大型电厂燃料管理“三大项目”的建设与应用

一、研究背景和内涵

（一）“燃料三大项目”建设背景

阳城国际发电有限公司年耗煤量约750万吨，日均进厂煤车在600辆以上，在高峰期更是24小时不间断进煤，煤质管控难度较大。在近几年，为降低入厂标煤单价，该公司不断优化采购结构，压减长协煤量，提高市场煤量。但市场煤多是由中间供应商使用多种经济煤种掺配制成，在此过程中，掺配不均匀、掺杂使假的现象日益突出，尤其在电煤供应紧张、价格上扬的2009-2011年，供煤商掺杂使假的方式层出不穷、不断翻新，令人防不胜防，进一步加大了该公司煤质管控难度。

面对新形势、新问题，依靠人“看、摸、听”等方法[1,2]，已无法满足煤质管控要求。且传统的管控方法上还存在处罚无依据标准，人工采样、化验周期长，煤质数据可靠性较低等问题[3,4]。

（二）“燃料三大项目”的提出

在困局之中，该公司全体干部职工积极探索、克难奋进，依靠技术和管理创新，开展了自动采样、自动制样、自动化验等设备设施建设，构建了煤质信息管理系统，形成了燃料自动化管理的初级系统，再辅之以有奖举报、志愿者监督等各种“人防”措施，该公司煤质管理水平得到明显提升，热值差指标从2011年的280千焦/千克，降至2013年的121千焦/千克。

进入2014年，大唐集团公司经过周密策划，创造性地部署推进燃料入厂验收监管系统、数字化标准化验室和数字化煤场即燃料“三大项目”建设，开创了电力行业“数字燃料”的新局面。该公司因其装机规模大、用煤量大、煤源复杂、运输多样、接卸量大、掺配难度高等特点，具有较强的代表性，被列为重点示范推进单位之一。

（三）“燃料三大项目”的内涵

1.入厂燃料全过程智能化管控系统

利用自动化程序对业务流程进行闭环控制和视频监控，实现进煤车辆入厂排队、随机布点、自动采样、子样称重、自动打包、自动计量、煤沟监卸、空车回皮、票据打印等流程的规范化、标准化和数字化管理。

2.数字化标准化验室

数字化标准化验室，就是通过计算机程序对制样、化验等关键环节的时间、质量、温度、标定物质等因素进行控制，实现交接样监督、制样化验过程管理、数据审核和视频监控各环节的数字化管控。

此外，该公司还设立了调度监控中心，监控点覆盖了各关键部位，同时对重要场所实施了门禁管理，这种人防与技防相结合的“双保险”模式，有效防控了企业的经营风险。

3.数字化煤场

新增了三维动态展示、入库、出库、盘点、智能配煤、智能采购、收耗存统计等功能模块，实现了数字化煤场软硬件联动控制与精细化管理。

总而言之，燃料“三大项目”，就是通过大数据互联网 技术与管理创新，实时、准确、可靠地采集燃料收、耗、存对应的量、质、价等原始数据，对燃煤计划、验票、采样、称重、监卸、制样、化验、审核等环节进行第一步到最后一步的网络闭环管理，同时与分子公司燃料管理信息系统、集团公司燃料调度中心实现“三位一体”，为集团化管控、科学化决策、精细化管理提供了可靠依据。

图1 燃料“三大项目”流程图

二、研究内容及措施

（一）入厂燃料全过程智能化管控系统

图2 入厂燃料全过程智能化管控流程

模块一：入厂排队

车辆远端扫描，近端确认发卡，入厂车辆井然有序，避免了插队和套牌等现象。发卡时扫描二维码实现卡、单分离，系统自动分配采样机与汽车衡，杜绝了人为干预。

1.车辆登记：预先进行车辆注册登记，把车型、车牌等信息提前录入系统，并制作一张射频卡粘贴在挡风玻璃上，用于车辆身份识别。

图3 车辆登记

2.排队登记：车辆入厂时，通过无线射频技术读取射频卡信息，并根据不同车型、不同通道自动对车辆排号登记。

图4 排队登记

3.计划控制：根据日进煤计划生成相应数量的二维码调运单，隐蔽了供煤单位信息，且超48小时或多打印均无效。车辆凭二维码入厂，有效减少了人为干预，提升了车辆进厂的有序性，缩短了进厂时间。

图5 汽车进煤计划控制

4.自动分配：系统综合采样机、汽车衡的检修情况，以及车辆等候情况等相关信息，自动分配车辆的入厂采样、计量通道，并通过语音、LED指引司机行驶至目的地。

图6 自动分配系统

模块二：自动采样

采样随机布点，样桶随机分配，确保了采样的代表性。

1.集中控制：通过引入自动化控制系统，并配套相关采样设备，实现了采样机集中控制，一个人可同时监控多台采样机，优化了人力资源配置。

图7 集中控制系统

2.自动采样：系统可根据车型数据，对采样方式进行自动化调整，确保对每台车辆都能进行全断面采样。自动采样系统的创新点如下：

图8 自动采样

一是采样随机性：根据采样工作的相关国标，系统自动把采样区域分成18个采样区域，并且随机分配采样区域，系统实时分析实际区域和随机分配的采样区域是否一致，如果不一致系统报警并暂停采样，直到有权限的人员检查确认无误后，才能恢复采样。

图9 随机采样方案

二是采样安全性：因为没有车辆停放规定，曾经出现过采样头打坏车头的不安全事件。对此，该公司优化采样机控制逻辑，并利用码盘定位技术，实现了根据不同车辆的长度，精准安排停放位置，杜绝了采样头损坏车头的事件。

图10 采样的安全性

精准匹配采样深度：汽车底部煤一直是采样工作的难点，如果采样头离车厢底部太高，就不能采集到底部煤，样品的代表性就会受到影响；如果采样头离车厢底部太低，采样头打到车厢底部，可能引起车辆损坏或采样机损坏。该公司通过优化采样机的控制逻辑，利用码盘定位技术，实现了根据不同车辆高度，精确控制采样深度，提高了采样的表性和安全性。

图11 精准匹配采样深度

3.煤样称重：对从每台车采集的子样量进行称重，并作记录。如采样量不符国标要求，系统立即报警，工作人员可及时发现、处理。

图12 煤样称重

4.自动打包：样包信息写入IC卡，样包重量同步上传至系统服务器，实现样包数据无缝衔接。

5.喷雾抑尘：在采样头拔出的过程中，弃料下落容易产生扬尘，对此，该公司自主设计了随动喷雾抑尘装置，有效抑制了采样过程中的扬尘。

图13 喷雾抑尘

模块三：智能计量

车辆计量时通过车号比对等一系列措施防止作假,出现异常立即报警并中断流程。

1.集中控制：通过串口服务器，实现了计量衡器串口设备与TCP/IP网络接口数据双向传输，多台衡器集中控制。

图14 集中控制

2.无人计量：通过车号比对、视频监控、自动判稳、语音提示、LED显示多种技术，引导司机过衡称重。

图15 无人计量

3.自助打单：运煤司机自助打印单据。

图16 自助打单

模块四：煤场监卸

1.自动比重：煤的比重是指煤在绝对密实状态下单位体积的固体物质实际质量，即去除内部孔隙及颗粒间的空隙后的密度，是表征煤物理特性的指标，对于同一煤种，比重越大热值越低。

2.监卸确认：通过无线手持PDA对煤车卸煤地点、煤质情况进行现场控制。

图17 监卸确认