【佛山陶瓷网】探索“窑炉如何优化控制及能效管理”很有必要

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    探索“窑炉如何优化控制及能效管理”很有必要

一、概述经过20多年的发展，陶瓷产业已经在我国国民经济甚至世界陶瓷行业中占据比较重要地位，就行业整体水平而言，虽然中国陶瓷生产工艺与装备已大为改观，但整体表现仍大而不强。大表现为：产量高、耗能大、碳排放多。不强表现为：管理、自动化水平低。能效低。在节能环保的双重压力下，陶瓷企业基于自身生存需求及经济效益需求，必须继工艺改造、设备改造。笔者认为“在综合自动化系统及先进控制应用方面寻求更加先进的智慧生产管理模式，进而减员增效”是一个重要发展趋势。

本文所指的窑炉优化控制及能效管理工作系统旨在提高陶瓷窑炉的自适应、自诊断以及自动化水平，降低单产能耗使生产系统始终追赶高水准。

陶瓷窑炉生产工艺流程中存在着复杂的串并联关系，行业人士谓之“多变量”。从总的工艺流程看，物料平衡方面是生坯（含水率7%左右）依次通过烘干、氧化分解、煅烧烧结三个串联阶段，最终得到陶瓷半成品。但在这个生产流程中，局部环节上又同时存在着吸放热和一些能量的循环现象。故陶瓷热工既有流程工业的共性，又有自身的个性。

之前，陶瓷热工是有人来控制，尽管现在局部领域有了一些发展，但是控制着窑炉诊断或者信号处理的仍然是人。一条条窑炉生产线是由一个个独立思维的控制者来完成，相互之间的信息共享非常单一而且效果不一。因此构建一套新型陶瓷生产过程（烧成工序）优化方法体系与系统总体架构，对实现了陶瓷烧成的综合信息化，提高了陶瓷企业的核心竞争力，将显得越来越有必要。

二、窑炉优化控制及能效管理工作系统的技术难点及解决方案：

a、技术难点

管理扁平化是陶瓷企业实行窑炉优化控制及能效管理工作系统所遇到的一个主要瓶颈。陶瓷烧成工序管理环节多，功能诉求多，信息系统异型、异构网多。我国陶瓷行业比较粗放，人员计算机水平不高。

b、解决方案：

如果将日常管理在各个工艺点与执行点之间，人为地架设一个人脑中枢，将出现“老瓶装新酒”的现象，丝毫不利于管理的优化以及效率的提升的，甚至还比不上之前的“对位紧逼”式的传统管理。因此，根据陶瓷厂半成品车间的生产运作内容分析，陶瓷企业实行窑炉优化控制及能效管理工作系统不可避免的牵涉到流程再造。

计划分解：以车间内单产能耗最低是的生产范例为目标分解生产计划

质量管理：建立生坯烘干、氧化分解、煅烧烧结过程的双向质量模型

能源管理：监测窑炉、干燥的能耗数据，建立各生产窑炉能源消耗模型（热流图软件），并进行数据自动采集、生成和统计分析。

设备运转状况管理：监测窑炉干燥运行状态，根据与标准模型的偏差幅度，人工或智能给出故障原因和操作指导。

作业调度：根据运行工况和生产计划任务，下达具体的控制指标。

节能降耗的重点在于优化控制系统和能效管理系统（能源监控中心）的建设。整体系统投运后，各运营环节内部及彼此之间的信息流动更快捷、更合理，实现了陶瓷企业整个生产运营的综合信息化，设备能效及管理效率。

陶瓷生产运营优化需要处理的几个问题:

问题一：进行良好优化控制的前提是需要对生产线现场信息及时准确的把握，而陶瓷烧成过程中部分关键参数难以获取完备信息.(1、部分关键参数（流量、压力和气氛等）无法直接或在线测量。2、我国陶瓷企业测控点普遍配置少，比国外同类规模企业少。)

问题二：陶瓷烧成过程的复杂性为自动控制与过程优化带来极大难度。（1、陶瓷烧成过程具有多变量、非线性、大时滞的特性，对过程控制与优化带来极大困难。2、与国外同行业相比，我国陶瓷企业原材料、燃料波动较大，设备稳定性较差，同样是过程控制与优化客观上的不利因素。）

问题三：陶瓷企业用能水平仍然主要人工定期抄表进行统计，这种方式存在数据滞后、时效性差、数据单一等问题，不能为企业管理与调度人员及时、准确的提供生产实时用能信息，同时不能提供科学的决策支持。

三、陶瓷企业能源监控中心

陶瓷企业能效管理系统从整体看，相对复杂而庞大，针对国内多数陶瓷企业现状，能效管理系统的具体实施可分为两步走，第一步可先实现窑炉能耗数据采集与监控子系统，包括：窑炉电量采集与管理系统、窑炉煤耗采集与管理系统的应用，并进行初步的能效管理与分析。第二步则完整实现窑炉能效管理与分析子系统，实现陶瓷烧成过程的能效科学管理。

四、应用与推广

事实上，通过直接采集甚至特定经验公式获得样本数据，并通过横向的能效对标分析，完全达到直接指导自动控制与过程优化的目的。

a、任何生产异常，首先是关键参数异常造成。

b、大批量的关键参数或模型对比，异常参数将无疑遁形。c、同样，任何工况异常，首当其冲的也是特定设备的性能或者执行异常引起，在与模拟运行模型对比时，必然会有所体现。d、在网络的传输对标条件下，标准可以是本厂、兄弟厂甚至同行业的标杆厂，所以该管理系统的技术、管理先进性毋庸置疑，它完全就是一个虚怀若谷、执行到位的管理者。当然，这种系统开发起来不会那么简单，但是我觉得一些有实力的、致力于做强的陶瓷企业，完全可以与相关单位联合起来，分阶段进行，由简至繁，合力开发，逐步完善，最终实现智慧生产、优化管理是完全有可能的。

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