鋼鐵企業(yè)煤氣智能調度系統(tǒng)的應用實踐

邢金棟

（1.河鋼集團唐山不銹鋼有限責任公司，河北 063105；2.河北省鍍錫基板技術創(chuàng)新中心，河北 063105）

0 引言

目前唐鋼不銹鋼公司煤氣的回收、使用管理及平衡調度是依靠人工實現(xiàn)的。由于煤氣的平衡調度涉及工序較多，僅靠調度員不能及時全面掌握各工序煤氣回收和使用情況以及煤氣品質等信息，煤氣回收、使用經常出現(xiàn)瞬時不平衡，導致煤氣放散情況時有發(fā)生。而煤氣智能調度系統(tǒng)可實現(xiàn)對各工序煤氣回收、使用情況進行實時監(jiān)控，并可動態(tài)調整煤氣系統(tǒng)運行狀態(tài)，提高企業(yè)能源利用率，提升企業(yè)節(jié)能降耗的管理水平。

2020年8月不銹鋼公司煤氣智能調度系統(tǒng)成功上線，實現(xiàn)了煤氣系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理和及時動態(tài)調整煤氣平衡的運行模式，使公司煤氣系統(tǒng)經常保持在安全、經濟、合理狀態(tài)。本文介紹了不銹鋼公司煤氣智能調度系統(tǒng)的應用實踐，對其該系統(tǒng)在公司煤氣管理中的作用、主要功能和應用范圍進行了闡述，并對其應用效果進行了分析總結。

1 煤氣智能調度系統(tǒng)在煤氣管理中的作用

不銹鋼公司煤氣管理系統(tǒng)的主要內容包括：焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣的產出、回收、儲存、輸送、使用、平衡調度的全流程的管理。煤氣智能調度系統(tǒng)在煤氣管理中的作用包括：

（1）煤氣系統(tǒng)將焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣通過管網(wǎng)輸送至各煤氣用戶，煤氣智能調度系統(tǒng)就是對整個公司內煤氣的回收使用實行集中監(jiān)管、智能調控，大幅度提高了煤氣的綜合利用效率。

（2）運用信息自動化強大的功能和手段，將分布于全廠范圍的煤氣回收、使用信息通過計算機網(wǎng)絡聯(lián)結在一起，根據(jù)不同生產模式建立煤氣回收利用的優(yōu)化和調控模型，實現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的實時監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配[1]，對廠內煤氣實現(xiàn)有效在線調控、智能調度。

（3）當煤氣系統(tǒng)發(fā)生異常或事故時，煤氣智能調度系統(tǒng)能夠及時、準確和快速的通過集中監(jiān)控系統(tǒng)做出安排和處置，最低限度的減少煤氣系統(tǒng)故障所產生得影響，保證全廠的煤氣系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

2 煤氣智能調度系統(tǒng)的主要功能

2.1 煤氣智能調度系統(tǒng)的監(jiān)控功能

不銹鋼公司煤氣系統(tǒng)的主要監(jiān)控內容包括：焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣回收及使用的流量、壓力、熱值、溫度等參數(shù)。煤氣智能調度系統(tǒng)的監(jiān)控功能需求如下：

（1）控制對象。燃氣調度通過煤氣智能調度系統(tǒng)對全公司各工序煤氣的回收、消耗量進行全盤監(jiān)控，煤氣輸送管網(wǎng)各閥門的開度，通過壓力設定自動調整。

（2）監(jiān)視對象。煤氣瞬時流量、累計流量、壓力、熱值、溫度，煤氣放散閥門狀態(tài)、回收狀態(tài)以及用戶用量變化等信號。

2.2 煤氣智能調度系統(tǒng)的監(jiān)控畫面

煤氣智能調度系統(tǒng)提供生產狀態(tài)信息、實時曲線、參數(shù)設定等功能。根據(jù)各工序的實際情況，在保證監(jiān)控對象的相互關聯(lián)性的前提下，將煤氣智能調度系統(tǒng)的監(jiān)控畫面進行組合，保證完整的監(jiān)控畫面信息和合理的信號量，同時監(jiān)控畫面對于所有的監(jiān)控對象的呈現(xiàn)，應保證易于辨識。

2.3 煤氣智能調度系統(tǒng)的大屏幕監(jiān)視

煤氣智能調度系統(tǒng)設置系統(tǒng)大屏，對系統(tǒng)內容進行全局監(jiān)視，具體包括各種與煤氣生產和消耗相關的各種參數(shù)以及主要設備的運行狀態(tài)，日期(年／月／日)及時間(時／分／秒)顯示，并根據(jù)用戶習慣或行業(yè)標準以不同的顏色表示。煤氣智能調度系統(tǒng)大屏幕內容為全廠煤氣系統(tǒng)產、供、消和運行的監(jiān)視圖，實施人工監(jiān)控、智能調度。

2.4 煤氣智能調度系統(tǒng)的運行參數(shù)設定功能

煤氣智能調度系統(tǒng)對影響生產的各種煤氣參數(shù)進行設定上下限范圍和目標值，從而實現(xiàn)煤氣智能調度系統(tǒng)的自動報警提示和控制，確保煤氣管網(wǎng)壓力不超上限，杜絕煤氣壓力瞬間波動對管網(wǎng)造成損傷。

2.5 煤氣智能調度系統(tǒng)的信息采集功能

煤氣智能調度系統(tǒng)將所有煤氣系統(tǒng)運行信息進行采集和存儲，形成完整的煤氣介質信息采集系統(tǒng)。通過信息采集系統(tǒng)，可實時掌握全公司煤氣系統(tǒng)的運行情況，遇到異常情況可及時采取調度措施，將事故的影響降到最低，使系統(tǒng)盡可能運行在最佳狀態(tài)，這在煤氣系統(tǒng)處于非正常情況下特別有效[2]。

煤氣智能調度系統(tǒng)信息系統(tǒng)具有對歷史數(shù)據(jù)和信息進行查詢、輸出、編輯、計算、生成曲線等功能，并提供必要的結果輸出。對流量、壓力等關鍵參數(shù)，信息系統(tǒng)可提供必要的曲線顯示趨勢。

2.6 煤氣智能調度系統(tǒng)的在線預測功能

煤氣智能調度系統(tǒng)能夠對實時采集數(shù)據(jù)進行平衡分析預測，為平衡調配提供決策支持信息。煤氣系統(tǒng)流量預測是根據(jù)煤氣系統(tǒng)當前的曲線，每隔5 min，預測15 min后的趨勢，為煤氣系統(tǒng)的在線平衡調整、減少超計劃用氣提供決策支持信息。

3 智能調度系統(tǒng)在煤氣管理的應用實踐

不銹鋼公司成熟的自動化、信息化設施將分布于全廠煤氣用戶及各項參數(shù)通過計算機網(wǎng)絡聯(lián)結在一起，利用先進的網(wǎng)絡技術搜集到不同工序煤氣運行參數(shù)，并根據(jù)運行參數(shù)的特點建立優(yōu)化和調控模型，實現(xiàn)煤氣系統(tǒng)的實時監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配。圖1為煤氣智能調度系統(tǒng)監(jiān)控畫面。

圖1 煤氣智能調度系統(tǒng)監(jiān)控畫面

3.1 建立轉爐煤氣回收動態(tài)模型

采用煤氣流量平衡算法，根據(jù)煤氣產生量和消耗量，建立煤氣動態(tài)運行模型。當預測煤氣柜容超出允許范圍后，系統(tǒng)自動計算發(fā)電煤氣調整方案，平穩(wěn)提高發(fā)電用煤氣流量，通過增加發(fā)電量及時調整煤氣供需流量達到平衡，消除人工調整不及時造成發(fā)電煤氣量大起大落的現(xiàn)象發(fā)生，保證了煤氣柜的安全柜容。

煤氣動態(tài)模型建立后，提前3小時錄入轉爐吹煉計劃，發(fā)電、燃氣調度、煉鋼調度、轉爐主控室、煤氣柜都可以看到模型的數(shù)據(jù)及給出的發(fā)電煤氣使用量，由發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)模型計算煤氣使用量進行調整用量，燃氣調度負責監(jiān)督，過程參數(shù)超標會發(fā)出報警信息。煤氣動態(tài)模型的建立，使燃氣調度人工平衡煤氣轉變?yōu)橛嬎銠C模型調度煤氣、人工監(jiān)控的方式，提高了煤氣平衡精準度和效率。

3.2 數(shù)據(jù)采集

煤氣智能調度系統(tǒng)將全廠所需的煤氣數(shù)據(jù)全部進行采集和存儲，對所有煤氣數(shù)據(jù)進行信息共享管理，用于生產的監(jiān)視分析、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可顯示和查詢公司各工序、各班次和日累積煤氣用量；可按照日報格式出具任意時間段煤氣報表。

點擊用戶時，可以查詢并出具該用戶班組、日、月煤氣報表。表1為不銹鋼公司煤氣實時采集表。

表1 不銹鋼公司煤氣實時采集表

3.3 煤氣指標考核與管理

通過煤氣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集各工序煤氣回收、消耗情況，依此制定各工序煤氣回收、消耗考核指標，并對各工序煤氣消耗及發(fā)電量實際進行對比分析。

3.4 在線智能調度

建立煤氣線性規(guī)劃模型以達到煤氣利用最佳化，實現(xiàn)煤氣在線調度。其技術特點是：全廠煤氣系統(tǒng)的在線跟蹤控制不僅可以確保生產用氣穩(wěn)定供應，還能充分優(yōu)化煤氣系統(tǒng)的平衡，實現(xiàn)煤氣資源合理有效的配置、提高煤氣利用效率，節(jié)約人工成本。

4 結語

不銹鋼公司智能調度系統(tǒng)在煤氣管理中的應用實踐表明，煤氣智能調度系統(tǒng)對全公司煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、平衡調度、事故處理及指揮有著重要的作用，實現(xiàn)了煤氣系統(tǒng)的實時監(jiān)測、分散控制、集中管理、優(yōu)化分配的管控目標。

（1）通過煤氣動態(tài)模型的建立，使得燃氣調度由人工平衡煤氣轉變?yōu)橛嬎銠C模型調度煤氣、人工監(jiān)控的方式，提高了煤氣平衡精準度和效率。

（2）煤氣數(shù)據(jù)在線采集系統(tǒng)的投用，實現(xiàn)了公司所有煤氣數(shù)據(jù)信息的共享和煤氣管理的直觀化和定量化，促進了企業(yè)能源管理與企業(yè)生產信息系統(tǒng)的聯(lián)動，提高了公司的能源管控能力，并為公司煤氣回收利用的考核體系提供了數(shù)據(jù)支撐。

（3）通過建立煤氣線性規(guī)劃模型，提升了煤氣系統(tǒng)的平衡能力，實現(xiàn)了煤氣在線調度和煤氣利回收用最佳化，優(yōu)化了煤氣資源的有效配置，提高了煤氣回收利用效率，節(jié)約了人工成本。