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    • 火电厂燃料管理智能化建设思路

        摘    要:

        燃料成本是火力发电厂最大的生产成本,其管理水平的高低很大程度上决定了企业生产成本的高低,但是由于传统的燃料管理信息化水平低,数据处理能力弱,在管理过程中涉及部门、人员多,导致管理效率低,燃料全过程反馈修正滞后。随着大数据、人工智能、物联网概念的提出和相关技术的不断成熟,通过运用新技术使燃料管理更加智能、高效成为可能。

        1 概述

        燃料成本占火电成本的80%左右,是火电厂最大的成本支出,燃料管理水平的高低直接影响着火电企业的经济效益,可以说精细化燃料管理是火电企业经营的生命线、安全生产的保障线、成本管理的主控线。

        传统的燃料管理虽然通过一些软件系统辅助企业开展燃料管理,但由于缺乏对燃料的采购、存储、掺烧、评价的全过程管控,导致传统的燃料管理系统更像是一个燃料管理的数据库,日常的燃料管理工作仍主要依靠人工管理。由于燃料管理涉及采购、调运、计量、采制、接卸、存储、配煤掺烧及烧后分析等多个环节,涉及面广,信息量大,依赖人工管理只能将各环节拆分,统筹管控能力差,并且由于人工传递信息中间环节多,不可避免出现信息传递衰减。现实中因人员对整体信息掌握不全而导致生产计划编制不合理的情形并不少见。此外,出于廉政管控需要,一些火电厂将燃料的采购、计量、化验分别归属不同部门,这也在制度上阻碍了燃料信息流动,为做好燃料管理工作,火电企业的相关管理人员不得不奔赴各种会议用于沟通和协调解决燃料管理方面问题。总体来说,传统燃料管理存在人工成本高,管理效率低,信息传递速度慢,修正反馈耗时长等缺点。

        随着物联网、大数据、人工智能、图形自动测绘等技术的不断发展和成熟,结合多传感器、激光测绘技术,建立一个以数字化煤场、智能化配煤掺烧管理为基础,服务于综合燃料成本管控的智能化燃料管理系统的基础条件已经成熟。

        2 智能化燃料管理建设思路

        火电厂燃料管理的根本目标是在保证机组安全运行的前提下最大限度地降低发电企业的综合生产成本,火电厂一切与燃料相关的管理最终也服从和服务于该目标,因此,智能化燃料管理系统的建设思路也应该紧紧围绕此目标。该系统应是建立一个以数字化煤场、智能化配煤掺烧为基础,涵盖采购、调运、计量、接卸、化验、燃烧监测等多环节的火电厂燃料全流程智能化理系统。系统结合煤炭市场报价、脱硫物资价格、厂内存煤、燃料主设备检修计划、机组开机方式和电量信息,并通过数学模型自动分析与燃料相关的各项指标成本占比,快速而准确地调整配煤掺烧方案,定期调整燃料采购、厂内煤炭存储方案。智能化燃料管理的建设重点是数字化煤场和智能化配煤掺烧子系统,采购和厂内存储主要根据数字化煤场和智能化配煤掺烧子系统数据,结合煤炭市场信息实现动态寻优。

        2.1 数字化煤场

        数字化煤场简单说就是煤场存煤信息的数字化展示,通过建立煤场料堆的三维图形,同时填充煤场存煤的煤质信息,实现煤场信息的全面、直观、实时、动态展示。火电厂的数字化煤场系统应包括不同煤场和同一煤场不同区域存煤的重量、热值、水分、硫分、挥发分、价格、入厂时间、煤堆温度等信息;根据采购变化以及厂内存煤情况,动态调整煤场各煤种的存煤区域空间。通过精准识别煤场堆取煤设备作业状态及位置,实现对煤场作业动态的实时监测。根据固定式激光盘煤仪测绘的三维图形计算出料堆体积,并结合不同煤种不同堆积方式的历史密度数据,实时得出煤场存煤量。通过获得存入煤场的入厂煤信息(如供货商名称、发站、入厂时间)和化验结果,形成煤场存煤的煤质信息;通过实时或定期测量获取煤场测温数据。将煤堆的各项质量信息及煤场温度信息在煤场三维图形上展示,实现煤场管理的数字化。

        对于推土机在煤场开展拢煤作业后,人工在三维图形中标记新拢煤堆位置,根据人工估算拢煤量后系统自动建立煤堆模拟图形,并在下一次激光盘煤仪对该区域扫描后进行图形修正;拢煤的煤质信息由人工选择该煤种的入厂批次后系统自动填充煤质信息。每月月末根据煤场盘点结果对数字化煤场数据进行修正,确保数字化煤场数据准确。

        2.2 智能化配煤掺烧管理

        智能化配煤掺烧管理的核心逻辑是根据目标锅炉特性、常用煤种特性、结合现场设备条件穷尽掺配烧方案(配煤方案必须保证机组安全、环保指标合格),并同时计算出方案的预估效益,以效益最大进行排序,剔除因设备原因不能实现的配煤掺烧方案,选择当前可实现的效益最佳的配煤方案。

        2.2.1 配煤掺烧方案执行跟踪

        在机组上煤前,系统自动生成配煤掺烧方案并经人工审核确定后发送至相关班组和个人。在上煤过程中,通过输煤系统与智能化配煤掺烧系统信息共享,并结合数字化煤场和其他煤源点(如煤沟)存煤种信息,实现对配煤环节执行情况的实时跟踪。

        当原煤仓煤种变化时,通过原煤仓煤位变化和磨煤机出力,推算出新上仓煤种入炉时间,提前向锅炉值班员推送燃烧调整建议。

        2.2.2 配煤掺烧评价、优化

        通过单位时间配煤掺烧产生的实际效益,即供电和供热(汽)收益减去对应的掺烧成本形成的效益,对配煤掺烧方案进行评价,该评价中的发电成本主要指与燃料管理相关的发电成本,包含燃料成本、输煤系统和制粉系统耗电成本、稳燃投油成本、脱硫成本、欠发电量损失(包括电网考核)等成本;对因配煤掺烧导致的机组非停和烟气排放环保超标直接评价为不合格,配煤掺烧方案自动进入系统黑名单。

        通过对实际产生的效益与方案实施前系统估算效益之间的差值原因进行分析,并不断优化使估算值尽可能接近实际值,不断提高系统在掺烧前对结果估算的准确性,从而提高配煤掺烧智能化水平。

        通过程序预设报告格式,由系统自动生成一定时间段内的配煤掺烧评价报告,提高配煤掺烧工作定期评价、总结效率。

        2.3 智能化燃料管理

        智能化燃料管理是在智能化配煤掺烧和数字化煤场建设基础上,通过进一步完善燃料的采购、调运、卸储自动管理,实现燃料全过程的智能管理。

        2.3.1 煤炭采购调运管理

        根据月度电量计划、开机方式,结合市场煤炭价格、可采购数量、煤场各煤种存煤量,以成本最低为原则制定月度配煤掺烧方案,并据此计算出各煤种月度耗用量,结合上月末厂内各煤种存煤量生成本月度燃料采购方案,经人工审核后执行。在迎峰度夏、度冬及煤炭市场波动期间,可根据库存调控需要人工增减月度采购总量,系统自动匹配增减各煤种采购量。

        根据月度采购计划、煤场存煤情况、各煤种日耗量,系统自动生成日调运计划,并根据月度采购计划执行情况和煤场存煤情况,定期调整月内后续调运日计划,实现煤炭均匀到厂。

        2.3.2 煤炭接卸、存储管理

        根据月度煤炭采购计划、月度电量计划和开机方式,结合煤场各煤种存煤信息,系统自动对煤场储煤区域进行调整,并生成月度煤场储煤作业方案,经人工审核后执行。如果电量、开机方式、来煤等信息与月度计划有较大变化时应由人工及时修正煤场储煤方案相关数据,以确保储煤计划紧跟生产实际变化。

        每日根据月度煤场储煤计划、入厂煤炭信息、入厂煤接卸设备状况、煤场存煤情况、配煤掺烧方案等信息由系统对各入厂煤接卸场地和接卸煤量进行分配;接卸与上煤工作矛盾时,系统优先执行上煤任务,确保机组燃煤供应安全。

        3 智能化燃料管理系统建设步骤及风险控制措施

        智能化燃料管理系统有涉及范围广、建设难度大、投资高、建设周期长、电厂本特色突出等特点,为控制建设风险,提出以下建议。

        1)系统建设分步走,将智能化燃料管理系统分步实施,成熟一个环节再推进下一个环节。建设思路是先建设数字化煤场,再建设智能化配煤掺烧,最后整合采购、接卸、存储等环节,最终实现燃料全过程的智能化管理。

        2)充分利用现有资源,通过整合现有的燃料数据库、SIS系统、输煤程控系统等信息,减少建设成本。

        3)根据智能化燃料管理系统运行情况,及时调整部门和岗位职能,适当减少燃料的生产、管理各环节员工数量和岗位设置,降低企业人工成本。

        4 结语

        随着国家2025战略提出,各行各业转型升级已悄然进行,国内发电集团也相继提出诸如数字化电厂、智慧燃料等发展概念,有的企业也在一定范围内也开展了燃料管理智能化建设,但目前行业内仍缺少完整的燃料智能化管理建设经验,再加上近几年火电企业盈利能力下降,智能燃料相关技术进步较快等因素,火电企业在建设过程上也存在等一等、看一看的想法。虽然建设过程存在困难,但火电厂的数字化、智能化建设的趋势不会因此而停滞,特别是相对火电厂的机炉电专业,燃料部分的信息化程度普遍偏低,因此更需要补齐建设短板。

        此外,由于项目投资大、建设周期长,建议各火电厂上级单位集中系统内的人力物力,实行“框架顶层设计、实施过程统一指导、建设节奏分步分批,细节特色各厂实施”的建设思路,不仅有助于形成集团统一的智能燃料管理标准,而且通过专业建设团队设计建设,在燃料智能化管理无成熟经验参考的情况下有利于总结项目经验,减少建设弯路。

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