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中控技術(shù)承擔(dān)的內(nèi)蒙古伊泰化工有限責(zé)任公司（以下簡稱“伊泰化工”）氣化爐實(shí)時(shí)優(yōu)化(RTO)項(xiàng)目，經(jīng)過為期兩個(gè)月的嚴(yán)格標(biāo)定，并經(jīng)驗(yàn)收專家組詳細(xì)評(píng)審，一致認(rèn)定該項(xiàng)目的各考核指標(biāo)超預(yù)期完成，順利通過驗(yàn)收。這標(biāo)志著中控技術(shù)“機(jī)理+AI”理念在氣化爐上實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用，也為煤化工領(lǐng)域氣化爐的數(shù)字化、智能化發(fā)展提供了新的、可復(fù)制的發(fā)展路徑。

伊泰化工

01

煤化工行業(yè)的技術(shù)革新

氣化爐，作為煤化工行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的核心設(shè)備，肩負(fù)著為下游產(chǎn)品供應(yīng)基礎(chǔ)原料的重任，其運(yùn)作效率及穩(wěn)定性直接關(guān)乎企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益。長期以來，由于原料煤種來源復(fù)雜，傳統(tǒng)煤質(zhì)采樣不具代表性、缺乏有效的煤質(zhì)在線分析手段，以及氣化爐模型難以有效應(yīng)用等因素，控制優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)在煤氣化裝置上的推廣和應(yīng)用受到了限制。

作為國內(nèi)首批開展煤制油研究、工業(yè)生產(chǎn)的大型煤化工企業(yè)之一，伊泰化工積極推進(jìn)綠色智能化技術(shù)的落地應(yīng)用。在本次氣化爐實(shí)時(shí)優(yōu)化項(xiàng)目中，伊泰化工攜手中控技術(shù)，將雙方在煤氣化裝置工藝及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)方面的優(yōu)勢與流程模擬、AI技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的優(yōu)勢相結(jié)合，首次構(gòu)建了具備煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算的氣化爐模型，并開創(chuàng)性地應(yīng)用于粉煤氣化爐和水煤漿氣化爐，極大地提高了裝置的有效氣產(chǎn)率，顯著優(yōu)化了裝置的控制平穩(wěn)性，為煤化工行業(yè)帶來了一次技術(shù)革新。

02

基于“機(jī)理+AI”實(shí)現(xiàn)氣化爐的在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化

中控技術(shù)提出了“機(jī)理+AI”的氣化爐實(shí)時(shí)優(yōu)化(RTO)解決方案。該方案基于流程工業(yè)過程模擬與設(shè)計(jì)平臺(tái)APEX和先進(jìn)控制軟件InPlant APC，并融合AI技術(shù)發(fā)揮“腦手協(xié)同”作用，實(shí)現(xiàn)了氣化爐的在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化，保障了伊泰化工氣化爐的安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行。

氣化爐在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化圖示

該項(xiàng)目中，中控技術(shù)協(xié)同煤化工領(lǐng)域?qū)＜?，通過對(duì)氣化反應(yīng)過程的深入研究，采用APEX平臺(tái)構(gòu)建了首個(gè)基于聯(lián)立方程（EO）的粉煤/水煤漿氣化爐機(jī)理模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣化爐反應(yīng)、激冷、洗滌等多環(huán)節(jié)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)的精確模擬；通過運(yùn)用AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝置大量煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、合成氣在線分析數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和處理。

RTO操作頁面

同時(shí)，通過InPlant APC的多變量模型辨識(shí)、預(yù)測控制、智能控制，以及機(jī)理模型的煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了煤倉、粉煤/煤漿輸送、氧量、氣化裝置及洗滌塔的自動(dòng)平穩(wěn)控制，為操作優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的控制基礎(chǔ)。最終，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)--氣化爐模型--煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算--合成氣組成”的氣化爐在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化。

03

氣化爐在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化助力實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、低碳、效益四大目標(biāo)

在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)投用后，伊泰化工裝置控制自動(dòng)化水平顯著提升，PID自控率達(dá)99%以上，關(guān)鍵被控變量平穩(wěn)性提升30%以上，生產(chǎn)運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性得到大幅提升。

系統(tǒng)投用前后平穩(wěn)性對(duì)比圖示

以粉煤氣化爐為例，通過對(duì)氧煤比等操作參數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化，有效氣含量顯著提升，不僅提高了氣化效率、降低了能耗，更為生產(chǎn)流程的優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量提升打好重要基礎(chǔ)。

6月1日-9月1日系統(tǒng)投用前后效果圖示

經(jīng)標(biāo)定，系統(tǒng)投用后，水煤漿氣化爐有效氣含量提升了1.18%，粉煤氣化爐有效氣含量提升了0.93%；同等負(fù)荷下，該項(xiàng)目節(jié)省了原煤達(dá)11,872噸/年/臺(tái)，磨煤風(fēng)機(jī)節(jié)約了電量11.5萬度/年/臺(tái)，減少了CO2排放3萬噸/年，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益顯著。

伊泰化工氣化爐實(shí)時(shí)優(yōu)化效果圖示

面向企業(yè)最關(guān)注的安全、質(zhì)量、低碳、效益四大目標(biāo)，中控技術(shù)將不斷深化與行業(yè)企業(yè)及專家的合作，致力于為企業(yè)全新競爭力的打造注入“中控價(jià)值”。公司將持續(xù)優(yōu)化和升級(jí)“機(jī)理+AI”氣化爐RTO解決方案，為煤化工行業(yè)的清潔、低碳、高效發(fā)展，以及數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量，全面助力國家能源安全和客戶成功。