摘 要：随着社会经济和科技水平的快速发展，我国电力行业也稳步发展，与此同时，信息化时代，燃料数字化管理系统在火电厂燃料管理中得到广泛的认可和应用。本文阐述了燃料数字化管理系统在火电厂燃料管理中的应用，为实际管理提供了一定的参考依据。
关键词：数字化管理系统;火电厂;燃料
中图分类号：F426.61;F270.7文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0125-03
Application of Digital Fuel Management System in
Fuel Management of Thermal Power Plant
SU Honggang
（Shanxi Lujin Wangqu Power Generation Co.， Ltd.， China Energy Investment Corporation，Lucheng Shanxi 047500）
Abstract： With the rapid development of social economy and science and technology， China"s power industry has also developed steadily. At the same time， in the information age， fuel digital management system has been widely recognized and applied in fuel management of thermal power plants. This paper described the application of fuel digital management system in fuel management of thermal power plants， and provided a certain reference for practical management.
Keywords： digital management system;thermal power plant;fuel
燃料管理是火電厂管理的重要组成部分。通过分析可知，燃料成本占整个火电厂成本的70%左右，因此强化火电厂燃料的管理工作，有利于提高火电厂的经济效益。数字化管理系统在具体运用中能为煤场的数字化管理和燃料堆放、取料提供技术支持[1]。通常，燃料管理涉及电厂多个职能部门，如采购、检验、运输、维护及财务等部门，人们需要对燃料的价格、数量、种类、采购计划及机组运行等信息数据进行汇总分析。火电厂燃料数字化管理系统能实现对燃料全过程的管理及实时监控，提高火电厂的管理水平，增加经济效益，在一定程度上降低电厂的管理风险。
1 数字化煤场系统
所谓燃料数字化管理系统，是将自动化、信息化与互联网思维集于一体的管理模式，能有效提取煤场内的斗轮机、原煤仓等设备运行信息，并将这些信息通过通信网络平台传输给管理人员、集控操作人员和燃料运行人员等，便于工作人员随时掌握当前原煤仓中所配煤种的各项参数。利用该系统，火电厂可以从燃料采购到入炉都实现有效管理，同时可以对煤场内如何堆煤、配煤、取煤及如何燃烧进行合理决策，实现煤炭燃烧的自动化管理。燃料数字化管理系统是以实时监测煤场运行情况为目标，通过定位技术、无线射频技术和数据叠加等技术，从斗轮机、皮带秤和原煤仓等设备直接或间接地实时采集数据，以三维数字化煤场方式展示煤场进出煤状态，同时嵌入实时煤场视频监控画面，使煤场管理人员、输煤运行人员、集控人员可及时掌握煤场的动态存储情况。锅炉燃烧人员能提前掌握目前锅炉原煤仓中的煤量、煤质，以便及时根据机组负荷和锅炉燃烧情况调整燃烧方式，从而达到安全、经济燃烧的目的，降低发电煤耗[2]。
燃料数字化管理系统的优势具体体现在以下几方面：利用三维图像，可以直观地看到煤场的运行状况;利用数字化煤场模式，使煤场管理人员对煤的堆放与取煤方式提出最优的决策方案;实现燃料储存定值存放的数字化管理;使卸煤、堆煤、取煤和上煤等数据联动;通过对斗轮机的定位，实现煤场内远程监控;工作人员可通过电子皮带秤实时掌握并控制皮带输送煤情况;煤场内一旦发生异常，可以立即预警提示;通过对整个煤场各个环节进行精细化管理，确保整个煤场管理系统中数据的准确性和完整性。
2 对煤场进行数字化管理的关键技术
2.1 视频重构的关键技术
人们要在数字化煤场管理体系中引入视频重构技术，通过高清摄像头，实时监控煤场内的堆放情况，然后利用边缘检测、图像拼接等技术，合成煤场内煤堆的轮廓形状，获取煤堆轮廓的主要参数，建立煤场三维动态仿真模型。该技术的关键是对画面边缘的检测与处理，即选取图像中局部亮度特别明显的部分进行边缘检测。边缘提取分三步：求出原始监控图像的横向与纵向梯度;根据求出的横向与纵向梯度得出具体的模值和幅角值;沿幅角方向求出模的最大值，获得所需边缘。
2.2 煤堆三维立体实时测温与控温体系的关键技术
基于物联网技术，人们可以利用红外传感器测量煤堆表面的温度，通过无线射频将信号传输给上位机，实现对整个煤场多点测温的监测与控制，并能实现及时报警，通过无线传感网络实现对整个煤场温度的在线监控。该技术的关键是无线电通信技术，搭建监测系统的硬件平台并开发底层软件，构建无线网络软件系统，优化节点定位方式。基于ZigBee的短距离无线通信方案研究，可以提供较为稳定的数据传输平台，并将温度监测结果上传至用户终端，实现整个煤场自动报警和实时监控。
2.3 建立大煤质全动态分析数据库及煤质评价体系
煤质分析大致可以分为元素分析和工业分析，分析对象包括发热量、灰成分、全硫、灰熔融特性、自燃特性以及煤燃烧特性。基于大煤质全分析数据库，人们可以从煤的安全、效率指标、经济指标和环保指标等角度出发，直接引入煤质评价体系，对单种煤与混煤进行煤质评价研究。
2.4 建立开发设备性能预测模型
在研究燃用煤种与运行条件变更对锅炉燃烧状况的影响时，人们应从多个方面进行考虑，如煤的粉碎性、磨煤机内的爆炸性、结渣性、燃烧性以及二氧化碳排放量等，建立锅炉性能预测模型，并给出锅炉在特定条件下的节能环保运行方案。
3 燃料数字化管理系统的硬件、软件系统结构和功能
3.1 硬件体系结构
燃料数字化管理系统采用的是B/S结构，而用于系统发布的服务器为HS，这种服务器对整个系统的安全与维护来说是非常有利的。在燃料数字化管理系统中，数字化煤场管理系统主要包括三大部分，即电厂服务器、系统应用服务器及客户端。其中，电厂服务器负责获取系统的实时数据，可使相关工作人员统计查询结果，优化决策。这就实现了对煤场燃料管理的无缝衔接。而系统中的服务器与客户端使用的框架结构是B/S结构。系统后台服务器建立了计算机程序与数据信息库。
3.2 煤场系统软件功能
依据火电厂对煤场燃料管理的需求，人们对数字化智能管理系统进行综合分析，可以总结出煤场数字化管理系统的功能。一是管理煤场的存煤时间，并直观显示煤场内的存煤量。二是利用图片显示，合理制定取煤方案及煤场计划。上述功能的实现，必须建立在安全、环保及经济的基础之上，并需要具备有现代数字化配煤的特点。同时，该系统还能对煤场内煤堆温度进行检测管理，对燃料管理人员进行统计等。
4 燃料数字化管理系统的应用
燃料数字化管理系统具体应用于火电燃料管理中，可以从系统的设置、工作流程、数据统计和查询、煤场实时工况、电厂燃料工作计划、燃料管理系统的目标和管理模块的设置等方面进行科学合理的设计。
4.1 系统设置
火电燃料管理人员需要对数字化管理系统的部分内容进行设置，如具体工作内容、软件使用权限和工作便捷度等。在对煤场进行设置时，人们要考虑煤场的半径、仰角和名称。用户管理是指设定数字化管理系统的用户名称和用户密码，部门管理是指数字化管理系统结合火电厂实际生产和运行情况，合理设置不同部门的具体工作职能，岗位管理是指设置的不同岗位和工作流程，权限设置是指根据火电燃料管理的实际情况，对不同使用者设置不同的访问权限，确保数字化管理系统的稳定性和安全性。
4.2 工作流程
工作流程的有效控制是燃料数字化管理系统运行的关键，能够为燃料提供配、烧、堆等合理决策。具体来说，主要包括购煤计划、取煤记录和工作提醒等内容。例如，在火电燃料管理中，人们可以利用数字化管理系统，结合煤场的实际存煤和煤种掺杂情况，提出切合实际的购煤计划，同时在购煤时要重点关注燃煤的成分、挥发分和存煤发热量等信息。智能化配煤是利用数字化管理系统结合火电厂实际运行情况，自动计算最佳的配煤方案，确保配煤的合理性。
4.3 数据统计和查询
人们可以利用燃料数字化管理系统的数据查询统计功能，自动查询火电厂各方面数据信息，其主要查询盘煤、上煤等信息。此外，该系统还可以评价煤种掺烧情况，查询有关报表信息。入港查询能够快速查询火电厂的来煤信息，盘煤查询能够统计火电厂近一周的燃料总量。
4.4 实时运行情况
火电厂可以利用燃料数字化管理系统，开展生产管理，具体表现为实时监测入炉煤、煤场三维信息以及各个机组运行情况。入炉煤监测可以实时反映目前炉煤的煤质和尾气排放情况，以准确预测未来几小时的入炉煤情况，进而为火电厂工作人员提供重要的决策依据。
4.5 燃料工作计划
为了将燃料数字化管理系统运用于火电燃料管理中，人们要制定和完善火电厂燃料工作计划。该计划能够满足煤场可持续性运营，为实现高效运营，火电厂在开展燃料管理时要合理配置人力、物力等资源，成立数字化煤场管理项目小组。另外，可以聘请专家评估数字化燃料方案的具体实施效果，提升燃料管理的整体水平。基于燃料数字化管理系统，火电厂应当在燃料管理中完善系统业务，包括入库管理、煤质管理和煤场管理，加强数字化燃料管理系统业务培训，做好数字化煤场管理设备改造工作。
4.6 燃料数字化管理目标
燃料数字化管理系统是将传感器、物联网、信息技术和自动化技术等综合利用的结果，同时也是实现煤场燃料从采购到入炉等一系列全过程的一体化管理系统。燃料数字化管理系统可以实现燃料从入厂到计量、采样、化验等环节的自动化管理，同时可以实现对信息流、燃料流以及燃料资金流的严格管控。燃料数字化管理系统包括很多重要环节，如燃料的入场、数量的统计、采集样本、制作样本、燃料的化验、数字化煤场、燃料入炉管理、燃料数字化集中管控系统、燃料管理系统等。
火电厂燃料数字化管理未来能够实现三大目标。一是燃料全过程管理实现数字化管理，电厂燃料管理的各个环节实现一体化，有关燃料的各种管理数据通过系统自动生成并经网络实时传输，使燃料的管理全过程实现信息化。二是燃料的价值管理实现数字化，能够根燃料的数量、质量和价格信息对燃料成本进行自动核算，确保火电厂燃料信息的准确性和真实性，从而有效提高系统管理效率。三是燃料控制管理实现数字化，能够实时监控燃料流中每项工作的具体过程，一旦发现异常情况，会自动启动报警，以提高燃料流的安全性和可靠性。
4.7 火电厂燃料数字化管理系统的模块化设计
4.7.1 火电厂燃料的入场与计量管理。燃料入场管理主要内容包括：系统自动识别进厂车辆和列车、调度智能化、数字化燃料计量等。通常，火电厂的燃料主要靠火车和汽车运输，管理人员只要将燃料的相关信息写入RFID无线射频卡中，和系统的原计划信息进行对比，系统将自动完成进出厂车辆识别、采集煤样和称量等工作，并且将所有相关信息通过网络传输到火电厂燃料数字化管理系统的数据库中。火电厂称量燃料的方式主要有轨道衡、皮带称、汽车衡等。无论使用哪种衡器，其都会通过RFID技术对车辆进行自动识别，同时可以将称重的具体数据与矿源信息等自动匹配、自动上传到燃料数字化管理系統的数据库中。
4.7.2 样本的采集和制作。一般情况下，火电厂使用全断面机械采集煤样本，利用无线射频识别技术和相关机器视觉技术相结合的方式来实现自动定位采样，这样在燃料采样过程中可以实现随机设置多个采样点、全程无人操作。同时，系统可以按照设定标准自动生成采样方案，无人操作采样的实现在一定程度上消除了人为干扰对采样质量的影响。全自动制样机可以自动从取样机中获取煤样，实现采样、取样的一体化。可以说，从最开始通过采样机进行取样、破碎，到烘干、缩分，再到样本的封装、编码和RFID识别等，全过程都将实现无人操作。
5 结语
火电厂燃料管理要充分应用燃料数字化管理系统，实现燃料从入场到入炉全过程的自动化和智能化。与传统的燃料管理方式相比，它提升了燃料管理的效率和精度，有效降低了燃料成本核算带来的风险，也提升了火电厂的燃料管理效率和经济效益。所以，在火电厂燃料管理中，应用燃料数字化管理系统是火电厂未来发展的必然趋势。
参考文献：
[1]姚晓明.数字化煤场管理系统在火电厂燃料管理中的应用分析[J].科技与企业，2015（3）：21.
[2]雷先伟.数字化煤场管理系统在火电厂燃料管理中的应用分析[J].大科技，2015（8）：91-92.