02　水泥生產管理智能工廠——遵義賽德水泥有限公司

企業簡介

遵義賽德水泥有限公司是中國建材下屬骨干企業，2019年6月通過產能減量置換建成投產4500t/d熟料新型干法水泥智能化生產線，項目總投資11.4億元，在職員工80人，占地面積280畝，年產熟料135萬噸、水泥220萬噸。公司在取得質量、環境、職業建康和安全、能源管理體系認證及水泥中有害物質限量認證、低碳產品認證等基礎上，貫徹生態發展理念，圍繞“對標世界一流、能源低碳化、原料無害化、生產潔凈化、廢物資源化”目標開展各項工作，2021年1月被工信部列為“綠色工廠”示范企業，2021年7月取得綠色設計產品認證。

公司同時注重技術開發工作，2020年以來取得“一種水泥加工用高效篩選裝置”等7項實用新型專利授權證書，“工業智能化產品銷售管理系統V1.0”等6項計算機軟件著作權登記證書。

新生產線投產以來，公司單位產品能耗指標對照《水泥單位產品能源消耗限額》（GB16780-2012）達到先進，智能化系統投入運行后能源績效有所提升。

公司通過實施對廢氣排放環保治理設施的智能化控制等措施，廢氣中粉塵和氣態污染物的排放濃度得到有效控制，氮氧化物、二氧化硫、顆粒物排放濃度分別低于200mg/m3、20mg/m3、10mg/m3，達到國家標準和企業所在地環保部門的要求，在貴州省水泥行業處于領先地位。

案例實施情況

總體設計

公司將新建的4500t/d新型干法生產線定位為按全線智能化要求建設，在項目總投資11.4億元中，智能化部分的投入原本為4609萬元，后續又增加碳硫分析儀、智能圖像識別、燒成專家優化系統，追加投入1128萬元，智能化部分的總投入為5737萬元。公司的智能工廠建設依托南京凱盛國際工程有限公司在BIM工程設計、裝備制造、生產運營、智能制造實施等領域積累的設計和工程施工技術實力，圍繞水泥生產全流程和信息化、數字化系統的構建，實現水泥工廠智能物流、智能質控、智能運維、智能生產和智能優化管理五個維度的數字化、信息化和智能化建設，以實現高效的管理、高品質的水泥產品、更低的能源消耗、有效的環境保護的目標。

實施內容與路徑

（1）智能物料管控：通過一卡通智能地磅、原煤進廠自動取樣分析、聯合儲庫內無人操作智能橋式抓斗起重機、水泥包裝和發運采用自動裝插袋機和自動裝車機等，實現從原燃材料進廠到產品出廠全流程的自動化和無人化智能物流管理，并結合生產過程中的自動計量系統，實現物料平衡的自動計算。

（2）過程質量自動檢測和智能管控：通過采用生料配料在線分析儀，實時調整入磨配比；使用在線粒度儀對生料、煤粉、水泥成品自動取樣和自動檢測，并自動調整選粉機轉速，控制出磨成品細度；讓出窯熟料通過游離鈣在線分析儀，實現每15分鐘對熟料游離鈣進行自動檢測；通過碳硫在線分析儀，實現每15分鐘對水泥碳含量與硫含量進行自動檢測，檢測結果修正水泥配比控制參數等質量管控智能化。同時，可讓分析數據通過智能化系統自動進入窯、磨專家智能控制系統，作為智能控制系統的重要調節參數參與控制依據，以保證生產過程產品質量的穩定并實現提高產量、節能降耗的優化控制。

（3）生產過程的智能控制：工廠采用Steag燒成生產過程智能控制系統和南京凱盛院的磨系統、脫硝生產過程智能控制系統，應用Fuzzy-Control、GPC、DMC、專家引擎等先進控制技術，實現燒成系統、磨系統、脫硝系統的專家智能控制。專家智能控制系統的引入，相當于在水泥生產線上安排了一個永不疲倦的“優秀操作員”，保證生產系統24小時在同一操作模式下自動工作，并在生產穩定的前提下，不斷嘗試自動增加產量和降低能耗。

其中，窯專家智能控制系統旨在穩定燒成系統的生產參數，并根據燒成系統的運行狀況自動調節喂料量、喂煤量、系統風量、篦冷機速度，達到穩定生產、降低能耗、減少操作人員及減輕勞動強度的目的。窯專家智能控制系統包括入窯生料穩定控制模塊、熟料燒成優化穩定控制模塊、熟料冷卻機優化控制模塊、系統風量優化控制模塊等。

熟料燒成優化穩定控制模塊由分解爐用煤量優化控制模塊、窯速控制模塊及窯頭用煤量優化控制模塊三個子模塊組成。其中，分解爐用煤量優化控制模塊綜合了分解爐出口溫度、C5下料溫度、入窯生料分解率、生料喂料量、氨水噴入量、入窯提升機電流、C1出口CO含量、煤粉輸送風壓多個變量，采用模型預測控制、模糊邏輯控制和神經網絡技術，結合信號軟測量技術，自動調整分解爐喂煤量，實現分解爐溫度的控制，達到降低熱耗的目的。分解爐用煤量優化控制模塊的使用，可使分解爐出口溫度標準偏差減少25％以上。

（4）智能設備巡檢系統：對設備的自動巡檢，除了采用在DCS系統原有信號基礎上增加手機推送和報警功能這一通常做法，還可以在17臺主機設備上安裝測振及測溫高精度傳感器，隨時監測設備轉動軸承的振動和溫升變化情況；在窯尾主框架、熟料冷卻用篦冷機和水泥磨三個主要部位設置熱成像儀，自動檢測生產現場溫度場的變化，對設備狀態進行監測，及時判斷設備故障和工藝狀態的變化。

（5）智能優化管理：通過挖掘大量生產和經營管理數據中所蘊含的信息，依據數據模型算法，對過程數據進行清洗、處理，挖掘數據之間的線性關系，形成數據展示模型與趨勢，為管理者提供智能化決策依據。

其中，能源管理系統通過按車間、工序的相關用能總量指標和用能效率指標全面建立能源績效評價體系及對標管理，實現能源實績、生產實績按班次、日、周、月、年或個性化的需求進行統計計算。通過系統自動生成生產與能源各類統計、分析、考核報表，及時發布各工序生產量和單位能耗數據報表，幫助管理層隨時隨地了解生產狀況、發現能耗異常。通過監測窯、磨關鍵設備的生產運行指標，及時提醒操作員發現生產過程中的異常事件，降低不必要的能源消耗。

案例特點

生產線的運行工況穩定性較好，并且智能化系統各功能模塊技術成熟，加強應用維護管理的智能化系統投用率較高，對實際生產過程中提高產品質量、降低能耗和減少污染物排放起到了積極的作用。

實施效果

主要技術經濟指標的提升

（1）基于在線檢測儀器和化驗室的智能質量管控能力，提升了過程和產品質量水平。

（2）基于設備預測性維護及在線監測功能的應用，提高設備可靠系數，投用前回轉窯可靠性系數為98.8％，投用至今可靠性系數提升至99.5％；水泥磨系統可靠性從96％提升至99％。

（3）基于窯、磨智能優化控制系統和實施對能源管理和環保治理的智能化控制，工廠的熟料日產水平從5963.6t/d提升到6274.8t/d，提升了5.22％；能源績效、環境保護績效得到全面提升。

通過低氮燃燒和SNCR智能脫硝控制、脫硫系統的自動控制和窯系統優化控制等技術，以及環保智能統計管理系統，不斷降低排放濃度、提升環境績效，該公司的環保技術在貴州省水泥行業處于先進水平。

智能化項目的經濟效益

智能化項目運行后，產生的直接經濟效益。

項目投資概算為5737萬元，實施智能化系統后，全廠每年共節約成本2284.38萬元，投資回收期2.99年。

復制推廣情況

該公司通過智能物流、智能質控、智能運維、智能生產、智能優化管理、安環管控等智能化應用，成為國內具有“集約化、綠色化、智能化、高端化”特色的水泥生產基地之一，是西南水泥第一條智能化綠色工廠建設的示范線，公司的智能化建設經驗已在麗江西南、銅仁西南、畢節西南、正安西南等企業得到推廣應用。