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摘要：针对330MW亚临界直接空冷燃煤火力发电机组的特点，建设数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，动态监控煤炭的来、耗、存、量、质、价，制定三级配煤方案，优化配煤掺烧。结果表明，配煤方法包括煤场内掺配法、煤仓内掺配法、磨煤机组合掺配法。数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，功能包括来、耗、存、量、质、价和配煤的全流程数字化，能实现实时配煤分析和按最优掺配比例上煤。配煤方案分为三个层级。一级配煤掺烧方案基于来煤结构，生成一级掺烧方案，指导采购及调运计划。二级配煤掺烧方案基于燃料全过程智能管控系统的智能掺烧模块，通过统计来煤煤质和煤场存煤情况，系统自动计算给出。三级配煤采用分仓配煤，A、B仓对应高热值煤；C、D、E仓对应劣质煤跟高热值煤的混配煤。
关键词：燃煤火力发电机组；配煤掺烧；三级配煤方案；燃料全过程智能管控系统；数字化煤场
1引言
火力发电厂中煤炭成本在发电成本中是最高的一部分，占70%左右[1-3]。随着煤炭价格的不断上涨，在保证锅炉安全、经济、环保运行的前提下，需不断研究掺烧更加经济的煤种，从而降低成本，提高经济效益[2-4]。但掺烧更经济的劣质煤种经常会遇到锅炉结焦结渣，水分高导致制粉系统出力不足、热值低影响负荷响应速率等问题[3-6]。
本文针对330MW亚临界直接空冷燃煤火力发电机组的特点，建设数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，动态监控煤炭的来、耗、存、量、质、价，制定三级配煤方案，优化配煤掺烧。本文的分析有助于了解火电机组掺配劣质煤的精细化管理方案，深度优化配煤掺烧与锅炉燃烧优化，在保障机组安全稳定运行的前提下，压降燃料成本。
2配煤的技术与原理分析
以国电东胜热电公司的330MW亚临界直接空冷燃煤火力发电机组为例进行分析。锅炉为上海锅炉厂制造的亚临界、自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、四角切向燃烧、固态排渣煤粉炉。制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台中速磨煤机。
配煤是基于各单一煤种的发热量、挥发分、硫分、灰分、全水分等指标进行加权计算分析，从而将不同类别、不同质量的单一煤种按不同比例混合，配制出既符合燃烧要求又减少污染物排放的混配煤。配煤能达到煤质优势互补、劣势相消，遵循燃料综合成本最低的原则。配煤方法包括：
（1）煤场内掺配法。将不同煤种在煤场内进行混合、掺配，要求有足够的场地和大型堆料设备，也可以利用铲车等大型机械对煤进行简单的混合。缺点是配煤不均匀，对操作员的技术要求较高。
（2）煤仓内掺配法。将不同煤种在原煤仓内按照测算比例进行混合、掺配。采用两条皮带输送不同的煤种，在下一级皮带中混合，向同一个煤仓供煤。
（3）磨煤机组合掺配法。上煤时分仓上煤，不同的煤仓上不同煤质的煤，通过调整各给煤机的出力改变两种煤种的比例来达到掺配的目的。
3数字化煤场管理
通过建设数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，实现实时配煤分析和按最优掺配比例上煤。实现的数字化功能包括：
（1）实现“量”的数字化。将煤场分成若干卸煤区域，在各区域入口加装射频扫描器。来煤车辆在获得卸煤区域信息后，到指定区域进行卸车，否则空车锁车无法回皮。系统根据各车称重信息自动统计各区域存煤的重量。取煤时，汽车搬运临时煤场的存煤，通过汽车衡进行初步计量，通过皮带秤进行核算计量，系统自动计算煤场存煤数量。
（2）实现“质”的数字化。系统通过采集车辆来煤矿点、采样批次、化验数据，通过加权平均自动计算出各区域存煤的“质”，系统通过读取煤场存煤段、块、层的“质”的信息，自动生成配煤模型，为配煤掺烧提供了可靠的依据。
（3）实现“价”的数字化。基于采购合同价格、化验数据和重量，计算出单车来煤价格，系统自动累计计算出煤场总库存、各区域存煤总价以及入厂标煤单价。
（4）实现“配煤”数字化。读取煤场存煤的量、质、价信息，以及计划来煤的历史加权数据，根据负荷预测曲线和各仓煤质指标，系统自动生成配煤方案。
数字化煤场实现来、耗、存的实时化煤场管理：
（1）来煤管理。将煤场按照煤种分区域存放，通过各区域入口射频扫描器读取来煤车辆的矿点、煤种等信息，系统通过采集来煤车辆矿点、称重、采样批次、化验数据等信息，再根据采购合同结算价格、化验数据、称重重量计算出单车来煤价格，通过求和、加权平均，自动计算出各区域存煤的量、质、价，为一级配煤方案提供数据支持。
（2）耗煤管理。从SIS系统读取输煤皮带秤的数据、二次搬倒汽车衡的数据，系统自动计算出煤场耗煤数据。
（3）存煤管理。系统从煤场实时来煤量、煤场实时耗煤量及前一天最后时刻煤场存煤量数据中获得实时来煤量、耗煤量及初始存煤量，自动计算煤场实时存煤量情况。再读取入炉煤量及化验数据，计算出煤场现有存煤质量信息。
4三级配煤方案
配煤方案分为三个层级。一级配煤掺烧方案基于来煤结构，生成一级掺烧方案，指导采购及调运计划。
二级配煤掺烧方案基于燃料全过程智能管控系统的智能掺烧模块，通过统计来煤煤质和煤场存煤情况，系统自动计算给出，具体功能按照优先级先后顺序包括：
（1）汽车卸煤沟二级配煤。当日来煤结构能满足掺烧需求时，由汽车卸煤沟进行一级配煤。将汽车卸煤沟按车位分为高硫煤、低硫煤、工程煤接卸区。按照三级配煤要求，划定叶轮给煤机运行区域，按照各煤仓上煤要求分煤种上仓。
（2）汽车卸煤沟与正式煤场斗轮机二级配煤。当日来煤结构不能满足掺烧需求或来煤量不足时，按照日配煤方案，由汽车卸煤沟和正式煤场的斗轮机上煤进行二级配煤。
（3）汽车卸煤沟与临时煤场存煤二级配煤。当日来煤结构、正式煤场存煤质量不能满足掺烧需求，搬倒临时煤场存煤，与汽车沟的卸煤进行二级配煤。
（4）正式煤场存煤二级配煤。当日无来煤时，煤场存煤质量若能满足日配煤方案需求，启动斗轮机按煤种分仓上煤。
（5）临时煤场存煤与正式煤场存煤二级配煤。当日无来煤时，搬倒临时煤场存煤与正式煤场存煤通过斗轮机进行一级配煤。
（6）临时煤场存煤二级配煤。当日无来煤，且正式煤场无存煤时，搬到临时煤场存煤按煤种或混煤分仓上煤，进行二级配煤。
三级配煤采用分仓配煤，A、B仓对应底层的启动磨煤机和燃烧器，燃烧高热值煤；C、D、E仓对应顶层的磨煤机和燃烧器，采用劣质煤跟高热值煤的混配煤。运行中值长根据机组负荷调整磨组运行方式。260~330MW负荷时，A、B、C、D磨组运行；200~260MW负荷时，A、C、D、E磨组运行；165~200MW负荷时，A、C、E磨组运行。
5结论
针对330MW亚临界直接空冷燃煤火力发电机组的特点，建设数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，动态监控煤炭的来、耗、存、量、质、价，制定三级配煤方案，优化配煤掺烧。结果表明：
（1）配煤方法包括煤场内掺配法、煤仓内掺配法、磨煤机组合掺配法。
（2）数字化煤场和燃料全过程智能管控系统，功能包括来、耗、存、量、质、价和配煤的全流程数字化，能实现实时配煤分析和按最优掺配比例上煤。
（3）配煤方案分为三个层级。一级配煤掺烧方案基于来煤结构，生成一级掺烧方案，指导采购及调运计划。
（4）二级配煤掺烧方案基于燃料全过程智能管控系统的智能掺烧模块，通过统计来煤煤质和煤场存煤情况，系统自动计算给出，具体功能按照优先级先后顺序包括汽车卸煤沟二级配煤、汽车卸煤沟与正式煤场斗轮机二级配煤、汽车卸煤沟与临时煤场存煤二级配煤、正式煤场存煤二级配煤、临时煤场存煤与正式煤场存煤二级配煤、临时煤场存煤二级配煤。
（5）三级配煤采用分仓配煤，A、B仓对应底层的启动磨煤机和燃烧器，燃烧高热值煤。C、D、E对应顶层的磨煤机和燃烧器，采用劣质煤跟高热值煤的混配煤。
参考文献
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