燃煤电厂智能燃煤计量系统的设计与实现

摘要：燃煤费用在燃煤发电厂经营成本中占60-70%的比例。燃煤的准确计量是电厂燃料管理不可或缺的部分，但入炉煤量、入厂煤量、煤场存量、煤仓煤量的计量系统相互独立，数据无法实现全区共享，难以实现管控一体化，为燃料精细化管理带来较大制约。浙江浙能乐清发电有限责任公司在智能燃料的框架下，围绕燃煤精确计量这个核心功能，设计开发了智能燃煤计量系统。

关键词：智能燃煤计量系统；智能燃料；物联网

一、前言

燃料费用在燃煤发电厂经营成本中占60-70%的比例[1]。燃煤的准确计量是电厂燃料管理不可或缺的部分，为燃煤贸易结算、电厂煤耗计算提供数据支撑，直接影响着电厂的经济效益。目前，燃煤在接卸、输送、存储、掺配过程中，计量、分析技术、数据共享等方面存在不足，电厂燃料管理水平相对于主辅机设备管理而言水平较低，燃煤的堆损分析控制、煤仓煤量控制等缺乏有效的数据支持[2]。入炉煤量、入厂煤量、煤场存量、煤仓煤量的计量系统相互独立，数据无法实现全区共享，难以实现管控一体化，为燃料精细化管理带来较大制约。为加强燃料精细化管理，更好控制发电成本，浙江浙能乐清发电有限责任公司在智能燃料的框架下，围绕燃煤精确计量这个核心功能，设计开发了智能燃煤计量系统。

二、电厂燃煤计量概况

燃煤电厂对燃煤的计量工作从整个生产过程来说，大约可分为三个方面：

（1）入厂煤的计量

电厂燃煤由陆路运输的，可用轨道衡及汽车衡及电子皮带秤计量；由水路运输的，经皮带机上的电子皮带秤计量后直接进入煤场或生产过程。本文以乐清电厂为例，入厂煤的计量以电子皮带秤为主要手段。入厂煤的计量与燃煤的贸易结算相关，其重要性不言而喻。而电子皮带秤的计量受电子秤标定、燃煤输送时洒落点、皮带张力、输送皮带跑偏等因素的影响，不可避免的会出现计量偏差。如何加强电子皮带秤的管理，减少其误差，是电厂燃料管理的重点工作之一。

（2）煤场存煤的计量

煤场盘煤目前主要有三种方式：手持式盘煤仪盘煤、堆取料机激光盘煤及无人机盘煤。其中尤以堆取料机激光盘煤和无人机盘煤精度较高。但无论哪种盘煤方式，测量的均是煤堆的体积，而燃煤的堆积密度受煤种及堆高的影响又各有不同，因此，煤场盘煤往往难以做到完全准确。

（3）入炉煤的计量

入炉煤计量用于发电厂原煤仓上煤量的统计，准确的计算每炉或每仓的年、月、日上煤量，可以为电厂发电煤耗计算提供准确的数据。入炉煤计量也主要有三种方式：入炉煤电子秤皮带秤计量、给煤机电子秤计量及煤仓称重。

燃煤电厂对燃煤的计量手段多种多样，但每种计量手段不仅本身存在误差，彼此之间的计量数据也往往存在较大差异。入炉煤量、入厂煤量、煤场存量、煤仓煤量的计量系统相互独立，数据无法实现全区共享，难以实现管控一体化，为燃料精细化管理带来较大制约。如何有效利用电厂各种燃煤计量数据，提高燃煤计量精度，是燃料管理工作的重点，也是本系统研发的目的所在。

三、智能燃煤计量系统

（1）基于物联网的数据平台

基于物联网的数据平台是智能燃煤计量系统的。该平台利用各种方式的通讯技术，连接入厂煤电子皮带秤、入炉煤电子皮带秤、给煤机电子秤、煤仓料位仪、斗轮机激光盘煤仪、无人机盘煤系统等计量装置，实时采集各计量装置的数据，实现数据共享。

（2）基于ID跟随的全程计量

为实现燃煤的精细化管理，系统对每个批次的不同煤种生成一个唯一的跟踪ID，该ID附带了煤的众多关联属性，包括煤种、船名、船次、日期、发货煤量、水尺煤量等。

结合皮带机运行状态及斗轮机位置姿态等数据，在燃料卸煤、堆煤、上仓、入炉等过程中通过ID对不同煤种进行实时跟踪，掌控燃煤实时动态信息（包括煤所处位置、煤量、、时间等变化信息），进而实现全程计量。

全程计量主要分以下三个步骤：

创建：在燃煤从前港离港时，电厂收到船运单，即创建全程跟随ID。当一艘船运输多个煤种时，多个ID被创建。

跟随：在整个运输、存储、输送等过程中，ID始终跟随燃煤的作业及流转状态。过程包括：离港、锚地、靠泊、卸煤、输送、存储、上仓、煤仓给料等。

结束：在该批次燃煤的所有煤全部被上仓并燃烧完毕后，ID的生命周期随着燃煤的生命周期结束而结束。

（3）基于大数据的智能分析

智能燃煤计量系统主要分析燃煤在运输及流转过程中的煤量的变化关系，通过全程燃煤跟随ID，对煤的流转全程进行实时跟踪，直至燃煤全部进锅炉燃燒完毕。系统按批次记录煤在前港（运单）、码头（验收）、入厂皮带秤、煤场盘点、入炉皮带秤、给煤机等煤量数据，并进行累积，计算煤场存煤、煤仓存煤，并通过对大数据的分析，实现以下功能：

a）提高燃煤计量精度：针某一批次燃煤的水尺量、入厂煤量、盘煤量、上仓煤量进行比对，如其中某个计量数据与其他数据存在较大偏差时，则该计量装置可能存在计量偏差。系统可发出报警，提醒检修人员对该装置进行检查校验，从而提高计量精度。

b）获取途损、场损等多种燃料管理数据，加强燃料管理：通过燃煤在各个阶段的计量数据，按批次分析煤量的途损和场损等数据。如通过比对某一批次燃煤的入炉、入厂煤电子皮带秤的累积量，即可获得该批次燃煤的场损等。

c）获取堆积密度，减少盘煤误差：根据煤量和盘煤的体积数据，计算当前煤场的堆积密度，并运用大量历史数据统计分析该煤种在煤场的统计堆积密度，从而提高盘煤精度。

d）煤仓动态监测：根据煤仓料位计、给煤机实时给煤流量等数据，实时智能分析煤仓中各煤种的煤位、煤量，为入炉煤种切换做出实时精准预测和监测。

四、结束语

智能燃煤计量系统利用物联网获取计量装置的各种数据，实现数据共享，通过数据挖掘、智能分析获取燃料管理的各种数据，提高燃煤计量精度，为电厂燃煤的精细化管理提高保障，为实现智能燃料系统提供数据支持，具有广阔的应用推广前景。

参考文献：

[1]王小虎，数字化燃料管理系统技术研究[J].南方能源建设.2017（4）

[2]周洪元，燃煤电厂智能燃料系统的设计与实现[J].科技中国.2018（4）