蘇宏剛

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，我國電力行業(yè)也穩(wěn)步發(fā)展，與此同時，信息化時代，燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中得到廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。本文闡述了燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)在火電廠燃料管理中的應(yīng)用，為實(shí)際管理提供了一定的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化管理系統(tǒng);火電廠;燃料

中圖分類號：F426.61;F270.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0125-03

Application of Digital Fuel Management System in

Fuel Management of Thermal Power Plant

SU Honggang

（Shanxi Lujin Wangqu Power Generation Co.， Ltd.， China Energy Investment Corporation，Lucheng Shanxi 047500）

Abstract： With the rapid development of social economy and science and technology， China's power industry has also developed steadily. At the same time， in the information age， fuel digital management system has been widely recognized and applied in fuel management of thermal power plants. This paper described the application of fuel digital management system in fuel management of thermal power plants， and provided a certain reference for practical management.

Keywords： digital management system;thermal power plant;fuel

燃料管理是火電廠管理的重要組成部分。通過分析可知，燃料成本占整個火電廠成本的70%左右，因此強(qiáng)化火電廠燃料的管理工作，有利于提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)字化管理系統(tǒng)在具體運(yùn)用中能為煤場的數(shù)字化管理和燃料堆放、取料提供技術(shù)支持[1]。通常，燃料管理涉及電廠多個職能部門，如采購、檢驗、運(yùn)輸、維護(hù)及財務(wù)等部門，人們需要對燃料的價格、數(shù)量、種類、采購計劃及機(jī)組運(yùn)行等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析?；痣姀S燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對燃料全過程的管理及實(shí)時監(jiān)控，提高火電廠的管理水平，增加經(jīng)濟(jì)效益，在一定程度上降低電廠的管理風(fēng)險。

1 數(shù)字化煤場系統(tǒng)

所謂燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，是將自動化、信息化與互聯(lián)網(wǎng)思維集于一體的管理模式，能有效提取煤場內(nèi)的斗輪機(jī)、原煤倉等設(shè)備運(yùn)行信息，并將這些信息通過通信網(wǎng)絡(luò)平臺傳輸給管理人員、集控操作人員和燃料運(yùn)行人員等，便于工作人員隨時掌握當(dāng)前原煤倉中所配煤種的各項參數(shù)。利用該系統(tǒng)，火電廠可以從燃料采購到入爐都實(shí)現(xiàn)有效管理，同時可以對煤場內(nèi)如何堆煤、配煤、取煤及如何燃燒進(jìn)行合理決策，實(shí)現(xiàn)煤炭燃燒的自動化管理。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是以實(shí)時監(jiān)測煤場運(yùn)行情況為目標(biāo)，通過定位技術(shù)、無線射頻技術(shù)和數(shù)據(jù)疊加等技術(shù)，從斗輪機(jī)、皮帶秤和原煤倉等設(shè)備直接或間接地實(shí)時采集數(shù)據(jù)，以三維數(shù)字化煤場方式展示煤場進(jìn)出煤狀態(tài)，同時嵌入實(shí)時煤場視頻監(jiān)控畫面，使煤場管理人員、輸煤運(yùn)行人員、集控人員可及時掌握煤場的動態(tài)存儲情況。鍋爐燃燒人員能提前掌握目前鍋爐原煤倉中的煤量、煤質(zhì)，以便及時根據(jù)機(jī)組負(fù)荷和鍋爐燃燒情況調(diào)整燃燒方式，從而達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)燃燒的目的，降低發(fā)電煤耗[2]。

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下幾方面：利用三維圖像，可以直觀地看到煤場的運(yùn)行狀況;利用數(shù)字化煤場模式，使煤場管理人員對煤的堆放與取煤方式提出最優(yōu)的決策方案;實(shí)現(xiàn)燃料儲存定值存放的數(shù)字化管理;使卸煤、堆煤、取煤和上煤等數(shù)據(jù)聯(lián)動;通過對斗輪機(jī)的定位，實(shí)現(xiàn)煤場內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)控;工作人員可通過電子皮帶秤實(shí)時掌握并控制皮帶輸送煤情況;煤場內(nèi)一旦發(fā)生異常，可以立即預(yù)警提示;通過對整個煤場各個環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化管理，確保整個煤場管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

2 對煤場進(jìn)行數(shù)字化管理的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 視頻重構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)

人們要在數(shù)字化煤場管理體系中引入視頻重構(gòu)技術(shù)，通過高清攝像頭，實(shí)時監(jiān)控煤場內(nèi)的堆放情況，然后利用邊緣檢測、圖像拼接等技術(shù)，合成煤場內(nèi)煤堆的輪廓形狀，獲取煤堆輪廓的主要參數(shù)，建立煤場三維動態(tài)仿真模型。該技術(shù)的關(guān)鍵是對畫面邊緣的檢測與處理，即選取圖像中局部亮度特別明顯的部分進(jìn)行邊緣檢測。邊緣提取分三步：求出原始監(jiān)控圖像的橫向與縱向梯度;根據(jù)求出的橫向與縱向梯度得出具體的模值和幅角值;沿幅角方向求出模的最大值，獲得所需邊緣。

2.2 煤堆三維立體實(shí)時測溫與控溫體系的關(guān)鍵技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人們可以利用紅外傳感器測量煤堆表面的溫度，通過無線射頻將信號傳輸給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對整個煤場多點(diǎn)測溫的監(jiān)測與控制，并能實(shí)現(xiàn)及時報警，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對整個煤場溫度的在線監(jiān)控。該技術(shù)的關(guān)鍵是無線電通信技術(shù)，搭建監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺并開發(fā)底層軟件，構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)定位方式?；赯igBee的短距離無線通信方案研究，可以提供較為穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸平臺，并將溫度監(jiān)測結(jié)果上傳至用戶終端，實(shí)現(xiàn)整個煤場自動報警和實(shí)時監(jiān)控。

2.3 建立大煤質(zhì)全動態(tài)分析數(shù)據(jù)庫及煤質(zhì)評價體系

煤質(zhì)分析大致可以分為元素分析和工業(yè)分析，分析對象包括發(fā)熱量、灰成分、全硫、灰熔融特性、自燃特性以及煤燃燒特性。基于大煤質(zhì)全分析數(shù)據(jù)庫，人們可以從煤的安全、效率指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和環(huán)保指標(biāo)等角度出發(fā)，直接引入煤質(zhì)評價體系，對單種煤與混煤進(jìn)行煤質(zhì)評價研究。

2.4 建立開發(fā)設(shè)備性能預(yù)測模型

在研究燃用煤種與運(yùn)行條件變更對鍋爐燃燒狀況的影響時，人們應(yīng)從多個方面進(jìn)行考慮，如煤的粉碎性、磨煤機(jī)內(nèi)的爆炸性、結(jié)渣性、燃燒性以及二氧化碳排放量等，建立鍋爐性能預(yù)測模型，并給出鍋爐在特定條件下的節(jié)能環(huán)保運(yùn)行方案。

3 燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的硬件、軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能

3.1 硬件體系結(jié)構(gòu)

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)采用的是B/S結(jié)構(gòu)，而用于系統(tǒng)發(fā)布的服務(wù)器為HS，這種服務(wù)器對整個系統(tǒng)的安全與維護(hù)來說是非常有利的。在燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)中，數(shù)字化煤場管理系統(tǒng)主要包括三大部分，即電廠服務(wù)器、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器及客戶端。其中，電廠服務(wù)器負(fù)責(zé)獲取系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)，可使相關(guān)工作人員統(tǒng)計查詢結(jié)果，優(yōu)化決策。這就實(shí)現(xiàn)了對煤場燃料管理的無縫銜接。而系統(tǒng)中的服務(wù)器與客戶端使用的框架結(jié)構(gòu)是B/S結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)后臺服務(wù)器建立了計算機(jī)程序與數(shù)據(jù)信息庫。

3.2 煤場系統(tǒng)軟件功能

依據(jù)火電廠對煤場燃料管理的需求，人們對數(shù)字化智能管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，可以總結(jié)出煤場數(shù)字化管理系統(tǒng)的功能。一是管理煤場的存煤時間，并直觀顯示煤場內(nèi)的存煤量。二是利用圖片顯示，合理制定取煤方案及煤場計劃。上述功能的實(shí)現(xiàn)，必須建立在安全、環(huán)保及經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)之上，并需要具備有現(xiàn)代數(shù)字化配煤的特點(diǎn)。同時，該系統(tǒng)還能對煤場內(nèi)煤堆溫度進(jìn)行檢測管理，對燃料管理人員進(jìn)行統(tǒng)計等。

4 燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的應(yīng)用

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)具體應(yīng)用于火電燃料管理中，可以從系統(tǒng)的設(shè)置、工作流程、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢、煤場實(shí)時工況、電廠燃料工作計劃、燃料管理系統(tǒng)的目標(biāo)和管理模塊的設(shè)置等方面進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計。

4.1 系統(tǒng)設(shè)置

火電燃料管理人員需要對數(shù)字化管理系統(tǒng)的部分內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，如具體工作內(nèi)容、軟件使用權(quán)限和工作便捷度等。在對煤場進(jìn)行設(shè)置時，人們要考慮煤場的半徑、仰角和名稱。用戶管理是指設(shè)定數(shù)字化管理系統(tǒng)的用戶名稱和用戶密碼，部門管理是指數(shù)字化管理系統(tǒng)結(jié)合火電廠實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)行情況，合理設(shè)置不同部門的具體工作職能，崗位管理是指設(shè)置的不同崗位和工作流程，權(quán)限設(shè)置是指根據(jù)火電燃料管理的實(shí)際情況，對不同使用者設(shè)置不同的訪問權(quán)限，確保數(shù)字化管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

4.2 工作流程

工作流程的有效控制是燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，能夠為燃料提供配、燒、堆等合理決策。具體來說，主要包括購煤計劃、取煤記錄和工作提醒等內(nèi)容。例如，在火電燃料管理中，人們可以利用數(shù)字化管理系統(tǒng)，結(jié)合煤場的實(shí)際存煤和煤種摻雜情況，提出切合實(shí)際的購煤計劃，同時在購煤時要重點(diǎn)關(guān)注燃煤的成分、揮發(fā)分和存煤發(fā)熱量等信息。智能化配煤是利用數(shù)字化管理系統(tǒng)結(jié)合火電廠實(shí)際運(yùn)行情況，自動計算最佳的配煤方案，確保配煤的合理性。

4.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢

人們可以利用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計功能，自動查詢火電廠各方面數(shù)據(jù)信息，其主要查詢盤煤、上煤等信息。此外，該系統(tǒng)還可以評價煤種摻燒情況，查詢有關(guān)報表信息。入港查詢能夠快速查詢火電廠的來煤信息，盤煤查詢能夠統(tǒng)計火電廠近一周的燃料總量。

4.4 實(shí)時運(yùn)行情況

火電廠可以利用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，開展生產(chǎn)管理，具體表現(xiàn)為實(shí)時監(jiān)測入爐煤、煤場三維信息以及各個機(jī)組運(yùn)行情況。入爐煤監(jiān)測可以實(shí)時反映目前爐煤的煤質(zhì)和尾氣排放情況，以準(zhǔn)確預(yù)測未來幾小時的入爐煤情況，進(jìn)而為火電廠工作人員提供重要的決策依據(jù)。

4.5 燃料工作計劃

為了將燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)運(yùn)用于火電燃料管理中，人們要制定和完善火電廠燃料工作計劃。該計劃能夠滿足煤場可持續(xù)性運(yùn)營，為實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)營，火電廠在開展燃料管理時要合理配置人力、物力等資源，成立數(shù)字化煤場管理項目小組。另外，可以聘請專家評估數(shù)字化燃料方案的具體實(shí)施效果，提升燃料管理的整體水平?；谌剂蠑?shù)字化管理系統(tǒng)，火電廠應(yīng)當(dāng)在燃料管理中完善系統(tǒng)業(yè)務(wù)，包括入庫管理、煤質(zhì)管理和煤場管理，加強(qiáng)數(shù)字化燃料管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)，做好數(shù)字化煤場管理設(shè)備改造工作。

4.6 燃料數(shù)字化管理目標(biāo)

燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是將傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)等綜合利用的結(jié)果，同時也是實(shí)現(xiàn)煤場燃料從采購到入爐等一系列全過程的一體化管理系統(tǒng)。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)燃料從入廠到計量、采樣、化驗等環(huán)節(jié)的自動化管理，同時可以實(shí)現(xiàn)對信息流、燃料流以及燃料資金流的嚴(yán)格管控。燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)包括很多重要環(huán)節(jié)，如燃料的入場、數(shù)量的統(tǒng)計、采集樣本、制作樣本、燃料的化驗、數(shù)字化煤場、燃料入爐管理、燃料數(shù)字化集中管控系統(tǒng)、燃料管理系統(tǒng)等。

火電廠燃料數(shù)字化管理未來能夠?qū)崿F(xiàn)三大目標(biāo)。一是燃料全過程管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，電廠燃料管理的各個環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)一體化，有關(guān)燃料的各種管理數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)自動生成并經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸，使燃料的管理全過程實(shí)現(xiàn)信息化。二是燃料的價值管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，能夠根燃料的數(shù)量、質(zhì)量和價格信息對燃料成本進(jìn)行自動核算，確?；痣姀S燃料信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，從而有效提高系統(tǒng)管理效率。三是燃料控制管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，能夠?qū)崟r監(jiān)控燃料流中每項工作的具體過程，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，會自動啟動報警，以提高燃料流的安全性和可靠性。

4.7 火電廠燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的模塊化設(shè)計

4.7.1 火電廠燃料的入場與計量管理。燃料入場管理主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)自動識別進(jìn)廠車輛和列車、調(diào)度智能化、數(shù)字化燃料計量等。通常，火電廠的燃料主要靠火車和汽車運(yùn)輸，管理人員只要將燃料的相關(guān)信息寫入RFID無線射頻卡中，和系統(tǒng)的原計劃信息進(jìn)行對比，系統(tǒng)將自動完成進(jìn)出廠車輛識別、采集煤樣和稱量等工作，并且將所有相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交痣姀S燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中?；痣姀S稱量燃料的方式主要有軌道衡、皮帶稱、汽車衡等。無論使用哪種衡器，其都會通過RFID技術(shù)對車輛進(jìn)行自動識別，同時可以將稱重的具體數(shù)據(jù)與礦源信息等自動匹配、自動上傳到燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。

4.7.2 樣本的采集和制作。一般情況下，火電廠使用全斷面機(jī)械采集煤樣本，利用無線射頻識別技術(shù)和相關(guān)機(jī)器視覺技術(shù)相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)自動定位采樣，這樣在燃料采樣過程中可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)設(shè)置多個采樣點(diǎn)、全程無人操作。同時，系統(tǒng)可以按照設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)自動生成采樣方案，無人操作采樣的實(shí)現(xiàn)在一定程度上消除了人為干擾對采樣質(zhì)量的影響。全自動制樣機(jī)可以自動從取樣機(jī)中獲取煤樣，實(shí)現(xiàn)采樣、取樣的一體化。可以說，從最開始通過采樣機(jī)進(jìn)行取樣、破碎，到烘干、縮分，再到樣本的封裝、編碼和RFID識別等，全過程都將實(shí)現(xiàn)無人操作。

5 結(jié)語

火電廠燃料管理要充分應(yīng)用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃料從入場到入爐全過程的自動化和智能化。與傳統(tǒng)的燃料管理方式相比，它提升了燃料管理的效率和精度，有效降低了燃料成本核算帶來的風(fēng)險，也提升了火電廠的燃料管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。所以，在火電廠燃料管理中，應(yīng)用燃料數(shù)字化管理系統(tǒng)是火電廠未來發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

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