淺談數字燃料管控系統在火電企業的應用

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，推進燃料管理現代化、標準化、規范化和信息化建設，實現向燃料管理要效益。經過前期調研周密策劃，創造性地部署試點推進燃料自動監管系統、數字化煤場和數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具備的條件等方面考慮，在系統內選定5家單位作為試點單位，集中組織關鍵流程、重要環節的技術開發應用，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，管理創新，流程再造”的總體要求，通過物聯網、大數據等互聯網+技術，運用電力DCS控制理論，對入廠驗收監管系統、數字化標準化驗室、數字化煤場進行硬件聯動、軟件邏輯閉鎖管理，是行業內首個燃料管理工業化、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”管控系統的建設必將使燃料管理水平發生質的轉變，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，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，一是既有長協煤，又有市場煤，驗收監督壓力大；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，數據可追溯性強，易于實現過程監控。實現了燃料管理由事后管控向事前管理、過程管控的轉變，實現了“過程保證結果，結果檢驗過程”，使燃料管理水平有了質的飛躍。

二、太原二熱燃料“三大項目”管控功能介紹

（一）燃料入廠驗收監管系統

按照國標對入廠驗收相關作業環節的要求，太原二熱通過對現有汽車衡、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務流程進行計算機程序自動閉環控制和視頻全程監控，并能通過該網絡信息手段將現場實時采集的數據自動上傳到燃料管理信息系統中，及時發現和處理異?，F象，減少人為干擾，提高工作效率，加大監管力度，確保燃料驗收數據的準確安全。

（二）數字化煤場

按照安全、經濟、環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區間進行堆放區域劃分，通過一定裝置精準識別卸煤車輛、取送設備作業的堆放、取送區域，以入廠汽車衡、火車衡、斗輪機等設備采集入廠煤分區堆放的數量；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取送的數量。每個入廠、入爐數量都能自動匹配相應的煤質及煤價參數，并以三維數字化方式實時動態展示各煤場和煤場各分區收、耗、存煤相對應的量、質、價等參數狀態，自動提供最優的配煤摻燒方案并控制、指導實施，實現企業效益最大化。能夠自動計算標單等指標，通過與煤場實盤數據的對比，自動計算煤場盈虧。

（三）數字化標準化驗室

通過改造，完善燃料入廠、化學入爐化驗室（含采樣、制樣環節）的相關設備、儀器、環境溫濕度等達到國標要求；同時能實現按國標逐個對應的化驗各環節的關鍵流程的時間、質量、溫濕度、標定物質等因素通過計算機程序數字化控制和視頻監控，減少環境、人工等因素對化驗結果的干擾和誤差，實時可靠地傳輸到燃料入廠驗收監管系統、數字化煤場、燃料管理信息系統等，達到化驗室的標準化、數字化。

三、太原二熱燃料“三大項目”管控系統應用分析

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、量質數據上傳準確。

（一）入廠驗收監管系統的應用

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

1.實現日計劃管控，根據合同制定每日進煤計劃，系統自動生成相應數量的二維碼計劃卡，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煤鋪底的摻雜使假的情況發生。

3.實現系統隨機采樣，燃料“三大項目”投用后，系統根據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，有效杜絕不規范操作及作弊行為，在合樣查詢內，可以查看每個合樣桶的合樣信息。

（二）數字化標準化驗室的應用

通過計算機程序對制樣、化驗關鍵環節的時間、質量、溫度、標定物質等因素按照國標、行標要求進行控制，實現交接樣、制樣、化驗、數據審核等過程的數字化管控。通過制樣管理、化驗管理、化驗數據管理、設備標定檢驗管理四個模塊的50多項功能實現過程管控，結果比對，確保數據準確可靠。主要體現在以下幾個方面：

1.煤樣制備嚴格按制樣方案執行，每個環節都要掃描相應設備的二維碼，通過時間和步驟控制，規范每個制樣環節，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，各化驗員根據任務分配在實驗儀器登錄，定人定責管理，異常數據責任到人，同時便于工作量統計，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，系統自動提取電子天平的煤樣稱量數據，所有數據不落地，實時采集，自動上傳，同一分析項至少做兩次測定，自動判斷結果的重復性，如果重復測定結果不合格，系統會自動閉鎖，就不能生成化驗報告，確保化驗結果準確。

4.在設備標定校驗管理中，儀器性能狀態影響化驗結果的準確性，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，系統拒絕采集數據，超過校驗周期，系統報警提示，確保使用設備合格。

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

（三）數字化煤場的應用

通過數據聯動，對煤場入庫存儲、出庫調度、煤場盤點、智能配煤、智能采購、收耗存統計等實行數字化、精細化管理，確保鍋爐穩定燃燒、達標排放，提高鍋爐效率，降低供電標煤耗，助力企業節能減排、提質增效。主要體現在以下幾個方面：

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

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

3.配煤摻燒：根據不同季節典型工況、熱力試驗數據、機組日負荷曲線和煤場基礎數據及當前可采購煤源信息，系統生成配煤摻燒初次方案，值長根據脫硫設施、取煤設備是否正常及分區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，輸煤專業根據摻配方案 “照方抓藥”。

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

四．結語

燃料“三大項目”管控平臺投用后，系統采集的燃料流程全過程數據非常全面，系統功能強大，350個模塊，640項功能，電廠相關人員需要維護好配套設備，確保采集數據的準確性和穩定性，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管手段。目前數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現其中的不足，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）.