冶金企业环保数字化转型应用实践

辛景昌 XIN Jing-chang；柴海强 CHAI Hai-qiang

（新兴铸管股份有限公司，武安 056300）

0 引言

随着数字经济在传统工业的推广应用，全球经济正在发生着深刻变化。在冶金企业，传统的粗犷式环保管理已不能适应新时代绿色发展的需要，主要体现在：环境监测数据不健全；污染源头和排污过程管控不够细致，多为事后整改；企业在环境管理过程中积累了大量的基础数据[1]，但环保数据的采集、传送、处理、储存和应用都比较分散，没有统一的口径与标准[2]，部分数据无法转化成可采用的信息资源，无法有效传输、共享，形成“数据烟囱”“信息孤岛”“信息壁垒”，环境数据指标分散、孤立，未形成完整的环境数据信息标准体系，不同部门采用的数据格式和标准各不相同，兼容性差，后期数据的处理、传输及共享难度大；污染物排放底数不清，环保标准分解、考核目标下达缺乏科学性。环保管理数字化转型成为解决上述问题的重要举措，数字化技术为环保工作提供了新的机遇和解决方案，使得环保管理更高效、精确，为可持续发展奠定坚实基础。本文介绍了某钢铁企业环保管理的管、控、治环保智慧平台功能，阐述了数字化转型实践过程，为钢铁企业推行绿色数字化转型提供了参考经验。

1 数字化转型环保智慧平台功能

1.1 现状分析

某钢铁企业已完成了超低排放改造，在装备水平、有组织排放、无组织排放等方面已取得了长足进展，但在环境管理水平、监测监控水平、数字化智能制造、清洁运输数字化等方面有待加强。已建成的系统有：企业门禁系统、iplat 平台、数采服务器、无线采集平台、视频融合平台、雾炮管理平台、洗车机管理平台，这些系统是各自独立运行。已建设的物料封闭大棚、封闭皮带通廊、雾炮、集尘罩等重点治理工程，但由于排放源众多、分布散，无法有效管理所有排放源，缺少统一的管理平台，而“环保智慧平台”的建设，需要与这些系统进行数据集成、界面集成、数据推送。实现覆盖全业务范围、全产业链条、全生命周期、全管控要素的环保综合管控。

1.2 环保智慧平台功能

该平台集成环保业务和系统，对环保业务实施集中管控，集成原料、生产装置、治污设施、工艺运行等DCS 相关生产参数，实现生产工序的环境监测、废水、废气、固废、噪声污染源产排管理、风险管控等环保核心业务管控，建立数据指标体系，搭建环境风险管控、污染治理、排污许可、统一标准的环保专业化监管。具备有组织排放、无组织排放、清洁运输各环节生产、监测、监控、治理设施集中控制和数据综合分析功能。满足环保综合业务管理要求和环保绩效A 级需要。达到对各专业数据进行精细化监测和管控，基于监测数据基础进行预测分析，实现“超标预警、智能识别、发送指令、精确治理、效果评估”。

①实现源头减排：建立有组织、无组织排放源清单，优化生产过程工艺流程、精准管控治污设备和作业模式，通过超标预警、闭环治理等功能减少无组织排放源排放强度。

②实现过程控制：通过智能鹰眼图像识别粉尘浓度，智能联动治理设备等，达到对生产过程的无组织污染源产尘行为和治理过程实时记录和精细化管控[3]。

③实现智能化管理：建立智能化数据采集、分析和处理体系，实现在线排放烟气和工艺过程的实时监控和关联分析预警，提高生产效率和质量，实现无组织排放的“有组织化”集中管控，平台系统整体架构见图1。

图1 有组织排放系统整体架构

2 环保智慧平台的搭建原则

2.1 污染物排放类型建模

钢铁企业环保管理系统的数字化转型，打破了“管结果”的传统模式，向“管过程”转变[4]，纵深到基层工序开展数字化转型。平台采用多维数据建模，依据生产工序污染物产排状况，结合现有环保监控、核算、统计数据规则优化建模，达到生产工序污染物排放情况可随时跟踪、环保指标即时监控、数据可进行组合统计分析。

2.2 基于工业互联网技术的开发与拓展

在国家政策引导和企业数字化转型驱动下，我国工业互联网平台已进入快速发展期[5]，企业信息化部署的成本和难度得到了有效降低。环保智慧平台基于工业互联网技术，采用“智慧平台+应用+服务”路线，应用层可通过调用业务相关组件和技术组件，平台可通过浏览器和手机APP访问；实现对有组织排放、无组织排放、清洁运输、分电计量、碳排放、固废和废水的管理，用户可以订阅多种应用，实现个性化业务覆盖；服务层新增环保评价管理、监测计划管理等业务，并以组件组合响应各应用的业务需要。

2.3 各模块功能设计

2.3.1 有组织排放模块

该模块分为有组织排放监测和有组织排放统计分析两部分，架构见图2。

图2 有组织排放架构图

有组织排放监测：

①针对生产设施进行监测，并展示其生产参数；

②针对治理设施进行监测，并展示其治理参数；

③针对排放设施进行监测，并展示其排放数据；

④在同界面展示其生产参数、治理参数和排放数据清单。

有组织排放统计分析：生成有组织排放台账、污染排名分析、同比环比分析、自定义分析。

2.3.2 无组织排放模块

建立产排管理清单：物料输送、物料储存、生产工艺、除尘灰输送全部实行清单化管理。

无组织排放监测：将无组织排放源与生产设备、治理设备、监测设备进行关联绑定，并监测其实时数据，实现异常报警，闭环管理。

无组织治理管控：记录治理设施和对应生产工艺设备或产尘过程同步运转情况。

料场无组织管控：通过鹰眼视觉识别掌握料棚卸料、上料、扬尘等状况，及时启动雾炮、干雾等治理设备，与洗车台联动，监测车辆进出、水泵水压等信号；架构见图3。

图3 无组织排放架构图

2.3.3 环境综合管理、评价模块

数据统计分析与报表：针对CEMS 异常原因、产治不同步频次、电流数据预警、TSP 数据、微站数据、TSP 数据异常情况等进行统计、分析、生成报表并导出。

监测方案管理：编辑、导入自行监测方案，按照周计划、月计划、季计划、年计划等形式展示；录入异常时具备提醒功能。

自行监测管理：污染源手工监测录入管理，并进行统计分析；对全厂有组织污染物、分工序污染物进行录入并根据公式计算相关计算结果。

环保评价管理：按照环保管理评价标准，具备问题录入、扣分、整改反馈、评价排名功能；架构见图4。

图4 环境综合管理架构图

2.3.4 清洁运输模块

运输车辆监管：针对自有运输车辆，进入厂区的第三方运输车辆和非道路移动机械，建立基础台账和运输台账，并基于三维地图显示实时位置信息。

统计分析：将汽运、火运、管道运输详细数据及运输量、清洁运输占比等进行可视化展示，并生成进厂物料明细、出厂物料明细、运输车辆明细、进出厂车辆台账、厂内运输车辆台账、厂内非道路移动机械台账、厂内清洁环保车辆台账等。

系统对接：建立标准化数据接口，可快速对接设备系统、门禁系统、视频系统等，实现多系统实时联动。

2.3.5 固废/危废模块

建立危险废物等固体废物污染环境防治平台，通过信息化实时管理，对危险废物产生、暂存、运输、转移等信息，通过国家危险废物信息管理系统申报。

运输车辆监管：针对自有运输车辆，进入厂区的第三方运输车辆和非道路移动机械，建立基础台账和运输台账，并基于三维地图显示实时位置信息。

统计分析：将汽运、火运、管道运输详细数据及运输量、清洁运输占比等进行可视化展示，并生成进厂物料明细、出厂物料明细、运输车辆明细、进出厂车辆台账、厂内运输车辆台账、厂内非道路移动机械台账、厂内清洁环保车辆台账等。

3 环保智慧平台的应用效果

环保智慧平台自设计、开发到应用历时两年，该平台解决了传统的环保管理存在的管不全、管不细、管不透的弊端，采用数字化定义了各岗位的环保职责，实现了污染源产、排过程的透明化管理、重点污染源的在线监测管理。解决了信息孤岛、统计口径不一致问题，摸清了污染源排放底数，达到了以数据为基础、以大数据统计分析的结果做决策。

3.1 支撑环保业务统筹管理

通过数字化顶层设计，该平台对各生产工序环保管理实施全面管控、考核、统计分析，满足环保部门统筹管理和烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢、铸管等专业板块的环保监管，建设了管理层驾驶舱，全面展现环保管理核心模块，为各工序、岗位环保管理人员提供了环保可视化决策平台。

3.2 细化了各工序环保过程管控

环保智慧平台实现了污染源产生、环境监测、过程管控、环保统计与评价的闭环管理，“管结果”转变为“管过程”，“事后追责”变为“事前预防控制”。各工序的DCS 监测、视频监控集中引入智慧，进行实时监控，发现环保设施与生产设施不同步运行、扬尘、冒烟等异常，实现了快速响应并处置。以该企业高炉工序为例（图5），通过应用环境监测、“DCS 参数”管理、CO 管理、治理设施监控、环保统计及风险防控等环保核心模块解决方案，实现了环保各业务模块纵向贯通、横向高度关联，信息共享，实现了管、控、治一体化管理。

图5 高炉工序应用平台图

3.3 提升了重点污染源外排达标率

实施重点污染源排放监测，监督污染源达标排放。该企业通过环保智慧平台进行数字化管控，杜绝了超标排放。2022 年，二氧化硫、氮氧化物、COD、氨氮的排放量均得到有效控制，废水实现零排放，废气综合达标率达到100%，固体废物综合利用率达到100%，全厂无组织粉尘和异味排放点的监测覆盖率和排放点达标率均达到100%。

3.4 建立了精细化管理体系

从环保绩效、环保隐患、深度治理进展等方面进行多维度环保评价，实行“日监测、日检查、日考核、日通报、月评价”模式，充分发挥了平台的协调、监督能力，促进了考核激励措施的执行。

3.5 助推“A 级环保绩效企业”的保持

该企业通过在各工序采用环保智慧平台进行数字化管控，应用数字化明确了岗位环保责任清单，对生态环境部印发《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》和《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》进行了责任分解和落实到岗，有力保障了“A 级环保绩效企业”保持。

4 结语

在新时代建设美丽中国、推进高品质生态环境支撑高质量发展的趋势下，钢铁企业作为污染排放大户，环保管理数字化是企业绿色转型的主要路径。运用数字化转型技术实现企业环保管理的创新，是互联网高速发展时代的必然举措[6]，推动信息技术与钢铁制造业深度融合，构建钢铁企业数字时代核心竞争能力为主线，打造数字化、网络化、智能化是时代发展趋势，以重塑企业环保数字孪生为主导，实现环保智慧平台的管控治一体化，支撑了管理与决策，推动了高效生产、优化了环保管理绩效，降低了生产成本，提升了钢铁企业的现代化环保管理能力和水平。