程燕飞
四川华电珙县发电有限公司 四川 宜宾 644600
摘要：长期以来，我国电煤供需矛盾较为突出，使得众多燃煤电厂的燃烧煤种煤质不稳定且偏离设计值，影响了机组运行的安全性、经济性、环保性。基于成功研发的斗轮机全自动集中控制系统，以智能配煤掺烧为目标，建立一套具有实时数据、实时管理决策和实时执行控制的智能燃料实时管控系统，对电厂安全经济运行具有非常重要的意义。
关键词：煤仓；煤层；动态监测
引言
火电燃煤机组主要由风、粉、煤、汽、水等关键工艺系统构成，其中煤、粉作为火电机组唯一的动力燃料源头，在整个火电系统中尤为重要。在火电燃煤机组的制粉系统中，煤仓是其重要组成部分，其主要功能是对火电厂中原煤、煤泥等颗粒性物料进行储存。为了保障锅炉给煤的持续性，煤仓一般设计得比较大，从而为锅炉燃煤提供充足的暂存空间，因此给煤仓的运行带来了诸多问题，比如煤仓内煤位监测不准、温度超高、自燃、出煤不通畅、堵煤等问题。
1燃煤全程特征码模型
燃料特征码全程跟踪模型，指为实时掌握燃煤动态信息，对每个批次的不同煤种生成唯一特征码；通过特征码紧密关联了燃煤的众多属性，包括煤种、煤质、煤量、位置等。在电厂内卸煤、堆煤、上仓等过程中,结合斗轮机的空间姿态、工作模式以及煤堆的三维模型定位等数据，对煤种/煤堆进行实时跟踪，实现燃料的精细化管理。燃料特征码全程跟踪模型，解决了以往传统数字化煤场或智能化煤场解决方案中的感知数据（煤量、煤质等）与煤实体（物理状态）脱节，不能有效实时分煤种煤量分析并为配煤掺烧提供实时煤种数据的问题。
2煤仓煤层实时动态监测方法研究
2.1进仓煤量的实时监测
火电机组煤仓普遍都安装有煤料位高度监测装置，通过对料位高度的实时分析，通过建立料位高度与煤量之间的映射关系，实现进仓煤量的实时计算。但是该方法对煤仓煤层分界面要求较高，实际煤进仓时，无法严格保证是一个平面，因此会造成实际煤量统计误差。鉴于已实际安装了皮带称重设备的电厂，因此本文通过结合皮带秤实时读数，对煤仓实时进煤量进行统计计算，并结合煤量-煤位高度曲线，对煤仓内各煤层高度进行预测。
2.2入仓煤量的监测
输煤系统分仓计量可为电厂实现单机煤耗、锅炉机组运行效率等分析提供重要的依据。电厂输煤通常采用梨煤器和卸料小车２种方式，在计量入仓煤量时采用在各个煤仓入料口处加装皮带秤的方式，或者通过对皮带秤煤量和加仓状态进行合理分析和判断，从中得到分仓煤量的信息。由于分仓计量煤量方法需要加装皮带称重设备，改造工程量大，投入成本高，还存在校核皮带秤准确度、皮带秤与给煤机给煤率的计量误差等问题。本文通过试验获得原煤仓煤位高度与煤量的对应关系，但二者为离散点，故采用曲线拟合或者插值方式将煤位高度与煤量信息对应起来，然后利用煤位高度计算煤量或者利用煤量计算煤位高度。
2.3出仓煤量的实时监测
锅炉输煤系统中，煤仓出煤通过给煤机输送进入磨煤机并开始制粉过程。因此本算法通过采集SIS系统中各给煤机瞬时煤量反馈信号，对煤仓出煤量进行实时统计，并忽略制粉管道的影响。
3煤仓分仓计量分析模型
根据入炉煤电子皮带秤的实时读数、犁煤器实时工作状态，以及燃料特征码的实时跟踪，采用时序分析和数值差分分析等分析方法，利用电子皮带秤至各煤仓的延时，建立煤仓分仓计量分析模型，获得在每一次上煤作业过程中，各个煤仓的上煤煤量。煤仓分仓计量分析模型为各煤仓的每班分仓、分炉上煤量，及各发电机组的正平衡计算发电煤耗提供了基础数据。记煤仓及对应的犁煤器序号为i，i=1～24，对应煤仓编号1A，1B，1C…4C，4D，4E，4F。在一次上煤过程中，上煤次序煤仓编号为Skki=={,1,2...24}，其中i为上煤次序，值为1～24。τi为入炉煤电子皮带秤至第i个煤仓的时延；tie为第i个犁煤器由放落改为挂起的时间，即该煤仓结束加仓时间；tis为第i个犁煤器放落的时间，该时间不一定是煤仓开始加仓时间；是入炉煤电子皮带秤累计值在t时刻的实时数值。则Si煤仓上仓煤量Wsi由下列公式决定：
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该式满足犁煤器的不同作业顺序，如顺序加仓、逆序加仓、混合次序加仓等。
4煤位动态监测的校正
如果煤种密度发生较大的波动，可在煤位高度至质量转化的过程中引入不同煤种密度比例系数ｋ，但由于卸料的流态与原煤仓壁面的摩擦等因素有关，仍难以修正。为此，本文引入了水分软测量方式来修正煤种信息。由于磨煤机中的煤种水分与磨煤机运行参数关系密切，可利用磨煤机的热量平衡关系对水分进行实时测量。此为间接测量，故称软测量。以中速磨煤机为例，忽略制粉系统漏风、输入功率转化的热量（碾磨部件发出的热量）、制粉系统散热等因素的影响，制粉系统存在以下热量进出关系。
5动态监控模型的运行
按照仓储煤炭质量分布模型的方式对仓内煤质情况进行分层标识，集控室根据化验结果及时调整、更新。针对红色区，黄色区即将出仓时重点查看煤质化验结果，并根据生产安排超前调度。在运行过程中具体做到如下几点:1)对于储存喷吹煤的万吨仓，根据模型参数，煤质指标符合规定指标时可以直接装车外运。煤质过剩和煤质超标时可以根据适当的比例进行掺配，以满足质量要求。2)对于储存原煤的万吨仓，用于返煤入洗时，可以根据统计的仓内煤质质量分布情况对主洗车间洗选各参数进行调节，可以有效提高洗选煤炭的回收率，节约生产成本，避免喷吹煤煤炭质量过剩和超标的现象。3)对于储存混煤的万吨仓，在装车外运时，如果煤炭质量满足规定指标，就可以直接装车外运。如果煤炭质量过剩或超标时，可以按照相应的掺配比例将质量超标和质量过剩的煤炭(喷吹煤)进行掺配装车，确保外运混煤质量的合格。
6煤仓动态监测的应用
（1）煤仓存煤量的监测。通过分仓计量，获得入炉煤加仓的煤量；通过给煤机实时流量的积分，可得出煤仓的煤量。二者相结合，可得煤仓的实时存煤量。同时，可通过料位计实时数据进行校验。（2）入炉煤种切换预测。对入炉煤的煤种切换进行准确预测，为锅炉机组运行方式的调整提供预测信息；同时，当切换煤种的水分相差较大时，磨煤机热平衡可准确判断煤种的切换过程。（3）入炉煤种监测。实时监测当前入炉煤的煤种煤质等信息，并与锅炉的燃烧效果相结合，可对配煤掺烧方案经济性、安全性、环保性进行实时的评价，为锅炉燃烧优化提供实时数据。（4）正平衡方式计算机组发电煤耗。分仓计量后，通过简单计算可得到特定机组的入炉煤量计量，根据对应的煤质参数和发电量，可实现机组正平衡方式发电煤耗的测算。（5）煤仓内煤堆积密度的统计。通过大量的煤仓分仓计量数据和煤层高度数据，可统计出不同煤种在煤仓的堆积密度。
结束语
通过燃煤全程特征码技术和入炉煤电子皮带秤数据，建立入炉煤分仓计量分析模型，实现对每班次的入炉煤进行分仓计量和分炉计量；对仓内燃煤建立煤种分层分析模型，对煤仓的煤种、煤质、煤量、煤位进行实时动态分析和监测。对入炉煤煤种切换进行实时精确预测，对煤种切换时间进行提示；通过对磨煤机热平衡分析，实现对煤种切换过程的实时监测。机组运行对入炉煤的煤种切换具备了预测能力，提高了机组运行的安全性。根据分仓计量和分炉计量的煤量、煤质数据以及期间发电量，系统成功地实现了机组正平衡方式进行发电煤耗计算分析。
参考文献
[1]李阳.选煤厂煤泥水磁性物含量监测仪的设计及应用[J].机械管理开发,2019,34(06):30-31.
[2]杨正东.选煤厂设备状态监测系统研究[J].能源技术与管理,2018,43(06):181-183.
[3]王永佳,王凯,康艳昌.燃煤电厂煤种爆炸特性研究[J].锅炉技术,2019,50(01):61-63.
[4]马万里,金璐,马晓龙.燃煤发电厂煤仓间配煤形式的分析与比较[J].煤矿机械,2018,39(11):74-76.