CN102541036B - 一种火电厂燃煤智能调度*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种火电厂燃煤智能调度***，包括在线盘煤单元、堆取料机单元、输煤单元、煤仓单元和***服务器，***服务器包括智能堆料计算模块、智能配煤及上煤计算模块、取料决策模块；智能堆料计算模块确定最佳堆煤位置以指导堆取料机单元完成堆煤，智能配煤及上煤计算模块用于接收在线盘煤单元的盘煤信息及锅炉机组的实时状态，依据盘煤信息及锅炉机组的实时状态确定配煤方案，进而根据锅炉特性和配煤方案确定上煤方案；取料决策模块依据盘煤信息和上煤方案确定取料途径以指导堆取料机单元和输煤单元协作完成取料。本发明对电厂燃煤进行全生命周期的管理和智能化调度，保证锅炉机组在掺烧条件下具备较高的安全性、经济性和环保性。

Description

一种火电厂燃煤智能调度***
技术领域
本发明属于火力发电厂的生产调度技术领域，具体涉及一种火电厂燃煤智能调度***和控制方法。
背景技术
中国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭资源在中国一次能源结构中占据重要的地位。在中国电力工业构成中，以燃煤为主的火电占有80％以上的比重，并且在相当长一段时间，这种结构不会根本性的变化。然而中国煤炭资源分布不均，煤炭洗选率低，价格波动较大，交通运输压力大，煤炭市场供应形势日益紧张，使得许多电厂无法燃用锅炉的设计煤种，而只能采用多种煤种进行燃煤掺烧。
对于电厂而言，燃煤掺烧的实施是一个***工作，将会涉及到电厂燃料的购煤、存煤、输煤、配煤、上煤、燃烧等诸多方面，整个掺烧流程中包括煤场、输煤***、制粉***、锅炉、脱销、除尘以及脱硫***等诸多设备和***。而在掺烧的条件下，锅炉实质上处于一种非设计煤种燃烧状态，如果选取的掺烧方案不科学，可能会导致运行安全性下降，锅炉效率降低和污染物排放增加，同时，如果对燃煤的煤种监控和管理不规范，出现弄错煤种的情况，也可能导致以上这些问题，因此，电厂燃煤掺烧工作的科学实施，一方面需要正确的选取掺烧方案，一方面需要对燃煤进行规范的管理和调度。
在本技术领域已公开的专利技术中，专利号为“200920152024.3”名称为“火力发电厂燃料进出厂无人值守***”的专利提供了电厂燃料的自动化管理***，但只对煤场的进出进行管理；专利号为“200910040520.4”名称为“一种煤粉炉掺烧污泥的方法”的技术介绍了一种煤与污泥掺烧的方法，未涉及掺烧比例的确定和燃烧的优化决策和管理层面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火电厂燃煤智能调度***，该***可对电厂燃煤进行全生命周期的管理和智能化调度，保证锅炉机组在掺烧条件下具备较高的安全性、经济性和环保性。
一种火电厂燃煤智能调度***，包括在线盘煤单元、堆取料机单元、输煤单元、煤仓单元和***服务器；
所述在线盘煤单元包括在线盘煤仪和盘煤控制器，所述盘煤控制器接收所述***服务器的盘煤指令，在所述盘煤指令作用下控制在所述线盘煤仪工作，并依据所述在线盘煤仪反馈的堆煤位置、煤种及堆煤形状计算得到堆煤总量，将所述堆煤位置、煤种及堆煤总量传给所述***服务器；
所述堆取料机单元包括堆取料机和堆取料机控制器，所述堆取料机控制器接收所述***服务器的堆料指令，所述堆取料指令携带有最佳堆煤位置信息，在所述堆取料指令作用下控制所述堆取料机完成新到煤种的最佳位置堆放，并将实际的堆煤位置信息反馈给所述***服务器；所述堆取料机控制器还接收所述***服务器的取料指令，所述取料指令携带有取料途径信息，在所述取料指令作用下与所述输煤单元协作完成取料操作，并将实际的取料位置和取料量反馈给所述***服务器；
所述输煤单元包括输煤皮带、犁煤器、犁煤器状态传感器和输煤控制器，所述输煤皮带连接在所述堆取料机单元的传送带与煤仓之间，所述犁煤器安装在所述输煤皮带末端与煤仓之间；所述堆取料机单元接收所述***服务器的取料指令，将煤送出到达输煤皮带末端，犁煤器在***服务器的输煤指令控制下转向工作位置，完成向煤仓加煤；
所述煤仓单元包括多个煤仓、给煤机和煤位计，每个煤仓的下方安放一台给煤机，每个煤仓的上方安装一个煤位计；所述给煤机用于向锅炉供煤，所述煤位计探测煤仓内的煤位高度，若煤位高度达到报警值，则将报警信息传送给犁煤器停止加煤；
所述***服务器包括智能堆料计算模块、智能配煤及上煤计算模块、取料决策模块；
所述智能堆料计算模块，用于向在线盘煤单元传送盘煤指令，接收在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及堆煤总量，根据堆煤位置及其堆煤总量确定当前堆煤操作可选的空闲堆煤位置；根据当前来煤煤种、可选的空闲堆煤位置和预定堆料规则进行堆料决策以选取煤种的最佳堆煤位置，并将包含最佳堆煤位置信息的堆料指令传送给堆取料机单元；
所述智能配煤及上煤计算模块，用于接收在线盘煤单元的煤种及锅炉机组的实时状态，依据煤种及锅炉机组的实时状态确定配煤方案，进而根据锅炉特性和配煤方案确定上煤方案；
所述取料决策模块，用于接收所述在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及堆煤总量，以及所述智能配煤及上煤计算模块的上煤方案，依据所述堆煤位置、煤种、堆煤总量以及上煤方案确定取料途径，并将携带取料途径信息的取料指令传给堆取料机单元和输煤单元；取料决策模块还用于接收所述堆取料机单元反馈的实际取料位置和取料量以实时修改煤场的存煤信息，从而保证存煤信息的实时性和完整性；
进一步地，所述堆料规则包括煤质相近规则、均匀堆放规则和禁堆规则，所述煤质相近规则为煤质相近的煤种相近堆放；所述均匀堆放规则为不同煤场的堆煤量尽量相同；所述禁堆规则为煤场或煤场的某个区间禁止堆煤。
进一步地，所述智能配煤及上煤计算模块的具体实现方式为：依据所有煤场的当前存煤煤种和锅炉的实时运行参数，分析煤种与锅炉之间的耦合特性，以锅炉对煤质的适应性为边界条件，计算符合要求的配煤方案，配煤方案包含混合煤种及加仓比例，加仓比例指煤种所加煤仓的数量；然后以锅炉安全性、燃烧高效率和低污染物排放为目标寻优选择最佳配煤方案；最佳配煤方案确定后，根据锅炉特性确定上煤方案即将哪一种煤种上入哪一个煤仓。
进一步地，所述取料决策模块中的取料途径以取料机总行程最短或就近取料为准则确定。
进一步地，所述***还包括运行优化模块，用于根据锅炉的实时状态，以锅炉安全性、高效率、低排放为目标对各给煤机的给煤量进行优化。
进一步地，所述***还包括智能购煤推荐模块，用于分析煤场燃煤存量和煤种分布，并且根据当前煤炭市场的价格情况，综合分析给出最优的购入煤种。
通过合理的选择来煤的堆放位置，控制堆放时间以及实时监控煤场，保证煤场存煤的安全性，防止自燃，减少热值损失；通过优化配煤，保障锅炉对煤种煤质的需要和锅炉运行的安全性；通过智能化选择取料位置，保证煤场取料的经济性，以及堆取料机的安全性；通过合理的安排上煤方案，并实时监控入炉煤种，结合燃烧优化算法，保证较高的燃烧效率和较低的污染物排放。
本发明提供一种用于指导电厂燃煤掺烧的智能调度***，为电厂燃煤调度提供合理化建议，具体包括电厂的堆料、配煤、上煤和取料。通过对燃煤的集成调度和全面跟踪，保证锅炉机组在掺烧条件下具备较高的安全性、经济性和环保性。本发明技术效果具体体现在：
1)用计算机对电厂燃煤调度过程中的各个环节进行智能化决策，代替繁琐的人工决策流程，减少决策时间，提高工作效率；
2)将堆取料决策与堆取料机控制器相连，可构建统一的堆取料操作平台；
3)煤场煤种和煤质管理与锅炉需求相结合，通过合理的配煤掺烧，在复杂煤种条件保证锅炉稳定高效运行，同时通过优化掺烧，保障煤场存煤的安全性和经济性；
4)将煤仓煤种监测纳入燃煤调度过程中，可以更加精确的掌握入炉煤种信息，为燃烧优化提供可靠的基础；
5)智能配煤计算基于大量的理论研究，综合考虑安全性、经济性和环保性。
附图说明
图1为本发明***结构示意图；
图2为堆料决策模块示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明。
如附图1所示，本***结构架构分为三层：最下层为硬件设备层，包括电厂已有的设备以及根据需要增加的设备和传感器，具体包含在线盘煤单元，堆取料机单元，输煤单元和煤仓单元；第二层为信息交互层，包括由盘煤仪向服务器传送的盘煤信息，堆取料机向服务器传送的堆取料信息，煤仓单元向输煤单元传送的煤位信息以及服务器向堆取料机下达的堆料决策和取料决策，服务器向输煤单元传送的上煤方案和取料决策；第三层为计算决策层，包括智能堆料计算模块，智能配煤及上煤计算模块，取料决策模块。计算决策层和信息交互层运行在***服务器上。
本***包括：在线盘煤单元、堆取料机单元、输煤单元、煤仓单元和***服务器。
在线盘煤单元包括在线盘煤仪和盘煤控制器。盘煤控制器接收***服务器的盘煤指令，在盘煤指令作用下控制在线盘煤仪工作，并依据在线盘煤仪反馈的堆煤位置、煤种及堆煤形状计算得到堆煤总量，并将堆煤位置及其堆煤总量传给***服务器。堆煤位置是指当前堆煤操作对应的煤场的堆煤区间。
堆取料机单元包括堆取料机和堆取料机控制器。堆取料机控制器接收***服务器的堆料指令，堆取料指令携带有最佳堆煤位置信息，在堆取料指令作用下控制堆取料机完成新到煤种的最佳位置堆放，并将实际的堆煤位置信息反馈给服务器；堆取料机控制器还接收***服务器的取料指令，取料指令携带有取料途径信息，堆取料机控制器与输煤单元协作完成取料操作，并将实际的取料位置和取料量反馈给***服务器。
输煤单元包括输煤皮带、犁煤器、犁煤器状态传感器和输煤控制器。输煤皮带连接在堆取料机单元的传送带与煤仓之间，一般由多路皮带连接构成。犁煤器安装在最后一路皮带与煤仓之间。堆取料机单元接收取料指令，将煤送出到达最后一路输煤皮带，犁煤器在***服务器的输煤指令控制下转向工作位置，完成向煤仓加煤。
煤仓单元包括多个煤仓、给煤机和煤位计，每个煤仓的下方安放有一台给煤机，每个煤仓的上方安装一个煤位计。给煤机用于向锅炉供煤。当输煤皮带向煤仓加煤时，煤位计探测煤仓内的煤位高度，若煤位高度达到报警值，则将报警信息传送给犁煤器停止加煤。
***服务器包括智能堆料计算模块、智能配煤及上煤计算模块、取料决策模块。
智能堆料计算模块向在线盘煤单元传送盘煤指令，接收在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及其堆煤总量，根据堆煤位置及其堆煤总量确定当前堆煤操作可选的空闲堆煤位置；根据当前来煤煤种、可选的堆煤位置和堆料规则进行堆料决策，选取煤种的最佳堆煤位置，并将包含最佳堆煤位置信息的堆料指令传送给堆取料机单元。堆料规则通常包括煤质相近规则、均匀堆放规则、禁堆规则等等。煤质相近规则为：煤质相近的煤种相近堆放；均匀堆放规则为：不同煤场的堆煤量尽量相同；禁堆规则为某煤场或某煤场的某个区间禁止堆煤。依次使用禁堆规则、煤质相近规则和均匀堆放规则对可选的空闲堆煤位置进行过滤，最终确定最佳堆煤位置。
智能配煤及上煤计算模块根据锅炉机组的实时状态计算锅炉最佳的配煤方案及上煤方式。智能配煤及上煤计算模块的计算方法是：先读取所有煤场的当前存煤情况和锅炉的实时运行参数，分析煤场所有煤种和锅炉之间的耦合特性，以锅炉对煤质的适应性为边界条件，计算符合要求的配煤方案，配煤方案包含混合煤种及加仓比例，加仓比例指煤种所加煤仓的数量。所有的配煤方案构成智能配煤及上煤计算模块的决策域，然后以锅炉安全性、燃烧高效率和低污染物排放为目标在决策域寻优选择最佳的配煤方案，寻优算法可采用带有精英策略的非支配排序多目标遗传算法、模拟退火算法等等。最佳配煤方案确定后，根据锅炉特性确定上煤方案即将哪一种煤种上入哪一个煤仓，并将上煤方案传送给取料决策模块。
取料决策模块接收在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及其堆煤总量，以及智能配煤及上煤计算模块的上煤方案；根据上述信息确定取料途径，取料途径可以取料机总行程最短或就近取料为准则确定。最后将携带取料途径的取料指令传给堆取料机单元和输煤单元，由堆取料机和输煤单元完成配煤及上煤。上煤决策和取料决策模块还接收堆取料机单元反馈的实际的取料位置和取料量以实时修改煤场的存煤信息，从而保证存煤信息的实时性和完整性。
作为优化，本***还可以包括：运行优化模块，根据锅炉的实时状态，以锅炉安全性、高效率、低排放为目标对各给煤机的给煤量运行参数进行优化，并将优化决策呈现给电厂运行人员供参考；智能购煤推荐模块，当煤场中的燃煤存量低于安全值时，***服务器启动智能购煤推荐模块，自动分析煤场燃煤的存量和煤质情况，并且根据当前煤炭市场的价格情况，综合分析给出最优的购入煤种。
本***在火电厂实施以及对燃煤进行智能调度过程如下：
1)当有新的煤船或火车到港时，盘煤控制器上运行在线盘煤仪的数据接口程序，对煤场进行盘煤，并将盘煤结果数据传给***服务器，***服务器收到盘煤结果后启动智能堆料计算模块；
2)智能堆料计算模块根据已占用堆煤位置及其堆煤总量确定当前堆煤操作可选的空闲堆煤位置；根据当前来煤煤种、可选的堆煤位置和堆料规则进行堆料决策，选取煤种的最佳堆煤位置，并将包含最佳堆煤位置信息的堆料指令传送给堆取料机单元，堆取料机单元完成堆煤操作；
3)需要上煤时，***服务器启动智能配煤及上煤计算模块，根据锅炉机组的实时状态计算锅炉最佳的配煤方案及上煤方案，将上煤方案传给上煤决策和取料决策模块，根据用户预设的优化规则选取最佳的上煤决策和取料决策；
4)上煤决策和取料决策模块接收在线盘煤单元的盘煤结果以及智能配煤及上煤计算模的上煤方案，确定取料途径，最后将携带取料途径的取料指令传给堆取料机单元和输煤单元，由堆取料机和输煤单元完成配煤及上煤；
5)如果***还包括智能购煤推荐模块，那么还可以执行下面的步骤：当煤场中的燃煤存量低于安全值时，***服务器启动智能购煤推荐模块，自动分析煤场燃煤的存量和煤质情况，并且根据当前煤炭市场的价格情况，综合分析给出最优的购入煤种。

Claims (6)

1.一种火电厂燃煤智能调度***，包括在线盘煤单元、堆取料机单元、输煤单元、煤仓单元和***服务器； 
所述在线盘煤单元包括在线盘煤仪和盘煤控制器，所述盘煤控制器接收所述***服务器的盘煤指令，在所述盘煤指令作用下控制在所述线盘煤仪工作，并依据所述在线盘煤仪反馈的堆煤位置、煤种及堆煤形状计算得到堆煤总量，将所述堆煤位置、煤种及堆煤总量传给所述***服务器； 
所述堆取料机单元包括堆取料机和堆取料机控制器，所述堆取料机控制器接收所述***服务器的堆料指令，所述堆料指令携带有最佳堆煤位置信息，在所述堆料指令作用下控制所述堆取料机完成新到煤种的最佳位置堆放，并将实际的堆煤位置信息反馈给所述***服务器；所述堆取料机控制器还接收所述***服务器的取料指令，所述取料指令携带有取料途径信息，在所述取料指令作用下与所述输煤单元协作完成取料操作，并将实际的取料位置和取料量反馈给所述***服务器； 
所述输煤单元包括输煤皮带、犁煤器、犁煤器状态传感器和输煤控制器，所述输煤皮带连接在所述堆取料机单元的传送带与煤仓之间，所述犁煤器安装在所述输煤皮带末端与煤仓之间；所述堆取料机单元接收所述***服务器的取料指令，将煤送出到达输煤皮带末端，犁煤器在***服务器的输煤指令控制下转向工作位置，完成向煤仓加煤； 
所述煤仓单元包括多个煤仓、给煤机和煤位计，每个煤仓的下方安放一台给煤机，每个煤仓的上方安装一个煤位计；所述给煤机用于向锅炉供 煤，所述煤位计探测煤仓内的煤位高度，若煤位高度达到报警值，则将报警信息传送给犁煤器停止加煤； 
所述***服务器包括智能堆料计算模块、智能配煤及上煤计算模块、上煤决策和取料决策模块； 
所述智能堆料计算模块，用于向在线盘煤单元传送盘煤指令，接收在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及堆煤总量，根据堆煤位置及其堆煤总量确定当前堆煤操作可选的空闲堆煤位置；根据当前来煤煤种、可选的空闲堆煤位置和预定堆料规则进行堆料决策以选取煤种的最佳堆煤位置，并将包含最佳堆煤位置信息的堆料指令传送给堆取料机单元； 
所述智能配煤及上煤计算模块，用于接收在线盘煤单元的煤种及锅炉机组的实时状态，依据煤种及锅炉机组的实时状态确定配煤方案，进而根据锅炉特性和配煤方案确定上煤方案，将上煤方案传送给取料决策模块； 
所述取料决策模块，用于接收所述在线盘煤单元的堆煤位置、煤种及堆煤总量，以及所述智能配煤及上煤计算模块的上煤方案，依据所述堆煤位置、煤种、堆煤总量以及上煤方案确定取料途径，并将携带取料途径信息的取料指令传给堆取料机单元和输煤单元；上煤决策和取料决策模块还用于接收所述堆取料机单元反馈的实际取料位置和取料量以实时修改煤场的存煤信息，从而保证存煤信息的实时性和完整性。
2.根据权利要求1所述的火电厂燃煤智能调度***，其特征在于，所述堆料规则包括煤质相近规则、均匀堆放规则和禁堆规则，所述煤质相近规则为煤质相近的煤种相近堆放；所述均匀堆放规则为不同煤场的堆煤量尽量相同；所述禁堆规则为煤场或煤场的某个区间禁止堆煤。 
3.根据权利要求1所述的火电厂燃煤智能调度***，其特征在于，所述智能配煤及上煤计算模块的具体实现方式为：依据所有煤场的当前存煤煤种和锅炉的实时运行参数，分析煤种与锅炉之间的耦合特性，以锅炉对煤质的适应性为边界条件，计算符合要求的配煤方案，配煤方案包含混合煤种及加仓比例，加仓比例指煤种所加煤仓的数量；然后以锅炉安全性、燃烧高效率和低污染物排放为目标寻优选择最佳配煤方案；最佳配煤方案确定后，根据锅炉特性确定上煤方案即将哪一种煤种上入哪一个煤仓。 
4.根据权利要求1所述的火电厂燃煤智能调度***，其特征在于，所述上煤决策和取料决策模块中的取料途径以堆取料机总行程最短或就近取料为准则确定。 
5.根据权利要求1所述的火电厂燃煤智能调度***，其特征在于，所述***还包括运行优化模块，用于根据锅炉的实时状态，以锅炉安全性、高效率、低排放为目标对各给煤机的给煤量进行优化。 
6.根据权利要求1所述的火电厂燃煤智能调度***，其特征在于，所述***还包括智能购煤推荐模块，用于分析煤场燃煤存量和煤种分布，并且根据当前煤炭市场的价格情况，综合分析给出最优的购入煤种。 
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