燃煤電廠智能燃煤計量系統的設計與實現

摘要：燃煤費用在燃煤發電廠經營成本中占60-70%的比例。燃煤的準確計量是電廠燃料管理不可或缺的部分，但入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計量系統相互獨立，數據無法實現全區共享，難以實現管控一體化，為燃料精細化管理帶來較大制約。浙江浙能樂清發電有限責任公司在智能燃料的框架下，圍繞燃煤精確計量這個核心功能，設計開發了智能燃煤計量系統。

關鍵詞：智能燃煤計量系統；智能燃料；物聯網

一、前言

燃料費用在燃煤發電廠經營成本中占60-70%的比例[1]。燃煤的準確計量是電廠燃料管理不可或缺的部分，為燃煤貿易結算、電廠煤耗計算提供數據支撐，直接影響著電廠的經濟效益。目前，燃煤在接卸、輸送、存儲、摻配過程中，計量、分析技術、數據共享等方面存在不足，電廠燃料管理水平相對于主輔機設備管理而言水平較低，燃煤的堆損分析控制、煤倉煤量控制等缺乏有效的數據支持[2]。入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計量系統相互獨立，數據無法實現全區共享，難以實現管控一體化，為燃料精細化管理帶來較大制約。為加強燃料精細化管理，更好控制發電成本，浙江浙能樂清發電有限責任公司在智能燃料的框架下，圍繞燃煤精確計量這個核心功能，設計開發了智能燃煤計量系統。

二、電廠燃煤計量概況

燃煤電廠對燃煤的計量工作從整個生產過程來說，大約可分為三個方面：

（1）入廠煤的計量

電廠燃煤由陸路運輸的，可用軌道衡及汽車衡及電子皮帶秤計量；由水路運輸的，經皮帶機上的電子皮帶秤計量后直接進入煤場或生產過程。本文以樂清電廠為例，入廠煤的計量以電子皮帶秤為主要手段。入廠煤的計量與燃煤的貿易結算相關，其重要性不言而喻。而電子皮帶秤的計量受電子秤標定、燃煤輸送時灑落點、皮帶張力、輸送皮帶跑偏等因素的影響，不可避免的會出現計量偏差。如何加強電子皮帶秤的管理，減少其誤差，是電廠燃料管理的重點工作之一。

（2）煤場存煤的計量

煤場盤煤目前主要有三種方式：手持式盤煤儀盤煤、堆取料機激光盤煤及無人機盤煤。其中尤以堆取料機激光盤煤和無人機盤煤精度較高。但無論哪種盤煤方式，測量的均是煤堆的體積，而燃煤的堆積密度受煤種及堆高的影響又各有不同，因此，煤場盤煤往往難以做到完全準確。

（3）入爐煤的計量

入爐煤計量用于發電廠原煤倉上煤量的統計，準確的計算每爐或每倉的年、月、日上煤量，可以為電廠發電煤耗計算提供準確的數據。入爐煤計量也主要有三種方式：入爐煤電子秤皮帶秤計量、給煤機電子秤計量及煤倉稱重。

燃煤電廠對燃煤的計量手段多種多樣，但每種計量手段不僅本身存在誤差，彼此之間的計量數據也往往存在較大差異。入爐煤量、入廠煤量、煤場存量、煤倉煤量的計量系統相互獨立，數據無法實現全區共享，難以實現管控一體化，為燃料精細化管理帶來較大制約。如何有效利用電廠各種燃煤計量數據，提高燃煤計量精度，是燃料管理工作的重點，也是本系統研發的目的所在。

三、智能燃煤計量系統

（1）基于物聯網的數據平臺

基于物聯網的數據平臺是智能燃煤計量系統的。該平臺利用各種方式的通訊技術，連接入廠煤電子皮帶秤、入爐煤電子皮帶秤、給煤機電子秤、煤倉料位儀、斗輪機激光盤煤儀、無人機盤煤系統等計量裝置，實時采集各計量裝置的數據，實現數據共享。

（2）基于ID跟隨的全程計量

為實現燃煤的精細化管理，系統對每個批次的不同煤種生成一個唯一的跟蹤ID，該ID附帶了煤的眾多關聯屬性，包括煤種、船名、船次、日期、發貨煤量、水尺煤量等。

結合皮帶機運行狀態及斗輪機位置姿態等數據，在燃料卸煤、堆煤、上倉、入爐等過程中通過ID對不同煤種進行實時跟蹤，掌控燃煤實時動態信息（包括煤所處位置、煤量、、時間等變化信息），進而實現全程計量。

全程計量主要分以下三個步驟：

創建：在燃煤從前港離港時，電廠收到船運單，即創建全程跟隨ID。當一艘船運輸多個煤種時，多個ID被創建。

跟隨：在整個運輸、存儲、輸送等過程中，ID始終跟隨燃煤的作業及流轉狀態。過程包括：離港、錨地、靠泊、卸煤、輸送、存儲、上倉、煤倉給料等。

結束：在該批次燃煤的所有煤全部被上倉并燃燒完畢后，ID的生命周期隨著燃煤的生命周期結束而結束。

（3）基于大數據的智能分析

智能燃煤計量系統主要分析燃煤在運輸及流轉過程中的煤量的變化關系，通過全程燃煤跟隨ID，對煤的流轉全程進行實時跟蹤，直至燃煤全部進鍋爐燃燒完畢。系統按批次記錄煤在前港（運單）、碼頭（驗收）、入廠皮帶秤、煤場盤點、入爐皮帶秤、給煤機等煤量數據，并進行累積，計算煤場存煤、煤倉存煤，并通過對大數據的分析，實現以下功能：

a）提高燃煤計量精度：針某一批次燃煤的水尺量、入廠煤量、盤煤量、上倉煤量進行比對，如其中某個計量數據與其他數據存在較大偏差時，則該計量裝置可能存在計量偏差。系統可發出報警，提醒檢修人員對該裝置進行檢查校驗，從而提高計量精度。

b）獲取途損、場損等多種燃料管理數據，加強燃料管理：通過燃煤在各個階段的計量數據，按批次分析煤量的途損和場損等數據。如通過比對某一批次燃煤的入爐、入廠煤電子皮帶秤的累積量，即可獲得該批次燃煤的場損等。

c）獲取堆積密度，減少盤煤誤差：根據煤量和盤煤的體積數據，計算當前煤場的堆積密度，并運用大量歷史數據統計分析該煤種在煤場的統計堆積密度，從而提高盤煤精度。

d）煤倉動態監測：根據煤倉料位計、給煤機實時給煤流量等數據，實時智能分析煤倉中各煤種的煤位、煤量，為入爐煤種切換做出實時精準預測和監測。

四、結束語

智能燃煤計量系統利用物聯網獲取計量裝置的各種數據，實現數據共享，通過數據挖掘、智能分析獲取燃料管理的各種數據，提高燃煤計量精度，為電廠燃煤的精細化管理提高保障，為實現智能燃料系統提供數據支持，具有廣闊的應用推廣前景。

參考文獻：

[1]王小虎，數字化燃料管理系統技術研究[J].南方能源建設.2017（4）

[2]周洪元，燃煤電廠智能燃料系統的設計與實現[J].科技中國.2018（4）