科创中国
高炉仿真模型开发及其在铁区大数据一体化管控中的应用
发布时间: 2021-11-10
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
新技术
行业领域：
制造业
成果介绍
钢铁行业作为我国国民经济的支柱性产业，面临能耗高、排放高、危险源多、安全事故频发、劳动生产率低等问题。铁区是钢铁全流程的成本、能耗、排放中心，而高炉作为铁区生产的核心，是一种多相态物质相互作用的化学反应容器，其生产过程具有多工序、多变量、强耦合、强非线性、大时延、边界条件动态变化等复杂特征，因此高炉长期以来被视作“黑匣子”。本项目通过将仿真技术和钢铁工业的深度融合，攻克了高炉冶炼过程中涉及多相流、复杂物理化学反应、传热等耦合求解时模型计算稳定性差、易发散等世界性难题，首次提出面向复杂场景的气-固两相解耦处理的全炉仿真模型，并分解为炉身镜像模型、气-固两相流模型、软熔带模型、风口及燃烧模型、炉缸侵蚀预测模型等5大模型，通过气-固两相流模型实现各子模型间的耦合。同时，以全炉仿真模型为核心，行业内首次研发建立“目标管控-仿真模拟-数据挖掘-反馈控制”的HCPS管控一体化技术架构，动态确定仿真边界条件，开发了生产智能诊断、操作预测控制等决策模型，准确率达到 95%以上，大大提升了高炉生产的智能控制和一体化管控水平。目前，该模型已在中国宝武、南京钢铁、中天钢铁、越南台塑、印度JSW、浦项、新日铁住金、乌克兰等国内外近30个大型钢铁项目中应用，近3年创造直接经济效益***亿元。所应用的项目总计钢铁产能约6000万吨，每年减少CO2排放176万吨，每年产生间接经济效益15亿元。项目成果达到国际领先水平，依托该技术，有力支撑了中国宝武韶钢建成全球首个铁区智慧中心，打造了钢铁行业智能制造的标杆。此外，项目申报专利27件（已授权12件），其中发明专利26件，获批软件著作权44项，发表论文13篇，发布团体标准1部。
成果亮点
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