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中联水泥:实现中国水泥业的“智能梦”

未知 2019-07-05 11:40

  长期以来,我国水泥行业的能源、资源利用效率偏低,单位水泥熟料实际标准煤耗平均为115千克/吨熟料,比国外高出约5千克/吨熟料;水泥单位综合电耗平均约为100千瓦时/吨水泥,比国外高出约5-10千瓦时/吨水泥;石灰石矿山平均使用年限一般为100年,而国外同等储量的矿山可用到210年以上。水泥行业原燃料可替代率低,粉尘和废气排放值较高,信息化、智能化相对落后。这些因素制约着中国水泥产业的健康和可持续发展,也影响着中国经济战略目标的实现。

  中国建材集团旗下的中联水泥集团于2011年下半年开始酝酿筹建一条5000吨/日低碳、节能、环保的智能化水泥示范线。他们打造出的泰安中联示范线是我国水泥行业首条世界级低能耗新型干法水泥全智能生产线,堪称世界水泥的梦工厂。其电耗、热耗、自动控制、缩短水泥制造流程、劳动生产率等技术经济指标均达到了世界领先水平。其特有的矿山开采智能化、原料处理无均化、生产管理信息化、过程控制自动化、耐火材料无铬化、物料粉磨无球化、生产现场无人化、生产过程可视化等亮点,使这条生产线自诞生就成为水泥行业两化融合的典范。

  智能工厂实现智能梦

  智能化,是全世界制造业的梦想,也是中国水泥人近年的追求。

  1989年,日本率先提出了智能制造系统计划,此后欧美、韩国等也相继提出了国家关键技术计划、信息技术研究发展战略、高级先进技术国家计划等国家级战略和规划。2011年,德国政府在已有工业的基础上提出了工业4.0,瞄准了智能化生产技术和以此为核心的高端制造服务业,力求通过政府、企业、科研院所等通力合作,促进智能生产技术的发展。

  上世纪90年代,智能化的概念在我国开始被提及,通信业、汽车工业、生物医药工业等新兴工业、行业率先进行了智能化生产的探索。但到目前为止,智能化生产大多停留在通过机器人或者数控机床来替代部分人工生产,或是在销售环节上,通过网络电商,实现产品的推广与销售。以水泥为代表的传统重工业,似乎与智能化相隔甚远。事实上,打造传统工业的智能世界,虽是全球水泥人内心深处的至高梦想,但因为缺少成功案例,的确显得有些遥不可及。

  项目投资方中联水泥集团和总承包方南京凯盛国际工程有限公司联合组织了多次考察调研和技术研讨,通过对泰安中联智能制造方案经过多次调研、论证,结合泰安中联试运行的情况,最终确定将从智能物流、智能质控、智能生产、智能巡检、智能远程管理五个方面对泰安中联生产线进行优化完善,结合工厂无人值守系统改造,以达到节能降耗、管理提升、设备保障和减员增效的目的。智能物流、智能质控、智能生产、智能巡检、智能远程管理各个系统即可独立运行,也可协作运行,使其具有很高的适应性。协作运行时,由于各个模块相辅相成,通过数据的共享,使系统如同具备一定自我学习能力的智慧生物一般,对工厂进行实时监控和决策,让工厂成为真正意义上的智能制造智慧工厂。

工程设计模式构架示意图

  项目分三期逐步建成水泥智能工厂、建材智能物流园区和涵盖光伏发电、城市垃圾协同处理等内容的建材生态园。目前,一期已建成投产年产200万吨世界级低能耗新型干法水泥全智能生产线。生产线是国内同行业节能、环保、自动化水平最高的生产线,是世界领先的低能耗环保示范线,集中呈现矿山开采智能化、原料处理无均化、生产管理信息化、生产控制自动化、耐火材料无铬化、物料粉磨无球化、生产现场无人化、生产过程可视化八大特点。生产线生产流程实现全封闭无尘化,吨产品能耗比同比节约20%以上,人均劳动生产率提高80%。

  项目采用了大量自有技术和装备,南京凯盛在建成国内首条具有自主知识产权的万吨水泥生产线的基础上,系统配套双系列六级旋风预热器、在线双喷腾式分解炉、两档短窑等一系列的新型干法水泥生产工艺,集成应用数字化矿山开采、自动配料、窑磨智能控制等信息技术,将矿山、生料、烧成、粉磨等多个子智能系统集成为短流程全自动水泥智能制造系统,是水泥工艺流程布局一次突破性变革。生产线设计全线配备在线智能仪表和设备,建成大数据、智能巡检等信息系统,确保全厂设备自动控制及监测,生产工艺数据自动数采率达100%。同时加强信息管理和服务,利用网络化分布式的生产设施提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预、即时正确地采集生产线数据,合理编排生产进度,并加上绿色智能专家优化系统、在线模拟仿真技术,构建了一个高效节能、绿色环保、环境舒适的水泥智能工厂。

  作为世界水泥行业智能化生产的先行者,泰安中联在智能化工厂的研发与应用上,即便目前还未达到百分百,尚有继续提升的空间,但依然代表了传统制造业在智能化先进生产方式中取得的最高成就,代表着全球水泥人集体梦想的现实硕果。

  智能制造 制胜未来

  泰安中联5000吨/日水泥生产线是中国建材集团在新形势下倾力打造的具有国际先进水平的智能制造和节能示范项目,该项目建设之初就确立了低能耗这个主要目标。项目的主要经济指标包括烧成热耗、熟料电耗、水泥综合电耗、全员劳动生产力等都要求达到世界水泥领先水平。中联水泥对该项目提出了项目建设要实现五全(全变频、全消音、全封闭、全收尘、全利废)、七化(矿山开采智能化、原料处理无菌化、生产管理信息化、生产过程智能化、耐火材料无铬化、物料粉磨无球化、生产现场无人化)、四一流(工艺一流、技术一流、环境一流、形象一流)和四不漏(不漏风、不漏料、不漏油、不漏水)的建设目标。

  通过五大智能模块与工厂生产、管理的融合,实现了工厂以数据分析、挖掘来精确制导工厂的生产与管理。由于工厂在设计之初,就将智能化贯穿于工厂设备、工艺、控制、管理的各个系统,并且系统具有可拓展及可升级的特性,使整个智能制造系统随着电气化、自动化、信息化、智能化的技术进步及南京凯盛国际工程公司开发团队的不断创新,获得更多的优化和功能,确保整个智能制造系统全生命周期的运行,使泰安中联水泥有限公司成为国内水泥行业智能制造的典范。

  通过实施智能制造,南京凯盛国际工程公司将多年水泥行业设计、研发、工程经验与泰安中联水泥有限公司的中国联合水泥的先进生产、管理经验结合,将当前最先进的智能技术融入泰安中联水泥工艺流程和生产管理中,实现水泥生产线全生命周期的智能管控。智能化系统全部完成投运后,项目的能耗将进一步降低,煤耗将降低到97千克/吨熟料以下,电耗降低到70千瓦时/吨水泥以下:粉尘、废气排放比目前国内最好水平减少10%以上。智能化系统的应用,有效增加了熟料产量,提高了熟料和水泥质量,大幅降低了能源消耗,提高了矿山使用年限,大幅提高了劳动生产率,使5000吨/日生产线定员从目前的250人以上降低到100人以下,生产线管理、维护费用成本大幅下降,为工厂带来了明显的经济效益。

  智能制造,不是遥不可及,但也不是触手可及。一个工厂只有从其基础建设阶段开始进行数字化工厂的建设,才可通过信息管理手段使其成为一个智能化工厂,而只有通过对智能化工厂的数据分析,结合专家智能进行工厂生产控制、决策,才能使工厂成为真正实现智能化。

  泰安中联示范线的顺利建成,用事实证明了两化融合是行业转型升级的发展方向。人们更坚信水泥行业是大有可为的行业,是可以实现绿色发展的行业。毫无疑问,泰安中联带来的惊喜是颠覆性的。它让世人看到在水泥这样一个传统得不能再传统的行业,也能与智能制造这样的现代生产方式完美结合。

  事实上,泰安中联已经确立了新的目标,下一步将以示范线为核心,配套建设年产能100万吨水泥、60万方商混、200万吨超短流程低能耗骨料线,进一步打造涵盖骨料、熟料、水泥、商品混凝土的全产业链建材产业园。

  国外,工业4.0方兴未艾;国内,中国制造2025的号角业已吹响。无论从国际大环境,还是国家大战略,智能制造已成为以水泥行业为代表的传统工业转型升级的不二法门。

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