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    经典案例-华电土右电厂燃料智能管控系统

    一、公司简介

     

    华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司(简称土右电厂),位于内蒙古自治区呼包鄂金三角腹地的包头市土默特右旗。规划装机容量2×660MW+6×1000MW,一期工程建设两台660MW超超临界燃煤发电机组,两台机组分别于20164月底和6月底投产,年发电量可达90亿千瓦时。土右电厂的顺利投产可以解决包头地区的电力增长需求,同时增加蒙西电网的外送能力。项目建成后,对促进少数民族地区的经济社会发展起到重要推动作用,符合国家西部大开发战略和构建和谐社会的国策。

     

    二、项目简介

    土右电厂作为华电集团公司新建电厂中全面建设数字化电厂的典范,整体设计和建设始终围绕着数字化、智能化的指导思想,并在各个方面全面贯彻落实。土右电厂从建设之初就放眼未来,全力打造以数字化为依托的燃料智能管控系统。以集团“诚信、求真、和谐、创新”的核心价值观为指导思想;强化煤炭管理水平,充分认识阳光验收的重要性,着力在“优工期、优空间、优成本、优维护”上下功夫,严格控制工期、施工成本、运行成本、切实把煤炭经营对企业效益影响最大的潜力挖出来。大力实施精细化管理,加大经营分析的力度和深度,真正做到责任明确到人、管理落实到位、失职追查到底;实现 “可视、可控、可管、可溯”的系统建设目标。

    土右电厂燃料智能管控系统是综合运用现代化科技手段,通过自动化设备及信息技术应用,采取多种策略和举措,把相对分散的设备和业务按流程统一起来,搭建燃料集中管控平台,建立统一的标准化业务管控体系,通过实现设备智能化、过程自动化、管理信息化,来加强对燃料生产过程的监控与协同。燃料智能管控系统提高了燃料管理的总体水平和风险防控能力,有效降低了燃料成本,持续提升企业的经济效益。

    系统实现了燃料管理从计划调运、量质验收、煤场管理、配煤掺烧、统计结算、纪检监督等全流程数字化智能管控,同时与资产财务一体化系统紧密集成,将业务管控、数据统计、财务结算等业务过程有机结合起来。

    系统实现了燃料管理全过程无人干预,变“人防”为“技防”, 所有流程系统自动完成,设备采用标准规范有据可循,历史过程数据可无限追溯,实现了“阳光采购”,凸显出土右电厂公平、公正、公开的企业形象。

     

    三、项目主要建设内容

    土右电厂燃料智能管控系统项目由长沙开元仪器股份有限公司EPC总承包方式进行建设,建设范围涵盖了系统总体设计、硬件制造与安装调试、软件系统集成等全部内容。工程于201511月开始实施,20166月顺利投运。目前整个系统运行状态稳定,各项功能完全满足各种工况下的使用需求,达到预期设计目标。

    1、燃料智能化集中管控系统

    燃料智能化集中管控系统是集设备管控、视频监控和数据分析与展示于一体,以实现燃料管理智能化为目的的集成系统。系统通过网络将燃料入厂、计量、采样、制样、传输、存样、化验、煤场、入炉等各环节进行集成,与燃料管理现场相关设备建立数据接口实时采集数据,并搭建图形化的组态界面,建立统一的设备管控平台,实时监视现场设备的运行状态和参数,并可进行远程控制和参数设定,同时具备自诊断、故障报警等功能。

    通过在燃料管理各个重要环节和区域,建设全数字视频监视系统,总共采用了75个网络高清摄像机采集图像,全程覆盖无死角,通过视频监控网络汇集到管控中心进行集中监控,并与现场设备实现联动,支持故障抓拍,实时调取录像等功能。

    系统具备专门的纪检监督功能,方便燃料监督管理。主要包含煤质数据对比,煤质数据异常报警,煤质数据趋势分析,来煤重量数据异常报警,流程监管,一键抽查等功能???。

    管理人员可通过手机APP实现移动性办公,随时掌握燃料管理信息,为快速经营决策提供依据。系统具备燃料管理相关信息(质、量、价、进、耗、存)实时显示,并可通过图表及对比分析出发展趋势等功能。将各发电企业提供的燃料管理及信息化的综合数据,形成云数据库,再结合矿点信息的数据共享,消除信息孤岛。系统还提供运距、运费和综合入厂煤价测算的比较寻优,为合理安排煤炭采购和调运提供依据。


    2、燃料信息管理系统

    系统从燃料管理和生产管理入手,对燃料数据的进、耗、存、量、质、价全过程信息进行管控。系统主要包括系统管理、数量分析、质量分析、价格分析及报表查询???,系统具有良好的可扩展性。系统强调对燃料数据的多维度分析,为运营、生产管理人员提供真实、准确、及时的数据分析,为生产经营及领导科学决策提供有效的现代管理手段。

    系统以各种燃料原始数据为基础,自动生成各种图表对数据进行直观展示与分析,对数量、质量、价格、合同等进行分析,日、月、年及月内累计、年内累计分析,与目标对比、同比、环比分析,差额与幅度计算、汇总、统计、审批、分析校核。通过信息化实现燃料业务的全流程管理,实现业务信息实时共享和全维度分析。

    3、集中管控中心

    燃料智能化集中管控中心是整个燃料智能管控系统的监视、控制和展示平台,实现对现场节点、设备运行状况的实时监视和远程控制。管控中心主要由1246寸拼接式监控大屏幕,4个操作工位,机房设备、传输网络等组成。

    4、汽车入厂自动识别及计量系统

    运煤车辆在门岗外排队等候,依次通过RFID 读卡入厂,车辆信息、来煤信息实时上传至管控系统,实现汽车入厂、采样、计量、卸煤、出厂等环节的自动识别和厂内闭环管理。

    土右电厂配置有三台重车衡和一台轻车衡,燃料智能管控系统与汽车衡计量系统建立数据接口,实时获取重车、轻车计量数据,并通过车辆自动识别装置将车号与计量数据自动进行匹配,计算出每辆车的来煤净重数据并自动上传至系统数据库,实现了汽车入厂煤的无人干预自动计量。

     

     

    5、汽车自动采样系统

    土右电厂装备了3套入厂煤汽车采样机,实现了全自动无人干预采样,燃料智能管控系统根据车辆来煤信息自动随机生成采样点,超声波技术精准确定采样区域,中空爪式采样头实现分层全断面采样,极大的提高了采样代表性。汽车采样机与全自动制样系统采制一体式布局,汽车采样机的原煤样经过初级破碎缩分后进入底开门式集样器内暂存,当前批次所有车辆来煤采样完毕后,集样器底部仓门自动打开,煤样直接进入全自动制样系统,整个采样、制样过程实现了煤样不落地。系统采制样过程和精密度完全符合国标GB/T19494-2004《煤炭机械化采样》要求。

    6、汽车卸煤现场监督

    针对汽车来煤情况复杂的特点,现场监卸人员配备手持式PDA在汽车卸煤时进行监督,并在卸煤现场架设无线网络,若发现参杂使假、水分超标等异常情况则进行扣吨处理,并将扣吨数据、原因通过PDA上传至系统数据库中,在车辆来煤净重数据中进行扣除。

    7、全自动制样系统

    全自动制样系统是燃料智能化建设的核心设备,土右电厂一次性装备了2套全自动制样系统,并与汽车采样机无缝对接,实现采制一体式布局,可自动接受采样机传输过来的原煤样。系统可自动制备出一份6mm全水分煤样、一份3mm存查样、两份0.2mm分析煤样,制备完成后的煤样使用专用煤样瓶进行封装和标识。整个制样过程无人为干预自动完成,彻底解决了传统人工制样时工作量大、工作环境恶劣、管理风险大等难题。系统自带有环保除尘装置,防止粉尘外泄,保持室内环境整洁。系统制样过程和精密度完全符合国标GB 474-2008《煤样的制备方法》要求。

    8、在线全水自动测试系统

    土右电厂装备了目前国内最先进的在线全水自动测试系统,与全自动制样机集成式布置。直接使用全自动制样机制备的6mm全水分样在制样现场第一时间进行测试,无需以往送样至化验室再进行人工测试的流程,有效的避免了样品在流转过程中的水分损失,测试结果更真实,极大的提高了电厂方的经济效益。系统具有智能机械臂,可自动完成接样、摊平、称量、干燥、检查性实验、弃样等流程,测试过程无人为干预全自动完成,测试数据更可信,测试结果完全符合国标GB/T211-2007《煤中全水分的测定方法》要求。全水分备查样在本地存样柜存储。

     

    9、气动传输系统

    样瓶气送系统通过传输管道连接全自动制样系统、人工制样室、自动存查样系统、化验室等相关节点,自动将煤样瓶传输至指定位置,可双向传输,传输速度快。系统由控制主机、动力风机、发送工作站,接收工作站、管道换向器、传输管道组成。室外管道部分具有保温措施和智能温控功能,以适应冬季低温气候。

     

    10、全自动存查样系统

    智能存查样系统与样瓶气送系统无缝连接,可自动接收从全自动制样系统或人工制样室传输过来的煤样瓶,实现3mm0.2mm存查煤样的存储,以及0.2mm分析煤样的暂存,化验人员发起取样操作后可自动将煤样瓶取出并通过样瓶气送系统传输至化验室,系统可存储煤样瓶数量624个。系统具有智能机械臂,采用伺服系统驱动,运行速度快,定位精准,可自动完成煤样瓶的存、取和存储时效管理,煤样到期后自动提醒,经审核后可自动清理弃样。

     

    11、标准化实验室

    土右电厂入厂煤实验室严格按照CNAS标准建设,各项化验分析设备配置齐全,配备有化验室设备17台,人工制样室设备13台,可以快速、准确的完成入厂煤的各项指标分析,测试流程和结果完全符合相关国家标准要求。

    土右电厂入厂煤实验室配置有实验室管理系统,与实验室化验设备联网运行,实时采集各项化验数据;天平称量数据自动上传系统并发送至对应的化验设备;对化验数据进行相关的统计、分析、审核;对化验设备的过程数据进行采集,并自动判断化验结果的有效性;对化验样品进行管理,化验任务及化验设备使用权限自动进行分配;实验室内温湿度自动采集后上传系统;可按CNAS标准定制各种格式的原始记录及统计报表;对化验室设备进行日常管理,如自动提示标煤校准、设备检定等相关工作。

    12、数字化煤场管理系统

    数字化煤场系统实现了煤场内不同种类煤的精确分区存放,煤场各分区内所存煤的数量、发热量指标等数据一目了然。车辆过完重磅后,通过语音及LED显示屏提示前往指定卸煤位置,车辆进入煤场卸煤时,监卸人员使用手持式PDA进行卸煤位置的精准确认。

    配置有斗轮机自动定位系统,可精确定位斗轮机取煤位置和取煤量,自动形成完整的进耗存煤量煤质数据。

    配置有高精度自动激光盘煤仪进行煤场盘点,煤场存煤量和煤场三维图形实时呈现。

    煤场自动测温系统可实时监测煤场内存煤温度变化,超温时可自动预警,防止煤堆自燃,保障煤场的安全运行。

    配煤掺烧系统可根据发电机组实时工况提供最优的配煤方案,实现经济效益的提升??缮站纱嫘?,避免存煤热值损耗,发挥出煤的最大利用价值。同时可根据存煤情况进一步来指导计划采购调运。

     

     

     

    四、项目主要亮点

    1、土右电厂燃料智能化项目建设从项目伊始就确定了采用EPC总承包的建设方式,即所有的软件系统和硬件设备全部采用同一厂家产品,这样可以加快项目建设进度,保证施工质量,避免了厂家相互之间的扯皮推诿现象发生,同时可以保证整套系统投运后最优的兼容性、稳定性、安全性,以及完善的售后服务。

    2、将全自动制样系统布置于二楼,一楼架空成过车通道,该设计方案最大限度的节约了占地面积,同时缩短了采样机原煤样到全自动制样系统的转运距离,减少了水分损失和煤样残留。

    3、装备在线全水自动测试系统,并与全自动制样系统一体式布置,避免了水分损失和人为因素影响,全水分测试结果更真实,有效提高经济效益。

    4、采用φ110mm的煤样瓶。目前国内其他电厂普遍使用的是φ160或φ140系列的煤样瓶,这两类瓶子体积较大,对于化验员而言使用非常不便,必须两人同时协助才能打开瓶盖。而φ110的煤样瓶直径小,化验员一个人就可轻松打开瓶盖;采用压力反旋开盖方式,不会在传送过程中产生盖子松动而泄漏煤样的现象,瓶盖可重复使用,且煤样瓶价格比φ160、φ14030%以上,降低了电厂后续使用成本;在同样瓶数的情况下,存查样柜的外形体积比φ160、φ140煤样瓶要缩小30%以上;气送管道的建设成本比φ140下降21%,比φ160下降31%。

      5、燃料智能管控系统直联智能化设备的PLC点表,相比目前国内其他电厂所采用的通过中间表、数据库等形式的管控系统,现场硬件设备状态参数展示更实时、准确、全面、直观,同时可在管控中心直接远程控制现场设备,实现真正意义上的“管”和“控”。

     

     

    五、项目实施主要成果

    1、土右电厂通过实施燃料智能化管理,汽车煤日接卸能力可达450余车2.2万余吨,而且可以做到从容不迫,量质验收全部完成。这么高效率的接卸能力在国内火电行业来说都是非常罕见的。

    2、土右电厂装备了先进的在线全水自动测试系统,将水分测试点前移至制样过程中,做到了即制即测,减少了水分的损失。据投运行以来的数据显示,比较传统化验室全水测试数据可提高0.5%左右,可有效降低煤炭采购成本。

    3、由于燃料智能管控系统实现了全过程无人干预操作,土右电厂作为新建项目,只需配备少量的管理人员即可实现正常运转,为企业节约了大量的人员编制和薪资成本。

    4、燃料智能化带来了管理方式的创新,变“人防”为“技防”,实现了“人与煤样隔离”、“人与数据隔离”,改变了管理模式,提高了管理效率,解放了管理压力,真正起到了防范廉政风险的作用。

    5、改变了燃料管理现场以往脏乱差的工作环境,减少粗犷笨重的工作量,降低了工作人员的劳动强度,提高了工作效率。

    6、提高了煤炭计价的精准度,为煤炭交易提供了公平、阳光、透明的平台,增强了煤炭供应商的信任度,提高了土右电厂的企业形象。

    7、从土右电厂的燃料智能管控系统建设的成功可以看出,燃料智能化代表着火电厂今后燃料管理的发展方向,其从根本上改变了传统的燃料管理方法,重塑了燃料管理流程,且经济和管理效益非常显著,非常值得在整个火电行业中推广应用。

     

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