摘要：目前我国电力企业发展迅速，火力发电厂为我国电力企业做出了很大贡献。系统的阐述了国内火力发电厂目前燃料管理存在的问题，简析燃料智能化管控系统是如何实现提高燃煤管理水平，提升企业经济效益，减少人为干预，实现燃煤运行集中控制、数据集中管理的一体化，实时对燃料价值、成本进行管控。
关键词：燃煤电厂；智能燃料系统；管控系统
引言
随着大气污染防治行动不断深化，工业4.0智能生产目标实施，经济转型不确定带来的电力需求下降，对电厂在深度调峰、节能减排、安全可靠、竞价上网等方面深挖潜能提出新的更高要求。
燃煤发电厂的燃料成本占其经营成本约60%～70%，燃煤在接卸、输送、存取、配煤掺烧过程中，由于计量、分析技术、数据共享不足，管理工具受限，燃煤的盘点分析、煤堆的安全监测应用技术手段落后，造成来煤量缺乏及时有效监管，堆煤超时而自燃热值损耗增大，人力成本高等。通过建设智能燃料管理控制系统，可提高电厂的智能化、精细化管理程度。
1目前燃煤管理存在的问题
（1）现场管理粗放。因为来煤情况复杂，技术水平有限，导致不同品质燃煤混乱堆放，无法准确知晓各煤种的精确堆放位置、堆放时间、库存量及品质信息，从而导致部分燃煤长期堆放，其热量、挥发份损失严重，直接影响锅炉配煤掺烧、资产核算和效益分析的准确性，生产成本增加。
（2）管理方式落后。计量和化验数据以及煤场管理基本以“人治”为主，管理工具基本以人工辅助报表解决，数据获取、统计、显示、查询自动化程度极低，导致管理不可控。
（3）信息融合困难。燃煤堆放位置、量、质、价、电等基础数据相关性差，未实现各阶段数据自动上传服务器，且缺少统一直观的展现平台。
2系统构架
以燃料的全方位管理和燃料高效利用为中心点，立足于燃料现场基础技术升级改造，综合运用信息处理、自动控制、识别感知、数据挖掘等技术，建立燃煤入厂识别、质量验收、转运接卸、煤场管理、配煤掺烧的全流程、全周期、全方位的智能管控平台，全面采集燃料设备的信息并定义业务流程，设计建立自动、实时、完整和丰富的数据库，研究开发多层次模块化的应用软件。
按照结构和功能智能燃煤系统可划分为现场层、管控层和应用层三个层次。现场层主要包含生产装备以及识别感知系统，是更高级别应用的基础条件，其技术水平、覆盖程度决定了应用的深度和广度；管控层实现现场设备远程状态监视、自动控制与反馈、自动诊断与报警、自动采集与管理，并实时展示相关数据信息；应用层建立在现场层、控制层以及电厂其他系统的各种数据的基础上，通过信息化实现燃料业务的全流程管理，强调对燃料数据的多维度分析图表化直观展示，为电厂运营、生产管理人员提供真实、可靠、准确、及时的数据分析和决策支持。
3系统关键技术
3.1智能配煤掺烧技术
作为整个系统的核心功能，通过理论研究、大量的锅炉煤种配煤掺烧适烧试验、试验分析和建模，建立基于锅炉燃烧预测的智能配煤掺烧底层数学模型。主要目标如下。
（1）更精准的配煤燃烧预测与优化：根据煤种/煤质、上磨方式预测燃烧NOx浓度、飞灰含碳量、排烟温度→计算锅炉效率、发电煤耗→优化煤种选择、优化配煤掺烧比例、优化上磨方式。
（2）更精准的配煤灰熔点预测→结渣倾向性预测：原煤灰分差异。
（3）更精准的配煤SO2浓度预测：考虑不同煤种的固硫率和灰分。
（4）更精准的煤场堆取煤优化：为入炉配煤和煤场储备服务的堆煤场地优化、减少热损的煤场流转优化。
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3.2自动计量系统
识别系统与铁路来煤轨道衡和汽车衡建立通信连接，通过无线RFID技术自动识别车辆与矿点信息，并将矿点信息与称量数据自动匹配，数据经网络自动上传至燃料智能管控中心，完成自动计量及数据备份。汽车衡加装有防作弊仪，能确定作弊吨位数，逐条浏览作弊信息，同时汽车衡具有远程传输及短信报警功能，加装有摄像头，作弊时能联动抓拍现场照片。
3.3煤场智能生产线技术
利用先进的探测、检测、测量、测绘等先进感知技术和现代控制技术，改造翻车机、斗轮机、输煤程控等，将传统执行机构升级为智能工业机器人；同时开发和集成来煤管理、上煤调度等模块，实现输煤生产线智能化。主要目标如下：
（1）对输煤系统设备进行自动化、智能化升级改造，提升输煤系统自动化、智能化程度，实现高效节能、减人等目标，同时丰富输煤现场感知能力。
（2）基于锅炉燃煤智能掺烧要求和煤场储运要求，建立基于规则调度的专家系统，实现智能调度。
3.4自动采样系统
采用RFID无线射频技术，实现机械采样装置自动识别、自动读取电子标签、自动选择储样罐以及自动生成采样方案功能。此外，使用超声波或光幕技术自动定位采样区域，随机布点自动生成采样方案，采样数据自动上传至燃料智能管控系统内，数据具有可追溯性。采样机集料斗加装称重装置，迅速判断采样和留样量是否正常。
3.5堆场管理子系统
利用斗轮机精确定位、煤堆区域温度建立的数据库，结合系统产生的时间维度，通过三维图形方式全面直观的展示煤场多维度数据，动态显示各个煤场中燃煤信息，包括燃煤储存指标、煤质构成、燃煤堆放ID地址、煤堆温度、煤堆体积及煤量、时间等情况。通过信息可随时了解燃煤使用情况，为燃煤采购提供依据。
系统智能生成入厂煤堆放方案，在煤堆图形上预示堆放后效果(煤堆处于高亮状态)，用户确认后系统发出堆放入库指令，系统支持对多批来煤进行批量入库操作。
接受取煤指令，系统智能优选预示取用堆煤图形效果并高亮显示，用户确认后系统发出取煤启动指令，取煤完成后，煤堆图形处于固化状态。操作执行时间可预设也可手动调整。
当煤场存煤量低于正常发电库存、温度超过系统设置值、存煤时间超过系统设置值、斗轮机未按指令堆取煤时，系统向对应人员发送预警信息，实现煤场预警。
3.6入炉煤煤量煤质精准分析技术
根据燃料特征码，利用入炉煤电子皮带秤、煤仓料位计、给煤机实时给煤流量、犁煤器状态等数据，采用时序分析法、周期滤波、数值差分分析等算法，建立煤仓实时分层模型，实时对煤仓中不同煤种进行智能分层，辨识各煤层的煤位、煤量、煤种和煤质等信息，实现对实时燃烧煤煤种煤质的精准预测和实时辨识。该技术的应用为分仓计量、分炉煤耗计量、分机组正平衡发电煤耗分析、智能配煤掺烧的应用及今后智能燃烧、智能磨煤机等智能电厂的建设提供了数据基础。
主要目标如下：
（1）利用煤仓的分仓计量原理，建立分仓计量模型。
（2）利用煤仓的煤位的动态变化机理，建立煤仓分层模型。
（3）利用磨煤机热平衡原理，建立入炉煤实时辨识模型。
结语
通过建立智能燃料管理控制系统，不仅有助于电厂减少煤炭的无功耗损，降低运行成本增强经济效益，还能助力电厂实现精细化管理，减少或避免安全事故，提高电厂的安全运行。利用积累的大量数据，不断完善和丰富智能管理控制系统，建立专家系统，进一步推动电厂由智能化向更高层的智慧进行转变，满足经济不断发展和科学管理水平提高的需求。
参考文献:
[1]李哲.浅议火电厂燃料管理[J].现代商业,2013(3):61-62.
[2]汪平,王恩军,毛军,等.火力发电企业燃料智能化建设[J].中国电业,2014(9):68-69.
[3]成刚,祝起龙,王涛涛.火电厂燃料智能化管理系统构建及自动识别技术的应用[J].煤质技术,2013(S1):38-41.
论文作者:郭成玉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/11
标签：煤场论文; 燃料论文; 智能论文; 燃煤论文; 系统论文; 数据论文; 电厂论文; 《电力设备》2019年第13期论文;