数字化工艺管控可持续挖掘节能空间 广域铭岛助力高耗能行业绿色转型

红龙1 2023-09-11 17:18:35

     数字技术能为传统高耗能行业带来怎样的改变?一张基于工业互联网平台开出的数字化“药方”,正助力广西、山东、新疆等地重点企业实现电解铝工艺管控的标准化智能化,可为企业带来数千万元年化节降效益。

     近日召开的“2023·广域铭岛电解铝高质量发展论坛”上,广域铭岛解决方案专家分享了数字化节能降碳“术”,引发行业顶级专家学者及业界代表们的深入探讨。

      以数字化方式实现电解槽工艺自优化

      铝是金属里面仅次于钢铁的重要战略资源,是发展航空航天、新能源汽车、动力电池、电子信息制造等新兴产业的重要支撑。

      相关数据显示,当前我国电解铝行业吨铝综合电耗在13300多千瓦时,运行产能稳定在4000多万吨,是工业领域绝对的耗电大户,也是国家“双碳”目标下节能治理的重要环节。

      在节能降碳上,行业中有不同的探索路径,包括低碳冶炼技术、清洁能源电解、节能槽设计等,其中电解槽工艺数字化管控是有效且必要的手段。

    “电解槽电解过程用电占吨铝电耗的90%,但传统企业在电解槽工艺管控上,难以摆脱依赖个人经验的泥潭,使得工艺标准不统一、执行不到位,易出现槽况不稳而导致电耗增加。通过数字化管控可以有效解决这些问题。”

      广西百矿集团工艺研究专家易勇厅介绍,百矿集团与广域铭岛共同探索数字化节能降碳,基于Geega(际嘉)工业互联网平台,搭建了电解铝智能分析平台,集成电解槽槽控数据、质量化验数据、温度等测量数据等多环节数据,以槽状态、工艺参数和槽分类三大标准对电解槽做综合判断,并给出操作建议,有效解决了“有监控没结论、人工判断随意性大”等问题。

▲百矿集团德保基地

      不仅如此,通过数字化方式还可以实现电解槽工艺的自优化。广域铭岛节能降碳解决方案专家黄勇彪介绍,数字化的工艺管控除了要标准化,更要智能化。“在工艺知识、经验数字化封装的基础上,运用机器学习和统计学的理论和方法,可以持续挖掘潜在优化空间,并通过数字化闭环管控进行固化、沉淀,完成滚动寻优。”

      在百矿德保基地,上述数字化智能化的工艺管控,落地实施不到一年即获得超2500万节降效益,实现“一个平台,两大改变,三大提升”——即建立一个具有电解铝行业特色的大数据智能分析平台,改变工艺决策思路和知识传递沉淀,提升管理水平、决策效率和经济效益。

      通过炉膛仿真辅助工艺提升

     “工艺管控的标准化和智能化,本质是基于现有的数据沉淀和专家经验,以数字化方式来做固化和提升。但我们还可以做‘增项’,实现更深度数字赋能。”广域铭岛基于Geega(际嘉)平台的数据采集和解析能力,开发电解槽炉膛仿真系统,通过槽况监测和分析指导电解槽工艺管控。

       炉膛是电解槽启动初期在内部四周生成的一层固体结壳。规整的炉膛可起到保温作用,降低电解槽热损,减少能量输出,同时也能保护电解槽侧部不被熔融电解质腐蚀,增加槽寿命。因此,对炉膛进行动态监控,能给工艺管控和电解槽管理提供有效决策指导。

     “实现炉膛的动态在线监测很难,因为电解槽内部900多度高温和强磁场,有很多无法直接用数学模型表达和量化的非物理量,比如内部的热对流、热辐射方式和比例等。”广域铭岛电解铝专家赫耕介绍,由广域铭岛自主打造炉膛仿真系统,基于三钢温度、电解槽实时运行数据、工艺参数,运用算法、大数据、机器学习,可以得到电解槽内部炉膛变化趋势,实现高时效性的炉膛仿真,为电解槽的长期高效稳定运行提供数据支撑,保证产量与质量、减少热损失、节约电耗、延长槽龄。

      目前,炉膛仿真系统应用在部分电解铝厂,已取得了良好成效,正在更多生产基地进行应用和推广。

▲百矿集团德保基地数字孪生工厂

      同时,孪生辅助决策的方式,也从设备层扩大到产线、车间、整厂及集团。在百矿集团,广域铭岛助力企业构建了数字孪生铝厂和电厂,实现了数字世界对物理世界的实时还原和反向指导。“在电解铝、钢铁、焦化、磷化工等高耗能行业,孪生、运筹优化、AI算法、机器学习等数字技术还将有广阔的应用空间。”

      从能源密集型向环保型转变,从低效生产到高效生产,电解铝行业正经历着蜕变。广域铭岛将携手更多的“创变者”和“攀登者”,持续为行业数字化发展贡献更高价值的解决方案,同时基于高耗能行业共性特点,加速数字技术赋能,推动高耗能行业实现绿色低碳的进化。

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