钢铁行业智能化与绿色化的几点建议

2018-05-23 13:23 中国冶金报社 系统管理员

“钢铁行业产能过剩，需要结构调整、淘汰落后产能；低品位矿和以煤为主的能源结构导致环境承受巨大的压力，需要绿色、低碳、循环发展；同质化、低成本竞争无法满足客户个性化、多样化需求，这就需要发展智能制造，满足客户多样化定制需求。”5月18日，在“高质量发展·钢铁强国之路”JIT+C2M高峰论坛上，中国工程院院士、原副院长，中国金属学会理事长干勇表达了上述观点，并阐述了我国钢铁行业智能制造和绿色发展的方向。

 

智能制造是迈向钢铁强国的主攻方向

 

干勇指出，智能制造是中国迈向钢铁制造强国的主攻方向。他介绍了对36家钢铁企业的调研结果。结果显示，钢铁企业两化融合为开展智能制造奠定了一定基础。钢铁工业两化融合逐步深入，形成了较完整的多层次的过程控制（PCS）-制造执行系统（MES）-企业资源计划（ERP）体系，但距智能制造要求还有很大差距，需要不断提升数字化、网络化、智能化水平。而且，按照智能制造能力成熟度1级~5级分析，钢铁企业智能制造能力成熟度分布在1.8分~3.5分（满分为5），企业间差别很大，需要因企施策。调研结果主要体现出以下几个问题：

一是工艺过程数学模型的适用性差。根据现场条件建立起的数学模型存在可靠性问题，模型对外在因素变化的适应性有待提高，而且模型无法形成闭环控制，企业新增过程的需求还未得到满足。

二是全流程计划调度水平不高。生产计划调度是生产管控的核心内容，目前只有12.5%的计划排产不需要人工干预，生产计划覆盖范围从分厂尚未扩展到全流程，生产计划需要综合考虑以下情况：交货期、质量、生产效率、物流周转、能耗、综合成本等多目标优化，上下游、生产-能源-物流等动态协同调度有待加强。

三是全生命周期质量管控尚待打通。质量管控过程主要依靠人工衔接，缺乏事前、事中管控，重结果、轻过程。各环节之间形成信息孤岛，缺乏时空关联，质量相关数据没得到充分利用。有机衔接用户需求、产品研发、工艺设计、生产制造、交付使用、服役周期等各环节的动态、闭环的全生命周期质量管控尚待形成。全生命周期质量管控系统技术需求有待满足。

四是供应链协同存在较大差距。目前，企业信息化的企业资源计划、用户关系管理、供应链管理各系统之间缺少信息融合。没有建立与战略客户协同业务的企业占比为46.88%，没有建立与战略供应商的协同业务的企业占比达50%，为战略客户提供跨产业链供货能力并有相应系统支撑的企业占比37.50%。贯通上游（如矿山企业）、下游（如钢铁制品企业）企业间的产业链，实现信息协同、资源协同、业务协同、市场协同的能力有待加强。

五是管控一体化水平有待提高。钢铁企业构建了企业资源计划、制造执行系统、过程控制三层次信息化系统，但系统之间缺少信息融合和功能集成。25%的企业没有实现企业资源计划与制造执行系统集成，31.25%的企业没有实现制造执行系统与过程控制集成。即使实现了管控功能集成的企业，管控一体化水平也有待提升，如销产信息一体化，90.23%的企业通过接口协同，只有9.68%的企业实现业务协同。

在分析问题的基础上，干勇对推进钢铁行业智能制造提出了四点建议。

一是站在产业高度，做好顶层设计。智能制造技术体系的建设是一项复杂的系统工程，其核心在于工业、产品和服务的全面交叉渗透，是集研发设计、物流采购、生产控制、经营管理、市场营销为一体的流程工业全链条、全系统的智能化体系。因此，智能制造需要站在产业高度，做好顶层设计。 

二是根据企业发展战略，明确新型能力建设重点。各企业应根据自身特点和现有基础制订企业智能制造发展规划，确定需要重点提升的能力。要高度重视产品质量、成本控制和满足定制化需求的能力建设。

三是加强业务之间协同、集成与优化。钢铁企业智能制造应重视全生命周期产品质量管控、供应链全局优化、一体化计划调度和全流程优化控制业务的协同、集成与优化。

四是充分发挥新的信息技术作用。钢铁工业要充分重视研究工业互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等新技术的快速发展，加强协同创新，以推动钢铁工业智能制造实现健康有序发展。

 

清洁生产与技术创新推进绿色发展

 

干勇强调了钢铁行业绿色发展的内涵，即按照循环经济的基本原则，以清洁生产为基础，重点抓好资源高效利用和节能减排，全面实现钢铁产品制造、能源转换、废弃物处理-消纳和再资源化等功能，具有低碳特点，能与其他行业和社会生活实现生态链接，从而形成良好的经济、环境和社会效益的发展模式。

他认为，钢铁行业要靠清洁生产、技术创新推进绿色发展，实现绿色制造、资源共享。一方面，推进绿色工厂建设，实现行业引领。即立足于城市资源环境现状和规划发展要求，实现钢铁制造全流程的装备节能环保水平升级，以及全流程的系统节能减排和工厂管理提升。另一方面，初步形成产城融合，构筑共享价值。即充分发挥钢铁企业工艺设备特点以及在能源、资源转化利用中的作用，实现对城市的资源贡献和资源共享，推动城市循环经济建设，投入城市公益慈善事业和社区建设。

具体而言，2018年~2020年，钢铁行业需要大力强化环保节能，重点采取以下节能减排措施：

在原料场领域，新建和改扩建原料场必须采用大型机械化封闭料场，有效减少原料场占地，降低环境污染。

在烧结领域，新建和改扩建烧结机必须采用带式结构，现有平面步进式烧结机限期改造。烧结机必须加快配套脱硫、脱硝、脱白“三脱”装置，以及烟气余热、冷却余热回收利用设施，全面实行烧结厂房、台车、皮带通廊等封闭措施，推广应用厚料层低温烧结、小球烧结、烟气循环利用等烧结生产技术。

在球团领域，新建、改扩建球团设施须采用链箅机-回转窑工艺或带式焙烧工艺。现有竖炉不再备案大修改造，逐步改造为链箅机-回转窑工艺或带式焙烧工艺。

在炼铁领域，新建和改扩建高炉须采用平坦化、全封闭出铁场，现有高炉也应加快推进出铁场平坦化、全封闭改造。高炉受料矿槽、出铁口等无组织排放点必须设置除尘装置。烧结矿、球团矿、块矿、煤、焦炭等大宗物料倒运，应采用密闭皮带、封闭通廊或管状带式输送机等封闭式输送装置。提高高炉喷吹煤比到不小于150公斤/吨，减少焦炭用量。

在炼钢领域，转炉一次除尘系统必须采用干法技术，同时配套余热回收利用设施。转炉车间须配套完善三次除尘系统。转炉车间不得设置混铁炉，推广“一罐到底”或“鱼雷罐”，禁止通过社会道路运输铁水。转炉必须使用活动烟罩，提高煤气回收效率和质量。炼钢生产企业应加快配套铁水预处理和钢水精炼设施。钢包浇注必须使用长水口，钢水包必须加盖。推广应用副枪技术、声呐化渣技术、智能调度系统等现代化炼钢工艺。

在企业与社会关系领域，钢铁企业要不断减少地下水开采使用，沿海地区建设钢铁项目必须同步配套海水淡化设施，现有钢铁企业逐步配套中水处理回用设施，中水使用量达到取新水量的50%以上，严禁外排污水。与社区、村庄距离满足蒸汽输送要求的钢铁企业，必须建设余热供暖设施，为周边居民提供冬季采暖；推动有条件的钢铁企业采用小高炉处理含锌、铅除尘灰和社会垃圾的工业化生产。钢铁企业全面建成“全天候、无死角”的污染因子在线监控系统，所有污染因子全部监测并信息公开，实时排放接受环保部门监管和社会监督；加快建成能源管控、安全生产、环保监测为一体的智能化生产管理调度中心。

“中国已经成为全球的冶金生产中心和消费中心，中国应该进一步成为全球的冶金教育中心和研发中心，中国将主导全球的冶金！时代呼唤着新冶金学，即面向绿色化、智能化的冶金学，信息自组织与他组织融合的冶金学，开放、动态、集成一体化的冶金学，多因子-多层次嵌套、集成、协同的冶金学。”干勇总结道。

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