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水泥的追求——連接文明與自然的橋樑

2021/01/14 來源:中國深圳到香港快遞信息中心

施耐德電氣作為全球能源管理與自動化領域數字化轉型的專家,幫助水泥客户在降本、節能、提質方面均取得了顯著成果。......

水泥是什麼?這並不是一個容易回答的問題……  

作為一種使用廣泛的建築膠凝材料,水泥從它誕生的那一刻起,因其獨特的物理化學性能,就註定了它成為當前我們所能找到的最理想的建築材料之一。200多年來,水泥已經應用到生產生活的各個方面,為發展經濟,改善民生髮揮了關鍵的作用,為城市的興起和現代文明的發展創造了條件。  

那麼,水泥僅僅是一種建築材料嗎?顯然,作為一種資源消耗型產業,水泥肩負的使命還不止於此。通過不斷的技術革新,以更小的資源和環境代價,滿足社會經濟發展需要,化身連接文明與自然的橋樑,或許才是水泥真正應有的內涵。  

數字技術“重塑”現代水泥生產方式  

進入21世紀以來,伴隨着新型幹法水泥逐步取代機立窯成為國內水泥生產的絕對主流,加之水泥生產工藝技術持續升級,我國單位水泥生產能耗已經處於世界領先水平。  

然而,由於我國水泥產量巨大,每年依舊帶來大量的資源消耗。據中國深圳到香港快遞數據顯示,自1985年以來,我國水泥產量已經連續35年位列全球第一,僅僅2019年全年就生產水泥23.3億噸,消耗約1.7億噸標準煤。  

水泥行業持續推進和深化節能降耗勢在必行,也為每一位從業者提出了嚴峻的挑戰。  

贊皇金隅水泥位於河北省石家莊市,成立於2008年,擁有2條日產2000噸水泥熟料生產線,1條日產4000噸熟料生產線。作為北京金隅集團旗下,水泥產能規模列全國前三甲、世界第五位的金隅冀東水泥的重要子公司,也是重要的水泥熟料生產基地,贊皇金隅水泥擁有職工600多人,具備年產330萬噸水泥能力,為推動地方經濟發展發揮了重要作用。  

即便如此,積極通過技術改造全面推進節能降耗,實現企業綠色發展依然是贊皇金隅自建廠以來堅持不懈的追求。  

據瞭解,從成立以來贊皇金隅始終堅持清潔生產、綠色發展,踐行國企社會責任,大力實施環境革命,採取“管理減排、技術減排、投入減排”三大減排措施,有效提升企業自淨能力。圍繞落實“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念,建立“高效、清潔、低碳、循環”綠色製造體系,加快綠色工廠創建,採用先進適用的清潔生產工藝技術和高效裝備,淘汰落後設備,推動用能結構優化。  

贊皇金隅水泥有限公司能源管理專員李慶慶:“無論從集團還是廠裏,我們都非常重視能源管理,贊皇金隅屬於重點用煤企業,因此我們專門設置了能源管理崗位,由專人負責生產能耗控制,最終目的是持續降低煤耗和電耗”。  

近年來,伴隨着國內水泥行業自動化、信息化、數字化進程持續加快,贊皇金隅開始全面推進企業數字化進程,通過引進先進控制技術,提升企業管理水平,降低生產能耗。  

據李慶慶介紹,贊皇金隅2016年通過對比,在瞭解到施耐德電氣在能源管理領域的優勢之後,引入施耐德EMS(能源管理系統)和APC(先進過程控制),並根據企業自身使用需求增加了EMS系統30%左右的功能,到2017年正式使用之後,大大提升了企業生產經營管理水平,並降低水泥生產能耗。  

公司可比熟料綜合電耗、可比水泥綜合電耗均達到《水泥行業單位產品能源消耗限額》標準先進值。  

施耐德電氣工業自動化業務建材與礦業行業總經理楊航介紹稱,施耐德電氣作為全球能源管理與自動化領域數字化轉型的專家,充分了解企業在能源節約以及綠色生產上的需求。施耐德電氣依託先進的EcoStruxure架構,為水泥企業提供包括數字化諮詢與服務、APC先進過程控制系統、EMS能源管理系統在內的軟硬件一體化的整體解決方案,幫助水泥客户在降本、節能、提質方面均取得了顯著成果。通過EMS、APC等解決方案,在推動項目的過程中,客户可以根據施耐德的產品,把軟件和場景更好的融合在一起,從而發揮更大的作用。  

楊航:“EMS在贊皇金隅水泥的應用中有20-30%,甚至更多的根據場景的定製化需求。因為在使用的過程當中,客户不斷的對施耐德電氣提要求,施耐德電氣也不斷的完善產品,最終雙方對EMS的應用表現都非常認可”。  

李慶慶表示,施耐德電氣依託先進的EcoStruxure架構,為贊皇金隅提供包括數字化諮詢與服務、APC先進過程控制系統、EMS能源管理系統在內的軟硬件一體化的整體解決方案,幫助贊皇金隅在降本、節能、提質方面均取得了顯著成果。  

“優秀”水泥生產線的祕訣:一個字“穩”!  

眾所周知,水泥生產主要分為“兩磨一燒”三個環節,看似簡單,但工藝流程極為複雜。從礦山開採到生料粉磨、熟料煅燒以及水泥粉磨,任何一個環節均涉及到大量的設備和數據參數,設備運行狀態和運行參數的變化往往對整條生產線的運行產生“牽一髮而動全身”的影響。  

正因如此,每一條運行情況優秀的水泥生產線均有一個特點——“穩”。若能做到這一點,不僅可以大大降低生產能耗,提升產品質量穩定性,更能降低污染物排放量,提高資源利用率,但是要做到這一點卻並不容易。  

以水泥生產線的“心臟”——迴轉窯為例,作為水泥生產的主要裝備,迴轉窯需要長期連續運行,系統工藝極為複雜,其對於窯操作員的技術要求非常的高。在生產運行過程中,窯操作員往往要同時觀察多達上百個工藝參數的動態變化,並在數秒內迅速做出判斷並通過計算機給出正確的調節指令,這種調節的困難之處在於必須兼顧“風、煤、料”等多種工藝參數和設備參數的配合,當對任意一個變量進行調節時,必須預測它對全局的聯動影響。  

但是,由於不同操作員在經驗、知識積累以及操作習慣等方面的差異,往往無法保證迴轉窯系統的連續最優運行。為解決人為操作對水泥生產線帶來的系統不連續、運行不穩定的問題,水泥行業需要引入新的技術思路,保障水泥生產線的高效穩定運行,而近年來高速發展中的數字化智能控制技術有望改變水泥生產線長久以來過度依靠“人工駕駛”的現狀。  

楊航表示,施耐德電氣APC先進過程控制系統不僅可以實現水泥窯、預熱器、篦冷機、和磨機系統的無人操作和最優化運行;還可顯著穩定產品質量、提高產量、減小能耗,並解放操作員。  

資料還顯示,APC先進過程控制系統,利用更先進更智能的控制方式,提高水泥生產線的操作控制水平、提高自控率,從而進一步實現節能、增效。經測算,單條產線部署APC解決方案後平均每年能節約300萬人民幣的費用。  

楊航:“APC最重要是起到的穩定的作用,APC的使命不會為了代替人,是為了人更加的輕鬆的工作,這個我認為應該是APC的使命或者其價值”。  

楊航還指出,施耐德電氣的APC系統幫助贊皇金隅水泥合理優化水泥窯操作參數,通過數據分析,建立預測模型,達到少人操作的目的。比如,基於模型預測控制算法的APC系統可實現水泥窯、預熱器、篦冷機和磨機系統的最優化運行,在解放操作員、穩定產品質量的同時,保證了水泥窯安全、穩定、可靠、優化運行。  

李慶慶稱:得益於APC系統的應用,贊皇金隅工況穩定性以及產品品質大幅提升,並降低了操作員工作強度,提升了操作員綜合能力,降低了企業生產成本,同時質量穩定性提高也使得贊皇金隅水泥產品獲得了更廣泛的市場認可。  

節能!不是目的而是責任!  

資料顯示,水泥生產是建材行業的能耗之王,水泥的能耗約佔全球能源消耗的2%,二氧化碳排放量佔全球碳排放的5%,水泥生產總成本的60%以上都是能源消耗,而我國近年來每年水泥產量均在23億噸左右,由此造成巨大的能源消耗。  

值得一提的是,在12月12日的氣候雄心峯會上,我國已經明確作出“到2030年,中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源佔一次能源消費比重將達到25%左右”等莊嚴承諾。  

作為煤炭消耗大户,水泥行業節能、減碳責任與義務並存。  

影響水泥生產線能耗的主要因素包括人、設備和物料三個方面,其中物料和設備短時間內難以做出改變,但是人為因素卻可以通過先進的能源管理系統加以改變。  

楊航表示,施耐德電氣EMS系統既能幫助水泥企業動態監測水、電、煤、汽等能源的實時消耗量,又能讓愜意隨時掌握和能耗相關的原料使用和設備運轉情況,從而助力他們識別和挖掘生產過程中的節能契機,做出正確決策。  

EMS系統的核心在於幫助企業更透徹的認識和掌控企業生產狀態。根據楊航的介紹,施耐德EMS系統依據客户實際應用場景和應用需求進行開發,報表也是根據客户要求來定製,並通過數據集成,打破數據孤島。EMS更多的是反應“數據背後”的故事,為水泥企業展現工廠整體能效數據的畫面。  

贊皇金隅正是利用EMS系統,將中控DCS控制系統、電量採集系統、熒光自動分析系統、智能物流系統等信息管理系統進行整合,實現了全廠各生產過程及能耗狀況動態監控和管理,生產能耗大幅降低。  

李慶慶,“能管系統的實施讓我們能夠實時瞭解設備空轉等浪費情況,比如我們通過能管系統,發現空壓機沒有及時停,這是一種嚴重浪費,另外峯電電價比谷電高一倍左右,EMS系統幫助我們多用谷電,能夠把我們的電費降低下來”。  

數據顯示,通過使用能源系統及時調整優化工藝參數,贊皇金隅生產能耗大幅降低。其中一線窯在同台時下工序電耗每小時下降200-300度電,熟料電耗降低2.1-2.8度。  

水泥是什麼?鏈接自然與人類文明的橋樑!  

水泥的誕生,讓天塹成通途,使茅屋變廣廈,讓超級城市的出現成為可能,為現代人類文明的誕生和發展奠定基礎。  

然而,水泥也是一個相當矛盾的產業。生產工藝決定了其高能耗的特性,而產品特性使其成為應用最廣泛的建築膠凝材料,且在可以預見的未來,依舊難以找到替代產品。正因如此,用更小的資源和環境代價,滿足社會經濟建設需求,實現人類文明發展與自然和諧共處是水泥行業高質量發展的必然要求。  

數字化、智能化技術的出現,突破了以往通過技術裝備實現節能降耗的侷限性,為水泥工業進一步降低能耗,降低對大自然的索取,創造了無限可能。  

(責任編輯:李佳婷)

凡註明來源深圳到香港快遞的文字、圖片、音視頻稿件,未經授權,不得轉載,違者將依法追究責任。(轉載説明

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