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水泥技术|浅谈生产线配置和管理对中控操作的影响
作者:防水之家  建材之家    2017-05-26  浏览:53
防水之家讯:进入新世纪以来,我国新型干法水泥生产技术得到了迅猛发展,由于对新型干法线建设管理经验不同、技术储备重视不一致,不同中控操作人员和技术管理人员对新型干法水泥生产技术的认识也不相同,直接导致的是新型干法水泥生产线优势的发挥水平参差不齐,对生产经营影响较大。许多企业对中控存在既重视又有诸多理解误区,本文试图从生产线涉及到中控的一些配置的角度谈一谈对中控的影响因素,期望起到抛砖引玉的作用。

1 工艺配置对中控操作的影响

在与多数厂家沟通和交流时,一涉及到中控这个话题,便是台时产量如何提上去、质量如何提上去、能耗如何降下去,比如原料太潮有没有办法让它不堵料;煤质量差波动大,有没有好的操作办法还会使产量质量提上去,能耗又不高;设备故障率高能不能在操作上想想办法去克服等,在与操作人员沟通时通常报怨这个参数不准那个参数不准、这台设备出现的问题是老毛病没法解决,这里面反映了两个方面的问题,一是在建设时简化了设计配制,或者长期生产时忽视了设计配制要求的满足,二是原燃材料等生产条件发生了变化,原有设计基础发生了改变,原有设计配制不能满足现有生产条件的变化,均导致了生产系统不能充分发挥其功能和效益。在谈这个问题之前,有必要理清一些思路。一个企业生产管理控制目标应该是高运转率、高质量、高台时、低能耗。在生产线设备保持高运转率,在保证料流稳定的前提下,中控操作员在精细操作将大有施展空间,此时操作员只需注意应急处理如突然停电、设备故障等这些偶发现象,会有大量时间去努力分析系统状态、增加和稳定台产、降低拉风和用煤等,系统达到高运转率、高质量、高台时、低能耗将会非常容易。

现代新型干法生产技术以颗粒体和粉体为处理对象,节能高效的生产要求导致过程操作的精细化。料流流量遂成为一项居于中心重要地位的过程信息量和控制对象。原燃材料在输送和配料过程中保持料流流量稳定,直接影响系统稳定,有的厂原材料频繁发生堵料现象,导致生料磨操作员被动人工干预,疲于应付采取被动加减喂料量、调整风量的简单操作,勉强维持生产。有的厂窑生料喂料波动大、喂煤波动大,窑操作员疲于应付"风、煤、料匹配"的简单操作,这种情况下是不可能出现高质量运行效果,主机和系统能力不能有效发挥,增加能耗、增加设备和系统突发性故障。不同品种原料的粘附性能是其固有物理特性,现代的技术还没有发展出完成适应其特性的仓储和输送手段,只有通过其它手段在其投入生产线仓储和输送系统前使其满足生产线的要求,所以设计时充分考虑生产用原料特性和原材料的变化情况,配置尽可能多的其它手段和适应性能相对较宽的仓储输送工艺,对生产线的操作和高效运行非常重要。特别在窑系统中,“风、煤、料匹配”的操作原则早巳不再停留在老技术惯用的定性描述上,而是利用先进的检测技术和数字信息处理技术,通过精确检测、快速信息处理、短周期反馈控制实现最佳稳定匹配关系。建设和技改时选择先进的料流流量计量和控制技术是决定系统是否可靠的先决条件,也是为系统操作人员提供的操作基础。

料流的均质性相对流量稳定性而言,对生产线有着更重要的影响。对窑系统来说,预热器结皮堵料、窑内结圈结蛋、熟料黄心料、熟料游离钙超标、熟料强度或水泥使用性能发生较大波动等问题,虽然原因各异,但均与物料的均质性离不开关系。传统干法线都设置了原燃料预均化系统、生料均化系统、荧光仪分析系统,在限定原燃料满足特定指标范围、保证均化功能有效发挥前提下,传统质量控制手段基本能够满足生产需要。但扩大原燃料资源是水泥技术发展上持续活跃的一个技术开发领域。由于水泥熟料本质上是一种具有特定组成的多元素化合物,在混合成满足熟料组成要求的用于煅烧的水泥生料之前,其多品种原料本身的化学成分对产品熟料的质量并无直接影响。在相对宽松的成分要求范围内寻找价格最低廉的原料资源,通过特定工艺和适当配比制造水泥是水泥厂商降低生产成本的重要措施。在保证均质性的前提下,水泥工业用低品位石灰石代替优质灰岩做钙质原料,用砂页岩或工业废弃物煤矸石粉煤灰代替农田黏土做硅铝质原料,通过改变煤粉制备工艺和煅烧工艺使无烟煤和劣质煤被成功地应用于传统上只能烧烟煤的预分解窑系统上已有成熟经验。在实际生产中,在传统水泥干法生产线上进一步拓展原燃材料使用指标范围,直接面对的是物料均质性问题,在试验过程中均发生一系列障碍。如CaO含量40%以下的石灰石在与高品位搭配后理论上对配料没有影响,但生料质量均质性不易控制。随着原煤供应渠道多变,不同供应渠道供煤时间和数量多变,煤料对口越发困难,操作员往往只能采取降低生料库存、凭经验调整煤粉细度等被动办法应付,只能牺牲台时、质量和能耗。主要的原因是质量控制手段如荧光仪需人工取样制样、煤质试验方法等已满足不了原燃材料变化周期缩短的要求。

水泥原料混合物获得精确而均匀的化学成分是现代水泥制造工艺的关键技术之一,用于生料流成分检测控制的X-萤光分析仪是现代水泥厂不可或缺的装备。针对现有的X-萤光分析技术必须离线制样才能分析其成分导致控制周期长的缺点,美国Metrics公司在上世纪 80年代初开发了在线瞬发中子分析仪产品及其应用技术,在过去10年中渐被国际水泥界所接受,在一些工厂实现了改善生料成分稳定性,降低烧成系统热耗和省却预均化堆场或生料均化库的操作效果。这项技术的推广可能对因原料波动带来的均质性问题有很大的改进。

应该坦率地承认,凡是使用先进水泥生产工艺尚未取得效益时,不但有其技术方面的根源,更有其企业本身管理方面更深层次的根源。前者往往易被找出并解决,而后者却不易被人们所揭示并接受,更不是一下解决的。然而这的确正是影响我国目前不少新型干法生产线尽快达标达产和长期高效益运转的症状所在。很多厂依然实行传统专业明确分工的管理模式,在水泥厂过程控制与信息处理技术方面、设备配置匹配方面、专业职能融合方面缺少明确的推进、改进方向和措施,没有根本性地认识到中控操作仅是生产过程中的一个流程,过多地把应该是专业综合管理职能靠中控操作这一个专业去解决。从生产经营层次重视中控操作条件的创造和扩展中控管理功能应该会起到意想不到的效果。

2 管理对中控的影响

新型干法生产线,基于其生产规模大、自动化程度高、集约化程度高、投资经济环保,相应地设计时都采用中控集散控制系统,中控岗位人员可集中启停生产线设备、根据设备监控参数跟踪设备运行情况、根据系统工艺参数的监控判断系统运行情况,具备生产控制的能力。DCS系统还提供了参数储存功能,通过建立相应的应用曲线,可以提供监控参数的长期运行趋势,对判断设备和系统运行的短期和长期变化提供了依据,同时可以提供生产统计所需求的基本项目。许多企业配备了荧光分析仪和在线配料系统,中控可以集中提供生产线成品半成品的主要质量参数。中控室已成为各个系统监控设备运转和故障排除、管理生产调度、接收和发布生产情况信息的控制中心。

由于中控室成了现代水泥工艺线的控制中心,彻底改变了原传统生产模式中生产车间之间的关系,更改变了生产调度与各生产环节的关系。以往水泥生产线为原料、烧成、制成三大车间,配制质量管理、设备管理、采购和仓库管理等,它们之间的配合是靠以生产调度室为核心的指挥系统。在不少老厂扩建新线时,或多或少受了这种传统观念的影响,甚至将中控室的操作人员也分隔划归各车间管理。主管生产的领导不是靠中控室指挥生产,而仍然按车间班组建制由调度指挥。这种管理模式势必不适应现代先进生产力的要求,中控室形成不了统一的指令,相反,操作人员还要听从各车间主任的指挥。各车间又要配备值班长,配备机修、电修人员,不仅机构臃肿,而且令出多门,导致不少人为事故的发生,也有过足以为训的事例。

一个厂的生产管理,离不开现场管理、设备管理、质量管理、物资采购消耗管理,但这些管理目如果都设置成相对独立的体系,信息、指令共享率不高,各专业技术交叉和技术综合差强人意。如大多厂家熟料产量统计数据来源主要依据入窑生料称的反馈,也人工或自动生成了班台时班产量,但涉及到任意运行周期产量比较、质量与产量等系统运行关系 比较,需要产量数据时,又只能依靠技术人员的人工统计。利用DCS的数据储存和应用曲线功能,现场管理中的产量、台时、能耗、物料平衡等统计工作将自动生成。又如DCS系统与QCX系统有效匹配上,多数企业存在生产和质量两套管理系统,往往出现质量人员不太了解生产情况、生产人员不太了解质量情况,大多数只实现了QCX只提供生料率值单点样数据给DCS, DCS接受QCX调整生料磨配料称的配比这两项功能,其实生产和质量是密不可分的,如果将QCX整合成DCS系统的一个子系统,将物检强度、细度、流离钙等自动检测的数据输入到QCX系统,加上荧光仪已与QCX成为一体,将会给中控操作人员、质量控制人员提供极强的生产质量对比等统计、技术分析工具,将充分发挥两个系统的参数储存功能,通过建立相应的应用曲线和功能处理程序,可以提供生产和质量监控参数的长期运行趋势,对判断生产和质量的短期和长期变化极为有利,基本减免了技术人员大量的人工统计工作。再如设备管理方面,多数企业都单独设立设备管理部门,设备技术人员在如润滑管理、设备运转率管理、设备故障和维护管理、备品备件管理等方面都需要从中控提供设备运行时间、故障现象和频次、设备运行监控参数变化情况,然后人工统计和分析,再与生产和采购人员联系,执行设备管理准备、分析、故障处理、检查督查等工作,如果将设备的油品(周期)、设备故障及处理、备品备件采购使用等信息植入DCS中, 建立相应功能模块,设备技术管理人员既减免了大部分的人工统计分析时间,又能与生产直接建立关系,设备管理会更直观,中控操作人员和现场人员将更充分了解设备及其管理情况。这里弄仅仅例举了中控室部分功能的扩展,要实现这些功能的扩展,现有生产线DCS系统、QCX和荧光分析仪系统、化验室配备的设备仪器、企业内部网络系统都能满足,只要在生产线建设或技术改造时增加DCS、QCX系统相关硬件冗余和接口配制,在生产期由技术人员逐步完成组态和编程即可实现,实际上国内已有企业进行了一部分功能扩展的尝试。在一些跨国公司中,上述系统已被发展为由过程现场信息采集、设备开闭环控制、过程控制、系统控制、信息评估管理、工厂管理和公司管理等多个功能级别组成的,由下而上信息量逐级减少决策强度逐级增大的水泥厂信息综合管理系统。 已经开发出的窑系统的基于操作经验和模糊逻辑原理的自动控制程序,以及对于磨或其他系统则较多是基于过程数学模型的数值模拟优化作业程序。已经开发出的在线X光衍射仪测定熟料游离钙技术,碱金属发射光谱检测烧成带温度技术。这些应该对于我们有很大的启示。初步实现这些功能,将极大改善中控操作人员了解和掌握生产线设备、系统运行、产品质量和成本等信息和指令的条件,使其具备专注于操作方法精细化方面的改进,逐步稳定和确定操作方法,细化和标准化操作方法将成为可能,将使生产线的生产运行不再寄托于单个操作人员或技术人员的个人能力和责任心上。扩展这些功能,逐步将采购、仓库、设备、质量等管理工作与中控室直接联系起来,纳入到中控室的综合管理职能中,那么中控室才会真正意义上成为各个系统监控设备运转和故障排除、管理生产调度、接收和发布生产情况信息的控制中心。

3 结束语

综述,本文简要地分析了中控具备的基本功能,并对扩展这些功能方面进行了反思。另外针对近几年因为原燃材料和检测装备的新变化,也简单进行了例举和探讨,期望同仁在生产线建设和技改时,能更多地关注中控功能基础的建立和扩展,为中控操作和管理的流程化、模态化、精细化创造必要的条件。

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