[爆卦]燃燒時需要空氣中哪種氣體是什麼?優點缺點精華區懶人包

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  • 燃燒時需要空氣中哪種氣體 在 國家衛生研究院-論壇 Facebook 的最佳解答

    2021-06-02 07:30:00
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    【全球醫師呼籲:請重視氣候變遷與人類健康的密切關係】
    去年(2020)台灣面臨56年來首度沒有颱風登陸的一年,今年(2021)台中、苗栗地區也面因為缺水,各地面臨停水,氣候變遷、極端氣候的問題,又再度引起討論[1]。
      
    氣候變遷會對人體健康造成許多方面的影響,比如高溫引起的熱壓力[2]與高溫事件,可能使心臟、血液循環系統和呼吸道相關疾病惡化,提升這些疾病的致死率。另一方面,高溫有利接近地面的臭氧形成,而這些臭氧對人體健康有不良影響,例如可能導致肺功能下降。
      
    水災或暴風雨等極端氣候現象更頻繁出現時,也會對人體健康帶來更多隱憂,比如人可能因此受傷,嚴重時甚至導致死亡等。此外,原本已經受到汙染的水域,可能因為強降雨和水災而提升傳染病爆發的風險。
      
    在德國,氣候變遷帶來的另一個影響就是花粉季時間延長,使氣喘或過敏性鼻炎等呼吸道疾病的症狀更加惡化。而且這樣的氣候條件更有利引起過敏植物的生長與繁衍,如豬草(Ambrosia)就是一個很好的例子[3]。
      
    ■氣候變遷,顯然不只是極地的人需要面對
    談氣候變遷最大的困難,就是很難讓人感同身受,居住在台灣的民眾,或許很難感覺到海平面上升,極端氣候也只有缺水、下冰雹的時候才會重新被提起。
      
    詩人顏嘉琪創作的詩作〈極地〉,字字句句都提醒了我們,氣候變遷的影響,不只是變熱,跟著詩句將畫面拉到遙遠的極區,以一般人多多少少都在新聞照片看過的冰層融化、極地生物困境,作為整首詩的主題;詩名雖然叫極地,但詩中描述的事件,卻是所有人都需要面對的困境。
      
    ■〈極地〉
    一切早有了變化
    冰在水裡延遲著
    季節的鋒芒
    有些更敏感的沼澤
    被鹿群溫暖的腳趾
    穿成雪靴
      
    溪流嚮往的
    不再是湖泊
    湖床抬起許多
    未曾捕獲的魚骨
    滿天鹽層像灼熱的星
    裂開了
    冰的背脊
      
    凍土層還給水
    遷徙的自由
    記憶沿著鹿角
    岔出新的死亡
    醒來是島
    屍體在夢裡著火
      
    土壤裡孕育的病菌
    解散了十萬頭馴鹿
    和守候雪崩的西伯利亞牧人
    狗兒趴上牠最愛的雪橇
    他們埋的很淺
    世界是一頂帳棚
    掛在門邊[1]
      
    ■什麼是氣候變遷?
    牛津辭典2019年選出的年度關鍵字,由「氣候緊急」(Climate Emergency)拔得頭籌,成為使用度最高的字辭,不僅顯示大眾對氣候變遷的意識提升,更代表氣候危機正在全球發生。究竟氣候變遷是什麼?它是怎麼造成的?對你我生活又帶來哪些影響?
      
    「氣候變遷」(Climate Change)是都市傳說嗎?也許大部分的人都聽過,卻不見得知道它正在發生。這個在聯合國會議的決策中時常被提起的關鍵字,我們真的知道它是什麼意思嗎?[4]
      
    ▶氣候變遷是指氣候平均狀態的顯著改變或持續較長一段時間(典型的為10年或更長)的氣候改變。氣候變遷的原因可能是地球的自然過程、外部力量,或者人為對大氣組成和土地利用的持續性改變。
      
    ■「聯合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)」中「氣候變遷」的定義
    「氣候變遷」指「在一段可比較的時距內,所觀測的自然氣候變化以外的氣候特徵,且直接或間接歸因於人類活動所導致的大氣成分改變,而引起之氣候變化」。
      
    ▶在此所指氣候變遷專指受人類活動影響的部分,與受自然因素影響的氣候變遷作出了明確的區分[5]。
      
    許多人對於氣候變遷的認識,是從2006年上映的紀錄片「不願面對的真相」(An Inconvenient Truth),得知全球暖化(Global Warming)現象,指的是大氣和海洋中的溫室氣體過量(包括二氧化碳、甲烷、水蒸氣、氧化亞氮),使地球猶如被籠罩在厚厚的溫室中,太陽照射的熱量難以散去,導致溫度升高,引發各種極端天氣如乾旱、暴雨、熱浪等[4]。
      
    ■氣候變遷與全球暖化
    NASA定義,全球暖化是過去一個世紀地表平均氣溫異常迅速增加的現象;而聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)於 2018年出版的1.5℃特別報告中解釋,由大氣觀測資料可知,全球暖化指全球地表平均氣溫在30年期間快速增加。
      
    總體而言,全球暖化是地球氣候系統的長期發熱,通常被測量為地球表面氣溫的平均增加。根據IPCC於2013年發布的第5次評估報告(Fifth Assessment Report,AR5)指出,自1880到2012年,全球平均氣溫上升0.85℃,且正以數十年到數千年前所未有的速度發展,此全球暖化的現象極有可能(超過95%的可能性)是自工業革命以來,人類活動(主要是化石燃料燃燒)增加地球大氣中的溫室氣體導致的。而根據「臺灣氣候變遷科學報告2017」指出臺灣全年氣溫在1900-2012年上升約1.3℃,且近50年、近10年增溫有加速的趨勢。
      
    ■人為排放的溫室氣體,可能為氣候變遷的主要原因之一
    發生氣候變遷的因素有很多,IPCC指出自工業革命起,人為溫室氣體的排放不斷上升,當前已達到最高水平,主要是因經濟和人口增長所造成。
      
    值得注意的是,1750年至2011年間約一半的人為CO2排放是在最後40年間產生,造成大氣二氧化碳(CO2)、甲烷(CH₄)和氧化亞氮(N₂O)的濃度增加到過去80萬年以來最高點。CO2排放約40%留存在大氣中;剩餘的CO2從大氣中移除,儲存在陸地(植物和土壤)和海洋中。海洋大約吸收約30%的人為排放CO2,和水反應產生碳酸導致海洋酸化。整個氣候系統受到各種人為排放溫室氣體的影響,都可能為氣候變遷的主要原因之一[5]。
      
    ■全球醫師呼籲:請重視氣候變遷與人類健康的密切關係
    地球暖化與極端天氣事件(extreme weather events)例如:風暴、洪水、乾旱、熱浪)逐年增加增強,已嚴重侵害人類生存,乾淨的空氣與水、充足的食物、安穩住所與免於疾病危害等健康生存的條件,都面臨威脅。
      
    因此,世界衛生組織在2008年將「氣候變遷」 (climate change)訂為該年度世界健康日的主題,希望世界各國能重視氣候變遷對人類健康的影響,並且採取適當的因應措施。
      
    根據聯合國跨國氣候變遷小組IPCC 2007年的評估報告,全球平均溫度升高將導致:
    (1)部分地區水資源減少及乾旱增加
    (2)物種滅絕或遷移
    (3)部分地區農作物會減產,而魚類的分佈與產量也會改變
    (4)海平面上升等等現象,造成人類飲水、食物取得困難,生態失衡
    (5)氣候變化對於工業、居住環境與社會將造成負面影響
    (6)更將損及幾百萬人的身體健康
      
    以下針對上述評估報告中提到的人體健康影響議題,進一步彙整出可能造成的重大危機:
    (1)糧食不足
    (2)越來越頻繁的極端天氣事件將導致更多人因為熱浪、洪水、風暴、火災和乾旱而生病、受傷或死亡
    (3)水資源不足以及暴雨會導致衛生環境不佳
    (4)熱浪將導致心血管或呼吸系統疾病死亡率的增加、氣喘等呼吸系統與心血管疾病的發生率增加
    (5)氣溫與降雨型態的改變會導致媒介動物之地理分佈的改變,造成瘧疾、登革熱、血吸蟲病(Schistosomiasis)、萊姆病(Lyme disease)、蜱媒腦炎(tick-borne encephalitis)等傳染病之散播。
    ▶提到這,相信你我都已深刻感受到氣候變遷確實與傳染病傳播有著密切的關係。
      
    ■氣候變遷與傳染病
    研究學者在2008年回顧「氣候變遷與傳染病」對北美洲可能的影響時,曾提到4類傳染病:
    1. 「人畜共同傳染病與蟲媒傳染病(Zoonotic and vector-borne diseases)」
    病原會因為氣溫升高,而縮短在媒介昆蟲體內的發育時間,增加能夠感染人體的期間;而氣候改變會改變媒介昆蟲與動物宿主的地理分佈與族群數目。
    ▶例如:萊姆病、登革熱、瘧疾、狂犬病、西尼羅病毒出血熱(West Nile Fever)、屈公病(Chikungunya)、兔熱病(Tularemia)等。
      
    2. 「水媒與食媒疾病(Water- and food-borne diseases)」
    某些病原菌在溫度較高時其存活與繁殖較好,而暴雨及洪水將增加病原進入水源的機會。
    ▶例如:腸道出血性大腸桿菌感染症(verotoxigenic Escherichia coli)、彎曲桿菌(Campylobacter)、沙門氏菌(Salmonella)、志賀氏菌(Shigella)、弧菌(Vibrio)、退伍軍人菌(Legionella)、肉毒桿菌(Clostridium botulinum)、腸梨型蟲(Giardia)、隱胞子蟲(Cryptosporidium)。
      
    3. 「傳染性呼吸系統疾病(Communicable respiratory diseases) 」
    冬季氣溫上升可能會減少呼吸道疾病的發生率,但是氣候改變造成空氣污染物的濃度升高會對呼吸道黏膜造成傷害,進而增加感染傳染病的機會。
    ▶例如:流行性感冒、呼吸道融合病毒(respiratory syncytial virus)、肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)。
      
    4. 「侵襲性黴菌疾病(Invasive fungal diseases) 」
    生態和氣象變化會改變當地的土壤生態、水文與氣候,造成侵襲性黴菌持續存在於環境中,並且釋放出孢子。
    ▶例如:皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis)、隱球菌(Cryptococcus gattii)、粗球黴菌(Coccidioides immitis) [6]。
      
    ■氣候變遷與人類身體健康
    聯合國氣候變遷委員會(IPCC)向各國政府提出警告,若不減少排放量,氣候暖化可能透過4種方式影響人類身體健康。
    ▶「蚊蟲傳播」
    氣溫升高提供蚊蟲繁衍的溫床,例如攜帶登革熱的蚊蟲更為普遍,且蚊蟲分布的活動空間比過去還廣[7]。
      
    ▶極端氣候將導致「細菌透過水源傳播」
    據喬治梅森大學的氣候中心主任莫娜所說,氣候異常易產生短期降雨量暴增,進而引發洪水氾濫,雨水與污水混合,將導致食源性疾病傳播到食物生長地方。
      
    ▶「2型糖尿病患者增加」與氣候升溫有關
    根據《BMJ護理雜誌》報導[8],2型糖尿病患者增加與氣候升溫有關,但仍需要精確的實驗證明,專家目前推測與棕色脂肪組織有關。棕色脂肪組織在較冷天氣時會燃燒脂肪並產生熱量,反之,氣溫升高會降低這些組織的活性,可能刺激胰島素分泌異常與糖尿病。
      
    ▶「呼吸疾病」
    最後一點是最直觀的呼吸問題,溫室氣體與化石燃料污染物會在大氣中,產生固體顆粒與液體的混合物,可能侵入肺部與血液中。據《柳葉刀》報導[9],這些粒狀混合物恐降低肺功能及增加心血管疾病(如中風)的風險,該報導統計,全球每年有800萬人死於空污[10]。
      
    全球氣候變遷與人類健康兩者間的關係是多樣、複雜且重要的,極端的天氣更會影響人的健康、安全及存活。許多呼吸道疾病、心血管疾病、腎臟疾病、消化道疾病、神經疾病、精神疾病、傳染性疾病、熱相關疾病、意外災害及癌症等都與天氣變化息息相關。
      
    因此在天氣變化時應提高警覺,隨時掌握天氣動態,留意身體的情況,當氣溫特別熱或特別冷時應小心有無呼吸道疾病、心血管疾病、神經疾病或熱疾病的相關症狀,及早發現不適症狀並及時就醫治療。
      
    而預防勝於治療,臨床醫療人員應了解氣候變遷對於人的影響,具備天氣變化可能造成相關疾病的知識,知道不論氣溫過高或過低時都會增加死亡率,寒冷效應持續時間比熱效應長,並能夠提供病患諮詢和當天氣變化時先提醒病患,尤其是老人及本身罹患慢性病的人更應叮嚀其注意身體情況有無變化,將有助於減少併發症及死亡率。
      
    藉由努力了解氣候變化對於健康的影響,建立預警系統隨時掌握當地最新的氣象動態,以及提升醫療體系對於緊急情況的快速反應,可以減少或避免人體健康遭受天氣所帶來的威脅[11]。
      
      
    【Reference】
    1.來源
    ➤➤資料
    ∎[1] (The News Lens 關鍵評論網)【接地氣的現代詩】顏嘉琪〈極地〉:詩中描述的氣候變遷,顯然不只是極地的人需要面對:https://bit.ly/32PPYbv )
     
    ∎[2] 指逾量生理代謝熱能、作業環境因素(包括空氣溫度、濕度、風速和輻射熱)及衣著情形等作用,對人體造成的熱負荷影響
     
    ∎[3] (中時新聞網)「氣候變遷與健康」:https://www.chinatimes.com/realtimenews/20210423000005-260405?chdtv
     
    ∎[4] Greenpeace 綠色和平 (台灣網站) 「什麼是氣候變遷?全球暖化的原因?有哪些影響?懶人包一次告訴你」:https://bit.ly/3xmfa7D
     
    ∎[5] (行政院環境保護署)「氣候變遷衝擊-天氣與氣候」:https://ccis.epa.gov.tw/know/detail2
     
    ∎[6] 飛資得醫學資訊 (FlySheet Med-Informatics) 「全球醫師呼籲:請重視氣候變遷與人類健康的密切關係」:http://vip.flysheet.com.tw:8080/mednews/003/item/115-003-hot.html
     
    ∎[7] (Medical Society Consortium on Climate & Health) MEDICAL ALERT! Climate Change Is Harming Our Health :https://medsocietiesforclimatehealth.org/wp-content/uploads/2017/03/gmu_medical_alert_updated_082417.pdf
     
    ∎[8] Blauw LL, Aziz NA, Tannemaat MR, et al. Diabetes incidence and glucose intolerance prevalence increase with higher outdoor temperature. BMJ Open Diabetes Research and Care 2017;5:e000317. doi: 10.1136/bmjdrc-2016-000317
    https://drc.bmj.com/content/5/1/e000317

    ∎[9]Cohen AJ, Brauer M, Burnett R, et al. Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study 2015. Lancet. 2017 May 13;389(10082):1907-1918. doi: 10.1016/S0140-6736(17)30505-6. Epub 2017 Apr 10. Erratum in: Lancet. 2017 Jun 17;389(10087):e15. Erratum in: Lancet. 2018 Apr 21;391(10130):1576. PMID: 28408086; PMCID: PMC5439030.
    https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(17)30505-6/fulltext#articleInformation

    ∎[10] (台灣醒報)「氣候變遷危害健康 IPCC:提防4種疾病」:https://anntw.com/articles/20181015-zjUN

    ∎[11] (台灣內科醫學會)內科學誌-氣候變遷與人類健康:http://www.tsim.org.tw/journal/jour23-5/05.PDF
     
    ➤➤照片
    ∎[3]
      
    2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
    ▶國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽
    https://forum.nhri.org.tw/publications/
    ▶氣候變遷與健康:https://forum.nhri.edu.tw/book-106-1/
      
    3. 【國衛院論壇學術活動】
    https://forum.nhri.org.tw/events/
      
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    2021-03-12 15:12:39
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    【中鋼AI現場1:1千5百度高熱密閉生產環境如何監控?】高爐AI應用大剖析

    中鋼靠間接量測高爐生產數據,一步步打開黑盒子,運用AI即時監控爐況,提早預測異常生產狀況即時應變

    文/翁芊儒 | 2021-03-04發表
    攝影/洪政偉

    高爐之於鋼廠,是不可或缺的一環。飄洋渡海的鋼鐵原料從港口上岸後,會先由煉焦工廠製成焦炭、燒結工廠製成燒結礦與鐵礦,加入其他次要原料後,就會來到鋼鐵融煉的第一站,高爐。

    高爐的作用,就是透過一連串高溫熔融反應,將鋼鐵原料煉成鐵水。雖然說起來容易,實際上,高爐卻是一個複雜的煉鐵反應器。中鋼煉鐵廠高爐二課課長許雍達解釋,每一座高爐,都集合了非常多系統於一身,包括了爐體本身冷卻系統、熱風爐、原料輸送、出鐵、爐氣處理、頂壓回收發電、噴媒等環節,每個系統互相搭配,才能維持高爐穩定運作。

    這個系統中,真正煉製鐵之處,就是外觀形似巨大養樂多瓶的高爐爐身。其運作原理,是從上方加入煉鐵原料,以一層焦炭、一層燒結礦與鐵礦的方式,盡量將原料均勻散布其中,再透過周邊的熱風爐,將空氣加熱,從高爐下部的鼓風嘴鼓進高爐,來加熱、還原,將鐵礦石融煉成鐵水與爐渣。

    熔煉過程中,中鋼也透過鼓風嘴噴吹粉煤,來取代部分焦炭作為還原劑,可降低煉焦爐的負荷,並有利於爐熱調節;而爐內產生的高爐氣,也能在淨化後用來發電,並作為熱風爐及廠內的燃料,來達成節能、減少碳排放的效益。最後的鐵水與爐渣,則會分開取出,各自進行下一步的加工或販售。

    許雍達指出,這套高爐生產的做法,早從十多年前就持續運作至今,但在過去,高爐內部高溫、密閉且不易觀測,難以得知爐況是否符合預期,「比如原料一層一層加入之後,到底分佈均不均勻?又要如何在爐溫下降之前,提早預測來因應?」

    這些問題,隨著IoT與AI技術日漸成熟,中鋼開始蒐集更多生產數據,逐步翻轉過去熟悉的高爐運行操作。

    落地27項高爐智慧應用,更即時掌握高爐生產動態

    中鋼約從3年前開始,致力於研發高爐AI,不只開發高爐爐況監控的相關應用,也開發周邊設備的AI應用,比如原料輸送帶的預測維修、熱風爐生產效率與耗能監控、現場人員的安全監控等,截至今年初,已經完成27項高爐智慧應用的開發,依據應用的特性與適用場域,分散部署在4座高爐中。

    由於高爐本身就像是一個黑盒子,為了掌握高爐的生產狀況,中鋼在高爐上裝設了多種感測器,就是要靠各種生產數據,一步步將盒子打開。

    比如說,從高爐上方布料時,雖然是均勻旋轉布料,但實際布料情況還是會依據爐內氣流變化而改變,為了監控布料狀況並適時調整,中鋼在布料槽裝設了料面溫度儀與輪廓儀,來掌握布料形狀與高溫氣體的分布情形。在爐壁上,中鋼也裝測了溫度感測器,透過爐壁溫度變化頻率,來預測爐壁冷卻元件是否受侵蝕、內部是否結塊。

    不只如此,為了預測爐熱變化,中鋼量測出鐵口的鐵水溫度變化,參考操作條件、鐵渣的化性分析,開發AI預測未來爐熱;也運用爐溫爐壓分布的異常數值,找出發生管道流異常的可能性。透過更即時發現異常並自動預警,就是要讓產線人員盡早發現問題,才能提前調整生產參數來因應。

    而且,針對所有開發的生產數據監控與AI應用,中鋼開發了綜合爐況評分機制,能從原料分佈、氣流狀況、目前風量、鐵水產量、爐內溫度等生產狀況,為高爐當下的運行表現評分,讓產線人員可以更直覺、快速地的了解當前高爐爐況,「中鋼自己設定的目標,是要隨時大於89分以上,」許雍達說。

    克服AI落地挑戰,中鋼導入一站式生產數據監控平臺

    中鋼過去開發AI應用時,是由技術人員設法取得生產數據,開發出AI模型,再由IT單位開發成應用程式,個別部署到現場中控室的單機電腦中。

    許雍達指出,這個做法面臨了三大挑戰。首先,當時從生產環境蒐集到的資料,位於封閉式的生產系統中,為避免透過外部線路存取資料時,可能帶來的資安風險,「研究人員不能輕易的取得生產數據資料,分析費時費力。」

    再加上,每一支開發完成的應用程式,都必須部署到中控室的單機電腦中,透過視窗介面來呈現,在應用程式分散在多臺電腦的情況下,增加了電腦、網路的維護工作。不只如此,隨著蒐集到的資料量更大,AI分析也需要更大量的硬體運算需求,原有的主機資源逐漸不敷使用。

    這三大挑戰,讓中鋼在2019年底,率先在二號高爐場域,規劃建置AIoT智慧分析平臺,更找來研究部門、子公司中冠資訊共同研發,利用二號高爐在去年大修的期間,同步導入該場域。

    這套AIoT平臺最主要的目的,是要將分散部署在不同電腦的AI應用,整合到同一個Web平臺中,讓員工只要以瀏覽器開啟入口網站,登入帳密,就能一站式管理高爐所有的生產資訊。

    建置過程中,中鋼不只以Web介面重新設計AI應用儀表板,也將過去難以取得的生產數據整合到一個資料平臺,供技術人員更方便的分析取用資料,更建置了專屬AI應用的硬體資源,取代分散部署到電腦主機的方法。

    許雍達指出,AIoT平臺上線後,中控人員不只能即時查看重要的生產資訊,當高爐發生任何異常狀況,平臺也會自動觸發告警,並顯示操作指引,讓員工可以依照指示排除異常,將異常狀況可能帶來的傷害降到最低。

    比如說,當AI偵測到四號高爐的爐身發生結塊,就能利用過去一段時間的溫度變化,去推測結塊情形的演變,系統也會提供操作指引,來建議員工應使用哪一種應對模式,才不會導致結塊問題更嚴重。

    處置完成後,員工也可以直接在介面中回報,將此次事故處理過程提交出去,作為歷史維運紀錄,而且,過去類似事故的處理方法與結果,也會同步附件於操作指引的介面中,提供緊急處理時參閱。

    除了上線網頁版的AIoT監控平臺,中鋼也接續打造了行動裝置版本,只要安裝到手機上,具登入權限的中控人員,就能隨時隨地掌握生產即時動態,了解異常狀態資訊。

    今年初,二號高爐完成大修,這套AIoT平臺已經導入二號高爐場域中。中鋼也正在規劃,要將AIoT平臺導入其他座高爐中。許雍達表示,更長久的計畫,則是要開發煉焦、燒結兩大原料加工廠的智能模組,並且整合到AIoT平臺來監控運用,「這樣一來,我們在高爐的現場就能看到原料加工廠的生產數據,如果有異況,高爐也能同步調整、配合。」

    高爐AI應用大剖析

    「高爐出了問題,就得降風停產,如果能見微知著,在發生狀況前預先防範,就能降低損失產量的風險。」中鋼技術部門代理副總經理鄭際昭,一句話點出高爐AI的重要性。

    用AI煉鐵,導入27項高爐場域智慧應用,被中鋼視為第一個進化里程。27項應用中,中鋼不只開發高爐爐況分析監控,也開發周邊設備的AI應用,比如原料輸送帶的預測維修、熱風爐生產效率與耗能監控、現場人員的安全監控等。

    其中,高爐本身的爐況監測,更是AI開發的重點任務,因為高爐就像是一個黑盒子,為了掌控高爐的生產狀況,中鋼得在高爐上裝設多種感測器,以AI監控生產數據,才能提前發現問題,並及早因應。

    因此,在眾多應用中,中鋼特別介紹7項與高爐爐況分析相關的智慧應用,揭密1,500度高熱密閉的生產環境,如何靠AI監控。

    1 爐內布料情形監控

    技術關鍵 靠掃描感測儀器與熱像儀,偵測原料、粉塵、高溫氣體分佈狀況,並將資料視覺化

    效用 監控氣流是否穩定、布料形狀是否符合預期

    將原料從爐頂添加到高爐時,過去無法得知實際布料狀況,但現在,中鋼在爐頂布建掃描感測儀器,就能即時偵測原料在高爐內的分佈,同時透過爐內的熱像儀,掃描粉塵、高溫氣體的分佈,就能比對得知目前氣流是否穩定,布料形狀是否符合預期。中鋼也將量測到的數據,以視覺化的方式來呈現。

    2 管道流預警AI

    技術關鍵 透過AI判斷爐內壓力與溫度分布是否超過異常值,來預測管道流異常

    效用 提早預測管道流異常發生可能性,調整生產參數來因應

    一般來說,高爐運作的理想情況,是從下面鼓風,爐氣均勻往上傳遞,將原料還原熔融。但是,若爐氣無法穩定通過爐料,而是累積在某個區塊,就可能因為壓力蓄積過大往上竄出,造成爐頂洩壓閥排放,或造成設備損傷。「氣集中在一個地方,壓力大到一個程度就會往上衝,就好像人打嗝,不能等到衝上來,要想辦法及時拯救。」鄭際昭形容。

    為了提早發現管道流的情形,中鋼在高爐爐殼上設置壓力量測與溫度量測點,分別將溫度與壓力的分佈視覺化呈現,若結合兩者數值,發現壓力差超過異常值,或是局部溫度過高,AI判斷為管道流異常可能發生,「系統會發出預警,引導操作人員先降低風壓、風量,」中鋼煉鐵廠高爐二課課長許雍達表示,越早預測出管道流異常,就能越早調整生產參數,來避免管道流發生。

    3 爐壁厚度監測AI

    技術關鍵 透過爐壁探鑽深度與周圍壁面溫度變化的關聯性,訓練AI靠爐壁溫度變化,判斷爐壁厚薄

    效用 預測爐壁冷卻元件受損情形,安排檢修時程

    高爐爐壁冷卻元件(冷卻壁)若被蝕破,就可能造成嚴重的生產危機。然而,單從高爐外觀,無法得知爐壁冷卻元件被侵蝕的程度,中鋼以往只能定期量測來推斷爐壁狀況,定期檢修,來降低意外風險。

    要監測爐壁厚薄,中鋼在爐壁裝設測溫感測器,找出溫度與爐壁厚薄的關聯性。鄭際昭解釋,一般來說,爐壁變薄後,測得的爐壁溫度會升高,雖然鐵水在壁面結塊或脫落,也會造成可能造成溫度改變,但相較於正常爐壁狀況,溫度變化頻率會較為劇烈。

    因此,中鋼以探鑽點位附近的歷史溫度變化,結合實際探鑽的厚度訓練AI模型,再套用到高爐其他測溫點位上,來推測爐壁不同位置的侵蝕狀況。

    4 爐壁結塊預測AI

    技術關鍵 透過爐壁溫度變化頻率預測結塊情形

    效用 監測到爐壁溫度變化異常,提早因應避免結塊情形惡化

    高爐溫度一旦降低,就可能造成鐵水冷卻結塊、附著在爐壁上,若爐壁的結塊大量滑落,導致爐氣異常溢出,就可能發生操作上的危險,「許多高爐曾經因為高爐內部結塊過大,掉落時打到鼓風嘴,導致鼓風元件受損漏氣。」許雍達說。

    為了維持爐況穩定與操作安全,中鋼開發了爐壁結塊預測AI,當發現溫度變化波動越來越小,就能推測爐壁內部結塊,並提前調整高爐的生產條件,避免結塊情形更嚴重。

    許雍達表示,這套AI應用目前部署在三、四號高爐,因為這兩座高爐的爐內冷卻元件形式與一、二號高爐不同,更容易發生產生爐壁結塊問題,較有應用AI的急迫性。

    5 爐熱溫度預測AI

    技術關鍵 量測出鐵口的鐵水溫度變化,參考操作條件、鐵渣的化性分析,學習預測未來爐熱

    效用 預測未來2~4小時內的爐熱變化,提前調整生產參數來因應

    對於正在生產鐵水的高爐來說,必須維持一定的爐熱,高爐才能穩地熔煉鐵水,若溫度異常大幅下降,就可能造成爐冷危機,需花費許多時間調整加熱,一旦惡化至鐵水凝固無法排出,復原工作會很困難。

    「發生一次就是上億的損失,所以我們要盡可能避免走到這一步。」鄭際昭點出爐熱預測的重要性。

    中鋼在建立爐熱溫度預測AI時,就是透過量測出鐵口的鐵水溫度變化,參考操作條件、鐵渣的化性分析,學習預知未來2~4小時的爐熱趨勢,藉此訓練出爐熱預測的AI,若預測到未來爐熱可能下降,就能即時調整生產參數,微調風溫、噴煤量,來維持爐熱的穩定。

    6 鼓風嘴噴煤預警AI

    技術關鍵 透過大量鼓風嘴噴煤影像訓練AI判斷異常

    效用 自動化找出噴煤槍過短、噴煤口堵塞等異常影像,減少人力監控負擔

    中鋼透過在鼓風嘴噴吹粉煤,來減少原料焦炭的使用,同時,也能透過粉煤噴吹量來調節爐熱。不過,粉煤噴吹的狀況,過去需要人工監控,透過攝影機將風口影像傳輸到中控室,來監測是否發生噴嘴阻塞、或是噴煤槍設備耗損的情形,而且,需監控的影像還不只一個,光是二號高爐就有30個風口影像需要監控。

    為了減少人力的負擔,中鋼正在運用歷史監測影像,訓練影像辨識AI,來自動監診噴煤槍設備,找出噴煤槍過短、噴煤口堵塞等異狀。

    7 高爐原料粒徑分析AI

    技術關鍵 透過原料粒徑影像資料,訓練AI進行粒徑分析

    效用 即時辨識原料粒徑大小與分布,調整入料情形來降低燃料率

    將原料送入高爐時,若原料的粒徑大小符合預期、分布較平均,有助於爐況穩定、降低燃料率。中鋼甚至推算,高爐燃燒料率每減少1%,每年可以減少上億的燃料經費,因此,中鋼用AI來即時辨識原料的粒徑大小,即時計算進入到高爐原料粒徑分布,以及是否混雜到其他原料等情況,再根據分析結果來調整原料分布,有助於穩定爐況、降低燃料率。

    附圖:光是二號高爐,中鋼就投資約5,700萬元來建置智慧應用,投資的金額雖大,但帶來的效益更可觀,預估每年可以降低成本3,270萬元,減少排放溫室氣體2,217噸。(攝影/洪政偉)

    資料來源:https://www.ithome.com.tw/news/142938

  • 燃燒時需要空氣中哪種氣體 在 天堂島嶼.撒哈拉.蔡適任 Facebook 的最佳貼文

    2019-08-23 16:01:21
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    錯誤的政策,足以讓地球整體生態萬劫不復.
      有人說,最可憐的是亞馬遜河裡的原住民要被迫搬家了,但我覺得最可憐的是那些野生動植物,逃都逃不掉,整個棲息地毀於一場因人類貪婪無知而起的大火,整個雨林生態再也回不去了.
      完全無法避免的,全球暖化與氣候變遷帶來的衝擊只會急速加劇,我們真的準備好了嗎?盲目追求「發大財」的人類,到底想把地球帶往哪個方向去?

    亞馬遜雨林燒了3個星期,然而巴西政府和媒體死一般不聞不問...

    這兩天,一個特殊的新聞出現在大家的視野,地球上最濕潤的熱帶雨林,已經燃燒了超過三個星期。

    燃燒的是「地球之肺」,這個星球20%的氧氣製造機,地球上10%的物種聚集區,穿越了巴西,玻利維亞,秘魯,厄瓜多爾,哥倫比亞,委內瑞拉的世界最大熱帶雨林——亞馬遜。

    燃氣的火焰和濃煙籠罩在雨林上空聚集,天下的雨水和雲霧下不來,地面的溫度不斷升高,亞馬遜就陷在了這樣的惡性循環中——一個內部就已經在熊熊燃燒的火球。

    那個每個地球人都聽過的上帝禮物,可能上帝要收回了。

    而這次的野火,比起去年來說大為提前,提前到沒有人預料到,沒有人做好了防範措施。在一個沒人預料到的時間點,正在燃燒殆盡的不只是一個雨林,還有全人類的希望。

    首先感受到人們反應的是位於千里之外的聖保羅:「毫無由來」地被濃煙、黑霧所包裹,整個城市像是處在沙塵暴的中東,

    「誰來救救亞馬遜雨林?」

    只是它的身邊不是沙漠,而是地球上最有活力,最有生命力的熱帶雨林,日光之下太陽愈發詭異,城市被迫停電一個小時來處理這個宛如外星世界末日的危局。讓人不禁遐想:這麼多煙,這麼遠的地方,到底有多少樹從中充當了燃料?然後更多雨林燃燒的照片和視頻被揭露了出來,無休無止的火焰,像是魔法世界里的存在,燃出了一圈圈邊緣線,一邊是生命,一邊是地獄。直接被烤焦的生靈,或為了生命飛奔,只是植物沒有腳,不知道它們會不會在死亡面前恐懼?

    在熱力圖里,亞馬遜雨林如一個正燒得通紅的烙鐵。這裡本該世界上最綠的地方。滴血之殤。在太空,衛星可以被清楚看到南美洲的煙霧繚繞,整個大陸像是處於一個正在沸騰的開水壺里的,可是那不是夢幻的水汽,而是樹木燃燒著的濃煙,黑色的可以嗆死人的毒氣。

    大氣又因此狠狠吸進一大口溫室氣體,諷刺的是,從前這裡是地球上氧氣最富足的地方,曾經被寄予「氣候變暖最後的堡壘」這一厚望,在這些天,亞馬遜雨林變成了一個問題的肇事者。

    可是這怪雨林自己嗎?

    火不會自己無中生有燃起來的,火源是野火必不可少的前提,不同於大家的想象,在亞馬遜雨林這個地球上最濕潤的地方,天干物燥、自然起火、摩擦生火都是最不可能發生的事。所以,很可能是人為的點了一把火。而看到火燒起來了,沒有人在做任何事,因為這個巴西已經不是從前的巴西。

    Jair Bolsonaro是去年一月才上任的巴西總統,他的競選口號是要改變這個國家的經濟,還要讓農民「大幹一場」,讓礦產資源紛紛被掘地而起。

    於是他被選上了。

    抗議了十多年,一直抱怨自己的農場、耕地、畜牧場地不夠的農民終於等來這一天,遇到這一個聽到他們心聲的「好總統」,「雨林那麼大,分一點給我們發展農業又何妨?」

    這十幾年這個短見都被牢牢壓制住了:在國際社會的呼聲中,在國內環保機構的密切監視中,在大部分人都還沒有喪心病狂拿亞馬遜雨林冒險的時候,而現在,那些少數的惡魔們結伴而行,以通天的勢力反過來蓋過了「大多數」,農民們拿著斧頭砍倒雨林,然後對著那些還在淌著綠色汁液的樹樁,點起了最後一把火,自然魔法已經在一把把斧頭中慢慢消逝,而這把火,就劃開了雨林和荒地的最後界限。

    從前雨林從上至下層次分明,各級生態系統自洽,樹冠層樹枝層灌木層,植物動物完美融入彼此…… 最底層則是完全黑暗,一場雨要10分鐘後才能從空中來到亞馬遜的大地上,如今一切都在消逝!這些繁盛到像是身處另一世界的樹木現在也不可能再有百年,重新長成一個壯麗。一旦所有植物燃燒起來,曾滋養雨林千年的土壤再不可能恢復如初,荒地、沙漠、灰燼就是它們此後的生命。

    據巴西的雨林保護機構統計,今年的野火有72843起,比起去年同期增長了83%。在一周之內,就有9507起新的森林火災被發現。在上個月一個月內,被人為火災毀掉的雨林就有870平方英里,比起去年同期增長了278%,部分雨林地區的野火數量已經在去年基礎上激增了900%!!!在巴西的Mato Grosso和Para地區,這兩個得益於農業「改革」的地方,野火數量就激增!

    在8月10號,亞馬遜地區的農民甚至宣佈確立了一個「fire day」,這是亞馬遜的喪歌!明目張膽的農民越來越多,因為政府組織的林間視察也越來越少。Bolsonaro的政府默許授權—— 「去吧,把樹砍倒,把地種起來,把牲畜養起來,這樣我們的國家才更強大」。

    甚至,在國內著名的雨林保護科學機構INPE摸著良心發佈了一組「森林砍伐(deforestation)」驚人數據,試圖力證政策需要改變之後,這個機構的負責人Ricardo Galvão,被總統直接開除了…… 「這是假數據,一點也不準確」,對於質疑,一再只是搪塞說這是農民們燃燒雨林清出空地的正常現象,口吻讓我們想起另一位就在不遠處的總統。

    而就算有了農民的第一把火源,如今大比例雨林處於燃燒之中也是一件不可能的事,火勢更不至於擴散到千里之外的城市,是什麼在給了這場火施了魔法,讓不不可能變成現實?

    ——這個星球最濕潤的地方之一,也毫無疑問,變得越來越乾燥了,雖然亞馬遜雨林在這次燃燒前濕度還算正常,然而一個亞馬遜,管不了千萬個亞馬遜那麼大的毗鄰之地,它已經調節不了一些東西了。

    近日,科學家悲觀地宣佈亞馬遜盆地「在吸收碳排放上面已經變得越來越不見效」,「這個地區對於氣候變化的抵御能力可能比我們先前預估的要少得多」,可是最恐怖的地方在於,亞馬遜雨林的燃燒像是和我們的生活處在平行時空里——沒有人理它。

    整整三周,野火沒有得到任何救援,沒有直升機出動滅火,沒有本地居民自發組織滅火,所有人像都沒有看到這團火。而且,幾乎沒有幾個媒體在報道這個事情!!谷歌搜一下,報道寥寥無幾,彷彿這是一個不足掛齒的小新聞。是因為燃燒的規模太小不值得擔憂,還是明星演員的八卦太過精彩?「是要救救蜘蛛俠還是亞馬遜雨林?」

    可是,在今年四月份巴黎聖母院不幸意外大火的時候,全世界的媒體全天無休地在報道呀?億萬富豪紛紛解囊相助啊?一個是人類文明的代表,一個是大自然最慷慨的饋贈,屬於人類的和非人類的,在災難面前真的有雲泥之別。

    目前,還沒有絕望到底的是,人類唯一的回應是推特上的七十萬網友。在今年網友發起了「PrayForAmazonia」的標籤,不斷試圖提醒人群這個被世界遺忘的角落,網友們的評論條條說到痛點,比起拯救,摧毀來得多麼迅猛:

    「可能當我們意識到我們不能吃、喝、呼吸錢的時候,人們才會覺醒吧!」

    「親愛的推特,修理一下你的算法。親愛的用戶,祈禱吧。」

    可是,它明明是和每個人類息息相關的東西啊。

    「這是你的空氣。」

    甚至有本來就覺得地球滅亡不遠的網友更加加深了絕望,如今,除了推特網友在隔空喊話,現實世界卻一點改變也沒有發生…… 「光是祈禱#PrayForAmazonia已經遠遠不夠了……」 公眾的拯救行動是有的,但在目前,它們只存在在推特上。

    亞馬遜雨林在燃燒,世界上最大的熱帶雨林,人類抵抗氣候變暖的最後屏障在被撕裂。而不僅是南美洲,在地球上最寒冷的西伯利亞,還有阿拉斯加,野火也在創紀錄地燃燒著!

    能夠想象嗎?世界上最濕潤的地方和最寒冷的地方,變成了最大的火葬場!這事本身有多難以理解和令人震驚?!世界各地的野火匯集在一起會造成一年540億噸碳排放!本來是雨林、森林、草地這些極力遏止著碳排放的希望之地,就這樣被迫淪為了「元兇」。

    是亞馬遜雨林欺騙了世人嗎?是世人欺騙了世人。

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