淺談數(shù)字燃料管控系統(tǒng)在火電企業(yè)的應用

程俊莉 大唐太原第二熱電廠

一、應用背景及意義

大唐集團公司本著“價值思維、效益導向”的理念，為提高燃料管理水平，推進燃料管理現(xiàn)代化、標準化、規(guī)范化和信息化建設，實現(xiàn)向燃料管理要效益。經(jīng)過前期調(diào)研周密策劃，創(chuàng)造性地部署試點推進燃料自動監(jiān)管系統(tǒng)、數(shù)字化煤場和數(shù)字化標準化驗室建設，即“三大項目”建設。鑒于燃料“三大項目”技術性強、牽渉面廣、差異性大，集團公司堅持“頂層設計、試點先行、統(tǒng)一標準、有序推進”的原則，組織編制了燃料“三大項目”相關技術規(guī)范，并從使用煤種、運輸方式、配煤難度、機組容量、地域特點的代表性以及電廠已經(jīng)具備的條件等方面考慮，在系統(tǒng)內(nèi)選定5家單位作為試點單位，集中組織關鍵流程、重要環(huán)節(jié)的技術開發(fā)應用，直至全面推廣應用。

為有效解決燃料管理中遇到的問題，按照“科技引領，管理創(chuàng)新，流程再造”的總體要求，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等互聯(lián)網(wǎng)+技術，運用電力DCS控制理論，對入廠驗收監(jiān)管系統(tǒng)、數(shù)字化標準化驗室、數(shù)字化煤場進行硬件聯(lián)動、軟件邏輯閉鎖管理，是行業(yè)內(nèi)首個燃料管理工業(yè)化、信息化“兩化融合”項目，這就是大唐集團公司提出燃料“三大項目”。

大唐太原第二熱電廠意識到燃料“三大項目”管控系統(tǒng)的建設必將使燃料管理水平發(fā)生質(zhì)的轉(zhuǎn)變，在上級單位的指導下，太原二熱積極配合、建設、試用燃料“三大項目”管控系統(tǒng)，取得良好效果。

太原二熱為百萬機級供熱機組，相對于大部分同級別電廠來說，在燃料管理上有三大特點，一是既有長協(xié)煤，又有市場煤，驗收監(jiān)督壓力大；二是既有火車煤，又有汽車煤，車車采樣驗收，接卸壓力大；三是地處太原市上風口，環(huán)保壓力大，燃煤摻配要求高。太原二熱的燃料管理面臨入廠煤質(zhì)煤量驗收、配煤摻燒、熱值差控制、及保供應、控煤價等等問題，燃料“三大項目”的建設成功，為解決以上問題提供了有效抓手。通過一年多的運行，雖然還有不盡如人意的地方，但總體來說，燃料“三大項目”管控平臺設計思維嚴密，功能強大，數(shù)據(jù)可追溯性強，易于實現(xiàn)過程監(jiān)控。實現(xiàn)了燃料管理由事后管控向事前管理、過程管控的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了“過程保證結(jié)果，結(jié)果檢驗過程”，使燃料管理水平有了質(zhì)的飛躍。

二、太原二熱燃料“三大項目”管控功能介紹

（一）燃料入廠驗收監(jiān)管系統(tǒng)

按照國標對入廠驗收相關作業(yè)環(huán)節(jié)的要求，太原二熱通過對現(xiàn)有汽車衡、火車衡、汽車采樣機、火車采樣機等硬件設備改造和新增部分設備與程序，已實現(xiàn)對進廠煤入廠登記、過衡計量、機械采樣、集樣制樣、接卸指揮及煤場驗收等業(yè)務流程進行計算機程序自動閉環(huán)控制和視頻全程監(jiān)控，并能通過該網(wǎng)絡信息手段將現(xiàn)場實時采集的數(shù)據(jù)自動上傳到燃料管理信息系統(tǒng)中，及時發(fā)現(xiàn)和處理異?，F(xiàn)象，減少人為干擾，提高工作效率，加大監(jiān)管力度，確保燃料驗收數(shù)據(jù)的準確安全。

（二）數(shù)字化煤場

按照安全、經(jīng)濟、環(huán)保的配煤摻燒方案及煤場管理、采購供應的實際需求，對不同煤場按煤種或煤質(zhì)區(qū)間進行堆放區(qū)域劃分，通過一定裝置精準識別卸煤車輛、取送設備作業(yè)的堆放、取送區(qū)域，以入廠汽車衡、火車衡、斗輪機等設備采集入廠煤分區(qū)堆放的數(shù)量；以煤場斗輪機、推煤機等設備（加裝計量裝置）及原煤倉、入爐電子皮帶秤等設備采集入爐煤從煤場各分區(qū)取送的數(shù)量。每個入廠、入爐數(shù)量都能自動匹配相應的煤質(zhì)及煤價參數(shù)，并以三維數(shù)字化方式實時動態(tài)展示各煤場和煤場各分區(qū)收、耗、存煤相對應的量、質(zhì)、價等參數(shù)狀態(tài)，自動提供最優(yōu)的配煤摻燒方案并控制、指導實施，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。能夠自動計算標單等指標，通過與煤場實盤數(shù)據(jù)的對比，自動計算煤場盈虧。

（三）數(shù)字化標準化驗室

通過改造，完善燃料入廠、化學入爐化驗室（含采樣、制樣環(huán)節(jié)）的相關設備、儀器、環(huán)境溫濕度等達到國標要求；同時能實現(xiàn)按國標逐個對應的化驗各環(huán)節(jié)的關鍵流程的時間、質(zhì)量、溫濕度、標定物質(zhì)等因素通過計算機程序數(shù)字化控制和視頻監(jiān)控，減少環(huán)境、人工等因素對化驗結(jié)果的干擾和誤差，實時可靠地傳輸?shù)饺剂先霃S驗收監(jiān)管系統(tǒng)、數(shù)字化煤場、燃料管理信息系統(tǒng)等，達到化驗室的標準化、數(shù)字化。

三、太原二熱燃料“三大項目”管控系統(tǒng)應用分析

太原二熱燃料“三大項目”自通過驗收以來，燃料相關關人員積極學習、不斷摸索并使用，確保工作流程順暢、量質(zhì)數(shù)據(jù)上傳準確。

（一）入廠驗收監(jiān)管系統(tǒng)的應用

以進煤計劃為前提，以采樣代表性和計量準確性為中心，視頻和門禁雙重監(jiān)控，通過人防與技防有機結(jié)合，把好燃煤入廠關，使得燃料入廠驗收監(jiān)管真正實現(xiàn)可控在控。例如：

1.實現(xiàn)日計劃管控，根據(jù)合同制定每日進煤計劃，系統(tǒng)自動生成相應數(shù)量的二維碼計劃卡，車輛憑計劃卡進廠，保證進煤計劃的時效性和嚴肅性，為配煤摻燒提供保證。

2.實現(xiàn)全斷面采樣，通過技術改造，采樣頭下降深度隨來煤車輛的車底板高度不同而不同，解決了縱深采樣盲點的問題，有效杜絕了供應商劣質(zhì)煤鋪底的摻雜使假的情況發(fā)生。

3.實現(xiàn)系統(tǒng)隨機采樣，燃料“三大項目”投用后，系統(tǒng)根據(jù)來煤計劃設定采樣方案隨機選取采樣點，這樣可以避免人為故意采樣選點，保證了所采煤樣的代表性。

4.實現(xiàn)合樣、交接樣全過程控制充分利用好合并樣查詢，可以復原合樣和交接樣全過程，有效杜絕不規(guī)范操作及作弊行為，在合樣查詢內(nèi)，可以查看每個合樣桶的合樣信息。

（二）數(shù)字化標準化驗室的應用

通過計算機程序?qū)χ茦印⒒炾P鍵環(huán)節(jié)的時間、質(zhì)量、溫度、標定物質(zhì)等因素按照國標、行標要求進行控制，實現(xiàn)交接樣、制樣、化驗、數(shù)據(jù)審核等過程的數(shù)字化管控。通過制樣管理、化驗管理、化驗數(shù)據(jù)管理、設備標定檢驗管理四個模塊的50多項功能實現(xiàn)過程管控，結(jié)果比對，確保數(shù)據(jù)準確可靠。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.煤樣制備嚴格按制樣方案執(zhí)行，每個環(huán)節(jié)都要掃描相應設備的二維碼，通過時間和步驟控制，規(guī)范每個制樣環(huán)節(jié)，一樣一制，按序進行，不會出錯。

2.化驗任務在線分配：在燃料“三大項目”進行化驗任務分配，各化驗員根據(jù)任務分配在實驗儀器登錄，定人定責管理，異常數(shù)據(jù)責任到人，同時便于工作量統(tǒng)計，績效考評更科學。

3.在化驗管理中，測定煤樣的全水、分析水、灰分、揮發(fā)分、全硫、彈筒熱值等，煤樣編號只能掃描二維碼，不能手動錄入，防止錯樣，系統(tǒng)自動提取電子天平的煤樣稱量數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)不落地，實時采集，自動上傳，同一分析項至少做兩次測定，自動判斷結(jié)果的重復性，如果重復測定結(jié)果不合格，系統(tǒng)會自動閉鎖，就不能生成化驗報告，確?；灲Y(jié)果準確。

4.在設備標定校驗管理中，儀器性能狀態(tài)影響化驗結(jié)果的準確性，關系到煤炭供求雙方的利益，必須定期用高、中、低標煤進行校驗，校驗不合格的儀器，系統(tǒng)拒絕采集數(shù)據(jù)，超過校驗周期，系統(tǒng)報警提示，確保使用設備合格。

5.對存查樣進行定置存放管理，存樣柜內(nèi)位置二維碼與煤樣瓶上的存樣碼由系統(tǒng)建立一一對應關系，實現(xiàn)定置管理的同時可盲存盲取，到期系統(tǒng)自動提示，掃描煤樣瓶上存樣碼棄樣，以防棄錯。

（三）數(shù)字化煤場的應用

通過數(shù)據(jù)聯(lián)動，對煤場入庫存儲、出庫調(diào)度、煤場盤點、智能配煤、智能采購、收耗存統(tǒng)計等實行數(shù)字化、精細化管理，確保鍋爐穩(wěn)定燃燒、達標排放，提高鍋爐效率，降低供電標煤耗，助力企業(yè)節(jié)能減排、提質(zhì)增效。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.數(shù)字化煤場：對3個煤場分9個卸煤區(qū)，按照煤種、礦別、煤質(zhì)熱值高低和硫分高低分別接卸存放分別，對煤場實行數(shù)字化管控，實時顯示各區(qū)來煤的量和質(zhì)，是數(shù)字化煤場和精確配煤摻燒的前提和基礎。

2.分區(qū)存放：對不同煤種，按優(yōu)化運行、配煤摻燒的要求分區(qū)存放，通過準確計量和識址定位，確保每個分區(qū)的煤不會亂存亂放。

3.配煤摻燒：根據(jù)不同季節(jié)典型工況、熱力試驗數(shù)據(jù)、機組日負荷曲線和煤場基礎數(shù)據(jù)及當前可采購煤源信息，系統(tǒng)生成配煤摻燒初次方案，值長根據(jù)脫硫設施、取煤設備是否正常及分區(qū)存煤是否潮濕的實際情況修改確認摻燒方案，下達取煤指令，輸煤專業(yè)根據(jù)摻配方案 “照方抓藥”。

4.精準取煤：根據(jù)配煤摻燒方案，通過準確計量和識址定位，實現(xiàn)分爐分倉輸煤、計量、采樣、化驗，精準摻配取得良好經(jīng)濟效益。

四．結(jié)語

燃料“三大項目”管控平臺投用后，系統(tǒng)采集的燃料流程全過程數(shù)據(jù)非常全面，系統(tǒng)功能強大，350個模塊，640項功能，電廠相關人員需要維護好配套設備，確保采集數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性，并通過不斷地應用管控平臺的相關功能，才能找出符合本單位實際的有效分析方法和監(jiān)管手段。目前數(shù)字燃料管控平臺的功能仍在不斷完善中，只有通過不斷使用才能發(fā)現(xiàn)其中的不足，提出更好的修改建議。

[1]《中國大唐集團公司全面推進燃料“三大項目”全面推進實施工作安排》（大唐集團燃［2014］25號文件）.

[2]《中國大唐集團公司全面應用燃料“三大項目”的通知》（大唐集團燃［2017］323號文件）.