基于数字化煤场的科学配煤掺烧实践与应用

摘 要：近年来，火电企业大力开展配煤掺烧工作，对保障燃料供应、降低经营成本起到了一定的积极作用。目前，随着电煤市场的急剧变化，如何调整煤源结构、开展精细化掺配、降低燃料成本成为摆在火电企业面前的一道难题。为了充分挖掘配煤掺烧潜力，提高企业经济效益，大唐集团结合数字化煤场建设开发了科学配煤掺烧模块，实现了企业配煤掺烧工作的科学化、精细化、数字化、智能化，提升了企业挖潜增效能力[2]。

关键词：数字化煤场；热力试验；数学模型；科学掺配方案

1 科学配煤掺烧工作流程（见图1）

2 科学配煤掺烧优化基本数学模型

基本数学模型：配煤掺烧配比优化计算模型由单位质量燃料成本目标函数及配煤约束条件组成。以发电机组的单位质量燃料成本最低（掺配后的一吨煤经济成本最低）为目标函数进行掺烧配比优化，约束条件即混煤煤质约束，包括混煤收到基低位发热量、收到基硫分、收到基挥发分等约束。

设掺配单煤煤种数量为N，各单煤配比系数依次用x1，x2，…，xN表示，机组单位质量燃料成本用C表示，各单煤单位质量燃料成本分别用C1，C2，C3，C4表示。那么，配煤掺烧具体优化模型可按如下方式表示。

目标函数[3]：

3 科学配煤掺烧功能模块介绍

科学配煤掺烧主要流程的内容[2]：

3.1 企业可用煤源调研

火电企业调研确认企业周边最大范围内的可供煤源，并向生产部门提供详细的煤源可采购数量、质量范围、价格区间等基础信息。

3.2 机组开展热力试验

火电企业按照可用煤源及时进行热力试验，确定不同机组、不同季节、不同负荷段、不同设备运行方式下（含影响掺烧的主要设备退出或故障）满足安全、环保、经济的相关指标边际条件，包括热值、硫份、挥发分、灰分上下限以及对应的煤耗指标等。

3.3 建立数学模型

火电企业结合热力试验数据、煤场分区、设备改造等因素，建立科学的配煤掺烧数学模型。

3.4 数字化煤场合理分区

火电企业综合考虑各煤种的类别、煤场存放条件、掺配硬件条件等因素，按照掺烧需要将煤场进行合理分区（可随时根据实际情况进行调整），建立实时动态展示的数字化煤场。

3.5 入厂煤按煤场分区堆放

燃料“三大项目”按照煤场分区原则，自动指定入厂煤卸煤区域并指导堆放，实现数字化煤场各分区“收、耗、存”对应的“量、质、价”数据的滚动加权、实时展示，为配煤掺烧计算提供基础数据。

3.6 按负荷段生成配煤掺烧方案

系统综合考虑数学模型不同时间段的负荷需求下的煤质要求，按照输入系统的当前可供煤源（最大化选择）、最新煤价、库存限值（各煤种合理库存区间）等安全条件、环保条件、经济条件因素，生成实时在线的配煤掺烧方案。

3.7 配煤掺烧方案修正确认

火電企业负责管理配煤掺烧的人员根据当前生产需要、环保需求、设备运行方式、煤场可用煤情况（煤场设备故障时对掺配区域的影响；特殊天气、特殊煤质对掺配区域的影响），选择、修改、确定最终掺烧方案。

3.8 配煤掺烧取煤调度单下达

经负责管理配煤掺烧人员最终确认后的配煤掺烧方案，将转换成取煤调度单并通过“三大项目”系统下达至输煤专业执行。

3.9 取煤指令执行

斗轮机（或推煤机）等取料作业人员在输煤指令时间段内，按照取煤调度单到指定区域执行取煤操作（有条件的可实现斗轮机的自动控制），斗轮机未按照制定的区域取煤或取的煤量与指令不符，系统会自动进行报警提醒（有条件的可实现设备闭锁）。

3.10 数字化煤场数据联动

数字化煤场各个分区根据实际取煤情况，自动进行计算，完成取煤后数字化煤场各分区相关数据的动态变化。

3.11 指导采购调运、库存管控

火电企业根据生产掺烧的需要，结合企业各煤种库存情况及时调整采购计划、进行燃料采购。

4 科学配煤掺烧功能模块展示

综合考虑各煤种的类别、煤场存放条件、掺配硬件条件等因素，按照掺烧需要将煤场进行合理分区（可随时根据实际情况进行调整），建立实时动态展示的数字化煤场。

4.1 配煤掺烧基础数据录入

录入不同机组、不同季节、不同负荷下的配煤掺烧基础数据（热力试验数据或经验数据）。同时录入设备（制粉系统、环保主设备等）故障时的基础数据。按机组、按日导入日负荷曲线（96个点，15分钟一个点）。

4.2 配煤掺烧方案生成（见图2）

4.3 取煤指令执行

斗轮机通过识址装置，实现按取煤指令的精准取煤。（见图3）

5 初步成效及总结

科学配煤掺烧是新形势下企业积极适应市场变化、优化煤源结构的必然选择，是控制燃料成本、增加经济效益的内在需求[4]。必须进一步深化和加强配煤掺烧工作，借力数字化煤场建设，推动配煤掺烧工作向科学化、精细化发展[5]。

参考文献

[1]赵宇新.燃料“三大项目”建设探索与实践[Z].2014.

[2]赵宇新.科学配煤掺烧探索与实践[Z].2014.

[3]刘乐.配煤掺烧配比优化模型计算方案[Z].2014.

[4]王喜文.工业4.0：智能工业[J].物联网技术，2013（12）.

[5]芮祥麟.工业互联网大数据应用[J].软件和信息服务，2014（10）.

作者简介：于梦强（1984-），男，本科双学位，工程师，主要从事火电厂集控运行、燃料管理等工作，主要研究方向为基于数字煤场的科学配煤掺烧、智能燃料管控。