工业互联网在大型能源化工企业的探索

智能装备 (13) 2021-11-23 11:08:16

1 引言

工业互联网在大型能源化工企业的探索研究,是以中国平煤神马集团建立的工业互联网研究设计为基础,主要面向本企业内的煤化工以及盐化工行业的安全、生产、管理、决策等需要解决的重点问题,立足企业实际情况,全面科学部署,稳步推进的一项科研工作。

 

近年来,中国平煤神马集团坚持“以煤为本、相关多元”发展战略,立足煤、延伸煤、超越煤,对接整合煤焦、尼龙产业优势,打造了多条国内一流的特色煤基化工产业链,逐步构建起以煤焦、尼龙化工、新能源新村料为核心产业,多元支撑、协同发展的产业新体系,是中国品种最全的炼焦煤、动力煤生产基地和亚洲最大的尼龙化工生产基地,现有生产矿井 21 对,产能规模 3 900 万吨,在建矿井 2 对,建设规模 270 万吨/年;洗煤厂 12 座,入洗能力 4 155 万吨/年;煤焦化工企业 6 家,焦炭产能 1 600 万吨/年;尼龙 66 盐、工程塑料产能亚洲第一;工业丝、帘子布产能世界第一;糖精钠、超高功率石墨电极产能全国第一。

 

 

 

2 解决的行业问题

2.1 信息集成、产业协同问题

近年来,在政策引领、支持和推动下,集团从解决现实生产中的实际问题出发,以安全生产为前提,以信息共享为目标,以创造价值为导向,大力建设和发展生产自动化和运营信息化,形成了趋于完善的自动化和信息化系统,涵盖了生产计划、物料供应、工艺改进、质量管控、能效提升等应用,在这些应用系统的建设过程中,不断遇到了一些系统性问题。

 

 

在国家大力推行智能制造和工业互联网的时代背景下,集团现有系统的应用封闭和信息孤岛现状,已经难以满足企业安全生产、节能环保、协同共享的发展需求,亟需通过先进科学技术手段解决难题,促进集团稳步、科学、转型发展。

 

 

 

2.2 节能降耗、安全环保问题

能源化工行业面临资源消耗大、高能耗、重污染风险、生产危险等问题。

 

 

 

2.2.1 资源消耗大

能化行业体量大,原料资源消耗高。提高原料的转化率可直接减少资源消耗,是企业盈利水平的关键因素。

 

 

 

2.2.2 能源漏损大,能耗高

能化行业生产过程的物料转化与处理的每一环节,需要消耗大量电力和煤等能源。集团下属部分企业,能源数据欠缺、管理手段相对原始,无法进行有效的能源利用效率的技改,造成产品能耗偏高。

 

2.2.3 重污染风险

在物料转化过程中,生成大量废水、废气、废料等污染物,对污染物的有效管理,直接决定着对自然环境的影响,一旦发生环保事故,将对自然环境造成严重的破坏。

 

 

2.2.4 生产安全

煤炭开采在井下进行,井下环境复杂,容易发生瓦斯聚集、塌方、透水等安全事故。一旦发生事故,井下作业人员逃生困难,容易造成重大安全生产事故。

 

3 集团工业互联网平台建设规划

致力于能源化工行业工业互联网平台以及相关应用工业 APP 的研发、示范及推广,项目总体目标是形成一个能化行业工业互联网平台,构建工业智能应用的生态。通过集团构建工业互联网平台,研发智能矿山、智慧能效、智慧环保,实现整体性协调管控与个性化辅助决策为一体的智慧管理系统,实现企业安全生产、提质降耗、绿色环保的目标。

 

 

 

3.1 研发一个能源化工行业工业互联网平台

工业互联网平台的核心理念在于通过对设备的连接,收集数据,对这些数据进行分析,进而把所得到的关于设备运行及生产运营过程的信息,通过一系列的工业应用闭环反馈回业务经营和生产及运营过程中,其目的是非常明确的,就是通过对业务经营和生产运营的优化,创造新的业务价值,甚至引发业务转型。显然,对于工业互联网,对设备的连接是基础,数据收集和分析是关键手段,而把分析所得的信息用于做出最佳化的决策,优化生产和运营是最终的目的。

 

 

 

3.2 开发五个维度的工业 APP 应用

对煤矿、焦化、尼龙化工、盐化工、洗选等业务板块从安全、生产工艺、节能减排、环保、经营管理等方面规划开发五个维度的工业 APP 应用,它们是智能矿山 APP、智慧能效系列 APP、智慧环保 APP、企业经营驾驶舱 APP、智慧炼焦 APP。

 

 

 

3.2.1 智能矿山

本应用根据集团自有特色,建立智能矿区标准规范体系,基于工业互联网平台,建立安全生产信息共享智能应用,为安全生产运营管理提供空间数据和业务数据的集成与应用服务,实现集团协同调度、集中管控及科学决策。

 

 

具体目标如下:①通过业务管理与监测监控系统的集成,实现采空区水量、水压、已知存水点、地质构造和断层区域、安全监测、井下人员定位、综合自动化、工业视频等数据的实时监测功能,并支持与采掘工作面、回采工作面的关联报警功能;②实现煤矿地质、测量、水文、三量、通风、安全、机电、运营等相关数据与图形的一体化管理,实现各类专业图形统一入库、分层管理、坐标系一致性转换等,并支持多专业专题图形处理的分布式协同工作等,保证图形数据在线编辑的一致性;③实现煤矿“水、火、瓦斯、顶板”和安全生产信息的集成管理、数据挖掘和决策支持,实现对公司安全管控流程和存在问题的智能诊断,提高矿区的安全管控水平;④对管理和技术人员而言,无论身在何处,只要能够上网,就可以对相关生产矿井的生产信息进行查询、处理、分析和决策。

 

 

 

3.2.2 智慧能效

智慧能效系统是基于工业互联网平台研发的智慧能源管理系统与智能寻优导航系统,是聚整体性协调管控与个性化辅助决策为一体的管理驾驶舱,其目标是实现企业能源的智能管理以及能效提升。智慧能效系列包含智慧能源管理、锅炉智能燃烧、智能热电联供、大型电机能效管理四个应用 APP。

 

 

 

智慧能源管理模块建设目标为拉动日常能源管理的可视化、能效改善的持续化,实现不同层级(公司、车间、设备)尺度、不同时间(年、月、日)尺度下的能源消耗与能源效率汇总统计,支持用户快速发现问题和改善能效分析诊断水平,实现不同层级的能效分析以及指导年度新能效目标制订,实现能源管理标准化。

 

 

 

锅炉智能燃烧模块目标为提高流化床锅炉燃料燃烧的能源效率,建立流化床锅炉的数学模型,基于外部生产状态的变化和内部设备运行状态的变化,通过锅炉智能寻优系统,为主操提供实时操作指导,实现精准操作,提高锅炉设备运行效率。

 

智能热电联供模块建设目标为实时优化自备电厂供热和供电的经济运行策略,建立根据蒸汽不平衡度以及管网压力变化速度,及时发出锅炉负荷调整以及调整量的指令,建立热电网络的智能调度策略系统,实现热电经济运行。

 

3.2.3 智慧环保

智慧环保建设目标为建立“动态立体感知、智能信息应用、智能决策应用”为一体的智能环保监控平台,对全厂污染物排放进行统一平台监控、数据分析与决策处理。基于GIS 信息系统,对厂区内排放点、厂区以及园区三级监测点的环境以及污染物水平实现“一张图”可视化监测。根据监测报警阈值将超标数据第一时间予以报警,将在线报警中的超标情况,根据监测点归属、监测点类型与级别,通过短信以及微信发送给相关人员。建立环保指标与各影响因素的关联模型,优化环保设施运行。

 

 

3.2.4 智慧炼焦

焦炭竞争市场日趋激烈,降低生产成本与保证焦炭质量指标是提高企业竞争力的关键。焦炭生产中配合煤成本占生产成本的 70%~80%,优化配煤方案降,低配煤成本对焦化企业降本意义重大。为实现降本目标,配煤方案需要做到“科学配比、经济配比、精准配比”。因此,基于大量生产数据分析,并提供合理可靠的煤焦质量预测模型,实现成本和质量方面的综合寻优系统对于焦化企业十分关键。煤焦质量管理系统能够实现焦炭生产端到端的全流程管控,对配煤关键步骤提供适用于特殊场景的优化模型,并在焦炭质量指标出现偏差时提供过程追溯与辅助决策的闭环管理方案。

 

 

 

3.3 企业经营驾驶舱

平煤神马集团是中国品种最全的炼焦煤、动力煤生产基地和亚洲最大的尼龙化工产品生产基地。各个产业间形成以物料流动为基础的产业上下游关系,例如原煤—炼焦—煤焦油—粗苯—精苯—尼龙 66 盐—工业丝—尼龙切片。上下游之间属于不同产业群,在管理上互相独立,生产信息互相不透明。企业管理者难以根据上下游产品市场情况以及生产装置运行负荷,及时调整生产计划,造成库存过多或者不足等。企业经营驾驶舱系统目标为实现基于工业互联网平台的统一数据管理,直接连接集团与下属公司的生产执行系统、财务信息系统以及人力资源管理系统,实现集团内各公司人、财、物、产、供、销数据的统一管理、统一分析、统一显示。将云平台上的数据汇总加工成企业经营管理的各类关键绩效指标,例如人力资源、财务、环保、安全、产能、质量、设备利用率,建立集团大数据分析系统,为各级领导提供决策支持,保证集团内上下游资源协同。

 

 

 

工业互联网平台对信息技术、感知技术、大数据技术、云技术、人工智能技术等先进科学技术的集成,以统一的数据、模型和应用平台技术框架,将复杂工业现场进行体系化、标准化,实现知识的协同、共享与重用,进而促进集团实现智能制造目标和数字化转型。

THE END

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