隨著數字中國戰略的持續推進，人工智能與實體經濟深度融合正逐步成為產業發展的主旋律。鋼鐵行業作為高能耗、高排放的代表產業，正面臨從傳統制造向智能制造和綠色制造轉型的關鍵節點。煉鐵系統作為鋼鐵全流程中能耗最高、碳排最多的核心環節，占據總能耗與成本的70%以上，是推動行業低碳轉型的關鍵突破口。

然而，傳統的降碳路徑多依賴于原料優化和設備升級，雖然具備一定成效，但其投入成本高、邊際收益遞減。在原有工藝設備和原料體系難以發生根本性變革的現實背景下，智能化技術因其可在現有基礎上深度賦能、提升生產穩定性、突破系統黑箱、促進多工序協同優化，成為煉鐵降碳的有效路徑。本項目正是在這一產業背景和技術趨勢下提出，致力于破解煉鐵過程中原料波動性強、系統感知不清、工序耦合復雜、能源調度粗放等關鍵問題，構建以高爐為核心的多工序協同智能降碳體系。

當前煉鐵過程仍以經驗控制為主，內部狀態難以實時感知，跨工序間存在數據壁壘，系統運行依賴人工干預，智能化水平偏低。盡管過去已嘗試構建機理模型、專家系統及數據驅動模型等路徑進行突破，但因方法割裂、模型適應性差等問題，難以支撐復雜煉鐵場景下的智能決策。

本項目聚焦于煉鐵過程中的系統性問題，從根本上突“黑箱”運行難題，提出融合數據驅動、機理模型與專家知識的混合智能方法，構建智能感知、協同控制、優化決策的鐵前-高爐一體化信息物理系統。通過建設“智能平臺+數字孿生+混合智能+協策執行”技術體系，最終實現多工序耦合優化、智能化穩定生產碳排精準削減的核心目標。

項目圍繞“感—知—控—優”的閉環邏輯展開，構建云邊端一體的5G+煉鐵智能平臺作為基礎支撐，打通煉鐵多工序、跨層級、全鏈條的數據體系。在此基礎上，分別針對鐵前系統、高爐主體和全流程決策建模開展三項關鍵技術創新：

建立了面向多工序協同的“孿生+邊控”一體化智能平臺實現煉鐵全流程數據采集、異構信息融合與集中調度控制，打通“料場-燒結-球團-高爐-能源”鏈條，提升了跨系統聯動能力，突破了傳統工序分割與信息孤島問題，支撐了全流程能效協同優化與降碳目標達成研發了面向鐵前復雜原料與裝備的智能感知與調控技術，構建原料質量跟蹤、燒結狀態綜合評價與球團配礦控制等關鍵模型，建立了多維工藝參數的實時識別與反饋機制，顯著提升了原料配置的精準性與裝備運行的穩定性，夯實了高爐順行與穩定降碳基礎打造了融合數據驅動、機理模型與專家知識的高爐智能冶煉系統實現爐況關鍵指標的精準預測與趨勢分析，集成專家規則實現狀態識別、異常預警與自適應調節，構建可解釋、可遷移的混合智能模型體系，推動高爐運行從經驗控制邁向智能決策

在總體架構上，項目以“混合智能”為核心建模邏輯，確保模型既具備工藝可控性、預測準確性，又具備強解釋性與工業可用性。通過構建在線命中率超90%的核心模型，支撐整個系統在動態復雜工況下的穩定運行與碳效協同最優。

一體化智能平臺的構建與突破

本項目建設了云邊端融合的智能平臺，集成一體化集控中心和超大規模煉鐵數據中心，實現數據上云、模型下沉、平臺統籌的運行格局。平臺重構了102個控制中心的運行方式，使管理方式更加高效集中，崗位數量減少37%。同時，平臺構建了能源介質間的耦合關系，實現熱風爐煤氣消耗降低8%、低品質余熱利用率提高至47%，有效提升了能源利用效率和調度智能化水平。

鐵前系統的全域感知與智能協同

鐵前智能化方面，項目突破了原料復雜性與裝備異構性帶來的挑戰，實現堆取料裝備的無人化運行，年節電超646萬度，焦比降低公斤。通過自研的鐵礦石多維智能配礦模型，系統可根據經濟性指標進行高效原料配置，使經濟礦用量提升6%，噸鐵成本下降20元。燒結過程中，首創燒結狀態綜合指數與智能調控模型，實現無煙煤單耗降低公斤、電耗下降度，燒結穩定性提高5%。球團系統也建立了在線配礦系統與因果調控模型，顯著提升了生產穩定性與強度控制，噸鐵成本再降低元，系統波動明顯減少。

高爐智能冶煉與狀態感知的深度融合

在高爐環節，項目實現了圖像識別與數據治理的深度應用，突破性地實現對風口、頂煤氣、爐缸等關鍵區域的全域感知，提升透視能力40%。通過治理全鏈條3000余項工藝與運行數據，建立煉鐵上下游數據強耦合鏈條，實現透氣性和煤氣利用率等關鍵指標的提前預測與優化，焦比進一步降低公斤。

此外，項目融合有限元數值模擬與機器學習方法，提出爐型爐況關聯的全新管理模式，實現爐缸渣皮動態識別與冷卻調控，渣皮穩定性提升7%。同時，構建爐缸活躍性指數和多目標智能協控系統，實現爐熱穩定率提高30%、爐缸活躍性提升10%爐缸狀態合格率提升12%。項目最終打造了具備評價、預測、溯因、自愈能力的全工況多維高爐智能系統，整體爐況穩定性提升10%，生產效率提升6%

項目在技術實現上，實現煉鐵全流程的智能閉環控制，開發的以數字孿生為核心的混合智能信息物理系統，技術指標全面領先：模型在線命中率超過90%，預測提前步長適配全流程需求；構建了全國領先的高爐智能感知與協同調控平臺；研發成果共授權發明專利60項、發表高水平論文32篇、出版專著部；三項核心技術成果均通過中國鋼鐵工業協會科技成果評價，達國際領先水平。

項目成果已在國內十余條生產線落地，具備強示范性與行業引領價值。以撫順新鋼鐵為例，通過智能平臺全面接管原料、生產、能源、管理等環節，實現多工序協同優化，噸鐵能耗降低46.4公斤標煤，碳排放減少140公斤，單位碳減排率達12.3%，樹立了智能低碳煉鐵的新標桿。

2022年至2024年，項目累計創效5.16億元，推動煉鐵企業實現節能減碳、成本降低、效率提升三位一體的綜合收益，同時帶動人才隊伍建設，推動形成“煉鐵+大數據”的跨界融合人才體系，為中國冶金工業的綠色智能轉型注入新動能。

本項目以高爐為核心，以數據為基礎，以智能為引擎，探索出一條數字孿生驅動混合智能支撐多工序協同的煉鐵智能降碳新路徑，打破了傳統工藝優化的瓶頸，為鋼鐵行業實現碳達峰、碳中和目標提供了實踐范例。

項目團隊將繼續圍繞智能系統的演進升級、復雜場景的泛化適應以及更多應用場景的示范推廣，推動高爐智能系統從“能用”邁向“好用”，從“輔助”走向“主導”，不斷加快我國鋼鐵工業由高耗向高效、由高碳向低碳的轉型進程。

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