泰安中聯水泥有限公司（以下簡稱“泰安中聯”或“公司”）是中國聯合水泥集團旗下的核心企業，擁有一條日產5000噸熟料低能耗新型干法水泥生產線，同步配套建設7MW超低溫余熱發電工程，公司以水產業園，年產熟料155萬噸和高標號水泥100萬噸，發電5200萬度，砂石骨料200萬噸，混凝土300萬方。

　　一、建設背景及思路

　　中國聯合水泥秉承中國建材發展戰略，實施以聯合重組為主、新線建設為輔的發展模式成長起來的企業，生產線的技術水平及經濟指標與國內外先進企業比，均有較大差距。

　　根據宋志平董事長的要求，中聯水泥集團董事長崔星太提出要自主創新打造一個指標先進的標桿企業，帶動中聯水泥技術指標整體提升。

　　2012年初中國聯合水泥成立了技術研發組，在南京凱盛等單位的配合下，歷時一年的調研論證確定技術方案，于2013年6月以水泥生產線為依托，上下游延伸產業鏈，初步形成了集砂石骨料、水泥熟料、商品混凝土為一體的全產業鏈綠色建材泰安中聯5000噸/日熟料生產線動工建設。

　　此后，國家提出“兩化融合”和“中國制造2025” 的戰略要求，為滿足國家對智能制造的最新要求，企業依托中國建材平臺成立了以中國建材高級顧問閻盛慈為首的技術專家團隊及南京凱盛國際工程有限公司共同組成的技術研發小組，對原已開工建設的泰安中聯5000噸/日生產線實施技術創新，攻克眾多難關，歷時3年多的時間，泰安中聯低能耗及智能制造生產線于2015年3月1日點火。被宋志平董事長稱為是產學研的成果。

　　建設要求是“五全“即全變頻、全消音、全封閉、全收塵和全利廢。全變頻：大型風機均采用變頻，有效降低生產運行電耗；全消音、全封閉、全收塵：降低顆粒物排放量，充分體現生產線設計的清潔環保理念；全利廢：實現資源的綜合利用。

　　“四一流”即工藝一流、技術一流、環境一流和形象一流。生產線主要采用雙系列六級旋風預熱器、在線雙噴騰式分解爐及兩檔短窯的新型干法水泥生產工藝；天然氣烘窯；取消增濕塔；第四代中置輥破篦冷機；同步配套雙回路、雙增壓7MW純低溫余熱發電。

　　思路則是礦山開采智能化、原材料處理無均化、生產管理信息化、生產過程自動化、耐火材料無鉻化、物料粉磨無球化和現場生產無人化。

　　所獲榮譽：2015年7月，泰安中聯工廠智能化技術獲選“中國十大綠色技術創新”，該項技術成果還入選了《關注氣候?中國在行動》成果集。同時，被工信部列為智能制造示范企業（全國46家，水泥行業唯一一家）；

　　2015年11月被建筑材料工業信息中心、中國建筑材料工業規劃研究院、建材行業首席信息官聯盟評為“2015年度建材行業互聯網+創新成果獎”；

　　2016年11月被工業和信息化部評為“水泥行業基于在線監控的管控集成試點項目”；2017年度獲得工業和信息化部授予的“重點用能行業能效領跑者”榮譽；2018年被工業和信息化部評為第三批綠色制造中的綠色工廠。

　　二、運用的智能手段及運行效果

　　泰安中聯生產線體現了互聯網+、信息化、智能化和污染物防治等先進的現代化綜合技術，實現了水泥工藝和制造的全面升級，企業特有的六大智能手段，實現了水泥工廠智能制造的起步，引領了中國水泥工業的智能化發展，使泰安中聯成為水泥行業兩化融合的典范。

　　泰安中聯信息化總體架構總體思路如下：

　　計劃層(ERP)，ERP系統“位”于企業上層計劃層，用于整合企業現有的生產資源，編制生產計劃。

　　執行層（MES），MES是處于計產控制層之劃層和生間的執行層，主要負責車間生產管理和調度執行。它可以在統一平臺上集成諸如生產調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，使用統一的數據庫和通過網絡聯接可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。

　　生產控制層(DCS)，通過自動化生產設備、自動化檢測儀器、集散控制系統等關鍵設備及控制系統，實現生產現場的自動化控制。生產管理層的主要作用在于對現場設備和工藝參數的監控。

　　（一）礦山智能開采-——礦山三維模型

　　智能開采是通過對礦山石灰石資源進行詳細勘探，獲取礦山資源儲備、品位數據，從而建立礦體三維模型、礦山質量信息數據庫，采用視頻監控、在線分析、GPS調度等的計算機網絡管控一體化系統，實現均化開采、合理搭配，達到石灰石預均化堆場的均化效果。從而取消了石灰石預均化堆場，噸熟料電耗降低1.2kwh/t，實現了工藝流程的簡單化、占地少、電耗低、投資省的目標。

　　（二）智能質量控制系統

　　其中，進廠原煤自動檢測系統主要包括以下幾個方面。

　　1、載煤車輛進廠經過地磅時自動取樣、檢測、計量（全過程無人介入）

　　2、原煤進廠取樣--電腦控制的隨機自動取樣器，樣品均勻、準確

　　3、原煤自動檢測--樣品經過自動縮分后用在線分析儀自動檢測，及時、準確

　　4、原煤自動計量—載煤車輛經過地磅自動計量，數據自動錄入計算機系統

　　原料自動配料系統采用在線分析儀對物料成分進行分析，瞬時監測綜合原料的成分與波動，按照目標率值及時控制配料皮帶秤給料量，保證生料成分穩定。生料、煤粉、水泥出磨細度通過在線粒度儀進行檢測，數據上傳至磨機專家優化系統，作為智能控制系統的重要調節參數參與控制，以保證生產過程的產品各項指標最優和質量穩定。

　　（三）設備管理系統

　　1、設備在線實時診斷

　　掌握運行狀況和變化趨勢，及時有效地進行預知性維護，對提高生產效率、保持設備良好狀態，避免運行中的隱患具有非常重要的實際意義，并且也為“少人值守、無人值班”的目標創造條件。

　　2、設備巡檢系統

　　3、能源管理系統

　　為確保能源使用的科學性、及時性和合理性，從而提高能源利用率，實現生產工序用能的優化分配及供應，保證生產工藝系統的穩定性和經濟性，并最終實現提高整體能源利用效率的目的。對各種能源介質進行集中監控、統一調度，通過監控臺對各類供能用能環節進行監控管理，通過對重要的能源運行數據的集成，建立透明度更高的能源調度與管理平臺，在更低能耗、更低排放的水平下獲取運行優化和最大化生產力。

　　（四）、智能生產管理-智能報表

　　（五）、智能物流

　　物流管理系統涉及到倉儲作業管理、運輸及配載管理、 財務管理等內容，通過使用通信技術手段，建立物流信息化管理，以提高物流信息的處理和傳遞速度，使物流活動的效率和快速反應能力得到提高，提升更人性化的服務，完善實時物流跟蹤，與減少物流成本。

　　（六）專家智控系統

　　專家智能控制系統主要用于實現對水泥生產過程的控制、穩定及優化，以自動導航方式來完成過程操作，保證生產系統每時每刻都在最佳運行狀態下運行。

　　窯專家智能控制系統包括：分解爐子智能系統——分解爐溫度能自動地根據喂料量大小、入窯分解率的高低、系統風量大小、系統一氧化碳含量、煤質好壞和煤量大小進行智能控制；回轉窯子智能系統——回轉窯的窯速和喂煤量能根據喂料量大小、燒成帶溫度、熟料游離鈣含量、窯尾一氧化碳含量和氮氧化物含量進行智能控制；冷卻機子智能系統——冷卻機的推動速度和冷卻風量能根據熟料產量、出冷卻機熟料溫度、熱回收效率的情況進行智能控制。

　　1、磨專家優化控制系統

　　為保證磨系統生產的穩定，使其運行在最佳能效狀態，增加磨機專家智能系統。該系統包含原料磨、煤磨、水泥磨三個獨立的分系統。磨機專家智能系統不僅能進一步實現磨系統生產的操作穩定，而且還能保證在最佳產量能效狀態下運行，實現自決策、自執行、自優化的操作功能，進而以實現磨系統的無人值守，減少生產人員，減輕中控操作員的工作強度，確保磨機產量、電耗、產品質量完全達到最優的設計目標。

　　2、NOX排放控制系統

　　采用了新型SNCR技術和氨逃逸設施，配以智能控制系統算法，對于喂料量、反應區溫度、濃度有自適應功能。控制系統同時考慮到生料磨避峰時，廢氣中的氧含量變化較大，跟蹤嚴重滯后造成NOx超標的現象。

　　泰安中聯水泥智能化工廠的建設，革新了傳統意義上的水泥工廠各項經濟技術指標，經過近幾年的運行與技術改進，專家優化系統的不斷學習、優化，降低了生產能耗，2018年能耗指標為：

　　熟料綜合電耗＜46kwh/t

　　熟料標煤耗＜94.5kgce/t

　　水泥綜合電耗＜66kwh/t

　　熟料綜合能耗＜98kgce/t

　　水泥綜合能耗＜84kgce/t

　　NOx排放＜100mg/m3，窯頭、窯尾顆粒物排放＜10mg/m3

　　三、需進一步完善的智能探索

　　1、為了更好地實現水泥工業的智能化，首先要做好系統框架的規劃，以便數據整理，達到互通互容。

　　2、礦山智能開采——推動智能化、數字化礦山再升級，大膽嘗試“三無礦山”建設，即礦山生產“無人裝車、無人駕駛、無需爆破”，立足打造綠色智能礦山。

　　3、增加入窯生料和入煤粉倉煤粉在線成分分析儀，以期達到煤與料的合理匹配，實現智能控制，保證窯況穩定，提升熟料質量。

　　4、增加f-CaO在線分析儀并配備在線光譜分析儀，完善窯系統專家優化系統。

　　5、水泥粉磨系統配備SO3在線在線分析儀，實現智能配料，進一步完善專家優化系統。

　　6、充分利用5G技術、云計算功能進一步拓展智能系統的效能，實現高效快捷的數據分析、診斷、調整、維護，使系統隨時都處在最優的運行狀態。

　　7、為了較好地實施遠程診斷和控制網絡安全亟待解決。

　　結束語

　　泰安中聯智能化工廠建設，作為水泥行業智能化生產的先行者，已取得階段性成果；為了水泥行業的智能制造發展，泰安中聯愿與各方專家攜手共同實現水泥產業高質量發展；在中國建材、中聯水泥集團和行業各界的強有力的指導和支持下，繼續轉型升級，由智能轉向智慧工廠。