導(dǎo)讀：水泥生產(chǎn)已有近百年的歷史，但是到目前為止，依舊采用的是后置控制法，是以出磨生料檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，進(jìn)行后期原料配比調(diào)整的一種控制方法，具有調(diào)整滯后的缺點(diǎn)。
1 水泥生料質(zhì)量控制發(fā)展史
1.1 控制方法
水泥生產(chǎn)已有近百年的歷史，但是到目前為止，依舊采用的是后置控制法，是以出磨生料檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，進(jìn)行后期原料配比調(diào)整的一種控制方法，具有調(diào)整滯后的缺點(diǎn)。
1.2 檢驗(yàn)方法
水泥生料的質(zhì)量控制目標(biāo)是生料三率值，早期出磨生料質(zhì)量控制，是將單一的成分作為過程質(zhì)量控制目標(biāo)，比較典型的是鈣鐵控制法，每小時檢驗(yàn)一次出磨生料的氧化鈣和三氧化二鐵，24小時綜合樣進(jìn)行手工化學(xué)全分析，計算出生料的三率值，然后根據(jù)目標(biāo)值要求，重新調(diào)整氧化鈣和三氧化二鐵的過程控制目標(biāo)，可見滯后程度很長。
后來，由于檢驗(yàn)儀器的發(fā)展，多元素?zé)晒鈨x開始應(yīng)用于出磨生料的成分檢驗(yàn)，可在短時間內(nèi)得到出磨生料的三率值，然后進(jìn)行后期的原料配比調(diào)整，從取樣到報出檢驗(yàn)結(jié)果，大約需要20分鐘的時間，大大降低了調(diào)整滯后的程度。
可見：檢驗(yàn)方法的發(fā)展，是為了提高檢驗(yàn)速度，在最短時間內(nèi)得到出磨生料的三率值，目的是最大限度的降低調(diào)整滯后的程度。
1.3 原料的均化
后置控制法的前提是后期的原料成分不再變化，否則沒有辦法進(jìn)行調(diào)整，所以必須保證入磨原料成分穩(wěn)定。
最初的原料均化是多庫搭配，均化效果甚微。原料預(yù)均化在我國預(yù)計已有50年的發(fā)展歷史，在20世紀(jì)50年代開始得到廣泛應(yīng)用，均化方法和設(shè)備多種多樣。用于石灰石預(yù)均化方面的，有矩形預(yù)均化堆場和圓形預(yù)均化堆場兩種，圓形石灰石預(yù)均化堆場均化效果比較差，矩形石灰石預(yù)均化堆場換堆前后石灰石成分變化太大，原料配比難以調(diào)整，出磨生料率值大幅度變化，這是兩個客觀存在的問題。
從控制理論上講：目前所進(jìn)行的前期原料均化，是為了盡力保證原料成分穩(wěn)定，降低入磨原料成分的變化頻率和變化幅度，這是幾代人幾十年來有關(guān)專家和研究人員，一直努力和工作的方向，如果入磨原料成分頻繁變化，就失去了調(diào)整的必要，這是后置控制法的弊病，進(jìn)行原料均化是在擬補(bǔ)該控制方法的不足。
1.4 出磨生料的后期均化
水泥生料后置控制法，容易造成出磨生料率值不穩(wěn)定，所以入窯生料必須進(jìn)行均化,否則無法正常煅燒，窯系統(tǒng)熱工制度以及熟料質(zhì)量和產(chǎn)量都無法保證。
我國水泥生產(chǎn)在20世紀(jì)50年代前，干法水泥生料均化多采用多庫搭配的方式，均化效果差，后期又出現(xiàn)了間歇式空氣攪拌庫，發(fā)展到目前的連續(xù)式及多流式生料均化庫，最終目的是為了提高均化效果，保證入窯生料質(zhì)量穩(wěn)定。
就目前來說，生料均化庫的均化效果受好多條件限制：1)必須有足夠的料位高度;2)各分流的生料粉成分平均后恰好符合目標(biāo)值要求;3)不出現(xiàn)堵塞、粘庫等其它異常情況。否則均化效果就會比較差，如果生料均化庫的料位低或者出磨生料的率值連續(xù)多次的偏高或偏低，根本就沒有均化效果。生料粉磨工序如果出現(xiàn)設(shè)備故障，生料均化庫無法保證一定庫存量，又不能頻繁停窯，導(dǎo)致入窯生料成分變化比較大，這些都是現(xiàn)實(shí)中存在的問題。因此，如何提高出磨生料的穩(wěn)定性，才是我們以后的工作方向。
2 關(guān)于原料配比反饋調(diào)整計算模式
原料配比反饋調(diào)整計算模式很重要，是水泥生料計算機(jī)自動化控制的核心部分，關(guān)系到原料配比調(diào)整的成敗。在國內(nèi)最早從事配料調(diào)整研究的是劉篤新老師，并出版了“率值公式法”一書，后來的配料調(diào)整研究發(fā)展很快，相繼推出了好多配料調(diào)整軟件和配料調(diào)整控制系統(tǒng)，其中的反饋調(diào)整計算模式并沒有詳細(xì)介紹，估計準(zhǔn)確度和實(shí)用價值并不高，因?yàn)檫@些東西并沒有普遍推廣和應(yīng)用，好多企業(yè)還是采用手工憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整原料配比的傳統(tǒng)方法。
原料配比調(diào)整計算模式應(yīng)該進(jìn)一步研究和更新，必須實(shí)用有效，符合生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系，真正在自動化控制中起到作用，否則跟不上水泥生產(chǎn)快速發(fā)展的需要。
3 關(guān)于中子活化分析儀在線檢驗(yàn)
采用中子活化分析儀在線檢驗(yàn)，是近幾年發(fā)展起來的控制方法，這種方法具有分析速度快的特點(diǎn)，可以每分鐘提供一次檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，但是有些問題應(yīng)該注意：
1)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的代表性：由于檢驗(yàn)的是傳送帶上一定距離的瞬時物料，而摻量較少的輔料不是均勻的鋪在傳送帶上，呈堆積狀態(tài)，象銅渣和硫酸渣這樣水分較大的粉狀物料，更為嚴(yán)重，幾米長一堆，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏代表性，會起誤導(dǎo)作用。有的企業(yè)采用每分鐘調(diào)整一次原料配比、兩小時用熒光儀檢驗(yàn)一次出磨生料的模式，也許出磨生料的三率值基本符合要求，但是每個時間段的生料成分是否大幅度變化，我們根本就不清楚;
2)采用有效的調(diào)整計算模式也很重要，必須實(shí)用有效;
3)出磨生料檢驗(yàn)不能取消，否則無法判斷前期配料調(diào)整是否符合要求，如果依靠手工全分析數(shù)據(jù)來最后把關(guān)，一旦出現(xiàn)問題將嚴(yán)重失控;
4)該控制方法的檢測點(diǎn)是在計量設(shè)備之后，仍然屬于后置控制法，只是把滯后程度降低到一分鐘，檢驗(yàn)的只是一分鐘前瞬時間的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是否有代表性，后期的原料成分是否已經(jīng)發(fā)生變化，我們并不知道，仍然存在盲目調(diào)整的可能性;
5)中子活化分析儀用于在線檢驗(yàn)是應(yīng)該提倡的，但是應(yīng)該用于石灰石配料倉之前的石灰石在線檢驗(yàn)，提前掌握石灰石成分的變化情況，事先調(diào)整配比。因?yàn)橛绊懮铣煞肿兓氖鞘沂o料成分變化對生料成分影響并不大。
4 關(guān)于原料配比反饋調(diào)整方法
水泥生料原料配比調(diào)整有正向調(diào)整和反向調(diào)整兩種方法，正向調(diào)整是根據(jù)原料成分的變化情況，來確定后期的原料配比，可掌握主動權(quán)，屬于前置控制法，變化因素明確，調(diào)整計算模式簡單;反向調(diào)整是根據(jù)出磨生料成分的變化情況，去調(diào)整后期的原料配比，屬于后置控制法，變化因素不明，調(diào)整計算模式難度大，最大的缺陷是調(diào)整滯后以及無法準(zhǔn)確調(diào)整。
出磨生料過程質(zhì)量檢驗(yàn)，通常每小時進(jìn)行一次，以前由于檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)儀器比較落后，無法快速檢驗(yàn)出磨生料以及入磨原料的全部化學(xué)成分，無法實(shí)現(xiàn)原料配比的正向調(diào)整，只能根據(jù)出磨生料單一的幾種檢驗(yàn)成分去調(diào)整原料配比，滯后性和盲目性特別大。
十幾年來，檢驗(yàn)儀器發(fā)展很快，各種多元素分析儀已經(jīng)普遍應(yīng)用于水泥生產(chǎn)檢驗(yàn)，可在短時間內(nèi)檢驗(yàn)出生料以及各種原料的全部化學(xué)成分。可是在控制方法上，并沒有新的突破，一直采用傳統(tǒng)的后置控制法，檢驗(yàn)儀器的發(fā)展，只起到降低了滯后程度的作用，根本問題并沒有解決。在檢驗(yàn)儀器、生產(chǎn)工藝和計算機(jī)快速發(fā)展的今天，我們應(yīng)該尋求和開發(fā)新的控制方法，從根本上解決問題，徹底改變調(diào)整滯后的被動局面。
5 水泥生料質(zhì)量控制的發(fā)展方向
幾十年來，在水泥生料質(zhì)量控制上，我們一直在借鑒和模仿國外的控制思路，一直圍繞后置控制法的缺陷，進(jìn)行多方面的擬補(bǔ)和補(bǔ)救，一直把方向放在原料的前期均化和生料粉的后期均化上，我們?yōu)檫@些工作所花費(fèi)的代價和付出的精力都是控制方法本身所造成的，應(yīng)該改變傳統(tǒng)的控制思路，實(shí)現(xiàn)原料配比的正向調(diào)整，就是前置控制法，徹底改變調(diào)整滯后的被動局面。檢驗(yàn)儀器的快速發(fā)展，應(yīng)該應(yīng)用于計量設(shè)備前的原料檢測，盡快掌握原料成分的變化情況，實(shí)現(xiàn)原料配比的事先調(diào)整、及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整，這才是我們的研究方向。
未來的水泥生料質(zhì)量控制觀點(diǎn)也要改變：前期的石灰石質(zhì)量控制，是為了滿足配料要求，充分利用礦山資源;對主要入磨原料進(jìn)行提前檢驗(yàn)，有什么樣質(zhì)量的原料給定什么樣的配比;縮短調(diào)整周期，保證10分鐘、5分鐘短時間內(nèi)生料率值的合理與穩(wěn)定，不依賴于后期的生料粉均化。
筆者所建議的控制思路，是一種事先檢驗(yàn)待用石灰石分析成分，與事后檢驗(yàn)出磨生料石灰石生產(chǎn)成分相結(jié)合的控制方法，稱為“水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法”，和現(xiàn)在的中子活化分析儀在線控制差不多，主要變化如下：熒光儀的出磨生料檢驗(yàn)不能取消;中子活化分析儀放在石灰石配料倉之前;原料配比的調(diào)整計算模式必須更新;由于實(shí)行入磨石灰石的提前檢驗(yàn)，前期的石灰石預(yù)均化已經(jīng)沒有必要。
6 出磨生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法簡易流程
6.1 流程說明
礦山石灰石經(jīng)破碎后進(jìn)行在線檢驗(yàn)，按質(zhì)量的不同分別進(jìn)入四個(或多個)石灰石立庫，根據(jù)配料要求在庫底計量取料，傳送帶上在線檢驗(yàn)，然后進(jìn)入石灰石配料倉，配料站庫底計量取料后，進(jìn)行生料粉磨、熒光儀檢驗(yàn)，最后進(jìn)入生料均化庫。
6.2 基本要求
(1)石灰石四個立庫的取料量不同，原則是滿足配料要求，并留有一定余地，但總?cè)×狭恳团淞险臼沂氖褂昧肯嗤?
(2)石灰石配料倉直徑和容量不要太大，便于準(zhǔn)確掌握待用石灰石的預(yù)計使用時間，可根據(jù)“在線檢驗(yàn)②”的檢驗(yàn)周期確定;
(3)原料配比的調(diào)整周期要小于10分鐘，或者更短，保證短時間內(nèi)的生料成分穩(wěn)定，不依賴于后期的生料粉均化;
6.3 控制原理
根據(jù)“在線檢驗(yàn)②”的分析成分，預(yù)測待用石灰石的生產(chǎn)成分，以待用石灰石的生產(chǎn)成分為計算依據(jù)，進(jìn)一步確定待用石灰石的原料的配比，根據(jù)待用石灰石的預(yù)計使用時間，提前調(diào)整原料的配比。
6.4 主要功能
(1)進(jìn)廠石灰石原料配比預(yù)測：四個石灰石立庫的質(zhì)量級別不同，“在線檢驗(yàn)①”的數(shù)據(jù)輸入“控制系統(tǒng)”，同時預(yù)測出此時石灰石的原料配比，并對各立庫的石灰石質(zhì)量進(jìn)行累計統(tǒng)計，計算機(jī)確定各立庫石灰石的取料比例;
(2)待用石灰石原料配比的事先調(diào)整：“在線檢驗(yàn)②”的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入“控制系統(tǒng)”，事先掌握石灰石配料倉內(nèi)石灰石的分析成分，根據(jù)待用石灰石分析成分和出磨生料石灰石生產(chǎn)成分的對應(yīng)關(guān)系，由計算機(jī)提前調(diào)整待用石灰石的原料配比;
(3)出磨生料目標(biāo)值的自動調(diào)整：每一次的出磨生料和熟料的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)都要輸入“控制系統(tǒng)”，隨著最新檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，計算機(jī)自動進(jìn)行生料標(biāo)準(zhǔn)成分(恰好能夠使熟料三率值滿足目標(biāo)值要求的生料成分)計算，以生料標(biāo)準(zhǔn)成分為目標(biāo)值，去調(diào)整原料的配比，無需人工參與生料目標(biāo)值調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整;
6.5 主要特點(diǎn)
(1)調(diào)整計算模式獨(dú)特、實(shí)用有效，符合實(shí)際生產(chǎn)中的對應(yīng)關(guān)系;
(2)進(jìn)廠石灰石管理比較科學(xué)，充分利用礦山資源，可直觀的看到進(jìn)廠石灰石能否滿足配料要求，石灰石以及各種輔助原料的配比可以直接表示出來;
(3)事先調(diào)整原料配比，控制周期短，出磨生料連續(xù)穩(wěn)定，智能化程度高;
(4)取消了石灰石預(yù)均化堆場，沒有堆料和取料過程中的粉塵污染，節(jié)省堆料機(jī)和取料機(jī)的用電消耗和維護(hù)費(fèi)用以及工人開資;撤下來的預(yù)均化堆場可用于堆放煤炭或其它用途，避免煤炭露天堆放影響環(huán)境保護(hù);
(5)減輕生料均化庫的負(fù)擔(dān)，基本不依賴于生料粉的后期均化。
6.6 相關(guān)問題
該控制方法理論部分已經(jīng)完成，由于改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，要想實(shí)現(xiàn)難度比較大，有一些細(xì)節(jié)還需要精心設(shè)計，需檢驗(yàn)儀器、工藝設(shè)計及水泥企業(yè)有關(guān)專家共同完成。
該法理論部分的內(nèi)容太多，也比較復(fù)雜，需要系統(tǒng)性的整理，有些還在完稿中，整理時要花費(fèi)很多的精力和時間，基本內(nèi)容主要包含在三篇文章中，分別是：“水泥生料原料配比反饋調(diào)整計算方法”、“水泥生料生產(chǎn)成分聯(lián)合控制法”、“如何實(shí)現(xiàn)出磨生料目標(biāo)值的及時調(diào)整和準(zhǔn)確調(diào)整”，將陸續(xù)在水泥人“水泥裝備技術(shù)”雜志上發(fā)表。（本文作者： 煙臺寶橋錦宏水泥有限公司 王中豪）
