全要素管控燃料标准化研究

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【摘要】本文以燃料全要素管理为管控目标，综合运用自动化、信息技术、网络技术等，建立燃料从采购、接卸、储存、耗用的全生命周期的标准化管理体系，从而实现煤流、信息流的闭环管理，旨在探寻降低发电燃煤成本、提高发电机组运行经济性。

【关键词】燃料智能化；数字化煤场；全要素管控

1研究背景

近年来，受煤炭市场供求变化影响，煤炭价格呈几何式增长并持续保持高位。供给侧结构性改革、国企改革、“双碳”目标等因素都对火电企业可持续发展提出了新要求。火电企业生产经营形势日益严峻，企业更加意识到能源最优利用的重要性。火电企业当前普遍存在技术装备落后、传统的管理方式粗放、管理手段单一的情形，燃料量、质、价等数据准确性、实时性有待提高，燃料质量验收各环节风险点管控不到位，燃料信息孤立，交互不畅通，无法及时有效指导燃煤采购和最优配煤掺烧等问题。

2火电企业燃料管理现状

煤炭作为火电企业的主要成本组成部分，约占火电企业总成本的70%以上。发电成本控制已经成为火电企业增强核心竞争力的关键因素。特别是近年来，在全球煤炭市场供需紧张形势下，提高燃料精细化管理是火电企业的效益生命线、安全保障线、成本主控线。从当前部分火电企业管理现状来看，整个燃料管理环节主要存在以下不足。一是燃料设备在火电企业的重视程度不够，燃料入厂、计量、采样、制样、化验等生产环节的设备自动化程度相对偏低，存在人为因素干扰的可能；二是煤样作为商品结算依据，大多采用人工操作进行制备、传送、监管、保存，不仅工作强度大、环境差、效率低，而且样品的代表性难于控制、安全性难于监管；三是燃料信息化管理落后，不能覆盖燃料管理全过程，燃料业务数据不准、管理效率不高，其进、耗、存与量、质、价信息的及时性、准确性不够，难于科学、有效地指导配煤掺烧；四是燃料生产设备布置较为分散，采制和化验分属不同职能部门，缺少高效的集中管控模式，相互之间协调统一难，可靠稳定性差。如何在当今形势下提高燃料科学化、精细化管理水平成为火电企业经营工作的重要课题。燃料全要素管理目标是在保证安全生产的基础上追求燃料成本最经济。因此当代火电企业正全力探索新的燃料管理模式——燃料全要素智能化管理，使燃料验收、存储、耗用、结算、数字化煤场等各个环节达到管理规范化、工作标准化、信息集成化、设备自动化、过程可视化。

3燃料全要素管控系统特点

燃料全要素管控系统致力于解决燃料管理三方面难题：一是燃料基础信息不实，燃料管理效率低的问题。管控系统自动采集各相关设备燃料生产基础数据信息，实时管控燃煤进、耗、存及量、质、价信息。二是燃料管理手段落后问题。系统能实现燃料采样、制样、煤样传送、煤量计量、化验等工作的自动化、标准化，实现验收环节的全要素管控。三是燃料管理难度大、过程廉洁风险高的问题。集成布置、集中管控燃料业务全流程，实现燃料全过程关键环节无人干预、无缝对接、实时监控[1]。

4系统实现

4.1创新燃料管理理念

创新燃料全要素管控理念，综合运用物联网、信息化、自动化控制等技术，建立起从燃料采购到入炉的全过程闭环管理体系[2]，实现燃料入厂数量质量验收自动化、信息化，打通信息孤岛，形成完整的燃料数据链，对煤流、信息流进行有效管控。通过燃料生产各个环节的优化整合，高效地管理燃煤入厂、入炉，库存的数量，燃料质量、价格等基础数据，实现燃料数据信息在相关部门间有效共享，提高数据使用效率。燃料全要素管控系统，不但在设备层面上取得了成效，使燃料智能化管控系统和输煤程控系统有机融为一体，而且也使燃料管理业务各环节（卸煤、取煤、输送、计量、采样、制样、化验）在统一平台上实现标准化管控，从而对整个燃料业务流程进行实时数据的自动采集与传输，实时掌握基础数据并可追溯分析历史信息，实现燃料生产全过程管理的整体优化提升。

4.2创新燃料管控系统

燃料全要素管控系统主要有三大作用：一是管控系统负责监管所有与之相关的设备运行情况，实现入厂煤验收工作无人值守及实时在线监控，提高数据的真实性和可靠性。二是管控系统接收并整合所有与燃煤验收相关的数据，自动生成业务上需要的所有报表。三是管控系统负责与其他燃料生产系统的数据交互。

4.2.1作业层

作业层为设备操作员管理生产设备、监控生产实时状况的平台，整合分散燃料生产各环节，同时，为实现对燃料验收全过程基础数据信息的采集与追溯，还需要加入实时运行模型，并采集带统一时间标记的各子系统信息。

4.2.2管理层

管理层是围绕燃煤入厂、入炉、库存各环节业务，进行管理、监控的平台。管理层与作业层进行燃料数据的传递交互、设备运行状态实时反馈。管理人员通过该平台向作业层发布指令并监控作业情况。

5系统的应用

5.1智能管控平台

燃料全要素管控系统围绕燃煤采样、制样、样瓶存储传输、化验一体化设计，以管控系统为枢纽，覆盖燃料入厂计量、采样、制样、煤样传输及存储、化验等各个环节，是集管控、数据分析与展示、实时监控于一体，以实现燃料全过程管理智能化、自动化为目标的燃料管理系统[3]。通过构建统一的集中管控平台和自动化采样、制样、样品输送、存样、化验系统，实现对计量、采样、制样、存样及入炉等环节的全过程监管，实现燃料数量、质量重要环节无缝对接，无人值守与实时监控，达到煤样全程流转、数据收集传输无人干预的目的。

5.2计量系统

在燃料全要素管理中，计量的准确性、可靠性非常重要。通过电子秤双秤及误差报警系统，解决计量偏差问题，即在同一带式输送机上，计量秤为双秤布置，一台计量秤和一台监视秤，双秤串联安装，同时计量，设置双秤的实时比对跟踪系统，建立比对数学模型。当实时比对差值率超差时，程控画面自动报警提示处理，实现计量过程的实时管控。参考飞机“黑匣子”功能，设计双秤数据曲线跟踪回溯，可以在管控系统中追踪实时曲线，针对电子秤异常情况能定位到具体时间点，为电子秤运行优化和故障分析提供便利，对于保证电子秤的准确性和分析判断电子秤的故障奠定坚实基础。

5.3智能留样、存查样系统

将存查样系统和留样系统均接入燃料智能化管控系统，运用物联网技术，避免人工干涉，防止人工差错，提高留存样的安全性和准确性。按照国家“碳排放”核算指南要求，火电企业需留存分析样60g及每月综合样60g一年备查。以两台机组的火电企业为例，一年需要留存碳交易综合样=3×365+2×12=1119份，同时月度入厂煤、入炉煤均需按企业标准留有存查样。只能留样、存查样系统可以在复样时相互对照，相互印证，更加有利于查找问题及溯源，通过存查煤样复查，验证化验设备是否存在缺陷。系统支持留样和存查样到期自动提醒弃样功能，有效避免空占存储空间，减少人为记录负担，提高工作效率。

5.4超声波样瓶清洗机的应用

传统的煤样盛装容器为玻璃瓶、一次性塑料自封袋等，因其无法实现智能存取要求，仅少量用于人工短期存样。目前普遍应用带芯片的标准塑料煤样瓶与旋盖组合，其既满足密封防水分散失的要求，又可重复使用，降低使用成本。但由此带来的煤样瓶、瓶盖清洗工作量大，且存在清洗不干净、晾晒时间长、晾晒不干引起样品污染产生化验偏差、影响化验准确性等问题。超声波样瓶清洗机利用超声波发生器产生交频振荡信号，经换能器转换为机械振动传入清洗液中，在清洗液中形成超声波束，当超声强度达到一定数值时，就会在清洗剂中产生成千上万的微小气泡。这些气泡的闭合形成瞬间高压产生强大的冲击波，连续不断的瞬时高压就像一连串小的“炸弹”，连续不断地冲击被清洗物的表面，因超声波的方向性和穿透性都比较强，使物体表面、凹坑及缝隙之中的污垢迅速剥落[4]，达到迅速清洗效果。超声波样瓶清洗机全部采用程序控制，样瓶清洗后洁净度非常高，从而保证了样瓶不被残留样品污染，不会出现样品通过样瓶相互混样，干扰化验准确性的情况。

5.5压缩空气预处理系统

在燃料质量验收环节，采制样设备中使用大量的气动元件，通过大量的比对试验，发现存在压缩空气对煤样品质干扰和污染的现象。保证压缩空气的洁净度是解决问题的方式。为此在制样机压缩空气进口端采用高效可靠的压缩空气预处理系统，对压缩空气进行除油、除水、除杂质，保证了压缩空气的洁净度。

5.6数字化煤场

应用自动定位技术、网络通信、传感技术、监控技术等管控煤场设备及存煤情况，实现煤场信息数字化、可视化。数字化煤场包括场存三维示意图、库存台账、煤场测温等。建立直观的三维动态模型展示煤场情况，包括存煤位置、存煤量、煤种、煤质、价格、热值、硫分等重要指标信息。系统自动生成库存台账，采用图表形式展示库存情况，包含库存煤种、堆放时间、存煤位置、存煤量以及各煤种的量、质、价信息，并通过红外成像技术实现智能盘煤，用以对账面库存和实盘库存进行比对。

6结语

本文通过创新燃料全要素管理理念，综合运用自动化、信息化、可视化技术，实现燃料从入厂、入炉到存储的全过程智能化管理，更加高效地利用人力资源。燃料全要素智能化管理系统可以极大程度地避免人为操作的弊端，有效规避了廉洁风险。燃料全要素管控系统的应用，大大提升了燃料智能化、精细化管理水平，为火电企业的经营决策提供了重要参考，进一步降低了火电企业经营成本，大幅提高了综合效益。

【参考文献】

[1]黄立新.燃料智能化管控系统在火电厂的应用前景[J].华电技术，2016，38（9）：56-58+79-80.

[2]李武林，王彦林，黄新.火力发电厂燃料全过程管控系统研究开发与应用[J].建筑工程技术与设计，2017（23）：3653.

[3]胡文森，甄长红.火电厂“入厂、入炉、入账”一体化燃料智能管控系统研发应用[J].电力科技与环保，2018，34（4）：49-51.

[4]夏江涛.汽车零部件全自动超声波清洗机[J].自动化与信息工程，2007（1）：44-46.

作者:刘健 单位:国家能源集团辽宁电力有限公司沈西热电厂