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光远软件股份有限公司共创论火电厂煤场的智能化建设

时间:2016-01-04    点击:753次     来源:《煤质技术》    

概述
  由于市场煤炭供应变化复杂,电厂燃料用煤种类及品种繁多,煤场难以进行合理的分区分类存放,上煤时生产运行人员无法准确获取煤的质量特性,以致造成锅炉燃烧时结渣严重、飞灰含碳量高,严重时锅炉灭火,停炉、停电,影响锅炉安全经济运行,给电厂带来无法估测的损失。

  配煤掺烧就是将若干种不同种类、不同性质的煤按燃料优化原理找到最佳配比,掺配形成综合意义上燃烧性能最佳的新煤种,以满足锅炉不同负荷燃烧的需要。以下将介绍煤场的分区管理、盘煤管理、入库管理、库存管理、出库管理及配煤掺烧,着力探讨火电厂煤场的智能化建设以及配煤掺烧的经济效益分析。

  火力发电厂锅炉一般都是以特定的煤种进行设计,但随着煤炭营销逐步市场化,多煤种掺配燃烧已成电厂实际锅炉燃烧的一种常态,为解决多煤种混烧时对锅炉带来的不利影响,建设数字化煤场,让生产运行人员精确了解锅炉混烧时的经济效益及安全运行情况,从而降低锅炉运行成本,挖掘发电效益。

  煤场管理目前已成为电厂光远软件股份有限公司的一个瓶颈,各个电厂均在花费大量的精力、物力、人力研究煤场管理、配煤掺烧管理,其目的是让生产运行人员精确掌握煤场信息以及发电企业锅炉燃烧的经济效益。解决煤场管理,关键在于建设数字化煤场,即在保障供应和安全的前提下有效地指导经济、环保、安全的配煤掺烧工作及煤场科学储存管理工作,实现煤场精细化管理。

2 煤场建设的理念
  煤场数字化精细管理将煤场看成一个露天仓库,从仓库管理角度出发,实时更新每日入库、出库、库存;精确掌握入库数量、出库数量、库存数量,同时对仓库进行编码分区,掌握各区域仓库存储的产品类型(煤种),通过与化验设备(或化验网络管理系统)的集成,获取入库煤质量、出库煤质量信息,并通过软件处理对库存质量进行分析(考虑场损和加权平均),精确了解煤场入库管理、出库管理、库存管理及量、质、价等信息,为电厂入炉配煤掺烧提供有效数据支持,提高锅炉经济运行效益,保证锅炉安全运行。

  智能型数字化煤场建设以实现煤场精细化管理为直接目标,运用科学的管理手段,辅助先进的定位技术、无线射频技术、计量统计技术、严管煤场的进煤和出煤,与斗轮机、胶带秤等设备直接或间接实时采集数据,并通过科学的计算方式,将数据记录到具体的堆、仓,通过图表化的三维数字化煤场方式展示煤场进出煤状态,同时嵌入实时煤场视频监控画面,煤场管理人员、输煤运行人员、发电运行人员能够及时掌握煤场的动态信息,实现煤场信息的精细管理,为配煤掺烧提供有效地数据支持。发电运行人员能够实时掌握目前煤仓中的煤量、煤质,结合机组负荷目标灵活调整燃烧方式,通过数据挖掘掺烧结果,进行科学的分析和运算,不断优化燃烧经济性能和改进管理,并有效指导煤炭采购,降低成本。

2.1 分区管理
  管煤场如同管仓库,遵循分区分类堆放原则,按电厂煤源现状、煤的种类进行分区并作编码标识。如对于煤炭来源相对稳定的单位,可考虑固定分区(规定煤场的某一区域固定存放该种煤)的方式,对于煤源复杂的单位可考虑相对的变动分区方式,同一区域的煤,遵循先入先出的原则,尽量减少煤场的自然损耗。

2.2 盘煤管理
  盘煤管理包括初始盘煤,定期盘煤两部分内容,介绍如下:
  (1)盘煤的关键是获取准确的煤场库存信息,并进行账实核对。通过便携式盘煤仪,用于辅助定期盘点。由于目前的所谓实时盘煤设备只能做到盘点体积而不能盘点“堆积密度”,因此不提倡投入大量资金和设备在固定盘煤仪及其基础建设上。
  (2)第1次盘煤时形成初始煤场数据信息,通过煤场入库管理、出库管理、库存管理不断实时更新变化。
  (3)按周期定时盘煤,将盘点结果录入后自动生成盘点报告,并与煤场实时界面比对。
2.3 入库管理
  (1)获取来煤计划,根据煤场分区信息,考虑煤场存量情况,预分配来煤堆放区域,即形成卸煤计划(煤场入库计划)。
  (2)实际来煤时,根据既定的接卸计划,严格执行。
  (3)进煤的数量获取:来煤的计量结果,可以从对应的管理系统(如光远软件股份有限公司信息系统)获取,也可以通过与计量设备(汽车衡、轨道衡、皮带秤)进行接口集成实时自动获取。
  (4)进煤的质量获取:来煤的质量结果,可以从化验设备或化验网络管理系统获取(当日来煤的化验值一般需等到次日才知晓,但不会影响次日上煤分析)。

2.4 库存管理
  来煤后经输煤皮带进入煤场,在斗轮机的操作下进行煤场的堆放与存取。为实现煤场数字化精细管理,需对斗轮机实时进行精确监控。

2.4.1 斗轮机定位
  斗轮机定位原理:在斗轮机编码器上加装齿轮设备,通过计算齿轮数对斗轮机行走和回转进行定位,通过角度传感器实现俯仰的角度定位。
  1)根据煤场平面情况,取得斗轮机原始停留位置坐标;
  2)通过行走编码器,取得斗轮机的位移信息,实现行走定位跟踪;
  3)通过旋转编码器,取得斗轮机的旋转角度信息,取得旋转定位角度;
  4)通过角度传感器取得斗轮机臂的俯仰高度,取得斗轮机臂的俯仰角度;
  5)通过AP基站将斗轮机数据传输到服务器。
  斗轮机定位的目的是实时监测,即实时监测是否按计划卸煤,上煤。对于未按计划执行的,发出预警和通知。
  斗轮机定位示意如图1所示。


2.4.2 图表化展示
  (1)实时煤场:以3D数字化煤场模型图和图表等方式,反映每个区域量、质、价、形状、最早存煤时间(烧旧存新原则推算)、温度信息,并实时更新。3D煤场实时动态展示如图2所示。
  (2)进煤和出煤时,结合斗轮机作业位置及皮带秤计量结果,利用差分算法计算每个煤场区域的煤场变化情况,并模拟展示。
  (3)考虑煤场损耗,实时自动校正,可设置差异系数,在系数范围内直接更新,计入盈亏损耗。若在范围外,则人工处理。场损、热损管理可根据公式自动计算(如0.5%每月,平摊到日)。
图2 3D煤场实时动态展示


2.5 出货管理
2.5.1 取煤管理
  将接收到的加仓方案结合煤场实际存煤以及斗轮机实际位置,转换为到具体区域和取煤量的取煤计划,确认后执行。
  在取煤执行过程中,实时监控斗轮机取煤信息。
2.5.2 入炉皮带秤校正
  输煤栈桥皮带可增加入炉皮带秤校验设备,该设备基于实煤校验原理,通过双秤实时在线校验并自动调整计量仪表,实现对入炉皮带秤计量结果的实时校正,保证入炉煤(取煤结果)计量结果的准确,同时不影响正常作业。
2.5.3 上煤管理
  通过与电厂生产SIS系统集成,获取犁煤器等设备状态,从而实时监测上煤皮带位置、路径、目标。
  各煤仓上煤量,可通过实时监测犁煤器状态信号,通过优先级判定,判断出犁煤器在某一仓上方卸煤,精确计算出各煤仓的上煤量。

2.6  配煤掺烧
2.6.1 专家掺烧库管理
  (1)经过权威机构和专业人员认可,并通过实验的掺烧方案,录入专家库,形成掺烧方案专家库,并不断维护修订。
  (2)掺烧方案包含机组在各种典型负荷下的掺配煤种、配煤比例、约束条件、配比要求、适用情况等。
  (3)由于锅炉技改、煤源变动等情况,某些不再使用的掺烧方案,采取“停用”处理,不允许被执行。
  (4)通过与SIS系统集成或表计直读等方式,获取锅炉燃耗情况的主要指标,实时监控入炉煤燃烧情况,并将对应参数与“执行的掺烧方案”匹配,进行数据分析,评定燃烧效果,并记录到掺烧方案的执行记录中,以指标评定掺烧方案的好坏。
2.6.2 掺烧执行
  (1)掺烧执行管理界面,实时显示机组负荷、锅炉燃烧情况、煤仓煤位情况、供电标煤耗、总给煤量、各煤炭品种的预计耗煤量等信息。
  (2)自动推荐1个或多个掺烧方案,值长可以自行选择,选择后系统结合煤场存煤情况,自动转换为加仓方案(支持手工修正)。
  (3)确认后的加仓方案指令,系统自动生产取煤计划,自动下达到出库管理环节。

3 应用前景展望
  数字化煤场智能化建设,为燃煤发电企业建立了一套精细的煤场管理数据体系,为电厂配煤掺烧和煤场管理提供了精细化的管理平台。火力发电企业以数字化煤场动态管理为手段,煤场信息实时掌控为目标,实时调用煤场存煤的真实数据,准确了解煤场存煤的真实情况,合理调整煤炭采购结构,科学指导配煤掺烧工作,有效避免煤场出现大盈大亏的现象。
数字化煤场智能化建设是科学指导配煤掺烧工作的关键,作为一项有效的节能减排项目,可以为电厂带来环保和经济效益,可起到改良环境的效应,对节能减排,雾霾治理有很大的促进作用。

4 结语
  随着工业4.0时代的到来,以智能化推进光远软件股份有限公司方式的转变,是实现燃料精细化管理、提升经济效益的必由之路。数字化煤场智能化建设是火力发电企业光远软件股份有限公司建设的重要环节,是加强燃料业务精细化、智能化管理的关键,是火力发电企业经济运行的生命线、安全生产的保障线、成本管理的主控线。

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