基于數字化煤場的科學配煤摻燒實踐與應用

摘 要：近年來，火電企業大力開展配煤摻燒工作，對保障燃料供應、降低經營成本起到了一定的積極作用。目前，隨著電煤市場的急劇變化，如何調整煤源結構、開展精細化摻配、降低燃料成本成為擺在火電企業面前的一道難題。為了充分挖掘配煤摻燒潛力，提高企業經濟效益，大唐集團結合數字化煤場建設開發了科學配煤摻燒模塊，實現了企業配煤摻燒工作的科學化、精細化、數字化、智能化，提升了企業挖潛增效能力[2]。

關鍵詞：數字化煤場；熱力試驗；數學模型；科學摻配方案

1 科學配煤摻燒工作流程（見圖1）

2 科學配煤摻燒優化基本數學模型

基本數學模型：配煤摻燒配比優化計算模型由單位質量燃料成本目標函數及配煤約束條件組成。以發電機組的單位質量燃料成本最低（摻配后的一噸煤經濟成本最低）為目標函數進行摻燒配比優化，約束條件即混煤煤質約束，包括混煤收到基低位發熱量、收到基硫分、收到基揮發分等約束。

設摻配單煤煤種數量為N，各單煤配比系數依次用x1，x2，…，xN表示，機組單位質量燃料成本用C表示，各單煤單位質量燃料成本分別用C1，C2，C3，C4表示。那么，配煤摻燒具體優化模型可按如下方式表示。

目標函數[3]：

3 科學配煤摻燒功能模塊介紹

科學配煤摻燒主要流程的內容[2]：

3.1 企業可用煤源調研

火電企業調研確認企業周邊最大范圍內的可供煤源，并向生產部門提供詳細的煤源可采購數量、質量范圍、價格區間等基礎信息。

3.2 機組開展熱力試驗

火電企業按照可用煤源及時進行熱力試驗，確定不同機組、不同季節、不同負荷段、不同設備運行方式下（含影響摻燒的主要設備退出或故障）滿足安全、環保、經濟的相關指標邊際條件，包括熱值、硫份、揮發分、灰分上下限以及對應的煤耗指標等。

3.3 建立數學模型

火電企業結合熱力試驗數據、煤場分區、設備改造等因素，建立科學的配煤摻燒數學模型。

3.4 數字化煤場合理分區

火電企業綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進行合理分區（可隨時根據實際情況進行調整），建立實時動態展示的數字化煤場。

3.5 入廠煤按煤場分區堆放

燃料“三大項目”按照煤場分區原則，自動指定入廠煤卸煤區域并指導堆放，實現數字化煤場各分區“收、耗、存”對應的“量、質、價”數據的滾動加權、實時展示，為配煤摻燒計算提供基礎數據。

3.6 按負荷段生成配煤摻燒方案

系統綜合考慮數學模型不同時間段的負荷需求下的煤質要求，按照輸入系統的當前可供煤源（最大化選擇）、最新煤價、庫存限值（各煤種合理庫存區間）等安全條件、環保條件、經濟條件因素，生成實時在線的配煤摻燒方案。

3.7 配煤摻燒方案修正確認

火電企業負責管理配煤摻燒的人員根據當前生產需要、環保需求、設備運行方式、煤場可用煤情況（煤場設備故障時對摻配區域的影響；特殊天氣、特殊煤質對摻配區域的影響），選擇、修改、確定最終摻燒方案。

3.8 配煤摻燒取煤調度單下達

經負責管理配煤摻燒人員最終確認后的配煤摻燒方案，將轉換成取煤調度單并通過“三大項目”系統下達至輸煤專業執行。

3.9 取煤指令執行

斗輪機（或推煤機）等取料作業人員在輸煤指令時間段內，按照取煤調度單到指定區域執行取煤操作（有條件的可實現斗輪機的自動控制），斗輪機未按照制定的區域取煤或取的煤量與指令不符，系統會自動進行報警提醒（有條件的可實現設備閉鎖）。

3.10 數字化煤場數據聯動

數字化煤場各個分區根據實際取煤情況，自動進行計算，完成取煤后數字化煤場各分區相關數據的動態變化。

3.11 指導采購調運、庫存管控

火電企業根據生產摻燒的需要，結合企業各煤種庫存情況及時調整采購計劃、進行燃料采購。

4 科學配煤摻燒功能模塊展示

綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進行合理分區（可隨時根據實際情況進行調整），建立實時動態展示的數字化煤場。

4.1 配煤摻燒基礎數據錄入

錄入不同機組、不同季節、不同負荷下的配煤摻燒基礎數據（熱力試驗數據或經驗數據）。同時錄入設備（制粉系統、環保主設備等）故障時的基礎數據。按機組、按日導入日負荷曲線（96個點，15分鐘一個點）。

4.2 配煤摻燒方案生成（見圖2）

4.3 取煤指令執行

斗輪機通過識址裝置，實現按取煤指令的精準取煤。（見圖3）

5 初步成效及總結

科學配煤摻燒是新形勢下企業積極適應市場變化、優化煤源結構的必然選擇，是控制燃料成本、增加經濟效益的內在需求[4]。必須進一步深化和加強配煤摻燒工作，借力數字化煤場建設，推動配煤摻燒工作向科學化、精細化發展[5]。

參考文獻

[1]趙宇新.燃料“三大項目”建設探索與實踐[Z].2014.

[2]趙宇新.科學配煤摻燒探索與實踐[Z].2014.

[3]劉樂.配煤摻燒配比優化模型計算方案[Z].2014.

[4]王喜文.工業4.0：智能工業[J].物聯網技術，2013（12）.

[5]芮祥麟.工業互聯網大數據應用[J].軟件和信息服務，2014（10）.

作者簡介：于夢強（1984-），男，本科雙學位，工程師，主要從事火電廠集控運行、燃料管理等工作，主要研究方向為基于數字煤場的科學配煤摻燒、智能燃料管控。