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【摘 要】近年来，我国水泥行业加快技术发展步伐，积极进行产业结构调整，淘汰落后产能，新型干法水泥成为发展主流，已经实现大型水泥装备国产化和生产过程自动化，水泥质量、产量和劳动生产率均实现了快速提高。基于此，本文就将对水泥企业生产中的新型干法水泥生产相关要点进行分析探讨。
【关键词】水泥企业；新型干法水泥；技术；措施
1、新型干法水泥生产线排
1.1、水泥在生产工艺过程
新型干法水泥生产工艺见图中，从矿石开采、原料和燃料的破碎和粉磨、熟料的煅烧、到原材料的运输和储存以及水泥产品的包装出厂等生产环节，均会产生粉尘。我国水泥厂煅烧水泥熟料的原料以煤为主，按煤质的特性可分为：烟煤、无烟煤、褐煤。在煤粉燃烧过程中会产生超细颗粒物主要可分为两类，即直接排出的一次超细颗粒物和以气态形式如、、等排放到大气中，通过复杂的大气物理化学过程生成的二次超细颗粒物。一次超细颗粒物又可分为直接以固态或液态形式排出的一次超细顆粒物和在烟气温度状态下以气态或蒸汽形式排出，在烟囱的稀释和冷却过程中凝结成固态或液态的一次凝结超细颗粒物。除煅烧及有外加热源的车间产生的废气外，水泥厂其他原材料的加工过程均为物理过程，其他生产过程产生的一次超细颗粒物均为可过滤性微粒。
1.2、新型干法水泥厂排放点的特征
表给出了新型干法水泥厂各个车间环节排放颗粒物的浓度限值，并给出了典型成分、、的排放浓度限值、湿度及温度范围。由表可见，水泥生产线颗粒物排放必须予以重视，当然随着水泥生产工艺技术和除尘技术的进步，颗粒物排放的具体总量还有待于进一步实践调研。
2、新型干法水泥技术要点
2.1、高能效低氮预热预分解及先进烧成技术研发攻关技术达标要求
运用先进的高效能和低氮燃烧理论，以计算机模型和数字化模拟的科学方法，指导研究水泥窑拓展功能、提高效率，不仅能生产高标号水泥，而且在利用废弃物替代燃料降低能耗和排放等方面全面提升资源能源利用效率，大幅度地降低各种污染物排放。致力创新预热器、分解炉、喷煤管、篦冷机的节能降耗技术，提升分解炉和第四代篦冷机的能耗技术与效率；致力创新预热器新技术，不仅挖掘现有效能，而且由5节变6节突破；研究开发新型耐火材料，提高窑体保温效果，实现熟料烧成可比热耗达到2680kJ/kg.cl，烧成系统电耗达到18kWh/t。致力开发更先进的旋窑、预热器、分解炉、燃烧器、冷却机的功能与效能，进一步提高悬浮预热、预分解和高温烧成过程的燃烧、传热效率，降低氮氧化物的产生量，研究与攻破氮氧化物在窑体内大部分先消化的功能。
2.2、高效节能料床粉磨技术攻关达标要求
在料床粉磨已显现出更高的能效和产能效率的基础上，通过料床挤压粉碎的计算机仿真模型、高效料床破碎理论研究，提升水泥立磨终粉磨优化技术和提升水泥辊压机终粉磨优化技术，进一步提升无球化料床粉磨技术的效能效率，开发与完善适用不同原料、燃料和熟料配比的新型磨盘-磨辊水泥辊磨，提高运行可靠性和不同粉体性能的可控性，特别要满足混凝土对水泥的级配、粒径、粒型和需水性等要求，实现系统产量180t/h，水泥粉磨可比综合电耗达到27kWh/t以下。
2.3、研究与提升原料、燃料均化配置技术攻关达标要求
主要是研究与提升不同原料、不同燃料的均化配置技术，使不同质的原料、燃料都有科学的配方和合理使用的规则，做到物尽其用，把其作为促进提高产品质量、降低能耗、物耗、减少排放、充分扩大资源利用成功的重要支撑。实现石灰石出堆场CaO标准偏差≤1%或均化系数≥6，生料出均化库CaO标准偏差≤0.20%或均化系数≥5，煤预均化出堆场煤低位热值标准偏差不高于630kJ/kg或均化系数≥4。
3、水泥生产过程优化
3.1、确定优化目标
本次生产优化的范围是熟料生产线，即从生料的预均化直到熟料的冷却阶段。在这一阶段生产中，窑操主要根据入窑生料的情况、观察各项参数据实际动态，参考DCS系统实时采集的数据，对窑尾分解炉用煤量、喂料量、窑头用煤量、冷却机推速、窑速等一些重要参数进行调节，达到最佳烧成效果。熟料的指标比较多，有产量、单位煤耗、单位电耗、熟料游离钙、熟料立升重、3天抗压、抗折强度、28天抗压、抗折强度等。这些指标都从一个角度表明了产品数量和质量的优劣。经过分析，在这些指标中，以产量及熟料强度指标为主，其它为辅。原因是当产量提高后，可使能耗指标相对下降，也说明了生产的工况是稳定的。水泥强度也代表了熟料的最终质量指标，其次考虑游离钙及立升重，因为这两个指标比较复杂，影响的因素很多，从原料的配比到锻烧温度、冷却速度等，可放在第二阶段进行考虑。
3.2、提高熟料产量
由于原来的控制系统是通用的控制系统，对于本生产线存在着一定的缺陷，只要将这些问题进行控制策略的细化改造，就能使生产线局部更加稳定，进而提高生产线的熟料生产能力。
3.3、提高窑操作水平
由于影响热工制度的因素很多，对象复杂，对它的控制问题是一个难题。为了给窑操提供可调整的参考值，辅助窑操做好判断，优化系统利用历史数据，采用人机交互方式，为窑操提供在相近的工况下与历史上最好水平的参数对比，当达到了当前工况的状态后，继续为窑操寻找更好的工况参考值，这样循序渐进，使工况逐渐接近历史最好水平。
对于主要参数的分析，生成一套历史数据链，即将生料检验数据、平均工况数据、熟料质量检验数据、熟料产量数据、熟料3天、28天强度数据连成数据链，将生产过程参数与产量、质量数据相关连，就可以分析出在质量较好的情况下，某几个参数的变化范围，进而得出一般性的结论，来指导窑操的控制范围，可以有效地提高窑操的操作水平，间接地提高了熟料的产量和质量。
3.4、制定优化方案
通过以上对生产状况的分析，生产优化采用以下解决方案：
1）实现部分操作自动化：弥补原系统粗放控制的缺陷，减轻窑操的劳动强度，提高产量和质量，见效快；
2）参数分析：对历史数据进行分析，提取参数的优化范围值，为窑操提供可靠的参考，提高窑操的操作水平；
3）其它辅助功能：方便窑操掌握操作规律，总结、保存操作经验，重要参数据的分析、预测等。
4、结论
总言之，当前，节能已成为我国水泥工业的首要问题，对我国水泥工业来说，降低熟料能耗的空间还较大。针对我国新型干法水泥生产优化和节能技术存在的不足，有必要对生产控制和生产运行参数做进一步优化。由于在水泥生产过程中，除熟料的形成热耗外，影响水泥熟料热耗的主要因素是预热器一级筒和篦冷机出口废气带走的热损失、出冷却机的熟料带走的热损失和系统的表面散热损失。因此，熟料的热耗与入窑原燃材料性能及组成、蜜系统控制参数如预热器出口氧含量及温度、入窗生料表观分解率、分解炉出口温度、窑速、窑用燃料比等有关。除此之外，还与熟料产量、质量等有密切关系，而这些因素对熟料热耗的综合影响及自身的相互作用非常复杂。通过本文的实践，挖掘系统最优潜能，提高熟料产量和降低熟料热耗，使该生产线各项生产运行指标达到国内先进水平，降低生产成本，提高企业竞争力，同时也为国内其他新型干法水泥生产系统的优化和改造提供了一定的参考，对新型干法水泥生产的可持续发展具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]谢小利.新型干法水泥生产技术优化与节能技术的应用[D].广西大学，2012.
[2]舒志君.新型干法水泥企业自动取样、输送与化验系统开发与研究[D].武汉理工大学，2010.
[3]刘慧.新型干法水泥生产窑尾分解率软测量研究[D].济南大学，2010.
[4]徐学传.新型干法水泥生产预热器分解率的软测量研究[D].济南大学，2011.
[5]姜祖强.新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景浅析[J].江西建材，2013，04：7-8.
【关键词】水泥企业；新型干法水泥；技术；措施
1、新型干法水泥生产线排
1.1、水泥在生产工艺过程
新型干法水泥生产工艺见图中，从矿石开采、原料和燃料的破碎和粉磨、熟料的煅烧、到原材料的运输和储存以及水泥产品的包装出厂等生产环节，均会产生粉尘。我国水泥厂煅烧水泥熟料的原料以煤为主，按煤质的特性可分为：烟煤、无烟煤、褐煤。在煤粉燃烧过程中会产生超细颗粒物主要可分为两类，即直接排出的一次超细颗粒物和以气态形式如、、等排放到大气中，通过复杂的大气物理化学过程生成的二次超细颗粒物。一次超细颗粒物又可分为直接以固态或液态形式排出的一次超细顆粒物和在烟气温度状态下以气态或蒸汽形式排出，在烟囱的稀释和冷却过程中凝结成固态或液态的一次凝结超细颗粒物。除煅烧及有外加热源的车间产生的废气外，水泥厂其他原材料的加工过程均为物理过程，其他生产过程产生的一次超细颗粒物均为可过滤性微粒。
1.2、新型干法水泥厂排放点的特征
表给出了新型干法水泥厂各个车间环节排放颗粒物的浓度限值，并给出了典型成分、、的排放浓度限值、湿度及温度范围。由表可见，水泥生产线颗粒物排放必须予以重视，当然随着水泥生产工艺技术和除尘技术的进步，颗粒物排放的具体总量还有待于进一步实践调研。
2、新型干法水泥技术要点
2.1、高能效低氮预热预分解及先进烧成技术研发攻关技术达标要求
运用先进的高效能和低氮燃烧理论，以计算机模型和数字化模拟的科学方法，指导研究水泥窑拓展功能、提高效率，不仅能生产高标号水泥，而且在利用废弃物替代燃料降低能耗和排放等方面全面提升资源能源利用效率，大幅度地降低各种污染物排放。致力创新预热器、分解炉、喷煤管、篦冷机的节能降耗技术，提升分解炉和第四代篦冷机的能耗技术与效率；致力创新预热器新技术，不仅挖掘现有效能，而且由5节变6节突破；研究开发新型耐火材料，提高窑体保温效果，实现熟料烧成可比热耗达到2680kJ/kg.cl，烧成系统电耗达到18kWh/t。致力开发更先进的旋窑、预热器、分解炉、燃烧器、冷却机的功能与效能，进一步提高悬浮预热、预分解和高温烧成过程的燃烧、传热效率，降低氮氧化物的产生量，研究与攻破氮氧化物在窑体内大部分先消化的功能。
2.2、高效节能料床粉磨技术攻关达标要求
在料床粉磨已显现出更高的能效和产能效率的基础上，通过料床挤压粉碎的计算机仿真模型、高效料床破碎理论研究，提升水泥立磨终粉磨优化技术和提升水泥辊压机终粉磨优化技术，进一步提升无球化料床粉磨技术的效能效率，开发与完善适用不同原料、燃料和熟料配比的新型磨盘-磨辊水泥辊磨，提高运行可靠性和不同粉体性能的可控性，特别要满足混凝土对水泥的级配、粒径、粒型和需水性等要求，实现系统产量180t/h，水泥粉磨可比综合电耗达到27kWh/t以下。
2.3、研究与提升原料、燃料均化配置技术攻关达标要求
主要是研究与提升不同原料、不同燃料的均化配置技术，使不同质的原料、燃料都有科学的配方和合理使用的规则，做到物尽其用，把其作为促进提高产品质量、降低能耗、物耗、减少排放、充分扩大资源利用成功的重要支撑。实现石灰石出堆场CaO标准偏差≤1%或均化系数≥6，生料出均化库CaO标准偏差≤0.20%或均化系数≥5，煤预均化出堆场煤低位热值标准偏差不高于630kJ/kg或均化系数≥4。
3、水泥生产过程优化
3.1、确定优化目标
本次生产优化的范围是熟料生产线，即从生料的预均化直到熟料的冷却阶段。在这一阶段生产中，窑操主要根据入窑生料的情况、观察各项参数据实际动态，参考DCS系统实时采集的数据，对窑尾分解炉用煤量、喂料量、窑头用煤量、冷却机推速、窑速等一些重要参数进行调节，达到最佳烧成效果。熟料的指标比较多，有产量、单位煤耗、单位电耗、熟料游离钙、熟料立升重、3天抗压、抗折强度、28天抗压、抗折强度等。这些指标都从一个角度表明了产品数量和质量的优劣。经过分析，在这些指标中，以产量及熟料强度指标为主，其它为辅。原因是当产量提高后，可使能耗指标相对下降，也说明了生产的工况是稳定的。水泥强度也代表了熟料的最终质量指标，其次考虑游离钙及立升重，因为这两个指标比较复杂，影响的因素很多，从原料的配比到锻烧温度、冷却速度等，可放在第二阶段进行考虑。
3.2、提高熟料产量
由于原来的控制系统是通用的控制系统，对于本生产线存在着一定的缺陷，只要将这些问题进行控制策略的细化改造，就能使生产线局部更加稳定，进而提高生产线的熟料生产能力。
3.3、提高窑操作水平
由于影响热工制度的因素很多，对象复杂，对它的控制问题是一个难题。为了给窑操提供可调整的参考值，辅助窑操做好判断，优化系统利用历史数据，采用人机交互方式，为窑操提供在相近的工况下与历史上最好水平的参数对比，当达到了当前工况的状态后，继续为窑操寻找更好的工况参考值，这样循序渐进，使工况逐渐接近历史最好水平。
对于主要参数的分析，生成一套历史数据链，即将生料检验数据、平均工况数据、熟料质量检验数据、熟料产量数据、熟料3天、28天强度数据连成数据链，将生产过程参数与产量、质量数据相关连，就可以分析出在质量较好的情况下，某几个参数的变化范围，进而得出一般性的结论，来指导窑操的控制范围，可以有效地提高窑操的操作水平，间接地提高了熟料的产量和质量。
3.4、制定优化方案
通过以上对生产状况的分析，生产优化采用以下解决方案：
1）实现部分操作自动化：弥补原系统粗放控制的缺陷，减轻窑操的劳动强度，提高产量和质量，见效快；
2）参数分析：对历史数据进行分析，提取参数的优化范围值，为窑操提供可靠的参考，提高窑操的操作水平；
3）其它辅助功能：方便窑操掌握操作规律，总结、保存操作经验，重要参数据的分析、预测等。
4、结论
总言之，当前，节能已成为我国水泥工业的首要问题，对我国水泥工业来说，降低熟料能耗的空间还较大。针对我国新型干法水泥生产优化和节能技术存在的不足，有必要对生产控制和生产运行参数做进一步优化。由于在水泥生产过程中，除熟料的形成热耗外，影响水泥熟料热耗的主要因素是预热器一级筒和篦冷机出口废气带走的热损失、出冷却机的熟料带走的热损失和系统的表面散热损失。因此，熟料的热耗与入窑原燃材料性能及组成、蜜系统控制参数如预热器出口氧含量及温度、入窗生料表观分解率、分解炉出口温度、窑速、窑用燃料比等有关。除此之外，还与熟料产量、质量等有密切关系，而这些因素对熟料热耗的综合影响及自身的相互作用非常复杂。通过本文的实践，挖掘系统最优潜能，提高熟料产量和降低熟料热耗，使该生产线各项生产运行指标达到国内先进水平，降低生产成本，提高企业竞争力，同时也为国内其他新型干法水泥生产系统的优化和改造提供了一定的参考，对新型干法水泥生产的可持续发展具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]谢小利.新型干法水泥生产技术优化与节能技术的应用[D].广西大学，2012.
[2]舒志君.新型干法水泥企业自动取样、输送与化验系统开发与研究[D].武汉理工大学，2010.
[3]刘慧.新型干法水泥生产窑尾分解率软测量研究[D].济南大学，2010.
[4]徐学传.新型干法水泥生产预热器分解率的软测量研究[D].济南大学，2011.
[5]姜祖强.新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景浅析[J].江西建材，2013，04：7-8.