论火力发电厂数字化煤场的构建

黄 鹤

(大唐淮南田家庵发电厂,安徽 淮南232007)

1 数字化煤场的理念

数字化煤场中的煤场不是广义的储煤场,而是指火力发电厂中包含储煤场、煤槽、筒仓等所有炉前储煤区域及设施的总称。数字化煤场的建立,基于入厂验收监管系统,数字化标准化验室,及智能掺配的基础上。其管控环节有:入场、煤场、盘点、掺配、入炉,旨在动态体现燃煤来、耗、存的量与质,形成煤场动态管理。使煤场信息更加清晰、系统、一目了然。火电厂燃煤存储部分管控环节如表1。

表1 火电厂燃煤存储部分管控环节

数字化煤场管理模块以煤场信息实时掌握为目标,通过定位技术、无线射频技术、数据叠加等技术从斗轮机、皮带秤、原煤仓等设备直接或间接实时采集数据,以三维方式展示煤场实时状态,采用对入场、堆取、入炉等数据联动,以多种方式(动态管控、直观展现、报表统计等)全面实现对煤场库存管理。自动推荐最优堆、取煤方案,实现对燃料收、耗、存数据的全面管控,并为配煤掺烧提供准确及时的现场燃煤信息,锅炉燃烧人员能够提前掌握目前锅炉原煤仓中的煤量、煤质,以便于及时根据机组负荷以及锅炉燃烧情况提前调整燃烧方式,从而达到安全、经济地燃烧,降低发电煤耗。

该系统分以下几个模块构建:来煤(入场煤)量与质的采集,煤场存煤量与质的管理(分为理论计算与盘煤、转场三部分)、入炉煤量与质的采集。在功能上包括:燃煤入场、燃煤分堆、燃煤入炉、燃煤转场、燃煤盘点、煤场三维动态、煤场综合查询、配煤掺烧。具体功能描述如下:

燃煤入场:燃煤入厂卸载后,输入煤场存放过程的管理。依据实际来煤情况、煤场各分区燃煤堆放煤质条件现状及来煤特性(热值、挥发性、含硫量等),自动生成卸煤方案。用户可根据实时情况判定及修改,最终制定准确、合理的卸煤方案。并对卸煤方案中来煤情况实时进行跟踪,反馈实际来煤堆放执行情况。

燃煤分堆:燃煤分堆管理包括:调配:对煤场内库存燃煤,内部调整及调拨出场情况进行记录;盘点:通过燃煤盘点,对煤场、煤堆信息进行实时更新;拆分:对固定煤区内燃煤进行平均拆分成两堆燃煤;合并:对固定煤区内两堆燃煤进行合操作;日志:对固定煤区内所有操作进行记录;温度记录:对煤场、煤堆温度进行定时记录,告警系统会根据记录温度高低进行报警提示。

燃煤入炉:煤场各分区存煤掺配混合、入炉发电过程的管理。根据煤场分区入炉燃煤数据,系统自动调整煤场和煤场分区库存煤量数据。

燃煤转场:对煤场燃煤在不同煤场和煤场分区间转运的情况的管理。

燃煤盘点:将电厂煤场定期进行的盘点情况及报告进行登记管理,实现台账管理,方便用户实时了解煤场盘点情况。

煤场三维动态:对煤场收、耗、存情况进行统计,通过三维图形直观展示煤场和煤场分区库存量情况及煤质情况(包括燃燃煤储存指标,煤质构成,燃煤在煤场中的分布,煤场温度等)。

煤场综合查询:煤场信息综合查询管理。

配煤掺烧:根据煤场已有量质数据,为燃煤入炉生成初步的智能掺配方案,以及对配煤掺烧实际执行方案管理。

2 田家庵发电厂煤场概况

储煤区域:田家庵发电厂储煤区域分为卸煤槽、储煤场及筒仓。火车来煤经铁路专用线进入电七、八场卸煤槽,两条卸煤槽各长138m,一次可容纳10×2节车同时卸煤,可存煤2×1800吨,煤槽煤经＃5甲、乙两条皮带向外运输。储煤场为露天矩形,煤场经＃1斗轮机分东、西两部分,面积各为130×40m2,可进行汽车煤直接卸煤及存储煤槽转场过来的火车煤,若堆高10米共可存煤约68000吨,约为＃5、＃6机满负荷运行10天的燃煤量。东西煤场共有2台悬臂式斗轮堆取料机,＃1斗轮机位于两煤场中间,可存、取东、西煤场煤,＃2斗轮机位于西煤场西侧,可存、取西煤场煤。筒仓共2座,共可存煤2∗4000吨,存煤经＃19皮带输出。

计量设备:我厂有轨道衡和汽车衡各1台,分别安装在铁路专用线及厂北门入厂处,对火车和汽车来煤车辆燃煤轻、重车检斤,现场采用有人值守操作。入炉煤皮带秤3套,其中安装在＃20甲乙皮带尾部2套、＃9皮带机南头1套。

输煤皮带:我厂共有22条输煤皮带,其中＃9、＃11、＃15、＃16、＃17、＃22皮带机为单路,其余皮带机为双路。共有18台犁煤器。正常上煤采用斗轮机取煤及煤槽直接上煤两种方式。田家庵发电厂存煤、输煤系统及如图1。

3 田家庵发电厂数字化煤场的建立

为实现储煤场的数字化管理,田家庵发电厂在完善燃料入厂验收监管系统及数字化标准化验室后,结合现场实际情况着手于数字化煤场的构建,由于煤场入场煤量(取自入厂验收监管系统)、入场及入炉煤质(取自数字化标准化验室中)、入炉煤量(取自＃20甲、乙皮带秤)得以采集,进一步将进行煤场存煤量、质的采集,这是数字化煤场建立的重点及难点。为实现这一功能,该厂积极组织购买、安装相关设备,同时对不满足于功能的系统、设备进行改造升级。具体操作如下:

图1 田家庵发电厂存煤、输煤系统图

煤场分区堆放管理:对现有两台斗轮机配置斗轮机识址装置、计量装置、斗轮机堆取料指导装置各两套。并建立系统生成日志,使系统按日、周、月、年生成煤场堆放报告。

煤场取送管理:在＃1、＃2斗轮机悬臂皮带各加装1台电子皮带秤(可变角度型),用于计量斗轮机卸、取煤量。配置煤场分区识址装置。斗轮机配置区域识别装置及识址装置。斗轮机操作室各增加操作平板电脑1台,显示斗轮机当前位置,通过无线网络连接,操作室内增加视频监控系统。

入炉管理:在输煤系统＃21皮带机层增加一台上位计算机,分别将14台犁煤器的就地升降按钮信号通过连接线输送至上位计算机,三大项目系统通过该上位机取得犁煤器信号,并通过软件与＃20皮带机皮带秤连锁。现有入炉煤采样设备2台进行改造,更换磨损严重的一级破碎机及已损坏的二级破碎机。新建入炉煤采样器集样室2间,并加装视频监控和门禁系统。

通过对设备及软件的升级改造,尤其是煤场分堆、斗轮机识址、计量装置的安装,使得燃煤转场实现了数字跟踪,动态的展示了燃煤在储煤区域的动态流转,是煤场数字化管理的重要一环,对数字化煤场的成功建立起到了重要作用。同时,通过及时了解燃煤的动态堆放,根据煤场量、质数据,为燃煤入炉生成初步的智能掺配方案,以及对配煤掺烧实际执行方案管理。

4 结论

田家庵发电厂通过建立数字化煤场,按照安全、经济、环保的配煤掺烧方案及煤场管理,对不同煤场及同一煤场按煤种或煤质区间进行堆放区域划分,通过一定装置精准识别卸煤车辆、取送设备作业的堆放、取送区域,以入厂轨道衡、汽车衡、皮带秤、斗轮机等设备采集入厂煤分区堆放的数量;以煤场斗轮机、推煤机等堆取设备及原煤仓、入炉皮带秤等设备采集入炉煤从煤场各分区取送的数量。每个入厂、入炉数量都能自动匹配其热值、全水分等参数,从而以三维数字化方式实时动态展示各煤场和煤场各分区进、耗、存煤的量、质、时间等参数状态,自动提供最优的配煤掺烧方案并指导实施,力求实现企业效益最大化。

[1]刘怡君.电力行业“数字化煤场”初探[J].通讯世界,2013,(19).

[2]沈军.燃料智能全面管控一体化信息系统分析与设计[D].天津:天津大学,2014.

[3]丁宏刚,陈刚.火力发电厂数字化煤场管理系统开发应用探讨[J].现代商贸工业,2009,(06).

[4]张东平.数字化煤场与配煤掺烧技术的应用[J].煤质技术,2012,(03).