创新实验用Excel进行生料配料计算.docx

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创新实验用Excel进行生料配料计算

实验创新与训练

用Excel进行新型干法水泥生产的配料计算

摘要：

在水泥生产中配料计算是根据物料平衡及熟料的率值最终确定各种材料的混和比的过程。

传统的尝试误差法其普遍的特点是手工计算过程繁琐。

现在随着计算机的普及可以运用办公软件中的excel进行配料计算这样就极大地提高了配料计算的效率。

关键词：

水泥，配料计算，规划求解

1创新背景

制造水泥熟料的主要原料是石灰石（主要提供氧化钙）、黏土或砂岩（主要提供氧化硅、氧化铝）、铁矿石或硫酸渣（主要提供氧化铁）。

为了准确地控制熟料的矿物组成，这些原料必须按一定的配比进行混合、粉磨。

配料计算的任务就是:

（1）根据水泥品种、原燃料条件、生料制备与熟料煅烧工艺确定水泥熟料的率值;

（2）求出合乎熟料率值要求的原料配合比。

对于新型干法水泥生产工艺，水泥熟料率值大致为：

KH=0.88～0.9lSM=2.4～2.7IM=1.4～1.8

根据确定的率值、窑系统的热耗、原煤的热值和灰分，利用配料计算方法可以求出各原料的比例。

配料计算方法有尝试误差法、递减试凑法、图解法、矿物组成法等。

各种方法各有优缺点，但同时存在计算过程繁复、计算工作量大、结果精度不高等问题。

2.创新目标

随着计算机技术的普及和应用，现在可以通过计算机程序方便地进行配料计算。

各个水泥厂一般都有各种不同来源和版本的计算机配料程序。

其实通过应用微软的EXCEL软件可以不必编写一行程序就可以方便地进行配料计算。

3.具体方案

3.1准备工作

（1）检查微软的EXCEL是否安装了"规划求解"宏。

在安装微软各种版本的Office时，默认安装情况下，不会在ExCeel中安装"规划求解"宏。

因此应加装该选项。

方法是:

运行EXCEL，点击菜单"工具"，选择"加载宏"，在弹出的窗口中选择"规划求解"，按"确定"（见图3-1）。

加载“规划求解”宏

3.2在EXCEL表中输入数据

在EXCEL表中输人上述数据（见图3-2），铜陵海螺50OOt/d熟料生产线为三组分配料，

因此只能控制两个率值，一般选择KH和SM。

对于四组分配料，则可以控制三个率值:

KH、SM、IM。

输入原、燃料成分等有关参数

3.3假设原料配比，计算生料成分

在EXCEL表中填人假设的各原料配比，可以将初始比例假设为石灰石20，粉砂岩20，最后硫酸渣一项应填上"=100-（鼠标点）石灰石此例（的单元格）一（鼠标点）粉砂岩比例（的单元格）"再输入回车键（见图3-3），这样才能保证配比之和为100。

3.4计算生料成分

在EXCEL表中适当的位置计算根据假设的原料配比而得到的生料成分。

计算公式是:

生料化学成分=各原料化学成分与其配比的乘积之和。

方法是:

在生料化学成分对应的Loss单元格中（本例为B8）输人"=sumproduct（B5:

B7,$M5：

$M7）/100"。

其中B5：

B7为各原料Loss含量所在的单元格，$M5:

$M7为各原料配比所在的单元格。

EXCEL中的sumproduct函数可以将对应的两个（列或行）数组相乘然后求和。

输人回车键后可得到生料的Loss值（见图3-4）。

生料的其他化学成分可以通过对生料Loss单元格的简单拖拉来获得。

方法是点击生料Loss单元格（本例为B8），将鼠标移到该单元格的右下角，当光标变为黑十字时，按下鼠标左键，向右拖拉至生料成分对应的Cl-单元格（本例为K8），松开鼠标左键即可（见图3-5）。

3.5计算灼烧基生料成分

水泥生料在锻烧后，原生料中的烧失量（Loss）就没有了，因此为了计算熟料成分，就必须计算生料去除烧失量后的化学成分，这些成分叫生料灼烧基成分，或灼烧基生料成分。

计算公式是:

生料灼烧基成分=原生料成分÷（l一LOss÷100）。

方法是，在EXCCEL表中相应灼烧生料SiO2的单元格中（本例为C9）输人"=C8/（1-$B8/100）"。

其中C8为原生料SiO2的单元格位置，B8为原生料Loss的单元格位置。

按回车键后即可得到灼烧生料的SiO2值（见图3-6）。

灼烧生料的其他化学成分也可通过对SiO2单元格简单拖拉来获得，方法如3.4所述。

假设各原料配比

计算生料中烧失量含量

计算生料中其他成分

计算生料灼烧基成分

3.6计算煤灰掺入量组成熟料的一小部分是燃料燃烧后产生的煤灰。

煤灰掺人量计算公式是:

煤灰掺人量（煤灰占熟料的百分比）=烧成热耗÷煤热值×煤灰分。

于是我们在对应的煤灰比例中（本例为MlO）输人"=A14/A16﹡A18"，再按回车键就得到煤灰在熟料中的比例（见图3-7）。

其中A14为烧成热耗所在单元格，A16为煤热值所在单元格，A18为煤灰分所在单元格。

计算煤灰参入量

熟料的另一部分为灼烧生料，其比例为100-煤灰比例。

于是我们在对应的灼烧生料比例中（本例为M9）输人"=10O-M1O"，再按回车键就得到灼烧生料在熟料中的比例。

其中MlO为煤灰比例所在单元格。

3.7计算熟料成分

有了灼烧生料、煤灰的化学成分和比例可以方便地算出熟料成分。

方法是:

在EXCEL表中相应熟料SiO2的单元格中（本例为Cll）输人"=sumproduct（C9:

ClO,$M9:

$MlO）/100"。

其中C9:

ClO为灼烧生料、煤灰的SiO2单元格位置，$M9:

$MlO为它们的比例单元格位置。

按回车键后即可得到熟料的SiO2值，再通过对SiO2单元格的简单拖拉可以获得熟料其他化学成分（见图3-8）,

在EXCEL表中适当的位置计算熟料的率值（见图3-9），计算KH时输人:

"=（Fll-1.65﹡Dll一0.35﹡Ell一0.7﹡Jll）/2.8/Cll";计算SM时输人"=Cll/（Dll+Ell）"。

3.8求解原料配比

点击菜单"工具"，选择"规划求解"，弹出窗口:

计算熟料成分

计算熟料率值

清空“设置目标单元格（E）”；在“可变单元格（B）”中选择EXCEL表中石灰石、粉砂岩比例单元格，本例为$M$5:

$M$6.注意不能选中硫酸渣的比例单元格,因为其比例是随上两个比例的变化而变化的。

按“填加（A）”，弹出窗口：

在“单元格引用位置”选择EXCEL表中熟料实际KH值的单元格，本例中$C$20,中间约束符选“=”，“约束值”选择EXCEL表中熟料目标KH值的单元格，本例$A$20。

再按一次“添加（A）”加入另一个约束条件：

在“单元格引用位置”选择EXCEL表中熟料实际SM值的单元格，本例中$C$22，中间约束符选“=”，“约束值”选择EXCEL表中熟料目标SM值的单元格，本例中$A$22。

按“确定”返回，这时规划求解的参数应如下：

按“求解”就会得到最后的求解结果（见图3-10）。

用“规划求解”宏求解原料配比

EXCEL的规划求解实际上是不断改变可变单元格内的值，直至满足约束条件。

因此实际上与我们过去用的试凑法配料计算相似。

至此，一个三组分的配料EXCEL文件就做好了。

以后只要按具体情况改动表中黑色部分的内容，如原料名称、原料化学成分、煤灰化学成分、烧成热耗、煤热值、目标率值等数据，最后点击菜单“工具”，选择“规划求解”，就会弹出参数都设好的窗口，直接按“求解”就会得到更新的求解结果。

一个四组分的配料EXCEL文件也可以用相同的方法做好。

对于四组分配料，应先假设前三种原料的比例，再用公式：

“100-第一种原料比例-第二种原料比例-第三种原料比例”来计算第四种原料的比例；生料的成分也应用四种原料的成分和比例来计算，即函数sumproduct中的两个参数应为四种原料的成分数组和四种原料的比例；最后应用“规划求解”时应加上对第三个熟料IM的约束值，当然可变单元格就变为前三个物料的比例了。

“熟料的实际IM”应用公式：

“熟料AL2O3的单元格/熟料Fe2O3的单元格”进行计算。

4.结论及致谢

通过此次学习让我对Excel及生料配料计算有了更深入的了解，也感谢指导老师给我的细心指导和督促，在此特感谢老师和同学们的帮助。