鋼鐵企業(yè)智能環(huán)保平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用研究

于江

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司環(huán)保能源部，河北 邯鄲 056000）

1 我國鋼鐵企業(yè)污染治理現(xiàn)狀

我國鋼鐵產(chǎn)能大，鋼鐵產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的50%左右，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多、污染物排放量大，二氧化硫、氮氧化物、顆粒物排放總量在工業(yè)行業(yè)中均居前三位，且主要集中在京津冀及周邊、長三角等大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域，是影響區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量的重要因素。鋼鐵工業(yè)污染物排放源多、排放量大,已經(jīng)成為影響環(huán)境空氣質(zhì)量的重要因素之一。當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻,為了堅(jiān)決打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),我國開始加快推進(jìn)鋼鐵工業(yè)超低排放改造。

但鋼鐵企業(yè)普遍存在生產(chǎn)工藝鏈條長，有組織排放源、無組織排放源眾多，現(xiàn)階段開展的環(huán)保治理，主要是圍繞焦化工序、燒結(jié)工序、煉鐵工序、煉鋼工序等重點(diǎn)有組織排放源開展，鋼鐵企業(yè)雖然投入了大量的人力物力，但是治理有失精準(zhǔn)，其他污染源難以有效監(jiān)控，甚至是企業(yè)自身也無法全面實(shí)時(shí)掌握污染排放情況，從而導(dǎo)致污染物排放長期難以得到有效控制，造成環(huán)境質(zhì)量受到影響。目前，鋼鐵企業(yè)數(shù)據(jù)分析難度大、趨勢(shì)掌控難、預(yù)警預(yù)測(cè)難，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集較為分散，數(shù)據(jù)融合處理難度大、數(shù)據(jù)分析處理工作量大，準(zhǔn)確率及指導(dǎo)性不及時(shí)；環(huán)境治理無過程處理、無經(jīng)驗(yàn)分享、工作量無法統(tǒng)計(jì)，整治工作難以整合成檔，重復(fù)性工作難以杜絕；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)掌握難度大，無法及時(shí)掌握環(huán)保現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)記錄及實(shí)時(shí)影像資料。

2 智能環(huán)保平臺(tái)政策導(dǎo)向及技術(shù)特點(diǎn)

黨中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》（以下簡稱《意見》），國務(wù)院印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》以及中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上作的政府工作報(bào)告，均明確要求推動(dòng)鋼鐵等行業(yè)超低排放改造。

一款能夠幫助鋼鐵企業(yè)精準(zhǔn)查找污染排放節(jié)點(diǎn)，為污染防治提供數(shù)據(jù)支持的軟件平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。通過建立智能環(huán)保平臺(tái),開發(fā)與環(huán)保生產(chǎn)控制系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測(cè)分析儀表等設(shè)備的接口,實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)控制系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、經(jīng)營管理系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的集成,實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)信息的共享,協(xié)助管理人員進(jìn)行科學(xué)動(dòng)態(tài)地調(diào)度生產(chǎn)資源,實(shí)現(xiàn)環(huán)保生產(chǎn)管理信息化、管理信息資源化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、辦公自動(dòng)化、管理科學(xué)化的現(xiàn)代化企業(yè)目標(biāo)。智能環(huán)保平臺(tái)是企業(yè)污染監(jiān)測(cè)與環(huán)境預(yù)警、環(huán)境治理的信息平臺(tái)。該系統(tǒng)于在線監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警、智能質(zhì)控、智能運(yùn)維等系統(tǒng)之上，融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，通過全天候在線監(jiān)控企業(yè)污染物排放情況及污染處理設(shè)施運(yùn)行情況，構(gòu)建全方位、多層次、全覆蓋的企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供準(zhǔn)確的、智能的、有效的決策支持依據(jù)，全方位響應(yīng)環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各類污染物的污染預(yù)防、達(dá)標(biāo)排放，提高運(yùn)維工作效率，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與應(yīng)用，以更精細(xì)的動(dòng)態(tài)方式提升企業(yè)環(huán)境管理和決策的智慧化。

智能環(huán)保平臺(tái)是結(jié)合污染源清單等先進(jìn)技術(shù)，建立全面的排放源清單管理、污染監(jiān)控、污染監(jiān)測(cè)、治理設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控的全過程一體化系統(tǒng)，將無組織排放“有組織化”管理，實(shí)現(xiàn)無組織排放全過程管控、常態(tài)化管控，治理過程可追溯可核查。

3 智能環(huán)保平臺(tái)主要功能與應(yīng)用

3.1 功能導(dǎo)航

利用GIS、AI智能分析及BI分析等技術(shù)對(duì)地市及廠區(qū)空氣質(zhì)量情況、污染物及環(huán)保設(shè)備情況等進(jìn)行綜合分析與展示。采用網(wǎng)格化技術(shù)對(duì)廠區(qū)進(jìn)行精細(xì)化管理；真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息“一張圖”。通過各種感知技術(shù)和數(shù)據(jù)分析模型，預(yù)測(cè)環(huán)境的變化，結(jié)合氣象、污染源、生產(chǎn)情況，提高企業(yè)智能管控和分析能力，解決發(fā)展和減排的矛盾。實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染防治、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境事件進(jìn)行有效的監(jiān)督、檢查、處理和預(yù)防工作。通過智能環(huán)保平臺(tái)，能夠使環(huán)境污染源狀況一目了然，讓環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其變化趨勢(shì)清晰可見，并及時(shí)提醒環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)，幫助企業(yè)找到污染防治短板，了解自身不足，精準(zhǔn)治污。

圖1 各項(xiàng)主要功能界面

3.2 環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

廠區(qū)內(nèi)部配套建設(shè)6因子空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)微型站（PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧）。重點(diǎn)布設(shè)在設(shè)計(jì)多項(xiàng)污染因子的區(qū)域，例如在焦?fàn)t、燒結(jié)、高爐區(qū)域以及廠界等區(qū)域，實(shí)時(shí)掌握重點(diǎn)區(qū)域6項(xiàng)因子濃度情況，借助監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，平臺(tái)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出場(chǎng)內(nèi)首要污染物占比情況，讓企業(yè)清楚廠區(qū)內(nèi)具體哪項(xiàng)污染物排放量大，可更有針對(duì)性的查找排放源，更為精準(zhǔn)的治理。

在廠區(qū)內(nèi)主要道路、路口、廠界配套建設(shè)帶屏顯功能的TSP空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)微型站（同時(shí)具備監(jiān)測(cè)風(fēng)向、風(fēng)力、濕度功能）。平臺(tái)記錄數(shù)據(jù)，并生成歷史曲線，可供調(diào)閱，并具有報(bào)警推送功能。企業(yè)內(nèi)部配備的清掃、灑水車可根據(jù)屏顯的濕度，以及報(bào)警推送加強(qiáng)區(qū)域的清掃、灑水抑塵作業(yè)。

同時(shí)，按照《意見》要求，原料、燒結(jié)、高爐、焦化、煉鋼工序的皮帶通廊、轉(zhuǎn)運(yùn)站、破碎、篩分廠房內(nèi)部，原料大棚進(jìn)出口需要安裝顆粒物粉塵監(jiān)測(cè)儀，平臺(tái)記錄數(shù)據(jù)，并生成歷史曲線，平臺(tái)具備報(bào)警推送功能，每個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備明確區(qū)域及歸屬單位，平臺(tái)根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行排名，便于企業(yè)精準(zhǔn)查找物料存儲(chǔ)、運(yùn)輸，以及生產(chǎn)工藝過程無組織排放源點(diǎn)的排放情況，了解無組織排放源點(diǎn)配套的環(huán)保設(shè)施運(yùn)行效率情況，進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

圖2 環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)界面

引入所在區(qū)縣、城市的空氣質(zhì)量情況，與企業(yè)內(nèi)部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，幫助企業(yè)實(shí)時(shí)掌握內(nèi)部空氣質(zhì)量與周邊環(huán)境的對(duì)比情況，綜合分析，了解自身的差距。同時(shí)，對(duì)所有監(jiān)測(cè)設(shè)備在線率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，了解平臺(tái)內(nèi)所使用的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否能夠真實(shí)體現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部情況。

3.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)及車輛統(tǒng)計(jì)

按照《意見》要求，鋼鐵企業(yè)需要在焦?fàn)t、高爐爐體、高爐礦槽、燒結(jié)環(huán)冷、煉鋼廠房、煉鋼渣場(chǎng)、料場(chǎng)進(jìn)出大門、料場(chǎng)進(jìn)出門洗車臺(tái)、廠區(qū)物流門進(jìn)出口安裝視頻監(jiān)控。料場(chǎng)、物流門進(jìn)出口視頻具備存儲(chǔ)6個(gè)月的功能，其他視頻具備存儲(chǔ)3個(gè)月的功能。同時(shí)，監(jiān)控設(shè)備具備自動(dòng)抓拍功能，出現(xiàn)無組織排放進(jìn)行自動(dòng)抓拍，平臺(tái)具備報(bào)警、推送功能，能夠幫助企業(yè)第一時(shí)間，掌握無組織排放情況，能夠及時(shí)處理，消除影響。

同時(shí)，該功能模塊與企業(yè)門禁系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)門禁拒進(jìn)車輛以及違規(guī)運(yùn)輸車輛信息進(jìn)行公示。對(duì)進(jìn)出廠車輛在廠內(nèi)停放時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，幫助企業(yè)掌握原料、產(chǎn)品運(yùn)輸車輛在廠內(nèi)停放時(shí)的情況，針對(duì)統(tǒng)計(jì)情況，對(duì)廠內(nèi)停放情況進(jìn)行協(xié)調(diào)，減少移動(dòng)源在廠內(nèi)的污染物排放。對(duì)廠內(nèi)清掃車、灑水車、霧炮車等環(huán)保車輛實(shí)時(shí)運(yùn)行軌跡及狀態(tài)進(jìn)行記錄，對(duì)每日有效運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，與當(dāng)日廠內(nèi)PM10數(shù)據(jù)情況進(jìn)行對(duì)比、分析，提高環(huán)保車輛的有效運(yùn)行效率。

圖3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)及車輛統(tǒng)計(jì)界面

3.4 有組織排放管控

根據(jù)各地執(zhí)行的有組織排放標(biāo)準(zhǔn)，下探一定比例，制定企業(yè)自身的有組織管控標(biāo)準(zhǔn)，采集設(shè)備運(yùn)行信息、環(huán)境指標(biāo)信息、生產(chǎn)設(shè)施關(guān)鍵參數(shù)等信息（DCS）。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排污生產(chǎn)設(shè)施關(guān)鍵參數(shù)異常、污染防治設(shè)施關(guān)鍵參數(shù)異常、在線監(jiān)測(cè)因子數(shù)據(jù)異常等進(jìn)行識(shí)別并報(bào)警。利用評(píng)價(jià)模型對(duì)廠區(qū)重點(diǎn)空氣指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)控指數(shù)評(píng)價(jià)。幫助企業(yè)實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)設(shè)施，以及配套環(huán)保設(shè)施運(yùn)行情況、環(huán)保排放情況等信息。出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，能夠及時(shí)排查，消除隱患，避免環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 有組織排放管控界面

3.5 分表計(jì)電

采集企業(yè)內(nèi)焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼工序，生產(chǎn)設(shè)施及配套污染防治設(shè)施，監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，電流、電壓、電量等分表計(jì)電數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握治污設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，使生產(chǎn)設(shè)施與治污設(shè)施同步率。同步生成歷史曲線，做到可查詢、可追溯。有效控制由于治污設(shè)施非正常運(yùn)行帶來的環(huán)境污染，幫助企業(yè)及時(shí)消除環(huán)保隱患。

圖5 分表計(jì)電界面

4 結(jié)語

鋼鐵企業(yè)鏈條長、污染源錯(cuò)綜復(fù)雜，難以實(shí)時(shí)掌握排放情況，同時(shí)鋼鐵企業(yè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析難度大，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集較為分散，數(shù)據(jù)融合處理難度大，利用智能環(huán)保平臺(tái)，對(duì)企業(yè)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，進(jìn)行系統(tǒng)分析，幫助企業(yè)了解短板、精準(zhǔn)施策、精準(zhǔn)治理，有效減少污染排放，全力推動(dòng)鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)超低排放，助力鋼鐵企業(yè)綠色發(fā)展的全面轉(zhuǎn)型。