李明

摘 要：煤耗是火力發(fā)電廠的一項重要經(jīng)濟指標，掌握單臺機組的煤耗水平，有利于廠內(nèi)機組負荷優(yōu)化分配。介紹火力發(fā)電廠分爐計量的現(xiàn)狀，提出了采用數(shù)組傳遞理念進行燃煤分爐計量，通過分析數(shù)組傳遞方法的優(yōu)缺點，提出了優(yōu)化辦法和后期改進方向。

關鍵詞：分爐計量;數(shù)組;輸煤系統(tǒng)

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-00-03

Abstract： Coal consumption is an important economic index of thermal power plant. Mastering the coal consumption level of a single unit is more conducive to the optimal load distribution of units in the plant. To introduce the current situation of separate furnace measurement in thermal power plant， and put forward the concept of array transfer for coal separate furnace measurement. Finally， by analyzing the advantages and disadvantages of array transfer method， the optimization method and later improvement direction were put forward.

Keywords： separate furnace metering;array;coal handling system

煤耗是火力發(fā)電廠的一項重要經(jīng)濟指標，綜合反映了一個電廠的生產(chǎn)管理和機組能耗水平。利用燃煤分爐計量系統(tǒng)，掌握單臺機組的煤耗水平，更有利于廠內(nèi)機組負荷優(yōu)化分配，更符合高質(zhì)量發(fā)展的要求。

1 分爐計量的現(xiàn)狀

火力發(fā)電廠一般采用反平衡法來計算單臺機組發(fā)供電煤耗。利用反平衡法計算煤耗的方法較為復雜，且可變參數(shù)多，涉及的實測數(shù)據(jù)和化驗數(shù)據(jù)多，不易測準，不能完全代表準確煤耗。此外，部分火力發(fā)電廠也采用入爐煤量和入爐煤機械采樣分析的低位發(fā)熱量按正平衡計算發(fā)電煤耗和供電煤耗[1]。

入爐煤計量有兩種方式：一是利用給煤機自身附有的計量裝置直接計量，因受制于給煤機皮帶長度而影響計量精度，加之給煤機數(shù)量多，給校驗工作帶來了較大困難;二是通過總皮帶上的電子皮帶秤及犁煤器監(jiān)測系統(tǒng)分別計算各機組的燃煤量，方式簡單，投入費用少，計量標準統(tǒng)一，被越來越多的火力發(fā)電廠應用。為此，介紹一種基于數(shù)組傳遞的新型燃煤分爐計量系統(tǒng)。

2 數(shù)組傳遞的思路

以一個4×300 MW亞臨界機組火力發(fā)電廠為例進行相關研究。該廠輸煤系統(tǒng)共有14條皮帶輸送機，除#8皮帶輸送機為單路、雙向可逆運行外，其余均為雙路單向運行。正常情況下，一路運行，一路備用。兩臺電子皮帶秤分別安裝在#4A、#4B中部，途經(jīng)#5A/#5B皮帶、#6A/#6B皮帶，從#7A/#7B皮帶通過犁煤器分別送入#1、#2、#3、#4鍋爐的32個煤倉，見圖1。

為了消除皮帶秤到煤倉之間的時間差，必須精確掌握燃煤在皮帶秤上的運輸，直到進入煤倉。為此，引入數(shù)組隊列方式來解決此問題。

數(shù)組（Array）是有序排列的同類數(shù)據(jù)元素的集合。對于皮帶秤計量的數(shù)據(jù)，可將其單位累計量（1 t）作為一個脈沖存入一個有限元素的一維數(shù)組.再按照隊列先進先出的原理[2]，在數(shù)組前端（也稱隊頭）進行刪除操作，在數(shù)組后端（也稱隊尾）進行插入操作，從而將皮帶秤數(shù)據(jù)由#4皮帶逐一傳遞至各個煤倉。

3 分爐計量的實現(xiàn)

本案例采用杭州和利時集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）[3]組態(tài)軟件AutoThink搭建數(shù)組模塊（ARRAYL）。該模塊由一個容量為200個元素的一維數(shù)組（ARRAY_LJ）組成，運算周期為1 s，具體程序如下：

ARRAY_LJ[0]：=IN;（數(shù)據(jù)從隊尾輸入）

FOR i：=TON TO 0 BY -1 DO

ARRAY_LJ[i+1]：=ARRAY_LJ[i];（數(shù)據(jù)由隊尾向隊頭傳遞）

END_FOR

OUT：=ARRAY_LJ[TON];（將隊頭數(shù)據(jù)輸出）

輸煤皮帶運轉的速度是恒定的，所以燃煤從皮帶秤到各臺機組煤倉所需的時間可以精確測量。經(jīng)測量，皮帶輸送燃煤到各煤倉的時間如下：#4皮帶到#1犁煤器（#1爐）為158 s，#1犁煤器到#5犁煤器（#2爐）為31 s，#5犁煤器到#9犁煤器（#3爐）為29 s，#9犁煤器到#13犁煤器（#4爐）為30 s。燃煤輸送流程見圖2。

分爐計量邏輯設計見圖3。燃煤經(jīng)過#4皮帶秤稱量，每累計1 t，皮帶秤發(fā)出一個脈沖，作為一個元素輸入數(shù)組（ARRAYL）。這些元素隨著隊列從#4皮帶逐一前進，持續(xù)158 s，經(jīng)#6輸送機頭部三通切換擋板，進入#7A皮帶或者#7B皮帶，到達#1爐犁煤器。如果此時#1爐有犁煤器落下，則程序通過CTU計數(shù)模塊自動計入#1爐入煤量;如果#1爐沒有犁煤器落下，則數(shù)組隊列傳遞到下一個31 s的數(shù)組隊列，進入#2爐犁煤器狀態(tài)判斷，以此類推，直到#4爐尾倉。

綜上所述，此方法就是利用#4皮帶的秤將燃煤稱重后轉換為一個個數(shù)據(jù)包，這些數(shù)據(jù)包模擬真實燃煤在皮帶上傳送，通過3個數(shù)組隊列及犁煤器狀態(tài)，將燃煤精確計量到每一臺爐。

4 數(shù)組傳遞方法的優(yōu)缺點

基于數(shù)組傳遞的分爐計量有諸多優(yōu)點：第一，采用1 t的脈沖計量，避免了模擬量傳輸、采集轉換過程中的誤差;第二，將煤量轉為1和0的數(shù)字量，更利于DCS邏輯判斷和數(shù)字處理，且計量上較模擬累積的精度更高;第三，#7皮帶上的30個犁煤器無論切換順序怎么變化，本系統(tǒng)仍遵循煤流原理，不會丟包，不會多計量;第四，幾乎未新增投入，主要依靠自主設計邏輯和提高犁煤器狀態(tài)可靠性實現(xiàn)分爐計量;第五，后期維護少，只要定期對2臺皮帶秤進行維護校驗，即可保證分爐計量的準確性，避免了對全廠32臺給煤機進行校驗。

基于數(shù)組傳遞的分爐計量的缺點[4]主要包括以下幾方面。第一，本計量系統(tǒng)依賴犁煤器工作可靠性，犁煤器狀態(tài)錯誤會導致計量誤差。犁煤器犁刀長久使用存在磨損，有少量碎煤漏至尾倉。因此，要在原有接近行程開關的基礎上，增加一組犁煤器落下到位的機械行程開關，組成冗余組合開關，任何一組信號到位即認為狀態(tài)有效。每次打煤，規(guī)定同時放下同向的兩把犁煤器，避免漏煤至尾倉。第二，受煤倉存煤量的影響，本計量系統(tǒng)不能實時反映煤耗情況。從20 d及以上的長周期來看，煤倉煤位的浮動影響可以忽略。解決辦法是提高煤倉料位測量準確性[5]，每天00：00維持單個煤倉料位在10 m基準和整體存煤量的穩(wěn)定，確保全廠單日煤耗計量波動不超過1%，月計量波動不超過0.1%。

5 結語

通過近8個月的摸索和數(shù)據(jù)跟蹤，該廠基于數(shù)組傳遞的燃煤分爐計量系統(tǒng)已能提供準確的數(shù)據(jù)，解決了長期以來不能從正平衡方式掌握單臺機組真實煤耗的問題。全廠85%～90%負荷率下的分爐計量數(shù)據(jù)見表1。同時，4臺機組正平衡得到的供電煤耗與反平衡計算的供電煤耗趨勢是完全對應的。

本計量系統(tǒng)的測量精確度與皮帶秤精度（0.25%）完全相同，其易于實現(xiàn)和成本低的特點使其適合在燃煤電廠推廣應用。

后期，如果根據(jù)每個犁煤器狀態(tài)增加每個分倉的數(shù)組傳遞模塊（單側皮帶共需增加12個），可實現(xiàn)精確的分倉計量，并準確了解對應球磨機的出力情況，進而分析球磨機處理能力，為分析火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)性能提供參考。另外，結合32個原煤倉料位精確測量，折算為實時煤倉存煤量，可實時掌握原煤耗用量，進一步增強分爐計量的實用性。

參考文獻：

[1]蔣明昌.火力發(fā)電廠能耗指標分析手冊[M].北京：中國電力出版社，2010：611-614.

[2]鄧有緯，李楊.隊列在分倉計量中的應用[J].華中電力，2012（2）：82-86.

[3]廖榮澤.火力發(fā)電廠燃煤分爐計量系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)中的應用[J].才智，2013（16）：198.

[4]姜光輝.燃煤分爐計量系統(tǒng)的可靠性探討[J].熱力發(fā)電，2004（6）：78-79.

[5]莊東方，劉勇，錢鵬.雷達料位計安裝位置的改進及應用[J].河南科技，2017（17）：63-66.

3880500338251