关于燃料智能化验收设备改造的探讨

关于燃料智能化验收设备改造的探讨
摘要：本文主要结合安徽华电宿州发电有限公司燃料智能化系统改造项目，从计量、采样、制样、送样、存样、化验等环节对火电企业采制化管理的现状进行分析，并从自动计量、自动采样、自动制样、封装及标识、传输及存储、煤化验网络管理、管控中心等方面对燃料智能化系统改造进行探讨，论证如何实现入厂煤从采样、制样到传输、存储全程自动化、无人能干预。

关键字：火力发电厂；煤样；智能化管理设备。

火力发电厂的入厂煤样检测结果关系到电厂与煤矿进行经济结算工作，它直接影响到电厂的经济效益。

宿州电厂电年耗电煤260万吨左右，来煤情况比较复杂。

火车方面来煤占全年来煤总量约75%，基本为烟煤，粒度范围一般在25mm-50mm之间，全水分范围在4.0%-15%，干基灰分范围在15%-60%，热值范围10MJ/kg-26MJ/kg。

一、燃料智能验收管理现状
宿州电厂目前在运采样机共4台，其中皮带中部煤流采样机两台，2011年投运；火车螺旋采样机一台，汽车螺旋采样机一台，2008年投运。

两台螺旋采样机设备老化，缺陷频发，且不能实现全自动随机布点，有一定的风险存在。

传统的采制化环节不仅设备落后，而且潜在风险极大，采样封存样品环节、制样环节、煤样输送环节、化验环节均由由人工操作，即使是机械化设备也需要人为参与，煤样采制工作环境恶劣，工作强度大，工作效率低，存在较大的燃料成本管控风险，这些都严重制约着公司的继续发展。

1.1 采制样环节
宿州电厂采制样的工作质量部分取决于员工的责任心、情绪、精神状态、体能等因素，难以监管。

即使是机械化设备也存在不能随机布点、不能实现全断面采样、设备密封性差造成水分损失以及撒煤、漏煤的情况。

1.2 煤样输送环节
煤样在传输过程中，煤样桶封闭措施简单，煤样安全处于不可控的风险之中。

存样间一般采用双钥匙管理，但煤样安全仍存风险。

1.3化验环节
主要指标的化验参数由化验员人为控制，风险不可控。

比如，化验全水分、发热量时所取煤样的质量将影响化验结果数据。

人的主观和客观影响已成为管理各环节当中的主要不利因素。

2018年，中国华电集团有限公司（以下简称集团公司）印发《关于开展燃料制度修编及完善入厂煤验收设备配置工作的通知》（中国华电生函﹝2018﹞392号），提出力争三年内系统50%的电厂完成燃料验收智能化建设。

2019年，中国华电集团有限公司（以下简称集团公司）印发《关于有序推进集团公司燃料系统技改项目实施及补报2019年燃料系统技改项目的紧急通知》（中国华电生函﹝2019﹞381号），提出各区域公司要按照集团公司燃料智能化建设要求，结合本区域情况，制定实施规划，确保2021年底前完成50%以上电厂改造目标。

有条件的区域和电厂，可不受完成率限制，提前安排，加快实施。

按集团公司燃料验收机械化、智能化有序推广的安排，宿州公司计划按照新的智能燃煤验收系统要求对我公司燃料入厂验收过程进行升级改造，并优化燃料计量和采制化管控工艺，实现燃料入厂验收自动化管控。

二、燃料智能化验收设备改造方案的探讨
2.1 入厂煤智能采样系统
在原有设备的基础上，对样机进行改造，增加新的设备和功能，实现火车煤的自动采样、编码加密，全过程实现无人化、智能化管理。

2.1.1 皮带中部煤流采样机的改造
现有的皮带中部煤流采样机无法满足现场的燃料智能化管控要求，需对现有2台入厂煤皮带采样机进行改造，并对现有的控制系统进行升级，皮带采样机改造前需对采样室建筑进行重建，满足布置全自动制样机和存查样柜。

2.1.2 增加车号自动识别系统
本功能通过在翻车机前增加车号自动识别系统，与轨道衡数据库相关联，并对采样机系统进行升级改造，实现采集的煤样信息与轨道衡数据库数据（火车煤批次）自动识别、匹配，根据火车煤的批次信息在采样开始前自动生成一次编码（采样编码）。

采样完毕后，系统自动生成二次编码（制样编码），制样完成后，根据制样编码及煤样种类（存查样类别、化验类别）自动生成存查样编码及化验编码。

2.2全自动制样系统
为了提高制样效率，减少人为因素干扰，减轻制样人员工作量，改善制样人员工作环境，配合全自动采样机，新建一套智能联合制样系统，实现全水样，存查样和分析样的自动制备。

全自动制样机，布置于新建全自动制样间内，火车皮带采样机与全自动制样机实现无缝对接，同时全自动制样机设置人工进料口，人工进料口的开启需指定权限并对开启过程实时监控，避免人为干扰制样流程。

人工进料口处，全自动制样机配有扫码功能，能自动识别采样编码，并生成相应的制样编码，人工样的采样编码是通过燃料智能化管控系统客户端根据来煤信息自动生成进行煤样加密，采样编码以二维码形式展现。

全自动制样机主要包括煤样称重装置、供料单元、破碎单元、缩分器、煤样干燥装置、研磨装置、封装写码单元、环保除尘单元及弃料收集装置等模块。

2.3在线全水分测试系统
在全自动制样机旁增设1套在线全水分测试系统，与全自动制样机无缝对接对接，由全自动制样机制备的13mm全水分煤样直接进入在线全水分测试系统进行检测，中间无装瓶、喷码、扫码等其他转运过程，可以最大程度地减少全水分样品在流转环节上造成的水分损失。

在线全水分测试系统主要功能要求如下：
（1）增加在线全水分自动测试系统，可实现对入厂煤全水份样品的在线自动分析，一般安装于全自动制样机全水分样品出口，可配合全自动制样设备协同工作，实现在线全水测试。

适用于大批量采、制样现场的全水分分析。

（2）在线全水分自动测试系统应可适应电厂所有煤种的水分测定，测试过程无人工干预。

集成高精度电子天平，结合一套自动称量机构，实现自动称量，解决传统分析方法中多次人工称样和人工记录、计算的繁琐过程。

2.4煤样传输及存储
2.4.1智能存查样管理系统
根据燃料智能化建设技术要求，存样间需按要求配置智能存查样管理系统硬件及其软件系统，实现对存查样的智能化管理，采用网络连接至燃料智能化管控系统，通过管控系统进行统一管理。

2.4.2气动传输系统
气送传输系统可以将全自动制样机、智能存查样柜、机器人智能化验系统连接，实现互通，可完全杜绝样品转运过程人为换样的风险，有效提高了燃料采制化工作效率，同时降低了劳动强度。

气动传输系统包括中央控制单元、风机动力单元、管道换向器、发送工作站、接收工作站等，发送工作站位于全自动制样间内，与全自动制样机的封装标识装置实现物理对接，封装标识后的煤样瓶自动进入发送工作站，通过传输管道自动传输至智能存查样柜内存储或送至化验室天平间。

传输系统主要特点如下：
（1）实现人样分离，传输过程无人工干预，杜绝人为换样风险。

（2）可在全自动制样室、化验室、全自动存样柜、废瓶弃样室等多个站点之间相互传送，单根管道双向输送。

（3）高效安全，传输速度快，噪音低，也可实现超长距离输送。

（4）系统纠错能力强，具备取错回传，断电后续传等功能。

（5）实时监控设备运行及传输状态，提供故障报警信息。

（6）配置灵活，拓展度强，可根据客户需求拓展。

（7）室外采用不锈钢管道，抗热胀冷缩性能好，坚固耐用；寒冷地区另具有保温措施和智能温控功能，以适应冬季低温气候；每隔一定距离设有样瓶通过检测装置，传输状态实时掌控，方便检修维护。

（8）设备模块化，施工标准化，控制智能化，收发形式多样化。

2.5机器人智能化验
机器人智能化验系统既可单机运行，替代传统煤质化验室大量化验人员手工操作各种分析仪器的传统作业方式，又可与燃料管理智能化系统对接，实现采、制、化全过程自动作业。

智能化系统要满足先进性、可靠性、安全性、易用性、开放性、可扩充性、规范性等要求。

系统可测定发热量、全硫、内水分、灰分、挥发分、灰熔点化验、CHN元素含量等指标。

主要组成部分包括智能机器人，自动化分析设备（量热、测硫、工业分析、元素分析），样瓶自动开盖及采样装置，自动称量装置，氧弹装样及清洗装置，电气控制系统，化验分析和数据管理软件系统等。

机器人智能化验造项目完成后，仍需保留人工制样室完整功能，作为全自动制样机故障时的替换方案。

采制化一体可以在线连续运行，也可各个模块单独孤立运行，当全自动制样机故障时，通过人工收集机械采集的煤样。

2.6门禁系统
对需要管控的现场管理处、监控室、称重计量场所、采制化工作现场、存样室出入口实现自动身份识别和控制，对存查煤样的状态以及进出存样柜等实现全过程的管理。

所有要求通过通道的人，必须通过指纹、卡、密码进入，且三种方式可任意组合闭锁，控制器能根据事先的登录情况作出判断：合法有效放行――发出指令给电锁；非法或无效不放行，同时向系统发出警报。

2.7燃料信息管理系统
燃料信息管理系统是以各种燃料原始数据为基础，实时采集燃料智能化相关数据，自动分析燃料入厂、计量、采样、制样、化验和煤场等数据，自动生成各种图表对数据进行直观展示与分析，对数量、质量、价格、合同等进行分析，日、月、年及月内累计、年内累计分析，与目标对比、同比、环比分析，差额与幅度计算、汇总、统计、审批、分析校核。

通过信息化实现燃料业务的全流程管理，实现业务信息实时共享和全维度分析。

2.8燃料集控中心改造
燃料智能化管控中心作为燃料管理的神经中枢，是燃料智能化系统实时监控、调度和展示中心。

通过管控中心建设，使入厂验收的各个环节得到有效的监督与控制，优化燃料验收各岗位设置。

关键岗位人工值守转变为机器值守、机器管控，减轻现有验收工作人员的工作强度，提高验收工作效率。

范围主要包括拼接屏、操作台、服务器、电脑以及配套设施等。

燃料智能化管控系统是集设备管控、视频监控和数据分析与展示于一体，以实现燃料智能化管理为目的集成系统，是将燃料采样、制样、存样、传输、化验等环节设备进行统一监控，实现对各设备运行情况及参数的实时监视，并在设备发生异常时具有自动报警提示功能，同时可对报警点进行自动跟踪监视。

燃料管控中心可实现远程对设备进行启动和紧急停机等相关操作。

三、预期可取得的成效
3.1消除人为风险
燃料智能化系统投运后，实现了煤炭从入厂到计量、采样、制样、存样、化验等各环节工作的
自动化，从根本上消除了人为因素干扰，有效防范了风险。

3.2提高工作效率
智能化验收管理预期可促使采样效率提高20%，从而间接促进火车入厂煤接卸作业效率的提升，同时，全程机械自动化操作可夜间进行，可大幅度提高入厂煤量质匹配速度。

3.3节约人力资源燃料智能化系统投入后，公司可整合原有计量、采样、制样班组，计量环节实现无人值守，采制环节实现无人干预，实行入厂验收班组可实行五班三倒制，每班 3 人配置（一值班员两巡检）减员9人，同时，改善了相关岗位工作环境，降低劳动强度，体现了企业以人为本的宗旨。

四、结束语
燃料智能化系统投运后首先从根本解决采制样环节漏洞，采制化环节全程自动化、无人能干预，实现了“手提样桶”到“手拿鼠标”的转变。

其次从根本解决燃料管理过程中“人”的因素，使燃料管理人员转变为管理流程、管理设备。

因此，燃料智能化系统实现了燃料过程、价值、控制管理智能化、实现了管理规范化、工作标准化、信息集成化、设备自动化、过程可视化，推动了燃料管理的提升，燃料智能化验收设备改造项目的综合效益远大于经济效益!
参考文献：
《附件：安徽华电宿州发电有限公司厂内燃料管理制度汇编》。