关键词:制粉单耗 给煤量 制粉系统 DCS在线监测
1 制粉量的计算
根据能量守恒原理得出进入锅炉的热量与锅炉输出的热量相等。进入锅炉的热量为燃煤热量、燃料油热量、与送风热量，锅炉输出的热量为给水热量加热到过热蒸汽的热量、再热蒸汽入口的热量加热到再热蒸汽出口的热量、给水热量加热到汽包压力下饱和水的排污热量。由于本厂锅炉没有再热器因此不需要计算再热蒸汽入口的热量加热到再热蒸汽出口的热量。而送风热量与排污热量数量较小且运行期间没有频繁波动因此在此忽略不计。由于燃料油是装置启停期间与设备异常期间短时间的辅助手段，燃料油热值与用量波动较大，若计算在制粉量公式之中将增加许多数据采集量并将使公式计算更加复杂，在制粉耗电率在线监测期间可以将投用燃料油期间的监测值剔除，并不会影响制粉单耗的基本指导功能。
通过以上微小变量的删减，本厂锅炉热量的转化可以基本描绘为：燃煤经过在锅炉中燃烧，在一定的锅炉效率之下转化为锅炉有效利用热，锅炉有效利用热大致等于给水加热到过热蒸汽的热量。因此燃煤量B（t）可按下式计算：
以上是公式通过锅炉的有效利用热能折算出燃煤量的基本数值，但是本厂锅炉装置的制粉系统是中间储仓式，因此制粉量的多少还要在燃煤量的基础之上考虑的煤粉仓粉位的料位变动量，才能最终计算出来。本厂煤粉仓的粉仓容积为470 m3，高度7.27m，小斗容积4.2 m3共12个，小斗深度2.4m，设计储粉量306吨，粉漂子测量高度为4.87米，实际测得仓内煤粉密度为0.65 t/m3，粉仓实际测量计算的储粉量与设计值一致。
本厂粉仓测量通过粉位计量装置——粉漂子对应刻度尺的人工方式获得。通过以上数据得出平均0.1粉位高度对应煤粉质量约为5.6吨。在此基础之上，当交接班的粉仓粉位出现变动，通过与计算的燃煤量相加、减将可计算出当班制粉量。
2 制粉电量与制粉单耗的计算
2.1 制粉电量
本厂制粉系统的耗电主要集中在磨煤机与排粉机这两种6kv电压的大型转机上，根据三相交流电电量计算公式：
式中 U——转机电压，V；
I——转机电流，A；
t——转机运行时间，h；
cosφ——功率因数。
本厂制粉系统转机电压为6kv，电流在线取实测值，功率因数初步取0.8（日后根据电气车间电量表实际用量再进行校核），然后乘以运行时间，在DCS上折合小时累计。将磨煤机与排粉机的电量通过DCS在线监测的电流计算出来并作累计，为下一步的制粉单耗的计算做准备。
在本次的DCS隐患治理项目中，为了给日后优化风机耗电做好基础工作，用同样的算法将锅炉装置的吸风机、送风机的电量在DCS中实现了在线累计监测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此后本厂锅炉装置的核心转动设备——吸风机、送风机、排粉机、磨煤机的电量全部在本装置的DCS上实现了在线累计监测。
转机电量在DCS上实现自动监测累计除了具有参与DCS公式计算的功能外，其在交接班整点自动输出当班电量为班组之间的成本核算、经济性指标考核提供了及时准确的计量工具，具备人工抄表所不具备的准确性、时效性。
2.2 制粉单耗
制粉单耗指的是制粉系统每磨制1吨煤所消耗的电量，单位为kw·h/t。因此用以上计算累计得出的制粉电量除以计算得出的制粉量，最终计算出制粉单耗。
3 DCS组态实现
本厂锅炉装置的DCS隐患治理项目是由北京和利时集团公司（HollySys）承揽的。制粉单耗在线监测的DCS组态编制由和利时DCS项目部工程师完成，本人将准备好的公式、数据以及制粉单耗在线监测的整体构架与彼方的工程师进行充分交流沟通，模型建立起来后，经过了长达半年的调整、修改终于得出了与实际状态基本吻合的在线数据结果。
将燃煤量公式、制粉电量公式、与制粉单耗公式在DCS组态中做自动累计，每500毫秒采集一次数据，将数据折算小时累计形式。由于本厂粉位测量为手动测量因此粉仓料位变动采用交接班手动输入。煤质发热量也同样是通过化验人员通知实测数值后手动输入计算公式。
燃煤量、转机电量在DCS上实现了时时累计。在完成燃煤发热量与粉仓料位变动热工输入数值的前提下，制粉量、制粉单耗也在交接班的整点输出当班的制粉单耗数值，在DCS上显示出一天周期内的夜班、白班、中班三个班组不同的制粉单耗。自动计算时间在交接班时间点的1:00、8:00、17:00整点进行。
在交接班时间整点的5分钟后（1:05、8:05、17:05）DCS将已经完成的上一个班的燃煤量、制粉转机耗电量电子表格自动打印，完成累计计算结果的自动存档。
燃煤量经过料位变动计算后转变为制粉量，制粉量与制粉单耗是分班组进行计算的，在夜班、白班、中班三个班组在交接班时间点（1:00、8:00、17:00）完成计算后，下一轮计算完成时，即1整天24小时后，三个班组的制粉量与制粉单耗进行刷新。
4 应用效果
制粉单耗在线监测软件在现场应用后，取得了非常好的应用效果。此软件结合班组间操作竞赛的开展，在2019年10月份当月出现了我厂制粉单耗历史最低值——34kw·h/t的惊人成绩，照比2018年全年指标38kw·h/t的平均成绩下降了近4kw·h/t，当月节约电能68万kw·h。此软件将操作短板补齐之后，操作人员在制粉系统操作过程中主动将制粉系统负荷带满，让制粉系统“吃饱”。车间技术人员通过更加专业的调整，以及制粉系统出力相关设备缺陷的治理所提高的制粉出力的效果，在制粉单耗测算软件的“火眼金睛”下一目了然。为制粉系统优化提供了强有力的辅助工具。
5 结束语
辽阳石化热电厂锅炉装置的七台炉已经在此次DCS隐患治理项目中完成了制粉单耗的在线监测功能，数据真实准确，精准反应各班组之间由于操作习惯的不同导致的制粉单耗出现的差别。下一步我们将进一步校核软件计算的给煤量与电量与本厂专门的计量表计之间的差值，在正确反映制粉单耗变化趋势的基础之上，软件所计算出来的数据与本厂计算出来的权威数据保持同步。同时我们会通过对各个制粉系统通风出力、碾磨出力等制粉系统出力相关实验测试，在制粉单耗指标的指导下，进行单炉的纵向比较，将制粉出力不断调整到更加经济合理的优化区间。
制粉单耗在线监测的实现对于制粉系统经济性运行意义重大，面对数量巨大、在电厂用电率中占比较大的制粉耗电的优化工作，制粉单耗的在线监测会不断发挥其方向指导性功效，将制粉单耗的优化工作不断向前推进。同时为提升锅炉装置的煤质适应能力，为锅炉装置能源的安全与经济效益拓展空间。
参考文献：
【1】贾鸿祥，朱兆雪，电厂锅炉原理 电力工业出版社.
论文作者:马照岩
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
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