Что: Рекомендательный сервис по оптимальному распределению топлива. Где: Новолипецкий комбинат, ТЭЦ, участок котельного отделения. Зачем: Снижение использования природного газа, снижение валовых выбросов вредных веществ в атмосферу.
Специалисты НЛМК разработали специальный цифровой сервис, который помогает настраивать оптимальное соотношение различных видов газа для работы ТЭЦ.
Все самое интересное и уникальное мы публикуем в альманахе «Управление производством». 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов ждут вас в полном комплекте номеров. Оформляйте подписку и получайте самое лучшее!
В котельном отделении ТЭЦ НЛМК 13 паровых котлов: они вырабатывают пар, который используется для выработки электроэнергии и в производственных процессах комбината. Работают котлы на природном, коксовом и доменном газе.
Доменный и коксовый газ на комбинате получают самостоятельно – как попутный продукт производственных процессов. Природный газ в компании закупают, и здесь есть большой потенциал для экономии: чем меньше мы его используем, тем меньше денег тратит компания. Однако снизить использование простым указанием не получится. Каждому котлу для наиболее эффективной работы требуется своя собственная пропорция газов. И рассчитать ее раз и навсегда для каждого котла не получится: из-за особенностей производства и коксовый, и доменный газы могут быть нестабильны по своему объему и составу. Чемпион в этом отношении – доменный газ: его калорийность может существенно колебаться даже в течение нескольких часов. Раньше решение о том, в какой пропорции газы идут на каждый котел, принимал сменный мастер. Он анализировал поступающие данные и корректировал уже сложившуюся топливную схему: давал указание, в какой котел добавить природного газа, а из какого убрать. Сейчас с этой задачей человеку помогает справиться новый цифровой рекомендательный сервис.
Каждые пять секунд он анализирует все входящие данные и выдает рекомендации, какая пропорция газов будет оптимальна для каждого котла. Руководствуясь рекомендациями и собственным опытом (в переходных режимах пока это основной подсказчик), сменный мастер решает, как распределить топливные газы на котельных агрегатах, и оперативно отдает указания машинистам.
Иван Морев, начальник отдела дирекции по энергоэффективности:
– Наша задача – добиться наибольшего совокупного КПД станции при максимальном потреблении вторичных энергоресурсов. Иными словами, добиться производства заданного расхода пара, используя минимальное количество природного газа. Для оптимального распределения топлива всегда удобно иметь цифрового подсказчика, который будет давать тебе совет, в каком месте ты сможешь работать лучше. Цифровой сервис может учитывать гораздо больше параметров даже с учетом их постоянных колебаний, а значит, точнее определяет оптимальное распределение видов топлива. Например, я знаю, что яблоки есть полезно. Однако когда я начинаю считать калории, понимаю, что они тоже дают определенное количество энергии, и все хорошо в меру. Так и здесь. Увеличивать потребление доменного газа котлом – это плюс, но когда его дальнейшее потребление резко снижает эффективность работы котла, лучше перераспределить этот доменный газ на другой агрегат или не потреблять эту дельту вообще. Также система знает, какая паровая нагрузка оптимальна для каждого котла, и анализирует, сколько к нам приходит доменного и коксового газа. А затем она распределяет эти газы в такой комбинации, чтобы природного газа в эту смесь нам оставалось добавить в минимальном количестве. Первоначально чувствовалось скептическое отношение к сервису: каждый профессионал всегда подспудно думает, что он работает лучше любой программы. Но когда мы проанализировали и увидели снижение удельного расхода топлива на выработку тепловой энергии, то поняли: это работает. В перспективе дальнейшая разработка сервиса поможет нам усилить контроль и над другими параметрами эффективной работы котельного агрегата, например над содержанием кислорода. Считаю, что полезным будет перенять опыт коллег с УТЭЦ, которые сейчас разрабатывают у себя рекомендательный сервис, способный предсказывать режим работы доменных печей, а следовательно, расход и калорийность доменного газа. Я участвую и в этом проекте. После его завершения будем работать над интеграцией сервисов на диспетчерском уровне с целью установления контроля за свечами доменного газа.
Роман Прокопенко, главный специалист дирекции по цифровой трансформации:
– Мы реализовали рекомендательный сервис, который непрерывно получает показания множества датчиков котлов и трубопроводов и на их основе рассчитывает оптимальные расходы каждого питательного газа для каждого котла. Цель оптимизации состоит в минимизации общей стоимости закупаемого природного газа и электричества для нужд ТЭЦ. Для построения математической модели котлов мы использовали новейшие разработки в области машинного обучения, аппарат математической статистики и теорию оптимизации. Наша модель учитывает технологические ограничения котлов, а также текущие значения калорийности и объемов доступного доменного и коксового газа. Параметры модели вычисляются на основе исторических данных работы котлов. Для поиска точных значений параметров были проведены специальные испытания каждого котла в широком диапазоне режимов. При проведении технического сервиса котла или модификации оборудования котла новые параметры модели вычисляются заново. Сервис активно используется сотрудниками ТЭЦ, которые могут наблюдать в реальном времени фактические показания датчиков, а также рекомендованные оптимальные значения расходов питательных газов. Если оптимальные значения отличаются от фактических, то рассчитывается и показывается экономия, которая может быть достигнута за счет перераспределения питательных газов между котлами.
