CN105787411A - 一种非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法，该系统包括煤质检测装置、标签、读写器、煤种数据库、燃烧控制策略数据库和系统控制器，煤质检测装置用于检测原煤的煤质信息并编号，煤质信息及编号录入煤种数据库；标签用于记载原煤的编号信息；读写器用于读取编号信息，并将编号信息传输至系统控制器；系统控制器获得燃烧控制策略，并将其发送给DCS燃烧器控制器。所述方法利用所述非接触式煤种自动识别及示踪系统进行煤种的自动识别及示踪。本发明可提前预知入炉煤的煤质，协助调节锅炉燃烧及温度，实现自动优化控制燃烧，适用于火力发电厂用煤的煤种识别和示踪。

Description

一种非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法

技术领域

本发明属于能源领域的煤种识别及示踪技术，更具体地，涉及一种非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法。

背景技术

我国煤炭按成因(或煤化程度)可分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类。同一类煤有近似的特性，不同类煤的性质则有显著差异，各种以煤为燃料或原料的工业(尤其是燃煤电厂)对煤都有其特定的技术要求，只有恰当的煤种才能保证产品质量，合理地利用煤炭资源。发电用煤种类繁多，煤质对锅炉燃烧有着至关重要的影响，所以有必要在煤进入锅炉燃烧前预知燃煤的煤质，便于调节锅炉燃烧。

专利CN201120557857.5公开了一种在线入厂煤质检测系统装置，其利用在线检测分析仪实现煤质的在线分析，利用一套设备实现全自动、连续完成制样和化验过程，实现煤质检测封闭、连续、快速的全自动过程，但该装置用于入厂煤的检测，并不适用于入炉煤的检测。专利CN200910181428.X公开了一种输送带上煤炭成分实时检测装置，其包括设置在输送带上下方的中子源和伽玛射线探测器，伽玛射线探测器与伽玛能谱分析器、煤炭元素分析处理器以及煤炭工业分析处理器连接。虽然上述装置可以适应煤种变化，在工业现场保持稳定的检测性能指标，但其利用伽玛射线探测器实现煤炭中各元素成分的探测，其设备投入成本高，且其只能实现煤炭成分及工业成分指标的分析，无法实现煤粉定位及跟踪，对于煤粉的燃烧策略无法给出相应指导。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法，其目的在于提供一种快速、可靠的非接触式煤种自动识别和示踪系统，实现在煤进入锅炉燃烧前预知燃煤的煤质，协助调节锅炉燃烧及控制锅炉温度，适用于火力发电厂用煤的煤种识别和示踪，用于控制和调节锅炉燃烧。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种非接触式煤种自动识别及示踪系统，该系统包括煤质检测装置、标签、读写器、煤种数据库、燃烧控制策略数据库和系统控制器，其中：

所述煤质检测装置用于检测原煤的煤质信息，并对原煤进行编号，所述煤质信息及编号录入煤种数据库；

所述标签用于记载原煤的编号信息，其在原煤的输煤皮带起始端投放至原煤中，随原煤进入原煤仓；

所述读写器为非接触式识别技术的读写器，其用于读取标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器，其设于原煤仓和/或给煤机之后；

所述煤种数据库中存储有煤质信息及编号，所述燃烧控制策略数据库中存储有对应于不同煤质的燃烧性能和燃烧控制策略信息；

所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，获得燃烧控制策略，并将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器，以此实现煤种的自动识别与示踪。作为进一步优选的，所述标签由标签投放器进行投放，该标签投放器听从系统控制器的指令或人工指令，自动或人工投放已编号的标签。

作为进一步优选的，所述煤质检测器的检测结果自动或人工录入煤种数据库中。

作为进一步优选的，所述读写器由一个或多个读写器组成，保证系统的冗余性。

作为进一步优选的，所述读写器为RFID读写器或其他非接触式识别技术的读写器，所述标签为与读写器的技术对应的标签。

作为进一步优选的，所述读写器同时读取1个或多个标签信息。

作为进一步优选的，所述煤种数据库记录了原煤的信息，包括煤种名称、发热量、工业分析、元素分析和灰熔点。

按照本发明的另一方面，提供了一种非接触式煤种自动识别及示踪方法，包括如下步骤：

S1.获取原煤的煤质信息并对其进行编号，将所述煤质信息及对应的编号录入煤种数据库中；

S2.利用标签记载原煤的编号信息，并将其投放至原煤中；

S3.利用读写器读取所述标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器；所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，获得燃烧控制策略，并将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器；

S4.所述DCS燃烧器控制器根据燃烧控制策略控制燃烧器的燃烧，以此实现依据实时入炉煤种进行自动优化控制燃烧。

作为进一步优选的，所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，具体包括：

根据读写器传输的编号信息从煤种数据库中获得与编号信息对应的煤质信息；

根据煤质信息从燃烧器控制策略数据库中获得与煤质信息对应的燃烧控制策略。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明实现了煤炭入炉燃烧前的跟踪识别，借助调用煤种数据库中已化验储存的煤质详细信息，获得入炉煤煤质情况，再比对燃烧控制策略数据库，将燃烧优化策略发送给燃烧器控制器，最终实现快速、可靠地识别煤种及预知其位置，并实现煤粉燃烧的优化自动控制。

2.本发明的多个读取器的设置保证并提高了编号信息的可靠性，读取器可同时读取1个或多个标签信息，传给系统控制器服务器，在服务器终端可查询和显示煤种详细信息，根据读写器的传递信号及位置可准确确定煤的位置，实现煤种的快速、可靠的自动识别和示踪。

3.本发明的燃烧控制策略由系统控制器计算获得并发送给DCS燃烧器控制器，可根据煤种的变化合理适当地进行燃烧调节，适用范围广，成本低，可协助控制锅炉燃烧，提高燃烧效率，对锅炉的运行具有重要的指导意义，适用于所有燃煤电厂。

附图说明

图1是本发明实施例的非接触式煤种自动识别及示踪系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的非接触式煤种自动识别及示踪方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种非接触式煤种自动识别及示踪系统，该系统包括煤质检测装置、标签、非接触式识别技术的读写器、煤种数据库、燃烧控制策略数据库和系统控制器。本发明利用自动识别技术自动获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统完成相关后续处理，实现了物品的跟踪与信息共享，实现了人与物体以及物体与物体之间的交流。

下面将对系统中各个部件的结构进行详细说明。

煤质检测装置1主要用于检测原煤场的原煤的煤质信息例如煤发热量、工业分析、元素分析、灰熔点等信息，并对原煤进行编号，例如进来一个煤种进行一次编号，如编号为1，依次类推，然后将详细信息包括煤质信息和煤种编号录入煤种数据库。煤质检测装置的检测结果可自动或人工录入煤种数据库中。

标签用于记载原煤的编号信息，其在原煤的输煤皮带起始端投放至原煤中，随原煤进入原煤仓，即其在原煤进入原煤仓之前投放至原煤中。具体的，标签可由标签投放器2进行投放，标签投放器把与原煤对应的编号写入标签，并听从系统控制器的指令或人工指令，自动或人工投放已编号的标签。具体的，标签为与读写器的技术对应的标签，可为颗粒状等任意形状，记载了煤的编号信息。

读写器3用于读取标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器，其设置于多处，例如设于原煤仓和/或给煤机之后，即设于煤仓和给煤机之间、给煤机和磨煤机之间，且每处可由一个或多个读写器组成，由此可有效保证系统的冗余性，且同时可读取1个或多个标签信息。根据读写器的传递信号和读写器的位置可确定煤的位置。具体的，读写器为RFID(射频识别技术)读写器，RFID是通过无线电波进行数据传递的自动识别技术，是一种非接触式的自动识别技术，其通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境，具有数据存储量大、可读写、穿透力强、读写距离远、读取速率快、使用寿命长、环境适应性好、可同时识别多个物品等特点，在煤炭种类的识别和跟踪管理中使用RFID技术，能加强电厂锅炉的燃烧控制，对于电厂锅炉燃烧效率的提高具有非常重要的意义。

煤种数据库4中存储有各种煤质信息例如发热量、工业分析、元素分析和灰熔点等信息以及煤种编号信息。

燃烧器控制策略数据库5中存储有对应于不同煤质的燃烧性能和燃烧控制策略信息，例如，以某台锅炉简单的逻辑举例，若挥发分V_daf＝20％，控制策略为下二次风风门开度为80％，若挥发分V_daf＝15％，下二次风风门开度为90％。

系统控制器6为本系统的主服务器和控制中心，其对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析。具体的，系统控制器根据读写器传输过来的编号信息，然后根据编号信息从煤种数据库中获得与编号对应的煤质信息，再根据煤质信息从燃烧器控制策略数据库中获得与煤质信息匹配的燃烧控制策略，最后将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器。此外，其也能给标签投放器发送投放指令。具体的，系统控制器中具有服务器，在服务器终端可查询和显示煤种详细信息。

DCS(分散控制系统)燃烧器控制器根据燃烧控制策略生成控制指令，根据控制指令控制燃烧器的燃烧，以此实现依据实时入炉煤种进行自动优化控制燃烧。

本发明的自动识别及示踪系统工作过程如下：首先对原煤进行煤质检测，并编号；将编号录入标签，将结果包括煤质信息及与煤质信息对应的编号录入煤种数据库；在输煤皮带起始端适时地放入标签，标签随输运的煤进入原煤仓，然后平铺在传输皮带上，经过给煤机，再由传输皮带进入磨煤机；混合物在传输皮带的传送过程中经过读写器，读写器同时读取多个标签信息，以获得煤的编号信息，并传给系统控制器；系统控制器可查询数据库中的详细信息进行显示，并计算分析得到燃烧控制策略，且把燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器；DCS燃烧器控制器再根据燃烧控制策略实现燃烧器的燃烧控制。

本发明的自动识别及示踪系统实现了煤炭入炉燃烧前的跟踪识别，借助调用煤种数据库中已化验储存的煤质详细信息，获得入炉煤煤质情况，再比对燃烧控制策略数据库，将燃烧优化策略发送给燃烧器控制器，最终实现快速、可靠地识别煤种及预知其位置，并实现煤粉燃烧的优化自动控制。

如图2所示，本发明还提供了一种非接触式煤种自动识别及示踪方法，其主要包括如下步骤：

S1.获取原煤的煤质信息并对其进行编号，将所述煤质信息及对应的编号录入煤种数据库中；

S2.利用标签记载原煤的编号信息，并将其投放至原煤中；

S3.利用读写器读取所述标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器；所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，获得燃烧控制策略，并将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器；

S4.所述DCS燃烧器控制器根据燃烧控制策略控制燃烧器的燃烧，以此实现依据实时入炉煤种进行自动优化控制燃烧。

进一步的，系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，具体包括：

根据读写器传输的编号信息从煤种数据库中获得与编号信息对应的煤质信息；

根据煤质信息从燃烧器控制策略数据库中获得与煤质信息对应的燃烧控制策略。

以下为本发明的实施例，本实施例以某电厂300MW机组为研究对象，对本发明的非接触式煤种自动识别及示踪系统及方法进行进一步的说明。

(1)在煤场采用国家标准对原煤进行检测，煤质检测结果如下：

表1

(2)录入煤种数据库

将表1的信息包括编号信息及煤质信息录入煤种数据库。

(3)投放标签

将编号1写入标签，从煤场往皮带运送1号煤种时，人工或自动将标签投放在皮带上。

(4)读取标签信息

在原煤仓和给煤机之间、给煤机之后放置读写器，当标签随皮带进入读写器位置时，读写器将识别1号标签到达，此时立刻将1号标签到达的信号传给系统控制器。

(5)系统控制器提取控制策略

系统控制器接收读写器发送的1号标签到达给煤机的信息，并与煤种数据库中的编号比对，提出煤种数据库中的煤质信息(表1)，将表1信息与燃烧器控制策略数据库比对，提取燃烧控制策略。简单的逻辑举例如下：若挥发分V_daf＝20％，控制策略为下二次风风门开度为80％，若挥发分V_daf＝15％，下二次风风门开度为90％。

(6)将上述提取的燃烧控制策略传给DCS燃烧器控制器，发出控制指令，自动调整燃烧器运行状态，实现非接触式煤种自动识别及示踪，最终实现优化运行。

如果煤场上另一种煤，此时重复上述(1)-(6)，其他以此类推。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，该系统包括煤质检测装置、标签、读写器、煤种数据库、燃烧控制策略数据库和系统控制器，其中：

所述煤质检测装置用于检测原煤的煤质信息，并对原煤进行编号，所述煤质信息及编号录入煤种数据库；

所述标签用于记载原煤的编号信息，其在原煤的输煤皮带起始端投放至原煤中，随原煤进入原煤仓；

所述读写器为非接触式读写器，其用于读取标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器，其设于原煤仓和/或给煤机之后；

所述煤种数据库中存储有煤质信息及编号，所述燃烧控制策略数据库中存储有对应于不同煤质的燃烧性能和燃烧控制策略信息；

所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，获得燃烧控制策略，并将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器，以此实现煤种的自动识别与示踪。

2.如权利要求1所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述标签由标签投放器进行投放，该标签投放器听从系统控制器的指令或人工指令，自动或人工投放已编号的标签。

3.如权利要求1或2所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述煤质检测器的检测结果自动或人工录入煤种数据库中。

4.如权利要求1或2所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述读写器由一个或多个读写器组成，保证系统的冗余性。

5.如权利要求4所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述读写器为RFID读写器，所述标签为与读写器的技术对应的标签。

6.如权利要求5所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述读写器同时读取1个或多个标签信息。

7.如权利要求6所述的非接触式煤种自动识别及示踪系统，其特征在于，所述煤种数据库记录了原煤的信息，包括发热量、工业分析、元素分析和灰熔点。

8.一种非接触式煤种自动识别及示踪方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取原煤的煤质信息并对其进行编号，将所述煤质信息及对应的编号录入煤种数据库中；

S2.利用标签记载原煤的编号信息，并将其投放至原煤中；

S3.利用读写器读取所述标签上的编号信息，并将编号信息传输至系统控制器；所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，获得燃烧控制策略，并将燃烧控制策略发送给DCS燃烧器控制器；

S4.所述DCS燃烧器控制器根据燃烧控制策略控制燃烧器的燃烧，以此实现依据实时入炉煤种进行自动优化控制燃烧。

9.如权利要求8所述的非接触式煤种自动识别及示踪方法，其特征在于，所述系统控制器对煤种数据库和燃烧器控制策略数据库进行自动计算分析，具体包括：

根据读写器传输的编号信息从煤种数据库中获得与编号信息对应的煤质信息；

根据煤质信息从燃烧器控制策略数据库中获得与煤质信息对应的燃烧控制策略。