钢铁行业MES解决方案——炼铁篇
供稿：GE 自动化&控制
- 关键词：GE智能平台,MES,钢铁
- 摘要：高炉系统是炼铁系统中重要部分。高炉的作用就是利用铁矿石、焦煤、助溶剂等原料产生出铁水。原材料从高炉顶部注入，热风从高炉底部吹入，经过一段时间的冶炼，最后铁水从炉底排出进入下一道工序，而沉淀在炉底的铁渣通过冲渣系统排出......
高炉系统是炼铁系统中重要部分。高炉的作用就是利用铁矿石、焦煤、助溶剂等原料产生出铁水。原材料从高炉顶部注入，热风从高炉底部吹入，经过一段时间的冶炼，最后铁水从炉底排出进入下一道工序，而沉淀在炉底的铁渣通过冲渣系统排出。它的主要工艺线可分为热风炉系统、高炉炉顶系统、高炉矿槽系统、高炉本体系统和水处理及除尘控制系统等。
热风炉系统
热风炉可分为内燃式和外燃式两种。其主要工艺如下：煤气和助燃空气从底部进入热风炉内的燃烧室，经过送风期、燃烧期和焖炉期三个过程，产生热风进入高炉。
高炉炉顶系统
高炉炉顶系统通常由装料设备、布料器、探尺装置、炉顶匀压及液压润滑等装置组成。其主要工艺如下：首先通过装料设备给高炉投料，为了保证炼铁质量，需要通过布料器的倾动和旋转，按照一定比例计量后控制主辅料入炉。
高炉主卷场机、矿槽
高炉主卷场机、槽下系统由烧结槽、焦炭槽、矿石槽、辅料仓、料车、卷扬机及称量漏斗等组成。其主要工艺如下：原料、辅料经烧结、焦化等工艺后分别进入烧结槽、焦炭槽、矿石槽等。通过称量漏斗按照一定比例计量后倒入料车，由卷扬机将料车中的料送入高炉顶部冶炼。
高炉本体系统
高炉本体系统主要工艺要求是：采集高炉本体的温度、压力、流量等过程参数，并进行显示、记录和积累等，对异常情况进行报警。通过对减压阀的调节达到稳定炉顶压力的目的；通过控制混风调节阀，调节送风温度保持在设定值，以保证高炉稳定工作。
除尘控制系统
在冶金的高炉生产过程中，也会产生很多的烟尘，目前普遍采用的除尘设备为布袋式除尘器或电除尘器。
铁水罐车
铁水罐车用于高炉或混铁炉等出铁后送运铁水，实现铁水向炼钢区的运输。
GE炼钢区MES系统包括生产计划管理、生产监控与实绩反馈、质量管理、铁水调度、能源管理、数据仓库和企业门户。它是高炉冶炼实现“高效、节能、低耗、长寿”的重要途径之一，并能对高炉顺行，提高产量进而降低焦比产生较好的效果。
GE针对钢铁行业冶炼区MES解决方案功能如下：
生产计划管理
从ERP获取铁区生产计划，形成原料场、烧结、炼焦与高炉的作业计划，并下达给相应的工艺段，并自动根据生产实绩模块提供的数据，将生产计划和实绩进行比较，掌握计划执行情况。高炉生产计划信息包括高炉号、铁次、机车号、送达时间、罐号、翻罐时间等。
生产监控与实绩反馈
生产监控的数据来源于生产现场的基础自动化设备，如控制高炉等设备的PLC，DCS等，为调度层面和炉前工提供操作指导。生产监控从对象上来看分为三个层次：设备层面、作业层面、物料层面。系统从各子系统层面提供所有设备的生产状态总览，对象包括矿槽及上料系统、高炉、热风炉系统、烧结机及物流设备，如机车、铁水罐或鱼雷车。信息包括设备当前状态、铁次信息等，并提供设备关键状态的监控，为设备实现预防性维护提供支持。
系统从作业层面记录从原燃料进入铁区后到铁水送到炼钢区全过程中的各个工艺单元的生产实绩。系统从物料层面提供各料仓的物料消耗情况，为现场生产的正常运行提供物料支持。
同时MES系统实现从原燃料进厂直至铁水送达炼钢区过程中每个工艺单元的生产实绩收集，包括高炉本体温度、压力、流量等参数的在线自动采集；焦炭的称重数据自动采集；卷扬系统的布料参数、铁水称重数据、喷煤速率、喷煤压力数据、热风炉子系统的鼓风参数等的数据采集。
铁水调度
高炉出铁
铁水分配
铁水罐跟踪
铁水运输
质量管理
产品技术标准管理
产品质量判定和跟踪
SPC分析
质量统计
能源管理
炼钢区是钢铁企业的能耗大户，通过能源计划、能源计量，实现对炼钢厂水、电、风、气的有效管理，并通过能源计量考核，降低吨铁能耗。
数据仓库
GE的数据仓库采用强大的数据立方体分析技术，把已经非常强大的报表处理和分析能力又提升到了新的水平上，帮助用户轻松获取整个炼铁区的相关生产信息——同时为更先进的高炉专家系统建设提供数据平台。
通过炼铁区的MES建设，能够为炼铁厂带来如下效益：
通过有效的铁水灌溉跟踪和周转管理，保证炼钢区各个炼钢厂的有序生产
通过控制过程质量，指导高炉工厂工作，保证高炉稳定运行，高产低耗
通过对生产数据的分析挖掘，能够帮助铁厂实现更高层面的控制目标，如铁水温度预报、炉缸炉底侵蚀预报等
通过对生产数据的采集和分析，为构建高炉专家系统、热风炉专家系统提供数据支持，实现炉况诊断和预报，监控悬料、崩料、坐料、管道异样等状况。
