摘 要：针对燃煤火力发电企业，分析无人采样、自动制样、存查样和无人化验技术在智能燃料管理系统中的应用和问题，提出优化措施和发展方向，提高无人采制样系统的运行智能化水平。结果表明智能燃料管理系统包括取样、制样、存样、化验、过磅、卸煤、盘煤、上煤、结算等功能，全过程通过燃料DCS控制，有效降低了人员劳动强度，提高了提高来煤接卸和结算质量，有效地解决了人员廉洁的问题。无人化验技术包括皮带上煤质实时化验和无人化验室。皮带上煤质实时化验能够测定煤炭发热量、水分、灰分、挥发分、含碳量和全硫等六大成分，采样、制样、化验瞬间一次性完成，没有采、制样误差。基于实时煤质的测量，能够更好地指导配煤掺烧；通过设置煤质热值、硫分、灰分、水分和挥发份不正常预警，能够提前分析、预判和运行优化调整，保证锅炉燃烧的安全稳定运行。无人化验室采用机械臂实现无人化验，能够更快速地出煤质化验结果，而且进一步规避了人员的风险廉洁问题。
关键词：燃煤火力发电；智能燃料；无人采样；燃料智能DCS系统；无人化验室；煤质实时化验
1引 言
对于燃煤火力发电企业，燃料的智能化管理不仅能够提高自动化、智能化水平，提高来煤接卸和结算质量，降低人的劳动强度，还能有效避免人为的燃料廉洁腐败问题[1-3]。燃料智能化建设包括入厂信息自动录入、无人采样、自动制样、汽车衡自动测量、无人斗轮机、数字化煤场和自动盘煤、无人化验室、皮带上实时煤质化验、无人输煤系统、燃料与财务一键结算[2-4]。目前，国内多个电厂开展了燃料智能化建设的示范试点。2010年国电东胜公司第一代无人值守系统投入运行，开发了全国第一台全自动制样机，率先实现采样、计量的无人值守，拉开了燃料智能化建设的序幕[3-5]。
多家电厂在国电东胜电厂的基础上，开展了燃料智能化系统的进一步功能探索和深度开发，华能营口电厂实现了无人斗轮机与数字化煤场无人盘煤系统联动，国电邯郸电厂开展了皮带上煤质实时化验和无人化验室项目[4-7]。但目前尚无一家火电厂真正实现了燃料的全过程管控，燃料智能化还需要进一步探索研究和大胆开发，以打通燃料管控全流程，全面实现无人燃料系统。
本研究针对燃煤火力发电企业，分析无人采样、自动制样和无人化验技术在智能燃料管理系统中的应用和问题，提出优化措施和发展方向，提高无人采制样系统的运行智能化水平。本文的分析有助于了解燃煤火力发电企业在燃料入场、运行、计量、化验、配煤掺烧的全过程智能管控流程，提出燃料智能化的最新发展方向，真正实现深度人工智能的无人燃料系统。
2智能燃料管理系统
以国电内蒙古东胜热电有限公司的智能燃料系统为例进行分析，图1示出智能燃料管理系统包括取样、制样、存样、化验、过磅、卸煤、盘煤、上煤、结算等功能，全过程通过燃料DCS控制。智能燃料管理系统有效降低了人员劳动强度，提高了提高来煤接卸和结算质量，有效地解决了人员廉洁的问题。
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图1智能燃料集中管控系统
燃料全过程管理系统包括计划、合同、供应商、调运、入场验收、接卸、煤场、入炉、结算、厂内费用、燃料成本核算等子系统，实现了计量数据实时化、存样智能化、化验室管理网络化、采制一体化、入炉信息网络化、煤场数据信息化、采制过程一键启动、结算管理一键结算、报表数据一键上报。
燃料智能采制化DCS采用与电厂主机系统相同的DCS系统，进行集中管控，将燃料从入厂、采样、制样、称重等流程由过去相互独立的PLC控制变为DCS全过程一体化控制。燃料DCS系统将设备状态、数据、信号等信息，在DCS监控画面中实现了实时展示和远程控制，可及时发现问题，并具有历史数据记录、事故追忆功能，为设备故障的原因分析、故障消除提供了支持。
3智能采样、制样、称重和存查样系统
车辆进厂后，通过条形码扫描，自动录入煤矿信息和煤的出矿基本信息。
随后，图2示出拉煤车辆在采样点的固定位置，实现机械臂的智能煤样采样。智能采样采用远程DCS控制，功能包括：
（1）管控中心与汽车采样机形成数据接口，实现采样机状态监视及远程控制。
（2）远程实现采样机的启动、停止、采样等常规操作。
（3）远程设置每辆车的采样点数、缩分总时间、缩分时间间隔等关键数据，实时监测运行状态及参数。
（4）根据煤质和设备健康状况，设置手动、自动、干煤和湿煤模式。
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图2 自动采样系统
图3示出，经过采样环节后的车辆进入后续的自动称重系统。
自动采样后的样品，进入制样环节。图4示出自动制样系统包括破碎系统、烘干系统和研磨系统，作用是制备符合要求的6 mm全水样、3 mm备查样、0.2 mm分析样和0.2 mm备查样。破碎系统是将部分6 mm煤粉破碎成3 mm。研磨系统是将烘干系统出来的煤样制作出符合要求的0.2 mm分析样和0.2 mm的备查样。
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图3 自动称重系统
图4 自动制样系统
制样后的样本，通过正向气力管道输送，进入存样间。图5示出燃料智能存查样系统具备自动存样、样品到期自动预警、自动弃样、样品自动记录台账等功能，支持远程和就地双模式操作，可实现原煤样品的科学化管理，避免样品管理环节的人为干预因素，实现了“人样分离，盲存盲取”的建设目标。
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图5 智能存取样系统
4煤质实时化验系统和无人化验室
无人化验技术包括皮带上煤质实时化验和无人化验室。皮带上煤质实时化验，解决了入炉煤煤质实时测量的问题，有助于真正实现实时配煤掺烧指导。皮带上煤质实时化验的技术包括X荧光、微波、次红外、慢中子和γ射线等，基于物质特殊光谱的吸收、反射等物理机理进行煤质分析。由于慢中子和γ射线的辐射较强，受到安全和风险管控的影响，应用条件和安全保护较为苛刻，推广应用有较大的限制。X荧光、微波和次红外对人体的伤害较小，放射性影响可以忽略不计，有较好的应用和推广前景。
图6示出皮带上煤质实时化验能够测定煤炭发热量、水分、灰分、挥发分、含碳量和全硫等六大参数，采样、制样、化验瞬间一次性完成，没有采、制样误差。基于实时煤质的测量，能够更好地指导配煤掺烧；通过设置煤质热值、硫分、灰分、水分和挥发份不正常预警，能够提前分析、预判和运行优化调整，保证锅炉燃烧的安全稳定运行。
图6 皮带上煤质实时化验系统
图7示出无人化验室采用机械臂实现无人化验，能够更快速地出煤质化验结果，而且进一步规避了人员的风险廉洁问题。
图7 无人化验室和机械臂化验系统
5结 论
针对燃煤火力发电企业，分析无人采样、自动制样和无人化验技术在智能燃料管理系统中的应用和问题，提出优化措施和发展方向，提高无人采制样系统的运行智能化水平。结果表明：
（1）智能燃料管理系统包括取样、制样、存样、化验、过磅、卸煤、盘煤、上煤、结算等功能，全过程通过燃料DCS控制，有效降低了人员劳动强度，提高了提高来煤接卸和结算质量，有效地解决了人员廉洁的问题。
（2）燃料智能采制化DCS采用与电厂主机系统相同的DCS系统，进行集中管控，将燃料从入厂、采样、制样、称重等流程由过去相互独立的PLC控制变为DCS全过程一体化控制。
（3）燃料全过程管理系统包括计划、合同、供应商、调运、入场验收、接卸、煤场、入炉、结算、厂内费用、燃料成本核算等子系统，实现了计量数据实时化、存样智能化、化验室管理网络化、采制一体化、入炉信息网络化、煤场数据信息化、采制过程一键启动、结算管理一键结算、报表数据一键上报。
（4）无人化验技术包括皮带上煤质实时化验和无人化验室。皮带上煤质实时化验能够测定煤炭发热量、水分、灰分、挥发分、含碳量和全硫等六大成分，采样、制样、化验瞬间一次性完成，没有采、制样误差。基于实时煤质的测量，能够更好地指导配煤掺烧；通过设置煤质热值、硫分、灰分、水分和挥发份不正常预警，能够提前分析、预判和运行优化调整，保证锅炉燃烧的安全稳定运行。
（5）无人化验室采用机械臂实现无人化验，能够更快速地出煤质化验结果，而且进一步规避了人员的风险廉洁问题。
参考文献
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论文作者:刘志宏
论文发表刊物:《中国电业》2019年20期
论文发表时间:2020/3/10
标签：燃料论文; 煤质论文; 系统论文; 实时论文; 化验室论文; 智能论文; 煤场论文; 《中国电业》2019年20期论文;