火電廠燃料智能化建設(shè)研究與應(yīng)用

靳峰

國電青松庫車礦業(yè)開發(fā)有限公司 新疆庫車 842000

隨著煤炭價(jià)格的不斷走高，不少煤炭供應(yīng)商想盡一切辦法擠進(jìn)電廠供應(yīng)商序列時(shí)，就已經(jīng)給火電廠的入場驗(yàn)收環(huán)節(jié)帶來不小沖擊，其中不乏供應(yīng)商有針對(duì)性摻雜使假，以次充好，當(dāng)火電廠入廠驗(yàn)收環(huán)節(jié)不能有效應(yīng)對(duì)時(shí)，火電廠安全生產(chǎn)及成本控制就難以保障。

1 火電廠燃料質(zhì)量驗(yàn)收是最為突出的問題

隨著煤炭市場由買方向賣方市場的轉(zhuǎn)變及火電廠燃煤成本比重不斷增加，買賣雙方對(duì)煤質(zhì)驗(yàn)收越發(fā)重視，在驗(yàn)收中體現(xiàn)公平、公正就變得尤為重要。通過系統(tǒng)內(nèi)調(diào)研，火電廠都不同程度的存在煤質(zhì)爭議事件，均是由于火電廠燃料驗(yàn)收煤質(zhì)與合同約定煤質(zhì)偏差較大造成。如何規(guī)范煤炭入廠環(huán)節(jié)，做到驗(yàn)收環(huán)節(jié)可控在控，減少質(zhì)量糾紛呢？

2 火電廠燃料智能化建設(shè)的思考

火電廠可以通過燃料智能化建設(shè)，進(jìn)一步系統(tǒng)的完善燃料管理業(yè)務(wù)流程，包括入廠管理、煤質(zhì)管理和煤場管理及入爐管理，可以有效解決入廠、入爐、庫存煤的數(shù)量、質(zhì)量、價(jià)格，信息不實(shí)、不真、不準(zhǔn)、以及煤場管理效率不高的問題，并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)無人值守、無縫對(duì)接、實(shí)時(shí)監(jiān)控，解決燃料入場管控難度大、風(fēng)險(xiǎn)高等問題。

2.1 燃料智能化建設(shè)整體思路

燃料智能化建設(shè)時(shí)應(yīng)明確“人與煤樣隔離，人與數(shù)據(jù)隔離，數(shù)據(jù)全程可追溯，視頻全程可追溯”的基本原則?？偟囊笥邢聨c(diǎn)：①運(yùn)煤車輛的入廠、計(jì)量、采樣、出廠等各環(huán)節(jié)均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別車輛信息。②入廠、入爐煤計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、自動(dòng)傳輸。③入廠煤采樣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成采樣方案、隨機(jī)布點(diǎn)、全斷面自動(dòng)采樣。④自動(dòng)制樣系統(tǒng)能夠制備全水分煤樣、存查煤樣、0.2mm分析煤樣，并自動(dòng)封裝、標(biāo)識(shí)。⑤入廠、入爐煤化驗(yàn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，化驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取，自動(dòng)生成原始記錄和化驗(yàn)報(bào)告。⑥存查煤樣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取管理。⑦燃料管控中心集成視頻監(jiān)視、設(shè)備管控、管理信息分析與展示等功能。⑧數(shù)字化煤場實(shí)時(shí)展示庫存煤分類堆存及數(shù)量、質(zhì)量、價(jià)格情況，為摻燒管理提供數(shù)據(jù)支撐。⑨燃料管理信息系統(tǒng)功能齊全，能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)、分析并展示供應(yīng)、耗用、庫存煤的數(shù)量、質(zhì)量、價(jià)格信息，自動(dòng)核算標(biāo)煤單價(jià)[1]。

2.2 燃料智能化控制系統(tǒng)的建設(shè)思路

為便于監(jiān)控，燃料智能化系統(tǒng)一般采用集中管理、分散控制的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以分為2層，即總的生產(chǎn)管理層（集控中心）、就地控制層?？刂葡到y(tǒng)常規(guī)采用的是DCS或PLC。DCS作為人機(jī)交互界面通常布置在集控中心，方便運(yùn)行人員對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，系統(tǒng)拓展更為方便。PLC作為集控中心時(shí)拓展和功能性往往不及DCS系統(tǒng)。燃料信息系統(tǒng)（上位系統(tǒng)）與燃料智能化系統(tǒng)（下位系統(tǒng)）間的通信往往通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。

2.3 燃料智能化系統(tǒng)建設(shè)的幾點(diǎn)建議

2.3.1火電廠燃料的入場與計(jì)量管理：

新疆地區(qū)火電廠的燃料主要靠火車和汽車運(yùn)輸，燃料管理人員將燃料采購合同的相關(guān)信息寫入RFID無線射頻卡中，車隊(duì)按要求到指定礦點(diǎn)裝車，在車輛到廠時(shí)，和系統(tǒng)內(nèi)信息進(jìn)行對(duì)比，系統(tǒng)將自動(dòng)完成進(jìn)出廠車輛識(shí)別和稱量等工作，并且將所有相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交痣姀S燃料智能化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，將稱重的具體數(shù)據(jù)與礦源信息等自動(dòng)匹配?；痣姀S稱量燃料的方式主要有軌道衡、皮帶稱、汽車衡等[2]。

2.3.2采樣方式：

推廣機(jī)械化采樣。使用機(jī)械化采樣可以降低人為因素的對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響，以保證數(shù)據(jù)的有效性和真實(shí)性。對(duì)規(guī)范統(tǒng)一煤質(zhì)監(jiān)督管理操作，提高監(jiān)督效率，有著重要的作用，系統(tǒng)通過無線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)自動(dòng)識(shí)別車輛、礦別信息，具備條件的火電企業(yè)應(yīng)優(yōu)先選用皮帶煤流采樣方式。

（1）皮帶機(jī)械采樣。能接收并執(zhí)行燃料智能化管理系統(tǒng)自動(dòng)生成的采樣方案并將執(zhí)行情況自動(dòng)傳輸給燃料智能化管理系統(tǒng)生成采樣編碼，同時(shí)采樣機(jī)具備與制樣機(jī)的硬件、軟件接口。皮帶采樣器開口寬度不小于被采樣煤標(biāo)稱最大粒度的3倍。采樣器具有與皮帶聯(lián)動(dòng)功能。皮帶煤流采樣裝置能夠滿足至少每分鐘采樣一次，破碎、縮分、棄料等環(huán)節(jié)保持足夠裕量，集樣桶要有足夠容量。北方地區(qū)集樣桶要布置在室內(nèi)，防止煤樣凍結(jié)。

（2）汽車煤車廂機(jī)械采樣。系統(tǒng)利用攔車器、信號(hào)燈、語音提示、LED屏文字提示、紅外定位等控制車輛進(jìn)入采樣區(qū)、停車區(qū)域、采樣完畢自動(dòng)放行，接收并執(zhí)行燃料智能化管理系統(tǒng)自動(dòng)生成的采樣方案，采樣方案執(zhí)行情況自動(dòng)傳輸給燃料智能化管理系統(tǒng)生成采樣編碼。具備與制樣機(jī)的硬件、軟件接口，實(shí)現(xiàn)全車廂覆蓋無盲區(qū)、隨機(jī)布點(diǎn)、全斷面自動(dòng)采樣，采樣器開口寬度不小于被采樣煤標(biāo)稱最大粒度的3倍。具有破碎功能和耐磨性，能夠適應(yīng)凍塊、矸石等特殊情況。采樣器應(yīng)設(shè)置集樣斗，能夠滿足一個(gè)采樣流程（采一車的樣品數(shù)量，采點(diǎn)一般不少于3個(gè)采樣點(diǎn)），一次放樣，提高采樣效率。集樣斗容量至少能滿足收集3個(gè)初級(jí)子樣量而不溢出，采樣器驅(qū)動(dòng)方式應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貧夂驐l件。北方嚴(yán)寒地區(qū)，采用液壓驅(qū)動(dòng)的應(yīng)有液壓油加溫裝置，在二級(jí)縮分前增加稱重裝置，根據(jù)車輛裝載煤炭重量和煤樣重量確定最終留樣量，保證每車裝載煤炭重量與最終留樣量比例一致，解決因車輛裝載煤量不一致影響總體煤質(zhì)的問題，集樣桶不能布置在采樣機(jī)小車上，提高集樣桶容量，減少制樣數(shù)量[3]。

2.3.3制樣：

自動(dòng)制樣機(jī)能夠制備全水分煤樣、存查煤樣、2個(gè)0.2mm分析煤樣，并自動(dòng)封裝及標(biāo)識(shí)。具有機(jī)采煤進(jìn)料口和人工采樣煤進(jìn)料口。人工采樣煤進(jìn)料口能夠處理標(biāo)稱最大粒度為100mm的煤樣。應(yīng)能適應(yīng)最大全水分為18%的煤樣（水分可按照當(dāng)?shù)貙?shí)際采購煤質(zhì)確定），在制樣過程中不堵煤。煤樣制備各環(huán)節(jié)有防塵設(shè)計(jì)，具備自動(dòng)清掃功能，除塵效果良好。選用錘式破碎機(jī)的，轉(zhuǎn)速不大于950r／min。具有煤樣稱重功能，實(shí)現(xiàn)定質(zhì)量縮分，制備出的煤樣應(yīng)滿足13mm全水分煤樣≥3kg或6mm全水分煤樣≥1.25kg，3mm存查煤樣≥700g，0.2mm分析煤樣≥60g。制備出的煤樣能夠稱重并標(biāo)識(shí)。煤樣烘干方式采用熱風(fēng)干燥的，風(fēng)溫不超過50℃（褐煤不超過40℃）；采用微波等干燥方式的，須保證對(duì)煤的理化性質(zhì)不產(chǎn)生影響。煤樣制備環(huán)節(jié)具備空氣吹掃，0.2mm煤樣制備環(huán)節(jié)具有沖洗功能，防止煤樣交叉污染。具有棄樣暫存功能。在煤樣制備完成前，棄樣暫存并能夠方便取出?？刂品绞骄邆渥詣?dòng)和手動(dòng)切換功能，與燃料智能化管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及工作參數(shù)實(shí)時(shí)上傳，生成制樣編碼，具備故障報(bào)警和信息提示功能。煤樣通過環(huán)節(jié)的部件材質(zhì)應(yīng)選用不銹鋼等不易粘堵材料。

2.3.4煤樣封裝、標(biāo)識(shí)、傳輸及存儲(chǔ)：

封裝：采樣、制樣環(huán)節(jié)一體化設(shè)計(jì)的，機(jī)采煤樣從集樣桶直接傳輸?shù)街茦訖C(jī)入口。采樣、制樣環(huán)節(jié)分離的，煤樣要進(jìn)行密封包裝并生成存樣編碼，保證煤樣的代表性。煤樣的包裝方式要適應(yīng)傳輸和存儲(chǔ)的技術(shù)要求，建議優(yōu)先采用瓶裝方式。

標(biāo)識(shí)：采用射頻芯片對(duì)煤樣瓶進(jìn)行標(biāo)識(shí)，芯片內(nèi)置于瓶底，標(biāo)識(shí)編碼具有唯一性，保證煤樣編碼在流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)能夠被正確讀取。煤樣標(biāo)識(shí)方法能有效防止不同煤樣及標(biāo)識(shí)信息發(fā)生混淆。

傳輸及存儲(chǔ)：煤樣優(yōu)先采用氣動(dòng)傳輸方式進(jìn)入自動(dòng)存取樣柜，根據(jù)需要調(diào)取煤樣時(shí)能夠自動(dòng)取樣并傳輸。根據(jù)結(jié)算情況及存儲(chǔ)時(shí)間，自動(dòng)提示并經(jīng)審批后棄樣。自動(dòng)存取樣柜安裝電子安防鎖，經(jīng)審批后方可開啟，系統(tǒng)記錄開啟人及時(shí)間等信息。

2.3.5化驗(yàn)：

化驗(yàn)儀器聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，化驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸并生成化驗(yàn)編碼，化驗(yàn)原始記錄、化驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成，不得人為修改、錄入，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上審批。電子天平稱量數(shù)據(jù)自動(dòng)采集上傳?；?yàn)室檢測的所有項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行重復(fù)性測定，系統(tǒng)自動(dòng)判斷重復(fù)性臨界值并提示超差。對(duì)0.2mm備查煤樣進(jìn)行抽查，化驗(yàn)結(jié)果上傳至系統(tǒng)，自動(dòng)生成比對(duì)報(bào)告。

2.3.6解碼與結(jié)算：

燃料采購部門在對(duì)采購合同進(jìn)行批次結(jié)算時(shí)，通過燃料信息系統(tǒng)自動(dòng)解碼功能，對(duì)礦源信息、采樣編碼、制樣編碼、化驗(yàn)編碼以及存樣編碼進(jìn)行后臺(tái)解碼，形成采制化及合同批次信息一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，并與礦方進(jìn)行量質(zhì)核對(duì)最終形成結(jié)算支撐文件。對(duì)雙方有爭議的批次采用調(diào)取存樣（備查煤樣）進(jìn)行第三方復(fù)核或仲裁的方式處理。

3 結(jié)語

燃料智能化系統(tǒng)已是火電廠一個(gè)重要的輔助系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中已形成礦源信息與采制化存各階段編碼相互隔離，形成背靠背的燃料管理新模式，同時(shí)可以融入采購計(jì)劃管理、合同與到貨管理、自動(dòng)供應(yīng)商評(píng)價(jià)、數(shù)字化煤場，無人堆取料、入爐煤質(zhì)分析與計(jì)量等模塊。實(shí)現(xiàn)燃煤場內(nèi)管理的流程化、智能化、少人化管理要求，進(jìn)行關(guān)鍵輔助崗位的減員增效，全覆蓋入場驗(yàn)收關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可追溯，為減少質(zhì)量糾紛，防范內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。