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中控技術(shù)承擔的內(nèi)蒙古伊泰化工有限責任公司（以下簡稱“伊泰化工”）氣化爐實時優(yōu)化(RTO)項目，經(jīng)過為期兩個月的嚴格標定，并經(jīng)驗收專家組詳細評審，一致認定該項目的各考核指標超預期完成，順利通過驗收。這標志著中控技術(shù)“機理+AI”理念在氣化爐上實現(xiàn)成功應用，也為煤化工領(lǐng)域氣化爐的數(shù)字化、智能化發(fā)展提供了新的、可復制的發(fā)展路徑。

伊泰化工

01

煤化工行業(yè)的技術(shù)革新

氣化爐，作為煤化工行業(yè)生產(chǎn)運行的核心設(shè)備，肩負著為下游產(chǎn)品供應基礎(chǔ)原料的重任，其運作效率及穩(wěn)定性直接關(guān)乎企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)濟效益。長期以來，由于原料煤種來源復雜，傳統(tǒng)煤質(zhì)采樣不具代表性、缺乏有效的煤質(zhì)在線分析手段，以及氣化爐模型難以有效應用等因素，控制優(yōu)化等先進技術(shù)在煤氣化裝置上的推廣和應用受到了限制。

作為國內(nèi)首批開展煤制油研究、工業(yè)生產(chǎn)的大型煤化工企業(yè)之一，伊泰化工積極推進綠色智能化技術(shù)的落地應用。在本次氣化爐實時優(yōu)化項目中，伊泰化工攜手中控技術(shù)，將雙方在煤氣化裝置工藝及生產(chǎn)經(jīng)驗方面的優(yōu)勢與流程模擬、AI技術(shù)、自動控制技術(shù)的優(yōu)勢相結(jié)合，首次構(gòu)建了具備煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算的氣化爐模型，并開創(chuàng)性地應用于粉煤氣化爐和水煤漿氣化爐，極大地提高了裝置的有效氣產(chǎn)率，顯著優(yōu)化了裝置的控制平穩(wěn)性，為煤化工行業(yè)帶來了一次技術(shù)革新。

02

基于“機理+AI”實現(xiàn)氣化爐的在線閉環(huán)實時優(yōu)化

中控技術(shù)提出了“機理+AI”的氣化爐實時優(yōu)化(RTO)解決方案。該方案基于流程工業(yè)過程模擬與設(shè)計平臺APEX和先進控制軟件InPlant APC，并融合AI技術(shù)發(fā)揮“腦手協(xié)同”作用，實現(xiàn)了氣化爐的在線閉環(huán)實時優(yōu)化，保障了伊泰化工氣化爐的安全、平穩(wěn)、高效運行。

氣化爐在線閉環(huán)實時優(yōu)化圖示

該項目中，中控技術(shù)協(xié)同煤化工領(lǐng)域?qū)＜?，通過對氣化反應過程的深入研究，采用APEX平臺構(gòu)建了首個基于聯(lián)立方程（EO）的粉煤/水煤漿氣化爐機理模型，實現(xiàn)了對氣化爐反應、激冷、洗滌等多環(huán)節(jié)關(guān)鍵運行參數(shù)的精確模擬；通過運用AI技術(shù)，實現(xiàn)了對裝置大量煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)、歷史運行數(shù)據(jù)、合成氣在線分析數(shù)據(jù)的訓練和處理。

RTO操作頁面

同時，通過InPlant APC的多變量模型辨識、預測控制、智能控制，以及機理模型的煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算技術(shù)，成功實現(xiàn)了煤倉、粉煤/煤漿輸送、氧量、氣化裝置及洗滌塔的自動平穩(wěn)控制，為操作優(yōu)化奠定了堅實的控制基礎(chǔ)。最終，該項目實現(xiàn)了“入爐煤質(zhì)數(shù)據(jù)--氣化爐模型--煤質(zhì)數(shù)據(jù)反算--合成氣組成”的氣化爐在線閉環(huán)實時優(yōu)化。

03

氣化爐在線閉環(huán)實時優(yōu)化助力實現(xiàn)安全、質(zhì)量、低碳、效益四大目標

在線閉環(huán)實時優(yōu)化系統(tǒng)投用后，伊泰化工裝置控制自動化水平顯著提升，PID自控率達99%以上，關(guān)鍵被控變量平穩(wěn)性提升30%以上，生產(chǎn)運行安全性、平穩(wěn)性得到大幅提升。

系統(tǒng)投用前后平穩(wěn)性對比圖示

以粉煤氣化爐為例，通過對氧煤比等操作參數(shù)的實時優(yōu)化，有效氣含量顯著提升，不僅提高了氣化效率、降低了能耗，更為生產(chǎn)流程的優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量提升打好重要基礎(chǔ)。

6月1日-9月1日系統(tǒng)投用前后效果圖示

經(jīng)標定，系統(tǒng)投用后，水煤漿氣化爐有效氣含量提升了1.18%，粉煤氣化爐有效氣含量提升了0.93%；同等負荷下，該項目節(jié)省了原煤達11,872噸/年/臺，磨煤風機節(jié)約了電量11.5萬度/年/臺，減少了CO2排放3萬噸/年，經(jīng)濟效益、環(huán)保效益顯著。

伊泰化工氣化爐實時優(yōu)化效果圖示

面向企業(yè)最關(guān)注的安全、質(zhì)量、低碳、效益四大目標，中控技術(shù)將不斷深化與行業(yè)企業(yè)及專家的合作，致力于為企業(yè)全新競爭力的打造注入“中控價值”。公司將持續(xù)優(yōu)化和升級“機理+AI”氣化爐RTO解決方案，為煤化工行業(yè)的清潔、低碳、高效發(fā)展，以及數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型貢獻力量，全面助力國家能源安全和客戶成功。