關(guān)于水泥熟料質(zhì)量的控制系統(tǒng)分析

羅寧

水泥為當(dāng)前現(xiàn)代化建設(shè)中的重要材料，近年來國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)狀態(tài)日趨復(fù)雜，對(duì)工藝建設(shè)的要求不斷增加，需要基于水泥的特征與熟料管理的要求進(jìn)行分析，積極學(xué)習(xí)與借鑒水泥熟料質(zhì)量控制的效果，滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥建設(shè)的需求，減少勞動(dòng)力投入，對(duì)現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展也能夠產(chǎn)生重要影響。文章將基于水泥熟料質(zhì)量控制的需求進(jìn)行分析，合理構(gòu)建控制系統(tǒng)，為現(xiàn)代水泥熟料控制質(zhì)量控制的相關(guān)研究帶來一定借鑒價(jià)值。

1 水泥熟料質(zhì)量控制分析

1.1 水泥熟料質(zhì)量的主要指標(biāo)分析

水泥企業(yè)中化學(xué)實(shí)驗(yàn)室能夠?qū)κ炝腺|(zhì)量成分進(jìn)行綜合性評(píng)估，其中檢驗(yàn)頻率最高的熟料為游離氧化鈣和立升重檢驗(yàn)，可以每間隔1h展開1次實(shí)驗(yàn)[1]。在此基礎(chǔ)上每間隔8h還可以實(shí)施1次入窯分解率檢驗(yàn)，熟料質(zhì)量化學(xué)全分析化驗(yàn)[2]。這種化學(xué)分析的方式下，能夠?qū)λ嗍炝现懈鱾€(gè)成分含量、燃燒期間所產(chǎn)生的燒失量進(jìn)行綜合分析，對(duì)包含粉磨站的廠商、較大型的水泥企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，明確其凝結(jié)的時(shí)間特征、抗壓的輕度以及抗折的強(qiáng)度等等。

1.2 水泥生產(chǎn)配料對(duì)熟料質(zhì)量的影響

當(dāng)前我國(guó)多數(shù)水泥企業(yè)多應(yīng)用控制生料治療的方式，提升熟料的質(zhì)量。配料穩(wěn)定性分析過程中，需要對(duì)水泥熟料質(zhì)量進(jìn)行管理，生產(chǎn)期間料方穩(wěn)定性可以通過熟料三個(gè)率值分析的方式，保證其穩(wěn)定性[2]。通常應(yīng)用石灰石飽和系數(shù)、硅酸率以及鋁氧率等進(jìn)行表達(dá)，其符號(hào)分別為KH、SM、IM。石灰石飽和系數(shù)內(nèi)涵在于熟料中氧化硅和鈣結(jié)合的程度，熟料中氧化硅被氧化鈣飽和形成硅酸三鈣的程度，硅酸率即為表達(dá)熟料中酸性氧化物之間關(guān)系的率值，鋁氧率則是表達(dá)熟料中氧化鋁與氧化鐵的比值的有效方法，具體的化學(xué)表達(dá)方程式如下所示：

水泥熟料質(zhì)量控制期間，需要全面認(rèn)識(shí)到水泥熟料控制的標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下KH的范圍在0.82～0.96之間，SM一般在1.5～3.5之間，IM在0.64～3.0之間[4]。熟料KH值相對(duì)較高的情況下，則游離氧化鈣和其成線性正比關(guān)系，其穩(wěn)定性特征相對(duì)比較突出，但是所消耗的能量將會(huì)產(chǎn)生較大影響，SM較高的情況下，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熔融狀態(tài)液化程度少，易燒性差，強(qiáng)度也比較高。水泥生產(chǎn)期間，需要將熟料中的各項(xiàng)化學(xué)成分穩(wěn)定控制在一定范圍中，從配料到熟料保持其化學(xué)穩(wěn)定性，保證整體質(zhì)量控制的效果。

1.3 水泥生產(chǎn)過程控制對(duì)熟料質(zhì)量的影響

控制生料質(zhì)量可謂是熟料質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素，但是在不同的生產(chǎn)條件下，生料控制的效果會(huì)產(chǎn)生較大影響。當(dāng)前越來越多的研究學(xué)者開始認(rèn)識(shí)到優(yōu)質(zhì)水泥熟料控制的重要價(jià)值，對(duì)其生產(chǎn)工作的開展能夠產(chǎn)生重要影響[5]。在實(shí)際的管理過程中，可以在生料配料中，嚴(yán)格控制生料配料的參數(shù)、熟料質(zhì)量控制的參數(shù)，比如硫堿比。硫堿比即新型干法窯入窯原、燃料中硫和堿的摩爾比，進(jìn)而避免在回轉(zhuǎn)窯中結(jié)皮，關(guān)系到整體的生產(chǎn)與管理效果。

熟料質(zhì)量控制期間，其影響因素突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①生料配料。適宜的配料是保證熟料質(zhì)量控制效果的基礎(chǔ)，適宜的生料配料比例能夠?yàn)楹罄m(xù)工作的開展提供保障，使生料的三率值能夠保持在穩(wěn)定的范圍中。②入窯分解率。在生料入窯提升機(jī)進(jìn)入預(yù)熱器的過程中，預(yù)分解環(huán)節(jié)便得以開展，在分解爐中快速運(yùn)行。入窯分解率的效果，會(huì)直接影響到回轉(zhuǎn)窯的煅燒效果。在分解率相對(duì)較低的情況下，則回轉(zhuǎn)窯內(nèi)分解熱吸熱增加，熟料所產(chǎn)生的熱量則會(huì)隨之降低，燃燒的效果受到影響[6]。③游離氧化鈣：熟料KH值的高低情況，將會(huì)直接影響去游離氧化鈣的數(shù)值。在實(shí)際的檢驗(yàn)控制過程中，需要科學(xué)分析游離氧化鈣和立升重是檢驗(yàn)的重要指標(biāo)。在游離氧化鈣上升的情況下，則硅酸鈣含量顯著減少，與游離氧化鈣呈現(xiàn)出反比關(guān)系。游離氧化鈣數(shù)值需要基于實(shí)際的分解率進(jìn)行分析與判斷，保證窯內(nèi)溫度的需求。④熟料冷卻效果。熟料在回轉(zhuǎn)窯完成后，置入冷卻系統(tǒng)中，能夠瞬間發(fā)生冷卻。這種情況下各個(gè)系統(tǒng)成分快速轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的結(jié)晶，在冷卻效果不佳的情況下，硅酸鈣則會(huì)分解為氧化鈣，致使水泥質(zhì)量相對(duì)較差，多會(huì)出現(xiàn)粉狀或者黃心料雜質(zhì)。冷卻系統(tǒng)作為水泥生產(chǎn)的重要輔助技術(shù)，需要加強(qiáng)對(duì)其研究與科學(xué)控制的重視程度。

2 水泥熟料質(zhì)量的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

水泥生產(chǎn)過程中所應(yīng)用的生產(chǎn)線為集散控制技術(shù)，其DCS系統(tǒng)為ABB公司的AC800F，水泥熟料優(yōu)化控制系統(tǒng)則借助SQLSEVER數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取與計(jì)算，且將計(jì)算的結(jié)果融入數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輔助方式下，對(duì)OPC協(xié)議與DCS系統(tǒng)實(shí)施數(shù)據(jù)交互與計(jì)算，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。水泥熟料控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的流程如圖1所示。

圖1 水泥熟料控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的流程圖

2.2 軟件設(shè)計(jì)

基于水泥熟料質(zhì)量控制的需求，對(duì)熟料控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體可以包含三個(gè)方面內(nèi)容，即為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及后臺(tái)優(yōu)化控制算法程序設(shè)計(jì)，發(fā)揮不同模塊設(shè)計(jì)的價(jià)值。

2.2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)期間，主要應(yīng)用微軟公司的SQLSEVER2000數(shù)據(jù)庫對(duì)典型的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與整理。數(shù)據(jù)庫以表格的形式進(jìn)行處處，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，比如：①讀映射：數(shù)據(jù)庫通過此映射信息對(duì)照DCS的變量來實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)；②寫映射：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過此映射關(guān)系將要寫回的數(shù)據(jù)寫入DCS系統(tǒng)等等。數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠能夠?qū)Ω黜?xiàng)數(shù)值進(jìn)行分類管理，對(duì)后續(xù)各項(xiàng)工作的開展也能夠產(chǎn)生重要影響。

2.2.2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)系統(tǒng)由VB開發(fā)，其優(yōu)勢(shì)在于開發(fā)時(shí)間較短，更加便于各項(xiàng)工作的開展。系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間應(yīng)用自動(dòng)化接口，在明確OPCSever名稱的基礎(chǔ)上，與數(shù)據(jù)讀映射融合，生成OPCGroup，表中每個(gè)列即OPCItem，而后實(shí)施數(shù)據(jù)通訊分析。

2.2.3 后臺(tái)優(yōu)化控制

人機(jī)交互的方式下，界面可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行管理，提升整體管理的效果。后臺(tái)優(yōu)化控制方式下，可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行整合性管理。計(jì)算機(jī)管理方式下，能夠減少人力資源投入與物力資料投入，更好的管理與控制各項(xiàng)活動(dòng)，后臺(tái)優(yōu)化控制的模式下也能夠?qū)ο到y(tǒng)管理的現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2.4 成本優(yōu)化控制

針對(duì)于窯內(nèi)過剩的空氣系統(tǒng)，則可以通過空氣量與煤粉燃燒的形式進(jìn)行處理。為了保證煤粉能夠全面燃燒，則需要避免產(chǎn)生還原氣氛，操作過程中需要適量增加窯內(nèi)過剩的空氣系數(shù)。

通常情況下窯內(nèi)過?？諝庀禂?shù)需要控制在1.05～1.10之間，C1級(jí)預(yù)熱器出口濃度需要控制在1.5～2.5%之間，分解爐出口O2濃度需要控制在1.5～2.0%之間，避免材料浪費(fèi)，發(fā)揮成本控制的作用。

3 結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型階段中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，需要全面提升水泥熟料管理的重視程度，基于當(dāng)前實(shí)際管理過程中現(xiàn)存的問題加以分析，保證水泥企業(yè)的盈利，且能夠提升資源利用的效果，合理分配勞動(dòng)力?？茖W(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，水泥企業(yè)熟料質(zhì)量控制期間，可以通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式，借助計(jì)算機(jī)力量提升水泥熟料控制的整體效果，優(yōu)化利用各類資源，提升水利熟料生產(chǎn)的質(zhì)量與生產(chǎn)的效果，降低水路運(yùn)輸?shù)某杀?，?duì)現(xiàn)代水泥生產(chǎn)與建設(shè)活動(dòng)的開展奠定良好基礎(chǔ)。

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