入廠煤樣智能化管理設(shè)備在火力發(fā)電廠的運(yùn)用研究

張彬

（國家電投集團(tuán)協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司，江蘇 鹽城 224500）

近年來，隨著信息化和數(shù)據(jù)化技術(shù)的快速發(fā)展，電廠的入廠煤樣檢測工作也從傳統(tǒng)的手工檢測邁入自動(dòng)化、智能化檢測的發(fā)展進(jìn)程，大大降低了人為誤差，提高了煤樣管理工作的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。在煤樣現(xiàn)代化管理模式中，智能化管理技術(shù)正處于摸索和積累經(jīng)驗(yàn)的階段，因此，有必要針對煤樣智能化管理設(shè)備、工藝以及技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的問題進(jìn)行分析和研究，旨在推動(dòng)火電廠煤樣智能化管理水平的提升，推動(dòng)火電廠提質(zhì)增效發(fā)展目標(biāo)的加快實(shí)現(xiàn)。

1 煤樣智能化管理意義

1.1 減少人力成本投入

常規(guī)的燃料管理采樣作業(yè)，不僅要投入大量的人力，往往要由多名員工共同努力，而且作業(yè)條件十分苛刻，給操作人員帶來了極大的困難。入廠煤樣智能化管理設(shè)備在火力發(fā)電廠的運(yùn)用，在不增加人工的情況下，既能有效地提高工作效率，又能極大地降低工人的費(fèi)用，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 有效提高工作效率

入廠煤樣智能化管理設(shè)備的應(yīng)用，通過氣動(dòng)輸送或輸送帶輸送，極大地提高了煤炭的輸送速率，節(jié)省了大量的時(shí)間和費(fèi)用；用智能化的燃料管理代替人工作業(yè)，使用自動(dòng)化的采樣機(jī)，有效地減少了采樣量；同時(shí)，入廠煤樣智能化管理設(shè)備的應(yīng)用，大大提高了入廠煤采集和傳輸信息的速度，使傳統(tǒng)的手工記錄方法變?yōu)榭旖莸碾娮佑涗?，入廠煤樣管理技術(shù)得到了跨越式發(fā)展，提高了生產(chǎn)效率。

1.3 減少人為誤差

傳統(tǒng)的燃油管理方式，由于采用人工方式，難以避免外部環(huán)境的影響，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，影響煤炭數(shù)據(jù)的可信度，甚至?xí)鹗鹿?，?dǎo)致設(shè)備的失效，對企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)上的損失。入廠煤樣智能化管理設(shè)備在火力發(fā)電廠的運(yùn)用則可以有效避免這種事故的發(fā)生，通過智能化燃料管理手段實(shí)現(xiàn)采制樣的自動(dòng)化。

2 煤樣智能化管理概述

煤樣智能化管理是煤樣傳統(tǒng)化管理模式的革新升級(jí)，通過對煤樣管理工作的實(shí)際需求進(jìn)行分析，然后圍繞需求來設(shè)計(jì)符合需求功能的煤樣智能化管理系統(tǒng)。一般來說，煤樣智能化管理系統(tǒng)具備以下功能：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)瀏覽器系統(tǒng)界面的兼容屬性；（2）能夠?qū)Σ煌挠脩暨M(jìn)行權(quán)限設(shè)置，不同的權(quán)限下對應(yīng)的用戶擁有不同的功能；（3）對煤樣管理工作中的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括采樣、制樣、化驗(yàn)等進(jìn)行信息的適當(dāng)隔離，避免煤樣管理工作出現(xiàn)作弊，確保煤樣管理流程各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)更具真實(shí)性和可靠性；（4）具有信息提示、信息收發(fā)傳送的功能，各崗位人員能夠及時(shí)獲知工作任務(wù)，按時(shí)按崗?fù)瓿晒ぷ?；?）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)校驗(yàn)，自動(dòng)生產(chǎn)單據(jù)表格的功能，減少人員制表的時(shí)間，節(jié)省工作效率；（6）具備數(shù)據(jù)信息的安全性，確保管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶信息的安全。

除了煤樣智能化管理系統(tǒng)外，煤樣智能化管理還包括不可或缺的硬件設(shè)備設(shè)施。通過將煤樣管理工作各個(gè)流程相關(guān)設(shè)備與智能化管理系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)火電廠煤樣智能化管理目標(biāo)。硬件設(shè)備和設(shè)施包括來煤的運(yùn)輸車輛、卸煤車、煤炭輸送機(jī)、自動(dòng)制樣設(shè)備、自動(dòng)封裝設(shè)備、自動(dòng)輸送設(shè)備、自動(dòng)取樣設(shè)備、自動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備等等。以上設(shè)備與煤樣智能化管理系統(tǒng)的煤樣分類、篩分、混樣、嗦粉、破碎、烘干、制粉等流程模塊融合在一起，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備設(shè)施與智能化管理系統(tǒng)的無縫連接。

3 入廠煤樣智能化管理應(yīng)注意的問題

入廠煤樣智能化管理設(shè)備需要關(guān)注入廠煤信息與管控，入廠煤信息與管控包括煤入廠的礦別、煤種等信息的錄入和管控，需要根據(jù)實(shí)際情況制訂針對性的管理流程制度。同時(shí)，入廠煤樣智能化管理設(shè)備，在系統(tǒng)的支持下，可實(shí)現(xiàn)天平稱量數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析處理和上傳，而且也可借助系統(tǒng)的優(yōu)勢自動(dòng)地將數(shù)據(jù)傳送到化驗(yàn)設(shè)備中，因此需要盡可能地縮短火力發(fā)電廠入場煤樣智能化管理設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室之間的距離。

4 入廠煤樣智能化管理工藝

入廠煤樣智能化管理工藝主要包括一級(jí)破碎機(jī)、二級(jí)破碎機(jī)、制粉機(jī)、縮分器、除鐵設(shè)備、氣動(dòng)傳輸裝置。

一級(jí)破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在950r/min 以下，保障煤樣破碎出料粒度低于6mm 且水分損失率控制在0.5%以內(nèi)。設(shè)備運(yùn)行過程中，破碎機(jī)的內(nèi)腔黏附問題得到較好的解決。當(dāng)煤樣中的水分含量較高時(shí)，一旦設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)堵塞，也能夠較容易地進(jìn)行處理，打開機(jī)殼進(jìn)行清掃疏通即可，或設(shè)備自帶清掃疏通功能，不需要人為進(jìn)行清掃，啟動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)清掃功能就可以對內(nèi)部進(jìn)行清掃，降低煤粉黏附現(xiàn)象，提高破碎機(jī)運(yùn)行疏通度，同時(shí)，通過及時(shí)清掃，還可以避免不同煤樣污染，提高煤樣檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，設(shè)備中設(shè)置過篩裝置，確保煤樣破碎后100%的過篩率，為煤樣檢測水分含量結(jié)果提供良好的前提條件。

二級(jí)破碎機(jī)保障煤樣破碎出料粒度低于3mm 且水分損失率控制在0.5%以內(nèi)。同樣可設(shè)置自動(dòng)清掃疏通功能，定期啟動(dòng)該功能模塊對破碎機(jī)中的堵塞物或雜質(zhì)進(jìn)行清理，降低煤樣污染，提高煤樣檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

制粉機(jī)保障煤樣磨粉出料粒度低于0.3mm，設(shè)備材質(zhì)要求較高，應(yīng)具備耐磨性、耐腐蝕性以及耐高溫性能，通常采用高碳鋼材料制備，以保障設(shè)備材料與煤粉接觸的過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不發(fā)生黏附、不沉積粉料、不漏粉料的生產(chǎn)需求。制粉機(jī)運(yùn)行過程中，內(nèi)部溫度控制在40℃以下，阻礙煤粉在高溫條件下的氧化進(jìn)程，保障煤樣磨粉的品質(zhì)穩(wěn)定。制粉機(jī)的運(yùn)行主要分兩步，第一步，煤樣破碎至3mm 粒徑，然后進(jìn)入干燥裝置；第二步，干燥后的煤粉進(jìn)入磨粉裝置進(jìn)行煤樣粉碎，至0.2mm 粒徑。為了確保煤樣檢測結(jié)果的真實(shí)可靠，制粉環(huán)節(jié)設(shè)置沖洗裝置和清掃裝置，盡可能將煤粉全部收集。干燥后煤粉中部分不合格的粉料被輸送到廢料機(jī)構(gòu)，合格的粉料被輸送到包裝機(jī)進(jìn)行打包。

縮分器保障煤樣完全通過，切割處的開口大小不能少于煤粒徑的三倍，確保煤樣分離輸送的過程中沒有損失，不出現(xiàn)堵塞的情況。

除鐵設(shè)備設(shè)置在入廠煤樣智能化系統(tǒng)的入口位置，是為了消除煤樣中的鐵磁性物質(zhì)對煤樣智能化系統(tǒng)造成干擾，確保煤樣智能化管理系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

氣動(dòng)傳輸裝置采用一用一備，以備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障可以立即啟動(dòng)另一臺(tái)備用裝置。氣動(dòng)傳輸裝置貫穿煤樣管理的全過程，從自動(dòng)制樣環(huán)節(jié)到最終的煤樣檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，全過程自動(dòng)化封閉傳輸，避免人為干預(yù)，減少煤樣污染，提高煤樣檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5 煤樣智能化管理系統(tǒng)

5.1 智能化氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)

智能化氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)主要由中央控制裝置、轉(zhuǎn)向器、傳輸管道、動(dòng)力單元以及煤樣收發(fā)站、煤樣化驗(yàn)站組成。其中，中央控制裝置對整個(gè)煤樣智能化氣動(dòng)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)煤樣的狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)信息的方式傳輸并保存在中央控制裝置的數(shù)據(jù)庫中，便于數(shù)據(jù)信息的分析研究，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的存儲(chǔ)和打印，尤其是對系統(tǒng)的故障信息進(jìn)行收集，給予警示，便于分析系統(tǒng)運(yùn)行中的故障成因，科學(xué)處置和解決。轉(zhuǎn)向器作為重要的通道關(guān)卡，能夠?qū)⒔y(tǒng)一的主通道轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分支通道，為中央控制裝置全面控制各個(gè)通道及相關(guān)工作流程奠定基礎(chǔ)保障。傳輸管道保證煤樣在密閉且暢通的通道內(nèi)進(jìn)行傳輸，通過傳感器的感應(yīng)和信息采集，將傳送通道內(nèi)的煤樣信息及時(shí)傳輸?shù)街醒肟刂蒲b置，確保在通道發(fā)生故障時(shí)能夠查閱到歷史信息。動(dòng)力單元采用一用一備的方式，根據(jù)煤樣管理工作的具體流程和工藝特征設(shè)置具體的氣動(dòng)力路徑和大小，推動(dòng)煤樣在管理系統(tǒng)內(nèi)持續(xù)均勻的傳輸。煤樣收發(fā)站自動(dòng)存取收發(fā)傳送來的煤樣，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)和指標(biāo)，將煤樣發(fā)送到制定的站點(diǎn)。煤樣化驗(yàn)站支持遠(yuǎn)程存取樣功能，對于距離較遠(yuǎn)傳送來的煤樣也適用。根據(jù)智能化管理系統(tǒng)中顯示的取樣任務(wù)對煤樣存儲(chǔ)裝置的身份標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)煤樣身份識(shí)別與工作人員的身份信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，一一對應(yīng)后獲取到煤樣存儲(chǔ)裝置的自動(dòng)碼，根據(jù)自動(dòng)碼信息將煤樣存放到樣品倉，樣品倉采取智能控制鎖，對操作人員、煤樣標(biāo)簽和條碼進(jìn)行識(shí)別，一一對應(yīng)后加鎖，供煤樣技術(shù)人員進(jìn)行后續(xù)的煤樣化驗(yàn)檢測工作，并將煤樣管理信息上傳到中央控制數(shù)據(jù)庫保存。

5.2 智能化存儲(chǔ)系統(tǒng)

采用智能電子柜對煤樣進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)煤樣的類別、時(shí)間、順序以及其他特征分別存儲(chǔ)在不同區(qū)域的電子柜中，在存儲(chǔ)的過程中系統(tǒng)能夠自動(dòng)收集煤樣、操作人員信息，自動(dòng)記錄存儲(chǔ)日期和時(shí)間和電子柜號(hào)碼。智能化存儲(chǔ)系統(tǒng)定期提示工作人員對存儲(chǔ)時(shí)間超過一定期限的煤樣進(jìn)行清理，避免人為遺忘或遺漏。

5.3 棄煤設(shè)備及棄樣管理

首先，在入廠煤樣智能化管理設(shè)備制樣過程中會(huì)出現(xiàn)棄樣，制樣過程中的廢棄樣品通過密封皮帶輸送機(jī)經(jīng)螺旋進(jìn)料機(jī)到斗式升運(yùn)機(jī)，再通過斗式升運(yùn)機(jī)將其提升到地面，最后由地面皮帶傳送到室外堆料車。然后，廢棄樣品的在棄樣口下可放置廢棄樣品收集小車，將廢棄樣品車推入廢棄樣品管理站，棄樣管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)確認(rèn)、開蓋、棄樣、棄瓶等操作，取代人工操作。

6 結(jié)語

近年來，入廠煤樣智能化管理設(shè)備，大部分都被安裝在已經(jīng)投入運(yùn)行的電廠后期的改造環(huán)節(jié)中。此時(shí)，由于煤炭輸送系統(tǒng)的土建施工和設(shè)備已經(jīng)完成或已被安裝，所以入廠煤樣智能化管理設(shè)備受到場地、設(shè)備等因素的影響，會(huì)有一定的先天缺陷。煤樣智能化管理設(shè)備應(yīng)當(dāng)從設(shè)計(jì)之初，就要充分考慮設(shè)備裝置的布局，將入場煤取樣裝置、入場煤樣智能化管理裝置、煤樣化驗(yàn)室等集中設(shè)置，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠入場煤樣智能化管理設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室之間的最小間距，這樣，既節(jié)約了設(shè)備投資及施工成本，也降低設(shè)備發(fā)生意外的概率，同時(shí)，在火電廠日常管理工作中，借助智能化管理設(shè)備和管理系統(tǒng)，提高煤樣管理的準(zhǔn)確性、可靠性，從而確保火電廠日常生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定，推動(dòng)火電廠生產(chǎn)效益指標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。隨著各發(fā)電企業(yè)對入廠煤燃料的管理日益重視，進(jìn)入廠用煤樣智能化管理系統(tǒng)必將在各電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。