燃料智能化全过程管控系统在循环流化床锅炉中的应用

张健

摘 要：截止2017年底，我国火电厂发电量占全国总发电量74%左右，而火电厂燃料费用占发电成本的70%左右，目前电煤价格逼近历史高点。随着燃料成本上涨和"竞价上网"供给侧结构性改革的深入，电力市场供求状况的变化给火电厂的成本竞争带来了巨大挑战。在众多煤炭企业扭亏为盈的时候电力企业出现了利润极速下滑甚至亏损现象。在如今煤价再度高起而企业经营面临亏损的情况下如何做到燃煤精细化管理，最大限度降低燃料成本对每一座燃煤火力发电厂就显得尤为重要。

关键词：智能化 全过程 燃料 火电厂

0引言

为适应市场，火力发电企业在保证环保、设备和人身安全的前提下，降低燃料成本，已经不再使用单一设计煤种，而是在燃煤掺配方面和优化机组运行方面挖掘节能潜力，最大限度降低燃料成本。如何降低成本追求利润的最大化是企业的主要目标，针对管理内控方面，采用智能化的体系与燃烧优化、配煤掺烧等智能化管控方式降低煤耗，在构建节能环保型的绿色发电企业的同时实现企业的降本增效。

1.目前行業燃料管控现状

火电厂燃料管理包括燃煤运输、煤场储存、燃煤掺烧等环节， 长期以来燃料管理效率低下， 传统的调煤、运煤、计量、采样为人工操作，管理漏洞增加、效率低下、产生人工成本。燃煤掺配方式由铲车在煤场掺配，经常出现运煤车辆排队堵塞、计量不准确、燃煤掺配不均和煤质不均，造成锅炉出力下降、热损失增加、燃烧不稳定、可调节性差，导致企业燃煤费用和发电成本增加。为了保障机组安全经济运行，智能化配煤与精准上煤是当前火电厂稳定煤质的最安全和最经济的方法，通过查阅相关资料数据，了解近年来，虽然很多火电厂，尤其是南方内陆省份电厂，由于煤源媒质不稳定，便希望通过对锅炉设备大力改造而取得稳定效果，如调整燃烧、改造燃烧设备和系统、采用新型燃烧器等措施，虽取得了一定的效果，但并未从根本上解决问题，因为改造后，煤质的变化又会带来相关的不同问题；因此通过在燃料进入炉膛前将不同煤种依据—定的原则按一定的比例进行混配，形成配煤掺烧，来满足锅炉运行的各种具体要求是较为科学和长久的办法。这和当前我们国家提出建立资源节约型企业是相吻合的

2.燃料智能化管控系统的组成

燃料智能化管控系统是综合运用自动化技术、计算机技术、信息技术、系统技术、现代化企业生产与经营管理技术和方法，在网络和数据库系统的支撑下，搭建了发电企业的燃料管理信息系统及综合查询服务系统，实现了燃料管理信息系统与外部有关系统的信息自动转换，建立了一个安全、可靠、高度开放的管理信息系统。具备燃料进厂过衡检斤、质量检验、审核校对、自动结算、统计报表管理、煤场煤罐管理、实时指标计算、自动考核、综合查询等功能。实现企业内部燃料管理的联网运行。通过企业内部与其他系统之间的横向集成，建立了一套安全、可靠、开放、先进、业务管理科学化、规范化的燃料管理信息系统。而智能化管控系统与精准配煤掺烧技术的应用，将从优化燃料科学智能调运、验收、堆煤、取煤、配煤、无人数字化计量等各个环节入手，实现各个生产链智能化科学应用，取得环保指标、经济指标 、安全指标的协同优化。智能化管控系统与精准配煤掺烧技术可解决原来燃煤的粗放式管理，实现智能化的燃料过程管理，该系统主要由下面三个系统组成：

1）全数字智能无人称重系统主要由全方位红外摄像头监控，智能语音提示系统，倒闸防撞系统等组成。

2）GPS+云网络智能运输管理平台，主要由车辆终端GPS、手持式读写器（PDA）、RFID读写器、进出厂天线、服务器等部分组成。

3）精准配煤掺烧技术通过对燃煤进行分类、分仓、分时段配煤的方式，可以根据锅炉燃烧需要对燃煤做出实时调整，优化配比方案。

3. 智能化管控系统应用

根据我公司300MW亚临界CFB锅炉特性及煤种结构，可利用利用皮带称重、程控调频以及锅炉负荷指令智能分析系统，有针对性的实施智能化分类、分仓配煤，钙硫掺烧，实现智能精准掺烧技术，通过全数字智能无人称重系统、GPS+云网络智能运输管理平台和精准燃煤掺配三个模块，把燃料过程管理、燃煤掺配管理及数字化煤场管理进行整合，形成一套燃料智能化管理体系。具体实现过程举例：当煤厂料位偏低时，安装有终端GPS运网络智能设备的运煤车，会收到一个派车指令，司机根据指令去指定煤矿装煤，装好煤后根据GPS轨迹到电厂驶过数字化无人称重平台，称重平台自动识别车号，准确计量记录后，根据指令到将煤卸到Gps轨迹指定位置堆放，运行监盘人员远程指令A、B活化给料器、斗轮机分别给四个煤仓上不同吨位，不同发热量煤种。假设根据省调指令，机组需要由15万负荷加到30万负荷，根据30万负荷指令服务器安装的精准配煤模块会自动计算出四个煤仓的最佳燃烧配比，并自动将指令发送给四个给煤机出力调频模块，每台给煤机根据指令频率对锅炉进行给煤。这种方式在煤质出现异常波动时可以通过及时调整皮带频率和煤仓给煤机出力的方式给予燃烧调整，能够及时避免掺配不均和煤质不均的问题，灵活可靠，提高了机组安全环保运行的稳定性，可最大限度的降低生产成本，发挥机组潜能。

4. 系统投入后产生的经济效益

预计产生经济效益和社会回报如下：

1）智能化调煤、计量、配煤节省人工费用：节约人员4人，按日平均工资175元计算，预计可节约年工资25万元。

2）加大掺烧劣质煤比例增加产生的经济效益 ：按分仓精准配煤后，保守估算每年节约原煤1万吨，多消耗劣质煤2.5万吨，按当前煤价计算1万×351元-2.5万×120元=51万元，全年预计可节约成本51万元。

3）降低尿素石灰石生产成本：通过实验数据，每万度电节约石灰石粉4.1Kg 按年发电量30亿，可节约成本21万元。

预计全年共计节约费用合计约97万元。环保数据达标率有显著提升，因负荷突增，环保数据可调整性差，利用分仓精准上煤技术，钙硫掺烧提高脱硫效率，得以可控调整

5.总结

该项目的应用可实现燃煤智能调运，快速、准确的称重计量，精准燃煤掺配时根据燃煤热值、硫份和价格三个因素对燃煤进行分类、分仓、分时段配煤方式，实现其能优良的快速响应机组负荷变化引起环保数据的可控运行调整实现其达标超低排放。整个流程形成一套比较完善的燃煤智能管控系统，提高了机组性能，增加了经济效益。

参考文献：

[1] 电力企业燃料管理存在的问题及对策[J].黄跃春.技术与市场；2013（08）

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[5] 韩鹏；某火电厂燃料全过程信息化管理系统开发与应用[D]；华北电力大学；2016年