煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上點(diǎn)“數”生“金”

走進(jìn)中國中煤陜西能源化工集團有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中煤陜西公司)生產(chǎn)運行優(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(cháng)20米的智慧大屏上，跳動(dòng)的數據、變化的曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)的畫(huà)面，集中顯示著(zhù)煤、電、化等全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期一體化管控場(chǎng)景。

“在這里，工作人員根據市場(chǎng)變化情況，每周都會(huì )進(jìn)行經(jīng)濟效益測算，及時(shí)調整本周生產(chǎn)組織方案，努力構筑致密產(chǎn)業(yè)鏈下的致密價(jià)值鏈，嚴控價(jià)值漏損，爭取效益最大化。”中煤陜西公司黨委書(shū)記、董事長(cháng)李俊杰指著(zhù)大屏介紹，現在，用什么煤，熱值多少合理，硫分多少最經(jīng)濟，生產(chǎn)哪個(gè)牌號的聚烯烴產(chǎn)品效益最好，不靠經(jīng)驗，全憑數據說(shuō)話(huà)。

“中煤陜西公司煤化工一期項目年產(chǎn)甲醇205萬(wàn)噸、聚烯烴60萬(wàn)噸，年產(chǎn)甲醇220萬(wàn)噸、聚烯烴90萬(wàn)噸的煤化工二期項目也將于2026年試車(chē)投產(chǎn)。這么大的體量，一個(gè)決策失誤，可能帶來(lái)數百萬(wàn)元損失，但數據可以做到精確無(wú)誤。我們在后臺構筑了大量算法和模型，對全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)行全過(guò)程、全要素管控，以‘算大賬’的方式實(shí)現精細化管理，大大增強了生產(chǎn)決策的科學(xué)性。”李俊杰說(shuō)。

建設一個(gè)數據湖，串起一條產(chǎn)業(yè)鏈

支持決策的數據從哪兒來(lái)?答案是數據湖。

中煤陜西公司運營(yíng)管控中心主任馬春雷說(shuō)，當初設計時(shí)就考慮把煤化工產(chǎn)業(yè)鏈上下游用數據串起來(lái)，規劃整個(gè)公司建一個(gè)數據湖、一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)大數據決策提供支撐。

中煤陜西公司產(chǎn)業(yè)鏈條長(cháng)，年產(chǎn)煤2000萬(wàn)噸的大海則煤礦640多米井下的煤“跳”上刮板輸送機，經(jīng)轉載機、皮帶、罐籠提升后，“坐”上國內最長(cháng)的3公里模塊式皮帶棧橋，來(lái)到亞洲最大的10萬(wàn)噸原煤球倉，再“坐”上皮帶進(jìn)行篩分、洗選，隨后“登”上運煤專(zhuān)列行走57公里，進(jìn)入煤化工廠(chǎng)區開(kāi)啟由黑變白的旅程。

在煤化工廠(chǎng)區，每年約有500萬(wàn)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、合成反應變成甲醇、MTO反應氣，最后產(chǎn)出聚乙烯、聚丙烯等產(chǎn)品，銷(xiāo)往全國各地。

這是一條產(chǎn)業(yè)鏈，也是一條數據鏈。煤礦、選煤廠(chǎng)、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、倉儲、能耗、辦公等上百個(gè)系統的數據匯聚至數據湖。

這么長(cháng)的產(chǎn)業(yè)鏈，數據湖和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺怎么搭建?煤化工一期項目建設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(shuō)，煤化工一期項目總體設計中，規劃建設了信息化系統。從此，信息化的“苗”算是栽上了。

建數據湖和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，中煤陜西公司是從開(kāi)發(fā)車(chē)輛進(jìn)出廠(chǎng)系統開(kāi)始的。那是在2019年，針對的是運輸各類(lèi)原料、產(chǎn)品的車(chē)輛在化工廠(chǎng)區內部的運行管控，目的是確保安全、提高效率。

化工是高危行業(yè)。進(jìn)出廠(chǎng)車(chē)輛往返在市政道路、化工園區間，裝的多是?；?，登記、稱(chēng)重、裝車(chē)、出廠(chǎng)……排隊時(shí)間長(cháng)、安全風(fēng)險高。開(kāi)發(fā)車(chē)輛進(jìn)出廠(chǎng)系統時(shí)配套布置了攝像頭、門(mén)禁、道閘、稱(chēng)重等設施?，F在，司機進(jìn)廠(chǎng)前在微信服務(wù)號上遠程登記、跟手機綁定，中煤陜西公司工作人員負責審核，之后司機按號進(jìn)廠(chǎng)，減少了排隊時(shí)間，提高了效率，實(shí)現了從進(jìn)廠(chǎng)到出廠(chǎng)的全程無(wú)人化。

除了車(chē)輛進(jìn)出廠(chǎng)系統，中煤陜西公司同時(shí)開(kāi)發(fā)了外委維修項目管理系統。“這兩個(gè)系統的試點(diǎn)運行，驗證了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的能力。此后，中煤陜西公司開(kāi)始全面推廣工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用。”馬春雷說(shuō)。

2014年，煤化工一期項目建成時(shí)，其分布式控制系統(DCS)同步運行，化工板塊的數據存儲至實(shí)時(shí)數據庫。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺運行相對成熟后，中煤陜西公司又建設了數據湖平臺，DCS中的數據，物料、倉儲、能耗、業(yè)財、辦公等系統數據陸續并入數據湖。馬春雷說(shuō)，他們僅用了三四個(gè)月時(shí)間就把化工生產(chǎn)全部數據納入數據湖。

相比化工板塊，煤礦的數據采集要復雜一些，但大海則煤礦是新建礦井，起點(diǎn)高、標準高，一“出生”就是智能化礦井。2021年底，大海則煤礦智能化建設項目啟動(dòng)，同步規劃數據底座、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。截至目前，大海則煤礦布置有上萬(wàn)個(gè)數據采集點(diǎn)，瓦斯、人員定位、綜采、掘進(jìn)、機電、皮帶運輸、提升以及銷(xiāo)售、業(yè)財等50多個(gè)系統并入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，每天入湖數據2億條左右，累計存儲數據量約120TB。

目前，中煤陜西公司煤化工廠(chǎng)區、大海則煤礦及選煤廠(chǎng)均實(shí)現5G網(wǎng)絡(luò )全覆蓋，保障了數據穩定傳輸。

“煤礦、化工、生產(chǎn)、洗選、經(jīng)營(yíng)等業(yè)務(wù)數據都上來(lái)以后，我們啟動(dòng)了數據治理工作，對數據湖中的數據進(jìn)行了‘清洗’，很多錯誤的、無(wú)效的數據被剔除了。”馬春雷說(shuō)，“目前，我們的數據管理能力成熟度已達三級。”

中煤陜西公司煤化工項目二期主裝置日前開(kāi)工建設，新能源項目也在加速推進(jìn)。“下一步，新建項目的數據也將納入數據湖。”馬春雷說(shuō)。

激活“數據要素×”，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)現實(shí)時(shí)視頻對話(huà)，語(yǔ)音流暢、畫(huà)面清晰。

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

一臺電腦上顯示的采煤工作面數字孿生畫(huà)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)數據建成采煤工作面數字孿生系統，獲取煤層大量信息，割煤的時(shí)候能采得更“干凈”，“精準度能控制到15厘米左右”。

“目前，很多生產(chǎn)數據都用起來(lái)了，視頻AI反‘三違’得到廣泛應用。”大海則煤礦智能化中心副主任高曉成說(shuō)，“我們還建了決策分析系統。”

決策分析系統中有個(gè)設備健康診斷模塊，主要監測設備運行狀態(tài)。一是監測，根據參數上下限進(jìn)行及時(shí)預警報警，及時(shí)發(fā)現生產(chǎn)問(wèn)題。二是預測，根據溫度、振動(dòng)趨勢，預測設備運行狀態(tài)，給出檢維修建議。“相當于系統有了‘智腦’，會(huì )計算了。”高曉成說(shuō)。

大海則煤礦為國內最大立井。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)了井筒巡檢機器人。提升中，井筒巡檢機器人可高速拍照、視頻比對，并通過(guò)后臺數據和算法模型，給出診斷和建議。

大海則選煤廠(chǎng)利用智能化控制系統，根據市場(chǎng)反饋的價(jià)格信息，靈活調整產(chǎn)品結構。智能采制化實(shí)驗室內，一個(gè)黃色機械臂自主檢測煤樣，全程無(wú)人干預，煤樣瓶上植入芯片，煤樣數據可全程追溯。

化工廠(chǎng)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(guò)AI智能分析200多個(gè)點(diǎn)位視頻報警情況，綜合后臺算法，可判斷有無(wú)跑冒滴漏、識別泄露物質(zhì)。

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

2020年，甲醇中心率先應用智能控制模型，系統實(shí)時(shí)分析裝置運行情況，找到最優(yōu)解，然后把數據反饋至實(shí)際裝置，保障裝置穩定運行。“跟我們開(kāi)自動(dòng)駕駛車(chē)輛一樣，操作越來(lái)越簡(jiǎn)單，裝置更穩定，能耗更低。”劉長(cháng)偉說(shuō)。

烯烴中心DMTO(甲醇制烯烴)裝置應用的賽普泰克智能控制系統，以DMTO反應機理為核心進(jìn)行模型計算，智能模型依據控制目標經(jīng)運算輸出最佳的操作參數，并利用大數據來(lái)調整修訂工藝指標，從而更準確地指導和優(yōu)化生產(chǎn)運行。

“我們的烯烴裝置每噸雙烯(聚合級乙烯和丙烯)消耗甲醇降低了0.018噸。”烯烴中心副經(jīng)理王佳男說(shuō)，“以前，產(chǎn)1噸雙烯需要消耗2.978噸甲醇;現在，產(chǎn)1噸雙烯只需要消耗2.960噸甲醇。別小看這個(gè)小數，一年能增效數千萬(wàn)元。”

熱電中心負責人楊瑞星表示，該中心投用的智能蒸汽系統可利用大數據和算法模型自動(dòng)尋優(yōu)，通過(guò)調整操作參數年節約蒸汽8.75萬(wàn)噸，帶來(lái)效益數百萬(wàn)元。

中煤陜西公司正在利用大數據和算法模型開(kāi)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(shuō)。

作為國內煤化工行業(yè)首個(gè)智能化工廠(chǎng)，中煤陜西公司的組織架構也在悄然變化。智能巡檢、智能管控使外操工作量減少，減下來(lái)的人又組成一個(gè)班組?，F在，甲醇中心和烯烴中心均由原來(lái)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(cháng)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)資源可集中調配，減少了人員、提高了效率。

中煤陜西公司煤化工廠(chǎng)區和大海則煤礦均實(shí)現無(wú)接觸交接班，告別了“口對口、手拉手，你不來(lái)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。

“現在，我們正在開(kāi)發(fā)化工‘六脈’模型，要將物料、能源、工藝、設備、安全、環(huán)保等方面的數據打通，為生產(chǎn)優(yōu)化提供全方位的基礎模型支撐。”馬春雷說(shuō)，目前已確定對裝置效益測算、大海則煤礦配煤供應量分析等10個(gè)大數據應用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化開(kāi)發(fā)。

“化工是流程性行業(yè)，我們的目標是‘安、穩、長(cháng)、滿(mǎn)、優(yōu)’。”李俊杰說(shuō)，“近年來(lái)，我們打下了良好的數字化基礎，未來(lái)希望AI、大數據應用在更多場(chǎng)景中，為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力賦能。”