數(shù)字化技術(shù)在發(fā)電廠燃料管理中的應(yīng)用

袁文斌

摘 要： 現(xiàn)代發(fā)電廠的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，燃料管理的難度也隨之升級，采取傳統(tǒng)的燃料管理方式不僅無法保障對燃料資源的科學(xué)配置，充分發(fā)揮燃料產(chǎn)能效益，還可能增大安全生產(chǎn)風(fēng)險。因此，提出借助數(shù)字化技術(shù)打造數(shù)字化燃料管理系統(tǒng)的發(fā)展策略，實踐表明：數(shù)字化技術(shù)在燃料管理環(huán)節(jié)中的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動化調(diào)度和控制的目標(biāo)，還可節(jié)省大量的人工成本，且對燃料的科學(xué)選配能夠提升燃料燃燒率，使有限的燃料創(chuàng)造更大的價值?；诖?，分析數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的可行性，并具體探究數(shù)字化技術(shù)在發(fā)電廠燃料管理中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化技術(shù) 發(fā)電廠 燃料管理 燃燒率

中圖分類號： TM76文獻標(biāo)識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）05-0013-03

Application of Digital Technology in the Fuel Management of Power Plants

YUAN Wenbin

GHN Energy Shenwan Energy Co.， Ltd.， Hefei， Anhui Province， 230001 China

Abstract： The production scale of modern power plants is constantly expanding， and the difficulty of fuel management is also upgrading. Traditional fuel management methods can not only fail to ensure the scientific allocation of fuel resources to give full play to the production capacity benefits of fuel， but also increase the risks of safety production， so a develop‐ment strategy of using digital technology to build a digital fuel management system is proposed. Practice has shown that the application of digital technology in fuel management can not only achieve the goal of automatic scheduling and control， but also save a lot of labor costs， and the scientific selection and allocation of fuel can improve the combustion ratio of fuel， allowing limited fuel to create greater value. Based on this， this article analyzes the feasibility of applying digital technology and specifically explores the application strategies of digital technology in the fuel management of power plants.

Key Words： Digital technology； Power plant； Fuel management； Combustion ratio

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到電力行業(yè)中。在數(shù)字化時代，發(fā)電廠需積極創(chuàng)新燃料管理工作，引入多種先進技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動化控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，打造功能全面的燃料管理系統(tǒng)，通過對各項生產(chǎn)參數(shù)的高效采集與共享，實現(xiàn)自動化管理和控制，為發(fā)電廠生產(chǎn)過程中的燃料調(diào)度控制與管理創(chuàng)造良好的技術(shù)條件。因此，研究發(fā)電廠數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義[1]。

1 當(dāng)前發(fā)電廠燃料管理存在的問題

1.1 管理工作過于粗放

燃料的計量、制樣和化驗等一系列操作均缺乏規(guī)范性，燃料堆放、取用等均缺乏計劃性，且在燃料摻配方面采取較為原始的方式，未能綜合考慮燃料燃燒和環(huán)保、安全等問題。

1.2 軟件系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性較差

雖然在燃料管理中應(yīng)用了部分管理軟件，但各個軟件的功能不夠全面且缺少聯(lián)系，很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，給燃料的調(diào)度管理帶來較大難度。

1.3 硬件升級不到位

早期的硬件設(shè)備精度不足，且功能不夠完善，已經(jīng)很難滿足當(dāng)代的燃料管理需求。傳統(tǒng)管理方法和數(shù)字化管理模式相比，無論是安全性還是高效性均落后于數(shù)字化管理模式。

2 應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)在發(fā)電廠燃料管理中的作用

2.1 燃料現(xiàn)場的數(shù)字化管理

燃料管理工作與發(fā)電效率存在直接聯(lián)系，提高燃料管理水平是提升生產(chǎn)效益的重要前提。物料的足量供應(yīng)是保障生產(chǎn)效率的基礎(chǔ)，基于燃料管理的特殊性，可在其中積極引入數(shù)字化技術(shù)，借助數(shù)字技術(shù)手段對燃料進行量化管理，可結(jié)合發(fā)電廠現(xiàn)場生產(chǎn)的實際需求對燃料進行及時供應(yīng)，且無需在現(xiàn)場堆放大量燃料，能夠有效提升生產(chǎn)過程的安全性[2]。

2.2 燃料調(diào)度的數(shù)字化管理

數(shù)字化技術(shù)在燃料管理中的應(yīng)用可實現(xiàn)對智能數(shù)字庫的建設(shè)，主要用于對燃料類別、燃燒溫度、性能等參數(shù)的管理。此外，在可視化技術(shù)的支持下，還能實時、動態(tài)、直觀地了解現(xiàn)場燃料燃燒狀況，為燃料調(diào)度管理提供可靠的依據(jù)。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)等，可保障鍋爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)、燃料燃燒數(shù)據(jù)和相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時共享，為燃料的取用提供了有利的借鑒，相關(guān)人員可根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)狀況和對燃料的需求及時供料。

3 發(fā)電廠燃料管理中數(shù)字化技術(shù)的具體應(yīng)用策略

3.1 構(gòu)建數(shù)字化燃料管理系統(tǒng)

3.1.1 車輛識別系統(tǒng)

車輛識別系統(tǒng)是利用射頻識別技術(shù)（Radio Fre？ quency Identification，RFID）進行不接觸識別，主要應(yīng)用原理為通過發(fā)射射頻信號并基于信號在空間內(nèi)部的耦合狀況來識別信息，并進行信息傳遞。該系統(tǒng)由射頻標(biāo)簽和天線兩部分組成，因其具備識別速度快、系統(tǒng)體積小、抗污能力強以及穿透性好等特點可以被應(yīng)用于較為復(fù)雜的作業(yè)工況中。借助該技術(shù)來識別車輛類型可以幫助燃料管理人員明確燃料運輸車類型，并完成對燃料運輸車的檢查、引導(dǎo)等系列工作，確保燃料順利入廠。

3.1.2 自動采樣系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能有自動采樣、縮分、制樣和集樣，對于采樣樣本的科學(xué)處理可以保障樣本的真實可靠性，并且由計算機隨機分配采樣點，有效提升了采樣的公平性。需要注意的是實際采樣中要根據(jù)不同的燃料運輸車輛選擇對應(yīng)的采樣裝置，運輸車輛為火車或者汽車時，可優(yōu)先選用橋式或者門式采樣機；如果是翻車機來卸載的水路或者鐵路運輸方式，則可優(yōu)先選用頭部采樣機[3]。

3.1.3 自動制樣系統(tǒng)

采用集除鐵、輸送、稱重、破碎和干燥功能為一體的自動制樣機進行集中制樣，具體可根據(jù)制樣需求科學(xué)選用自動制樣機的型號以便制出特定規(guī)格的煤樣，常見的煤樣規(guī)格有0.2 mm、3 mm和6 mm。在數(shù)字化技術(shù)的作用下，可保障整個制樣過程的自動化，無需人工值守，制樣之后還可進行自動分裝并且自動噴涂標(biāo)識碼。

3.1.4 化驗數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理

化驗室中的所有設(shè)備終端均基于網(wǎng)絡(luò)與燃料管理系統(tǒng)連接，此舉可以保障對燃料化驗數(shù)據(jù)的實時獲取和上傳，不僅提升了數(shù)據(jù)共享的效率，還在一定程度上減輕了化驗工作者的工作壓力，同時數(shù)據(jù)傳遞的及時性和準(zhǔn)確性均可得到保障，這為燃料管理奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.1.5 激光盤煤系統(tǒng)

該系統(tǒng)的應(yīng)用原理為通過掃描裝置來獲取煤場表面的高頻斷面信息，并基于激光測距原理利用計算機的運算功能計算出體積參數(shù)，再結(jié)合煤炭密度數(shù)據(jù)確定煤場的存煤量，同時生成三維模型。常見的激光盤煤系統(tǒng)包括固定式和移動式，其中固定式的測量精度更具可靠性，且測量效率也明顯優(yōu)于移動式。因此，優(yōu)先選用固定式激光盤煤系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中，只需選擇一個較為穩(wěn)定和平坦的區(qū)域安裝該系統(tǒng)裝置即可，可根據(jù)燃料管理的實際需求來設(shè)置掃描周期，系統(tǒng)應(yīng)用的靈活度較高。

3.1.6 溫度監(jiān)測系統(tǒng)

要想保障燃料堆放區(qū)域的安全性，還需在該區(qū)域設(shè)置溫度監(jiān)測儀器，其目的是對燃料存放區(qū)域的溫度進行實時監(jiān)測，以降低燃料自燃的概率?，F(xiàn)階段較為可靠的溫度監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器和紅外成像儀兩種。（1）溫度傳感器可根據(jù)現(xiàn)場的實際狀況選擇預(yù)埋式或者移動式傳感器，前期的應(yīng)用經(jīng)驗表明：預(yù)埋式的溫度監(jiān)測效果并不理想，而移動式自身攜帶的測溫桿具有無線發(fā)射功能，且行動軌跡靈活可控，能夠有效避開燃料場中的機械作業(yè)，在對燃料場進行巡視時進行溫度監(jiān)測。對于條件較為特殊的煤場，可以在一些高溫區(qū)域或是易于發(fā)生自燃問題的區(qū)域設(shè)置溫度監(jiān)測裝置。（2）紅外成像儀，主要是基于光學(xué)理論對于匯集在現(xiàn)場的紅外輻射能量進行探測，之后將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過系統(tǒng)換算后可得到測量對象的溫度值。在實際應(yīng)用中雖然很少受到煤場作業(yè)的影響，但環(huán)境溫度、陽光以及角度因素等均會對最終測量結(jié)果的準(zhǔn)確性構(gòu)成影響。因此，通常選用移動式溫度傳感器作為主要的監(jiān)測元件[4]。

3.1.7 明火監(jiān)測系統(tǒng)

煤炭運輸過程中，水分大量蒸發(fā)，且其自身的壓實度也會發(fā)生較大變化，尤其是采用帶式輸送機運輸時，很可能產(chǎn)生自燃，使皮帶的安全性以及燃料運輸安全受到較大影響。因此，需要在帶式輸送機上安裝紅外溫度監(jiān)測裝置，確保在出現(xiàn)超溫現(xiàn)象或者明火時，及時發(fā)出警報，有效提升燃料運輸安全。

3.2 關(guān)鍵燃料管理環(huán)節(jié)的數(shù)字化實現(xiàn)

3.2.1 進料管理數(shù)字化

可根據(jù)發(fā)電廠中已有的設(shè)備狀況優(yōu)化進料管理系統(tǒng)，如發(fā)電廠中已經(jīng)配置有自動稱重裝置和自動采樣機，則需根據(jù)采用的燃料運輸車輛類型配置對應(yīng)的調(diào)度控制系統(tǒng)，即汽車便應(yīng)用汽車入廠調(diào)度系統(tǒng)，火車便應(yīng)用火車入廠調(diào)度系統(tǒng)，且要根據(jù)火電廠配置的稱重裝置數(shù)量來確定入廠調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建規(guī)模。

3.2.2 化驗管理數(shù)字化

化驗管理環(huán)節(jié)涉及制樣管理、化驗和存樣管理幾個部分，大部分發(fā)電廠均已經(jīng)配備了全面的化驗儀器和設(shè)備，在進行數(shù)字化建設(shè)時，可以基于發(fā)電廠的實際生產(chǎn)狀況確立最終的數(shù)字化建設(shè)方案。例如：對于生產(chǎn)規(guī)模較小，燃料管理要求不高的狀況，可以采取配置3套編碼機、一套煤質(zhì)分析系統(tǒng)和一套制樣管理系統(tǒng)的搭建方式，以實現(xiàn)對燃料信息的主動獲取，并生成煤樣標(biāo)識信息，將化驗數(shù)據(jù)同步至燃料管理系統(tǒng)；對于生產(chǎn)規(guī)模偏大，且燃料管理需求較高的狀況，則可直接配置一臺全自動制樣機，實現(xiàn)制樣、化驗和存樣等操作的全面自動化。

3.2.3 存料管理數(shù)字化

現(xiàn)階段的部分發(fā)電廠已經(jīng)配置了設(shè)備位置反饋裝置，可根據(jù)發(fā)電廠的生產(chǎn)能力構(gòu)建以下三種數(shù)字化建設(shè)方案。

方案一：通過在煤場中易于產(chǎn)生自燃的位置配置移動式溫度傳感器來時刻監(jiān)測燃料溫度，對于集中堆放的區(qū)域可以設(shè)置埋設(shè)式溫度傳感器，保障對煤堆溫度的實時回傳，主要用于控制煤堆自燃。

方案二：可以根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)狀況在特定位置設(shè)置激光盤煤儀器，并且適當(dāng)增設(shè)軌道和車輛，同時建設(shè)煤場管理系統(tǒng)。但此方案僅適用于露天煤場的管理作業(yè)。

方案三：配置固定式激光盤煤儀，如果有需要可以搭建支架結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定激光盤煤儀，同時建設(shè)煤場管理系統(tǒng)[5]。以封閉式的環(huán)形煤場為例，需以單個煤場為單位，每個煤場設(shè)置3個激光盤煤儀為宜。如是露天式長條形煤場，則要根據(jù)煤場長度來確定激光盤煤儀的設(shè)置數(shù)量。

3.2.4 取料管理數(shù)字化

取料管理的要點是對燃料的摻配燒環(huán)節(jié)進行分別管理，要想實現(xiàn)數(shù)字化管理的目標(biāo)，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)等建立一個燃料的摻配燒管理系統(tǒng)。對于已經(jīng)建成的發(fā)電廠，需對已有的燃料摻配燒裝置進行升級，優(yōu)先選用支持聯(lián)網(wǎng)管理的自動化裝置，為數(shù)字化管理創(chuàng)造良好的條件。而新建的發(fā)電廠，則需在項目實施之前便對數(shù)字化管理的技術(shù)要求進行綜合考慮，設(shè)計發(fā)電廠建設(shè)方案時，要配置滿足通信要求的裝置，并且選用精度較高的自動化控制設(shè)備。具體需根據(jù)發(fā)電廠的煤源特點配置管理系統(tǒng)，對于煤源復(fù)雜的發(fā)電廠可以選用進料管理系統(tǒng)，而對于煤種復(fù)雜的發(fā)電廠，則要選用煤場管理系統(tǒng)。摻配燒系統(tǒng)的設(shè)置要根據(jù)發(fā)電廠的煤源以及資金實力進行綜合考慮，既要滿足取料管理需求，又要考慮經(jīng)濟效益因素。

4 結(jié)語

當(dāng)前社會用電需求較大，為發(fā)電廠的生產(chǎn)效率提出了更高的要求。在實際生產(chǎn)中，部分發(fā)電廠忽視了成本控制的重要性，尤其是在燃料管理中存在很多弊端，導(dǎo)致出現(xiàn)燃料浪費的現(xiàn)象。因此，迫切需要借助新興技術(shù)進行管理方法創(chuàng)新，利用多種新技術(shù)打造出燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，通過對燃料的量化管理能夠有效控制燃料浪費率，且實現(xiàn)對燃料的優(yōu)化配置與調(diào)度，這為現(xiàn)場生產(chǎn)工作提供了可靠的技術(shù)支持。今后，燃料管理的數(shù)字化發(fā)展很可能成為一種發(fā)展趨勢。

參考文獻

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