煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上點(diǎn)“數(shù)”生“金”

走進(jìn)中國中煤陜西能源化工集團(tuán)有限公司(以下簡稱中煤陜西公司)生產(chǎn)運(yùn)行優(yōu)化指揮中心大廳，好像跨入一個(gè)全景式3D影院。高4米、長20米的智慧大屏上，跳動(dòng)的數(shù)據(jù)、變化的曲線、實(shí)時(shí)的畫面，集中顯示著煤、電、化等全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期一體化管控場景。

“在這里，工作人員根據(jù)市場變化情況，每周都會(huì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益測算，及時(shí)調(diào)整本周生產(chǎn)組織方案，努力構(gòu)筑致密產(chǎn)業(yè)鏈下的致密價(jià)值鏈，嚴(yán)控價(jià)值漏損，爭取效益最大化。”中煤陜西公司黨委書記、董事長李俊杰指著大屏介紹，現(xiàn)在，用什么煤，熱值多少合理，硫分多少最經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)哪個(gè)牌號(hào)的聚烯烴產(chǎn)品效益最好，不靠經(jīng)驗(yàn)，全憑數(shù)據(jù)說話。

“中煤陜西公司煤化工一期項(xiàng)目年產(chǎn)甲醇205萬噸、聚烯烴60萬噸，年產(chǎn)甲醇220萬噸、聚烯烴90萬噸的煤化工二期項(xiàng)目也將于2026年試車投產(chǎn)。這么大的體量，一個(gè)決策失誤，可能帶來數(shù)百萬元損失，但數(shù)據(jù)可以做到精確無誤。我們在后臺(tái)構(gòu)筑了大量算法和模型，對全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)行全過程、全要素管控，以‘算大賬’的方式實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，大大增強(qiáng)了生產(chǎn)決策的科學(xué)性。”李俊杰說。

建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)湖，串起一條產(chǎn)業(yè)鏈

支持決策的數(shù)據(jù)從哪兒來?答案是數(shù)據(jù)湖。

中煤陜西公司運(yùn)營管控中心主任馬春雷說，當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)就考慮把煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上下游用數(shù)據(jù)串起來，規(guī)劃整個(gè)公司建一個(gè)數(shù)據(jù)湖、一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，為生產(chǎn)經(jīng)營大數(shù)據(jù)決策提供支撐。

中煤陜西公司產(chǎn)業(yè)鏈條長，年產(chǎn)煤2000萬噸的大海則煤礦640多米井下的煤“跳”上刮板輸送機(jī)，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶、罐籠提升后，“坐”上國內(nèi)最長的3公里模塊式皮帶棧橋，來到亞洲最大的10萬噸原煤球倉，再“坐”上皮帶進(jìn)行篩分、洗選，隨后“登”上運(yùn)煤專列行走57公里，進(jìn)入煤化工廠區(qū)開啟由黑變白的旅程。

在煤化工廠區(qū)，每年約有500萬噸煤被分成原料煤和燃料煤用掉，燃料煤進(jìn)入鍋爐用于發(fā)電、供汽，原料煤經(jīng)氣化、合成反應(yīng)變成甲醇、MTO反應(yīng)氣，最后產(chǎn)出聚乙烯、聚丙烯等產(chǎn)品，銷往全國各地。

這是一條產(chǎn)業(yè)鏈，也是一條數(shù)據(jù)鏈。煤礦、選煤廠、熱電中心以及氣化、甲醇、烯烴等裝置，上千公里的地上地下管道，以及服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)財(cái)、倉儲(chǔ)、能耗、辦公等上百個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯聚至數(shù)據(jù)湖。

這么長的產(chǎn)業(yè)鏈，數(shù)據(jù)湖和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)怎么搭建?煤化工一期項(xiàng)目建設(shè)初期就植入了信息化基因。在李俊杰的建議下，中煤陜西公司在2013年8月成立信息管理部，李俊杰兼任信息管理部第一任主任。李俊杰說，煤化工一期項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)中，規(guī)劃建設(shè)了信息化系統(tǒng)。從此，信息化的“苗”算是栽上了。

建數(shù)據(jù)湖和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，中煤陜西公司是從開發(fā)車輛進(jìn)出廠系統(tǒng)開始的。那是在2019年，針對的是運(yùn)輸各類原料、產(chǎn)品的車輛在化工廠區(qū)內(nèi)部的運(yùn)行管控，目的是確保安全、提高效率。

化工是高危行業(yè)。進(jìn)出廠車輛往返在市政道路、化工園區(qū)間，裝的多是?；?，登記、稱重、裝車、出廠……排隊(duì)時(shí)間長、安全風(fēng)險(xiǎn)高。開發(fā)車輛進(jìn)出廠系統(tǒng)時(shí)配套布置了攝像頭、門禁、道閘、稱重等設(shè)施?，F(xiàn)在，司機(jī)進(jìn)廠前在微信服務(wù)號(hào)上遠(yuǎn)程登記、跟手機(jī)綁定，中煤陜西公司工作人員負(fù)責(zé)審核，之后司機(jī)按號(hào)進(jìn)廠，減少了排隊(duì)時(shí)間，提高了效率，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)廠到出廠的全程無人化。

除了車輛進(jìn)出廠系統(tǒng)，中煤陜西公司同時(shí)開發(fā)了外委維修項(xiàng)目管理系統(tǒng)。“這兩個(gè)系統(tǒng)的試點(diǎn)運(yùn)行，驗(yàn)證了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的能力。此后，中煤陜西公司開始全面推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。”馬春雷說。

2014年，煤化工一期項(xiàng)目建成時(shí)，其分布式控制系統(tǒng)(DCS)同步運(yùn)行，化工板塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)運(yùn)行相對成熟后，中煤陜西公司又建設(shè)了數(shù)據(jù)湖平臺(tái)，DCS中的數(shù)據(jù)，物料、倉儲(chǔ)、能耗、業(yè)財(cái)、辦公等系統(tǒng)數(shù)據(jù)陸續(xù)并入數(shù)據(jù)湖。馬春雷說，他們僅用了三四個(gè)月時(shí)間就把化工生產(chǎn)全部數(shù)據(jù)納入數(shù)據(jù)湖。

相比化工板塊，煤礦的數(shù)據(jù)采集要復(fù)雜一些，但大海則煤礦是新建礦井，起點(diǎn)高、標(biāo)準(zhǔn)高，一“出生”就是智能化礦井。2021年底，大海則煤礦智能化建設(shè)項(xiàng)目啟動(dòng)，同步規(guī)劃數(shù)據(jù)底座、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。截至目前，大海則煤礦布置有上萬個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，瓦斯、人員定位、綜采、掘進(jìn)、機(jī)電、皮帶運(yùn)輸、提升以及銷售、業(yè)財(cái)?shù)?0多個(gè)系統(tǒng)并入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，每天入湖數(shù)據(jù)2億條左右，累計(jì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量約120TB。

目前，中煤陜西公司煤化工廠區(qū)、大海則煤礦及選煤廠均實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，保障了數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。

“煤礦、化工、生產(chǎn)、洗選、經(jīng)營等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都上來以后，我們啟動(dòng)了數(shù)據(jù)治理工作，對數(shù)據(jù)湖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了‘清洗’，很多錯(cuò)誤的、無效的數(shù)據(jù)被剔除了。”馬春雷說，“目前，我們的數(shù)據(jù)管理能力成熟度已達(dá)三級(jí)。”

中煤陜西公司煤化工項(xiàng)目二期主裝置日前開工建設(shè)，新能源項(xiàng)目也在加速推進(jìn)。“下一步，新建項(xiàng)目的數(shù)據(jù)也將納入數(shù)據(jù)湖。”馬春雷說。

激活“數(shù)據(jù)要素×”，乘出安全與效益

“井下溫度怎么樣?”

“挺舒適的!”

在大海則煤礦生產(chǎn)控制指揮中心，借助5G技術(shù)，井上與井下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻對話，語音流暢、畫面清晰。

在這里，一名工作人員可同時(shí)監(jiān)控8個(gè)顯示屏。井下職工看不到的情況，地面監(jiān)控人員能看得清清楚楚，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)喊話、進(jìn)行調(diào)整。

一臺(tái)電腦上顯示的采煤工作面數(shù)字孿生畫面吸引了記者。工作人員介紹，該礦融合槽波三維地震波技術(shù)和5G技術(shù)，依托地質(zhì)數(shù)據(jù)建成采煤工作面數(shù)字孿生系統(tǒng)，獲取煤層大量信息，割煤的時(shí)候能采得更“干凈”，“精準(zhǔn)度能控制到15厘米左右”。

“目前，很多生產(chǎn)數(shù)據(jù)都用起來了，視頻AI反‘三違’得到廣泛應(yīng)用。”大海則煤礦智能化中心副主任高曉成說，“我們還建了決策分析系統(tǒng)。”

決策分析系統(tǒng)中有個(gè)設(shè)備健康診斷模塊，主要監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。一是監(jiān)測，根據(jù)參數(shù)上下限進(jìn)行及時(shí)預(yù)警報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題。二是預(yù)測，根據(jù)溫度、振動(dòng)趨勢，預(yù)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，給出檢維修建議。“相當(dāng)于系統(tǒng)有了‘智腦’，會(huì)計(jì)算了。”高曉成說。

大海則煤礦為國內(nèi)最大立井。640多米深，約200層樓的高度，礦工升入井如同坐電梯，幾分鐘就到井巷。為了確保提升安全，大海則煤礦引進(jìn)了井筒巡檢機(jī)器人。提升中，井筒巡檢機(jī)器人可高速拍照、視頻比對，并通過后臺(tái)數(shù)據(jù)和算法模型，給出診斷和建議。

大海則選煤廠利用智能化控制系統(tǒng)，根據(jù)市場反饋的價(jià)格信息，靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。智能采制化實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，一個(gè)黃色機(jī)械臂自主檢測煤樣，全程無人干預(yù)，煤樣瓶上植入芯片，煤樣數(shù)據(jù)可全程追溯。

化工廠最怕的是跑冒滴漏。甲醇中心有8套氣化爐，依托可視化攝像頭和紅外熱成像手段，通過AI智能分析200多個(gè)點(diǎn)位視頻報(bào)警情況，綜合后臺(tái)算法，可判斷有無跑冒滴漏、識(shí)別泄露物質(zhì)。

“原來，我們有47個(gè)人工巡檢點(diǎn)位。依托可視化攝像頭、智能巡檢系統(tǒng)等，人工巡檢點(diǎn)位減少至16個(gè)，減少了人在危險(xiǎn)環(huán)境中暴露的頻次、時(shí)間。”甲醇中心黨支部書記劉長偉說。

2020年，甲醇中心率先應(yīng)用智能控制模型，系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析裝置運(yùn)行情況，找到最優(yōu)解，然后把數(shù)據(jù)反饋至實(shí)際裝置，保障裝置穩(wěn)定運(yùn)行。“跟我們開自動(dòng)駕駛車輛一樣，操作越來越簡單，裝置更穩(wěn)定，能耗更低。”劉長偉說。

烯烴中心DMTO(甲醇制烯烴)裝置應(yīng)用的賽普泰克智能控制系統(tǒng)，以DMTO反應(yīng)機(jī)理為核心進(jìn)行模型計(jì)算，智能模型依據(jù)控制目標(biāo)經(jīng)運(yùn)算輸出最佳的操作參數(shù)，并利用大數(shù)據(jù)來調(diào)整修訂工藝指標(biāo)，從而更準(zhǔn)確地指導(dǎo)和優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行。

“我們的烯烴裝置每噸雙烯(聚合級(jí)乙烯和丙烯)消耗甲醇降低了0.018噸。”烯烴中心副經(jīng)理王佳男說，“以前，產(chǎn)1噸雙烯需要消耗2.978噸甲醇;現(xiàn)在，產(chǎn)1噸雙烯只需要消耗2.960噸甲醇。別小看這個(gè)小數(shù)，一年能增效數(shù)千萬元。”

熱電中心負(fù)責(zé)人楊瑞星表示，該中心投用的智能蒸汽系統(tǒng)可利用大數(shù)據(jù)和算法模型自動(dòng)尋優(yōu)，通過調(diào)整操作參數(shù)年節(jié)約蒸汽8.75萬噸，帶來效益數(shù)百萬元。

中煤陜西公司正在利用大數(shù)據(jù)和算法模型開發(fā)質(zhì)量管控前移功能模塊。“目前，我們可以提前半小時(shí)知道產(chǎn)品的質(zhì)量變化情況。”馬春雷說。

作為國內(nèi)煤化工行業(yè)首個(gè)智能化工廠，中煤陜西公司的組織架構(gòu)也在悄然變化。智能巡檢、智能管控使外操工作量減少，減下來的人又組成一個(gè)班組?，F(xiàn)在，甲醇中心和烯烴中心均由原來四班兩倒變?yōu)槲灏鄡傻?，職工由?天上班24小時(shí)變?yōu)槊?天上班24小時(shí)。

大海則煤礦礦長馬冠超表示，該礦成立了智采中心和智掘中心，一個(gè)中心管兩個(gè)工作面，下料、維修等公共服務(wù)資源可集中調(diào)配，減少了人員、提高了效率。

中煤陜西公司煤化工廠區(qū)和大海則煤礦均實(shí)現(xiàn)無接觸交接班，告別了“口對口、手拉手，你不來我不走”的交接班模式。中煤陜西公司總經(jīng)理梁云峰表示，交接班內(nèi)容都在手持移動(dòng)終端上顯示，每班可減少交接班時(shí)間1個(gè)小時(shí)左右。

“現(xiàn)在，我們正在開發(fā)化工‘六脈’模型，要將物料、能源、工藝、設(shè)備、安全、環(huán)保等方面的數(shù)據(jù)打通，為生產(chǎn)優(yōu)化提供全方位的基礎(chǔ)模型支撐。”馬春雷說，目前已確定對裝置效益測算、大海則煤礦配煤供應(yīng)量分析等10個(gè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用場景進(jìn)行優(yōu)化開發(fā)。

“化工是流程性行業(yè)，我們的目標(biāo)是‘安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)’。”李俊杰說，“近年來，我們打下了良好的數(shù)字化基礎(chǔ)，未來希望AI、大數(shù)據(jù)應(yīng)用在更多場景中，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力賦能。”