智慧燃料系统设计与实现

王帆　沈炳华

摘 要针对火电行业智慧燃料系统为实际研究对象，依托于大数据挖掘技术，通过采集燃料运行过程和煤从离港到上仓燃烧过程中所有数据，然后智能分析数据相关性，提出燃料管理部门和运行部门工作和决策，增强火电行业核心竞争力，提高企业社会效益和经济效益。本文简化了工作流程，规范电厂科学化生产模式，监控力度生产各个环节加大。

【关键词】大数据挖掘 智慧燃料系统 智能分析 采集

1 引言

近年来，煤电矛盾和煤炭供需矛盾有增无减，物联网和信息技术的高速发展为发电企业设备的自动化和燃料管理的智能化提供了基础。电厂硬件设备的技术升级改造，如斗轮机实现全自动控制、电子皮带秤高精度主副秤系统、智能实时盘煤、煤温实时检测、采制化在线智能管控等，燃料运行系统的数据实现了与主机系统的实时共享，使智慧燃料系统的开发和建设成为了可能。本文提供必要科学手段，使用方便界面友好功能完善，优化燃料管理和指挥决策，数据管理需求能充分满足不同层级，具有辅助决策能力综合查询能力。

2 火电行业智慧燃料系统分析

智慧燃料系统采用现代化的技术为火电厂研制的一个大型软件系统，为提高火电行业经济效益和社会效益，增强企业竞争力，发挥了积极作用。火电厂燃料管理生产过程具有举足轻重地位，约占发电总费用70%，保证企业生产重要环节，降低发电成本，加速资金周转，减少资金占用，满足生产经营需要，促进燃料的节约，降低采购成本，追求目标是使企业获取良好收益。火电行业智慧燃料系统网络结构如图1所示。

针对火电行业智慧燃料系统现有情况，发现其存在以下共同问题。

（1）煤入厂时管理混乱，规范具有不可执行性。

（2）填写不容易，表述不清晰相关表格。

（3）针对非常困难相关业务查询工作，工作效率降低并且费时费力，相关数据不能当场调出，某些数据丢失现象严重。综上所述，火电行业智慧燃料系统总体结构如图2所示。

2.1 煤堆测温模块

煤场管理中，自热、自燃现象普遍存在，煤堆自热、自燃不仅浪费能源增加发电成本而且自燃产生的一氧化碳、二氧化硫等有害气体严重的污染环境。煤堆自燃往往需要具备三个主要条件。

（1）煤质有自燃倾向。

（2）供氧条件好。

（3）散热条件差。

本文针对进厂煤质进行分析，对易燃的煤种，在堆放的过程中，优先考虑堆放在散热条件好的煤场中，另外对煤堆进行实时测温。对煤堆的不同位置进行测温棒实时测试，实时采集煤堆的温度。当某个测点温度达到50度的时候，软件会发出高等级的报警，现场必须及时行动，根据测点位置描述，在测点附近寻找自燃点，及时把自燃的煤堆翻开、冷却、再压实，最后再把测温探头插入，继续监测煤温。

2.2 智慧掺烧模块

根据机组对燃煤煤质参数的要求，人工输入热值、硫分、灰熔点等约束条件。依据煤场存煤的煤质、库存量等、实时煤价以及历史掺烧方案等综合信息计算分析得出按照成本由低到高排列的推荐配煤方案列表，供运行人员选择。运行人员可以手工调整得到最终的配煤方案，并保存到方案历史库中，为以后的配煤掺烧提供参考。

掺烧系统同时提供指定煤种按照不同比例计算出掺配后混煤的煤质参数，计算时也可以限制煤种数，限定某种煤的使用量使生成的配比方案更容易和实际情况相符。

根据历史掺配方案及机组实际燃烧的分析数据，掺烧系统计算出机组适合燃烧的煤种信息，为机组配煤提供更准确的依据，为煤种采购提供决策依据。

2.3 堆煤上仓模块

煤船从港口发出后，船运信息录入或传送到系统中；系统在煤船到达前，提醒工作人员做好煤船靠泊准备。堆煤模块会根据天气，煤船运煤量，煤种特性，设备状态、电厂现存煤量及煤场现存煤种的分布等条件计算出位置最优的煤堆位置供卸船堆煤。上仓模块根据机组负荷曲线、煤场储煤情况、输煤设备工况、原煤仓煤位煤量、天气情况等，选择最优的掺配方案，进行最优取料计划，包括预计取料作业时间、取料煤种、煤量、取料区域（煤场位置），取料去向（原煤仓编号）等。上仓过程中，系统实时显示原煤仓分层状况，包括煤位、煤种、煤量、占比、给煤机的流量图等信息，为工作人员调整上仓煤种、煤量提供决策依据。

2.4 全程计量模块

运煤船发出后开始对该批煤计量进行实时跟踪，记录船运单煤量、煤船水尺结算煤量、入场皮带秤煤量、堆场盘点煤量、入炉皮带秤煤量等信息，通过前后计量数据的比对，发现计量偏差，提高計量精度。通过全程计量，系统分析煤的途损、场损、入炉煤量等，为输煤单耗、度电成本等关键经济指标提供可靠数据，同时为班组的竞赛排名提供数据支持。通过全程计量，工作人员可获得煤场的煤堆动态，包括煤场存煤量、煤堆温度、堆煤天数、煤炭价格等信息，对采购部门煤种的采购提供决策指导。

2.5 智能分析模块

针对历史数据进行分析处理，采用大数据挖掘计算机技术，燃料全流程实时计算机神经网络算法，建立相关预测及分析模型，通过对各中数据信息的综合、归纳、分析等形成了一个智能化的燃料数据平台。为数字化煤场提供了坚定的基础。以堆煤为例，系统以煤种跟踪为基础，记录煤种通过卸船机，皮带机，斗轮机等设备堆放在煤场过程中每个设备的运行时间，耗电量等信息。为堆煤成本计算提供了数据基础和堆煤过程优化提供基础。

3 智慧燃料系统应用价值分析

整体实现燃料管理系统，其目的旨在提高效率，实现系统关键部分全部功能，针对通用性开发模式，设置子模块功能共同属性，详细设计需求分析。通过实地调研燃料部流程，设计系统需求分析结构，层次划分电力行业生产调度流程，描述关联的子模块，参考提供系统开发依据，明确系统及用户的需求，架构设计相关功能需求分析，绘制清晰的系统层次。实现系统过程进行实际需求调整，满足用户实际需求准则，测试对应子模块或功能模块，燃料管理系统上线运行并获得用户认可。

针对系统业务获得较大收获，技术整体开发调研与沟通现场，其重要性充分认识团队合作，团队协作能力锻炼了自己，语言表达能力与理解能力锻炼了自己。针对系统技术进行了详细学习，软件工程思想体会系统关键技术模式，实际应用距离整体开发，燃料管理系统深刻感受到了理论重要性。实现交付使用燃料管理系统开发工作，克服困難完成团队和个人功能需求。智慧燃料系统应用价值主要有以下几个方面内容。

（1）消除了燃料、生成、运行等部门之间信息独立的问题。使各部门数据共享可全面了解电厂生成情况。

（2）集中式监控衔接了设备、视频和燃料业务数据，最大程度的控制了人为因素，尽可能避免人为作弊。

（3）合理的配煤掺烧保证机组热值稳定，促进设备治理，提高设备性能，直接影响机组经济指标数据。

（4）数字化煤场管理、智能堆取、配煤掺烧、设备治理等手段良性循环，直接导致煤炭采购总成本，煤炭消耗总成本、煤场管理成本下降。

（5）配煤、煤场管理以及配煤掺烧促进设备改造，导致设备使用率增加，燃烧稳定，煤质稳定，非计划停机次数减少，电量增加。

4 结论

针对电厂燃料进行全过程管理，实现了对船运煤船的调度，煤种的堆放，煤种的上仓燃烧，提供了一揽子方案。充分发挥网络化，智能化，自动化的优势，企业效益与社会效益获得巨大，电厂燃料管理实现降低成本，决策指导加强，管理水平提高，采购成本降低，改造传统企业的道路开辟现代高科技手段。以后的工作中，将进一步改进和优化系统功能充分发挥智慧燃料系统的作用。

参考文献

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作者简介

王帆（1972-），男，浙江省平湖市人。大学本科学历。现为浙江浙能嘉华发电有限公司燃料部主任工程师。研究方向为智慧燃料系统应用。

作者单位

1.浙江浙能嘉华发电有限公司燃料部 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