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万亿水泥市场,数字化智能制造是下一个风口

中国北京,2021年1月5日——近年来,一系列关于推进建材工业智能制造、数字化转型的政策、计划及目标相继出台,让曾被称为“两高一资”的水泥产业加速向智能制造和绿色发展转型,巨大的水泥智能制造市场也逐渐显露雏形。2020年12月,工业和信息化部发布《水泥玻璃行业产能置换实施办法(修订稿)》,为深入推进水泥玻璃行业供给侧结构性改革,更好的指导各地开展产能置换,巩固化解过剩产能成效,做了行之有效的铺垫。

此前,工信部在9月份印发《建材工业智能制造数字转型行动计划(2021-2023年)》,目标到2023年修订30项以上建材行业智能制造相关标准,明确指出要促进水泥行业生产方式的自动化、智能化、无人化变革。

未来的水泥工业要实现智能化,需要的不仅仅是装备升级、线控系统升级、专家优化系统升级,更重要的是利用大数据资源,推进生产及业务决策的智能化升级,为企业生产经营提供科学依据,实现精准决策。未来的水泥工厂将不再是一个完全依赖于人组织生产的工厂,而是一个拥有自我思维能力,自我纠错能力,自我学习能力的“巨型机器人”。

但目前,水泥行业的智能化之路仍面临着一些挑战,其中,如何最大化地实现节能降耗、安全稳产都是传统水泥行业生产面临的痛点。

以熟料烧成环节为例,过去在生产过程中,窑操作员往往需要同时观察多达上百个工艺参数的动态变化,不仅要在数秒内迅速做出判断,还得通过计算机给出正确的调节指令,这项工作对窑操作员的技能、体力和精力都是巨大的考验。种种人为因素的限制使得水泥窑的连续最优运行无法保证,最终导致低消耗高产出。

过去,祁连山水泥集团旗下漳县祁连山水泥有限公司就在生产中面临着这样的困难,而施耐德电气依托先进的EcoStruxure架构,提供了包括数字化咨询与服务、APC先进过程控制系统、EMS能源管理系统在内的软硬件一体化的整体解决方案,使得漳县祁连山水泥在降本、节能、提质方面均取得了显著成果。

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据了解,在漳县祁连山水泥有限公司刚刚开始推行APC的时候,有位基层管理人员对该系统并不完全信任,害怕投用之后会面临风险。可是在历经重重考验之后,这位管理人员早已完全放下心来。如今,依靠这套系统,他的工作强度大大降低。

漳县祁连山水泥有限公司高级主任工程师程俊生表示:“我们是西北水泥行业第一家部署水泥窑APC系统的企业,只用了半年的时间就一次性投运成功。施耐德电气的APC系统帮助我们合理优化水泥窑操作参数,通过数据分析,建立预测模型,达到少人操作。使熟料标准煤耗下降1公斤以上,熟料工序电耗下降0.7度/吨;出窑熟料游离氧化钙合格率达85%以上,标准偏差下降了10%以上,熟料强度稳中有升;三年来,APC系统在线率高达99%以上,没有发生过任何误操作导致的失控状态。”

此外,水泥生产是建材行业的能耗之王,水泥的能耗约占全球能源消耗的2%,二氧化碳排放量占全球碳排放的5%,水泥生产总成本的60%以上都是能源消耗,如果能在节能减排方面实现方案落地,就能帮助企业节约大量的生产成本。

然而,很多水泥企业虽然“有心”进行能耗管理,但却“无力”发现改进的点藏在哪里。甘肃祁连山水泥集团股份有限公司下属宏达建材有限责任公司发现,其能效管理路上的最大障碍之一就是能源使用情况的不透明,过去公司管理层明明知道设备的空运转会导致能源的浪费,却无法实时获悉设备的运行工况并在第一时间发现浪费。

而施耐德电气EMS能源管理系统既能动态监测水、电、煤、气等能源的实时消耗量,又能随时掌握和能耗相关的原料使用和设备运转情况,从而助力工厂管理者识别和挖掘生产过程中的节能契机,做出正确决策。

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“施耐德电气的能源管理系统在很大程度上完善了企业能源数据的实时性和完备性,为全面提升企业的能效管理水平奠定了基础。系统投运后,我们工厂最好的单月熟料标准煤耗降低到了100公斤/吨以下,2019年降低电费453.6万元。”宏达建材有限责任公司副总经理常占新说,“EMS能源管理系统不只是一项工具,更为重要的是,它把先进的、成熟的能效管理理念引入到了我们生产的方方面面,让我们能够从节能、绿色的角度去重新思考这个行业。施耐德电气的能源管理系统还促成了我们公司水泥窑的模块化生产、精细化操作,水泥窑日产突破6200吨,低碱、核电工程用硅酸盐水泥进入新京高速、四零四核电工程河西重点工程项目。”

事实上,早在多年前,作为国际电气业巨头的施耐德电气就提出了水泥生产的数字化升级方案,依托其基于物联网的新一代EcoStruxure架构与平台,提供过程监控系统、窑磨专家优化控制系统、能源监控和信息系统、配电系统、设备管理和状态监测系统、企业资产管理等水泥生产管理的解决方案,为水泥企业无缝、低成本、大规模地实施物联网提供了可能。

截止目前,施耐德电气已经为中联水泥、祁连山水泥、金隅水泥等国内水泥巨头提供数字化生产解决方案。

“我国现有的试点示范型智能水泥生产线约有10条,其智能化程度都远没有达到100%,平均约为30%左右。”丹麦史密斯(中国)公司高级技术顾问、英国ICR《国际水泥评论》杂志亚太区高级编审、中国水泥网高级顾问高长明表示,2020年我国已决定新建和在建的水泥生产线有20条,其中有4-5条是日产万吨线,其他的均为5000吨/天以上线,这些新线都将在2023年以前投产,其中大部分都将进入智能水泥厂的行列。

“所以近两、三年内,我国需要完善和新建的智能水泥厂就有30项以上,市场需求十分可观,假如每项的投资平均按1.0亿-1.5亿元计,则总投资将达30亿-45亿元。”高长明称。

头豹研究院在《水泥研究——“互联网+”助力水泥智能化发展》报告中指出,未来中国水泥行业销售收入将持续扩大,预计将在2022年突破11809.3亿元,发展前景广阔。根据沙利文数据测算,预计亚太地区未来10年间的基础设施投资需求将达到50.0万亿元,如按每亿元投资消耗一万吨水泥计算,亚太地区平均每年将带动水泥消费量为5.0亿吨。

水泥需求的增长趋势,也将带动水泥企业数字化升级的需求增长。随着5G+工业互联网在垂直行业的推进,越来越多的水泥企业意识到智能制造是水泥工业由大变强的必由之路,是水泥企业适应经济新常态的必走之路,传统水泥行业对智能化升级的需求越发迫切,针对水泥产业的数字化解决方案也将迎来更为广阔的发展前景和市场空间。

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