火电厂储煤场智能化管理系统及掺烧混配控制策略.pdf

2 0 1 2年 1 2月 第 4 0卷 第 6期 总第 2 2 3 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r De c ．2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 6 S e r ． No ． 2 2 3 火电厂储煤场智能化管理系统及掺烧混配控制策略 Co a l Ya r d Sma r t M a n a g e me nt a n d Co a l Bl e n d i n g Co nt r o l St r a t e gy i n The r ma l Po we r Pl a n t 邢 树 强 大唐 长春 第二热 电有 限责任 公 司 ， 长春1 3 0 0 3 1 摘要 在分析常规燃料管 理模 式的基础上 ， 针对 目前存 在 的不 同煤 种混配 比例主要靠人 为控制 j 混配准确性低 ， 混配 比例调整反应时间长 ， 对锅炉稳定运行影 响较 大的问题 ， 重点 介绍了火 电厂储煤场智 能化管理系统 的概念 ， 硬 件结构及主要功能设置 。 根据锅炉负荷的变化情况及时调整混配 比例 ， 优化煤 场数 字化管理及 混配控制策 略， 从而 满足锅炉燃烧稳定控制的需要 。 关键 词 火力发 电厂 ； 储煤场 ； 智能化管理 系统 ； 煤种混配 ； 比例控制策 略 中图分类号 TM6 2 1 ． 7 文献标 志码 B 文章编 号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 2 0 6 0 0 2 4 0 2 火电厂储煤场常规 管理模式基 于单 一设计煤 种 ， 从 目前情况看， 其存在的最大问题在于煤种、 煤 质及堆放位置变化等信息不能实时更新 。对于机组 较多的大型发电厂而言， 由于煤场设计容量的限制， 以及入厂煤种 的多元化 ， 传统的管理模式将使得掺 烧不 同煤种的堆取料和混配 比例控 制变得 异常复 杂。 极易出现混配比例调整跟不上锅炉负荷变化、 燃 料堆放周期长、 混堆叠压以及损耗加大等情况， 依靠 经验的简单混配难以保证混配比例 的准确性 ， 进而 影响锅炉的稳定、 经济运行。 从 国内多家掺烧非设计 煤种的发电厂运行情况看 ， 实现火力发 电厂储煤场 的管理 、 调度以及不同煤种混烧的智能化是解决上 述问题的有效途径 。 1 电厂情况简介 大唐 长春第二热 电责任有限公司 以下简称长 春二热 总装机容量 1 2 0 0 Mw 6 2 0 0 MW ， 最初 锅 炉设计 煤 种均 为北 煤 ， 1 ～ 4号炉 经过 改 造为 燃 烧 褐煤， 但在每年冬季采 暖期需要掺烧一定比例 的北 煤 。5 、 6 号炉运行中主要掺烧海拉尔褐煤 。 长春二热现有 3个储煤场 ， 其 中 1号储煤场设 计储量为 8 1 0 t ， 主要储存北煤和褐煤 2个煤种。 2号储煤场设计储量为 2 0 1 0 t ， 全部储存北煤 。3 收稿 日期 2 0 1 2 - 1 0 - 1 2 作者简 介 邢树 强 1 9 6 9 一 ， 男 ， 从事 火力发 电厂燃料 管理 工作 。 2 4 号储煤场设计储量 6 1 0 t ， 全部储存褐煤 。 目前 ， 由于多重 因素的影响， 来煤煤质波 动较 大 ， 而简单混配往往导致入炉煤煤质变化幅度过大 ， 对锅炉、 磨煤机的设备的运行工况产生较大影响。 特 别是冬季采暖期 6台机组 带有 大量 民用 采暖热负 荷 ， 备用容量不足。为保证当前大环境下机组安全 、 稳定、 经济运行 ， 应加快 电厂储煤场智 能化 系统 建 设 ， 采取混配优化控制策略， 对入炉煤进行快速、 精 细化混配， 以提高机组运行的安全性和经济性 。 2 储煤场智能管理 系统架构 建设火电厂储煤场智能化管理系统的根本 目的 在于储煤场数字化管理 ， 科学 、 快速、 准确地堆／ 取料 及不同煤种的混配决策优化 。系统的基础数据包括 主要包括煤场的三维结构、 煤种、 来源、 数量 、 煤质 、 人场时间、 存放位置、 温度检测数据等等 。 2 ． 1 系统 的硬件 体 系结构 目前应用的储煤场智能化管理系统的硬件结构 多由电厂服务器 S I S 、 系统服务器、 客户端 3部分 构成。 电厂服务器作为系统实时数据源 ， 可以将本系 统的优化决策和统计查询结果进行复用并实现无缝 链接。系统服务器和客户端采用标准的 B ／ S三层结 构 ， 数据库及主要运算程序均在后台机运行 ， 用户可 2 0 1 2年 1 2月 第 4 O卷 第 6期 总第 2 2 3期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r De c ． 20 1 2 Vo 1 ． 4 O No ． 6 S e r ． No ． 2 2 3 通过浏览器对系统进行访 问和操作， 通过 内部 网络 提高系统前台的响应速度 ， 以保证系统的实时性 。 2 ． 2 系统功 能 2 ． 2 ． 1 工作 流程 依据 电厂发电运行和燃料运行的工作 流程 ， 以 机组安全、 经济、 环保为优化 目标 ， 实现堆、 取 、 配、 烧 得智能决策和管理。 a ． 根据来煤情况 自动给出堆放煤场、 位置 、 数量 决策。 b ．自动记录取煤量， 实时修正包括煤场地 图在 内的相关数据 。 e ．根据机组出力、 燃烧状态和配煤约束条件 ， 自动计算出最佳配煤方案， 快速形成上煤指令。 d ．根据存煤量 、 煤种 以及掺烧情况 ， 针对存放 时间、 发 热量 、 含 硫 量、 挥发 分 和 成本 ， 提 出购 煤 计 划 。 2 ． 2 ． 2 实时工况 实时监测掺烧后的锅炉运行工况 ， 进而在锅炉 运行过程 中对混配方案迅速做出进一步优化调整。 a ．实时显示堆、 取、 配、 烧结果 ， 对掺烧 的安全 、 经济 、 环保性进行实时评估 ， 如有异常 自动报警 。 b ．实时显示当前如 炉煤 的煤质及烟气排放状 况 ， 并对未来短时间内的状况进行预测。 C ．以三维和二维图形显示存煤的堆放位置 、 数 量、 角度、 时间、 煤质等信息。 2 ． 2 ． 3 统计查询 对煤场存煤及掺烧当前及历史数据快速查询。 a ．统计查询全厂来煤 、 存煤、 上煤情况 。 b ．盘煤统计结果查询， 显示 当前煤场内存煤总 量、 煤种、 煤质 、 位置等信息 ， 并显示最近 1 0日内的 变化情况。 C ．对历史配煤结 果、 掺烧的煤种、 燃烧状态及 掺烧评价进行查询。 d ．生成并输出堆、 取、 配、 烧各环节所有报表 。 2 ． 2 ． 4系统 设 置 设置配煤计算 的边界条件 ； 定义煤质的报警阀 值 ； 设计确定工作管理流程、 管理权限及密钥 。 3 不 同煤种 混配优化控制策略 3 ． 1 安 全性 分析 不同煤种混配 ， 使混配煤质趋于设计值 ， 对煤质 波动进行调节 ， 入炉煤低位热值 1 、 2 、 5 、 6号炉不小 于 1 8 0 0 0 k J ／ k g， 3 、 4号炉不小于 1 2 0 0 0 k J ／ k g ， 挥 发分 4 O ～5 O ％。 在保证锅炉运行参数稳定的前提 下， 北煤与褐煤按 3 2混配 ， 并根据锅炉负荷的变 化加 以调整 。保证全水分 、 挥发分 、 硫分等指标满足 锅炉燃烧要求。 混配的原则是保证锅炉燃烧的稳定性 ， 混配后 的发热量、 挥发分、 水分直接影响着火和燃烬性能。 发热量过高或过低都会影响锅炉稳定运行 ， 混配后 发热量过低将增加 制粉系统压力， 使得锅炉不能满 足满负荷运行。根据长春二热 6台机组设计煤种和 掺烧煤种实际情况 ， 低位发热量加权平均值应控制 在 1 2 O 0 O ～1 8 0 0 0 k J ／ k g 。 混配后的挥发分过低时 ， 锅炉燃烧的稳定性和燃烬性会相对较差 ， 尤其是低 负荷时的燃烧稳定性控制较困难。 3 ． 2 混配掺烧堆料管理 从长春二热 目前情况看 ， 混配煤种相对较少 ， 管 理难度也相对较小 。但为了确保锅炉安全 、 稳定、 经 济运行 ， 仍需要加强入场煤的取样化验 。 根据 3个储 煤场的实际情况 ， 对入场煤采取分区、 分段、 分层堆 料方法 ， 同时进行整平压实作业。优化堆料方案 ， 以 方便堆、 取料和煤场设备检修时不影响混配为分 区 原则 ， 按煤种、 热值 、 硫分划分最佳堆放 区。 3 ． 3 混配掺烧运行管理 必须严格执行混煤掺配 方案 ， 禁止 自行变更取 煤地点和煤种。根据各锅炉燃烧工况和煤质变化后 的化验数据 ， 重新计算 ， 及时调整配煤掺烧比例。从 实际运行情况看 ， 即使 同一煤种有时每次化验各项 指标也可能相差很大 ， 因此应根据燃料特性、 机组运 行工况 、 锅炉燃烧方式等调整确定混配方式和比例 ， 以保证人炉煤低位热量、 挥发分、 水分 、 灰分接近设 计值 ， 并及时传送给输煤系统 ， 有效减少混配 比例变 更响应时间。 增加锅炉运行的稳定性 、 经济性和安全 系数 ， 提高锅炉热效率 。 4 结束语 在发 电用煤供应持续紧张 ， 价格持续上涨的双 重压力下 ， 合理掺烧混配不 同煤种可有效 降低发电 成本压力 。 而加快建设智能化煤场管理系统， 可有效 克服 以往靠经验简单混配所带来 的响应时间过长、 精确度低和经济性差的问题 ， 为锅炉运行的稳定性、 安全性和经济性提供保障。对减轻煤价上涨带来的 发 电成本压力 ， 有效提高发 电企业经济效益具有重 要意义 。 编辑 刘 文千 2 5