优化气体平衡,提高综合性钢厂生产的决策水平

综合钢厂在生产过程中非常依赖钢铁制造过程中的伴生气体。这些气体是发电、加热炉、烧结、球团和煅烧等重要下游工艺的燃料。优化这些气体的分配给综合钢厂带来了巨大挑战。气体使用的动态性和复杂性导致过度燃烧、成本增加和碳排放增加等能源浪费现象,而孤立的生产单元之间缺乏可见性和透明度又加剧了这一问题。

综合钢厂在下游工艺中利用回收的高炉煤气 (BFG)、焦炉煤气 (COG) 和转炉煤气 (BOFG),根据用户点的需求(如热值和成分),这些气体在混合站与天然气混合或富集。锅炉以不同的压力生产蒸汽,供整个厂区使用。由于流量较大,储气罐的储存量有限,当供不应求时,多余的气体被燃烧,多余的蒸汽被排放。所以,在综合生产厂区优化气体和蒸汽的流速和混合比通常很难达到最佳状态,需要加以改进。

Viridis 调度采用非侵入式方法解决了这些难题,目标是优化综合钢厂的钢铁生产伴生气体和蒸汽的分配。利用机器学习和进化算法等先进的人工智能方法,这一功能强大的工具可以模拟和优化不同的运行场景,以确定最佳的调度工艺参数和设定点。在考虑运行和安全限制的同时,它还能最大限度地减少燃烧、最大限度地提高下游设备性能并增加能量利用。

应对客户挑战

  • 气体使用的动态性和复杂性导致过度燃烧造成能源浪费
  • 气体分配效率低下导致成本增加
  • 气体平衡不理想导致碳排放增加
  • 难以手动改进气体和蒸汽分配参数
  • 操作和安全限制影响气体分配优化

主要特点

  • 降低燃除和能源浪费
  • 减少碳足迹
  • 增加发电量
  • 降低因资源不可用和与其他工艺并发导致的生产问题的风险。
  • 降低生产成本
  • 提高生产率

亮点

  • Viridis 调度解决了行业在数据收集方面的难题

    Viridis 调度通过利用 Viridis 套件和工业即用连接器,实现了从综合工厂的各种来源无缝收集数据,从而最大限度地提高了效率。它还提供用于扩展连接器选项的软件开发功能,并包含内置数据清理功能。

  • 生产订单实时调整时,耗气量预测也可以不断改进

    Viridis 调度的突出特点之一是其强大的功能,即使在生产订单调整和重新排产期间,也能持续增强耗气量预测。这种适应性可确保预测准确可靠,适应工业生产环境的动态性质。通过集成实时数据和复杂的算法,Viridis 调度可迅速重新校准预测,以反映生产计划的变化,从而优化气体使用并减少浪费。

  • 利用先进的预测模型优化气体和蒸汽分配

    运行优化方案的第一步是评估所有配置的预测模型,这些模型通常包括钢铁生产中的伴生气体(焦炉、高炉、炼钢车间/转炉)和蒸汽的产生和消耗等变量。这些模型使用多种算法、历史数据和背景情况进行配置和训练,可以单独定义和调整,也可以基于 Viridis AutoML 功能。预测过程的输出是一组用于动态模拟的时间序列,可确保精确高效的气体和蒸汽分配。

  • 利用先进的优化和模拟技术提高运行效率

    Viridis 调度具有可配置的多目标优化和动态模拟机制。这些机制允许用户设置决策变量,如气体回收(是否燃除)、燃气轮机消耗量、启动的烧嘴数量(以及锅炉的燃气消耗量),以及混合站中混合气体的类型和比例。目标包括最大化涡轮机发电量、最小化天然气和其他辅助气体消耗量、减少烧嘴换向以保证锅炉稳定运行,以及最小化排放和燃除。

    根据配置的参数和之前的运行情况,优化器会生成一个候选解决方案列表。对于每个候选解决方案,优化器都会触发动态模拟,生成每个模拟指标的时间序列数据(如随时间变化的储气罐中的气体量)、每个优化目标函数(标准)的得分以及每个运行限制的可行性得分。然后,优化器通过对每项标准的得分进行加权来选择最佳解决方案,从而确定最佳性能的设定点。

  • 通过建议和闭环模式实现高效控制

    Viridis 调度可为规划范围内的控制变量(如未来 60 分钟)定义设定点。它有两种运行模式,可满足不同的运行需求:

     

    • 建议模式:向操作员提供设定点,操作员可选择是否遵守。系统会对遵守情况进行跟踪,并提供审计功能,以监控操作员的遵守情况。
    • 闭环(执行)模式:设定点通过 Viridis 物联网网关自动发送到自动化系统,确保实时、自动优化。
  • 量身定制的仪表盘和全面的情景历史

    Viridis 调配可根据客户需求灵活配置多种运营视图。这些视图由可配置的仪表盘支持,为用户提供量身定制的操作视角。此外,Viridis 调配还保留了所有场景运行的完整历史记录,允许用户选择并查看过去的运行情况,以分析性能和结果。

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