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案例頻道

氣化爐機理模型+APC+RTO優(yōu)化控制系統(tǒng)在煤氣化和合成氨裝置上的應(yīng)用
  • 企業(yè):和利時集團     領(lǐng)域:自動化軟件     行業(yè):化工    
  • 點擊數(shù):1339     發(fā)布時間:2025-05-10 00:59:26
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煤氣化和合成氨工藝智能化轉(zhuǎn)型已成行業(yè)趨勢,但仍面臨自動化程度低、能效不足、碳排放高等挑戰(zhàn)。云南某煤化工公司聯(lián)合和利時開發(fā)了融合氣化爐機理模型、先進控制和實時優(yōu)化的全流程智能優(yōu)化系統(tǒng),實現(xiàn)了關(guān)鍵參數(shù)精準控制與操作自動化。該系統(tǒng)顯著降低了煤耗,減少了人工操作強度,提升了裝置安全性和穩(wěn)定性,有效解決了復雜工藝多變量強耦合、大滯后等難題,推動了企業(yè)從經(jīng)驗驅(qū)動到數(shù)據(jù)驅(qū)動的跨越,對煤化工行業(yè)數(shù)字化、綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要示范意義。

★云南云天化信息科技有限公司袁倫勇,李伯鈞

★云南云天化股份有限公司天安化工有限公司曹丹

★北京和利時工業(yè)軟件有限公司羅正剛,田育奇

關(guān)鍵詞:煤氣化合成氨;智能化轉(zhuǎn)型;氣化爐;先進過程控制;實時優(yōu)化

1 行業(yè)背景與發(fā)展趨勢

煤氣化和合成氨工藝作為現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié),其智能化轉(zhuǎn)型正引領(lǐng)全球流程工業(yè)數(shù)字化變革。當前,中國合成氨產(chǎn)能已占全球總量的32%,其中70%依賴煤氣化技術(shù)路線,形成了較完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。然而,行業(yè)整體面臨自動化率不足60%、能源利用效率低、碳排放強度高等共性難題,與國家“雙碳”戰(zhàn)略和智能制造目標存在明顯差距。

氣化爐作為煤氣化工藝的關(guān)鍵裝備,具有多變量強耦合、大慣性滯后、非線性時變等復雜動態(tài)特性,傳統(tǒng)PID控制難以實現(xiàn)關(guān)鍵參數(shù)的精準調(diào)控。同時,合成氨工藝對氫氮比、能量梯級利用的嚴苛要求,使得整個生產(chǎn)過程對控制精度和穩(wěn)定性提出了極高挑戰(zhàn)。

云南某煤化工公司聯(lián)合和利時通過以機理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動的深度融合技術(shù),實現(xiàn)了氣化爐溫度、氧煤比等關(guān)鍵參數(shù)的精準控制,降低了噸氨煤耗,提升了碳轉(zhuǎn)化率。行業(yè)標桿企業(yè)實踐證明,融合機理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動的APC+RTO系統(tǒng)可減少80%以上的人工操作頻次,年節(jié)約標準煤超萬噸,為煤氣化合成氨行業(yè)的高效、綠色、安全運行提供了重要技術(shù)支撐。在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與智能制造升級的雙重驅(qū)動下,通過攻克多變量解耦、大滯后、抗擾動控制等核心技術(shù),煤氣化合成氨裝置APC優(yōu)化控制系統(tǒng)應(yīng)用已從可選技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楸剡x戰(zhàn)略,整個行業(yè)正朝著“無人干預操作、效率深度優(yōu)化”的目標加速邁進,為流程工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型樹立了重要實踐典范。

2 創(chuàng)新解決方案

云南某煤化工50萬噸/年煤氣化和合成氨裝置,包含了煤氣化裝置、變換裝置、低溫甲醇洗裝置、液氮洗裝置及氨合成裝置,涵蓋了整個煤制合成氨全流程,在自動化控制過程中屬于典型的強耦合、非線性、時變、大滯后和多變量耦合的復雜系統(tǒng),面臨煤氣化、合成裝置各關(guān)鍵工藝指標波動大、能耗偏高等行業(yè)共性難題。基于提升裝置綜合自動化水平、穩(wěn)定工藝指標、確保裝置運行安全的戰(zhàn)略目標,項目團隊在和利時AI智能技術(shù)基礎(chǔ)上,開發(fā)實施了融合氣化爐機理模型、APC先進控制和RTO實時優(yōu)化的智能控制系統(tǒng),構(gòu)建了煤化工行業(yè)首個全流程一體化智能優(yōu)化平臺。該平臺通過實現(xiàn)裝置精細化控制,降低生產(chǎn)操作強度,為實現(xiàn)節(jié)能增效創(chuàng)造條件。

2.1 氣化爐機理模型建模

本項目首次在國內(nèi)實現(xiàn)了氣化爐機理模型在APC平臺上的模塊化部署與運行,突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動模型無法準確描述復雜化學反應(yīng)機理的技術(shù)瓶頸。氣化爐機理模型基于第一性原理,綜合考慮原料煤的工業(yè)分析、元素分析、粗煤氣組分含量、小室蒸汽產(chǎn)量、熱力參數(shù)等多維度信息,構(gòu)建了包含熱力學模型(化學反應(yīng)平衡、質(zhì)量/元素平衡、熱平衡、吉布斯自由能最小化)和動力學模型(熱解、氣相反應(yīng)、焦炭氣化、熱平衡、質(zhì)量平衡)的復合系統(tǒng)。

該模型通過融合氣化爐壁面換熱模型和煤元素守恒模型,并充分利用氣化爐生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵守恒關(guān)系,實現(xiàn)了對氣化爐出口有效組分、產(chǎn)率、碳轉(zhuǎn)化率和合成氣溫度分布的高精度預測,為實時優(yōu)化和控制提供了可靠的理論基礎(chǔ)。尤其是氣化爐溫度軟儀表的成功開發(fā),解決了爐膛溫度難以直接測量的行業(yè)難題,為氣化爐安全高效運行提供了關(guān)鍵技術(shù)保障。氣化爐機理模型計算流程如圖1所示。

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圖1 氣化爐機理模型計算流程圖

該模型是融合了氣化爐機理模型、壁面換熱模型、煤元素守恒模型后的綜合模型,它充分利用氣化爐生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵守恒關(guān)系,從第一性原理出發(fā),利用可測信息,獲得氣化爐的出口有效組分、產(chǎn)率、碳轉(zhuǎn)化比例和合成氣的溫度分布,從而有效指導實時優(yōu)化方向及實時控制。氣化爐溫度軟儀表DCS界面如圖2所示。

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圖2 氣化爐溫度軟儀表DCS界面圖

2.2 PID參數(shù)整定優(yōu)化

針對傳統(tǒng)PID參數(shù)整定經(jīng)驗依賴強、效果不穩(wěn)定的行業(yè)痛點,項目團隊開發(fā)了基于大數(shù)據(jù)分析和專家技術(shù)經(jīng)驗相結(jié)合的PID參數(shù)智能整定系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有自適應(yīng)整定算法,綜合考慮過程動態(tài)特性、擾動特征、控制目標等多維因素,實現(xiàn)了PID參數(shù)的精確整定與實時調(diào)優(yōu)。

通過PID參數(shù)自整定軟件與專業(yè)技術(shù)工程師協(xié)同優(yōu)化的創(chuàng)新模式,充分融合AI大數(shù)據(jù)處理能力與專家經(jīng)驗知識,項目團隊對裝置內(nèi)數(shù)百個控制回路進行了系統(tǒng)性優(yōu)化,顯著提高了控制精度和抗擾動能力。優(yōu)化后的PID控制系統(tǒng)為后續(xù)APC高級控制奠定了堅實基礎(chǔ),實現(xiàn)了從“基礎(chǔ)控制優(yōu)化”到“高級控制增效”的平滑過渡。PID參數(shù)自整定前后效果對比圖如圖3所示。

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圖3 PID參數(shù)自整定前后效果對比圖

2.3 APC多變量預測控制優(yōu)化

本項目APC系統(tǒng)覆蓋了合成氨裝置全流程的關(guān)鍵工藝單元,包括磨煤單元、液氮洗尾氣催化燃燒單元、氣化單元、氮氣系統(tǒng)、變換單元、低溫甲醇洗單元、液氮洗單元和合成冷凍單元。系統(tǒng)采用模型預測控制(MPC)算法,通過識別工藝過程的動態(tài)模型,預測未來輸出變量的動態(tài)行為,并在滿足各種約束條件下求解最優(yōu)控制序列。

APC系統(tǒng)基于OPC通訊架構(gòu)與DCS系統(tǒng)無縫集成,實現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)的高效采集與控制指令的精準執(zhí)行。MPC控制器根據(jù)各單元的被控量、控制量和擾動量對象特性進行專門設(shè)計,形成了全流程一體化的智能控制網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)還配備了友好的人機交互界面,使操作人員能夠直觀監(jiān)控APC運行狀態(tài)并進行必要的參數(shù)調(diào)整,確保系統(tǒng)長期有效運行,并為客戶團隊培養(yǎng)先進控制工程師提供了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在DCS系統(tǒng)中組態(tài)的APC優(yōu)化控制操作界面如圖4、圖5所示。

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圖4 DCS系統(tǒng)APC控制器操作界面圖

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圖5 APC投用前后效果對比圖

2.4 APC+RTO優(yōu)化應(yīng)用

針對煤氣化裝置在不同煤種工況下的適應(yīng)性問題,項目團隊開發(fā)了基于機理模型的RTO實時優(yōu)化系統(tǒng),實現(xiàn)了裝置操作條件和關(guān)鍵參數(shù)的實時調(diào)優(yōu)。該系統(tǒng)能夠在離線模式下,通過調(diào)用優(yōu)化算法,基于氣化爐的反應(yīng)狀態(tài)尋找系統(tǒng)運行的最優(yōu)工作點,為反應(yīng)溫度、小室蒸汽產(chǎn)量、CH4含量、CO2含量等關(guān)鍵參數(shù)提供優(yōu)化推薦值。

在線運行模式下,RTO系統(tǒng)基于工藝先驗知識和守恒關(guān)系,實時估算未測量的物性和內(nèi)部狀態(tài),迭代計算得到系統(tǒng)最優(yōu)工作點,并將優(yōu)化后的目標設(shè)定值傳遞給APC系統(tǒng),形成了“感知—決策—執(zhí)行”的閉環(huán)優(yōu)化控制鏈條。系統(tǒng)以合成氨裝置產(chǎn)量為基準,通過RTO調(diào)整氣化爐負荷、空分氧氣負荷和氮氣負荷,實現(xiàn)了合成氨全流程的協(xié)同優(yōu)化運行,從而保證整個合成氨裝置的產(chǎn)量穩(wěn)定。機理模型RTO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

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圖6 機理模型RTO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在不同的煤種變化,灰分、灰熔點及煤灰黏溫特性發(fā)生改變后,氣化的渣層厚度發(fā)生改變,氣化爐的小室蒸汽也發(fā)生改變。在不同煤種切換時,系統(tǒng)能夠?qū)崟r感知煤特性、灰分、灰熔點等關(guān)鍵參數(shù)的變化,自動調(diào)整優(yōu)化策略,確保在煤質(zhì)波動條件下仍能保持裝置的穩(wěn)定高效運行。系統(tǒng)對氣化爐渣層厚度和小室蒸汽產(chǎn)量的精準控制,解決了煤種變化導致的工況波動問題,為企業(yè)實現(xiàn)多煤種柔性生產(chǎn)提供了技術(shù)支撐。

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圖7 RTO軟件展示界面圖

3 項目創(chuàng)新性、重難點分析

3.1 創(chuàng)新性貢獻

本項目實現(xiàn)了多項煤氣化與合成裝置的技術(shù)創(chuàng)新和突破。

(1)機理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)新深度融合

在RTO+APC平臺上實現(xiàn)氣化爐機理模型的模塊化搭建,突破了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)驅(qū)動模型在復雜化學工藝過程中的適用性局限,為煤化工裝置精準控制提供了全新技術(shù)路徑。

(2)智能控制架構(gòu)

圍繞氣化爐及上下游裝置,構(gòu)建了“PID基礎(chǔ)控制—APC先進控制—RTO實時優(yōu)化”的三層控制架構(gòu),實現(xiàn)了從局部控制到全局優(yōu)化的跨越,為相關(guān)流程工業(yè)智能制造提供了系統(tǒng)性解決方案。

(3)煤氣化全流程一體化優(yōu)化

基于對整個合成氨裝置的系統(tǒng)分析,突破了傳統(tǒng)單元級優(yōu)化的局限,實現(xiàn)了以產(chǎn)量為基準的全流程協(xié)同優(yōu)化,顯著提升了系統(tǒng)整體效能。通過融合氣化爐壁面換熱模型和煤元素守恒模型,構(gòu)建了完整的氣化爐綜合模型,實現(xiàn)了對復雜反應(yīng)過程的精確描述,填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)空白。

(4)自適應(yīng)長效優(yōu)化

開發(fā)了能夠適應(yīng)煤種變化的自適應(yīng)優(yōu)化算法,解決了煤質(zhì)波動導致的工況不穩(wěn)定問題,為企業(yè)多煤種柔性生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。針對RTO和APC系統(tǒng)長期維護困難的痛點,本項目將影響機理模型預測精度的關(guān)鍵參數(shù)進行直觀展示,允許用戶在線實時調(diào)整。在長期運行過程中,用戶可根據(jù)精準的煤質(zhì)化驗分析結(jié)果對參數(shù)進行動態(tài)修正,不斷優(yōu)化和提升智能控制系統(tǒng)的運行效果,確保生產(chǎn)過程持續(xù)穩(wěn)定高效。

3.2 重難點技術(shù)攻關(guān)

APC優(yōu)化控制系統(tǒng)在煤氣化和合成氨裝置中的應(yīng)用面臨一系列挑戰(zhàn),主要包括:復雜的工藝動態(tài)和建模難度;數(shù)據(jù)采集與處理的不確定性;多變量控制和優(yōu)化的難點;系統(tǒng)穩(wěn)定性、魯棒性與擾動處理;經(jīng)濟效益的綜合考慮。這些挑戰(zhàn)要求APC系統(tǒng)不僅要具備高度的智能化,還需要在設(shè)計和實施過程中靈活應(yīng)對工藝的復雜性和不確定性。

(1)復雜的工藝流程和動態(tài)特性:煤氣化過程涉及多相反應(yīng)、復雜傳質(zhì)傳熱,包括多個復雜的反應(yīng)和物理過程,如煤的燃燒、氣化、還原反應(yīng)等,且涉及多個氣體成分和化學反應(yīng)的非線性動態(tài)。這種復雜性使得常規(guī)控制策略難以有效應(yīng)對。合成氨生產(chǎn)通常需要高溫高壓條件,涉及多個反應(yīng)器、回收裝置和冷卻系統(tǒng)。各個設(shè)備的操作條件、反應(yīng)動力學以及物料流動特性都非常復雜。

(2)建模與數(shù)據(jù)獲取:煤氣化過程中的反應(yīng)機理復雜,涉及大量的物質(zhì)傳遞、熱交換、化學反應(yīng)等,因此需要精確的物理化學模型進行描述。而這些模型往往難以準確建立,特別是當工藝中的反應(yīng)機理非常復雜或者難以直接測量時。APC需要精確的實時數(shù)據(jù)(如溫度、壓力、流量、氣體成分等)來驅(qū)動優(yōu)化控制。在煤氣化和合成氨過程中,部分關(guān)鍵參數(shù)難以直接測量或傳感器精度不足,數(shù)據(jù)采集的準確性和時效性成為瓶頸。

(3)多變量控制器設(shè)計和優(yōu)化:煤氣化和合成氨過程通常涉及多個相關(guān)的變量,且這些變量之間存在強烈的相互作用。APC需要考慮多輸入多輸出系統(tǒng)的控制問題,這對控制器設(shè)計提出了較高要求。在煤氣化和合成氨生產(chǎn)中,目標通常是提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗、保證產(chǎn)品質(zhì)量等。如何在滿足多種約束條件下(如設(shè)備安全、環(huán)境排放限制等)進行全局優(yōu)化,是一個復雜的任務(wù)。

(4)系統(tǒng)穩(wěn)定性和魯棒性:煤氣化和合成氨過程中,常常會遇到來自原料質(zhì)量、設(shè)備故障、外部環(huán)境等方面的擾動。APC控制系統(tǒng)需要具備一定的魯棒性,能夠在這些擾動下保持穩(wěn)定,并避免過度調(diào)整或系統(tǒng)失控。由于工藝系統(tǒng)中存在復雜的非線性動態(tài),如何確保在各種擾動和不確定性條件下,系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運行是設(shè)計中的重要問題。

3.3 系統(tǒng)安全性設(shè)計

APC優(yōu)化控制系統(tǒng)在煤氣化和合成氨裝置上的應(yīng)用,通過精準控制、異常預警、擾動抑制等多重機制,顯著提升了工藝、設(shè)備和操作的安全性。同時,其多層次的安全設(shè)計和智能化功能,為裝置的長周期穩(wěn)定運行提供了堅實保障。

(1)DCS與APC無擾動切換,APC系統(tǒng)與底層DCS系統(tǒng)深度集成,確保在APC故障時快速切換至DCS控制,保障裝置連續(xù)運行。

(2)APC系統(tǒng)采用工業(yè)級加密協(xié)議,確保工藝數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。

(3)APC系統(tǒng)具備自診斷功能,可實時識別工藝參數(shù)(如溫度、壓力、流量等)、軟件和設(shè)備異常,并自動切換到DCS系統(tǒng)控制。

(4)APC系統(tǒng)當檢測到關(guān)鍵工藝參數(shù)嚴重異常(如氣化爐溫度超限、氧煤比失控)時,可自動觸發(fā)DCS系統(tǒng)報警,提醒操作人員避免事故發(fā)生。

(5)APC系統(tǒng)計算輸出限幅保護,實時檢測APC計算值與DCS當前值偏差,并約束APC調(diào)節(jié)幅度、操作范圍,保證APC系統(tǒng)對裝置控制始終在安全范圍內(nèi)。

(6)APC的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化算法能夠統(tǒng)一地處理多優(yōu)先級,利用規(guī)劃算法求解多優(yōu)先級放松和經(jīng)濟優(yōu)化,得到優(yōu)化后的被控量和控制量目標值。通過應(yīng)用穩(wěn)態(tài)優(yōu)化,建立起基于嚴格機理的RTO與MPC之間的橋梁,進一步挖掘設(shè)備潛力。

(7)考慮到RTO與APC的執(zhí)行周期差異,建立了RTO推優(yōu)有效期機制,在APC中進行RTO推優(yōu)值過期判定,每次推優(yōu)值具有一定時效,超期后APC將進入保守的區(qū)間控制階段,確保長期運行的安全性。

4 項目效益與價值

云南某煤化工煤氣化及合成裝置氣化爐機理模型+APC+RTO優(yōu)化控制系統(tǒng)投運至今,系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全、可靠,優(yōu)化控制效果明顯,對企業(yè)運營具有重大意義。優(yōu)化控制系統(tǒng)投用后,高度提升了整個裝置的自動化水平,為用戶帶來了優(yōu)異的企業(yè)管理效率和經(jīng)濟效益。

4.1 經(jīng)濟效益顯著提升

(1)能耗優(yōu)化:通過氣化爐機理模型與RTO實時優(yōu)化,噸氨標準煤耗降低≥1.0%,直接經(jīng)濟效益超數(shù)百萬元/年。

(2)成本節(jié)約:APC系統(tǒng)減少人工操作頻次≥80%,降低人力成本的同時,減少因人為誤操作導致的非計劃停車損失。

4.2 生產(chǎn)穩(wěn)定性大幅增強

(1)關(guān)鍵參數(shù)控制精度提升:裝置關(guān)鍵工藝參數(shù)的波動偏差降低30%以上,顯著提升了裝置運行平穩(wěn)性。

(2)設(shè)備壽命延長:通過優(yōu)化氣化爐操作條件,延長了水冷壁、廢熱鍋爐等關(guān)鍵設(shè)備壽命,降低了維護成本。

(3)安全風險降低:APC系統(tǒng)實時監(jiān)控工藝參數(shù),提前預警異常工況,減少安全事故發(fā)生率>30%。

4.3 智能化水平跨越式發(fā)展

(1)控制層級升級:實現(xiàn)從基礎(chǔ)PID控制到多變量預測控制的跨越,關(guān)鍵回路自控投用率100%,APC投用率100%,RTO投用率100%。

(2)數(shù)據(jù)價值挖掘:通過機理模型與實時數(shù)據(jù)的深度融合,構(gòu)建工藝知識庫,為后續(xù)優(yōu)化提供了數(shù)據(jù)支撐。

(3)操作模式轉(zhuǎn)型:從經(jīng)驗驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動,減少了對熟練操作工的依賴,提升了企業(yè)核心競爭力。

5 項目意義

云南某煤化工煤氣化和合成氨裝置APC項目的成功實施,不僅是對本項目帶來顯著效益的體現(xiàn),還對煤氣化行業(yè)具有重要的推廣價值,更是雙方長期戰(zhàn)略合作的成果結(jié)晶。

(1)可復制性

該項目的實施經(jīng)驗和解決方案具有較高的可復制性。一線工程師與研發(fā)團隊緊密協(xié)作,將煤化工的實際生產(chǎn)痛點轉(zhuǎn)化為APC算法優(yōu)化、模型迭代的技術(shù)需求。這一模式大幅縮短了技術(shù)從實驗室到工業(yè)場景的落地周期,推動了“研產(chǎn)用”一體化生態(tài)建設(shè)。對于其他合成氨企業(yè)來說,可以借鑒該公司煤化工的經(jīng)驗,結(jié)合自身的實際情況和需求,快速構(gòu)建類似的生產(chǎn)管控平臺。這不僅可以提高生產(chǎn)效率和管理水平,還可以降低建設(shè)成本和時間成本。

(2)模塊化與可擴展性

該項目的模塊化實施和可擴展性設(shè)計使得平臺可以隨著企業(yè)的發(fā)展和業(yè)務(wù)拓展進行靈活調(diào)整和優(yōu)化。企業(yè)可以根據(jù)實際需求增加或減少功能模塊,實現(xiàn)平臺的快速擴展和升級。這為企業(yè)提供了更加靈活和高效的解決方案。

(3)推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在AI大數(shù)據(jù)處理能力基礎(chǔ)上,該項目開發(fā)了氣化爐機理模型+APC+RTO的協(xié)同優(yōu)化模式,為流程工業(yè)提供了“感知—決策—執(zhí)行”閉環(huán)控制的技術(shù)融合創(chuàng)新,為煤化工行業(yè)提供了從“局部優(yōu)化”到“全局優(yōu)化”的技術(shù)路徑。云南某煤化工的成功實踐為煤氣化行業(yè)提供了可復制的智能化升級模板,它推動了煤化工的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程,為其他企業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗和案例。

(4)助力“雙碳”目標實現(xiàn)

該項目噸氨煤耗降低1.0%,按行業(yè)總產(chǎn)能6800萬噸計算,年節(jié)約標準煤68萬噸,減排CO2約170萬噸。該項目通過優(yōu)化氣化爐操作條件,減少灰渣產(chǎn)生量5%~8%,降低固廢處理壓力,為煤化工行業(yè)從高能耗、高排放向低碳化、精細化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。

(5)提升行業(yè)國際競爭力

該項目打破了國外廠商在APC領(lǐng)域的技術(shù)壟斷,推動了國產(chǎn)化控制系統(tǒng)在高端市場的應(yīng)用。相比進口解決方案,國產(chǎn)APC系統(tǒng)投資成本降低了40%~50%,為中小企業(yè)智能化改造提供了可行路徑。該項目通過機理模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動的融合創(chuàng)新,推動了我國煤化工行業(yè)從跟隨者向引領(lǐng)者轉(zhuǎn)變。

綜上所述,在云南某煤化工煤氣化和合成氨裝置上引入基于AI技術(shù)的氣化爐機理模型+APC+RTO優(yōu)化控制系統(tǒng),不僅實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益和安全水平的全面提升,更為煤化工行業(yè)乃至整個流程工業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供了可復制、可推廣的技術(shù)范式。這一解決方案的成功應(yīng)用,標志著我國煤化工行業(yè)在高端過程控制領(lǐng)域邁出了重要一步,對推動行業(yè)綠色低碳發(fā)展、提升國際競爭力具有深遠意義。未來,隨著技術(shù)的不斷迭代和行業(yè)應(yīng)用的深化,該解決方案有望成為煤化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心引擎,為實現(xiàn)“雙碳”目標和制造強國戰(zhàn)略提供堅實支撐。

作者簡介:

袁倫勇(1973-),男,工程師,現(xiàn)就職于云南云天化信息科技有限公司,主要從事APC項目的管理、建設(shè)和運維以及集團數(shù)字化職能管理等工作。

李伯鈞(1984-),男,技術(shù)員,現(xiàn)就職于云南云天化信息科技有限公司,主要從事DCS、APC咨詢及實施等工作。

曹 丹(1981-),男,高級工程師,現(xiàn)就職于云南云天化股份有限公司天安化工有限公司,主要從事化工自動控制技術(shù)應(yīng)用與研究、化工儀表設(shè)備管理工作。

羅正剛(1995-),男,實施工程師,學士,現(xiàn)就職于北京和利時工業(yè)軟件有限公司,主要從事先進控制項目實施工作。

田育奇(1989-),男,工程師,碩士,現(xiàn)就職于北京和利時工業(yè)軟件有限公司,主要從事先進控制產(chǎn)品的架構(gòu)設(shè)計以及先進控制算法研究工作。

摘自《自動化博覽》2025年4月刊

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