燃料數字化管理系統在火電廠燃料管理中的應用

蘇宏剛

摘 要：隨著社會經濟和科技水平的快速發展，我國電力行業也穩步發展，與此同時，信息化時代，燃料數字化管理系統在火電廠燃料管理中得到廣泛的認可和應用。本文闡述了燃料數字化管理系統在火電廠燃料管理中的應用，為實際管理提供了一定的參考依據。

關鍵詞：數字化管理系統;火電廠;燃料

中圖分類號：F426.61;F270.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0125-03

Application of Digital Fuel Management System in

Fuel Management of Thermal Power Plant

SU Honggang

（Shanxi Lujin Wangqu Power Generation Co.， Ltd.， China Energy Investment Corporation，Lucheng Shanxi 047500）

Abstract： With the rapid development of social economy and science and technology， China's power industry has also developed steadily. At the same time， in the information age， fuel digital management system has been widely recognized and applied in fuel management of thermal power plants. This paper described the application of fuel digital management system in fuel management of thermal power plants， and provided a certain reference for practical management.

Keywords： digital management system;thermal power plant;fuel

燃料管理是火電廠管理的重要組成部分。通過分析可知，燃料成本占整個火電廠成本的70%左右，因此強化火電廠燃料的管理工作，有利于提高火電廠的經濟效益。數字化管理系統在具體運用中能為煤場的數字化管理和燃料堆放、取料提供技術支持[1]。通常，燃料管理涉及電廠多個職能部門，如采購、檢驗、運輸、維護及財務等部門，人們需要對燃料的價格、數量、種類、采購計劃及機組運行等信息數據進行匯總分析。火電廠燃料數字化管理系統能實現對燃料全過程的管理及實時監控，提高火電廠的管理水平，增加經濟效益，在一定程度上降低電廠的管理風險。

1 數字化煤場系統

所謂燃料數字化管理系統，是將自動化、信息化與互聯網思維集于一體的管理模式，能有效提取煤場內的斗輪機、原煤倉等設備運行信息，并將這些信息通過通信網絡平臺傳輸給管理人員、集控操作人員和燃料運行人員等，便于工作人員隨時掌握當前原煤倉中所配煤種的各項參數。利用該系統，火電廠可以從燃料采購到入爐都實現有效管理，同時可以對煤場內如何堆煤、配煤、取煤及如何燃燒進行合理決策，實現煤炭燃燒的自動化管理。燃料數字化管理系統是以實時監測煤場運行情況為目標，通過定位技術、無線射頻技術和數據疊加等技術，從斗輪機、皮帶秤和原煤倉等設備直接或間接地實時采集數據，以三維數字化煤場方式展示煤場進出煤狀態，同時嵌入實時煤場視頻監控畫面，使煤場管理人員、輸煤運行人員、集控人員可及時掌握煤場的動態存儲情況。鍋爐燃燒人員能提前掌握目前鍋爐原煤倉中的煤量、煤質，以便及時根據機組負荷和鍋爐燃燒情況調整燃燒方式，從而達到安全、經濟燃燒的目的，降低發電煤耗[2]。

燃料數字化管理系統的優勢具體體現在以下幾方面：利用三維圖像，可以直觀地看到煤場的運行狀況;利用數字化煤場模式，使煤場管理人員對煤的堆放與取煤方式提出最優的決策方案;實現燃料儲存定值存放的數字化管理;使卸煤、堆煤、取煤和上煤等數據聯動;通過對斗輪機的定位，實現煤場內遠程監控;工作人員可通過電子皮帶秤實時掌握并控制皮帶輸送煤情況;煤場內一旦發生異常，可以立即預警提示;通過對整個煤場各個環節進行精細化管理，確保整個煤場管理系統中數據的準確性和完整性。

2 對煤場進行數字化管理的關鍵技術

2.1 視頻重構的關鍵技術

人們要在數字化煤場管理體系中引入視頻重構技術，通過高清攝像頭，實時監控煤場內的堆放情況，然后利用邊緣檢測、圖像拼接等技術，合成煤場內煤堆的輪廓形狀，獲取煤堆輪廓的主要參數，建立煤場三維動態仿真模型。該技術的關鍵是對畫面邊緣的檢測與處理，即選取圖像中局部亮度特別明顯的部分進行邊緣檢測。邊緣提取分三步：求出原始監控圖像的橫向與縱向梯度;根據求出的橫向與縱向梯度得出具體的模值和幅角值;沿幅角方向求出模的最大值，獲得所需邊緣。

2.2 煤堆三維立體實時測溫與控溫體系的關鍵技術

基于物聯網技術，人們可以利用紅外傳感器測量煤堆表面的溫度，通過無線射頻將信號傳輸給上位機，實現對整個煤場多點測溫的監測與控制，并能實現及時報警，通過無線傳感網絡實現對整個煤場溫度的在線監控。該技術的關鍵是無線電通信技術，搭建監測系統的硬件平臺并開發底層軟件，構建無線網絡軟件系統，優化節點定位方式。基于ZigBee的短距離無線通信方案研究，可以提供較為穩定的數據傳輸平臺，并將溫度監測結果上傳至用戶終端，實現整個煤場自動報警和實時監控。

2.3 建立大煤質全動態分析數據庫及煤質評價體系

煤質分析大致可以分為元素分析和工業分析，分析對象包括發熱量、灰成分、全硫、灰熔融特性、自燃特性以及煤燃燒特性。基于大煤質全分析數據庫，人們可以從煤的安全、效率指標、經濟指標和環保指標等角度出發，直接引入煤質評價體系，對單種煤與混煤進行煤質評價研究。

2.4 建立開發設備性能預測模型

在研究燃用煤種與運行條件變更對鍋爐燃燒狀況的影響時，人們應從多個方面進行考慮，如煤的粉碎性、磨煤機內的爆炸性、結渣性、燃燒性以及二氧化碳排放量等，建立鍋爐性能預測模型，并給出鍋爐在特定條件下的節能環保運行方案。

3 燃料數字化管理系統的硬件、軟件系統結構和功能

3.1 硬件體系結構

燃料數字化管理系統采用的是B/S結構，而用于系統發布的服務器為HS，這種服務器對整個系統的安全與維護來說是非常有利的。在燃料數字化管理系統中，數字化煤場管理系統主要包括三大部分，即電廠服務器、系統應用服務器及客戶端。其中，電廠服務器負責獲取系統的實時數據，可使相關工作人員統計查詢結果，優化決策。這就實現了對煤場燃料管理的無縫銜接。而系統中的服務器與客戶端使用的框架結構是B/S結構。系統后臺服務器建立了計算機程序與數據信息庫。

3.2 煤場系統軟件功能

依據火電廠對煤場燃料管理的需求，人們對數字化智能管理系統進行綜合分析，可以總結出煤場數字化管理系統的功能。一是管理煤場的存煤時間，并直觀顯示煤場內的存煤量。二是利用圖片顯示，合理制定取煤方案及煤場計劃。上述功能的實現，必須建立在安全、環保及經濟的基礎之上，并需要具備有現代數字化配煤的特點。同時，該系統還能對煤場內煤堆溫度進行檢測管理，對燃料管理人員進行統計等。

4 燃料數字化管理系統的應用

燃料數字化管理系統具體應用于火電燃料管理中，可以從系統的設置、工作流程、數據統計和查詢、煤場實時工況、電廠燃料工作計劃、燃料管理系統的目標和管理模塊的設置等方面進行科學合理的設計。

4.1 系統設置

火電燃料管理人員需要對數字化管理系統的部分內容進行設置，如具體工作內容、軟件使用權限和工作便捷度等。在對煤場進行設置時，人們要考慮煤場的半徑、仰角和名稱。用戶管理是指設定數字化管理系統的用戶名稱和用戶密碼，部門管理是指數字化管理系統結合火電廠實際生產和運行情況，合理設置不同部門的具體工作職能，崗位管理是指設置的不同崗位和工作流程，權限設置是指根據火電燃料管理的實際情況，對不同使用者設置不同的訪問權限，確保數字化管理系統的穩定性和安全性。

4.2 工作流程

工作流程的有效控制是燃料數字化管理系統運行的關鍵，能夠為燃料提供配、燒、堆等合理決策。具體來說，主要包括購煤計劃、取煤記錄和工作提醒等內容。例如，在火電燃料管理中，人們可以利用數字化管理系統，結合煤場的實際存煤和煤種摻雜情況，提出切合實際的購煤計劃，同時在購煤時要重點關注燃煤的成分、揮發分和存煤發熱量等信息。智能化配煤是利用數字化管理系統結合火電廠實際運行情況，自動計算最佳的配煤方案，確保配煤的合理性。

4.3 數據統計和查詢

人們可以利用燃料數字化管理系統的數據查詢統計功能，自動查詢火電廠各方面數據信息，其主要查詢盤煤、上煤等信息。此外，該系統還可以評價煤種摻燒情況，查詢有關報表信息。入港查詢能夠快速查詢火電廠的來煤信息，盤煤查詢能夠統計火電廠近一周的燃料總量。

4.4 實時運行情況

火電廠可以利用燃料數字化管理系統，開展生產管理，具體表現為實時監測入爐煤、煤場三維信息以及各個機組運行情況。入爐煤監測可以實時反映目前爐煤的煤質和尾氣排放情況，以準確預測未來幾小時的入爐煤情況，進而為火電廠工作人員提供重要的決策依據。

4.5 燃料工作計劃

為了將燃料數字化管理系統運用于火電燃料管理中，人們要制定和完善火電廠燃料工作計劃。該計劃能夠滿足煤場可持續性運營，為實現高效運營，火電廠在開展燃料管理時要合理配置人力、物力等資源，成立數字化煤場管理項目小組。另外，可以聘請專家評估數字化燃料方案的具體實施效果，提升燃料管理的整體水平。基于燃料數字化管理系統，火電廠應當在燃料管理中完善系統業務，包括入庫管理、煤質管理和煤場管理，加強數字化燃料管理系統業務培訓，做好數字化煤場管理設備改造工作。

4.6 燃料數字化管理目標

燃料數字化管理系統是將傳感器、物聯網、信息技術和自動化技術等綜合利用的結果，同時也是實現煤場燃料從采購到入爐等一系列全過程的一體化管理系統。燃料數字化管理系統可以實現燃料從入廠到計量、采樣、化驗等環節的自動化管理，同時可以實現對信息流、燃料流以及燃料資金流的嚴格管控。燃料數字化管理系統包括很多重要環節，如燃料的入場、數量的統計、采集樣本、制作樣本、燃料的化驗、數字化煤場、燃料入爐管理、燃料數字化集中管控系統、燃料管理系統等。

火電廠燃料數字化管理未來能夠實現三大目標。一是燃料全過程管理實現數字化管理，電廠燃料管理的各個環節實現一體化，有關燃料的各種管理數據通過系統自動生成并經網絡實時傳輸，使燃料的管理全過程實現信息化。二是燃料的價值管理實現數字化，能夠根燃料的數量、質量和價格信息對燃料成本進行自動核算，確保火電廠燃料信息的準確性和真實性，從而有效提高系統管理效率。三是燃料控制管理實現數字化，能夠實時監控燃料流中每項工作的具體過程，一旦發現異常情況，會自動啟動報警，以提高燃料流的安全性和可靠性。

4.7 火電廠燃料數字化管理系統的模塊化設計

4.7.1 火電廠燃料的入場與計量管理。燃料入場管理主要內容包括：系統自動識別進廠車輛和列車、調度智能化、數字化燃料計量等。通常，火電廠的燃料主要靠火車和汽車運輸，管理人員只要將燃料的相關信息寫入RFID無線射頻卡中，和系統的原計劃信息進行對比，系統將自動完成進出廠車輛識別、采集煤樣和稱量等工作，并且將所有相關信息通過網絡傳輸到火電廠燃料數字化管理系統的數據庫中。火電廠稱量燃料的方式主要有軌道衡、皮帶稱、汽車衡等。無論使用哪種衡器，其都會通過RFID技術對車輛進行自動識別，同時可以將稱重的具體數據與礦源信息等自動匹配、自動上傳到燃料數字化管理系統的數據庫中。

4.7.2 樣本的采集和制作。一般情況下，火電廠使用全斷面機械采集煤樣本，利用無線射頻識別技術和相關機器視覺技術相結合的方式來實現自動定位采樣，這樣在燃料采樣過程中可以實現隨機設置多個采樣點、全程無人操作。同時，系統可以按照設定標準自動生成采樣方案，無人操作采樣的實現在一定程度上消除了人為干擾對采樣質量的影響。全自動制樣機可以自動從取樣機中獲取煤樣，實現采樣、取樣的一體化。可以說，從最開始通過采樣機進行取樣、破碎，到烘干、縮分，再到樣本的封裝、編碼和RFID識別等，全過程都將實現無人操作。

5 結語

火電廠燃料管理要充分應用燃料數字化管理系統，實現燃料從入場到入爐全過程的自動化和智能化。與傳統的燃料管理方式相比，它提升了燃料管理的效率和精度，有效降低了燃料成本核算帶來的風險，也提升了火電廠的燃料管理效率和經濟效益。所以，在火電廠燃料管理中，應用燃料數字化管理系統是火電廠未來發展的必然趨勢。

參考文獻：

[1]姚曉明.數字化煤場管理系統在火電廠燃料管理中的應用分析[J].科技與企業，2015（3）：21.

[2]雷先偉.數字化煤場管理系統在火電廠燃料管理中的應用分析[J].大科技，2015（8）：91-92.