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/T212-2008》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（）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：FCad=100–(Mad+Aad+Vad)（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Vdaf=Vad/(100-Mad-Aad)×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：Vdaf=(Vad-(co2)ad)/(100-Mad-Aad)×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。1.4.1系统论方法应用根据燃料管理系统性与择优性要求，燃料管理应运用系统论的思想和方法寻求系统效益最大化。燃料的供应、存储、耗用是一个步骤连续的过程，三个环节相互关联、相互制约，存在效益悖反现象。如：降低储存成本至一定程度将威胁耗用的安全；按耗用煤质要求进行采购将可能导致供应成本升高；按最低煤价进行采购可能不符合耗用要求而影响安全生产等。燃料的供应、存储、耗用是一种物流运动，燃料系统可看作是物流系统，本论文应用物流系统工程学观点和方法来分析解决燃料管理效益最大化问题。物流目标是在保证生产的正常进行下，实现物流中各环节的合理衔接，并取得最佳的经济效益。物流系统根据功能性质可分为若干子系统。本论文将燃料物流系统分为供应、耗用、储存三个子系统。物流系统工程研究最常用技术之一是分解协调技术。物流系统包括多个子系统的复杂大系统，在分析研究时分别对子系统进行局部优化，再根据整体利益原则，不断协调子系统相互之间关系，以达到效率高、费用低的目标。除了子系统要协调外，还要把握好系统与外部环境的协调，从更高层次上把握系统的利益。应用分解协调技术，分别对燃料管理的供应、存储、耗用子系统进行局部优化，并在安全生产要求基础上，按系统成本最低的原则，对三个子系统进行协调。针对制约锅炉安全生产及燃烧经济性的燃煤存在多样性、不确定性的主要矛盾，煤场储存燃煤的质量分布、数量搭配均达到合理水平，发电的安全、经济性才能得到保障。为此，储存子系统优化的目标应是形成燃煤煤质及煤量的储存约束，该储存约束能满足安全生产及经济耗用的要求。在储存约束基础上进行供应、耗用子系统的成本优化，并根据优化信息的反馈来调整储存约束，将使系统整体趋于最优。1.4.2信息化燃料管理的定量性要求大量的数理统计和分析，信息化使得繁杂的数据收集统计能够及时、准确实现，使得数学模型能够实际应用成为可能。信息化技术同时还能弥补职能结构缺点。计算机信息化实现资源共享，使得电厂采用职能制结构横向协调差的矛盾有了解决的手段。科学系统的管理方法加上计算机化的共有资源，使得管理环节协调、连续变为可能。1.5燃料供应管理方案1.5.1供应的可靠性要求火力发电厂所需煤炭数量大，而设计库存有限，供煤矿点多，运输环节复杂，供运需的链条还很脆弱，其煤炭供应关系还不是一种非常稳定的关系。火力发电厂燃煤供应完全进入市场采购，将难以保证正常的煤炭供应。供应的可靠性要求采购必须坚持计划为主、市场调节为辅的原则。坚持计划为主，保证煤炭供应的主渠道，使电厂煤炭供应有稳定的基础。在计划为主的前提下，灵活运用市场渠道作为供煤手段的有效调剂和补充。1.5.2供应方案的设计首先，要收集煤炭资源产量、品种、规格、质量、价格和市场燃料供应趋势等信息，做好市场调查、市场预测工作。市场调查主要内容包括：市场需求调查、市场竞争及发展趋势调查、矿方营销策略调查。市场预测主要内容包括：预测煤炭生产能力、运输能力、需求前景、价格变动趋势。其次，要进行燃料供应量及质量保证程度、计量盈亏情况分析。电力生产特点要求不间断的供应燃料，燃料供应量保证程度低将使储备量下降，导致安全发电保证系数降低。在分析燃料供应量完成情况时要与计量盈亏情况结合，反映燃料数量盈亏及索赔情况。同时要对燃料供应质量保证程度进行分析，检查煤矿供煤的质量保证程度。最终，根据上述分析及预测结果，运用优化的方法确定采购方案。根据市场预测外部环境情况及储存量约束要求，合理确定本期采购数量及质量，运用优化的方法确定最低采购成本下的分矿采购量。通过历史供应数量、质量保证程度的分析来评价风险度，对于风险度过高的方案要制定备用方案。2、现场应用在实际应用中，为提高可操作性，减少掺烧过程的复杂度，在掺配时主要考虑关键因素，一般主要考虑热值和挥发分的影响。熔融特性、硫、水分、灰分等因素如超标较多影响燃烧时再考虑处理，如煤场煤水分明显超标时需要考虑不掺配或减少掺配量。为提高掺配的可操作性，减少掺配的盲目性，应对来煤历史情况进行分析。通过对掺配组合进行实验，制定出各种负荷情况下掺配的计划，具体操作时，再根据实际情况对计划进行一定范围的优化，可避免大面积的优化带来运作的无序和繁杂。针对锅炉对煤种不同的适应性要求，在优化时考虑既要适合一定工况下燃用，又要避免不同工况下燃用煤质的大幅波动，以防负荷变化时跟踪能力下降和自动控制的失效。本系统以宜宾发电总厂为背景，运行于煤样检测岗位。在运行过程中，实现了煤样分析标准化。同时出现了几个问题有待修正：上传到服务器时，需要先将发热量上传到服务器之后才能将硫分上传，无法并行上传在客户端对数据进行同步的时候不能对未上传硫分的数据进行同步（必须先上传了硫分之后才能同步3、结语使用了智能化管理系统之后，数据的安全性得到了提升，人员的工作效率也得到了提升。取得了预期的效果，开辟了一条使用现代高科技手段管理改造传统企业的道路。为企业今后的自动化发展开辟了道路。参考文献：[1]电力用煤采制化标准[2]煤炭计价方式存在的弊端及水分变化对计价的影响[J].电力科技发展与节能[3]燃料分析技术问答[E].中国电力出版社[4]发电企业生产典型事故预防措施[E].中国华电集团公司[5]电力安全工作规程[E].中国电力出版社[6]安全生产法规汇编[E].四川省电机工程学会安全技术专委会（翻印）