智慧燃料系統設計與實現

王帆　沈炳華

摘 要針對火電行業智慧燃料系統為實際研究對象，依托于大數據挖掘技術，通過采集燃料運行過程和煤從離港到上倉燃燒過程中所有數據，然后智能分析數據相關性，提出燃料管理部門和運行部門工作和決策，增強火電行業核心競爭力，提高企業社會效益和經濟效益。本文簡化了工作流程，規范電廠科學化生產模式，監控力度生產各個環節加大。

【關鍵詞】大數據挖掘 智慧燃料系統 智能分析 采集

1 引言

近年來，煤電矛盾和煤炭供需矛盾有增無減，物聯網和信息技術的高速發展為發電企業設備的自動化和燃料管理的智能化提供了基礎。電廠硬件設備的技術升級改造，如斗輪機實現全自動控制、電子皮帶秤高精度主副秤系統、智能實時盤煤、煤溫實時檢測、采制化在線智能管控等，燃料運行系統的數據實現了與主機系統的實時共享，使智慧燃料系統的開發和建設成為了可能。本文提供必要科學手段，使用方便界面友好功能完善，優化燃料管理和指揮決策，數據管理需求能充分滿足不同層級，具有輔助決策能力綜合查詢能力。

2 火電行業智慧燃料系統分析

智慧燃料系統采用現代化的技術為火電廠研制的一個大型軟件系統，為提高火電行業經濟效益和社會效益，增強企業競爭力，發揮了積極作用。火電廠燃料管理生產過程具有舉足輕重地位，約占發電總費用70%，保證企業生產重要環節，降低發電成本，加速資金周轉，減少資金占用，滿足生產經營需要，促進燃料的節約，降低采購成本，追求目標是使企業獲取良好收益。火電行業智慧燃料系統網絡結構如圖1所示。

針對火電行業智慧燃料系統現有情況，發現其存在以下共同問題。

（1）煤入廠時管理混亂，規范具有不可執行性。

（2）填寫不容易，表述不清晰相關表格。

（3）針對非常困難相關業務查詢工作，工作效率降低并且費時費力，相關數據不能當場調出，某些數據丟失現象嚴重。綜上所述，火電行業智慧燃料系統總體結構如圖2所示。

2.1 煤堆測溫模塊

煤場管理中，自熱、自燃現象普遍存在，煤堆自熱、自燃不僅浪費能源增加發電成本而且自燃產生的一氧化碳、二氧化硫等有害氣體嚴重的污染環境。煤堆自燃往往需要具備三個主要條件。

（1）煤質有自燃傾向。

（2）供氧條件好。

（3）散熱條件差。

本文針對進廠煤質進行分析，對易燃的煤種，在堆放的過程中，優先考慮堆放在散熱條件好的煤場中，另外對煤堆進行實時測溫。對煤堆的不同位置進行測溫棒實時測試，實時采集煤堆的溫度。當某個測點溫度達到50度的時候，軟件會發出高等級的報警，現場必須及時行動，根據測點位置描述，在測點附近尋找自燃點，及時把自燃的煤堆翻開、冷卻、再壓實，最后再把測溫探頭插入，繼續監測煤溫。

2.2 智慧摻燒模塊

根據機組對燃煤煤質參數的要求，人工輸入熱值、硫分、灰熔點等約束條件。依據煤場存煤的煤質、庫存量等、實時煤價以及歷史摻燒方案等綜合信息計算分析得出按照成本由低到高排列的推薦配煤方案列表，供運行人員選擇。運行人員可以手工調整得到最終的配煤方案，并保存到方案歷史庫中，為以后的配煤摻燒提供參考。

摻燒系統同時提供指定煤種按照不同比例計算出摻配后混煤的煤質參數，計算時也可以限制煤種數，限定某種煤的使用量使生成的配比方案更容易和實際情況相符。

根據歷史摻配方案及機組實際燃燒的分析數據，摻燒系統計算出機組適合燃燒的煤種信息，為機組配煤提供更準確的依據，為煤種采購提供決策依據。

2.3 堆煤上倉模塊

煤船從港口發出后，船運信息錄入或傳送到系統中；系統在煤船到達前，提醒工作人員做好煤船靠泊準備。堆煤模塊會根據天氣，煤船運煤量，煤種特性，設備狀態、電廠現存煤量及煤場現存煤種的分布等條件計算出位置最優的煤堆位置供卸船堆煤。上倉模塊根據機組負荷曲線、煤場儲煤情況、輸煤設備工況、原煤倉煤位煤量、天氣情況等，選擇最優的摻配方案，進行最優取料計劃，包括預計取料作業時間、取料煤種、煤量、取料區域（煤場位置），取料去向（原煤倉編號）等。上倉過程中，系統實時顯示原煤倉分層狀況，包括煤位、煤種、煤量、占比、給煤機的流量圖等信息，為工作人員調整上倉煤種、煤量提供決策依據。

2.4 全程計量模塊

運煤船發出后開始對該批煤計量進行實時跟蹤，記錄船運單煤量、煤船水尺結算煤量、入場皮帶秤煤量、堆場盤點煤量、入爐皮帶秤煤量等信息，通過前后計量數據的比對，發現計量偏差，提高計量精度。通過全程計量，系統分析煤的途損、場損、入爐煤量等，為輸煤單耗、度電成本等關鍵經濟指標提供可靠數據，同時為班組的競賽排名提供數據支持。通過全程計量，工作人員可獲得煤場的煤堆動態，包括煤場存煤量、煤堆溫度、堆煤天數、煤炭價格等信息，對采購部門煤種的采購提供決策指導。

2.5 智能分析模塊

針對歷史數據進行分析處理，采用大數據挖掘計算機技術，燃料全流程實時計算機神經網絡算法，建立相關預測及分析模型，通過對各中數據信息的綜合、歸納、分析等形成了一個智能化的燃料數據平臺。為數字化煤場提供了堅定的基礎。以堆煤為例，系統以煤種跟蹤為基礎，記錄煤種通過卸船機，皮帶機，斗輪機等設備堆放在煤場過程中每個設備的運行時間，耗電量等信息。為堆煤成本計算提供了數據基礎和堆煤過程優化提供基礎。

3 智慧燃料系統應用價值分析

整體實現燃料管理系統，其目的旨在提高效率，實現系統關鍵部分全部功能，針對通用性開發模式，設置子模塊功能共同屬性，詳細設計需求分析。通過實地調研燃料部流程，設計系統需求分析結構，層次劃分電力行業生產調度流程，描述關聯的子模塊，參考提供系統開發依據，明確系統及用戶的需求，架構設計相關功能需求分析，繪制清晰的系統層次。實現系統過程進行實際需求調整，滿足用戶實際需求準則，測試對應子模塊或功能模塊，燃料管理系統上線運行并獲得用戶認可。

針對系統業務獲得較大收獲，技術整體開發調研與溝通現場，其重要性充分認識團隊合作，團隊協作能力鍛煉了自己，語言表達能力與理解能力鍛煉了自己。針對系統技術進行了詳細學習，軟件工程思想體會系統關鍵技術模式，實際應用距離整體開發，燃料管理系統深刻感受到了理論重要性。實現交付使用燃料管理系統開發工作，克服困難完成團隊和個人功能需求。智慧燃料系統應用價值主要有以下幾個方面內容。

（1）消除了燃料、生成、運行等部門之間信息獨立的問題。使各部門數據共享可全面了解電廠生成情況。

（2）集中式監控銜接了設備、視頻和燃料業務數據，最大程度的控制了人為因素，盡可能避免人為作弊。

（3）合理的配煤摻燒保證機組熱值穩定，促進設備治理，提高設備性能，直接影響機組經濟指標數據。

（4）數字化煤場管理、智能堆取、配煤摻燒、設備治理等手段良性循環，直接導致煤炭采購總成本，煤炭消耗總成本、煤場管理成本下降。

（5）配煤、煤場管理以及配煤摻燒促進設備改造，導致設備使用率增加，燃燒穩定，煤質穩定，非計劃停機次數減少，電量增加。

4 結論

針對電廠燃料進行全過程管理，實現了對船運煤船的調度，煤種的堆放，煤種的上倉燃燒，提供了一攬子方案。充分發揮網絡化，智能化，自動化的優勢，企業效益與社會效益獲得巨大，電廠燃料管理實現降低成本，決策指導加強，管理水平提高，采購成本降低，改造傳統企業的道路開辟現代高科技手段。以后的工作中，將進一步改進和優化系統功能充分發揮智慧燃料系統的作用。

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作者簡介

王帆（1972-），男，浙江省平湖市人。大學本科學歷。現為浙江浙能嘉華發電有限公司燃料部主任工程師。研究方向為智慧燃料系統應用。

作者單位

1.浙江浙能嘉華發電有限公司燃料部 浙江省平湖市 314201

2.杭州集益科技有限公司 浙江省杭州市 310012