傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和分析

焦化廠至少有 100  個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控點(diǎn)，每一

個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)控點(diǎn)每天至少產(chǎn)生 8640  組數(shù)

據(jù)，每天至少產(chǎn)生 86400 組數(shù)據(jù)，如果

考慮計(jì)算關(guān)系，每 24 小時(shí)焦化廠需要分

析的數(shù)據(jù)將有 1296000 組數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析有以下特點(diǎn)：

- 數(shù)據(jù)滯后，成為驗(yàn)證數(shù)據(jù)，不能成為控制數(shù)據(jù)

- 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析只能進(jìn)行線(xiàn)性分析，無(wú)法判斷復(fù)雜數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

專(zhuān)業(yè)人員只能對(duì)自己部門(mén)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，無(wú)法判斷更大的畫(huà)面。例如配煤和煉焦都會(huì)對(duì)廢水組成產(chǎn)生根本影響，但是煉焦和廢水運(yùn)營(yíng)分屬不同部門(mén)，無(wú)法進(jìn)行聯(lián)動(dòng)判斷。

數(shù)字焦化

焦化廠的生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)和動(dòng)態(tài)的過(guò)程，每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)下一個(gè)工序和最終的產(chǎn)品產(chǎn)生影響。由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集整理耗時(shí)費(fèi)力，焦化廠的數(shù)據(jù)往往得不到更好的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。

一個(gè) 200 萬(wàn)噸的焦化廠，通常會(huì)有 20-50 人參與數(shù)據(jù)收集、整理和分析，但是這些數(shù)據(jù) 80%都是滯后的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。焦化廠可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行糾偏，采取改正措施，但是無(wú)法進(jìn)行前瞻性的預(yù)防工作。

持續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控會(huì)幫助焦化廠發(fā)現(xiàn)什么情況下，工廠的運(yùn)行在一個(gè)理想狀態(tài)。

在所有的生產(chǎn)事故、設(shè)備工況損壞和工藝數(shù)據(jù)飆升之前都有預(yù)兆，如果我們能夠在這些事故發(fā)生之前準(zhǔn)確捕捉到，并采取相應(yīng)的措施，就能夠幫助焦化廠預(yù)防事故的發(fā)生，提高工廠的保障系數(shù)和運(yùn)行效率。

現(xiàn)代化生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于過(guò)去，例如煉焦配煤的每一個(gè)煤種由中國(guó)傳統(tǒng)的 A、S、V、G、Y 五大參數(shù)，現(xiàn)代煉焦生產(chǎn)驟然增加至 30 余個(gè)參數(shù)。除了對(duì)煉焦理論產(chǎn)生重大突破外，也將使得靠人腦配煤與優(yōu)化無(wú)法運(yùn)行。在縷清了數(shù)據(jù)邏輯，引入了矩陣等方法后，煉焦配煤進(jìn)入了大數(shù)據(jù)分析的新時(shí)代。

數(shù)據(jù)的意義舉例—初冷器

初冷器是焦?fàn)t煤氣冷卻一道重要工序，但是縱觀全國(guó)的焦化廠，操作工藝和效果完全不同。有些焦化廠初冷器每周都要進(jìn)行清洗，有些焦化廠半年清洗一次。初冷器的清洗不但造成額外維護(hù)成本的增加，有些還需要消耗大量的蒸汽，帶來(lái)不必要的停工停產(chǎn)。

焦化廠通過(guò)監(jiān)控初冷器內(nèi)部壓力判斷是否需要進(jìn)行清洗。這是一個(gè)滯后的評(píng)判指標(biāo)，我們可以通過(guò)監(jiān)測(cè)冷凝液、冷卻循環(huán)水的鈣鎂離子、硬度、碳酸根離子、氯離子、緩蝕阻垢藥劑有效成分消耗，來(lái)判斷系統(tǒng)沉積和結(jié)垢情況，從而推斷出壓力變化趨勢(shì)。這些都是已經(jīng)成熟的技術(shù)。

另外初冷器出口集合溫度 1-2°C 的改變對(duì)焦化廠都意味著大量成本的節(jié)省。

出口溫度在 25C 的時(shí)候， 萘的析出是 625mg/m3 ；出口溫度在 23C 的時(shí)候， 萘的析出是

506mg/m3，119 毫克的差異日積月累對(duì)焦化廠是一個(gè)非常大的成本節(jié)約。

萘的析出不僅會(huì)堵塞管道，增加煤氣通過(guò)壓力，焦化廠還需要額外噴灑冷凝液或者輕質(zhì)焦油進(jìn)行清洗，長(zhǎng)期蒸汽清洗會(huì)造成積垢。嚴(yán)重時(shí)焦化廠必須進(jìn)行管道更換。

如果我們能夠科學(xué)地監(jiān)控焦?fàn)t的裝煤操作和數(shù)據(jù)、焦?fàn)t立管和橋管以及集氣管的噴頭堵塞狀況、煤氣進(jìn)出口溫度、氨水的流量和溫度、冷卻水流量和溫度、冷卻水主要化學(xué)成分、冷卻塔操作數(shù)據(jù)、煤氣在各初冷器的分布和流量、初冷器冷凝液（或者乳化層）噴灑流量和溫度，我們就可以判斷初冷器的工況，確定******運(yùn)行狀態(tài)。然后就可以根據(jù)行業(yè)******操作進(jìn)行設(shè)備、操作和處理方式的改進(jìn)。

焦化廢水的數(shù)字化管理

焦化廠廢水處理一直是一個(gè)行業(yè)關(guān)注的難題。目前的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)可以把任何廢水處理成清潔的水，廢水處理一直是成本和結(jié)果的妥協(xié)和優(yōu)化。

環(huán)保部門(mén)要求焦化廠的排放 100%符合國(guó)家和地方標(biāo)準(zhǔn)，如果一座焦化廠 95%時(shí)間排放都能達(dá)到環(huán)保要求，環(huán)保部門(mén)就會(huì)關(guān)注剩余的 5%。

廢水處理從蒸氨塔開(kāi)始，到調(diào)節(jié)池、曝氣池、好氧池、厭氧池、二沉池、沉淀池一直到深度處理裝置，所有的工序都互相影響，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。通常廢水會(huì)在焦化廢水處理全部工序停留 2-4 天的時(shí)間。按照現(xiàn)在通常的數(shù)據(jù)管理，等到我們看到最后的數(shù)據(jù)的時(shí)候，已經(jīng)是于事無(wú)補(bǔ)。如果可以使用萬(wàn)和公司和萬(wàn)和數(shù)據(jù)技術(shù)，我們就可以在事故發(fā)生前進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并采取相應(yīng)的錯(cuò)失。

下面我們重點(diǎn)討論 BOD 和COD 的數(shù)字化管理。

關(guān)于 BOD 和 COD 測(cè)量的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)方法

連續(xù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)對(duì)于減少?gòu)U水處理設(shè)備中的有機(jī)物含量至關(guān)重要。 在傳統(tǒng)方法中，這種監(jiān)視是通過(guò)測(cè)量生物需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 但常規(guī) BOD 和 COD 診斷方法的一些局限性經(jīng)常使水處理設(shè)備的操作工難以遵守污水排放法規(guī)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì) BOD₅ 參數(shù)的分析需要5 天的時(shí)間，這就意味著要很長(zhǎng)時(shí)間才能對(duì)處理工藝做出反應(yīng)并進(jìn)行校正。 雖然在實(shí)驗(yàn)室中只需 2 到 3 個(gè)小時(shí)來(lái)測(cè)量 COD，但是測(cè)試過(guò)程中使用的危險(xiǎn)化學(xué)品， 又增加了其他問(wèn)題。 這些挑戰(zhàn)導(dǎo)致停機(jī)成本高昂，法規(guī)合規(guī)性差以及運(yùn)營(yíng)效率低下。

萬(wàn)和水處理技術(shù)在廢水特性預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

當(dāng)前數(shù)字技術(shù)的發(fā)展使人們能夠以前所未有的速度和更大容量收集數(shù)據(jù)（稱(chēng)為“大數(shù)據(jù)”）。 工廠現(xiàn)在將收集工藝數(shù)據(jù)作為日常工作的一部分。 但是，他們?nèi)狈ψ銐虻姆治鰜?lái)使用這些數(shù)據(jù)提供的強(qiáng)大智能智慧。

萬(wàn)和集團(tuán)提供了一種快速、可靠和更有效的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法來(lái)測(cè)量水體中的 BOD 和COD。結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能的力量，現(xiàn)成的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成可操作的智能，使水處理設(shè)備能夠運(yùn)用智能管理模型，該模型的操作和維護(hù)管理將采用預(yù)測(cè)分析法。

萬(wàn)和水處理技術(shù)是一個(gè)分析應(yīng)用程序，它使用大數(shù)據(jù)分析來(lái)預(yù)測(cè) BOD 和COD。 這種預(yù)測(cè)性方法消除了實(shí)驗(yàn)室結(jié)果的漫長(zhǎng)等待，并及時(shí)通知維修計(jì)劃，從而減少了停機(jī)時(shí)間，降低了維護(hù)成本， 延長(zhǎng)了關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命，確保合規(guī)性并提高了總體運(yùn)營(yíng)效率。

該應(yīng)用程序首先通過(guò)跟蹤和分析有機(jī)碳水平隨時(shí)間的變化與工藝參數(shù)（如流速、儲(chǔ)罐容積、環(huán)境溫度、流體溫度、pH、NH₃、堿和其他化學(xué)添加劑）的關(guān)系來(lái)學(xué)習(xí)，以建立它們與 BOD/COD 值的關(guān)系。然后，建立了一個(gè)強(qiáng)大的預(yù)測(cè)模型，在各種情況下，以 88%的準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)水體中的 BOD 和COD。并提供模型分析。

借助萬(wàn)和水處理技術(shù)應(yīng)用程序預(yù)測(cè)的情報(bào)，設(shè)備操作人員可以迅速?zèng)Q定需要采取的行動(dòng)（是否進(jìn)一步稀釋、允許更長(zhǎng)的處理時(shí)間等），以確保高效的系統(tǒng)性能，最終降低運(yùn)營(yíng)成本。此外，該應(yīng)用程序易于使用，因?yàn)榻Y(jié)果可顯示在 PC 或移動(dòng)應(yīng)用程序上可定制的 HMI 的 web 界面上，無(wú)需安裝大量軟件包。

它是如何工作的？

基本分析模型將對(duì)每個(gè)工藝步驟的下列過(guò)程變量進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:

· 流速

· 容器體積

· 外界溫度

· 流體溫度

· pH 值

· NH₃ 含量

· 堿含量

· 化學(xué)添加劑預(yù)測(cè):

· BOD

· COD.

· 預(yù)測(cè):

· BOD

· COD.

該模型需要經(jīng)過(guò)一個(gè)培訓(xùn)階段，然后是驗(yàn)證階段和運(yùn)行應(yīng)用程序之前的最終測(cè)試階段。首次培訓(xùn) 是由萬(wàn)和集團(tuán)的專(zhuān)家在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行。輸入數(shù)據(jù)集分為三個(gè)子集：一個(gè)為培訓(xùn)（預(yù)測(cè)指標(biāo)的確定）， 一個(gè)可供選擇（證實(shí)），最后一個(gè)是測(cè)試（預(yù)測(cè)）。在培訓(xùn)階段，用戶(hù)應(yīng)收集樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試 驗(yàn)，并確保將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與取樣廢水的特定點(diǎn)嚴(yán)格關(guān)聯(lián)，這樣就可以采用無(wú)偏數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模型訓(xùn) 練。此校準(zhǔn)階段是根據(jù)特定的時(shí)間表要求進(jìn)行，取決于原材料的變化，工藝過(guò)程的修改，傳感器 更換、增加、減少的頻率；但是，校準(zhǔn)工作可以由廠里的自動(dòng)化工程師在特定應(yīng)用軟件中完成， 或由萬(wàn)和專(zhuān)家遠(yuǎn)程支持下完成。