一、技術(shù)背景與意義
長期以來，高爐冶煉內(nèi)部過程一直被視為難以窺探的“黑箱”，傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)如爐頂成像、風(fēng)口攝像、激光測料面等僅能提供有限且表面的信息，無法滿足現(xiàn)代冶煉精細(xì)化控制需求。MEAI公司推出的全新一代高爐冶煉過程全三維可視化在線智能診斷分析系統(tǒng)，打破了這一局限，通過深度融合冶煉工藝機理、人工智能算法與高精度數(shù)值模擬技術(shù)，構(gòu)建了1:1真實比例的精細(xì)化三維模型，實現(xiàn)了對高爐內(nèi)部狀態(tài)的全方位深度洞察。這一技術(shù)突破不僅推動了高爐可視化技術(shù)的發(fā)展，也極大地促進了煉鐵行業(yè)的現(xiàn)代化與智能化進程。
二、系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新模塊
MEAI全新一代系統(tǒng)核心包括以下創(chuàng)新模塊，采用業(yè)界最高規(guī)格技術(shù)深入研發(fā)，經(jīng)歷近20年的技術(shù)積累迭代，各模塊之間緊密協(xié)同強耦合，為高爐操作提供精細(xì)、實時的支持與決策依據(jù)，實現(xiàn)真正的“CT級”高爐內(nèi)部診斷。
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1、全三維操作爐型、渣皮形貌與爐墻結(jié)厚實時監(jiān)測與分析
全三維還原整個高爐爐腹、爐腰、爐身的操作爐型及渣皮形貌分布，實現(xiàn)全三維操作爐型的精確還原與動態(tài)模擬，實現(xiàn)全三維渣皮形貌分布和厚度的跟蹤，以直觀的三維圖像、數(shù)據(jù)、趨勢曲線等形式在線監(jiān)測操作爐型變化、渣皮形貌分布等，無盲區(qū)360度全方位三維展現(xiàn)爐體操作爐型、爐墻結(jié)厚、渣皮形貌分布狀況，實時跟蹤操作爐型變化、爐墻結(jié)厚、渣皮形成與脫落過程，可360度任意角度切分、及不同高爐橫剖面任意切分展示，為操作人員及時發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險并采取預(yù)防措施提供強有力的依據(jù)。
2、全三維料層分布精細(xì)分析
全三維料層分布數(shù)值模擬，建立了一種基于高爐布料理論、高精度數(shù)值模擬和人工智能算法的布料數(shù)值模擬模型，用于全爐料層分布計算，實時呈現(xiàn)全三維料層分布狀態(tài)，解決了連續(xù)復(fù)雜布料過程的各料層分布數(shù)值模擬問題，直觀地給出全爐各批料的料層分布狀況，相比以往的布料模型，適應(yīng)性強，更貼近實際，能夠幫助操作人員直觀了解布料環(huán)與扇面的實際分布情況，支持更有效的布料策略決策，優(yōu)化冶煉效率。
3、全三維軟熔帶動態(tài)精確還原與跟蹤
在全三維操作爐型及渣皮形貌的基礎(chǔ)上，以軟熔帶形成工藝機理為核心，基于高爐常規(guī)檢測手段，對高爐爐體進行精細(xì)化三維建模，有機融合人工智能算法，實現(xiàn)高爐軟熔帶分布狀況的全三維動態(tài)監(jiān)測模型，全三維實時動態(tài)展示軟熔帶的分布、形態(tài)，實現(xiàn)360度任意角度切分，幫助高爐操作者細(xì)致了解各風(fēng)口方向上的軟熔帶分布，通過全三維數(shù)字化展示軟熔帶形貌變化，幫助工長及時了解軟熔帶的位置變化，為調(diào)整高爐合理煤氣流提供全三維可視化量化依據(jù)。
4、全三維爐缸侵蝕及保護層動態(tài)跟蹤與量化護爐
基于傳熱學(xué)、數(shù)值模擬、人工智能算法等理論建立整個爐缸的三維模型，充分考慮爐缸爐底侵蝕、保護層的形成機理，最大化利用熱電偶檢測數(shù)據(jù)，全三維還原整個爐缸爐底區(qū)域的溫度場分布，實現(xiàn)全三維侵蝕、結(jié)厚過程的動態(tài)模擬，實現(xiàn)全三維保護層分布和厚度的跟蹤，以直觀的三維圖像、數(shù)據(jù)、趨勢曲線等形式在線監(jiān)測侵蝕結(jié)厚狀況、保護層分布等，無盲區(qū)360度全方位三維展現(xiàn)爐缸爐底侵蝕、保護層狀況，幫助高爐操作者及時了解爐型變化，為生產(chǎn)操作提供詳細(xì)參考信息。
5、全新一代煤氣流場強耦合動態(tài)模擬及全爐冶煉過程CT
在全三維操作爐型、全三維渣皮形貌分布、全三維料層分布、全三維軟熔帶分布等在線模型的基礎(chǔ)上，基于冶金工藝機理及高爐冶煉過程數(shù)據(jù)，通過精細(xì)化建模，采用強耦合流體力學(xué)數(shù)值模型，全三維還原死焦堆形狀、風(fēng)口回旋區(qū)、滴落帶、焦窗等，并采用強耦合三維流體數(shù)值模擬計算，從風(fēng)口到爐頂完整再現(xiàn)全三維煤氣流場的動態(tài)變化，全方位無盲區(qū)呈現(xiàn)高爐內(nèi)部流動情況，實現(xiàn)風(fēng)口至爐頂?shù)拿簹饬髁鲌龅扔嬎愫驮诰€三維可視化，無盲區(qū)360度全方位三維展現(xiàn)煤氣流的分布狀況，高爐內(nèi)各區(qū)域相互耦合實現(xiàn)冶煉過程全三維可視化在線診斷分析系統(tǒng)，幫助高爐操作者直觀了解高爐內(nèi)冶煉過程及煤氣流分布情況，實現(xiàn)高爐安全長壽，并為高爐后續(xù)爐況調(diào)整和順穩(wěn)運行提供有力支撐和診斷量化依據(jù)，顯著提升冶煉過程的控制精度。
6、大數(shù)據(jù)與人工智能（AI）智能分析平臺
系統(tǒng)自主搭建了先進的大數(shù)據(jù)平臺，可實時采集、存儲和管理高爐冶煉過程中的海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效檢索與交互式分析。同時，平臺支持端側(cè)的AI模型部署，通過靈活的端側(cè)AI模型平臺，能夠針對不同生產(chǎn)現(xiàn)場和工況，快速自定義并訓(xùn)練適配的AI算法模型，滿足不同場景下的智能分析需求。此外，端側(cè)AI模型能夠?qū)崟r運行預(yù)測任務(wù)，快速響應(yīng)高爐生產(chǎn)過程中的動態(tài)變化，有效支撐生產(chǎn)操作人員進行及時、精準(zhǔn)的決策，進一步提升了系統(tǒng)的適應(yīng)性、可靠性與智能化水平。
三、應(yīng)用案例和驗證
MEAI全新一代高爐冶煉過程全三維可視化在線智能診斷分析系統(tǒng)中的相關(guān)技術(shù)已在實際生產(chǎn)中陸續(xù)得到了應(yīng)用和驗證。經(jīng)過多年的應(yīng)用實踐，全三維模型的結(jié)果和實際情況吻合度非常高，這得益于良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、精細(xì)化的建模及優(yōu)異的智能模型算法，使得三維模型結(jié)果在細(xì)節(jié)和全局上都無限接近真實狀況。以下是一些實際應(yīng)用案例視頻，以便您對我們的系統(tǒng)有更深入、更直觀的認(rèn)識。
四、技術(shù)優(yōu)勢
1、全方位三維可視化
系統(tǒng)實現(xiàn)了高爐爐型、渣皮形貌、料層分布、軟熔帶、爐缸侵蝕、死焦堆、滴落帶、風(fēng)口回旋區(qū)及煤氣流場等多維度的360度無盲區(qū)全三維可視化。操作者能夠直觀地、實時地洞察高爐內(nèi)部所有關(guān)鍵區(qū)域的詳細(xì)狀態(tài)，實現(xiàn)CT級別的高爐內(nèi)部可視化。
2、精細(xì)化模型精準(zhǔn)度高
基于冶煉工藝機理、高精度數(shù)值模擬及先進人工智能算法構(gòu)建的精細(xì)化三維模型，其模擬結(jié)果在細(xì)節(jié)與整體上均與實際生產(chǎn)高度吻合，為高爐運行提供了準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。
3、動態(tài)實時監(jiān)測與分析
系統(tǒng)可實時跟蹤高爐內(nèi)部各關(guān)鍵狀態(tài)的動態(tài)變化，實現(xiàn)如操作爐型變化、渣皮脫落、軟熔帶位置移動、爐缸侵蝕狀況、煤氣流場分布變化等關(guān)鍵指標(biāo)的實時監(jiān)測分析與趨勢預(yù)測，顯著提高了生產(chǎn)操作響應(yīng)速度及安全性。
4、高度智能化、自動化
融合大數(shù)據(jù)分析平臺與人工智能算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能深度挖掘、實時分析和趨勢預(yù)測，提升了高爐操作人員快速決策與風(fēng)險預(yù)警能力，推動高爐操作向自動化、智能化方向進一步發(fā)展。
5、顯著經(jīng)濟效益提升
系統(tǒng)通過精細(xì)化、智能化的CT級別診斷分析，能夠顯著減少爐況波動的發(fā)生頻次，降低非計劃性停爐風(fēng)險，間接經(jīng)濟效益顯著，有效提升了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。
綜上，MEAI的全新一代高爐冶煉過程全三維可視化在線智能診斷分析系統(tǒng)，以技術(shù)領(lǐng)先性、精細(xì)化精度和智能化程度為冶金企業(yè)帶來了全新的技術(shù)價值和顯著的經(jīng)濟效益，推動行業(yè)步入真正意義上的高爐“CT時代”。
五、經(jīng)濟效益分析
MEAI全新一代高爐冶煉過程全三維可視化在線智能診斷分析系統(tǒng)，通過領(lǐng)先的CT級別三維可視化技術(shù)，將傳統(tǒng)不可見的高爐內(nèi)部狀態(tài)精準(zhǔn)、直觀地實時呈現(xiàn)給操作者，使?fàn)t況診斷分析從以往的經(jīng)驗判斷轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化、智能化、定量化決策，顯著提升了高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定性、安全性與經(jīng)濟性。具體經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1、間接經(jīng)濟效益
通過對爐況波動的有效監(jiān)測與實時調(diào)整，大幅減少了生產(chǎn)過程中的波動次數(shù)，有效降低非計劃性停爐或減產(chǎn)所帶來的經(jīng)濟損失。
間接經(jīng)濟效益可量化為：
間接經(jīng)濟效益=
爐況波動次數(shù) × 單次爐況波動造成的損失
2、設(shè)備維護成本節(jié)約
由于實現(xiàn)了爐墻、爐缸侵蝕等關(guān)鍵部位的精準(zhǔn)監(jiān)測與量化護爐，大幅延長了爐役壽命，降低了設(shè)備維護頻次和維護成本，減少了長期設(shè)備維護與改造帶來的費用。
3生產(chǎn)效率提升帶來的效益
系統(tǒng)實現(xiàn)高爐內(nèi)部工況精準(zhǔn)實時分析，幫助操作者更科學(xué)、及時地進行工藝優(yōu)化，提高了高爐穩(wěn)定運行水平和單位時間內(nèi)的有效產(chǎn)出，提升整體產(chǎn)量和經(jīng)濟收益。
六、未來發(fā)展展望
MEAI將持續(xù)推進技術(shù)創(chuàng)新，全新一代高爐冶煉過程全三維可視化在線智能診斷分析系統(tǒng)正引領(lǐng)高爐技術(shù)進入真正的“CT時代”。未來，本系統(tǒng)將在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進一步強化人工智能、大數(shù)據(jù)分析和端側(cè)智能模型平臺的深度融合，不斷提升系統(tǒng)的智能化水平、實時響應(yīng)能力與應(yīng)用的普適性。系統(tǒng)將致力于實現(xiàn)更高精度的在線實時診斷分析能力，進一步提高對冶煉過程的可視化精度與高爐操作優(yōu)化能力，推動高爐生產(chǎn)控制逐步實現(xiàn)全方位的智能化和自動化。與此同時，MEAI將緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，持續(xù)提升技術(shù)平臺的靈活性和拓展性，以更好地適應(yīng)行業(yè)未來的智能制造需求，開啟真正意義上的智慧高爐生產(chǎn)新時代。
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