INTERNATIONAL

Zement Kalk GipsCement Lime Gypsum

Automation technology and analytic – Product Review: Laboratory automation 6-2004

Create valueIntegrated solutions for cementwith ABB Industrial IT

In short ZKG INTERNATIONAL No. 6-2004 (Volume 57)

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ABB optimiert Zementherstellung bei Cement Australia1)

ABB optimizes cement processing for Cement Australia1)

OptimizeIT Expert Optimizer optimiert den Brennstoff-verbrauch und steigert Produktqualität durch verbesser-te Brenn- und Mahlprozesse

ABB, eines der führenden Unternehmen in der Energie- undAutomationstechnik, hat bekannt gegeben, dass es bei demZementhersteller Cement Australia in Australien Experten-systeme implementiert hat. Das neue System „OptimizeIT

Expert Optimizer“ steuert und optimiert die Kinkerherstellungim Werk Gladstone und die Zementmühle des Mahlwerks aufBulwer Island bei Brisbane. Zu den wesentlichen Vorteilen, dieHolcim erwartet, zählen eine verbesserte Zementqualität undein geringerer Energieverbrauch bei gleichzeitig erhöhtemDurchsatz im Mahlwerk.

OptimizeIT Expert Optimizer to optimize fuel consump-tion and improve product quality for cement burning andgrinding

ABB, one of the leading power and automation technologygroup, announced that it has implemented OptimizeIT ExpertOptimizer system for the control and optimization of the cementkiln at Cement Australia‘s Gladstone Works and the cementmills at the Bulwer Island Works, Australia. Holcim expect toachieve improved cement quality from the kiln as well as lowerenergy consumption with increased thru-put in the cement mills.

OptimizeIT Expert Optimizer is a computer-based system forcontrolling, stabilizing and optimizing cement production

1 Stabilisierung des Ofenbetriebes und Reduzierung des Sollwertesder Brennzonentemperatur

1 Drawing the kiln burning zone temperature to an optimized set point

Measure and monitorprocess conditions

Detect process condition changes

Stabilise processwith small frequentset-point changes

Move stabilisedprocess to the optimum

Product Quality Energy EfficiencyMaximum Qutput

Input Data

2 Die 4 Schritte zur Erreichung der optimalen Produktionsziele1) Cement Australia, das zu 50 % zu Holcim gehört, ging aus einem Unter-

nehmenszusammenschluss im Jahr 2003 hervor.

2 The 4 stages in achieving the optimal production targets1) Cement Australia, of which Holcim owns 50 %, is the result of a merger

in 2003.

OptimizeIT Expert Optimizer ist ein computerbasiertes Systemzur Steuerung, Stabilisierung und Optimierung der Abläufe inder Zementherstellung (Bild 1). Expert Optimizer imitiert dieProzessabläufe eines „idealen“ Anlagenfahrers und prüft dabeigleichzeitig die Realisierung bestimmter Zielvorgaben. Umdiese Zielvorgaben zu erfüllen, nimmt das System automatischdie entsprechenden Anpassungen der Sollwerte vor. Die korri-gierten Sollwerte werden basierend auf dem aktuellen Prozess-status und integrierten prozessspezifischen Informationen imServer des Systems berechnet (Bild 2). Die neu ermitteltenWerte für die Ofenbeschickung, den Brennstoff-Fluss,dieAbluft- und Kühlluftmenge werden dann automatisch an dasOfensteuerungssystem übermittelt. Auf diese Weise wird derProduktionsprozess auf die optimierten Zielwerte für denZementofen ausgerichtet (Bild 3).

Das Projekt fällt unter den globalen Rahmenvertrag zwischenABB und der Holcim Group, gemäß dem ABB dem Zement-hersteller Expertensysteme für seine weltweiten Zementwerkeliefert.Es ist das erste abgeschlossene Projekt von mehreren ge-planten in Südostasien. Der Auftrag untermauert das Bestrebender Holcim Group, in der Ze-mentproduktion höchste Stan-dards zu erfüllen und ihre Pro-zesse auf dem sich erholendenZementmarkt zu optimieren.Die Produktion liegt in Südost-asien zurzeit auf dem höchstenNiveau seit Ende des Wirt-schaftsbooms Mitte/Ende der90er Jahre. Bei den meistenZementherstellern ist daher einverstärktes Interesse für die Pro-duktqualität und die verbunde-nen Energiekosten festzustellen.

Die wesentlichen Vorteile fürHolcim sind ein höherer Wir-

processes (Fig. 1). The principal concept is that Expert Opti-mizer mimics the actions of an “ideal” cement plant operator,while focussed on achieving particular targets. It implementsautomatic on-line set point adjustments to achieve the targets.The revised set points are calculated within the expert systemserver, based on the current state of the process and while usingembedded process specific knowledge (Fig. 2).The new calcu-lated values for kiln feed, fuel flow and fan damper position arethen sent automatically to the kiln control system.This drivesthe process towards the optimized kiln targets (Fig. 3).

This project is delivered within ABB’s global frame agreementwith Holcim Group for the supply of expert system applicationsto their cement works globally.This project is the first one com-

pleted of several planned in theSE Asia region. It supports thedesire of Holcim Group to nowreach the highest standards ofcement production and opti-mization in this resurging mar-ket.Production levels in SE Asiaare now recovering to levels notseen since the last boom fin-ished in mid to late 1990s, con-sequently most cement produc-ers have renewed interest inproduction quality and relatedenergy costs.

The main benefits for Holcimcome from improved produc-

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3 Die Bausteinbibliothek unterstützt fortschrittliche, praxiserprobte Re-gelverhalten, die die rasche Realisierung von Lösungen erlauben.

3 A number of advanced control techniques within a single toolkit en-vironment that captures process knowledge and experience to de-liver a solution

4 Cement Australia's Gladstone Werk, Australien4 Cement Australia's Gladstone Works, Australia

5 Cement Australia's Gladstone Werk, Australien, Schiffbeladeterminal5 Cement Australia's Gladstone Works, Australia, Shiploader Terminal

In short

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kungsgrad für die Klinkerherstellung und die Zementmühle.Das Ofenoptimierungssystem wurde Ende 2003 in demGladstone-Werk (Bild 4 und 5) in Betrieb genommen, späterfolgte die Inbetriebnahme des Optimierungssystems im Mahl-werk auf Bulwer Island bei Brisbane.Die Ergebnisse zeigen,dasssich die Brennofenstabilität in Gladstone verbessert hat, insbe-sondere bei der Verbrennung von SBF (Flüssigbrennstoff), unddass stabilere Werte für freien Kalk erzielt werden.Dies geht ausder reduzierten Standardabweichung beim freien Kalk hervor,die als wichtiges Qualitätsmaß für die Effizienz der Ofen-prozesse gilt. Mit dem System Expert Optimizer konnte derZielwert für den freien Kalk von 1% auf 1,5 % erhöht werden.Dadurch reduziert sich die notwendige Energie pro TonneKlinker und zudem konnte die Tagesproduktion erhöht wer-den.Das Mahlwerk weist außerdem einen verbesserten Durch-satz auf,ohne dass sich dies nachteilig auf den Energieverbrauchoder die Qualität ausgewirkt hätte.

tion efficiency via optimised control of the kiln and cementmills. The kiln system was commissioned in late 2003 at theGladstone works (Fig. 4 and 5), with the cement milling sys-tem subsequently commissioned at the Bulwer Island works inBrisbane. Results show that Gladstone now has improved kilnstability, particularly when burning SBF (Solvent fuel), with amore stable free-lime. Free-lime is the important quality mea-sure determining the efficiency of the kiln process. Due to theimproved kiln stability and free-lime standard deviation, thefree-lime target can now be increased from 1% to 1.5 %, whichallows a total improvement in energy used per tonne of clinkerproduced. Increases in average daily tonnage have also beenachieved. The cement mills are also demonstrating improvedproduction thru-put without compromise to the energy con-sumption or quality.

Matt Collins,ABB Switzerland Ltd, Business Unit Minerals