精確摻配煤工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李佳恒

【摘 ?要】目前，隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，導(dǎo)致對電力的需求急劇增加，電力供應(yīng)緊張的局面進(jìn)一步加劇，而同時(shí)隨著電煤市場的不斷開放，煤炭按質(zhì)競爭定價(jià)的機(jī)制已基本形成，發(fā)電用煤持續(xù)緊張，煤種雜，燃煤質(zhì)量變化幅度大，煤質(zhì)偏離鍋爐設(shè)計(jì)煤種較多，甚至不斷惡化。近年來，雖然煤炭市場日趨緩和，但燃煤采購結(jié)構(gòu)卻無法滿足鍋爐設(shè)計(jì)煤種要求，來煤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤質(zhì)差異較大，給鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行和環(huán)保達(dá)標(biāo)排放造成很大威脅，同時(shí)摻燒鍋爐設(shè)計(jì)煤種成本較高，公司效益受到極大影響。

【關(guān)鍵詞】精確摻配煤工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì);應(yīng)用;

前言

一個(gè)火電廠對應(yīng)的來煤礦點(diǎn)有十幾個(gè)甚至更多，很多電廠幾乎都采用多種煤進(jìn)行混合摻燒，將若干種不同種類、不同性質(zhì)的煤按照一定的比例摻配加工成混合煤。它雖然具有摻配單煤的某些特征，但其綜合性能已有所改變，實(shí)際上是人為加工而成的一個(gè)新煤種，從而利用各種煤在性質(zhì)上的差異，互相取長補(bǔ)短，發(fā)揮各摻配煤種的優(yōu)點(diǎn)。

一、需求及現(xiàn)狀

配煤是將幾種煤炭合并成另一種煤炭，是銷售和使用煤炭的企業(yè)中普遍存在的業(yè)務(wù)。煤炭貿(mào)易是以煤質(zhì)來定價(jià)的，具體價(jià)格以合同為準(zhǔn)，一般有對煤炭內(nèi)在外在多項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的要求，并規(guī)定加減價(jià)條款，達(dá)不到合同標(biāo)準(zhǔn)的煤價(jià)需要降價(jià)，甚至被客戶拒收。電力、鋼鐵、化工等煤炭用戶出于提高鍋爐熱效率、環(huán)保、生產(chǎn)需要等各種因素考慮，對煤炭的多種質(zhì)量指標(biāo)也有嚴(yán)格的要求。往往僅靠一個(gè)煤種無法達(dá)到合同要求或應(yīng)用要求，為此，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要進(jìn)行配煤。對于煤炭銷售企業(yè)，當(dāng)一個(gè)煤種無法滿足合同要求、需要多種煤配煤時(shí)，如何在滿足合同要求的前提下，設(shè)計(jì)出成本最低的配煤方案是企業(yè)追求的目標(biāo)。對于煤炭應(yīng)用企業(yè)，當(dāng)采購一個(gè)煤種無法滿足要求，需要采購多種煤炭進(jìn)行配煤時(shí)，其需求是如何以最低的成本，采購到最需要的煤種。當(dāng)前配煤管理的現(xiàn)狀普遍是采用簡單的加權(quán)平均算法或估算，難以滿足多種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)達(dá)標(biāo)，并盡量降低成本的要求。對于兩個(gè)煤種的配煤，直接采用加權(quán)平均法可以求出最佳配比，但對于兩種以上煤種的配煤，則不能采用簡單加權(quán)平均的算法設(shè)計(jì)。

二、精確摻配煤工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1.配煤程序設(shè)計(jì)需求分析。經(jīng)過分析，配煤需求歸結(jié)為兩種情況：一是有多種煤種，需要配煤使質(zhì)量達(dá)到一定要求，其需求實(shí)際是求得一個(gè)最優(yōu)的配比方案，使成本在滿足要求的前提下最低;二是已有一種煤炭，需要其他煤炭與其相配以達(dá)到要求，目標(biāo)是從多種煤種采購方案中選擇成本最低的一個(gè)。第一種需求目標(biāo)比較明確，其核心就是從眾多的配比中尋找最佳。第二種需求是由于需要采購的煤種和配比都是不定的，看似目標(biāo)難定，但實(shí)際與第一種需求是相通的，即從眾多候選煤種中選出一個(gè)成本最低的配比方案，然后按此制定采購方案。在配煤算法設(shè)計(jì)中以第一種需求為例說明如何選擇最優(yōu)配比，第二種需求算法類似。設(shè)計(jì)配煤程序的目的是求得一個(gè)最佳配比，其關(guān)鍵在于算法設(shè)計(jì)。筆者采用模擬進(jìn)化算法生成配比，再采用窮舉法模擬演算，通過對比分析，找出滿足合同標(biāo)準(zhǔn)而且成本最低的配煤方案。

2.控制流程。配煤過程中，各單一煤種的流量單獨(dú)控制，整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)單回路構(gòu)成，每個(gè)回路的功能通過相同的方式實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)配煤過程如下：（1）在配煤系統(tǒng)中設(shè)置好配煤比例、成品煤重量、各原煤自卸車數(shù)量等參數(shù)，啟動(dòng)自動(dòng)配煤流程，啟動(dòng)配煤設(shè)備。（2）運(yùn)煤自卸車到達(dá)進(jìn)場磅房，地磅采集自卸車煤炭重量，操作員依據(jù)自卸車進(jìn)場引導(dǎo)系統(tǒng)選擇A#、B#或C#料斗口卸煤，如卸錯(cuò)誤料斗口，系統(tǒng)報(bào)警。同時(shí)系統(tǒng)開啟清塵噴淋系統(tǒng)噴水除塵，車輛離開料斗口后，系統(tǒng)關(guān)閉清塵噴淋系統(tǒng)。（3）空車自卸車到達(dá)出場磅房，地磅采集自卸車空車重量，配煤系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算此次單煤給料量。（4）料斗單煤經(jīng)計(jì)量給料皮帶機(jī)進(jìn)行送煤，機(jī)上積算器將運(yùn)算結(jié)果傳送到PLC 進(jìn)行對比，看其與設(shè)定值是否吻合，并通過調(diào)頻器調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，動(dòng)態(tài)調(diào)整煤量，進(jìn)而控制單煤量。（5）電子皮帶秤稱重后，單一類型的煤炭被送入主皮帶機(jī)，煤炭經(jīng)過主皮帶機(jī)頭部料斗時(shí)受到攪拌，再經(jīng)由轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶機(jī)、拋高皮帶機(jī)直接對14#皮帶機(jī)喂料，14#皮帶機(jī)頭輪銜接10#皮帶機(jī)，進(jìn)行出場裝船作業(yè)。拋高輸送機(jī)可水平回轉(zhuǎn)，將煤炭堆存至空地上，供檢驗(yàn)配煤效果取樣。在配煤生產(chǎn)過程中，底層儀控設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)直接被傳送到PLC 進(jìn)行監(jiān)視和控制?？刂葡到y(tǒng)回路的主要功能是根據(jù)上位機(jī)的設(shè)定值，通過PLC 控制器、變頻器、電機(jī)、給料機(jī)、電子皮帶秤等控制設(shè)備來完成配煤操作，同時(shí)將配煤過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)在人機(jī)界面監(jiān)控計(jì)算機(jī)上顯示出來，以指導(dǎo)操作人員進(jìn)行生產(chǎn)。

3.車輛引導(dǎo)系統(tǒng)。車輛引導(dǎo)系統(tǒng)利用地感應(yīng)器、IC 卡、LED 屏引導(dǎo)車輛到達(dá)正確料斗，上位機(jī)對配煤過程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配煤和手動(dòng)配煤，下位機(jī)采用PLC 采集料斗、給料機(jī)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對給料機(jī)的電機(jī)、平帶順序、料斗空氣炮清堵系統(tǒng)等的控制。系統(tǒng)包括車輛引導(dǎo)、燈光報(bào)警、動(dòng)態(tài)顯示車輛信息。車輛在地磅刷卡后，上位機(jī)會(huì)自動(dòng)讀取卡片的信息，判斷本次車輛到哪個(gè)坑，車輛在引導(dǎo)系統(tǒng)的指引下到相應(yīng)的地坑，當(dāng)車輛壓到地感線圈時(shí)，系統(tǒng)會(huì)判斷車輛有沒有倒錯(cuò)地坑，當(dāng)車輛倒錯(cuò)地坑時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)車輛刷卡時(shí)，卡片內(nèi)的信息會(huì)被上位機(jī)讀取并且給PLC 使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)庫的使用，提高系統(tǒng)的反應(yīng)速率，整個(gè)車輛引導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)行更順暢。車輛的動(dòng)態(tài)顯示可以實(shí)時(shí)地顯示各個(gè)車輛的動(dòng)態(tài)信息，讓中控人員可以直觀地了解到各個(gè)車輛的當(dāng)前信息，并且監(jiān)控車輛。當(dāng)有車輛的動(dòng)態(tài)信息長時(shí)間不發(fā)生變化時(shí)，可以與車隊(duì)聯(lián)系，及時(shí)了解車輛的情況。

4.混煤攪拌裝置?；烀簲嚢柩b置效率為1 500 t /h，與皮帶機(jī)輸運(yùn)系統(tǒng)能力一致，故可作為流程設(shè)備，與整個(gè)皮帶機(jī)輸運(yùn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。裝置采用立式結(jié)構(gòu)，巧妙利用煤炭料流拋物線，從而減少來料阻力，降低驅(qū)動(dòng)功率。采用雙轉(zhuǎn)子逆向攪拌，錯(cuò)開布置，實(shí)現(xiàn)料流的二次攪拌。影響煤炭銷售成本的最大因素就是最佳配比的計(jì)算。通過分析配煤需求，提出了采用模擬進(jìn)化算法生成配比，再采用窮舉法進(jìn)行模擬演算的配煤算法。對于有加減價(jià)約定的合同，該算法也可以輕松模擬計(jì)算。該算法可在煤炭銷售企業(yè)以及電力、冶金、鋼鐵、化工等煤炭用戶企業(yè)通用，具有一定的參考價(jià)值。配煤中，一些煤炭指標(biāo)在配煤后化驗(yàn)得到的結(jié)果，沿著加權(quán)平均數(shù)值趨勢但都有所偏差，所以按配比配煤后得到的煤炭，其指標(biāo)還需要經(jīng)過化驗(yàn)室的驗(yàn)證。影響配煤成本的因素還包括配煤本身的業(yè)務(wù)操作是否產(chǎn)生費(fèi)用。當(dāng)前為降低甚至消除該項(xiàng)費(fèi)用可以采取裝船配煤方法，比如在自動(dòng)化程度較高的京唐港，采用膠帶運(yùn)輸機(jī)裝船時(shí)，可以設(shè)定取料機(jī)按照相應(yīng)配比取料;在作業(yè)時(shí)，也可以按比例由卡車從不同煤垛中取料集港。但如果直接將兩垛煤配到一起，將產(chǎn)生一定的配煤費(fèi)用。

結(jié)束語

煤炭摻配工藝，不僅在電力發(fā)電領(lǐng)域有廣泛的實(shí)際價(jià)值，在水泥等特殊行業(yè)也有廣泛的運(yùn)用，水泥行業(yè)除含硫量、熱卡值等指標(biāo)有一定要求外，還對水份、揮發(fā)份、灰份等指標(biāo)有要求，通過不同煤種的摻配，都可以使普通煤達(dá)到特殊煤的使用要求，從而提高煤炭的利用經(jīng)濟(jì)性。

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（作者單位：山西大唐國際神頭發(fā)電有限責(zé)任公司）