�N����65 ���� �0 ���� 基于 5G 和工业互联网的冶金尘泥循环 利用绿色智能工厂 赵国宾 赵俊杰 祁萌 杨慧 顾银琴 (永卓控股有限公司,张家港 215600) 摘要:永卓控股旗下的永钢集团冶金尘泥循环利用绿色智能工厂使用 5G、工业互联网、大数据等技术改 善了传统的大体量、粗放式、弱研发、轻环保的管理模式,实现了生产集控化、安环可视化、作业无人化、 点检智能化、协同高效化、管理智慧化 关键词:5G;工业互联网;大数据;绿色工厂 中图分类号:F426. 32;TF08 文献标志码:A 引用格式:赵国宾,赵俊杰,祁萌,等 . 基于 5G 和工业互联网的冶金尘泥循环利用绿色智能工厂[J]. 信 息通信技术与政策, 2023,49(11):55-64. DOI:10. 12267/ j. issn. 2096-5931. 2023. 11 实现了生产管理、质量管理、设备运行、 能源管控、物流运输、环境监控等企业运营管控智慧化。 1 基于 5G 和工业互联网的绿色智能工厂的 设计意义 1. 1 建设冶金尘泥循环利用绿色智能工厂,是钢铁行 业企业落实政策、合规经营的必经之路 钢铁冶金工业的发展促进了经济的快速增长,为 经济建设提供了物质保障,但冶炼生产所产生的大量 废渣、废物等也成为了环境污染的主要来源。 钢铁厂 废渣含有多种硫化物、氧化物等有害物质和污染物

(二) 冶金（钢铁）行业客户现阶段对 PLC 自主可控的需求分析....... 32 1.冶金（钢铁）行业定义................................... 32 2.冶金（钢铁）行业整体市场发展情况....................... 33 3.冶金（钢铁）行业大型 PLC 市场规模....................... 40 4.冶金（钢铁）行业使用 冶金（钢铁）行业使用 PLC 的情况......................... 43 5.冶金（钢铁）行业大型 PLC 自主可控进程分析............... 46 大型 PLC 自主可控白皮书 3 3 第一章：中国 PLC 自主可控发展现状与趋势 (一) PLC 归属为工业操作系统领域 本篇白皮书聚焦于大型 PLC 产品的深度研究，该品类属于工业操作系统的 可编程逻辑控制器（PLC） 分布式控制系统（DCS） 数据采集与监视控制系统 SIS 嵌入式软件 大型企业市 场基本被国 外 厂 商 占 据，国内厂 商产品主要 应用于中小 企业 电力、水利、冶金、石化等 2. 软件技术发展趋势 面向未来，软硬件的协同优化将成为突破瓶颈的关键所在。这涉及操作系统、 编译器、虚拟机直至应用程序的多层级技术栈，亟需构建一套完善的系统级工具 链，以支撑高效、可靠的软件开发与运行。

工业部门在生产工艺与排放结构上的高度复杂性，使其碳减排技术的发展面临巨大挑战，因此全球碳 中和实现路径上的难减排领域往往都在工业部门等。钢铁、水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 济可行性，以 “技术 - 路径 - 中国工程院院士、中国石化股份公司 张 强 清华大学地球系统科学系副主任、教授 报告总召集人： 严 刚 生态环境部环境规划院 报告作者： 关于作者 章节召集人： 李 冰 冶金工业规划研究院 何 捷 中国建筑材料科学研究总院有限公司 邵朱强 中国有色金属工业技术开发交流中心 有限公司 李永亮 中国化工节能技术协会 吴立新 煤炭工业规划设计研究院有限公司 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 董金池 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 刘 洋 清华大学地球系统科学系 蔡慈澜 清洁空气政策伙伴关系秘书处 张利娜 冶金工业规划研究院 员 晓 冶金工业规划研究院 崔敬轩 中国建筑材料科学研究总院有限公司 聂 卿 中国建筑材料科学研究总院有限公司 谢 刚 中国有色金属工业技术开发交流中心

工业部门在生产工艺与排放结构上的高度复杂性，使其碳减排技术的发展面临巨大挑战，因此全球碳 中和实现路径上的难减排领域往往都在工业部门等。钢铁、水泥、石化、化工等重点高碳工业行业减排路 径差异显著，短流程工艺、氢冶金、电气化、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）等技术路线亟需系统性 突破与统筹推进。推动庞大工业体系实现深度脱碳，必须在颠覆传统发展模式的同时，平衡技术演进与经 “ 济可行性，以 技术 - 补贴、税收减免、绿色信贷、优惠电价等政策工具，构建激活市场和社会力量的多元投入格局。 本项目由能源基金会资助支持。 报告总召集人： 严 刚 生态环境部环境规划院 章节召集人： 李 冰 冶金工业规划研究院 何 捷 中国建筑材料科学研究总院有限公司 邵朱强 中国有色金属工业技术开发交流中心 有限公司 李永亮 吴立新 齐曙光 中国化工节能技术协会 煤炭工业规划设计研究院有限公司 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 董金池 生态环境部环境规划院碳达峰碳中和研究中心 刘 洋 清华大学地球系统科学系 蔡慈澜 清洁空气政策伙伴关系秘书处 张利娜 冶金工业规划研究院 员 晓 冶金工业规划研究院 崔敬轩 中国建筑材料科学研究总院有限公司 聂 卿 中国建筑材料科学研究总院有限公司 谢 刚 中国有色金属工业技术开发交流中心

2023 年开始供应低碳钢，并计划在 2026 年通过氢基竖炉 - 电炉技术将车辆用钢的碳排放强度降低 50%–80%，其后还将发布减碳 95% 的“绿钢”。河钢也在开展 120 万 吨氢冶金示范工程，引领低碳冶金技术。中日韩三国的钢铁企业在脱碳方面具备巨大潜力，其粗钢产量占全球的 60% 以上，占全球汽车板市场供应量的 23.8%。汽车产业对低碳钢材的需求，结合政府政策引导和投资支持，是 推动 能达到 E 级碳效；氢基竖炉、电炉可 达到 D 级碳效；部分绿电条件下，氢基竖炉、电炉可达到 C 级碳效；而想要达到 B 级甚至是 A 级，需要更多 的绿电、绿氢等能源，以及更高效的低碳冶金技术，如 CCUS、氢冶金等。LESS 标准由于固定边界扩展到热 轧，因此其阈值相比 RS 标准和 C2F 标准更高，且针对不同类型的钢（如优质钢或结构钢）设置了不同的阈值。 GSCC 标准是考虑 1.5 度 流程高 27%，碳排放强度降低近 80%。COG DRI-EAF 的吨钢成本比长流程高 21%，碳排放强度降低约 50%。 图表 11 钢铁行业不同技术路线的吨钢成本和碳排放强度 模型假设：冶金工艺中的电力来自电网，绿氢电解水的电力来自可再生能源；项目产能为 100 万吨钢 / 年，产品为热轧带钢， 2026 年投产，运营周期为 20 年，利用率 90%；除了 Scrap-based EAF

可以将捆带自动卷取并收集到废料 斗内。 贴标机器人 根据用户的不同要求，机器人能准 确将标签贴在指定位置。 可以有效预防漏贴、错贴，杜绝人 工张贴存在的隐患，避免了因产品 标识而造成的异材可能。 冶金行业工业机器人的应用 加工装备智能补油系统 一、提升四方面的效率： 1. 每班配套人员降至 0 ； 2.补油效率提升 20% 以 上； 3.单套设备补油时间缩减 25% ； 4.有效降低油脂消耗 有效降低油脂消耗 25% 。 二、技术特点 5.RFID 智能识别设备身 份； 6.“ 一键式”智能操作； 7.补油孔智能定位； 8.智能补油管理系统； 9 漏打 漏补智能监测 冶金行业工业机器人的应用 - 设备补油机器 人 富士康深圳的“熄灯工厂”，单条生 产 线从 318 名工作人员降低到 38 名工 作人员，减员接近 90% ，但是生产 效 率却提升了 30% ，库存周期降低 弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、切割 电子电器 搬运、洁净装配、自动传输、打磨、真空封装、拾取 化工纺织 搬运、包装、码垛、称重、检测、切割、研磨、装配 食品饮料 普通包装、搬运、真空包装 塑料轮胎 上下料、去毛边 冶金钢铁 搬运、码垛、铸件去毛刺、浇口切割 家具家电 装配、搬运、打磨、喷漆、切割、雕刻 海洋勘探 维修、建造、拆卸 工业机器人的行业应用 冲压 焊接 涂装 总装 汽车行业工业机器人的应用：四大制造过程

示流程运行状态，让工作进展透 明可控，及时优化。 数据表现 融合创新 · 赋能企业 共创生态 · 引领未来 智能仪控管理解决方案  面向行业 ① 石化 ② 煤化工、精细化工等化工行业 ③ 冶金  主要功能描述 ① 对全厂智能仪表，阀门， DCS/PLC 控制设备 ( 自控专业设备 ) 的统一监控， 管理 ② 设备故障分析，维修工单派发，告 警管理  方案价值 ① supOS 实现全厂设备状态数据，告 supOS 实现设备状态 ，告警数据的实时显示及工单管理 融合创新 · 赋能企业 共创生态 · 引领未来 动设备在线诊断解决方案  面向行业 ① 石化、油气 ② 煤化工、精细化工等化工行业 ③ 冶金 ④ 水泥等  主要功能描述 ① 设备全信息画像 ② 设备在线诊断，实时监测设备状态 ③ 机器视觉实现设备异常情况的分析  方案价值 ① supOS 实现设备综合数据的采集，存 储及分析，可视化展示 按产线布置显示 故障信息显示 手机端访问显示 PC 端访问显示 融合创新 · 赋能企业 共创生态 · 引领未来 设备远程运维解决方案  面向行业 ① 石化、油气 ② 煤化工、精细化工等化工行业 ③ 冶金 ④ 水泥等  主要功能描述 ① 设备全信息画像，设备信息全显示 ② 设备故障诊断与预测  方案价值 ① supOS 实现设备全生命周期管理， 并对设备做出评价 ② 与备品备件系统打通，对供应商进

中国目前未有直接针对钢铁行业提供转型财政补贴的 实践案例，钢铁行业可以申请一些普适于绿色低碳发 展领域的财政补贴。然而，这些财政补贴体量有限，难 以对钢铁行业实现大规模的财务激励。高风险、高不确 定性的转型路径，如氢冶金、CCUS等，尚缺乏专项的财 政补贴。 国际上已有针对钢铁转型提供专项财政补贴的实践经 验，可为我国设计激励钢铁行业低碳转型的财政补贴 机制提供借鉴. 专题2：中国钢铁转型适用的财政补贴 20 验证和项目绩效认证，增强市场信任；行业协会可牵头 制定统一的技术路径、碳排放与能效基线，为融资决策 提供标准支撑。 2024年3月29日， “河钢—中国银行绿色转型金融联 盟”正式成立。该联盟由河钢集团与中国银行共同倡 议，并联合冶金工业信息标准研究院、中节能衡准科技 服务（北京）有限公司等行业标准研究单位、第三方认 证机构参与组建。2024年6月，该联盟进一步扩容5家 金融机构，以及数家民营钢企和用钢产业链客户。 59该 联 度，也缺乏专项服务于钢铁行业脱碳的财务激励机 制，难以为钢铁企业提供足够的风险缓释和回报预 期，削弱了其布局深度脱碳技术的动力。 • 钢铁产业实施低碳转型（特别是应用氢冶金、电弧炉 等深度脱碳技术）高度依赖于相关配套产业的发展。 例如电弧炉路径依赖高质量废钢的稳定供应，氢冶金 则对绿氢的成本和供应稳定性有较高要求。若配套产 业缺乏稳定且经济的供给，即便钢铁企业有意向布局 深度脱碳技术，也缺乏实现条件。 • 多数钢铁企业（尤其是中小钢铁企业）普遍缺乏在实

鄂尔多斯能源结构以煤为主。鄂尔多斯作为典型的能源资源型地区，长期以来面 临能源结构偏煤的特征。从能源结构看，2023 年鄂尔多斯一次能源消费结构中煤炭占比 为 85.8%，比全国高约 30 个百分点。煤炭、冶金、化工和电力四大行业作为原煤消费 主体，消费总量占比高达 95.7%，能源消费结构极度不均。 3. 鄂尔多斯能耗高企。2022 年，鄂尔多斯单位 GDP 能耗为 1.36 吨标准煤 / 万 元，是全国平均水平的 炭、电力、建材、冶金和化工行业。2023 年，鄂尔多斯规模以上工业消费原煤 21044.7 万吨，同比增长 14.5%。电力、煤炭、冶金和化工四大行业是原煤消费主体，占比 95.7%。其中电力行业原煤消费量 8331.6 万吨，占比 39.6%；煤炭行业原煤消费量 6080.73 万吨，占比 28.9%；化工行业原煤消费量 3718.7 万吨，占比 17.7%；冶金行业 原煤消费量 1987 6%）。其中，工业部门碳排放主要集中在煤化工行业（17.9%）、煤炭开 采（8.1%）及冶金建材行业（4.7%）。2023 年鄂尔多斯碳排放结构如图 3-1 所示。本 课题聚焦于工业部门，以煤炭、煤化工为例重点研究。 � � 电力 ����� 交通 ����� 生活及其他 ���� 化工 ����� 煤炭开采 ���� 冶金及建材 ���� 工业其他 ���� 工业 ����� 图 3-1：2023

南京科远智慧科技集团股份 有限公司 诊断及方案设计服务商 吉安 17 上海朗涞科技有限公司 诊断及方案设计服务商 吉安 18 广域铭岛数字科技有限公司 诊断及方案设计服务商 吉安 19 赣州有色冶金研究所有限公 司 诊断及方案设计服务商 吉安 20 金创科技（江西）有限公司有 限责任公司 诊断及方案设计服务商 吉安 21 深圳渊联技术有限公司 诊断及方案设计服务商 吉安 22 杭州数聚缘科技有限公司 ERP\MES\WMS\QMS 等系统集成 第 11 页 服务商基本信息 服务商能力矩阵 序号 服务商名称 服务商类型 推荐地市 服务场景 基础设施 软件系统 硬件设备 系统集成 19 赣州有色冶金 研究所有限公 司 诊断及方案设 计服务商 吉安 生产制造 MES 系统 经营管理 ERP 系统 20 金创科技（江 西）有限公司 有限责任公司 诊断及方案设 计服务商 吉安