浅谈智慧化工在现代煤化工生产运营中的应用及实践
Application and Practice of Intelligent Chemical Industry in Modern Coal Chemical Industryproduction and Operation
司军东
SiJunDong
(国家能源集团鄂尔多斯煤制油公司,内蒙古 鄂尔多斯 017010)
(Ordos Coal to Oil Company of National Energy Group, Ordos, Inner Mongolia 017010)
摘要：随着市场化经济的快速发展，各行业竞争压力在逐渐增大，煤化工企业深切体会到信息化管理对于提高煤化工企业效率和效益的重要性，对信息化管理能够促进企业安全稳定发展也基本达成共识。为了进一步提高煤化工企业对智慧化工管理的重视程度，从介绍智慧化工管理的先进性，分析智慧化工管理在煤化工生产调度运营中的重要性，来阐述智慧化工在现代煤化工生产运营中的应用及实践。
Abstract: With the rapid development of market economy, the competitive pressure in various industries is gradually increasing, coal chemical enterprises deeply realize the importance of information management to improve the efficiency and efficiency of coal chemical enterprises, information management can promote the safe and stable development of enterprises has basically reached a consensus. In order to further improve the importance of coal chemical industry enterprises to intelligent chemical industry management, the application and practice of intelligent chemical industry management in modern coal chemical industry production and operation are analyzed from the introduction of intelligent chemical industry management and the importance of intelligent chemical industry management.
关键词：智慧化工；特点；现状；先进性；重要性；应用；实践；
Key words: intelligent chemical industry; characteristics; status quo; advanced; importance; application; practice;
智慧化工的定义
利用现代信息化技术，实现化工生产过程中全面的设备智能化、生产高效化、安全监测预警等，在传统的化工生产操作上附加了人工智能技术，实现了智能信息化转型的化工生产场景，属于化工生产自动化的高级发展阶段。
智慧化工的作用
目前化工行业安全生产形势严峻，有着各种特殊性质的化工原料和复杂的工艺流程，导致化工企业安全生产事故频发，从而对安全生产管控、应急处理能力要求越来越高。针对化工企业和化工园区的安全生产问题，智能化工管理全面采用AI视频智能分析技术，对化工生产过程、现场人员行为、人员安全着装、现场环境风险、设备运行状态等进行实时智能监测报警管理，从而保证化工企业能够实现安全可控的智能化生产管理模式。
一、现代煤化工企业生产特点
现代煤化工是指以煤碳为主要生产原料，生产出多种清洁燃料和基础化工原料的煤炭加工转化产业，具体包括煤制油、煤制天然气、煤制烯烃以及多种化学产品联产等领域。现代煤化工是煤化工产业未来发展的趋势和方向，对于保障国家能源安全，促进煤炭清洁高效利用和煤炭产业转型升级，实现新的经济增长点，具有非常重要的战略意义。
现代煤化工企业属于连续的流程型产业，生产具有资源依赖性强、工艺技术先进、生产流程复杂、设备高度专业化、产品销售价格受市场需求的影响较大等特点，同时生产过程具有高温高压、低温、真空、易燃易爆、腐蚀和有毒有害物质多、生产连续性强等特点，从而使煤化工生产企业更加重视生产过程中的安全管理和稳定生产，从经济效益最大化角度要求保证设备长周期、满负荷运行，从可持续发展角度提高企业清洁生产和环境保护的能力。
二、现代煤化工企业信息化现状
1、在信息化思想认识方面
现代煤化工行业属于改革开放后新形成的高新技术产业，由于技术装备智能化水平高、市场信息观念和现代化管理意识强，因此其信息化建设环境较好，大多数企业在建设时已经把信息化建设考虑在内，同时现代煤化工企业效益普遍较好，煤化工产品种类多，企业竞争环境复杂，竞争压力相对较大，同时企业领导已经意识到只有企业信息化达到较高水平，才能在今后激烈竞争中更好地生存和持续发展。
2、在信息化基础设施建设方面
近年来，我国煤化工企业在信息化基础设施建设、硬件平台建设、软件系统建设，网络化建设等方面进行了比例较高的投资。目前绝大部分煤化工企业都能够通过内部网络共享数据和资源，并通过互联网和企业内部网进行数据交换和共享。现代煤化工企业基本实现了办公自动化的基本配置。大多数煤化工企业都拥有许多先进信息技术、设备和系统，如管理信息系统、软硬件管理、网络技术、大型数据库、维修维护技术、煤化工专用软件设计与开发，未来还将拥有多媒体和可视化等技术。在部分煤化工企业中，OA（企业内部邮箱）、MES（生产执行）、、CＲM(客户资源管理)、EＲP(企业资源计划)等先进系统都有不同程度应用。
3、在信息化应用程度和发展水平方面
目前我国大多数煤化工企业都建立了信息化管理机构，但信息化管理机构管理水平有待提高，管理职能和管理权限不是很明确。煤化工企业信息采集手段大多数采用信息化手段与人工手段相结合方法，在企业内部建立了局域网，实现了办公信息共享，实现了信息安全保障，公务信息、督办执行情况、会议通知等办公信息无纸化传达，下一步要实现可视电话、视频会议等功能，同时建立一个全面、统一的信息平台，实现各系统之间集成。但是普遍企业没有充分利用网络资源进行有效挖掘，特别是电子商务运用上还比较落后，煤化工企业信息化决策依然停留在依靠经验进行决策时代，煤化工企业信息化设施维护保养与信息化发展还不相适应，还不能满足煤化工企业信息化管理发展需要。总之，煤化工企业智能化、信息化管理正处于快速发展阶段，但是在智能化、信息化应用深度和广度方面，还没有充分发挥信息化管理的应有优势。
三、智慧化工管理的先进性
1、更加安全：智慧化工将融合互联网、大数据、云技术、分析风险、人工智能、现代安全管理等理论和技术，通过对生产过程信息的收集，对企业安全生产情况进行集中分析，在风险管控、人员管理、隐患排查、特殊作业管理、应急救援等方面实现了预测预警、辅助救援等功能，实现对人、设备、环境等方面的智能化安全管理。
2、更加稳定：智慧化工将生产设备和生产工艺的精细化、规范化、科学化、连续性给予更多的关注和技术保障。通过智能化系统，实时监控运行过程中温度、压力、流量等参数，实时监测、判断工况和质量异常波动，自动处置操作，以最优的设备工控、生产工艺、最佳的操作方法、最安全环保的工作措施，保证整个煤化工生产的安稳长满优。
3、更加清洁：智慧化工将面向煤化工全产业链协同发展、全生命周期一体化生产执行、全要素工艺过程控制优化，着力提高资源利用效率，持续减少污染排放，提升安全环保水平，形成低消耗、低排放、高效率的产业发展方式，使煤化工发展成果更多更好地惠及社会，更好满足人民群众对美好生活的向往和需求。
4、更加智能：智能化是自动化发展的方向，是建设智慧化工的必由路径，是未来制造业发展的重大趋势和核心内容，也是加快发展方式转变，促进煤化工行业向中高端迈进、建设世界一流的重要举措。在智慧化工中，智能制造技术包括智能装备和智能制造系统，智能装备面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展需求，重点包括智能仪器仪表与控制系统、关键零部件及通用部件、智能专用装备等。它能实现各种制造过程自动化、智能化、精益化、绿色化，带动装备制造业整体技术水平的提升。智能制造系统由智能机器和人类专家共同组成人机一体化系统，以高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，从而取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的智能。
四、智慧化工管理在煤化工生产调度运营中的重要性
1、加快清洁化生产
煤化工生产主要包括煤液化、煤气化、煤焦化，生产煤制柴油、甲醇、二甲谜及其副产品等，现代煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、石脑油、调和汽油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、电力、热力等，以及煤化工独有的特种航空煤油等化工产品，是煤炭清洁化加工的过程，也是煤炭清洁化加工的未来发展方向。技术创新是加快推进煤炭清洁化利用的重要途径。
2、促进煤化一体化发展
现代煤化工发展紧紧依托于煤炭资源的开发与利用，并与其它相关能源、先进化工技术相结合，已逐步形成煤炭—化工一体化的新兴技术产业。现代煤化工一体化技术可实现煤炭利用、清洁燃料、化工生产的共同协调发展，对于促进我国各类资源综合利用具有十分重要的现实意义。
3、形成高新技术优化集成
根据煤种、煤质特点及生产的目标产品不同，现代煤化工生产需要采用不同的煤碳转化高新技术，并针对能源梯级利用、产品结构要求的不同集成多种工艺技术包，来提高整体经济效益。近年来，智能化工管理技术在现代煤化工生产领域广泛应用，推动了现代煤化工生产过程与互联网技术的深度融合与发展。
4、提高煤炭资源高效利用率
现代煤化工注重煤的洁净、高效利用，在同一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、高效利用，以及对副产煤气、合成尾气、煤气化灰渣等废物和余能的综合利用。
5、达到经济效益最大化
通过对工厂实行大型化、基地化建设，采用大型设备，应用智慧化高新技术，发挥资源与价格优势，掌握市场信息，实现资源优化配置，技术优化集成，管理智能化等措施，减少工程建设的资金投入，降低生产成本，提高综合经济效益。
6、建立绿色环保生态圈
通过对各类资源的综合利用及污染的集中治理，达到减排增效，实现保护环境、绿色发展。通过现代煤化工产业基地化效应，带动了煤炭开采业、装备制造业、运输业、现代服务业等协同发展，建立了全产业链的绿色环保生态圈。
五、智慧化工管理在现代煤化工生产运营中的应用
1、协同优化供应链管理
通过对生产动态管理和生产运营计划的协同优化，实现整体业务信息集成共享、业务管理高效有序协同、生产管理优化动态调整，全面提高资源配置优化水平。
2、生产经营精益化管理
加强生产精益化管理，全方位细化安全生产管控、优化工艺流程管理、强化设备运行监测，对物料、能耗等生产数据实行“班跟踪、日平衡、月结算”，实现从原料进厂到产品出厂的全过程数字化管控。
3、设备健康和可靠性管理
通过对设备健康监测和可靠性管理系统建设，实现大型机组和泵群的实时在线监测，形成了以预知维修为核心全方位、全过程、全要素设备健康因素监控及分析；利用大数据分析及专家知识库对关键机组进行在线故障定位及寿命预测。
4、立体仓库自动化管理
应用物联网链接、红外线监测及工业机器人技术，建成煤化工企业超大型、全封闭、全自动、全方位、无人操作的立体物流仓库，从而实现了原材料进厂、产品出厂、仓储作业的全自动化操作和可视化监管模式。
5、生产过程自动化控制管理
加强生产工艺过程自动化控制，主装置应用先进生产控制技术，优化运行管控参数，实施PID性能评估系统、APC先进控制系统，提高了生产过程中能耗优化使用和产品质量管控。
6、HSE移动作业监控管理
通过现场工业定位传感器、工业无线网络和智能化终端，实现了现场作业票“定时、定位、定票、定人”的管理，全面提升了现场作业过程的安全管控水平。
7、三维可视化监控管理
建成覆盖全厂生产装置、系统管廊与地下管线的可视化三维立体模型，对生产装置的设备运行状态、仪器仪表位号及状态进行可视化展示，实时准确监控、优化调整生产运行工况，同时将地下管网切割为20层立体展示，全面杜绝了因施工动土作业破坏地下管网及隐蔽工程的现象。
六、智慧化工在智能工厂建设中的实践
1、中国石化智能工厂建设
2012年9月，中国石化正式启动智能工厂（试点）建设，并选择燕山石化、镇海炼化、茂名石化、九江石化等企业作为智能工厂建设试点单位。至2018年底，4家试点企业生产运营管理的自动化、可视化、数字化水平明显提升，累计增效超过27亿元，有效地促进了企业的全面转型升级和提质增效。其中九江石化、茂名石化、镇海炼化被国家工信部评为全国智能制造示范企业，同时燕山石化被评为北京市绿色工厂。通过数家典型企业智能工厂的试点建设，明确了智能工厂的建设要以一个平台、两个支持体系、三条主线、四项能力、五化特征、六大核心业务域为指导方针，并逐步进行推广。
2、煤化工企业智能工厂建设
中国石化智能工厂建设的最佳实践和成果，已成功推广复制到中煤蒙大、中煤榆林、大连恒力石化、新疆中泰等能源化工企业，助力中煤蒙大、中煤榆林、新疆中泰成为全国智能制造试点示范企业，引领了传统煤炭能源企业高质量发展。目前能源化工行业正逐步把工业大数据、物联网、新一代人工智能等技术与生产工艺、管理模式、业务特点进一步高度融合，从而形成了工业互联网“平台+数据+应用”的智能化、信息化建设模式。陕煤集团榆林公司正通过打造一个工业互联网平台，集成三层数据和应用，建立九大核心主题来开展智能工厂建设。
3、煤化工企业大型化、基地化、智能化建设
现代煤化工企业的发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代智能工厂，如国家能源集团百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型化工联产系统等。在建设大型煤化工企业的基础上，形成新型煤化工产业基地，各产业基地包括若干不同的大型化工厂，实现智能化统一管理，将成为我国新的重要能源格局。
七、结束语
智慧化工建设，将使煤化工产业提高装置运行质量、改善安全生产状况、增强科技创新与转化能力、改善装置能耗水耗水平，落实标准化管理体系，提高管理的精益化程度以及核心生产业务的信息化支撑程度，在减人少人、提高单位劳动生产率、加强危化品和危险作业管控、积极创造条件逐步实现 DCS 国产化、加强技术培训提高操作能力等方面都会有突出的体现。未来，智慧化工建设将攻克并掌握一系列智能生产关键技术并形成自主知识产权，带动现代煤化工行业整体智能化生产管理水平的提升。智慧化工建设将实现化工生产全要素优化，形成对所有生产环节的及时跟踪、预知维护和科学决策，预计装置有效控制回路的自控率基本可保持在 95％以上，关键设备维护成本降低 3-5%，真正实现化工生产的高效率和高效益以及多业态协同发展的产业生态；智慧化工建设将有效提升化工生产安全管理水平，实现对化工生产危险源、危险品的统一、规范管理，实现对安全生产隐患的早期预防、及早治理和紧急事故状态下的快速响应、科学处置和统一指挥调度，做到对化工生产事故的可防、可治、可救，形成立体的安全管控技术支撑网络；智慧化工建设将有效提升综合能源管理水平，做到平衡生产、合理消耗、绿色利用，有效提升能源利用效率、降低污染排放。通过智慧化工建设，将在现代煤化工产业逐步形成技术探索、技术研发与应用推广相结合，相互支撑、相互促进、共同发展的良性互动机制，培育和开创企业数字化、网络化、智能化发展的新空间。
参考文献：
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作者简介：司军东，男，本科，工程师，研究方向：煤化工管理。
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