燃料智能化管理在火电厂的探索及应用 李权

燃料智能化管理在火电厂的探索及应用李权

摘要：火电厂的燃料管理工作不仅复杂，而且关系重大，有很高的技术含量。

火电企业燃料管理的智能化管理已成为燃料精细化运作的重要手段，关键词：燃料智能化管理；火电厂；探索；应用

1燃料智能化信息化应用背景及必要性

随着煤炭供给侧结构性改革持续深化，环保安全督查执行严格、铁路运力短

时紧张等因素对燃料市场产生重大影响，煤价高位波动，火电企业经营压力徒增，面对经营困境，必须增强企业竞争力和抗风险能力，提高燃料管理水平就是在降

低企业成本，是企业挖潜增效重要手段，对推动企业可持续、健康发展具有重要

意义。面对日益复杂的燃料市场环境，掺杂使假方式层出不穷，加强燃料全流程

管理势在必行。目前大多数火电企业采样、制样、化验、计量等方面严重落后，

设备自动化和工作效率偏低，人为干扰因素和劳动强度较大，不适应复杂的现场

环境要求，必须用科学的手段将燃料全流程中所有设备有机连接起来，将设备上

下游数据打通，消除管理漏洞，实现燃料智能化信息化高效管理。

2燃料智能化管理在火电厂的探索及应用

2.1集中管控功能

系统汇集门禁、视频、现场控制设备状态信息，可能够对本系统下所有具有

远传功能的设备、仪表等进行远程状态监视，主要的画面系统至少包括：入厂分流、汽车采样、重车衡、卸煤、轻车衡、煤车出厂、煤样封装、转运小车、煤样

暂存、自动全水分析、自动制样、气动传输、存查样、化验、皮带采样、数字化

煤场、原煤仓、厂外调运、其他物质管理等。根据用户权限，能够查询各种相关

数据、汇总表等监控采样、称量及接卸引导设备，结合视频监控系统，实现厂内

接卸的有序调度。

2.2推动智能掺烧配煤管理，提升精益掺烧经济效益

智能掺烧、经济掺烧是建立在不同负荷下锅炉燃烧试验的安全性、经济性和

环保达标的综合评估，建立多种方案下掺配模型和优化模式。通过对质量指标、

温度、价格、存煤时间、存煤量等指标在掺烧方案中制定约束条件和优先级别来

选定掺配优选方案。通常以煤堆温度最高值优先、价格最低值优先、存煤时间最

长值优先等策略，实现掺烧动态管理。通过入炉掺烧的量、质、价实时运算，实

时显示入炉标煤价，实现每班、每日入炉煤标煤价统计分析，跟踪分析不同掺烧

方案对入炉标煤价的影响从而快速判断掺烧方案的优劣。

2.3 GPM通用权限管理子系统

GPM权限管理子系统可对燃料智能化管控系统、其它应用系统进行权限的统

一配置。当燃料智能化管控系统或其它应用系统运行需调用本系统预先设置的对

象和访问权限时，GPM权限管理子系统可采用某种数据格式的方式进行反馈呈现和操作。即通过用户赋予角色、角色赋予功能、功能赋予对象或资源、对象或资

源赋予操作（如添加、修改、删除）来逐步实现，当燃料智能化管控系统或其它

应用系统调用时，只需提供用户名和密码即可得到其所拥有的访问权限和操作权限。

2.4数据挖掘技术

通过智能感知技术的应用，以及智能控制过程中的感知设备和现有的系统数据，系统获得了燃煤在其厂外运输和厂内流转过程中的全面实时数据，包括质和

量2方面。在实时数据的获得与数据的应用如智能配煤掺烧、智能调度、智能控制、智能采购决策等之间，对数据的智能分析起到了一个重要的中间作用。燃煤

在其厂外运输和厂内流转过程中，如何对其质和量的信息进行实时跟踪，是解决

智能燃料系统的实时可用性的基础。燃料特征码全程追踪模型，为跟踪燃煤的物

理状态与在线信息的实时跟踪和对应提供了解决方案。主要目标如下：（1）开

发燃料特征码全流程追踪技术，实现对燃煤在其流转过程中的实时跟踪。（2）

开发燃煤全流程计量，实现特定批次煤种的全流程精确计量。（3）开发燃煤全

流程能耗，实现能耗全过程分析。（4）开发燃料管理报表体系，实现满足需要

的管理报表。

2.5堆取料机自动堆取控制系统

为满足数字化煤场的智能堆场和配煤掺烧精确取料的要求，综合利用了自动

化控制技术、三维成像技术、精确定位技术、图像监控、安全防护技术、数字化

网络等技术，获取堆取料机实时数据、认知煤堆及设备自身位置，解析料堆模型，完成自动堆取作业。料堆三维扫描及成像技术：在煤场四周或堆取料机悬臂前方

安装激光扫描装置对料堆进行动态扫描，获取料堆表面数据，经过软件处理生成

料堆的三维成像，控制系统根据三维图像数据，确定料堆作业切入点坐标和取料

料堆的边界。堆取料机定位检测技术：堆取料机回转、俯仰、走行位置检测应采

用差分ＧＰＳ、光电编码或数字刻度标尺等非接触式位置检测技术，要求检测无

盲区，定位精度高，检测误差≤５ｃｍ或０．１°，检测装置的设计和安装应适应

现场粉尘、温度、湿度、振动、电磁等恶劣环境，并有可靠的自动校正功能。防

碰撞技术：为防止悬臂与煤堆以及堆取料机之间发生碰撞，需设计一套完整的防

碰撞保护系统。硬件上除了钢丝绳限位开关，还应设置雷达、激光或超声波式非

接触式防撞装置，软件设计上还应根据堆取料的大车位置、悬臂角度、回转角度

实时计算出存在碰撞可能的位置信息，提供防碰撞预报，并协调各台堆取料机之

间的作业，确保堆取料机安全作业距离，最终实现堆取料机多重级的防碰撞保护。

2.6煤场智能感知技术

燃煤在其厂外运输和厂内流转过程中，如何对其质和量的信息进行实时采集、获得和处理，是解决智能燃料系统的实时可用性的基础。解决这个问题，通过后

续的智能数据分析，智能配煤掺烧、智能调度、智能控制等功能，即可实现燃料

管理和运行的智能化管控。主要目标如下：（1）利用斗轮机煤垛检测装置，实

现斗轮机实时盘煤。（2）利用无人机自动测绘技术，实现无人机盘煤。（3）利

用三维建模和图像处理技术实现煤场和煤堆的三维重现。（4）利用煤温监测技术，形成堆损分析模型。（5）利用电子皮带秤在线校准技术，实现电子皮带秤

的高精密度及高可靠性。（6）利用输煤设备电量在线采集技术，实现电量分体

在线采集。（7）利用采制化在线管理技术，实现分煤种采制化。

2.7入炉煤煤量煤质精准分析技术

根据燃料特征码，利用入炉煤电子皮带秤、煤仓料位计、给煤机实时给煤流量、犁煤器状态等数据，采用时序分析法、周期滤波、数值差分分析等算法，建

立煤仓实时分层模型，实时对煤仓中不同煤种进行智能分层，辨识各煤层的煤位、煤量、煤种和煤质等信息，实现对实时燃烧煤煤种煤质的精准预测和实时辨识。

该技术的应用为分仓计量、分炉煤耗计量、分机组正平衡发电煤耗分析、智能配

煤掺烧的应用及今后智能燃烧、智能磨煤机等智能电厂的建设提供了数据基础。

主要目标如下：（1）利用煤仓的分仓计量原理，建立分仓计量模型。（2）利用

煤仓的煤位的动态变化机理，建立煤仓分层模型。（3）利用磨煤机热平衡原理，