火电厂入厂煤化验智能化管理的实现分析

火电厂入厂煤化验智能化管理的实现分析

张凯强1  李彤2

1.内蒙古华云新材料有限公司

2.包头铝业有限公司

摘要：进入新的世纪，以数字化和智能化的广泛应用为标志的新一次技术革命悄然改变着世界，电力工业也在迎接着这一浪潮的洗礼。本文通过对电厂煤炭化验管理过程的科学分析和认真梳理，总结包头铝业中心试验室入厂煤无人值守智能化验系统的相关经验，研究了实现电厂燃料的数字化管理的现状和优化情况。

      关键词：智能化；信息化；数字化；煤化验；标杆；燃料管理

引言

随着科技的发展，数字化、智能化、开始参与生产生活的各个环节，在电力生产过程中，煤质指标在节能管理，环保、设备安全和经济指标方面有着重要指导意义，也是供需双方关注的焦点；包头铝业中心试验室入厂煤无人值守智能化验系统是中铝股份首个入厂煤无人值守智能化验系统项目，也是包头铝业产业示范化项目，该系统通过提高仪器的自动化水平，利用数字不落地系统，暗码接样转码系统，使得煤化验过程中可能存在的不利因素降至最低，最大可能减少各种人为因素，从根本上确保煤质检验工作的正规化、透明化、标准化，本文着重介绍包头铝业创建入厂煤无人值守智能化验系统的智能化实现[1] 。

      1、煤化验存在的问题

      1.1煤炭本身的多样性和采煤的多样化使煤质化验工作极其复杂

      作为包头铝业有限公司自备电厂，包铝热电厂装机容量171MW，共五台机组，年总耗煤量巨大，煤质种类繁多，电煤成本目前占厂发电成本的比例很高。当前的电煤结算方式为以“质”论价，由于煤炭是一种很不均匀的固体混合物，且煤产生年份，地理环境大不相同，因此从一车或者一批次的煤种选取一定质量（分析煤样要求不少于60克）的煤样进行相应的分析，准确测定其各种指标及物理、化学特性，合理维护煤炭供需双方的利益，意义非常重大[2] 。

      1.2传统化验模式的弊端

      以前煤质化验采用手动记录数据的形式，并形成煤质化验报告，其管理形式容易造成以下缺点:

    1)工作效率低，各化验项目的所有原始数据均需人工手工计算，不仅效率低，而且容易发生计算错误.

      2)化验过程无法实现有效的监控，出现错误和争议时不能对过程进行追溯。

      3)化验员工作量巨大，需一半时间用来做实验，一半时间用来计算、填写表格和打印报告等，制约化验效率的提高。

      4）容易造成数据失真，人工出错或故意修给原始数据将存在发生腐败行为的风险，给企业造成不可挽回的损失。

5)各项化验数据共享程度差，数据传递不及时，信息共享度差，无法及时为各级燃料管理部门的决策分析提供支持。
      综上所述，传统化验模式已不能适应新形势下燃料管理工作的需要，煤质无人值守智能化验已是势不可挡的趋势。
      2、数字化煤化验室的软件及实现
      软件是构建数字化煤质化验室不可或缺的一部分，直接体现了化验室的管理水平，包头铝业入厂煤无人值守智能化验系统的软件，使用了国内入厂煤智能化验尖端公司长沙开元的汇总系统，利用了最新的数字采集和监控系统。

2.1包头铝业入厂煤无人值守智能化验系统特点
      包头铝业入厂煤无人值守智能化验系统可完成入厂煤的全水分、全硫、水分、灰分、挥发分及发热量等全自动智能检测，通过与电厂前端采、制系统结合，可实现入厂煤采、制、输、存、化全流程自动化、智能化及无人化。其特点如下：
    1）无人干预，真实公正

智能机器人替代化验员完成化验工作，全过程无人为干预，杜绝人为因素影响，确保测试结果真实公正。

2）国标方法，结果准确

系统内集成的所有化验仪器完全符合国标和CNAS实验室认可体系要求。

3）智能高效，省时省力

一天可测试60个样品，测试效率较传统人工作业方式提升40%以上，节约人力资源，减员增效成果明显。

4）远程传输，智能管控

化验数据通过互联网远程传输至燃煤管理系统和质量管理平台，实现数据远程集中管控。
      2.2数字化煤化验室软件标准
      煤化验信息化管理系统软件主要标准如下：
1)煤化验数据自动采集系统以规范格式通过接口程序实现与燃料全过程管理系统的无缝连接，原始数据无人工修改或输入接口，确保数据的真实、准确。
      2）工业电视监控系统须涵盖化验室管理的全过程。系统具备实时预览、录像回放、云台控制、镜头状态查询、权限管理等功能。可对燃化验室整个流程全方位进行实时监控。录像连续回放时间不低于2个月。
      3）门禁系统须涵盖燃料化验室、存样室等重要敏感部位。门禁系统应接入燃料信息化管理系统。系统数据备份不低于5年。
      4）条码转码管理系统须涵盖所有化验流程。且具备对存查样、仲裁样的自动管理功能。具备自动、随机、复杂、暗码加密等特点。
      5）煤化验信息化管理系统应具有操作日志记录功能，并建立相应的管理制度和能够保留管理痕迹的运行日志。

      6）煤化验信息化管理系统服务器具有冗余切换功能。UPS至少满足大于1小时运行时间。数据存储具有映射功能。硬盘数据储备满足满足至少一年需求（不包含视频数据要求）。
      7）煤化验信息化管理系统必须具备操作日志、登录日志记录功能，任何用户操作记录均可查询，且操作日志不得具有任何修改和删除功能。
      8）信息化管理系统必须具有完备的防病毒措施，煤化验信息化管理系统必须依据定期进行数据备份。
      3、数字化煤化验室标准化管理和实现的流程
      包头铝业中心试验室管理体现了标准化、专业化、集约化的特点，可以满足燃料管理体制规范和高效运行需要。以下将重点介绍过程管理中的流程和标准化：
     3.1接样操作

包括气送接样、化验转码、取样三个步骤。煤瓶通过气送收发站、样瓶开合机构、读卡器、自动称量机构等装置，协同高效工作，按照煤化验相关国家标准对样品进行自动转码，以避免人为因素对进厂煤质量检测过程的干预；通过化验转码操作后，进行取样，一部分煤样用于化验，其余留存于储样间，作为0.2mm备查样。
      3.2化验过程操作

化验系统接到煤样后，经3个机器人手臂协同高效动作，省时省力，进而实现智能化验，完成煤样一次称重、全硫分析、发热量分析、工业分析的全自动智能分析，每个分析项目均有国家标准和行业规范支撑和实时监控。
      3.3化验数据审核和化验报告生成 

本项目从化验结果到化验报告环环相扣，紧密相连，保证数据实时上传和真实性。在每个化验样品完成整个化验流程之后，经数据采集系统自动汇总化验数据并计算热值结果，将数据结果提报至燃料自动监管系统，进行化验员一级审核，当原始报告通过审核之后便会将化验码上传至系统，经过化验班长或者负责人进行审核，通过审核的化验报告可以上传到燃煤管理平台供客户使用。
      4、结语
总之，项目实施后可形成入厂大宗原料“采制化”全流程专有技术，具备可复制模式，为企业在推行电煤、氧化铝、炭素材料等方面的自动化装备上奠定坚实的技术基础。在实施了煤化验数字化实验室项目创建及优化以后，我厂煤化验环节工作与其他监控系统配合，实现了对化验过程的有效全程监控，化验数据真实性和准确性得到有效的保障；系统内集成了碳氢氮元素分析仪，对企业碳中和、碳达峰目标的实现提供一定参考价值，进而提升环保水平，实现能耗双控目标的需求；实现全流程无人化操作，为采购、结算提供精准可信依据，消除人为因素风险，降低人为风险；及时、准确掌握化验指标，精准指导燃煤掺配比例，通过合理配煤掺比，节能降耗；规避化验人员煤炭粉尘及二氧化硫气体吸入，降低职业病风险，保护员工职业健康安全；提高了煤化验结果的准确度，减少了化验员工作量，煤化验工作人员由原来的10名化验人员减少为2名维护人员，减人增效成果明显；达到了提高化验工作效率、提升经济效益的目标。同时保证了包头铝业热电厂煤样检验率达到100%，由于检验质量提高，争议减少，提升了质检中心煤化验权威性，维护了企业的形象！
参考文献：
[1] 郝晓弘,苏渊.以太网与现场总线控制系统[J].电气自动化,2002,(4):4-7.
 [2]刘娜.化工化验单位实现无污染化验研究[J].化工设计通讯,2021,47(04):150-151.