走在探索煤化工智能工厂的路上

  ——阳煤丰喜泉稷能源有限公司智能工厂建设纪实

  随着智能制造在全球范围的快速兴起,智能化工厂建设已成为传统制造企业转型升级的主要突破方向。2019年,阳煤丰喜泉稷能源有限公司( 以下简称泉稷公司)入选山西省省级智能制造示范企业。“泉稷公司正走在探索煤化工智能工厂的路上。”该公司相关负责人表示。

  全流程机理建模仿真

  泉稷公司年产30万吨合成氨52吨尿素,联产6.3万吨LNG项目采用国际先进PSSP开发仿真技术,设计开发了全装置、全流程具备高精度机理模型的装置仿真培训系统(OTS系统),OTS系统采用序贯模块法和联立方程法,实现对装置全流程、全工况的模拟。该系统是根据装置处理量、工艺流程、工艺参数、DCS控制系统、SIS、CCS系统、装置操作法、设备操作法和异常处置预案等,按照装置的工艺反应和物理变化机理、化工过程原理、控制系统、设备工作原理等进行多维度、多层次进行设计开发,能够实现装置全工况的模拟,实现对装置开工、停工、负荷调整和异常处置的模拟。

  “该系统可以进行操作技能提升,可使操作工人在数周之内取得现场二至五年才能取得的经验,进行装置生产安全分析、异常事故的模拟训练和研究,进行生产操作方案的试验和优化、控制系统的试验和优化、装置改造方案的试验和优化等。”北京东方仿真控制技术有限公司市场部副经理完友军说。

  该项目的气化炉采用阳煤集团和清华大学合作开发的晋华炉技术,该技术为国内首创的气化炉技术,曾获国家科技进步一等奖。项目的仿真模拟系统也对晋华炉的反应机理、反应动力学和热力学进行详细模拟计算,为国内首创,为生产和技术改进提供了技术参考,进一步提高产品收率和经济效益。

  该公司技术人员表示,通过仿真建模技术去发现装置生产问题,用智能化和信息化技术去解决生产的异常状况,实现全装置黑屏操作,以及装置人员的通岗操作和一专多能操作,也是公司的研究目标。他们希望能进一步采用三维虚拟现实技术(3D)开发,使用者犹如置身于一个与实际完全相同的视觉、听觉、甚至触觉感受环境,从而在能够像在真实世界中一样进行行为活动。

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泉稷公司中控室。

  数据在应用系统之间流动

  泉稷公司智能化目的是利用信息交互集成、高级人工智能等大数据,改变以前的区域化办公管理,要实现办公智能化,努力做到生产智能化。

  数据是智能化工厂的血液,在各应用系统之间流动。阳煤丰喜集团技术中心信息化主管聂文平表示,阳煤丰喜集团通过数据专线实现了各分(子)公司与丰喜总部之间、阳煤丰喜集团与阳煤化工集团、阳煤集团之间的网络互联互通。分子公司RMIS生产数据采用物理隔离,利用MES在保重数据安全的前提下达到数据实时共享;公司自主开发内网报表、办公OA等达到数据的准确性、统一性;利用阳煤集团 SAP、一站式信息管理系统系统实现了对供应、销售、财务等数据的集成、统一管理。通过网络数据共享,实现大宗物料管理实现了供煤单位信息、煤质参数、司机派送单、车辆信息登记和GPS定位、公司货物派送等物流物料的智能管控;内网管理系统实现了煤质检验数据分析以及LNG、尿素、液氨等产品的质量分析;阳煤集团SAP主数据管理实现了物资采购、人员管理、薪资管理等管控;一站式信息管理平台实现了人力资源和行政文件上传下达的管控;智能信息网络也实现监视各装置的重点生产环节、设备运行状态、重大危险源;对重大危险源进行实施监控,包括有毒有害气体检测、消防控制、烟气超低排分析数据、污水排放数据。

  据介绍,泉稷公司生产控制系统选用DCS/PLC/SIS等自控投用率达到95%以上,生产动态数据自动采集率>98%;实现生产、设备、质量等业务系统的互联互通与应用集成;打通生产执行系统MES与 ERP的集成,实现计划—调度—操作闭环管控。

  随着环保趋势日益严重,化工企业水质回收利用和排放COD、氨氮,还有锅炉烟气排放H2S、SO2等污染物的在线检测数据成为企业的重中之重。锅炉脱硫超低排、中水回用、污水处理的项目也全部实施。所有排放数据在上传环保厅的同时,也接入到DCS检测和控制。泉稷公司采用先进、集中、有效的解决方案,通过机柜间采集现场生产数据,把装置区的ITCC、PLC等其他数据通过串口模块传送至中央控制室显示和监控,实现控制统一集中操作和智能化管理。

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全自动包装线。

  设备互联实现安全管控一体化

  在泉稷公司构建的智能化工厂中,所有的设备都处在互联、互通的工业物联网下,设备故障、利用率等数据自动地被采集到系统当中。这些数据可以成为设备OEE改善的依据,确保设备高效运行。

  “泉稷合成汽轮机机组防喘振系统在满负荷运行的情况下,一段回流阀只能控制在10%左右,在同样的蒸汽转速下,工艺气量小,能耗大。经分析是因为阀门处在喘振线,造成一段进气阀回流工艺温度高、能耗大、工艺稳定性差、喘振阀波动频繁。公司对机组防喘振系统工艺技术进行优化改造,设备控制效果良好。在同样转速下,蒸汽消耗由40.86吨/小时下降为39.4吨/小时,每小时节约蒸汽约为1.5吨,按照成本消耗计算,全年预计可以节约费用100余万元。”泉稷公司技术员李江波介绍说。

  据了解,在生产危险区域和重点设备上,泉稷公司都使用了符合标准的SIS控制系统,实现安全生产管控一体化和设备全生命周期的管理。在消防安全管理上,泉稷公司设有9套消防安全系统,设备联动由专人负责。如果火灾自动报警系统发现火情,自动启动消防泵、喷淋泵等各种联动设备实施灭火,避免火灾蔓延。在设备智能化上,泉稷公司尿素包装设备引进德国智能KUKA机器人和哈尔滨博实的全自动包装线,从落料、称重、封包、自动码垛,采用西门子PLC实现智能化控制。

  此外,智能化的最大的优势——提高生产效率,降低用工成本,也得以体现。泉稷公司这样生产规模的煤化工企业一般需要配置人员1000名,而该公司只需600名员工。

  “泉稷公司智能工厂建设,一直在多层次多方面开展,未来我公司将逐步开展实施网络云服务,依托云服务的优势,整合发展上下游产品,抓好云服务的信息,简化生产办公流程的建设,全力将泉稷公司打造成行业内全新智能化流程型公司。”泉稷公司经理赵永庆自信地说。

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