火電廠鍋爐燃燒煤量統(tǒng)計(jì)方法分析與應(yīng)用研究

劉成喜，劉景軍，趙 明，張 濤，代書(shū)海

（國(guó)電投吉林松花江熱電有限公司，吉林 吉林 132000）

1 入倉(cāng)煤統(tǒng)計(jì)方法

火電廠的入倉(cāng)煤計(jì)量主要依靠入倉(cāng)煤皮帶秤計(jì)量，由于入倉(cāng)煤皮帶秤只能安裝在煤倉(cāng)前段的斜坡皮帶上，這給皮帶秤的運(yùn)行維護(hù)和標(biāo)定帶來(lái)很大難度?；痣姀S入倉(cāng)煤皮帶秤結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由秤體、稱重儀表、標(biāo)定裝置和測(cè)速裝置組成。

圖1 皮帶秤結(jié)構(gòu)

1.1 皮帶秤計(jì)量原理

電子皮帶秤瞬時(shí)煤量計(jì)算公式如下：

式中，k為標(biāo)定系數(shù)；G為單位長(zhǎng)度重量；g為動(dòng)態(tài)零點(diǎn)；v為皮帶速度。累計(jì)煤量是瞬時(shí)煤量對(duì)時(shí)間的積分。皮帶煤量是靠稱重傳感器測(cè)量的，皮帶速度是由測(cè)速輪測(cè)得的，標(biāo)定系數(shù)和動(dòng)態(tài)零點(diǎn)是皮帶秤標(biāo)定時(shí)確定的。

1.2 皮帶秤的誤差及標(biāo)準(zhǔn)

1）相對(duì)誤差

2）皮帶秤的精度等級(jí)

精度等級(jí)的定義是測(cè)量相對(duì)誤差去掉百分號(hào)后的數(shù)字。0.5級(jí)做為貿(mào)易計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，1.0級(jí)和2.0級(jí)做為內(nèi)部統(tǒng)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

3）標(biāo)定精度

用國(guó)家規(guī)定的標(biāo)定方法去校驗(yàn)皮帶秤，將其標(biāo)定到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量精度內(nèi)。

4）使用精度

用已知的標(biāo)準(zhǔn)重量經(jīng)過(guò)皮帶秤稱重，計(jì)算出的相對(duì)誤差。

1.3 皮帶秤的性能指標(biāo)

1）精確度

精確度是皮帶秤計(jì)量可以達(dá)到的準(zhǔn)確度等級(jí)，是皮帶秤檢定的重要依據(jù)。

2）穩(wěn)定性

計(jì)量穩(wěn)定性是表征電子皮帶秤使用誤差的重要參數(shù)之一，是考核皮帶秤儀表計(jì)量性能優(yōu)劣的綜合指標(biāo)。

3）可靠性

可靠性是一臺(tái)皮帶秤電路結(jié)構(gòu)乃至整個(gè)稱量系統(tǒng)性能優(yōu)劣及質(zhì)量好壞的硬性指標(biāo)。

1.4 皮帶秤的誤差分析

皮帶秤計(jì)量是一個(gè)極其復(fù)雜的動(dòng)態(tài)計(jì)量過(guò)程，在使用中會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，使皮帶秤在線計(jì)量效果欠佳。皮帶秤誤差集中表現(xiàn)在下面3個(gè)方面：

1）零點(diǎn)誤差

零點(diǎn)誤差是指皮帶空跑時(shí)產(chǎn)生的流量。因此，皮帶秤應(yīng)該經(jīng)常校對(duì)零點(diǎn)。

2）測(cè)量誤差

使用一段時(shí)間后，秤體會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，這種誤差是由于皮帶松緊度、皮帶跑偏、儀表溫度變化等造成的，消除的辦法是調(diào)整秤體并重新標(biāo)定。

3）測(cè)量基準(zhǔn)量偏移

這種誤差是由于不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)而造成的。

1.5 皮帶秤的校驗(yàn)方法

校驗(yàn)方法有掛碼校驗(yàn)、鏈碼校驗(yàn)和實(shí)煤校驗(yàn)。

1）掛碼校驗(yàn)與鏈碼校驗(yàn)只能在一定條件下校驗(yàn)皮帶秤的重復(fù)性，而不能確定皮帶秤的精確度。實(shí)煤校驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是化動(dòng)態(tài)為靜態(tài)，是皮帶秤量值最精確可信的校驗(yàn)方法，校準(zhǔn)結(jié)果真實(shí)可靠。

2）鏈碼校驗(yàn)對(duì)于火電廠的大皮帶來(lái)講，要比掛碼校驗(yàn)更準(zhǔn)確可信。鏈碼校驗(yàn)也存在諸多的缺點(diǎn)，如龐大的鏈碼磨損皮帶，設(shè)備自身維護(hù)量大，標(biāo)定時(shí)空皮帶運(yùn)行不是真實(shí)的走煤，以及有側(cè)向力而使標(biāo)定不準(zhǔn)確等。

3）實(shí)煤校驗(yàn)是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，至少用3圈以上的滿負(fù)荷煤量，直接落在皮帶上。但在火電廠很難創(chuàng)造這樣的條件，都利用輸煤現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行仿實(shí)煤校驗(yàn)。

仿實(shí)煤方法有利于火車恒衡或汽車衡，再利于翻車機(jī)或臨時(shí)落料口上煤。還有利用皮帶空間設(shè)計(jì)皮帶料斗秤的方法，如圖2所示。

圖2 皮帶料斗秤及分爐計(jì)量

2 入爐煤統(tǒng)計(jì)方法

入爐煤統(tǒng)計(jì)是靠給煤機(jī)進(jìn)行計(jì)量的。給煤機(jī)分皮帶式和刮板式，皮帶式給煤機(jī)都配有計(jì)量裝置；刮板式給煤機(jī)由于本體結(jié)構(gòu)的原因不能安裝稱重式計(jì)量裝置，但是可以測(cè)量體積流量。入爐煤統(tǒng)計(jì)就是將每臺(tái)鍋爐的給煤機(jī)煤量進(jìn)行求和。

給煤機(jī)給煤率計(jì)算公式如下：

式中，qg為給煤率；kg為重量系數(shù)；Gg為實(shí)際總量；gg為皮重；vg為給煤機(jī)速度。

圖3 給煤機(jī)稱重與控制原理

圖3是給煤機(jī)稱重與控制原理圖。1臺(tái)給煤機(jī)安裝2個(gè)稱重傳感器和1個(gè)皮帶速度傳感器。在給煤機(jī)運(yùn)行中，給煤機(jī)控制器根據(jù)稱重與控制原理不斷地進(jìn)行計(jì)算與控制，從而計(jì)算給煤機(jī)瞬時(shí)煤量和累計(jì)煤量，并根據(jù)鍋爐的負(fù)荷要求不斷調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。

3 鍋爐消耗燃料統(tǒng)計(jì)方法

火電廠燃料消耗量的統(tǒng)計(jì)是指鍋爐耗用原煤量的計(jì)算，有正平衡計(jì)算和反平衡計(jì)算。

1）正平衡計(jì)算法是利用原煤購(gòu)、用、存之間的平衡關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，是火力發(fā)電廠計(jì)算耗用原煤數(shù)量的基本方法，分為日耗用量和月耗用量。

①日耗用原煤量

通過(guò)計(jì)量裝置，測(cè)算出當(dāng)天發(fā)電耗用的原煤數(shù)量。有中間儲(chǔ)倉(cāng)的電廠，應(yīng)包括存煤量期末和期初的差額。

以日耗原煤量作依據(jù)計(jì)算的日發(fā)、供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，能及時(shí)反映生產(chǎn)運(yùn)行的消耗情況，但不能反映企業(yè)管理方面的因素，如供方造成的虧噸、虧卡損失，保管不善的超額損耗和計(jì)量誤差等。因此，不能用全月各日耗用原煤量之和作為全月耗用原煤的數(shù)量。

②月耗用原煤量

通過(guò)月終盤(pán)存和購(gòu)、用之間的平衡關(guān)系計(jì)算全月耗用的原煤量。

正確計(jì)算月耗用原煤量的關(guān)鍵在于對(duì)煤場(chǎng)的存煤進(jìn)行準(zhǔn)確的月終盤(pán)存，要求將存煤堆成規(guī)定形狀，丈量、計(jì)算體積，測(cè)定比重，計(jì)算出存煤量。煤斗及煤倉(cāng)的存煤量差額也要計(jì)算，不能遺漏?！氨驹沦?gòu)入”是指已進(jìn)入電廠煤場(chǎng)的煤炭數(shù)量，“規(guī)定損失”是按照主管部門(mén)對(duì)原煤運(yùn)輸和儲(chǔ)存規(guī)定的損失率計(jì)算的損失量。

用月耗用原煤量作依據(jù)計(jì)算的發(fā)、供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率，不僅反映了設(shè)備和工人的技術(shù)水平，也反映了企業(yè)管理方面的因素。

2）反平衡計(jì)算法是當(dāng)火力發(fā)電廠不具備用正平衡法計(jì)算日耗用原煤量的情況下，可暫用反平衡法計(jì)算日耗用的燃料數(shù)量。根據(jù)鍋爐供出的蒸汽總重量和鍋爐的熱效率，先推算出耗用的標(biāo)準(zhǔn)煤數(shù)量，再算出原煤數(shù)量。用反平衡法計(jì)算誤差大，僅限于暫時(shí)計(jì)算日耗用的煤炭數(shù)量，全月的耗用量仍須用正平衡法計(jì)算。

4 鍋爐煤耗統(tǒng)計(jì)誤差的分析

火電廠煤量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)該是利用各種網(wǎng)絡(luò)對(duì)皮帶秤數(shù)據(jù)、計(jì)量給煤機(jī)數(shù)據(jù)、入廠煤數(shù)據(jù)、煤場(chǎng)盤(pán)煤數(shù)據(jù)、煤場(chǎng)存煤數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)查詢、記錄、比對(duì)，構(gòu)建煤量統(tǒng)計(jì)管理數(shù)據(jù)平臺(tái)。其中的皮帶秤數(shù)據(jù)、計(jì)量給煤機(jī)數(shù)據(jù)是供正平衡計(jì)算鍋爐耗煤統(tǒng)計(jì)使用的。在正平衡計(jì)算中，皮帶秤數(shù)據(jù)適合做月煤耗計(jì)算，因?yàn)槠С邮前惭b在原煤斗前端，每日0點(diǎn)計(jì)算煤量時(shí)，原煤斗里存的煤量不可估計(jì)。給煤機(jī)數(shù)據(jù)適合做日煤耗計(jì)算。

在入爐煤統(tǒng)計(jì)中，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何保證皮帶秤和給煤機(jī)計(jì)量的準(zhǔn)確性。很多火電廠的皮帶秤都采用鏈碼校驗(yàn)，而鏈碼校驗(yàn)由于存在側(cè)向力，只能校驗(yàn)皮帶秤計(jì)量的重復(fù)性好壞，不能找到實(shí)際煤量的基準(zhǔn)。給煤機(jī)的校驗(yàn)多數(shù)都采用掛碼校驗(yàn),由于碼是掛在稱重輥上，校驗(yàn)時(shí)皮帶上沒(méi)有煤，也會(huì)引起誤差，像皮帶秤一樣只能校驗(yàn)給煤機(jī)計(jì)量的重復(fù)性，不能找到實(shí)際煤量的基準(zhǔn)。給煤機(jī)和皮帶秤的校驗(yàn)是在不同的硬件基準(zhǔn)下分別進(jìn)行的，標(biāo)定出的計(jì)量裝置之間也會(huì)存在誤差。

由于火電廠的工藝結(jié)構(gòu)導(dǎo)致皮帶秤和給煤機(jī)都很難實(shí)施實(shí)煤校驗(yàn)，為了解決皮帶秤和給煤機(jī)計(jì)量的真實(shí)性，不妨實(shí)施仿實(shí)煤校驗(yàn)。對(duì)于火電廠的仿實(shí)煤校驗(yàn)方法都要利于火車恒衡或汽車衡，再利于翻車機(jī)或臨時(shí)落料口上煤。還有利用皮帶空間設(shè)計(jì)皮帶料斗秤的方法。無(wú)論采用哪種方法，值得注意的是實(shí)煤量必須達(dá)到一定值，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求按額定負(fù)荷下3整圈的煤量直接落在皮帶上，由于仿實(shí)煤方法的煤要經(jīng)過(guò)幾道皮帶和篩碎裝置，所以煤量還要大。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)皮帶秤、給煤機(jī)計(jì)量原理的分析，找出了鍋爐耗煤統(tǒng)計(jì)中的誤差產(chǎn)生原因，提出了仿實(shí)煤校驗(yàn)實(shí)施方法，總結(jié)了鍋爐煤耗統(tǒng)計(jì)的誤差分析方法，為火電廠燃料統(tǒng)計(jì)工作提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。