配煤掺烧系统智能化升级改造

庞有玺

摘要：本公司通过对配煤掺烧系統进行智能化升级改造，使配煤掺烧工作趋于更加科学化、高效化、精准化，为公司降控燃料成本，提高配经济效益发挥了重要的作用。

关键词：配煤掺烧系统;精准;科学;智能;经济效益

引言：配煤掺烧技术是一项通过将两种或多种煤质的煤进行掺混燃烧的技术，这项技术既能减少燃用劣质品种的煤造成的锅炉事故，又能提高锅炉排放表现，满足排放法规的要求[1]。火电企业为降低燃料成本，在满足锅炉稳燃运行和达标排放的前提下，综合考虑经济性，采用主烧煤种与低热值或高硫的劣质煤种进行混配掺烧，尽可能获得最大的经济效益。由于燃煤价格受政策、市场影响波动大，火电企业不可能完全掌握燃煤的价格趋势，因而探索、研究出一套智能化的配煤掺烧系统，从主关方面进行深入配煤掺烧对降低发电成本显得尤为重要。

一、配煤掺烧系统智能化升级背景

起初本公司通过建设“煤场管理信息系统”，实现了煤场图形化、表格化管理与应用，可实时了解卸船煤种、煤质、煤量等动态信息，相对传统纸质台账的管理方式，系统的应用提高了煤场管理的时效性和信息化水平，对于加强厂内燃料调度管理发挥了作用。

随后在“煤场管理信息系统”的基础上补充开发了“配煤掺烧决策支持模块”，解决了配煤掺烧方案的生成与执行的实时流程化管理，可较为清晰的掌握机组带负荷能力，应对负荷变化的能力有了较大提高，系统的应用在降低燃料成本方面发挥了一定作用，但精准化、科学化与智能化程度有限，需要进行进一步升级改造。

二、配煤掺烧系统智能化升级的必要性

1、在燃煤价格受客观因素影响的情况下，通过提高配煤掺烧系统科学化、智能化程度高，实现更大的经济效益。

2、原有系统需要大量的人工干预，智能化程度有限，难以满足快速、精准、分时配煤掺烧的需求。

3、随着大数据与人工智能等先进技术理念的不断发展，实现配煤掺烧智能化的外部条件逐渐具备。

4、上级公司对配煤掺烧工作提出了更高的目标和要求。

三、配煤掺烧系统智能化升级内容及成效

1、数字化煤场的优化与集成

将煤场管理、接卸煤管理、配煤掺烧方案制定、方案执行、运行监控、数据统计和监督评价固化到系统中，采用各环节一体化管理，实时在线显示，各执行环节密切联系，提升了煤场管理及配煤掺烧管理模块功能，提高了配煤掺烧过程的分时、精确和灵活管控水平。

2、分时精准配煤模块

1）数据集成：通过与SIS系统、燃料三大项目系统等进行接口，自动实时获取配煤掺烧业务流相关信息，包括含接卸、检斤检质、堆煤、配煤、上煤、制粉、燃烧、脱硫脱硝、除灰除渣等系统设备。

2）开放规则库：将大量的掺烧试验取得的不同环境温度、不同负荷、不同煤质条件下机组安全性、经济性、环保指标特性数据，不同工况条件下入炉煤热值、硫份、灰分、灰熔点等煤质数据控制边界条件，形成各机组各种工况下最经济的经验规则库，作为配煤掺烧建模的基础。通过建立开放的经验规则库，将目前由配煤掺烧专责、锅炉、脱硫、输煤除尘专业共同制定掺配方案的经验标准等条件数字化、规则化、智能化。

3）系统建模

采用多种数学方法建立计算模型，在现实混煤特性预测的基础上对掺配目标进行多维自动寻优计算，智能化生成满足机组运行要求的最优配煤方案。

4）方案生成

根据负荷预测，结合输煤系统、制粉系统及脱硫环保系统等影响配煤掺烧设备的可用状态，综合考虑煤场存煤结构的变化、高挥发份煤种存储周期的控制、煤堆发热监测情况和接卸煤对取煤方式的影响等因素，依据各机组不同工况下最经济的配煤掺烧试验数据，即不同季节、不同负荷入炉煤热值、硫份、灰分、灰熔点温度等煤质控制边界条件，按照预测的各机组负荷的低谷、平峰、高峰时段变化，确定次日的分时段配煤掺烧方案。方案审核过程中，若出现无法满足机组安全、环保、经济和带负荷要求时，可依据最新的调度负荷计划和机组实际运行情况进行修正，重新制定掺烧方案。

5）方案的执行与优化

系统依据转入执行状态的方案，结合是否有卸煤作业、卸煤速率的控制、斗轮机走位时间、清煤场、输煤电率控制等具体影响因素，安排输煤设备运行方式，利用配煤掺烧管理系统煤仓煤质、煤位实时监控数据，以及给煤机给煤量变化，控制各煤仓加仓煤量及方案变更时间，确保煤仓煤种变化符合分时段掺烧方案。

6）运行控制与优化

各机组运行人员，通过配煤掺烧管理系统实时掌握本机组正在执行掺烧方案，依据配煤掺烧煤仓煤种、煤位实时监控数据，监控本机组各煤仓煤种、煤质变化情况，并按照机组负荷出力、环保指标控制要求，及时调整制粉系统、脱硫、除尘系统等运行方式;并遵循在满足机组带负荷能力前提下，优先燃用劣质煤的制粉系统运行、优先增加劣质煤制粉系统出力的原则，实现经济煤种掺烧量最大化的目的;同时，运行人员可通过总煤量与负荷的对应关系、磨煤机出口温度的变化、积灰排渣结焦情况、脱硫脱硝等参数的变化，反向判断入炉煤种与方案的一致性。

方案执行过程中，若出现调度临时修改负荷计划曲线或设备异常状况，无法满足机组安全、环保、经济和带负荷要求时，可依据最新的调度负荷计划和机组实际运行情况进行修正，重新生成制定掺烧方案。

7）专业监督及技术支持

专业技术人员对配煤方案的实施、技术措施的执行进行日常监督和在线监督，跟踪配煤掺烧过程易发的环保指标异常、积灰结焦、汽温偏差、调节迟缓、水冷壁高温腐蚀、燃烧器安全、经济性影响等技术问题，及时分析原因，提出风险提示，并优化技术措施、指导运行调整优化或提出设备治理、改造方案。

3、配煤掺烧全过程、实时监测与指导

集中展示机组指标监测与统计运算、原煤仓存煤监测、负荷能力预测、环保安全指标预测、设备异常报警等，在掺烧过程运行控制及设备状况发生偏差、异常，未达到机组带负荷及安全、环保、经济最佳运行工况时，系统能依据经验规则库及历史建模数据，及时给出提示和优化建议，指导运行及时调整和应对处置。

4、燃料采购指导

将目前实际执行的燃料采购计划的制定、调整工作机制固化到系统中，实现燃料采购的信息化管理，达到更加科学、合理和便捷应用。

根据月度调度电量计划、机组开机方式初步预测运行机组负荷率，综合考虑煤场库存量、存煤结构、影响配煤掺烧的输煤、制粉、脱硫等主要辅机设备运行状况及检修计划，进口煤检验通关周期，煤炭市场价格变化，不同季节高挥发份煤种存量及存储周期的控制等因素，在满足机组带负荷能力、环保指标可控、燃煤库存合理前提下，以最大限度的降控煤价为目标，确定月度燃煤量、质采购计划及供煤船期。

依据实际电量完成情况与计划电量的偏差、开停机方式的变化、影响配煤掺烧设备的运行状况变化、燃煤库存及存煤结构与计划的偏差，系统能够对采购计划和后续供煤船期给出修正建议，控制合理的燃煤库存总量和存煤结构，满足配煤掺烧的需要。

四、结语

通过对配煤掺烧系统进行智能化升级，实现了精细配煤、精益管理的闭环工作管理;建立了开放的掺配经验规则库，持续将人工经验和试验数据规则化应用;实现了分时、精准配煤与加仓，提高加仓的灵活性，以最经济的配煤与掺烧快速响应负荷调度;实现了指导燃料采购的信息化管理;实现了基于“配煤掺烧奖励管理办法”实现评价、考核与奖励机制的实时在线运行;通过智能化配煤掺烧系统的辅助管理，公司2020年经济煤掺烧比例完成71%，进口印尼褐煤掺烧比例完成29%，实现经济效益数亿元。

参考文献：

1.谷增义 .基于配煤掺烧的煤场数字化管理系统[B] .应用能源技术.1009—3230（2018）01—0015—04