水泥熟料烧成系统热耗占据了整个水泥生产热耗的绝大部分,是一个巨大的耗能系统。而水泥生产设备众多,工艺和热力学基理复杂,是一个高度非线性、高阶次的热工过程,很难用一个简单的模型来描述其能效关系及能量传递规律。目前,水泥生产过程的热量和热效的研究仅限于整个烧成系统且是离线计算,无法实时在线监测,存在较大的滞后性,更没有可在线指导熟料烧成过程实时控制的热效KPI(Key Performance Index)。本文以山东某水泥厂5000t/d(吨每天)熟料线为背景,深入研究了水泥熟料烧成系统工艺原理、热工过程以及热力学原理,确定了系统及各环节(预热器环节、分解炉环节、回转窑环节、篦冷机环节)的热效和总热效(热力学)作为对现场用能状况监测的KPI,并实现了在线智能监测,可对熟料烧成过程操作提供有效支持。具体工作内容如下:首先,确定了影响水泥熟料烧成系统及各环节热效智能监测的因素和相关参数的获取方式,包括:可在线监测参数(如窑头罩温度、分解炉内压力、高温风机转速等)、化验室不定周期参数(如煤粉热值、生料成分、烟气成分等)、人工设定固定参数(如系统表面散热量、窑头辐射热、气体温度等)以及部分关键参数的软测量数据(如风机实际风量参数、热容参数、出篦冷机熟料量等),其中,重点研究了基于最小二乘支持向量机(LS_SVM)原理的出篦冷机熟料量和基于机理分析的风机实际风量的软测量等。其次,分别对烧成系统、预热器环节、分解炉环节、回转窑环节和篦冷机环节的收入热量、支出热量的在线监测进行了研究。基于现场调研及热工分析,确定烧成系统及各环节的热效和总热效(热力学)为水泥熟料烧成系统热效KPI。并基于获取的前述参数,实现了烧成系统和其他四个环节的热平衡状态和热效KPI的智能监测,并给予了工程实例的分析。最后,开发了水泥熟料烧成系统热效KPI智能监测软件,主要包括后台计算和网页发布的研发,分别实现数据的获取和参数的计算以及重要数据的网页发布、浏览等功能,便于相关人员就地及远程了解现场用能状况。实际应用证明,该软件运行可靠,结果相对准确,可为操作人员合理调控熟料烧成过程提供实时、有效支持。