新疆某火电厂燃料智能化建设项目的研究

2021 年 10 月 24 日，国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》，明确阐述了我国关于碳达峰、碳中和的重大战略决策。其中重点一项工作就是能源领域绿色低碳转型。虽然我国大力发展光伏、风能等绿色能源，火电装机容量占比仍超过 55% 。火电厂燃料成本较为高昂，占总成本的 60%~80%，燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等危废烟气，造成污染现象严重。因此，针对传统燃料管理模式目前存在的一些问题，国内各大发电企业和科研机构也在积极探索燃料智能化系统的建设，根据不同的技术和方法，努力提升燃料智能化水平。

新疆作为我国“西电东送”能源战略布局的重要基地之一，煤炭储量丰富。截止 2021 年 1 月份，火电厂装机容量达到 5858.6 万千瓦。燃料智能化技术在新疆地区火电机组的推广和应用的意义显得更加重要和急迫，同时也是推动新疆地区实现国家“碳达峰、碳中和”战略的有效措施。

本文以新疆某火电厂燃料智能化建设项目工程

实例为基础，对现阶段国内火电厂燃料智能化建设情况进行对比分析，从前期方案设计、中期施工组织和后期技术评价各环节的不同矛盾和问题入手，有针对性的提出一些建议。并探讨层次分析法在火电厂燃料智能化项目技术改造决策中的应用，以期能够帮助火电厂在燃料智能化建设中提供帮助。

1 国内火电厂燃料智能化现状

国内文献研究现状

通过文献计量法和可视化分析，量化评价了知网数据库 86 篇国内研究燃料智能化的文献。从文献发表数量趋势看，其中最早进行燃料智能化研究的文献是2012 年，此后数量基本处于稳定提高，2018 年达到最高值，为 15 篇。

从研究层次分布分析，分为技术研究、技术开发、管理研究、工程项目管理、应用研究等方面。从发文机构分布分析，从事智能燃料化研究的机构有三十余家，主要机构有华北电力大学、赛摩电气股份有限公司、国电内蒙古东胜热电等。

1.2 国内燃料智能化建设和发展现状

2013 年 7 月 24 日 , 国电集团公司首 古东胜热电有限公司投入运行 [1]。经过多年发展，各发电企业为了提 控系统的建设工作，其中发展较快的是国电集团，其燃料智能化管 ，其他各发电企业也在进行试点工作。在燃料管理创新工作上，各发电企业、相关单位也做了大量的工作，取得了一定的成效 [2]。

2 项目建设的构思和设想

2.1 项目建设必要性分析

新疆某火电厂建设 2 台 660MW，年耗煤量在 300 万吨左右，来煤由皮带煤源和汽车煤源构成，其中 80%的煤炭来自附近煤矿，由皮带直接运输至电厂，汽运煤碳占比2 内汽车采样机、入厂皮带采样机，采、制、化、存实验设备及地磅计量设备均已齐全，但整体的自动化程 度较低，在采样、制样环节、存查样等均为人工化，汽车采购调运过程监管不够，汽车煤源煤种信息传输不稳定，无法依据掺烧方案优先卸煤，导致“排长队”，优先煤种供应不及时，汽车煤源不稳定等因素导致燃料管理任务重，工作强度大，部分燃料管理功能的缺失，也妨碍燃料管理工作的精准化和精细化。

根据的实际情况，围绕生产过程中燃煤从入厂到入炉整个过程中的“采、制、化、存、管控”进行一体化设计，实现燃料生产管理、信息管理、数据分析展示与监控一体的全流程智能化系统。

2.2 建设目标

本项目燃料智能化建设的总目标是通过建设“燃料智能化管理系统”，用现代信息技术和物联网技术，将燃料管理环节通过信息流有机联结起来，改变作业方式，降低劳动强度；改变管理思路，变人防为技防；改善工作环境，提高企业形象；提高工作效率，节约人力资源；实现燃料管理全过程程序化、规范化、自动化、信息化、数字化，提升管理水平、管理效能和安全水平。

2.2.1 智能燃料调运管理系统

智能燃料调运管理系统是基于 GPS/ 北斗双模技术、设备为基础的实时车辆在途运输线路及状态监控系统。该系统可给供应商下达采购计划、车辆计划、运输计划，实时反馈供应商发车情况、车辆在途情况，可实时监控运煤车辆在线路途中煤场、其他非正式供应商煤矿等的非法停靠等信息，可实时报警、在线预警，对生产工作、接卸安排提供指导依据。

智能燃料调运管理系统主要包含调运信息、车辆信息、煤源信息、煤源矿发信息获取、车载定位管理信息、排队系统、煤场监卸及异常信息等。同时该系统具备车辆在供应商装煤出场时，将当前车辆车号、供应商、煤种、矿发量、矿发时间、预计在途时间、预计到厂时间等写入车载设备。车辆到达电厂后与验票系统自动对接，实现自动验票功能与风险报警功能。

2.2.1.1 智能计划调运管理

包含排队管理、计划调运管理。计划调运包含月计划、日计划、计划卡、派车管理等。主要包括依据调运计划管理，调运计划生成、下发、执行即派车系统等。

系统中的合同（即月计划）需与日计划相关联，各供应商能够在系统下发日计划量，自动统计每天的计划量与执行量，确保能够对各计划量进行动态调整和超计划控制。另与燃料业务管理信息系统进行接口的对接，实现只需在任一平台进行计划调运即可，避免两个系统的数据不一致。

2.2.1.2 矿发信息采集

按照电厂下发至各煤源点的日计划量，煤源点安排符合要求的车辆进行拉运，通过派车平台实现供应煤源点的控制，即只有在煤源点附近的车辆，才可被派车，接收到派车任务的车辆将自动接入到平台中进行任务车辆的全程监控，系统消息自动推送到司机的 APP 端。同时派车平台具备“计划管理”功能，实现当日来煤动态统计与显示，对于超计划发运的及时进行异常提示。

拉运车辆前往煤源点拉煤，此时在该煤源点运煤车辆自动纳入调运系统的监控平台，煤源点可通过专用手持式终端机采集方式实现矿发量的实时采集，或与矿方的重磅系统做计量数据的接口，精确控制当日来煤情况，煤源点信息、矿发量、煤种等关键信息具备 GPS（北斗）芯片写入功能，并实时回传至到平台，用户登陆平台查询相关信息。

2.2.1.3 在途监控

接收到派车单的车辆自动接入平台监控，在途重点监控地点需要在电子地图中有明确标注，沿途设置电子围栏、报警条件等，具备在途电子围栏、敏感区域停车、超速、长时间停车、GPS（北斗）装置异常等报警提醒功能，轨迹回放，车辆状态统计（如：装煤、在途、卸车等）。对周边所有煤源点进行全局管理，记录异常的进出并报警。车辆完成本次任务，系统设置出厂距离后自动解除监控。该功能可有效杜绝未执行拉运任务的车辆在平台中报警引起的干扰，真正实现有效的在途监控。

2.2.1.4 排队系统

排队系统是通过系统手段，自动对准备入厂的车辆按到达时间顺序行成队列，以避免煤车在入厂通道上随意插队，导致现场管理难度大管理风险高的情况。排队起点位于运煤入厂大门外，终点位于入厂识别验票处。

为确保运煤车辆有序进厂，根据先到先进规格，来煤直烧结构微调，系统提供个别煤种优先进厂，依据发热量的高低、供应商，对车辆进行自动排号，针对掺烧单的动态调整车辆的进厂顺序。将燃煤掺配节点前移至计划调度环节，加大来煤直烧比例，使各发热量的燃煤配比能够达到最佳效果，使入炉煤符合锅炉燃烧的要求，进而确保机组运行安全、经济、稳定。

2.2.1.5 运输异常信息推送

若车辆在运输过程中存在违规或被确认的异常，在手持式终端机扫描车牌后，平台会给予明确提示以及报警信息推送，方便煤质监督员进行扣吨处理。若有特殊情况需特殊处理，在 APP 中提交审批，通过之后形成煤质处罚单。

2.2.2 智能燃料业务信息管理系统

智能燃料业务信息管理系统，实现燃料全过程信息化管理；对汽车衡、皮带秤、汽车采样机进行自动化改造，增设原煤样自动封装系统、原煤样智能分拣系统、门禁管控系统、视频监控系统，建设燃管中心、煤场环境监测及抑尘建设；通过设备智能化、过程自动化和管理信息化的手段，将燃料、运输车辆、检斤检质设备、煤场（油库）及其设备、发电机组、管理人员等通过信息流有机连接，建设覆盖燃料采购、计划、调运、接卸、验收、存储、掺烧、估收、结算等全过程管理的燃料智能化管理系统。

2.2.2.1 燃料内部信息管理系统

燃料内部信息管理系统实现电厂全系统燃料计划、采购、合同、采制化、储煤管理等燃料管理流程统一化，公司相关管理人员可按设定权限实时查看燃料计划，合同，验收，进、耗、存等信息，同时实现数据流程和报表自定义功能，实现计划、合同、化验报告、结算单自动生成和网上审批，并把数据上报到上级主管单位。

在燃料验收管理中，煤质特性分析主要涉及采

样、制样和化验3 大环节，其中采样误差在检验总方差中的比例高达80％，制样为 16% ，化验为 4％。实践表明，煤质采样和制样对其筛分、煤样混合、粒度缩分以及干燥等环节的影响较为明显 [3]。目前电厂燃料采、制、化重要环节的衔接主要靠人工与机械设备来完成，采样过程基本实现机械化，而制样环节主要靠人工。因人的制样水平高低不齐、人员素 质参差不齐，虽然制样过程进行视频全程监控，但作弊现象仍难杜绝，对燃料验收的公正性、准确性影响较大[4]。

2.2.2.2 数字化煤场管理

数字化煤场管理就是煤场管理的数字 ，结合煤场分垛分区情况，以三维图形（报表、图形等方式）全面、直观、实时、动态展示火电厂 区域的煤量、热值、全水分、硫分、价格、堆存时间等；对不同煤场及同 通过PDA 煤场区域划分精准识别车辆卸煤位置、取送设备作业的堆 衡器、皮带秤、斗轮机等设备采集入厂煤分区堆放的数量；以煤场斗轮机、原煤仓及入炉皮 采集入炉煤从煤场各分区取送的数量，形成燃料入厂、堆取、入炉煤数据联动，并为配煤掺烧提供数据支持

2.2.2.3 煤场可燃、粉尘报警检测

为进一步监测和改善煤场作业环境，在煤场配若干台 CH4 传感器、CO 传感器和粉尘浓度探测器，均安装于煤场钢结构上方栈桥和马道上，对称布置。

因考虑煤场粉尘有很大的危害，环境污染，引发工人呼吸系统疾病，密闭高浓度煤粉尘也会引起爆炸，粉尘降落在设备传动旋转机构等部位容易结垢锈蚀，影响设备使用性能和寿命，增加维护量。新增一套煤场抑尘降尘设备，可实现智能化、高效节能、分区控制等功能，大幅改善了煤场作业环境。

2.2.2.4 视频、门禁及燃管中心

此部分系统全部为新建部分，包括视频监控系统、门禁控制系统燃料管理中心。视频监控系实现现场管理秩序监控和人员规范操作监控，可对燃料进厂车辆所途经的现场秩序和燃料管理各环节人员的业务操作是否符合规范进行监控，满足凡人员接触煤样的环节应实现无死监控，并且确保煤样始终在监控范围内。

2.2.2.5 煤场实时存煤计量

在原有设备基础上新增3 套电子皮带秤装置（胶带宽度为1.2m，出力为0-1000t ；1 套安装于3 号带水

数据分别传送至输煤程控室与燃料监控中心）。实现各路煤源煤量计量实时上传和自动统计，目的是可统计不同煤源不同周期的配比比例及实时配比比例。为进一步提升燃煤效率，降低碳排放提供技术支持。

2.4 燃料智能化前景展望

2.4.1 多场地虚拟值班功能建

开发建设多场地虚拟值班功能，实现可根据需求通过网络在客户端电脑、拼接屏、工作站、集控屏等终端对燃料智能化相关数据、视频、管控流程、设备状态、车辆状态、煤流状态等信息进行集中展示。

2.4.2 非煤数字化验室功能扩展建设内容

非煤数字化验室数据自动上传及集中管理系统主要是按照国家规范，针对影响化验结果因素、标定物质、业务流程等进行程序控制，实现非煤化验过程的在线监控、化验报告自动生成、化验数据不落地、过程监控无死角、样本信息编码保密、化验表单数据规范齐全等功能。

2.4.3 输煤廊道智能机器人巡检系统

由于煤场的特殊性，一般将煤场设置在电厂旁边，通过输煤皮带将煤场中的煤输送到标高 50 多米的锅炉煤仓中，这样的布局也导致了输煤皮带输送距离较长且有着很大的坡度，数段独立运行的皮带通过转运站连接而成，运行人员每天需要耗费很多的时间和精力去完成巡检，传统的巡检通常采用人工进行定时检查、驻点值守，但人工巡检存在如下诸多缺点

3 结语

火力发电厂燃料智能化应用主要发挥了智能化控制系统的功能，能够有效地控制成本，从而确保更高的经济收益。燃料接收与检查过程中，可以借助智能系统来控制燃料，减少外 部因素干扰带来泄漏问题，而且智能系统能够抽样采样燃料，从而保证所采购燃料数量的准确性、质量的合格性 [5]。

参考文献：

[1] 佚名. 国电集团公司首个燃料智能化管理系统投入运行 [J]. 东方电气评论, 2013, 27(3):1.

[2] 周国忠 . 燃料智能化管理系统建设现状简析 [J]. 科技视界 ,2017(09):107+188.

[3] 程鹏．浅谈商品煤采样精密度[J]．科技情报开发与经济，2009，19(14) ：154 一155

[4] 黄立新 . 燃料智能化管控系统在火电厂的应用前景 [J]. 华电技术 ,2016,38(09):56-58+79-80.

[5] 唐德强 . 火力发电厂燃料智能化应用 [J]. 中国设备工程 ,2021(02):24-26.

项目基金：燃煤电厂智能燃料管理系统项目(No.0280C0121A02)刘明星，籍贯：河北承德人，出生日期：1985 年出生，性别: 男, 民族：满，研究方向：燃料智能化，学历:本科, 职称: 工程师,石安泰，籍贯：山东肥城人，出生日期：1986 年出生，性别: 男, 民族：汉，研究方向：火电厂智能控制, 学历:硕士研究生, 职称: 工程师,