干勇 干勇:时代呼唤着中国钢铁向智能化、绿色化发展

干勇 干勇:时代呼唤着中国钢铁向智能化、绿色化发展

国际新闻2021-09-15 14:06:34

2020年底,工业和信息化部就《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》公开征求意见。《意见》提出,到2025年,钢铁产业将基本形成产业布局合理、技术装备先进、质量品牌突出、智能化水平高、全球竞争力强、绿色低碳的可持续发展格局。《意见》对“十四五”期间钢铁行业发展提出了更高要求。

那么,“十四五”期间,钢铁行业如何在智能化、绿色化领域实现更高质量的发展?围绕这一话题,日前,中国金属学会理事长、中国工程院院士干勇在接受《中冶报》采访时,深刻解读了钢铁行业智能化、绿色化发展现状,指出了钢铁行业智能化、绿色化发展领域存在的问题和突破方向。

工艺、生产和管理的智能化必须同时进行

“智能制造将是“十四五”期间工艺制造业技术创新的主要抓手和转型升级的主要路径。中国已经成为全球黄金生产中心和消费中心,应该进一步成为全球黄金教育中心和研发中心。时代呼唤中国钢铁向智能化、绿色化发展,中国将引领全球冶金技术发展。”干勇指出。

“智能制造是深度融合先进信息技术和先进制造技术的大系统。它是由智能产品、智能生产和智能产业模式三大功能系统和工业互联网支撑体系构成的大系统。”干勇这样定义智能制造。

对于钢铁行业来说,智能制造的实践主要体现在生产过程的智能化。他认为,钢铁企业过程智能的内涵极其丰富,主要体现在以下几个方面:一是建立过程机理与生产大数据统计规律相融合的复合调控模型,提高生产过程的精确控制水平。其次,深入研究基于钢厂智能的传输现象,形成适合钢厂智能的传输理论,指导钢厂智能生产作业。三是深入研发可靠的在线检测技术和装置,借助复合调控模型,实现对全过程运行效果的实时监控和闭环调控,提升对过程运行状态的控制水平。四是扩大自动化技术和单个过程的过程参数和过程控制参数的监测、信号采集和传输等基础自动化设备的应用范围。五是完善与过程制造业智能化相匹配的控制理论和算法,发展仪器仪表、计算机控制、软件编程、大数据分析等信息技术,推动过程制造业智能化升级。

钢铁企业如何实现智能化生产?面对中冶新闻记者的这一提问,干勇给出了以下建议:

一是构建实时传感、数字化、工业互联网系统,及时采集产量、质量、能耗、加工精度、设备状态等数据,与订单、工序、人员关联,对生产全过程进行追溯。二是开发复杂条件下的专用图像处理技术。三是建立高精度复合模型或仿真中心,以及全过程集成控制系统。四是构建过程设备智能运维体系,包括大型关键设备健康监测与智能维护系统、跨区域、跨行业、跨平台的设备运维云平台、设备运维远程响应机制及配套服务体系。

“钢厂生产过程的智能化,必须有一个覆盖全过程的智能管理系统。”在干勇看来,这个智能管理系统应该涵盖设备、质量、能源和数据的管理。比如智能设备管理,需要设置设备管理模块,最大限度地减少设备的非计划停机时间;智能质量管理,需要建立质量数据库,为产品档案提供基础质量数据;对于智能能源管理,需要制定多场景能源计划,准确预测能源的消耗和产生,并结合能源网络的反馈信息,实现能源网络的动态调节,减少气体、蒸汽等气体的排放;智能数据管理将产生设计、流程、制造、仓储、物流、质量、人员等业务数据。这些数据可能来自ERP、MES、QIS等应用系统。因此,企业应该构建边缘计算、工厂数据中心和云计算平台,确定哪些数据应该在工厂内部处理,哪些数据应该上传到云平台进行处理。

“2020年新冠肺炎疫情期间,宝山钢铁将宝山基地冷轧厂热镀锌智能车间改造为24小时运行、无人值守的‘黑灯厂’,两条200米长的生产线基本实现了机器代人作业,每条生产线只有2 ~3名工人进行移动巡检。而且,当生产线遇到技术问题时,工程师可以在家通过手机解决问题。通过手机上的软件,相关工作人员不仅可以清楚地看到上海宝山基地的运营状况,还可以看到3000公里外的宝钢湛江基地的情况,真正做到‘无产’。”干勇以宝钢冷轧厂智能热镀锌车间为例,介绍了钢铁企业如何利用智能制造实现远程生产。

“钢厂未来智能制造的目标将是打造全球领先的绿色、智能、创新、精品工厂;遵循‘最佳工艺、最快信息、最佳智慧、最高效率、最低成本’的智能制造解决方案,打造引领全球同行、全行业智能制造架构水平最高的智能制造标杆。”干勇这样描述智能制造的愿景。

智能制造的成就、挑战和机遇并存

据干勇介绍,目前钢铁行业智能制造的发展主要有以下特点:

一是两个产业融合水平明显提升。2018年钢铁行业两业融合指数达到51.2%,关键工序数控化率达到68.7%,应用电商的企业比例超过50%。大型钢铁集团企业两个产业融合水平较高,融合指数为56.2%,高于行业平均水平5个百分点。基本上,从上到下、纵向一体化地构建了“生产线自动化系统、过程控制系统、生产执行系统和制造管理系统”四个层次的体系。

二是智能化装备水平明显提升。宝钢、南钢、沙钢、鹤钢等国内钢铁企业的生产环节都应用了智能设备,不仅提高了作业精度和生产效率,还加强了安全保障。

三是软件产品不断创新。随着我国钢铁企业智能化水平的不断提高,国内智能制造团队开发出了许多优秀的智能制造软件产品。

四是知识产权不断丰富。目前,国内重点钢铁企业已获得多项软件著作权,部分项目还获得冶金科学技术奖。

“虽然钢铁行业两个行业的融合在不断深化,但距离智能制造还有很大差距,需要不断提升数字化、网络化、智能化水平。”干勇坦言,“这些差距主要表现在流程数学模型适用性差、未能打通全生命周期的质量控制通道、供应链协同差距较大、管控一体化水平有待提高。”

干勇认为,钢铁行业智能制造的目标是,到2022年底,形成以标准和平台服务为导向的钢铁行业智能制造推进机制,全面提升钢铁行业数字化、网络化、智能化水平,形成一批可复制的解决方案。提高工业软件应用在钢铁企业的渗透率,促进R&D钢铁企业的提升和设计、数据分析、质量控制、能源管理、环境管理、集成应用、协同创新等。,并推广钢铁

他建议钢铁企业建立完善的智能制造标准体系,夯实智能制造基础;提高自主创新能力,攻克关键核心技术;创新产业机制,搭建协调发展平台;研究行业智能制造解决方案;推进大数据应用,提升钢铁企业智能决策水平。

钢铁工业必须引入绿色发展计划

“钢铁行业绿色发展是指按照循环经济基本原则,以清洁生产为基础,以资源高效利用、节能减排为重点,综合集成钢铁产品制造、能源转换、废物处理和消费等功能,能够与其他行业和社会生活实现生态连接,从而保证良好经济、环境和社会效益的发展模式。”干勇对钢铁行业的绿色发展做了深入的定义。

他进一步介绍,进入新世纪以来,钢铁行业在绿色发展方面取得了长足进步,如干熄焦、高炉和转炉干法除尘的引进、研发和推广,高炉渣、转炉炉渣和含铁粉尘的处理和综合利用,焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气和各种蒸汽的循环利用,自发电技术的推广等。

“随着绿色发展的深入,钢铁行业吨钢综合能耗逐年下降,吨钢二氧化碳排放量逐年下降,吨钢新增用水量逐年下降,固体废物利用率逐年提高,产业生态链实现良好发展。”干勇在总结钢铁行业绿色发展成就时表示,挑战也是存在的。

一是能源消耗和污染物排放总量大,资源环境承载能力有限。干勇说,京津冀、长三角和珠三角地区占中国陆地面积的8%,但它们消耗42%的煤炭和60%的铁矿石,生产55%的钢铁。高度密集的工业布局造成了这些地区严重的环境污染。

二是各企业节能减排进度不一,超低排放改革难度大。“据统计,非重点钢铁企业生产的粗钢占13%,但它们排放的二氧化硫占53%。每吨钢的二氧化硫排放量是重点企业的6倍。”干勇说,“再加上我国钢铁行业严格的环保标准,在控制污染物总量的同时严格控制排放浓度是非常困难的,钢铁企业的环保成本也大大增加。”

三是绿色技术支撑体系不完善,绿色发展的科技创新能力有待加强。“钢铁行业在应用节能技术方面取得了良好的效果,但这些技术大多源于国外。我国在污染物协同控制领域自主开发的核心技术储备仍然严重不足。行业普遍注重产品和生产工艺的开发,对节能减排的技术创新重视不够。投入不足、对废物消费和工业应用技术的发展和扶持政策支持不足、以企业为基础的产学研科技创新体系效率低下、评价体系不完善等是突出问题。”干勇指出。

针对钢铁行业绿色发展面临的挑战,干勇提出以下建议:

一是调整结构,控制总量。要研究以结构调整和产业升级为主线的合理需求和总量控制,提出钢铁行业绿色发展总体规划;淘汰不符合国家环保排放标准、能耗限额标准和产品标准的落后产能、落后技术和落后产品;减少重复建设,控制总产量。

二是完善绿色发展的科技创新体系。有必要对R&D从事行业共性关键技术的单位和个人给予资金支持,加大对行业共性关键技术开发的投入比例;推进研发成果产业化和工程化转化,形成支撑钢铁产业绿色发展的持续驱动力;在诚实开放的基础上,完善激励机制,推动企业真正成为绿色发展技术创新的主体;与相关部委协调,注重产业和生态链相关的关键技术开发和示范项目的引导性投入。

三是立足内需调整钢材出口政策。出口导向不能作为解决产能过剩的出路;禁止生铁、钢坯等初级产品出口,严格限制高能耗、低附加值产品出口,劝阻大量中档产品出口;对技术含量高的钢材出口,以动态管理的形式调整出口目录;鼓励加工成高端成品或机电产品出口;鼓励在国外建厂,就近生产销售。

第四,鼓励利用废钢资源。推动社会报废形成“回收、分类、加工、配送、利用”的完整体系;对符合准入条件的废钢加工配送企业给予60%的减免税政策;鼓励资源性产品进口,规范简化废钢进口管理程序,在零关税基础上,将进口废钢增值税税率降至8%~10%。

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