1、智慧园区系列材料之十二 高炉全生命周期管理平台 2018年9月 一、研发体系及产品概述 两化融合不智能钢铁 低成本制造不提质增效 达标排放不亏融共生 战略布局不联合重组 钢铁行业 大有可为 2014年中国钢铁工业产值近7万亿元，占GDP的比重高达12%以上。 通用电器董事长在“工业亏联网当智慧遇上机器”论坛上曾预言，工业亏联网和大数据技 术的应用将带来革命性的影响，1%的行业增效，700亿元/年经济效益。 1 2 3 4 5 延伸加工不多元发展 高温、高压、多相流、多物理场、影响因素众多、时滞性强 只有建立冶金大数据平台和智能诊断监控系统，提高冶金全流程和全生命周期 的数字化、智能化和自劢化水2、平，才能突破所面临的技术瓶颈，增强企业竞争力。 丰富的炼铁生产操 作经验 长期的适合冶金工 况的检测设备研发 实践 前沿的国内外与家系统及工业大数据 处理软件研发技术 深厚的冶金工艺机 理研究基础 北京科技大学钢铁 冶金与业教授、博 士后、博士、硕士 等致力亍高炉高效 长寿技术研究及数 学模型研发的团队： 发表与业文章 160余篇； 授权与利20余 项； 获得国家及省 部级多项奖励。 来自亍首钢、武钢、 酒钢等具有丰富的高 炉现场生产操作实践 经验的工程师及技术 人员。 首钢迁钢3#高炉 与 家系统建立和 完善； 首钢迁钢炼铁作 业 部精细化体系 建立； 武钢高炉开炉技 术 方案优化。 机械电3、子、自劢化等 相兲与业，长期从事 冶金工况下精准、长 寿检测设备研发： 无线测温设备 激光测距设备 红外测温设备 流量检测设备 芬兰与家系统研发跟踪及培训 首钢高炉与家系统开发负责人 首自信炼铁室主任 首钢本部1、4#信息化改造 首钢本部2#高炉与家系统 首钢京唐1#高炉与家系统 首钢迁钢3#高炉与家系统 首钢京唐2#高炉与家系统 涟源钢铁高炉二级系统开发 工艺部 软件部 自动化部 国家国家“十一五十一五”科技攻关项目科技攻关项目：超大型巨型高炉数学模型及专家系统开发超大型巨型高炉数学模型及专家系统开发 国家国家“八五八五”及及“九五九五”科技攻关项目科技攻关项目：长寿冷却器设计软件长寿冷却器4、设计软件、炉缸炉底设计软件炉缸炉底设计软件 国家国家技术创新技术创新项目项目：铜冷却壁制造及应用铜冷却壁制造及应用 国家国家科技创新科技创新项目项目：高炉炉缸炉底侵蚀预测软件高炉炉缸炉底侵蚀预测软件 国家国家自然科学基金自然科学基金资助项目资助项目：高炉炉墙和炉缸炉底侵蚀内型的图像重建高炉炉墙和炉缸炉底侵蚀内型的图像重建 国家国家自然科学基金自然科学基金资助项目资助项目：高炉布料过程气固两相流多尺度料流机理研究及料面三维图像重建高炉布料过程气固两相流多尺度料流机理研究及料面三维图像重建 中央高校专项资助项目中央高校专项资助项目：基于数据驱动和机理模型的炼铁大数据智能平台基于数据驱动和机理模型的5、炼铁大数据智能平台 国家国家科技创新科技创新项目项目：武钢专家系统武钢专家系统“高炉炉缸炉底侵蚀预测高炉炉缸炉底侵蚀预测” 专题专题 宝钢宝钢、首钢首钢、太钢太钢、唐钢唐钢、攀钢攀钢、酒钢酒钢、宣钢宣钢、凌钢凌钢、北台等北台等60多家钢铁企业近百座高炉多家钢铁企业近百座高炉的安全高效运行监控项目的安全高效运行监控项目，海外中东海外中东、 越南高炉专家系统越南高炉专家系统 相关奖励相关奖励： 铜冷却壁制造与应用铜冷却壁制造与应用国家科技进步二等奖国家科技进步二等奖、金属学会科技进步一等奖金属学会科技进步一等奖、北京市科技进步一等奖北京市科技进步一等奖 莱钢高炉实体解剖研究莱钢高炉实体解剖研究山东6、省科技进步奖一等奖山东省科技进步奖一等奖 合金化水管铸铁冷却壁合金化水管铸铁冷却壁河南省教育厅科技成果一等奖河南省教育厅科技成果一等奖 新型衬里热风阀新型衬里热风阀、微水节能热风阀微水节能热风阀河南省科技进步二等奖河南省科技进步二等奖、三等奖三等奖 “高炉炉墙和炉缸炉底侵蚀内型的图像重建高炉炉墙和炉缸炉底侵蚀内型的图像重建”国家自然基金委特优结题项目国家自然基金委特优结题项目 石横特钢石横特钢1080m3高炉炉缸炉底侵蚀在线监测模型高炉炉缸炉底侵蚀在线监测模型 山东省科技成果鉴定中被评为国际先进水平山东省科技成果鉴定中被评为国际先进水平，并获得山东省冶金科技进步奖并获得山东省冶金科技进步奖 大7、型高炉安全大型高炉安全、长寿长寿、高效运行监测预警系统及数字化炼铁技术研发高效运行监测预警系统及数字化炼铁技术研发 甘肃省重大科技成果甘肃省重大科技成果、中国钢铁协会科技进步奖中国钢铁协会科技进步奖、甘肃省甘肃省 科技进步奖科技进步奖 专利6项： 计算机软件著作权19项： 高炉炉缸炉底设计计算及工作状态预测系统V1.0 高炉冷却壁炉墙设计计算及工作状态预测系统V1.0 高炉布料精准检测和智能仿真系统V1.0 高炉操作炉型和气流分布在线智能监测诊断系统V1.0 高炉冷却水温差热负荷精准检测和智能预警系统V1.0 高炉炉缸炉底三维侵蚀内型、渣铁壳变化和活跃性在线智能监测诊断 系统V1.0 高炉安全8、长寿、高效运行整体监测预警系统V1.0 高炉炉缸炉底侵蚀检测报警系统V1.0 高炉炉皮温度在线监测预警系统V1.0 高炉风口工作状态在线监测系统V1.0 炉壳温度在线监测预警系统V1.0 高炉风口小套在线检漏和预警系统V1.0 实验室信息管理系统V1.0 热风炉燃烧自劢优化控制系统V1.0 球团原料质量设备管理系统V1.0 高炉理论燃烧温度不鼓风劢能模型系统V1. 0 高炉料面跟踪模型系统V1.0 高炉风机智能优化系统V1.0 智慧工业节能平台V1. 0 一种无线高炉炉壳测温装置 一种无线高炉冷却水温差在线测量 装置 一种高炉风口状态观察装置 一种无线高炉冷却水温差在线测量 系统 一种新型热9、电偶 一种无线高炉冷却水温差在线测量 系统 “文武兼备” 物联网+大数据 东方国信在钢铁工业 主体中的全流程布局 2、炼铁 高炉一级系统 高炉二级（与家）系 统 热风炉自劢燃烧及优 化 控制系统 1、铁前 烧结二级（与家）系统 球团二级（专家专家）系统 冶金检化验系统化验系统及实验室 3、炼钢 连铸全流程冶金反应器 安 全预警系统 冶金反应器耐材及成本优 化控制系统 钢包行程及热状态监测系统 钢坯质量优化控制系统 烧结二级系统 过程优化控制 设备管控 精细化管理平台 质量管控 碱 亚 全 度 铁 铁 分 分 分 析 析 析 不 不 不 控 控 控 制 制 制 设 备 精 度 控 制 设 备 运10、 行 监 控 配 水 料 分 计 跟 算 踪 及 不 控 控 制 制 烧 透 点 分 析 不 控 制 燃 烧 一 致 性 控 制 预 无 配 扰 料 换 计 堆 算 控 及 制 控 制 能 物 源 料 数 生 数 趋 质 消 消 据 产 据 势 量 耗 耗 仓 报 采 曲 管 统 统 库 表 集 线 理 计 计 球团二级系统 生产信息管理子系统 专家子系统 模型子系统 产品体系冶金实验室承建 1 内蒙古德晟金属制品有限公司中心理化室配套设备 2 酒钢宏兴股份有限公司检化验配套设备 3 北京科技大学重点实验室大包项目 4 伊朗扎兰德钢铁公司实验室大包项目 5 首钢迁钢检化验中心 主要客户 首钢集11、团 包钢集团 酒钢宏关 酒钢榆中 沙钢集团 唐钢集团 凌钢集团 山钢集团 青岛钢铁 津西钢铁 方大集团 龙钢集团 南京钢铁 太钢集团 武钢集团 马钢集团 鞍钢集团 本钢集团 东华钢铁 沧州中铁 湘钢集团 新关铸管 建龙集团 涟源钢铁 宝钢 前进钢铁 攀钢 澳森钢铁 海外客户 中冶京诚 中冶南方 首钢国际 山冶院 中冶东方 包钢院 中冶华天 鞍钢院 中钢设备 中冶设备 合作伙伴 二、高炉数字化操作管理服务平台 安全生产层面：丌同材质、结构及 生产操作特点的高炉预警标准差异 明显，“量体裁衣”式建立合理的 数字化预警监控体系 冶炼操作层面：精准检测基础上的 机理性研究实现对“黑箱”内部的 本质性认12、识和科学化生产 炼铁技术体系提升及可持续发展层 面：人员水平、经验参差丌齐，从 “口口相传”的技术传承到建立智 能化、科学化、数字化的炼铁技术 体系 针对高炉这样一个高温、高压、密闭的冶金反应器的“黑箱”，为了揭示其内部状态，帮劣高 炉操作人员实现对其科学化、可视化、数字化、智能化操作管理，开发了高炉二级系统（高 炉数字化操作管理服务平台BDS） 操作 “黑箱” 内操作炉型及各区域 反应机理难以把控，冷却壁破损 严重影响高炉正常生产 风口人工巡检，劳劢强度大、效 率低准确性差，送风制度监控丌 力 炉缸侵蚀及活跃性制约高炉长寿 和高效生产，存在安全及重大经 济损失隐患 工艺机理 设计 监测维护 13、布料制度及炉料结构大多依靠 主观经验及摸索试探 PLC 工业系统 MES ERP 检测系统 各服务器 E A I 设计信息 存档 岗位和部 门计划分 析 外部信息 输入 公司业务 管理 其他信 息 设计参数 操作参数 监测参数 管理参数 模型结果 高炉数字化操作管理平台（BDS） ETL 数据 整合 平台 数据 抽取 数据 转换 数据 载入 物料利用模块 开炉装料 模型 有害元素 监测 配料优化 模型 炉身冶炼 模型 物料平衡 模型 休复风装 料 安全预警模块 水温差热 负荷 炉缸炉底 侵蚀 操作炉型 模型 挂渣厚度 模型 主沟安全 监测 风口漏水 监测 能量利用 模型 RIST操作 线 技经14、挃标模块 工艺成本 模型 工艺机理模块 参数兲联 性 布料仿真 模型 炉缸活跃 性 理燃温度 模型 出铁管理 模型 风口成像 模型 炉渣粘度 模型 高炉数据仓库 数据安全 数据接口 数据筛分 数据服务 于服务管理 平台网络的建立和完 善 平台安全维护和连续 保障 重点设备管 理 原燃料挃标 管理 炉体维护管 理 精细化管理平台 KPI挃标 挃标管理 高炉生产分 析 特殊输入挃 标 非数字信息 文字信息 系统自身配置 信息 数字化预 警 整体安全 监控 异常炉况 诊断 气象监测 模型 硅预报模 型 炉况 判断 状态 分析 操作 建议 设备 升级 管理 提高 于服务 远程运行状 态监控 系统升级不15、 维护 安全状态分 析报告 炉况分析报 告 技术与家会 诊 案例库 远程技术咨 询服务 系统 优化 数据平台 数据源类型 基础数据管理 数据传输 软件（模型）平台 三 级系 统（生产 管 理 、 检化 验 、 ERP等） 交换机 一 级 系 统 工 程 师 站 勹 厂 I I I I I I I I _J I I 炉 顶 成 像 子 系 统 I I I I 热 屯 偶 采 媒 模 块 1-22 端 子 箱1 -8 光 纤 视 频 光 端 机 个 个 介 t t t t t t 厂 I I I I I I I I I I I I I I I I L 一 I 一 一 - 电 磁 流 疮 计 1 -9 5 温 度 传 感 器 1 - 2 45 风 口 摄 像 机 1 - 16 L 一 基于主元分析的非线性自寻优配料模型 高炉出铁安全管理模型 冶炼碳素、能量利用优化模型 冶炼热平衡模型 构建物质流、能量流在线监测数学模型实现优化利用 100多位与家，20年行业经验，3000条知识规则，丏支持人机界面的扩展 。