到设备台数、人员编制、投资大小和产品成本等。在各项损失和废品中，有些可以回收，有些不可以回收。例如成型、于燥中损失的坯泥和废品，可以回收再利用。回收利用率一般可达90-95%。其它生产工艺参数。如球磨机周期、料球水比例、烧成温度、烧成周期、装窑密度和匣钵、石膏模寿命等。,2、计算方法

27、和步骤,2.1 衡算步骤 根据生产工艺流程，选择衡算的项目。凡具有主机设备的工序必须立项衡算，而只有辅助设备或非重要设备的工序，可以不单独列项。此外上下加工量相差不大的工序如原料的粗碎、中碎工序，可以并项计算。确定与衡算项日密切相关的工艺参数，如损失率、废品率、回坯率和烧失率等。根据计划任务书中的设计产量及损失率、废品率，逆着生产流程的工序，计算各工序的加工任务，一般从包装检验(装配)焙烧上釉干燥成型制泥逐项进行计算。,注意计算基准的统一,1）时间均以年为单位；2）废品率指加工100件制品时，报废件数的百分数，以制品的件数为基准，如要换算成质量时，可将半成品按不同加工工序中的单件制品质量乘以件

28、数；3）物料衡算中常采用瓷坯基准及干坯基准，便于计算；半成品在生产过程中会产生物理、化学变化，如干燥、脱水、焙烧时灼烧损失等。,2.2 衡算过程(以一次烧成工艺为例),年产量 年出窑量 年装窑量 年施釉量 年干燥量 年成型量 年坯料需要量 年坯料加工量 年破碎、粉碎加工量 各种原料处理量 各种原料进厂量 各种原料购入量,检选包装损失,烧成损失,施釉损失,干燥损失,成型损失,切削、练泥、压滤损失,废坯泥回收,原料配比,储存、洗选损失,破碎、球磨、过筛损失,运输损失,1）年出窑量,（件、m2 或 吨/年）,2）年装窑量,（件、m2 或 吨/年）,3）年施釉量,（件、m2 或 吨/年）,4）年干燥量

29、,（件、m2 或 吨/年）,5）年成型量,（件、m2 或 吨/年）,6）年坯料需要量,（吨/年）,到此为止均采用瓷坯基准（灼烧基），未考虑烧失率（灼减率），需要进一步换算成干基。,年坯料需要量,=,7）年坯料需要量（干基）,（吨/年）,年坯料需要量(干基),=,8）废坯泥回收量（干基）,废坯泥回收量（干基）=（年干燥量干燥废品率+年成型量成型废品率+年成型量成型余泥率）坯泥回收利用率（吨/年）,或者：废坯泥回收量（干基）=年干燥量干燥废品回收率+年成型量成型废品回收率+年成型量成型余泥回收率（吨/年）,9）年泥料破碎、粉碎加工量（干基）,年泥料破碎、粉碎加工量（干基）,=,（吨/年）,10）各

30、种原料处理量（干基）,各种原料处理量（干基）=年泥料破碎、粉碎加工量（干基）该原料在 配料中的比例（%）（吨/年）,11）各种原料进厂量（湿基）,各种原料进厂量（湿基）,=,（吨/年）,12）各种原料购入量（湿基）,各种原料购入量（湿基）,=,（吨/年）,注意：（1）陶瓷厂物料衡算过程中不考虑收缩率；（2）陶瓷产品及半成品的件数、面积等与烧失率（灼减率）无关。物料衡算表,2.3 设备选型与主机衡算,一、设备选型的原则二、主机选型步骤与主机衡算三、附属设备的选型 工艺设备的选型和计算是工厂设计重要组成部分之一，在确定生产工艺流程、完成物料平衡汁算后进行。,一、设备选型的原则,1满足生产工艺要求

31、满足生产要求，保证产品质量：设备的选型以生产工艺流程为基础，同时根据工厂的生产规模、性质、建厂投资和原料性质等特点一起考虑。例如陶瓷厂选用颚式破碎机时，应根据进厂原料的块度来确定。在满足原料性能的前提下，大型工厂应该选用生产能力和机械化程度较高、劳动强度较低的设备。,2合理的机械化和自动化水平,设备的机械化、自动化是先进工艺的发展方向：现代新型干法水泥厂已实现全线生产的机械化、自动化；而陶瓷工业产品复杂，质量要求各异，生产工序繁多，原材料质量不够稳定等给实现机械化和自动化带来一些困难，影响陶瓷厂机械化和自动化的进程。物料运输的机械化是陶瓷工厂的关键：陶瓷厂运输部分占有相当大的比重，如原料的运输

32、、配料、球磨机的装料，泥浆的过筛、榨泥机的卸料、石膏模及匣钵的生产和运输、坯泥及半成品的运输、制品的上釉和装出窑等。实现机械化和自动化生产的对象：批量大、品种单一、产品结构和形状较简单、加工工序和要求相同。陶瓷厂要特别注意输送、码垛、包装、进库、出库等薄弱环节。条件不成熟时应先实现单机自动化，不要强调全线自动化，以免某一环节出厂问题而影响全局的生产。,3设备性能良好，精度高、可靠性好、结构合理、通用性强,选择设备时必须对设备的生产能力和加工性能有充分的了解。例如：同样是粉碎设备，颚式破碎机、反击式破碎机适用于硬质原料，齿辊、对辊破碎机适用于软质原料。轮辗机适用于中碎，球磨机适用于细碎，雷蒙磨适

33、用于粉磨中等硬度且湿度在6%以下的物料。,4管理、维修方便，工艺布置简便合理,应尽可能选用定型设备：方便管理及维修，陶瓷机械很多非标同类型没备，应力求规格统一，减少备品备件：如选球磨机时，如没特殊原因，应该选用同一种规格；干燥车和窑车的尺寸要一致，以减少装卸车次数；特别是选择引进设备时，规格型号一致，有利于管理，操作和消化吸收。工艺设备选择还要考虑布置简便合理：大型工厂应该选用规格较大的设备，以减少台数，这样既方便布置又能减少占地面积和管理人员。同样，在能满足使用质量要求的前提下，如果设备在一或二班操作已能达到要求的产量，则可选用大型设备以减少台数；若属于三班连续操作，则最好多选几台小型设备，

34、使具有灵活性，以保证生产正常进行；如釉料加工研磨时间较长，考虑到球磨机的检修、釉的品种较多、釉浆稳定性差和不宜存放太久等因素，可选用多个小型磨机代替一个大型磨机。,5注意节能降耗,目前水泥厂日产5000吨熟料以上生产线已完全成熟，纯低温余热发电技术方兴未艾。我国陶瓷厂使用的设备，一般能耗较高，效率较低。设备选型时应注意尽可能选择能耗低的新设备。尤其在热工设备的选型中，如明焰裸烧、辊道窑等技术发展迅速。6来源可靠 不仅要了解设备的性能，还要掌握设备的供应情况，确保设备的来源要有可靠的保证，以便选择。7符合厂区自然条件 我国南方地区气候潮湿，而沿海地区盐雾笼罩，选用电动机时，应考虑防潮、防盐雾腐蚀

35、等，以保证运行安全可靠。,8进行技术经济比较,一方面要求技术上先进可靠，另一方面应综合考虑投资、生产、维修及能量消耗等费用，从总体上降低生产成本。如要引进国外设备，必须对引进项目进行可行性论证。引进国外设备的原则上多买制造技术，少买成套设备；凡是国内能制造的设备限制进口，只进口目前生产急需而国内欠缺的机械设备；对引进项目，要求技术先进，经济合理，投资少、收效大，并有偿还能力。,某日产1万吨熟料生产线几种生料磨的比较,二、主机选型步骤与主机衡算,1确定车间的工作制度，选定设备的年利用率，计算主机要求小时产量Gh（t/h）-主机年利用率,（t/h）,2选择主机的型式和规格,主机设备的型式和规格：技

36、术先进、管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。根据车间要求的小时产量，进料性质、产品质量要求以及其它技术条件，同时，还应考虑设备的来源有保证(即设备供应或订货的可能)，选择适当的设备。,3.标定主机的生产能力,同类型同规格的设备，在不同的生产条件下，(如物料的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件等)，其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。主机生产能力的标定：根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力Gh,l（t/h），要求既先进又可靠，并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。水泥厂常用标定设备生产

37、能力的主要依据：定型设备的技术性能说明；经验公式(或理论公式)的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。,4计算主机台数(n),4.1 设备年利用率（）法：水泥厂常用Gh,l-主机标定的台时产量；主机要求小时产量Gh（t/h）,n应等于或略小于整数并取整数值规格，否则应采取相应措施，或者另选择主机，标定主机产量，重新进行计算。如果与窑配套的主机设备系列比较齐全，则每台窑配置的破碎机，生料磨和水泥磨等主机设备最好是1台或2台。因为设备台数过多，将使工艺布置和生产管理复杂化，并将影响到各项技术经济指标。,4.2 设备年时基数(H)法：陶瓷厂常用,给定参数：Hy 设备年工作时间（h/y），G

38、y-制品加工量（吨或件/y，物料平衡计算得出）；F-设备生产能力（吨或件/h，由设备选型确定）；1）设备负荷率（设备在每班工作时间内的有效利用率）,生产设备的负荷率要合理：过低，生产能力富余很大，不能充分发挥设备的生产效能，浪费；过高，设备处于满负荷紧张工作，影响使用寿命，甚至影响生产。陶瓷厂设备负荷率：主要生产设备的利用率较高，如窑炉、干燥室、喷雾干燥器和球磨机等，次要设备的利用率较低。,2）设备不平衡系数（K）法,考虑到生产中发生暂时的故障或停电等情况，为了调整生产上的不平衡现象，而在设计中采取的一项措施。一般考虑增大设备理论生产能力的1.2-1.5倍,n对于多台套设备如磨机、浆池、粉料仓

39、等小数总是进一位取整，而对于压机、喷雾干燥塔等大型设备则与水泥厂主机的处理方法一样。,陶瓷厂调节生产不平衡的方法,1、在各工序间储备一定量的原料或半成品；如制泥车间的原料储备，破碎设备后的粉料储备，球磨机后的泥浆储备，榨泥机后的泥饼储备等。2、对工序不允许有原料或半成品储备时，为防止生产中断，采用增加设备数量的办法来调节平衡；如可塑法成型，各种成型工艺对泥段的水分均有一定的要求，水分的波动会造成生产上的质量事故。3、设备不平衡系数主要用于原料车间、成型车间和辅助生产部分；如真空练泥机、成型机、干燥室等设备。它一般只调节生产上暂时因素引起的不平衡现象，而对重大的技术革新引起的生产不平衡是远远不能

40、以它来满足的。4、窑炉无须考虑不平衡系数。烧成车间的窑炉是生产上的最后一道工序，也是影响全厂产量的关键工序，窑炉的生产能力是生产纲领中规定的任务。即使入窑前各工序的产量发生波动，但可以储备生坯来调节。,5核算主机的年利用率,主机的实际年利用率（0）：-预定的主机年利用率,主机每周实际运转小时数（Hw0）：Hw-主机平衡计算时的每周运转小时数,三、附属设备的选型,附属（辅助）设备：生产流程中与主机配套的设备。附属设备选型的原则：1、要保证主机连续、均衡地正常生产运转；2、对于主机具有一定的储备能力；即除了选择适当的型式以外，在确定具体规格和台数时，附属设备的小时生产能力应适当地大于主机所要求的小

41、时生产能力。3、选择设备的型式和规格，确定设备的台数。附属设备的选型方法大体与主机相同，在一般情况下，应力求减少附属设备的台数。但对于某些需要经常维修或平时易出故障的附属设备，必要时可设置备用设备，以保证主机生产的连续进行。如隧道窑的风机、油泵，制泥车间的泥浆泵等等，要考虑备用。,2.4 车间工艺设计基础,车间工艺设计的内容：确定车间任务；确定车间工艺流程；确定车间工作制度；设备选型及计算；绘制车间工艺布置图；计算车间人员数量；车间技术经济指标；编制车间工艺设计说明书等。,车间工艺设计基础,一、车间工艺流程的选择二、车间工艺布置三、厂房布置的原则和要求四、设备布置,一、车间工艺流程的选择,1、

42、选择生产车间工艺流程时必须综合考虑该车间的各种因素;如：进入生产车间加工物料的性质、数量、生产车间加工产品的质量要求、生产车间布置、场地的限制或要求等条件均需全面考虑，切忌顾此失彼。,车间工艺流程的选择,2、生产车间工艺流程的选择必须结合主机平衡计算一起解决；如水泥厂各生产车间工艺流程的选择，要按先后顺序逐步解决。首先选定熟料烧成车间工艺流程，然后选定生料粉磨车间、水泥粉磨车间等工艺流程。现代化大型干法水泥厂，为了节省能耗，要求利用窑尾废气余热来烘干原料，将窑尾废气引入生料磨作烘干介质，出磨气体经电收尘净化后再排入大气中。将窑系统与生料磨系统组合成联合流程，彼此联结紧密，设备配套不容易改动。此

43、种生产系统的工艺流程比较简单。,车间工艺流程的选择,3、车间工艺流程选择是在一定条件下进行的，只能在客观现实条件下选择技术经济效果相对较好的工艺流程。由于实际条件的限制，理论上最好、最先进的工艺流程未被选用，也是常有的事。故在选择车间工艺流程时，应结合实际情况，慎重考虑，切不可片面追求先进性。,二、车间工艺布置,1、车间工艺布置的任务：确定车间的厂房布置和设备布置。生产车间工艺布置是工艺设计的重要组成部分，关系到工厂建成后能否正常生产、工人操作是否方便、安全以及设备维护、检修是否方便，并对环保、施工、安装、扩建、建设投资和经济效益等都有着极大的影响。2、车间工艺布置的基本原则：1)力求生产流程

44、顺畅、简捷、紧凑，尽量缩短物料的运输距离；2)充分考虑设备安装、操作与检修的方便；3)满足总图及其他专业对布置的要求。车间工艺布置设计是以工艺专业为主导，并在其它专业如总图、土建、电气等密切配合下共同完成的。,3、生产车间工艺布置设计的依据,在进行车间工艺布置之前，必须充分掌握有关生产操作、设备维护、维修、工业卫生和安全等资料，查阅类似规模的车间设计图纸，根据有关的设计规范和规定以及基础资料进行设计。3.1 设计规范和规定通用类：如机械设备安装工程施工及验收规范；建筑设计防火规范；工业企业设计卫生标准；工业企业噪声控制设计规范；压缩空气机站设计规范等专门类：如水泥企业工艺管理规程；水泥工厂工艺

45、设计技术规定；水泥工厂设计节能技术规定；预分解窑工艺管理规程；水泥工业环境保护设计规定；水泥工业劳动安全与工业卫生设计规定；水泥工业污染排放标准。,3、生产车间工艺布置设计的依据,3.2 基础资料工艺平衡计算结果(物料平衡、主机平衡、储库平衡)；工艺流程图；主机设备选型；全厂生产车间总平面轮廓图；设备选型图册、样本；同类型生产车间工艺布置参考图。,三、厂房布置的原则和要求,厂房布置：平面布置、立面布置。主要决定于生产流程和设备布置，必须满足工艺要求，便于组织生产流水线。同时也应符合国家的防火、卫生标准。厂房一般采用钢筋混凝上结构，厂房柱网布置和层高应尽量做到符合建筑模数要求。,1厂房的平面布置

46、,厂房的平面布置：主要是确定厂房的面积和柱网布置(跨度、柱距)。1)建筑面积应力求合理紧凑；在满足工艺要求和其他要求的前提下，尽量减少建筑面积。厂房的面积：决定于设备本身和生产操作所需的面积、设备安装和检修所需的面积、其它辅助设施所需的面积(如变配电室、控制操作室、隔音室、采暖、通风、收尘、机电修理室和材料室等所用的面积)、生产管理及生活用室所需的面积(如车间办公室，化验室、更衣室、浴室、厕所等)以及各种通道所需的面积。,厂房的平面布置,2)适当布置厂房出入口、通道和楼梯位置；厂房大门尺寸要考虑便于运输工具的进出。若大门尺寸小于厂房内所需安装的设备的外形尺寸时，应考虑预留安装门洞，其宽度和高度

47、应比设备或其最大部件的宽度和高度大0.5m以上，而且入口最低高度不得低于2m。,厂房的平面布置,3)统一考虑、合理安排各种地下构筑物；如排水沟，电缆沟、工艺设备管道的地沟，地坑等应，以节约基建工程量，并避免与建筑物基础及设备基础发生矛盾。4)厂房平面布置力求规整，并考虑将来扩建的可能性；留有扩建的余地；在扩建时尽量不妨碍原有生产的正常进行，不拆除原有建筑物和施工方便等。5)可在露天放置的设备，不建厂房，以节约投资；6)预留必要的储存、堆放面积。,2、厂房的立面布置（空间布置）,立面布置：主要是确定厂房的层数和高度。1)合理考虑厂房层高；设备本身的高度、基础要求的高度、设备顶部凸出物的高度、工人

48、在操作和维护检修时所需的高度。此外应特别注意建筑结构(楼板、梁)本身的高度对厂房净空高度的影响，故在进行厂房空间布置时，必须对梁的位置及梁、板截面尺寸有所估计。,厂房的立面布置（空间布置）,2)各种净空高度符合规范；走廊、地坑、操作平台等通行部分的净空高度不得低于2m，不经常通行部分不得低于1.9m。空中走廊跨越公路或铁路时，路面或轨顶面上方的净空高度，公路不低于4.9 m，铁路为不低于5.5m。,厂房的立面布置（空间布置）,3)高温车间厂房要便于通风散热；如烘干机房，热风炉房，窑房可适当增加层高，并考虑加开天窗，以利通风散热。4)个别设备较高时（如提升机、喷雾干燥塔等），可局部提高该部分厂房

49、高度；5)力求简单，避免层数过多和高度过高；在符合工艺要求和其它要求的情况下，要便于施工和达到经济合理的效果。6)厂房主立面应适当注意整齐美观。,四、设备布置,设备布置：按照工艺流程的要求把车间内的各种设备加以定位，确定主机设备与厂房建筑物主要柱网的相对定位，设备与设备之间的相对定位。主要取决于生产流程和设备安装、操作、检修的需要，同时也要考虑其它专业对车间工艺布置的要求。除了主要设备以外，也包括附属设备、工艺管道，检修设备以及各种连接件和料仓等。,四 设备布置,1、重型设备以及在运转中产生较大振动的设备尽可能布置在厂房的地面；如不能布置在地面时，其支承结构应与厂房结构分开，以减少厂房的荷载及

50、振动；安装大型设备(如磨机等)的厂房，设备基础和建筑物基础应同时施工，并在设备就位或已搬进厂房内以后，再继续进行厂房地面以上的土建施工。如空气压缩机、大型通风机、破碎机等。,四 设备布置,2、设备间距符合规范；不能互相影响运转和维修，同时要充分考虑工人操作、检修的要求和通行的便利，并要避免设备基础之间以及设备基础和建筑物基础发生矛盾。3、输送设备的两侧及上方留出适当净空距离；布置在走廊和地沟的胶带运输机、空气输送机斜槽和螺旋输送机，其人行道一侧应有600800mm的净空距离，不通行一侧应有200300mm的净空距离。胶带输送机上方有料仓或与工艺设备相连接时，净空距离应适当加大。胶带输送机倾斜布