智能質(zhì)控系統(tǒng)自主研發(fā) 海螺水泥生產(chǎn)綠色低碳
近年來,水泥行業(yè)全面向數(shù)字化和綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型,持續(xù)推進水泥智能工廠建設(shè),轉(zhuǎn)變生產(chǎn)管理模式,實現(xiàn)綠色低碳、提升質(zhì)量和減員增效并行發(fā)展。高效率、高精度、全自動化的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)成為當(dāng)下國內(nèi)水泥企業(yè)生產(chǎn)的核心訴求,在這樣的市場需求下,國內(nèi)水泥企業(yè)也開始引進和應(yīng)用智能質(zhì)量控制系統(tǒng),以提升質(zhì)量管理水平。
國外品牌的智能質(zhì)量控制系統(tǒng)陸續(xù)進入國內(nèi)市場,設(shè)備價格昂貴、交付周期長、維護成本高、服務(wù)跟不上、用戶定制化需求無法滿足等問題逐漸暴露,導(dǎo)致其無法在國內(nèi)快速推廣。
海螺水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)研制開發(fā)工作以安徽宣城海螺水泥有限公司作為試點,研發(fā)多項具有創(chuàng)造性和先進性的技術(shù)成果,于2020年9月正式啟動;2021年4月開始現(xiàn)場安裝,9月完成安裝調(diào)試進入試運行階段,11月份完成性能驗收。該系統(tǒng)可以替代國外同類產(chǎn)品,為水泥生產(chǎn)企業(yè)提供自主可控、量身定制的質(zhì)量控制解決方案,提升水泥產(chǎn)品質(zhì)量,榮獲2022年建材行業(yè)科技進步二等獎。
主要做法
水泥是國民經(jīng)濟基礎(chǔ)原材料,水泥產(chǎn)品質(zhì)量直接影響建設(shè)工程質(zhì)量,影響國計民生。水泥產(chǎn)品質(zhì)量取決于生產(chǎn)過程質(zhì)量控制,水泥生產(chǎn)取樣分析過程管理是質(zhì)量控制的主要手段。中國水泥生產(chǎn)取樣、制樣環(huán)節(jié)工業(yè)自動化程度低,依靠人工處理,取樣代表性低,分析精度性低,質(zhì)量管理效率低,同時,生產(chǎn)企業(yè)對質(zhì)量控制重視程度不夠,生產(chǎn)管理粗放,導(dǎo)致水泥產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,競爭力不強。
隨著科技不斷進步,自動化、數(shù)字化、智能化技術(shù)應(yīng)用普及,智能質(zhì)量控制系統(tǒng)在國外水泥行業(yè)已廣泛應(yīng)用,實現(xiàn)水泥生產(chǎn)取樣、送樣、制樣、分析和配料過程的無人化,提高取樣代表性和分析精度,有效提升和穩(wěn)定水泥產(chǎn)品質(zhì)量,提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量管理水平。
(一)主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點
海螺水泥智能質(zhì)量控制項目研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng),實現(xiàn)現(xiàn)場自動取樣、自動送樣,實驗室自動制樣、自動分析,通過智能化調(diào)度來控制系統(tǒng)設(shè)備運行,優(yōu)化樣品輸送路徑和樣品分析優(yōu)先級。分析數(shù)據(jù)上傳到配料控制系統(tǒng)后,通過優(yōu)化算法自動配料,實現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量控制的自動化、無人化。此外,該項目研發(fā)出一種高效固體粘接劑,實現(xiàn)水泥生產(chǎn)“采、送、制、化、配”等關(guān)鍵質(zhì)量管控環(huán)節(jié)全流程智能化。
項目經(jīng)權(quán)威專家鑒定,研究成果總體達到國際先進水平,主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新如下:
一是開發(fā)石灰石、原煤、輔材三維堆場模型,記錄原燃材料堆取行為及跨帶分析儀提供的噸位、品位等信息,便于實時查看堆料機位置及對應(yīng)料層斷面原燃材料質(zhì)量分布,使堆場物料透明化、數(shù)據(jù)化,指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。
二是開發(fā)自動取樣系統(tǒng)、樣品輸送系統(tǒng)、中央實驗室分析系統(tǒng),完成自動取樣、自動縮分、自動輸送、自動制樣、自動分析、自動配料,最終實現(xiàn)傳統(tǒng)取樣、制樣、分析全流程自動化、無人化。
三是開發(fā)煤粉自動取樣系統(tǒng)、遠距離煤粉樣品輸送接收系統(tǒng),在保證煤粉取樣環(huán)境安全的前提下,自動取樣、自動縮分、自動輸送,實現(xiàn)煤粉取樣送樣環(huán)節(jié)的無人化,減少勞動強度,降低安全風(fēng)險。此舉有效提升取樣代表性和送樣時效性,提高煤粉檢測準確性,便于科學(xué)高效管理入場煤品質(zhì)。
四是開發(fā)調(diào)度控制系統(tǒng)和配料控制系統(tǒng),實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備取樣、傳輸、制樣等系統(tǒng)所有設(shè)備協(xié)調(diào)調(diào)度和指揮。同時,將理論配料計算原理進行編程,在系統(tǒng)中建立配方知識庫,通過大數(shù)據(jù)分析,實現(xiàn)自動配料。
五是開發(fā)質(zhì)量管理信息系統(tǒng),設(shè)定各工序質(zhì)量控制目標值,通過各取樣點檢測數(shù)據(jù),驗證控制目標的實現(xiàn),對質(zhì)量控制中出現(xiàn)偏差的控制點反饋至窯磨專家操作系統(tǒng)進行工藝調(diào)整糾偏,實現(xiàn)生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制數(shù)據(jù)共享與閉環(huán)管理;統(tǒng)計分析出窯熟料、出磨水泥質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)與出廠產(chǎn)品對應(yīng)關(guān)系,計算控制偏差值,指導(dǎo)配料目標值的設(shè)計調(diào)整,使水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制實現(xiàn)閉環(huán)。
(二)項目主要成果與效益
項目申請專利53項、軟著12項,發(fā)表論文5篇,成果計劃在海螺集團下屬100多家水泥子公司進行推廣,目前已在安徽海螺水泥股份有限公司下屬14家公司及新疆青松建材化工(集團)股份有限公司、山東彼那尼榮安水泥有限公司3家外部項目、近40條水泥生產(chǎn)線推廣應(yīng)用。該項目打破了國外技術(shù)壁壘和產(chǎn)品壟斷,實現(xiàn)國產(chǎn)化替代,促進水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
該項目實現(xiàn)了自動取樣分析和自動配料,通過相關(guān)崗位合崗并責(zé),可實現(xiàn)減員30%以上;提高取樣代表性、樣品分析時效性和準確度,使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升,其中出窯熟料KH合格率達到100%;系統(tǒng)投運后,下山石灰石CaO含量同比下降0.5%,低品位石灰石搭配量同比提升30萬噸/年,礦山資源綜合利用率達100%;質(zhì)量控制環(huán)節(jié)實現(xiàn)自動化、無人化,與水泥智能工廠其他子系統(tǒng)有機結(jié)合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通互享,簡化生產(chǎn)管理難度;同等規(guī)模配置智能質(zhì)量控制系統(tǒng)比國外同類產(chǎn)品采購價格降低30%,供貨和交付周期節(jié)省3個月,備品備件現(xiàn)貨供應(yīng),并且可提供定制化設(shè)備和軟件設(shè)計方案,提供更全面的系統(tǒng)功能和更優(yōu)質(zhì)的運維服務(wù)。
經(jīng)驗啟示
海螺集團自主研發(fā)的智能質(zhì)量控制系統(tǒng),掌握了該領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù),實現(xiàn)核心裝備、軟件和算法國產(chǎn)化替代,使該系統(tǒng)應(yīng)用自主可控,提高了國產(chǎn)化水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)的推廣應(yīng)用速度。依托水泥智能質(zhì)量控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)及研發(fā)成果,海螺集團孵化成立上海智質(zhì)科技有限公司,主要負責(zé)對外開展自主研發(fā)的水泥智能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)的推廣服務(wù)等工作。
該項目的成功研發(fā),打破了國外技術(shù)壁壘,提升了國內(nèi)企業(yè)高水平科技自主研發(fā)能力,有助于降低采購和使用成本。推進該系統(tǒng)在國內(nèi)企業(yè)普及應(yīng)用,將大大提升企業(yè)質(zhì)量過程控制的精細化、智能化水平,提高企業(yè)質(zhì)量管理的效率和效益,有助于穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高原材料的利用率,實現(xiàn)礦山資源可持續(xù)發(fā)展,減少能源材料消耗率,達到節(jié)能減排的要求,進一步助力國家智能制造發(fā)展戰(zhàn)略,為國家高水平科技自立自強作出貢獻。
隨著水泥需求的下滑以及產(chǎn)能頂峰的到來,市場競爭日益白熱化,一輪周期性的行業(yè)洗牌不可避免。依托數(shù)字化、智能化技術(shù)手段,實現(xiàn)技術(shù)和管理升級,持續(xù)降低能耗、污染物排放和碳排放,提升企業(yè)綜合競爭力是水泥企業(yè)應(yīng)對挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。
2023年11月29日“第五屆中國水泥智能化高峰論壇”將就“智慧物流系統(tǒng)在水泥行業(yè)的發(fā)展與案例”這一議題展開探討,誠邀行業(yè)專家學(xué)者及相關(guān)企業(yè)代表共赴大會,共同探討和推動水泥行業(yè)的智能化進程。
編輯:梁愛光
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