火电厂燃料管理系统的研究与应用

火电厂燃料质量分析管理系统的研究与应用

杨瀚钦

0、前言

随着我国《节能法》的颁布与实施，越来越多的企业开始重视能源管理工作，而能源审计是企业能源管理的一个重要环节。企业能源审计这一概念源于财会审计，1982年开始引入我国，随着经济的不断发展，现代审计活动已经远远超出了传统的审计范围，扩大到对企业的管理和经营决策进行评价，并提出指导性意见。企业能源审计是对企业能源利用状况进行全面的监督、考核的过程，分析企业的用能水平，查找企业的节能潜力，明确企业节能方向，为改进能源管理，实施节能技术改进，提高能源的利用率提供科学的依据。

火电厂是一次能源消耗的大户，据统计，火电厂全年煤耗量占全国能源总产量的20%左右。因此，对电厂进行能源审计是电力行业节能工作的重点。企业节能主要体现在直接节能和间接节能两种方法上。近年来，人们往往把注意力放在直接节能上，而忽视了间接节能。据事实证明，间接节能的潜力是很大的，是提高企业能源利用率不可忽视的手段之一。企业能源审计就是一种间接节能方案，是近年来新兴的一种科学有效的能源管理方法，是审计工作在能源管理方面的延伸和渗透。燃料花费是火电厂的一大开销，对他的管理是保证火电厂生产的重要环节，是资金占用大户，约占总花费的70%左右。同时，传统的燃料管理模式已难以适应当前电力体制的改革要求，火力发电企业要想降低企业的生产和经营运行成本，必须在燃料管理模式上进行突破和创新。传统的燃料质量分析管理模式主要靠人工填写数据，手工计算，人工提交的方法来对燃料的质量进行检查并提交。这不利于上级人员对燃料的采样、制样、分析以及分析结果的管理。无法做到满足企业生产标准化管理的管理方式。

1、系统实现

为了实现燃料抽样、制样、分析过程中的标准化生产，我们设计了对燃料的样品分析过程进行标准化管理的智能化系统。该系统旨在将各种样品分析仪器和智能电脑结合起来，对样品的分析过程进行控制。同时自动计算各项参数使用公式计算之后上传到服务器。

1.1业务情况

能源管理系统包括对企业能源管理机构的审核、企业能量平衡和企业能源审计等方面的内容。对企业的能源管理机构进行审查，主要是对电厂的人员结构情况、计量系统中计量表计的完善情况与精密程度等内容的考核，这一步的进行同时也保证了下一步能源审计工作的可靠性和真实性。企业能量平衡是以企业为对象的平衡，包括企业内使用的各种能源的收入与支出情况的平衡、消耗与有效利用和损失之间的平衡，企业的能量平衡的工作目标是建立企业能量的各种平衡关系。而企业能源审计是审计单位依据国家有关的节能法规和标准，对企业能源利用的全过程进行检查和监督，其工作目标是经过对利用过程的核查，审核企业用能的真实情况，审计结果不仅为企业节能工作提供科学的依据，同时还具有社会公正性。

燃料分析的设备主要包括：定硫仪、干燥箱、红外快速煤质分析仪、自动量热仪、智能马弗炉、电子分析天平。在使用燃料分析智能化管理系统之前，所有的数据都采用人工抄写和计算，效率十分低下。

1.2系统功能

燃料分析系统的功能是：

管理各个分析仪器

自动收集数据

自动计算数据

确认上传

由于系统需要自动收集数据并计算，我们设计了数据流程图如下的系统：

工分仪管理和上传系统

定硫仪管理

和上传系统

量热仪管理

和上传系统

全水、内水、泉

流、收到基低位

发热量计算器

数据汇总数据汇总

服务器

图1 系统数据流程图

业务流程度如下：

图业务流程图

生产指标流程如下

图生产指标流程

1.3关键技术：

该系统主要的技术难点在于实现测试仪器与电脑通信。由于各个测定方法是用的实验仪器不同，所以通信的方法也不尽相同

图2 系统数据传输方法

1.3.1煤的全水分测量

燃料分析系统的关键技术在于搭建符合国家标准的系统。由于该系统运行的环境使用的煤的工业分析方法是空气干燥法。所以我们需要阅读《GB/T 212-2008》这一国家标准[1]，学习其中的煤的空气干燥法。其中的测试步骤为：

在预先干燥并已称量好的称量瓶煤量取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样（1.01）g（称准至0.0001g），平摊在称量瓶中。

打开称量瓶盖，放入预先鼓风并已加热到106-110℃的干燥箱中。

在一直鼓风的条件下，烟煤干燥1小时。

从干燥箱中取出称量瓶，立刻盖上盖，放入干燥器中冷却至室温（20min）后称量。

进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样质量减少不超过0.0010g或质量增加为止。水分在2.00％以下时，不必进行检查

性干燥。

将这一过程用到的仪器与电脑通信，使得测出的结果直接传送到电脑中用于后续的计算。不再使用人工记录。

1.3.2煤的挥发分的测定

挥发分的测定需要用到马弗炉，所以需要实现马弗炉和电脑之间的通信。具体实现和水分的测量差不多。结果的计算公式：

（1）

1.3.3煤中固定碳的计算

计算公式：

FC ad=100–(M ad+A ad+V ad) （2）

1.3.4空气干燥基挥发分换算成干燥无灰基挥发分及干燥无矿物质基挥发分

干燥无灰基挥发分计算公式

V daf =V

ad

/(100-M

ad

-A

ad

)×100 （3）

当一般分析实验煤样中碳酸盐二氧化碳的质量分出为（2~12）%时，则：

V daf =(V

ad

-(co

2

)

ad

)/(100-M

ad

-A

ad

)×100 （4）

1.4燃料管理科学性要求

燃料管理的科学性体现在系统性、择优性、定量性上。

燃料管理的系统性要求分析燃料管理内在的系统特征，管理思维要贯穿全过程。它包括明确的目标，达到目标的程序与方法，良好的信息反馈。

择优是决策的核心，是管理的重要和普遍的特征。燃料管理的择优性要求用系统工程的思想和方法，即系统优化的方法求解系统。

燃料管理的定量性要求应采用定量分析，对管理问题建立程序、方程进行求解，使各种定性问题定量化，以便对管理问题进行有效的决策和控制。