关于水泥熟料质量的控制系统分析

罗宁

水泥为当前现代化建设中的重要材料，近年来国内水泥生产状态日趋复杂，对工艺建设的要求不断增加，需要基于水泥的特征与熟料管理的要求进行分析，积极学习与借鉴水泥熟料质量控制的效果，满足当前国内水泥建设的需求，减少劳动力投入，对现代建筑行业的发展也能够产生重要影响。文章将基于水泥熟料质量控制的需求进行分析，合理构建控制系统，为现代水泥熟料控制质量控制的相关研究带来一定借鉴价值。

1 水泥熟料质量控制分析

1.1 水泥熟料质量的主要指标分析

水泥企业中化学实验室能够对熟料质量成分进行综合性评估，其中检验频率最高的熟料为游离氧化钙和立升重检验，可以每间隔1h展开1次实验[1]。在此基础上每间隔8h还可以实施1次入窑分解率检验，熟料质量化学全分析化验[2]。这种化学分析的方式下，能够对水泥熟料中各个成分含量、燃烧期间所产生的烧失量进行综合分析，对包含粉磨站的厂商、较大型的水泥企业产品质量进行综合分析，明确其凝结的时间特征、抗压的轻度以及抗折的强度等等。

1.2 水泥生产配料对熟料质量的影响

当前我国多数水泥企业多应用控制生料治疗的方式，提升熟料的质量。配料稳定性分析过程中，需要对水泥熟料质量进行管理，生产期间料方稳定性可以通过熟料三个率值分析的方式，保证其稳定性[2]。通常应用石灰石饱和系数、硅酸率以及铝氧率等进行表达，其符号分别为KH、SM、IM。石灰石饱和系数内涵在于熟料中氧化硅和钙结合的程度，熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度，硅酸率即为表达熟料中酸性氧化物之间关系的率值，铝氧率则是表达熟料中氧化铝与氧化铁的比值的有效方法，具体的化学表达方程式如下所示：

水泥熟料质量控制期间，需要全面认识到水泥熟料控制的标准。通常情况下KH的范围在0.82～0.96之间，SM一般在1.5～3.5之间，IM在0.64～3.0之间[4]。熟料KH值相对较高的情况下，则游离氧化钙和其成线性正比关系，其稳定性特征相对比较突出，但是所消耗的能量将会产生较大影响，SM较高的情况下，回转窑内熔融状态液化程度少，易烧性差，强度也比较高。水泥生产期间，需要将熟料中的各项化学成分稳定控制在一定范围中，从配料到熟料保持其化学稳定性，保证整体质量控制的效果。

1.3 水泥生产过程控制对熟料质量的影响

控制生料质量可谓是熟料质量控制的关键因素，但是在不同的生产条件下，生料控制的效果会产生较大影响。当前越来越多的研究学者开始认识到优质水泥熟料控制的重要价值，对其生产工作的开展能够产生重要影响[5]。在实际的管理过程中，可以在生料配料中，严格控制生料配料的参数、熟料质量控制的参数，比如硫碱比。硫碱比即新型干法窑入窑原、燃料中硫和碱的摩尔比，进而避免在回转窑中结皮，关系到整体的生产与管理效果。

熟料质量控制期间，其影响因素突出表现在以下几个方面：①生料配料。适宜的配料是保证熟料质量控制效果的基础，适宜的生料配料比例能够为后续工作的开展提供保障，使生料的三率值能够保持在稳定的范围中。②入窑分解率。在生料入窑提升机进入预热器的过程中，预分解环节便得以开展，在分解炉中快速运行。入窑分解率的效果，会直接影响到回转窑的煅烧效果。在分解率相对较低的情况下，则回转窑内分解热吸热增加，熟料所产生的热量则会随之降低，燃烧的效果受到影响[6]。③游离氧化钙：熟料KH值的高低情况，将会直接影响去游离氧化钙的数值。在实际的检验控制过程中，需要科学分析游离氧化钙和立升重是检验的重要指标。在游离氧化钙上升的情况下，则硅酸钙含量显著减少，与游离氧化钙呈现出反比关系。游离氧化钙数值需要基于实际的分解率进行分析与判断，保证窑内温度的需求。④熟料冷却效果。熟料在回转窑完成后，置入冷却系统中，能够瞬间发生冷却。这种情况下各个系统成分快速转变为稳定的结晶，在冷却效果不佳的情况下，硅酸钙则会分解为氧化钙，致使水泥质量相对较差，多会出现粉状或者黄心料杂质。冷却系统作为水泥生产的重要辅助技术，需要加强对其研究与科学控制的重视程度。

2 水泥熟料质量的控制系统设计

2.1 系统结构

水泥生产过程中所应用的生产线为集散控制技术，其DCS系统为ABB公司的AC800F，水泥熟料优化控制系统则借助SQLSEVER数据库进行数据的提取与计算，且将计算的结果融入数据库中。在数据采集系统辅助方式下，对OPC协议与DCS系统实施数据交互与计算，借助计算机系统实现自动化控制。水泥熟料控制系统数据交互的流程如图1所示。

图1 水泥熟料控制系统数据交互的流程图

2.2 软件设计

基于水泥熟料质量控制的需求，对熟料控制系统进行优化设计，具体可以包含三个方面内容，即为数据库设计、数据采集系统设计以及后台优化控制算法程序设计，发挥不同模块设计的价值。

2.2.1 数据库设计

数据库设计期间，主要应用微软公司的SQLSEVER2000数据库对典型的数据进行收集与整理。数据库以表格的形式进行处处，对各项数据进行管理，比如：①读映射：数据库通过此映射信息对照DCS的变量来实时读取数据；②写映射：数据采集系统通过此映射关系将要写回的数据写入DCS系统等等。数据库的优化设计能够能够对各项数值进行分类管理，对后续各项工作的开展也能够产生重要影响。

2.2.2 数据系统开发设计

数据系统由VB开发，其优势在于开发时间较短，更加便于各项工作的开展。系统设计期间应用自动化接口，在明确OPCSever名称的基础上，与数据读映射融合，生成OPCGroup，表中每个列即OPCItem，而后实施数据通讯分析。

2.2.3 后台优化控制

人机交互的方式下，界面可以通过计算机系统进行管理，提升整体管理的效果。后台优化控制方式下，可以借助计算机进行整合性管理。计算机管理方式下，能够减少人力资源投入与物力资料投入，更好的管理与控制各项活动，后台优化控制的模式下也能够对系统管理的现状进行实时监控。

2.2.4 成本优化控制

针对于窑内过剩的空气系统，则可以通过空气量与煤粉燃烧的形式进行处理。为了保证煤粉能够全面燃烧，则需要避免产生还原气氛，操作过程中需要适量增加窑内过剩的空气系数。

通常情况下窑内过剩空气系数需要控制在1.05～1.10之间，C1级预热器出口浓度需要控制在1.5～2.5%之间，分解炉出口O2浓度需要控制在1.5～2.0%之间，避免材料浪费，发挥成本控制的作用。

3 结束语

经济转型阶段中产业结构调整，需要全面提升水泥熟料管理的重视程度，基于当前实际管理过程中现存的问题加以分析，保证水泥企业的盈利，且能够提升资源利用的效果，合理分配劳动力。科学技术快速发展的时代背景下，水泥企业熟料质量控制期间，可以通过系统优化设计的方式，借助计算机力量提升水泥熟料控制的整体效果，优化利用各类资源，提升水利熟料生产的质量与生产的效果，降低水路运输的成本，对现代水泥生产与建设活动的开展奠定良好基础。

[1]姚丕强，俞为民，张学文，等.低品位铝矾土配料煅烧高性能贝利特硫铝酸盐水泥熟料的工业试验[J].水泥，2017（03）：1～5.

[2]吕逵弟，李学斌，涂家财，等.劣质煤的使用对水泥熟料烧成的影响以及研究现状[J].广东化工，2016，43（14）：128+114.

[3]壮炳良，张书法.基于预测模型的非线性多变量控制器在水泥煅烧过程中的应用[J].新世纪水泥导报，2015，21（06）：10～18.

[4]朱世飞，李志玉，张宇，等.基于现场总线技术在水泥熟料生产线DCS控制系统中的应用[J].甘肃科技，2013，29（16）：37～40.

[5]吕文权.一种利用低品位工业废渣代替铁质原料生产硅酸盐水泥熟料的方法[J].科技视界，2013（15）：184.

[6]李伟，吴波，张杰卿，等.新型干法水泥熟料生产过程自动化系统的结构与功能设计[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2011，27（01）：200～204.