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水泥工业是典型的高能耗、高污染过程工业其快速发展的同时带来了严重的资源、能源、环境等问题。因此,在水泥行业实施清洁生产技术非常必要,可以实现节能、降耗、减污、增效的清洁生产目标。由于水泥工业系统的高度复杂性,生产过程中对新二[艺及各种备选方案进行可行性评定,难以通过现场试验的方式实现。基于上述目标和困难,提出了水泥工业系统过程模拟的思路,旨在通过过程分析和模拟计算,为水泥工业实施适当的清洁生产技术提供理论和数据支持。本论文在对水泥预分解窑系统过程机理分析的基础上,基于化工流程模拟软件Aspen Plus构建了水泥预分解窑系统过程模型,对整个系统大气污染排放和替代能源利用情况进行了研究,主要内容包括：(1)DD(双重燃烧和脱硝)型分解炉污染气体生成过程模拟及不同替代燃料工况计算。建立DD型水泥分解炉的Aspen Plus简化模型并对其进行验证,利用该模型分析入炉燃料流量和三次风流量对分解炉温度和出口烟气组成的综合影响,及该炉型在不同燃料使用工况下对三次风的需求。研究结果表明,该模型能够较准确地预测DD型分解炉出口温度和烟气组分；与完全烧煤相比,用石油焦完全替代煤、用石油焦替代50%的煤,及用等比例的肉骨粉和石油焦完全替代煤作为燃料这三种工况,需分别增加41.5%、14.6%和8.5%的助燃空气(主要是三次风)才能保证分解炉内良好的燃烧状况。(2)DD型分解炉采用分级燃烧技术控制NO。生成的过程模拟。在DD型分解炉简化模型的基础上,完善了该类分解炉三次风分级燃烧过程和燃料分级燃烧过程模型,并用其确定了使烟气中NOx、SO2、CO达标排放的分级燃烧比例。研究结果表明,分风比例控制在57%～65.5%范围内可使SO2、NOX和CO达标排放；分料比例控制在81%～90.3%范围内可使NOx浓度降低33%-37.6%,能够实现NOx和CO达标排放。(3)研究整个RSP预分解窑系统的大气污染排放及NOx减排。针对某实际运行的RSP预分解窑系统,建立整个窑过程的整合模型,从整体上模拟污染气体的产生与排放。、模型验证后,对该目标生产线提出的四项NOx减排方案进行了对比论证。结果表明,用废旧汽车轮胎和污水污泥作为燃料替代50%煤粉,可使烟气中NOx浓度分别降低24.6%、41.5%,污水污泥替代燃料的使用还能有效降低CO2排放；SNCR过程对窑系统中NOx有明显的还原作用,当尿素添加量为225kg/h时,出口烟气中NOx浓度可降低40.5%。本论文研究结果表明将Aspen Plus应用于水泥预分解窑过程计算中具有较大的实用价值和实际意义,可为工业生产和环保工作提供有力支持。