高能耗是水泥生产的特点，节能减排是水泥生产企业可持续发展的关键。尽管我国水泥生产技术总体水平已处于国际领先，但具体到每条生产线又有较大差异。本论文针对水泥窑系统热工参数多、交互作用强的特点，运用统计学和模拟计算方法，探索了降低单位熟料热耗、提高水泥强度的途径，并提出了相应的操作参数。建立了某水泥生产线窑系统一年生产数据的数据库。以单位熟料热耗和熟料28天强度为目标，运用多元线性回归的方法建立了热耗模型和强度模型，分析了影响热耗和强度的主要因素；以热耗模型和强度模型为基础，以热耗强度比最小为目标建立了优化模型，研究了各参数的最佳控制值；分别以单位熟料热耗、28天强度、热耗强度比为输出建立了决策树模型，研究了影响输出的主要参数及最佳控制范围；运用自行开发的反求软件模拟计算，分析了影响一级筒分离效率和换热效率的因素。多元线性回归的结果显示，就该生产线而言，影响热耗和强度的主要因素为：石灰饱和系数，窑头喂煤比，分解炉出口温度，五级筒下料温度，熟料产量；各主要参数的最佳控制值为：石灰饱和系数0.90，窑头喂煤比45.23%，分解炉出口温度880℃，五级筒下料温度852℃，熟料产量250t/h；决策树的结果显示，影响熟料热耗、28天强度、热耗强度比的主要参数为：熟料产量，三次风温度，窑头喂煤比，分解炉出口温度，窑尾温度，一级筒负压；影响一级筒分离效率和换热效率的主要因素为旋风筒内固气比。