02　水泥生产管理智能工厂——遵义赛德水泥有限公司

企业简介

遵义赛德水泥有限公司是中国建材下属骨干企业，2019年6月通过产能减量置换建成投产4500t/d熟料新型干法水泥智能化生产线，项目总投资11.4亿元，在职员工80人，占地面积280亩，年产熟料135万吨、水泥220万吨。公司在取得质量、环境、职业建康和安全、能源管理体系认证及水泥中有害物质限量认证、低碳产品认证等基础上，贯彻生态发展理念，围绕“对标世界一流、能源低碳化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化”目标开展各项工作，2021年1月被工信部列为“绿色工厂”示范企业，2021年7月取得绿色设计产品认证。

公司同时注重技术开发工作，2020年以来取得“一种水泥加工用高效筛选装置”等7项实用新型专利授权证书，“工业智能化产品销售管理系统V1.0”等6项计算机软件著作权登记证书。

新生产线投产以来，公司单位产品能耗指标对照《水泥单位产品能源消耗限额》（GB16780-2012）达到先进，智能化系统投入运行后能源绩效有所提升。

公司通过实施对废气排放环保治理设施的智能化控制等措施，废气中粉尘和气态污染物的排放浓度得到有效控制，氮氧化物、二氧化硫、颗粒物排放浓度分别低于200mg/m3、20mg/m3、10mg/m3，达到国家标准和企业所在地环保部门的要求，在贵州省水泥行业处于领先地位。

案例实施情况

总体设计

公司将新建的4500t/d新型干法生产线定位为按全线智能化要求建设，在项目总投资11.4亿元中，智能化部分的投入原本为4609万元，后续又增加碳硫分析仪、智能图像识别、烧成专家优化系统，追加投入1128万元，智能化部分的总投入为5737万元。公司的智能工厂建设依托南京凯盛国际工程有限公司在BIM工程设计、装备制造、生产运营、智能制造实施等领域积累的设计和工程施工技术实力，围绕水泥生产全流程和信息化、数字化系统的构建，实现水泥工厂智能物流、智能质控、智能运维、智能生产和智能优化管理五个维度的数字化、信息化和智能化建设，以实现高效的管理、高品质的水泥产品、更低的能源消耗、有效的环境保护的目标。

实施内容与路径

（1）智能物料管控：通过一卡通智能地磅、原煤进厂自动取样分析、联合储库内无人操作智能桥式抓斗起重机、水泥包装和发运采用自动装插袋机和自动装车机等，实现从原燃材料进厂到产品出厂全流程的自动化和无人化智能物流管理，并结合生产过程中的自动计量系统，实现物料平衡的自动计算。

（2）过程质量自动检测和智能管控：通过采用生料配料在线分析仪，实时调整入磨配比；使用在线粒度仪对生料、煤粉、水泥成品自动取样和自动检测，并自动调整选粉机转速，控制出磨成品细度；让出窑熟料通过游离钙在线分析仪，实现每15分钟对熟料游离钙进行自动检测；通过碳硫在线分析仪，实现每15分钟对水泥碳含量与硫含量进行自动检测，检测结果修正水泥配比控制参数等质量管控智能化。同时，可让分析数据通过智能化系统自动进入窑、磨专家智能控制系统，作为智能控制系统的重要调节参数参与控制依据，以保证生产过程产品质量的稳定并实现提高产量、节能降耗的优化控制。

（3）生产过程的智能控制：工厂采用Steag烧成生产过程智能控制系统和南京凯盛院的磨系统、脱硝生产过程智能控制系统，应用Fuzzy-Control、GPC、DMC、专家引擎等先进控制技术，实现烧成系统、磨系统、脱硝系统的专家智能控制。专家智能控制系统的引入，相当于在水泥生产线上安排了一个永不疲倦的“优秀操作员”，保证生产系统24小时在同一操作模式下自动工作，并在生产稳定的前提下，不断尝试自动增加产量和降低能耗。

其中，窑专家智能控制系统旨在稳定烧成系统的生产参数，并根据烧成系统的运行状况自动调节喂料量、喂煤量、系统风量、篦冷机速度，达到稳定生产、降低能耗、减少操作人员及减轻劳动强度的目的。窑专家智能控制系统包括入窑生料稳定控制模块、熟料烧成优化稳定控制模块、熟料冷却机优化控制模块、系统风量优化控制模块等。

熟料烧成优化稳定控制模块由分解炉用煤量优化控制模块、窑速控制模块及窑头用煤量优化控制模块三个子模块组成。其中，分解炉用煤量优化控制模块综合了分解炉出口温度、C5下料温度、入窑生料分解率、生料喂料量、氨水喷入量、入窑提升机电流、C1出口CO含量、煤粉输送风压多个变量，采用模型预测控制、模糊逻辑控制和神经网络技术，结合信号软测量技术，自动调整分解炉喂煤量，实现分解炉温度的控制，达到降低热耗的目的。分解炉用煤量优化控制模块的使用，可使分解炉出口温度标准偏差减少25％以上。

（4）智能设备巡检系统：对设备的自动巡检，除了采用在DCS系统原有信号基础上增加手机推送和报警功能这一通常做法，还可以在17台主机设备上安装测振及测温高精度传感器，随时监测设备转动轴承的振动和温升变化情况；在窑尾主框架、熟料冷却用篦冷机和水泥磨三个主要部位设置热成像仪，自动检测生产现场温度场的变化，对设备状态进行监测，及时判断设备故障和工艺状态的变化。

（5）智能优化管理：通过挖掘大量生产和经营管理数据中所蕴含的信息，依据数据模型算法，对过程数据进行清洗、处理，挖掘数据之间的线性关系，形成数据展示模型与趋势，为管理者提供智能化决策依据。

其中，能源管理系统通过按车间、工序的相关用能总量指标和用能效率指标全面建立能源绩效评价体系及对标管理，实现能源实绩、生产实绩按班次、日、周、月、年或个性化的需求进行统计计算。通过系统自动生成生产与能源各类统计、分析、考核报表，及时发布各工序生产量和单位能耗数据报表，帮助管理层随时随地了解生产状况、发现能耗异常。通过监测窑、磨关键设备的生产运行指标，及时提醒操作员发现生产过程中的异常事件，降低不必要的能源消耗。

案例特点

生产线的运行工况稳定性较好，并且智能化系统各功能模块技术成熟，加强应用维护管理的智能化系统投用率较高，对实际生产过程中提高产品质量、降低能耗和减少污染物排放起到了积极的作用。

实施效果

主要技术经济指标的提升

（1）基于在线检测仪器和化验室的智能质量管控能力，提升了过程和产品质量水平。

（2）基于设备预测性维护及在线监测功能的应用，提高设备可靠系数，投用前回转窑可靠性系数为98.8％，投用至今可靠性系数提升至99.5％；水泥磨系统可靠性从96％提升至99％。

（3）基于窑、磨智能优化控制系统和实施对能源管理和环保治理的智能化控制，工厂的熟料日产水平从5963.6t/d提升到6274.8t/d，提升了5.22％；能源绩效、环境保护绩效得到全面提升。

通过低氮燃烧和SNCR智能脱硝控制、脱硫系统的自动控制和窑系统优化控制等技术，以及环保智能统计管理系统，不断降低排放浓度、提升环境绩效，该公司的环保技术在贵州省水泥行业处于先进水平。

智能化项目的经济效益

智能化项目运行后，产生的直接经济效益。

项目投资概算为5737万元，实施智能化系统后，全厂每年共节约成本2284.38万元，投资回收期2.99年。

复制推广情况

该公司通过智能物流、智能质控、智能运维、智能生产、智能优化管理、安环管控等智能化应用，成为国内具有“集约化、绿色化、智能化、高端化”特色的水泥生产基地之一，是西南水泥第一条智能化绿色工厂建设的示范线，公司的智能化建设经验已在丽江西南、铜仁西南、毕节西南、正安西南等企业得到推广应用。