钢铁厂 企业能源管理中心解决方案

钢铁厂 企业能源管理中心解决方案

更新:2020-07-14 16:20:50      点击:
为了全面推进昆玉钢铁的能源管理中心建设工作,青岛高信应“节能、降耗、减排、增效”要求,融合多年来工业企业信息化建设、行业能源管理经验,为昆玉钢铁规划了集实时监测、在线优化、动态管理技术为一体的 “能源管理中心解决方案”
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1.系统概述
1.1.项目背景
钢铁工业是国民经济重要基础产业,在钢铁行业经济形势日益严峻的今天,传统的粗放型发展模式已难以为继,企业想要获得持续稳步发展,在完成产业升级和生产工艺优化的基础上,进一步提高能源利用效率、节约用能成本,使用高新技术和信息化技术改造、提升行业技术管理水平已经成为提高企业竞争力的有效手段。这就迫切要求行业企业以节能减排为抓手,积极转变发展方式,走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。
昆玉钢铁生产规模日益扩大,对能源数据的检测、监视与调度势在必行。水、电、煤气、蒸汽、氧气、氮气、压缩空气等能源介质是公司的核心动力,在公司的生产、生活诸方面发挥着不可替代的作用。加强能源资源调度与管理,从根本上解决各种能源资源浪费与短缺问题,必须实现能源资源管理的信息化和现代化,建立整个能源管理控制中心的信息管理系统,完成对钢铁企业能源数据的宏观和微观上的调度,从而提高企业生产效率和增强企业竞争力。能源管理系统的建立不仅对昆玉钢铁的统一调度、提高劳动生产率、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗都将发挥重要作用,而且它对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和事故的及时判断处理、正常和异常情况时的能源供需的合理调整和平衡都是十分有效的。
昆玉能源管理系统(Energy management system,简称EMS)将会是昆玉信息化系统的一个组成部分,实现对能源数据进行采集、加工、分析,处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等全方位的监控和管理功能。昆玉(EMS)的设计,按照集实时监控、能源管理、能源调度为一体的厂级管控一体化计算机系统的理念进行。监控管理的主要能源介质有:电力、煤气(焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气)、压缩空气、氧气、氮气、氩、蒸汽、生产水、生活水等。能源管理控制系统的建立对昆玉钢铁加快实现集中统一调度、在公司层面优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗、提高劳动生产率和能源管理水平将起到十分明显的促进作用。通过能源管理控制中心实现对各种能源介质的优化决策调度,及时了解和掌握各种能源的生产、使用和运行工况,做到科学决策,正确指挥,确保安全、可靠、经济、优质运行,实现从经验型到分析型调度职能的转变。
1.2.切实解决的问题
通过对昆玉的调研发现,奎屯昆玉钢铁作为新疆地区钢铁行业的领军企业,经营管理信息化及生产过程自动化已经走在行业前列,但节能降耗的技术手段,还未从传统钢铁行业中走出来。而目前国内多家冶金行业采取的节能降耗的技术手段,也是从欧美冶金企业中学习的,就目前来看是从如下四个方面对节能增效目标的持续改善。
1.工艺改造建立循环经济
尽管钢铁行业污染高、能耗高,但因为钢铁制造流程工序多、结构复杂,制造流程伴随大量物质和能量排放,其中蕴含着诸多减量化、再利用、再循环的可能性。与其他行业相比,钢铁行业在实施循环经济上具有巨大潜力。在钢铁生产过程中,能源的转换很强很快,能源二次循环应用具有很大的空间。比如:转炉余热发电、余热、废气二次能源回收、煤气替代燃油、替代动力煤等。
宝钢二次能源利用占总用能的15%;鞍钢原来大量使用的天然气、重油先后改用二次能源,采用可循环的综合节能措施后,鞍钢吨铁少用 45公斤标准煤;武钢对重组企业采用先进节能技术也取得了良好效益。
2. 技术设备升级
通过采用循环水泵采用变频技术、电机变频调速(如风机泵)、高效电机应用、无功补偿方案、输变电变压器降耗技术、电网谐波治理以及办公照明和暖通空调系统升级,可以实现在技术设备上的改善。
3. 制度建立及能源服务
通过采取节能政策与能源使用审计、工业流程能耗性能指标制定、能源管理标准流程的执行、节能战略制定以及能源规划和节能服务 (咨询、方案、设备、性能、安装、实施)的贯彻可以起到制度和标准流程的规范化和效率的改善。
4. 信息技术提升能源管理水平
利用信息技术建立能源管理系统更可以为各种节能降耗手段的充分实施奠定数据基础,具有非常明显的现实意义。通过信息技术手段建立集中统一的能源管理系统(EMS)势在必行,对能源数据进行分析、处理和加工,工作人员能实时掌握能源运行的状态:全方位监控能源运行、使用与分配、能源数据采集、能效分析、能源供给的优化、负荷分配、负载均衡等
利用EMS系统,在企业出现用用能高峰或低谷时,从全局角度了解能源使用和变化。通过对能源进行合理调整,确保系统运行在最佳状态。EMS还有利于工作人员及时采取措施,优化其他能源调度,有效地减少高炉煤气的排放,减少了环境污染,进一步提高了能源的合理利用率。
能源管理领域面临着基础计量有待进一步完善的问题,还需要走一条从计量到采集,最终通过努力达到动态监测的路子,而通过能源管理中心的建设,可为企业切实解决下述问题:
1)通过能源实时数据监测支持用能分析
昆玉钢铁已实施了能源指标的日常管理,但由于部分能源消耗基础数据依赖人工抄表,在分析节能潜力时,缺乏动态的基础数据;企业生产管理者在进行基础能源数据诊断时,缺乏实时数据支撑,尤其是对生产过程的改善需要对设备能耗、运行指标、生产状况等参数进行在线监测需要日益明显。
2)辅助节能减排工作上升到战略高度
需要进一步建立和完善有效的能源管理体系,并通过制度保证和信息化手段促进系统全面运行,以辅助节能减排决策。
3)现场设备、信息数据接入问题
对于无法实现数据接入的部分系统,配备远传接口机及采集程序实现数字化采集;并建立安全、稳定的数采体系,不具备条件的建立数据录入管理机制。
4)控制系统接口复杂重复建设问题
各类现场控制器模块、数据接口装置多种多样,底层数据格式、传输协议不统一,通过OPC标准接口解决数据接口问题。
5)生产异常事后处理缺乏实时分析
自动化设备和信息化系统的数据统计和事故分析多属于“事后型”,通过生产实时监测实现异常信息实时分析、在线监测指导。
6)控制系统有效数据得不到有效利用
针对数据获取之后分析不够到位,整体利用率低,氧气、氮气、氧气、空气和各分厂生产的燃气、蒸汽重要能源等相关控制系统各自为政,共享性差的问题,通过机炉电化煤一体的数字化生产管理平台体现了数据采集、统计分析的价值。
7)各类管理系统难以实现数据共享
管理平台多样化,数据结构不同,基础数据难以共享,建立全厂统一的能源管理平台提高系统共享能力,支持生产经营的数据综合利用,为经营管理者提供可靠决策支持。
8)控制与管理信息隔离管控难以一体
建立覆盖全厂的生产环网,通过网闸隔离保证控制网络的信息安全,以数据透传实现现场控制信息向管理层的数据上传。
综上所述,为了全面推进昆玉钢铁的能源管理中心建设工作,青岛高信应“节能、降耗、减排、增效”要求,融合多年来工业企业信息化建设、行业能源管理经验,为昆玉钢铁规划了集实时监测、在线优化、动态管理技术为一体的 “能源管理中心解决方案”,恰恰可实现:
利用在线监测系统,获取现场能耗及环保监测实时数据,在线管理企业下辖各生产线生产状况及现场指标;
基于实时数据库实施数据统计处理,对能耗及环保监测历史数据深入挖掘,实现指标趋势分析及预警;
依托动态分析技术进行能耗诊断,形成企业内的能耗标准和节能先进标杆,据此开展员工绩效动态考核;
通过调度指挥平台监测、控制和管理下属企业的能源消耗、环保情况,基于在线数据实施用能综合调度;
通过用能优化技术应用,实施高耗低效的生产过程、用能设备监管,并探寻节能潜力。
1.3.项目建设目标及范围
1.3.1.项目目标
青岛高信为昆玉钢铁规划的“能源管理中心解决方案”旨在通过青岛高信成熟的能源管理技术,利用完善的数据采集网络获取产过程的重要参数和相关能源数据,经过处理、分析并结合对生产工艺过程用能评估,实时提供在线能源系统平衡信息和调整决策方案,将企业内部各个单元的不同能源系统相互关联,确保能源系统平衡调整的科学性、及时性和合理性,实施能源的在线监视、动态经济分配、用能合理化和能源事故紧急处理,从而实现从单纯设备监控转向过程和系统综合监控,并继续向管控一体化方向发展,合理利用预测模型和平衡模型等技术,优化节能调度和用能平衡;最终为企业用能管理提供系统支撑,其设计思路是:
1)使企业了解能源使用现状
实时掌握能耗情况,建立能源消耗看板
监视关键设备运行状况,确保能源供应安全可靠
计算分析工艺流程的能耗水平和能源使用效率
实现能耗成本分摊,提供能源消费账单
2)为企业建立节能降耗目标
能源消耗对比;
节能降耗实绩(KPI)完成情况
3)督促现场人员采取节能降耗行动
找出能源的不合理消耗,发现节能机会
提供能源降耗设备/工艺改造依据
促进生产工艺流程优化
4)  检验节能措施的实际效果
节能量计算
节能量验证
基于上述设计思路,昆玉钢铁 “能源管理中心”的建设目标进一步明确,即:
通过完善对主要的耗能设备、关键工段、资源环境因素的三级计量,实现在线监测;在此基础上实现能耗和资源环境因素的班组级目标管理和考核,形成实时监管为基础的节能节材的目标管理绩效。
通过实时采集的数据,根据国际、国内及行业标准,结合专家经验,以节能为目标实施动态优化管理,形成动态管理绩效。
通过能源管理中心把节能降耗、清洁生产、循环经济等法规标准和政策;把各类管理体系进行资源整合,实现企业集约化和智能化管理,进一步降低管理成本,促进企业管理升级。 
通过生产过程的综合监测、统计和汇总,为安全生产和企业重点设备故障分析、成因追溯提供可靠的数字化依据。
通过实时检测数据分析和专家系统形成的节能节材诊断报告,为以节能改造为内容的决策提供依据,通过工程改造实现能源利用效率的最大化和经济效益的最大化。
该解决方案在节能方面的价值体现,是立足计算机智能化应用,研发先进优化控制技术,利用对设备能耗、工序能耗、企业产品单耗、单品原料成本等关键指标对比分析结果,在基本上不改变工艺、不增加设备规模的情况下,通过计算机辅助调度,调整各类可控装置及设备在最优或次优的工况下运行,通过操作优化提升企业生产装置的产量、收益率,改善设备能源消耗指标,提高产品竞争力;而在能源平衡调度方面,高信能源管理技术则通过对用能情况的实时监测,及时地反映企业的生产及能源利用质量现状及发展趋势,通过准确、全面的监测数据,有效降低能源异常及突发事件的出现机率,并利用能源管理平台的能源异常应急管理机制,全面提高企业的应急响应能力,促进企业的可持续发展。
该解决方案不仅能够满足昆玉钢铁当前的需求,而且能够随企业的可持续发展需求的增长而拓展。利用该解决方案能够有效降低企业因能源消耗数据统计、表单维护以及报表、数据处理而产生的费用;通过对环境监测数据的在线分析,实时有效的识别资源节约、环境改善机会,帮助企业进行能源消耗的实时监测、准确统计和详细预测,最终为企业节能降耗和自我完善提供确凿的数据基础和有力的决策支持。
1.3.2.项目工作范围
根据对昆玉钢铁的调研分析,结合企业实际,“能源管理中心解决方案”初步规划以企业下辖各生产线的用电、用水、用汽、用气、用煤三级计量,对各类用能计量表具的用能数据在线监测和用能动态管理。
对于系统能源管理所需的部分暂不具备在线监测的用能数据,结合现有电能源消耗的数据录入,保证能源基础数据的完善,以达到统一实施能源指标管理的目的,针对公司的重点设备管理建立全面的监测、管理机制,在完善企业三级计量体系的基础上,为企业及各分公司领导的经营管理提供实时、准确的数据支持和决策辅助。
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