電力行業燃料智能化管控系統應用研究

  • 2019-06-21
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燃煤電力行業是技術、裝備和資產密集型的產業,也是節能減排的重點領域。燃料管理系統可以促進傳統電力行業與信息化深度融合,以智能化和綠色化保障能源電力的生產、供應和消費,提高安全性、可靠性、經濟性與環保性。

摘要:燃煤電力行業是技術、裝備和資產密集型的產業,也是節能減排的重點領域。燃料管理系統可以促進傳統電力行業與信息化深度融合,以智能化和綠色化保障能源電力的生產、供應和消費,提高安全性、可靠性、經濟性與環保性。

燃煤電廠超超臨界發電機組需要更高的燃料管理水平

隨著技術的進步,燃煤電廠發電機組進入了超超臨界時代,主機系統及輔機系統、設備性能及電廠管理都達到一個相當高的水平,其增效、節能、減排的潛力已經逐漸凸顯。不同煤碳的燃燒特性、結渣特性等都存在一定的甚至較大的差異。

在安全方面,鍋爐運行人員能否及時甚至提前了解入爐煤變化而對鍋爐進行及時運行調整具有重要價值;在環保方面,粉塵、硫氮氧化物排放等環保指標也都和煤質及相應的燃燒方式緊密相關;在節能降本方面,不同煤質將影響鍋爐效率、煤耗水平,燃煤成本占整個發電成本的60%以上,不同的煤質的采購成本和使用成本各不相同,不同的配燒方式同樣也影響到燃料的采購和使用,因此燃煤對電廠的經濟性非常重要。

目前絕大多數燃煤電廠中,相對主機和輔機系統,燃料管理水平還比較落后,具有很大的提升和挖潛空間,因此,提高燃料管理水平是當前電廠管理的重中之重。

系統由設備、平臺及應用設備組成,實現燃料全生命周期管理

燃料智能化管控系統平臺由設備層、平臺層、應用層三部分組成。設備層包含各類現場燃料生產設備,為燃料生產提供汽車無人值守、全自動采樣、全自動制樣、樣品管理、樣品傳輸、樣品化驗、煤場堆取料等各種自動化業務處理設備;平臺層通過設備驅動接入設備,將設備接口進行抽象統一,為上層應用提供一致的API,同時為應用提供基礎服務,例如隊列服務、存儲服務、日志服務、通知服務等;應用層為根據電廠實際業務需求,基于平臺開發的各類業務應用,例如入廠汽車管控應用、集中管控應用、樣品存查管理應用、配煤摻燒應用等。


  圖1 燃料智能化管控系統平臺構架

燃料管控系統依托“采制化”,向智能化分析決策發展

目前國內大部分燃煤的燃料管理系統單從技術來看,基本上都局限于進行單純的燃料管理和統計,其主要功能為燃料的“來、耗、存”、“檢量、檢質、結算”及煤耗等數據錄入、統計報表生成及簡單的成本分析。不同煤種對鍋爐運行經濟性、安全性的影響都沒有充分涉及,更不存在對燃料管理部門、燃料操作部門、燃料使用部門的計劃、購煤、上煤、燃煤等進行實時智能化指導。另外,大部分火力發電企業從燃料入廠、采制化、堆場、輸送到入爐,各系統(設備)相互獨立,數據無法實現全區共享,生產設備性能狀態得不到有效監管,最終導致企業內不同部門間無法實現工作的無縫對接,因此也無法對鍋爐運行的經濟性和安全性進行分析、預測和指導運行。

三大子系統保障入爐煤炭煤質數據即時精確,提高燃煤效率

燃料智能化管控系統提高了煤質數據的即時性與精確性,主要體現在智能自動化采制樣子系統、燃料全生命周期管理子系統和智能配煤摻燒子系統上,其中,智能自動化采制樣子系統保證入爐煤數據精準度,提高能源利用效率。系統結合工業互聯網技術手段,采取多種策略和舉措,把相對分散的設備、業務,按流程統一起來,建立統一的標準化業務管控體系,通過實現設備智能化、過程自動化、管理信息化,來加強對燃料生產過程的監控與協同,實現生產現代化,提高燃料管理水平的總體目標。通過燃料管控系統控制及協調,與上級公司相關信息系統集成,及時、準確的將生產、經營數據上傳到上級公司,保證燃料系統采、制、化工作自動有序進行,減少人為干涉。通過自動控制、操作采樣機、制樣機等驗收設備,且設備工作流程不能隨意修改,減少人工操作的項目、頻次,提高工作效率,減少人為影響;降低人力成本、提高管理效率和管理質量。

燃料全生命周期管理子系統信息集成化,優化能源管理、提高生產效率。利用現代管理理念對電廠燃煤的管理流程進行規范化,從一定程度上克服了人工管理效率低、統計匯總難度大、信息流動慢的缺點,是發電企業燃料管理信息化的發展趨勢。通過現場數據實時采集和系統自動計算分析,及時掌握入廠、入爐、庫存煤的數量、質量、價格,準確核算燃料量、質、價相關指標,做到數據真實、及時準確,避免了燃料貪腐行為的出現,有效指導鍋爐系統燃燒,大幅度提高了電廠的燃料信息化管理水平。燃料智能化管控系統綜合應用機械化、自動化和信息化技術,將入廠煤管理、入爐煤管理、煤化驗管理、合同管理及燃料結算管理等環節納入管理規范化、工作標準化、信息集成化、過程可視化的燃料智能化管控中心。實現在管控中心對電廠燃料流轉全過程(采、制、化、供、耗、存)進行全閉環集中管控。達到了燃料驗收自動化和智能化程度,減少人為干預,提升風險防范水平,提高了工作效率,達到了增加效益的目的。

智能配煤摻燒子系統依據實時煤質數據,精準摻配,提高燃煤效率。配煤摻燒系統可根據煤場當前存煤情況,在保證鍋爐穩定燃燒的前提下,進行成本最優、環保最佳的摻配方案計算,形成成本優化配比排序表。用戶可以手工調整原始配方或執行調整后得到的各煤種的摻配參數,重新進行計算與比較,得到實用摻配方案。由于配煤摻燒根據電廠用煤不同、煤炭價格不同,提高燃料的能源利用率也不盡相同,我們從服務客戶中選取三組樣本來綜合分析系統節能效果。

小結

燃煤電力行業是節能減排的重點領域,燃料智能化管控系統由設備層、平臺層、應用層三部分組成,應用層主要核心子系統由智能自動化采制樣系統、燃料全生命周期管理系統和配煤摻燒系統構成,增強燃料煤數據的時效性及精確性,提高燃料煤的燃效效率,促進傳統電力行業與信息化深度融合。


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