基于數(shù)字化煤場的科學配煤摻燒實踐與應用

摘 要：近年來，火電企業(yè)大力開展配煤摻燒工作，對保障燃料供應、降低經(jīng)營成本起到了一定的積極作用。目前，隨著電煤市場的急劇變化，如何調(diào)整煤源結(jié)構(gòu)、開展精細化摻配、降低燃料成本成為擺在火電企業(yè)面前的一道難題。為了充分挖掘配煤摻燒潛力，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，大唐集團結(jié)合數(shù)字化煤場建設開發(fā)了科學配煤摻燒模塊，實現(xiàn)了企業(yè)配煤摻燒工作的科學化、精細化、數(shù)字化、智能化，提升了企業(yè)挖潛增效能力[2]。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化煤場；熱力試驗；數(shù)學模型；科學摻配方案

1 科學配煤摻燒工作流程（見圖1）

2 科學配煤摻燒優(yōu)化基本數(shù)學模型

基本數(shù)學模型：配煤摻燒配比優(yōu)化計算模型由單位質(zhì)量燃料成本目標函數(shù)及配煤約束條件組成。以發(fā)電機組的單位質(zhì)量燃料成本最低（摻配后的一噸煤經(jīng)濟成本最低）為目標函數(shù)進行摻燒配比優(yōu)化，約束條件即混煤煤質(zhì)約束，包括混煤收到基低位發(fā)熱量、收到基硫分、收到基揮發(fā)分等約束。

設摻配單煤煤種數(shù)量為N，各單煤配比系數(shù)依次用x1，x2，…，xN表示，機組單位質(zhì)量燃料成本用C表示，各單煤單位質(zhì)量燃料成本分別用C1，C2，C3，C4表示。那么，配煤摻燒具體優(yōu)化模型可按如下方式表示。

目標函數(shù)[3]：

3 科學配煤摻燒功能模塊介紹

科學配煤摻燒主要流程的內(nèi)容[2]：

3.1 企業(yè)可用煤源調(diào)研

火電企業(yè)調(diào)研確認企業(yè)周邊最大范圍內(nèi)的可供煤源，并向生產(chǎn)部門提供詳細的煤源可采購數(shù)量、質(zhì)量范圍、價格區(qū)間等基礎信息。

3.2 機組開展熱力試驗

火電企業(yè)按照可用煤源及時進行熱力試驗，確定不同機組、不同季節(jié)、不同負荷段、不同設備運行方式下（含影響摻燒的主要設備退出或故障）滿足安全、環(huán)保、經(jīng)濟的相關(guān)指標邊際條件，包括熱值、硫份、揮發(fā)分、灰分上下限以及對應的煤耗指標等。

3.3 建立數(shù)學模型

火電企業(yè)結(jié)合熱力試驗數(shù)據(jù)、煤場分區(qū)、設備改造等因素，建立科學的配煤摻燒數(shù)學模型。

3.4 數(shù)字化煤場合理分區(qū)

火電企業(yè)綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進行合理分區(qū)（可隨時根據(jù)實際情況進行調(diào)整），建立實時動態(tài)展示的數(shù)字化煤場。

3.5 入廠煤按煤場分區(qū)堆放

燃料“三大項目”按照煤場分區(qū)原則，自動指定入廠煤卸煤區(qū)域并指導堆放，實現(xiàn)數(shù)字化煤場各分區(qū)“收、耗、存”對應的“量、質(zhì)、價”數(shù)據(jù)的滾動加權(quán)、實時展示，為配煤摻燒計算提供基礎數(shù)據(jù)。

3.6 按負荷段生成配煤摻燒方案

系統(tǒng)綜合考慮數(shù)學模型不同時間段的負荷需求下的煤質(zhì)要求，按照輸入系統(tǒng)的當前可供煤源（最大化選擇）、最新煤價、庫存限值（各煤種合理庫存區(qū)間）等安全條件、環(huán)保條件、經(jīng)濟條件因素，生成實時在線的配煤摻燒方案。

3.7 配煤摻燒方案修正確認

火電企業(yè)負責管理配煤摻燒的人員根據(jù)當前生產(chǎn)需要、環(huán)保需求、設備運行方式、煤場可用煤情況（煤場設備故障時對摻配區(qū)域的影響；特殊天氣、特殊煤質(zhì)對摻配區(qū)域的影響），選擇、修改、確定最終摻燒方案。

3.8 配煤摻燒取煤調(diào)度單下達

經(jīng)負責管理配煤摻燒人員最終確認后的配煤摻燒方案，將轉(zhuǎn)換成取煤調(diào)度單并通過“三大項目”系統(tǒng)下達至輸煤專業(yè)執(zhí)行。

3.9 取煤指令執(zhí)行

斗輪機（或推煤機）等取料作業(yè)人員在輸煤指令時間段內(nèi)，按照取煤調(diào)度單到指定區(qū)域執(zhí)行取煤操作（有條件的可實現(xiàn)斗輪機的自動控制），斗輪機未按照制定的區(qū)域取煤或取的煤量與指令不符，系統(tǒng)會自動進行報警提醒（有條件的可實現(xiàn)設備閉鎖）。

3.10 數(shù)字化煤場數(shù)據(jù)聯(lián)動

數(shù)字化煤場各個分區(qū)根據(jù)實際取煤情況，自動進行計算，完成取煤后數(shù)字化煤場各分區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的動態(tài)變化。

3.11 指導采購調(diào)運、庫存管控

火電企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)摻燒的需要，結(jié)合企業(yè)各煤種庫存情況及時調(diào)整采購計劃、進行燃料采購。

4 科學配煤摻燒功能模塊展示

綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進行合理分區(qū)（可隨時根據(jù)實際情況進行調(diào)整），建立實時動態(tài)展示的數(shù)字化煤場。

4.1 配煤摻燒基礎數(shù)據(jù)錄入

錄入不同機組、不同季節(jié)、不同負荷下的配煤摻燒基礎數(shù)據(jù)（熱力試驗數(shù)據(jù)或經(jīng)驗數(shù)據(jù)）。同時錄入設備（制粉系統(tǒng)、環(huán)保主設備等）故障時的基礎數(shù)據(jù)。按機組、按日導入日負荷曲線（96個點，15分鐘一個點）。

4.2 配煤摻燒方案生成（見圖2）

4.3 取煤指令執(zhí)行

斗輪機通過識址裝置，實現(xiàn)按取煤指令的精準取煤。（見圖3）

5 初步成效及總結(jié)

科學配煤摻燒是新形勢下企業(yè)積極適應市場變化、優(yōu)化煤源結(jié)構(gòu)的必然選擇，是控制燃料成本、增加經(jīng)濟效益的內(nèi)在需求[4]。必須進一步深化和加強配煤摻燒工作，借力數(shù)字化煤場建設，推動配煤摻燒工作向科學化、精細化發(fā)展[5]。

參考文獻

[1]趙宇新.燃料“三大項目”建設探索與實踐[Z].2014.

[2]趙宇新.科學配煤摻燒探索與實踐[Z].2014.

[3]劉樂.配煤摻燒配比優(yōu)化模型計算方案[Z].2014.

[4]王喜文.工業(yè)4.0：智能工業(yè)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（12）.

[5]芮祥麟.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應用[J].軟件和信息服務，2014（10）.

作者簡介：于夢強（1984-），男，本科雙學位，工程師，主要從事火電廠集控運行、燃料管理等工作，主要研究方向為基于數(shù)字煤場的科學配煤摻燒、智能燃料管控。