CN112213228A - 适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统及方法，该系统包括堆煤取样设备、试验调节系统和燃煤耗散率模型分析系统，所述堆煤取样设备和试验调节系统设置于室内，所述堆煤取样设备用于输送燃煤并整理形成煤堆，以及对煤堆各层煤样进行取样；所述试验调节系统用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据，调节环境温湿度和控制通风，模拟不同场景下燃煤损耗情况；所述燃煤耗散率模型分析系统用于获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据试验前后煤质数据变化情况进行分析，计算燃煤耗散率数据。本发明可以精确测算煤场耗散率，从而给燃煤煤量、煤质损耗分析工作提供有效数据支撑。
Description
技术领域
本发明涉及煤场管理技术领域，尤其涉及一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法及系统。
背景技术
大型燃煤电站中燃煤成本约占总体成本的70％以上，因此燃煤煤质、煤量的损耗对电厂的经济效益有着重要影响。在大型燃煤电站煤场的储存过程中，由于外部环境以及自身特性的影响，煤量流失、水份增加、发热量降低、燃煤自燃等现象都有可能发生，这些现象都是造成燃煤煤质、煤量损耗的重要因素，也直接关系到火电厂的生产经营效益。因此，做好燃煤煤量、煤质损耗分析，做好损耗控制措施，以降低燃煤煤量和煤质的损耗，是大型燃煤电站煤场管理工作的主要工作，而如何精确标定煤场耗散率则是实现煤场管控的重要课题，目前燃煤耗散率数据的获取还需要人工收集不同环境条件下燃煤煤质、煤量变化数据并加以分析计算，耗时长且效率较低，有待于改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统及方法，以克服或至少部分解决现有技术所存在的上述问题。
本发明第一方面提供一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，包括堆煤取样设备、试验调节系统和燃煤耗散率模型分析系统，所述堆煤取样设备和试验调节系统设置于室内，
所述堆煤取样设备用于输送燃煤并整理形成煤堆，以及对煤堆各层煤样进行取样；
所述试验调节系统用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据，调节环境温湿度和控制通风，模拟不同场景下燃煤损耗情况；
所述燃煤耗散率模型分析系统用于获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据试验前后煤质数据变化情况进行分析，计算燃煤耗散率数据。
进一步的，所述堆煤取样设备包括输送装置、堆煤平台和称量装置，所述输送装置用于将燃煤输送至堆煤平台并整理形成煤堆，所述称量装置用于采集煤堆不同时间的质量数据。
进一步的，所述输送装置还用于在输送燃煤过程中进行等速取样。
进一步的，所述试验调节系统包括环境监测设备、温度调节设备、湿度调节设备、通风设备和雨天模拟设备，
所述环境监测设备用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据；
所述温度调节设备用于调节环境温度；
所述湿度调节设备用于调节环境湿度；
所述通风设备用于对室内空气进行更换；
所述雨天模拟设备用于模拟露天煤场雨天场景。
进一步的，所述燃煤耗散率模型分析系统包括煤质数据模型分析模块、煤质耗散模型分析模块和耗散率计算模块，
所述煤质数据模型分析模块用于获取煤样化验数据，分析煤样热值、水分、挥发分及元素组成数据，建立煤质数据模型；
所述煤质耗散模型分析模块用于通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表；
所述耗散率计算模块用于根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据。
进一步的，所述通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表，具体包括：
通过数据可视化处理软件建立煤堆锥形模型，根据实际采样在煤堆追星模型上生成多个取样点位置；
将各个取样点位置作为数据输入点，根据煤质数据模型输入各取样点煤质数据，对煤质变化情况进行数据拟合；
根据数据拟合结果建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表。
进一步的，所述根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据，具体包括：
根据煤质数据模型获取不同取样点试验前后煤质数据变化信息；
根据取样点试验前后煤质数据变化信息计算相应取样点燃煤耗散率数据；
对所有取样点耗散率数据进行筛选，并通过计算均值输出燃煤总体耗散率数据。
本发明第二方面提供一种基于前述第一方面所述系统实现的适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法，该方法包括：
S1、通过堆煤取样设备将燃煤输送到室内并整理形成煤堆，在输送过程中对燃煤进行取样；
S2、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据，判断温湿度数据、气体浓度数据是否高于或低于相应预设阈值，在其高于或低于相应预设阈值时对室内温度、湿度或气体浓度进行调控；
S3、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据维持在相应预设阈值的时间是否高于预设时间阈值，在煤堆上多个取样点进行取样；
S4、对输送过程所取煤样和取样点所取煤样进行化验；
S5、通过燃煤耗散率模型分析系统获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据煤质数据模型和煤质耗散模型分析试验前后煤质数据变化情况，计算煤堆各位置的燃煤耗散率数据；
S6、根据煤堆各位置的燃煤耗散率数据计算煤堆燃煤总体耗散率数据。
进一步的，所述在煤堆上多个取样点进行取样，具体为：在煤堆上由上至下等距划分6～8个截面，每个截面以等面积法或网格法进行取样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统及方法，通过模拟大型燃煤电站煤场标准煤堆在不同温度、不同湿度、不同氧量以及不同粒度情况下挥发、自燃等因素导致的耗散情况，通过试验并采集燃煤样品进行工业、元素分析，建立煤堆的耗散模型，最终得到大型燃煤电站煤场的准确耗散率数据，使大型燃煤电站可以精确测算自身煤场耗散率，从而给燃煤煤量、煤质损耗分析工作提供有效数据支撑，以便及时采取合理措施减少燃煤损耗，促进增产节约，提高电厂的综合经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例所提供的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统整体结构示意图。
图2是本发明实施例所提供的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法整体流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参照图1，本发明实施例提供一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，所述系统包括堆煤取样设备、试验调节系统和燃煤耗散率模型分析系统，所述堆煤取样设备和试验调节系统设置于室内。
所述堆煤取样设备用于输送燃煤并整理形成煤堆，以及对煤堆各层煤样进行取样。
所述试验调节系统用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据，调节环境温湿度和控制通风，模拟不同场景下燃煤损耗情况。
所述燃煤耗散率模型分析系统用于获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据试验前后煤质数据变化情况进行分析，计算燃煤耗散率数据。
具体的，所述堆煤取样设备包括输送装置、堆煤平台和称量装置，所述输送装置用于将燃煤输送至堆煤平台并整理形成煤堆；所述称量装置用于采集煤堆不同时间的质量数据。
一些实施方式中，所述输送装置可以采用斗轮机，所述堆煤平台设置于室内，所述称量装置可以采用地磅秤。斗轮机将燃煤输送倒运至堆煤平台并整理形成标准煤堆，所述标准煤堆高6米，煤堆角为45°。
另外，输送装置在输送燃煤的过程中还进行等速取样，输送燃煤过程中所取煤样用于进行化验以取得原始对比数据。
所述试验调节系统包括环境监测设备、温度调节设备、湿度调节设备、通风设备和雨天模拟设备。
其中，所述环境监测设备用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据，所述气体浓度数据包括空气中氧气、一氧化碳、硫化氢的浓度数据；所述温度调节设备用于调节室内环境温度以满足试验所需；所述湿度调节设备用于调节环境湿度以满足试验所需；所述通风设备用于对室内空气进行更换，排出燃煤中可能进入空气中的挥发分以及燃煤氧化可能产生的一氧化碳、硫化氢等气体，从而防止因空气中易燃气体浓度过高产生的爆燃情况发生，并防止因室内有毒气体浓度过高危害人身安全；所述雨天模拟设备用于模拟露天煤场雨天场景。
一些实施方式中，所述环境监测设备可以采用温湿度传感器和氧气、一氧化碳、硫化氢气体相应的浓度传感器；所述温度调节设备可以采用调温换热器；所述湿度调节设备可以采用湿度调节器；所述通风设备可以采用通风井实现；所述雨天模拟设备可以采用喷淋器，一方面可以用于模拟露天煤场煤堆淋雨情况下燃煤的损耗情况，另一方面在火灾发生时也可作为灭火设备使用。
所述燃煤耗散率模型分析系统包括煤质数据模型分析模块、煤质耗散模型分析模块和耗散率计算模块。
其中，所述煤质数据模型分析模块用于获取煤样化验数据，分析煤样热值、水分、挥发分及元素组成数据，建立煤质数据模型。
所述煤质耗散模型分析模块用于通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表。
所述耗散率计算模块用于根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据。
作为一个示例，所述通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表，具体包括：
通过数据可视化处理软件建立煤堆锥形模型，根据实际采样在煤堆追星模型上生成多个取样点位置；
将各个取样点位置作为数据输入点，根据煤质数据模型输入各取样点煤质数据，对煤质变化情况进行数据拟合；
根据数据拟合结果建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表。
作为一个示例，所述根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据，具体包括：
根据煤质数据模型获取不同取样点试验前后煤质数据变化信息，所述煤质数据至少包括热值、水分、挥发分。
根据取样点试验前后煤质数据变化信息计算相应取样点燃煤耗散率数据。所述耗散率等于试验前数据减去试验后数据的差值除以试验前数据的商。
对所有取样点耗散率数据进行筛选，并通过计算均值输出燃煤总体耗散率数据。所述筛选的目的在于筛选掉取样点耗散率数据中明显不合理的项，从而提高计算结果的准确度。
本发明另一实施例提供一种基于前述实施例所提供的系统实现的耗散率测试方法，该方法具体包括以下步骤：
S1、通过堆煤取样设备将燃煤输送到室内并整理形成煤堆，在输送过程中对燃煤进行取样。
S2、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据，判断温湿度数据、气体浓度数据是否高于或低于相应预设阈值，在其高于或低于相应预设阈值时对室内温度、湿度或气体浓度进行调控。
S3、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据维持在相应预设阈值的时间是否高于预设时间阈值，在煤堆上多个取样点进行取样。
S4、对输送过程所取煤样和取样点所取煤样进行化验。
S5、通过燃煤耗散率模型分析系统获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据煤质数据模型和煤质耗散模型分析试验前后煤质数据变化情况，计算煤堆各位置的燃煤耗散率数据。
S6、根据煤堆各位置的燃煤耗散率数据计算煤堆燃煤总体耗散率数据。
一些实施方式中，步骤S3中所述在煤堆上多个取样点进行取样，具体为：在煤堆上由上至下等距划分6～8个截面，每个截面以等面积法或网格法进行取样。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述系统包括堆煤取样设备、试验调节系统和燃煤耗散率模型分析系统，所述堆煤取样设备和试验调节系统设置于室内，
所述堆煤取样设备用于输送燃煤并整理形成煤堆，以及对煤堆各层煤样进行取样；
所述试验调节系统用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据，调节环境温湿度和控制通风，模拟不同场景下燃煤损耗情况；
所述燃煤耗散率模型分析系统用于获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据试验前后煤质数据变化情况进行分析，计算燃煤耗散率数据。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述堆煤取样设备包括输送装置、堆煤平台和称量装置，所述输送装置用于将燃煤输送至堆煤平台并整理形成煤堆，所述称量装置用于采集煤堆不同时间的质量数据。
3.根据权利要求2所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述输送装置还用于在输送燃煤过程中进行等速取样。
4.根据权利要求1所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法及系统，其特征在于，所述试验调节系统包括环境监测设备、温度调节设备、湿度调节设备、通风设备和雨天模拟设备，
所述环境监测设备用于监测环境温湿度数据和气体浓度数据；
所述温度调节设备用于调节环境温度；
所述湿度调节设备用于调节环境湿度；
所述通风设备用于对室内空气进行更换；
所述雨天模拟设备用于模拟露天煤场雨天场景。
5.根据权利要求1所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述燃煤耗散率模型分析系统包括煤质数据模型分析模块、煤质耗散模型分析模块和耗散率计算模块，
所述煤质数据模型分析模块用于获取煤样化验数据，分析煤样热值、水分、挥发分及元素组成数据，建立煤质数据模型；
所述煤质耗散模型分析模块用于通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表；
所述耗散率计算模块用于根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据。
6.根据权利要求5所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述通过建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表，具体包括：
通过数据可视化处理软件建立煤堆锥形模型，根据实际采样在煤堆追星模型上生成多个取样点位置；
将各个取样点位置作为数据输入点，根据煤质数据模型输入各取样点煤质数据，对煤质变化情况进行数据拟合；
根据数据拟合结果建立煤质耗散模型，输出煤质耗散可视化图表。
7.根据权利要求5所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试系统，其特征在于，所述根据煤质耗散可视化图表分析试验前后煤质变化情况，计算燃煤耗散率数据，具体包括：
根据煤质数据模型获取不同取样点试验前后煤质数据变化信息；
根据取样点试验前后煤质数据变化信息计算相应取样点燃煤耗散率数据；
对所有取样点耗散率数据进行筛选，并通过计算均值输出燃煤总体耗散率数据。
8.根据权利要求1所述系统实现的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过堆煤取样设备将燃煤输送到室内并整理形成煤堆，在输送过程中对燃煤进行取样；
S2、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据，判断温湿度数据、气体浓度数据是否高于或低于相应预设阈值，在其高于或低于相应预设阈值时对室内温度、湿度或气体浓度进行调控；
S3、通过试验调节系统监测室内环境温湿度数据和气体浓度数据维持在相应预设阈值的时间是否高于预设时间阈值，在煤堆上多个取样点进行取样；
S4、对输送过程所取煤样和取样点所取煤样进行化验；
S5、通过燃煤耗散率模型分析系统获取并分析煤样化验数据，建立煤质数据模型和煤质耗散模型，根据煤质数据模型和煤质耗散模型分析试验前后煤质数据变化情况，计算煤堆各位置的燃煤耗散率数据；
S6、根据煤堆各位置的燃煤耗散率数据计算煤堆燃煤总体耗散率数据。
9.根据权利要求8所述的一种适用于大型燃煤电站煤场的耗散率测试方法，其特征在于，所述在煤堆上多个取样点进行取样，具体为：在煤堆上由上至下等距划分6～8个截面，每个截面以等面积法或网格法进行取样。
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