浅论水泥生产过程控制

摘要：水泥生产过程是一个理化反应过程，也是一个连续的过程，生产工艺流程长、相互牵制的环节多。如果某一个环节出现了控制偏差，就会直接影响之后的环节，对其进行控制具一定的难度。本文通过水泥生产控制难点的分析，浅论水泥生产过程的控制。

关键词：水泥；生产过程；控制；难点；

中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：

一、概况

随着水泥的产能在不断的提高，人们生活受到污染也越来越严重。空气中最主要的污染成分是二氧化硫，它对人们施以低浓度、长期性的污染模式。然而，在水泥的生产过程中不仅排放出大量的粉尘与烟雾，而且还生成二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等有害气体。

二氧化硫经过长期的积累会造成大范围的酸雨。酸雨是由多种有机酸与无机酸构成，最主要的成分是硝酸和硫酸。酸雨的酸度过高会引起PH值下降，物种最理想的生存环境是PH值为7左右，然而酸雨会将PH值降至5.6以下，这会造成生物的灭绝，在较低的PH值里，物种是难以长存的。因此，二氧化硫的排放会产生严重的危害。

水泥生产排放的二氧化碳会产生“温室效应”。大量的二氧化碳会使地球环境温度升高，造成全球变暖现象。全球变暖将会引发海水的水平面上升，造成土地减少和水力资源破坏的现象，将会危害人类。

因此，在水泥生产过程中，要提高可持续发展的意识，发展清洁燃料技术，减少污染气体排放。严格对水泥的生产过程进行控制，有效提高水泥生产的高效性、环保性，并降低能耗，降低生产成本。

二、生产过程控制的难点

水泥生产需要经过多个环节构成，工艺流程较长，各个环节之间联系十分紧密。整个工艺流程需要完成生产工艺参变量的检测、记录、调节等相关功能的控制。生产工艺流程的控制具有复杂性，且数据处理及贮存量大，数据参数多，变化快。这对实现生产过程控制具有很大的挑战，还有很多问题急需解决，水泥生产过程的控制难点有以下几点：

⑴变量多，耦合强

水泥生产工艺流程的出入变化量较大，且耦合关系十分复杂。如果一个操纵变量发生了改变，那么就会引起多个相关的被控变量发生变化。例如：主排风机的操纵过程、速度发生变化时，将会影响相关因素，如窑头负压、窑尾温度等。相同道理，被控变量也受到多个操纵变量的影响。例如：窑尾温度会受到生料进料量、主排风机转速等多个输入变量的影响。这些参数变量之间的相互关联给水泥生产工艺流程控制带来一定的难度。

⑵生产过程中物理化学反应复杂

在水泥熟料烧成过程中，生料经过高温下的一系例反应生成铝铁酸钙、硅酸二钙、铝酸三钙等几十种化合物。他们之间的热量传递过程复杂，有对流、传导、辐射等多种方式。其工艺环节是控制核心。

⑶烧成带温度测量难度大

烧成带物料的温度需要达到1300℃至1500℃，导致工艺参数烧成带温度难以直接测量。因为所需温度较高，传感器测量设备不是很成熟，对烧成带温度进行测量便是难点。在生产过程中，人们都是通过其它变量对其进行间接测量，一般由回转窑尾出口烟气中的氮氧化物浓度设计软测量模型。

⑷受影响因素多，控制参数多

生产过程的主要控制参数有出口烟气氧含量、烧成带温度、窑头负压、窑尾温度等。这些参数都将会受到生料细度、燃料的化学成分、窑皮的厚薄、游离石灰与设备运转的影响。这导致控制难度增加。

⑸缺乏精确的数学模型

建立精确的数学模型难度高，因为水泥生产过程复杂，所以建立完善的分解，缎烧，烧结过程的数学模型难度大。

三、水泥生产过程控制

水泥的生产过程有大量的输入与输出的参变量，这些变量有着紧密的联系和耦合的关系。每个过程的独立控制，难以应付参变量，强耦合的过程不引起系统的控制精确度不高，很难确保熟料的质量与温度均衡。水泥生产过程控制不好将会导致生产效率下降，能源消耗增加。因此，我们要做好水泥生产过程的控制，节约能源，提高效率。

⑴均衡稳定控制

水泥生产会因为物料的粒度、游离石灰、回转窑窑皮脱落的因素干扰，在复杂的传质、传热和各种化学反应过程中出现不稳定现象。对于水泥生产过程的控制，我们必须做到保持均衡的稳定系统。因此，在生产过程中注重生料放入量稳定、燃料填入量稳定、生料化学成分稳定、燃料成分稳定及各种设施设备的稳定运转，保障生产系统有良好的热传递和燃烧条件。

控制稳定系统的运转目的是为保障水泥质量达标，水泥是一种固态的粉状产品，稳定水泥质量并非简单，这比气态和液态的化工产品难度更大。水泥质量主要根据泌水性、强度等物理指标决定。这些物理指标的稳定性决定了混凝土的稳定，以此来决定建筑物的经久耐用程度。要达到水泥质量的稳定就必须控制生产过程的稳定，生产过程的稳定与水泥质量的稳定成正比关系。

⑵工艺参数控制

在熟料质量保障的前提下，水泥生产控制可以有效的降低生产成本，降低能源使用。根据水泥熟料的生产机理，我们知道熟料质量主要是由生料的化学成分、粒度和窑系统内的煅烧等情况决定的。因此，在水泥的生产过程中我们应控制回转窑锻烧过程和粉磨过程。窑况、回转窑烧成带温度和窑尾温度决定了回转窑锻烧情况，而进料的硬度、组成成分和磨机的工作状态决定了粉磨过程的稳定。这些生产过程的工艺参数对于控制水泥生产具有十分重要的作用。

工艺参数控制是确认水泥工艺流程验证的一个很重要的部分，确定预期会在生产和工艺控制中用到的每一个关键工艺参数的参数范围，顺利完成水泥生产过程控制。实现水泥生产的高效性、环保性，并降低能耗，降低生产成本。

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