基于數(shù)字化煤場的科學(xué)配煤摻燒實(shí)踐與應(yīng)用

摘 要：近年來，火電企業(yè)大力開展配煤摻燒工作，對保障燃料供應(yīng)、降低經(jīng)營成本起到了一定的積極作用。目前，隨著電煤市場的急劇變化，如何調(diào)整煤源結(jié)構(gòu)、開展精細(xì)化摻配、降低燃料成本成為擺在火電企業(yè)面前的一道難題。為了充分挖掘配煤摻燒潛力，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，大唐集團(tuán)結(jié)合數(shù)字化煤場建設(shè)開發(fā)了科學(xué)配煤摻燒模塊，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)配煤摻燒工作的科學(xué)化、精細(xì)化、數(shù)字化、智能化，提升了企業(yè)挖潛增效能力[2]。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化煤場；熱力試驗(yàn)；數(shù)學(xué)模型；科學(xué)摻配方案

1 科學(xué)配煤摻燒工作流程（見圖1）

2 科學(xué)配煤摻燒優(yōu)化基本數(shù)學(xué)模型

基本數(shù)學(xué)模型：配煤摻燒配比優(yōu)化計(jì)算模型由單位質(zhì)量燃料成本目標(biāo)函數(shù)及配煤約束條件組成。以發(fā)電機(jī)組的單位質(zhì)量燃料成本最低（摻配后的一噸煤經(jīng)濟(jì)成本最低）為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行摻燒配比優(yōu)化，約束條件即混煤煤質(zhì)約束，包括混煤收到基低位發(fā)熱量、收到基硫分、收到基揮發(fā)分等約束。

設(shè)摻配單煤煤種數(shù)量為N，各單煤配比系數(shù)依次用x1，x2，…，xN表示，機(jī)組單位質(zhì)量燃料成本用C表示，各單煤單位質(zhì)量燃料成本分別用C1，C2，C3，C4表示。那么，配煤摻燒具體優(yōu)化模型可按如下方式表示。

目標(biāo)函數(shù)[3]：

3 科學(xué)配煤摻燒功能模塊介紹

科學(xué)配煤摻燒主要流程的內(nèi)容[2]：

3.1 企業(yè)可用煤源調(diào)研

火電企業(yè)調(diào)研確認(rèn)企業(yè)周邊最大范圍內(nèi)的可供煤源，并向生產(chǎn)部門提供詳細(xì)的煤源可采購數(shù)量、質(zhì)量范圍、價(jià)格區(qū)間等基礎(chǔ)信息。

3.2 機(jī)組開展熱力試驗(yàn)

火電企業(yè)按照可用煤源及時(shí)進(jìn)行熱力試驗(yàn)，確定不同機(jī)組、不同季節(jié)、不同負(fù)荷段、不同設(shè)備運(yùn)行方式下（含影響摻燒的主要設(shè)備退出或故障）滿足安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的相關(guān)指標(biāo)邊際條件，包括熱值、硫份、揮發(fā)分、灰分上下限以及對應(yīng)的煤耗指標(biāo)等。

3.3 建立數(shù)學(xué)模型

火電企業(yè)結(jié)合熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)、煤場分區(qū)、設(shè)備改造等因素，建立科學(xué)的配煤摻燒數(shù)學(xué)模型。

3.4 數(shù)字化煤場合理分區(qū)

火電企業(yè)綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進(jìn)行合理分區(qū)（可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示的數(shù)字化煤場。

3.5 入廠煤按煤場分區(qū)堆放

燃料“三大項(xiàng)目”按照煤場分區(qū)原則，自動(dòng)指定入廠煤卸煤區(qū)域并指導(dǎo)堆放，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化煤場各分區(qū)“收、耗、存”對應(yīng)的“量、質(zhì)、價(jià)”數(shù)據(jù)的滾動(dòng)加權(quán)、實(shí)時(shí)展示，為配煤摻燒計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.6 按負(fù)荷段生成配煤摻燒方案

系統(tǒng)綜合考慮數(shù)學(xué)模型不同時(shí)間段的負(fù)荷需求下的煤質(zhì)要求，按照輸入系統(tǒng)的當(dāng)前可供煤源（最大化選擇）、最新煤價(jià)、庫存限值（各煤種合理庫存區(qū)間）等安全條件、環(huán)保條件、經(jīng)濟(jì)條件因素，生成實(shí)時(shí)在線的配煤摻燒方案。

3.7 配煤摻燒方案修正確認(rèn)

火電企業(yè)負(fù)責(zé)管理配煤摻燒的人員根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)需要、環(huán)保需求、設(shè)備運(yùn)行方式、煤場可用煤情況（煤場設(shè)備故障時(shí)對摻配區(qū)域的影響；特殊天氣、特殊煤質(zhì)對摻配區(qū)域的影響），選擇、修改、確定最終摻燒方案。

3.8 配煤摻燒取煤調(diào)度單下達(dá)

經(jīng)負(fù)責(zé)管理配煤摻燒人員最終確認(rèn)后的配煤摻燒方案，將轉(zhuǎn)換成取煤調(diào)度單并通過“三大項(xiàng)目”系統(tǒng)下達(dá)至輸煤專業(yè)執(zhí)行。

3.9 取煤指令執(zhí)行

斗輪機(jī)（或推煤機(jī)）等取料作業(yè)人員在輸煤指令時(shí)間段內(nèi)，按照取煤調(diào)度單到指定區(qū)域執(zhí)行取煤操作（有條件的可實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)的自動(dòng)控制），斗輪機(jī)未按照制定的區(qū)域取煤或取的煤量與指令不符，系統(tǒng)會自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提醒（有條件的可實(shí)現(xiàn)設(shè)備閉鎖）。

3.10 數(shù)字化煤場數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)

數(shù)字化煤場各個(gè)分區(qū)根據(jù)實(shí)際取煤情況，自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，完成取煤后數(shù)字化煤場各分區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化。

3.11 指導(dǎo)采購調(diào)運(yùn)、庫存管控

火電企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)摻燒的需要，結(jié)合企業(yè)各煤種庫存情況及時(shí)調(diào)整采購計(jì)劃、進(jìn)行燃料采購。

4 科學(xué)配煤摻燒功能模塊展示

綜合考慮各煤種的類別、煤場存放條件、摻配硬件條件等因素，按照摻燒需要將煤場進(jìn)行合理分區(qū)（可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整），建立實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示的數(shù)字化煤場。

4.1 配煤摻燒基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入

錄入不同機(jī)組、不同季節(jié)、不同負(fù)荷下的配煤摻燒基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（熱力試驗(yàn)數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。同時(shí)錄入設(shè)備（制粉系統(tǒng)、環(huán)保主設(shè)備等）故障時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。按機(jī)組、按日導(dǎo)入日負(fù)荷曲線（96個(gè)點(diǎn)，15分鐘一個(gè)點(diǎn)）。

4.2 配煤摻燒方案生成（見圖2）

4.3 取煤指令執(zhí)行

斗輪機(jī)通過識址裝置，實(shí)現(xiàn)按取煤指令的精準(zhǔn)取煤。（見圖3）

5 初步成效及總結(jié)

科學(xué)配煤摻燒是新形勢下企業(yè)積極適應(yīng)市場變化、優(yōu)化煤源結(jié)構(gòu)的必然選擇，是控制燃料成本、增加經(jīng)濟(jì)效益的內(nèi)在需求[4]。必須進(jìn)一步深化和加強(qiáng)配煤摻燒工作，借力數(shù)字化煤場建設(shè)，推動(dòng)配煤摻燒工作向科學(xué)化、精細(xì)化發(fā)展[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]趙宇新.燃料“三大項(xiàng)目”建設(shè)探索與實(shí)踐[Z].2014.

[2]趙宇新.科學(xué)配煤摻燒探索與實(shí)踐[Z].2014.

[3]劉樂.配煤摻燒配比優(yōu)化模型計(jì)算方案[Z].2014.

[4]王喜文.工業(yè)4.0：智能工業(yè)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（12）.

[5]芮祥麟.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用[J].軟件和信息服務(wù)，2014（10）.

作者簡介：于夢強(qiáng)（1984-），男，本科雙學(xué)位，工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行、燃料管理等工作，主要研究方向?yàn)榛跀?shù)字煤場的科學(xué)配煤摻燒、智能燃料管控。