CN112819653A - 一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统及方法，该系统包括入厂煤质的离线化验数据录入系统、上煤在线采样化验数据采集系统、给煤在线采样化验数据采集系统和煤样匹配及热值分析系统。本发明通过对入厂煤化验数据的采集、上煤皮带上的煤质在线检测装置、给煤皮带上的煤质在线检测装置以及各数据库服务器的连接及关联查询模块，可在线监控燃煤发电机组入炉煤与入厂煤的热值差异，为电厂燃料成本的精细化管理和控制提供准确、及时、有效的数据支持。
Description
技术领域
本发明属于燃煤电站燃料成本及品质管理领域，具体涉及一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统及方法。
背景技术
国内电力市场化的发展对燃煤发电企业的燃料经营管理提出了更加严格的要求。在国内煤炭市场化、发电企业电价基本固定的现状下，大部分电厂的燃料煤不得不转向劣质煤或多源煤种，从而导致入厂煤品质参差不齐。电厂入厂煤与入炉煤之间的热值差是评价燃料管理和技术监督的重要参数，该值直接影响电厂燃料成本及全厂经济效益。据统计，电厂因为入厂煤与入炉煤热值差引起的燃料成本增加，企业年损失金额高达几千万元。
为了控制和管理电厂入厂煤与入炉煤之间的热值差，电力行业和企业做了相关规定，热值差应小于502J/g。严格控制热值差是提升电厂燃料管理水平和提高经济效益的有效途径。
但是入厂煤与入炉煤热值差的计算和评价存在诸多问题，从入厂到存煤、上煤和给煤环节都会对燃料煤的热值产生影响；从热值化验角度，化验的时间周期及化验方式会对热值测量结果产生影响；从统计周期来看，短期的传统统计会忽略入炉煤与入厂煤的对应关系而缺乏热值可比性，长期的统计结果只能事后分析，不能及时反馈给电厂燃料管理人员及时分析和处理燃料的热值差异过大的问题。
电厂现有的燃料检测模式既有人工检测方式，也有在线检测方式，但是缺少对燃料煤在全流程关键点的取样和检测装置系统，也缺乏对检测结果的数据汇总及管理分析平台。电厂入厂煤与入炉煤的差值还停留在入厂环节和上煤皮带环节的人工化验和手动填报方式，无法满足对入厂煤和入炉煤热值差的在线比对和分析需求。根据相关数据统计，由于燃料热值差带来的经济损失高达数千万元。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统及方法，通过在电厂燃料全流程系统的关键点位置安装煤质取样和在线检测装置，数据采集系统、数据库查询模块，可在线获得电厂入炉煤与对应入厂煤的热值差，为燃料的品质管理提供充足必要的监测数据和管理依据。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，包括入厂煤质的离线化验数据录入系统、上煤在线采样化验数据采集系统、给煤在线采样化验数据采集系统和煤样匹配及热值分析系统；所述入厂煤质的离线化验数据录入系统包括安装在入厂煤1附近的煤质和煤量离线检测装置2，通过入厂煤数据录入通道3与煤质和煤量离线检测装置2连接的入厂煤数据库服务器4，将各批次入厂煤质数据存储到入厂煤数据库服务器4；所述上煤在线采样化验数据采集系统，针对入炉输送的燃料煤7，包括在上煤皮带5上安装的上煤取样机6和上煤皮带秤信号校正滤波模块9，与上煤取样机6连接的上煤煤质在线检测装置8，与上煤煤质在线检测装置8和上煤皮带秤信号校正滤波模块9连接的上煤数据库服务器16；所述给煤在线采样化验数据采集系统包括燃料煤从上煤皮带分配到磨煤机前的煤仓10，与煤仓10连接的给煤皮带11，与给煤皮带11连接的磨煤机12入口处安装的给煤取样机13和给煤皮带秤信号校正滤波模块15，与给煤取样机13连接的给煤煤质在线检测装置14，与给煤煤质在线检测装置14和给煤皮带秤信号校正滤波模块15连接的给煤数据库服务器17；所述煤样匹配及热值分析系统包括第一数据库关联查询模块18和第二数据库关联查询模块19、连接各数据库及关联查询模块信号的入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20和显示终端21；所述第一数据库关联查询模块18的输入端连接入厂煤数据库服务器4和上煤数据库服务器16，第二数据库关联查询模块19的输入端连接上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17，所述入厂煤数据库服务器4、上煤数据库服务器16、给煤数据库服务器17、第一数据库关联查询模块18和第二数据库关联查询模块19连接入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20的输入端，入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20的输出端连接显示终端21，通过显示终端21实时输出入炉煤与入厂煤的热值差。
所述入厂煤数据库服务器4中的数据库为关系型数据库，上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17中的数据库为实时数据库。
如果有多条上煤皮带5，每条上煤皮带5均应安装至少一个上煤取样机6；上煤煤质在线检测装置8按照比例与取样机6配套使用，即允许多个取样装置6配套一个上煤煤质在线检测装置8。
每条给煤皮带11均应安装至少一个给煤取样机13；根据现场配煤情况，支持一个或多个给煤取样机13与一个给煤煤质在线检测装置13配套使用。
所述第一数据库关联查询模块18利用上煤的工业分析和元素分析数据与入厂煤的煤质进行相似度匹配，找到最相似的若干个入厂煤批次号，支持燃料运行人员的人工维护选取，或者相似度最高选取原则，或者满足相似条件的最新批次选取原则，最终形成关联入场煤批次的上煤数据库；所述第二数据库关联查询模块19利用给煤的工业分析和元素分析数据与最近时间的上煤数据库进行相似度匹配，由于上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17中的数据库为实时数据库，因此相似度匹配通过一定时间段的平均值作为煤质结果进行检索和匹配。
所述的在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统的工作方法，入厂煤1进厂时通过煤质和煤量离线检测装置2得到当前批次的入厂煤数据，并通过入厂煤数据录入通道3，进入入厂煤数据库服务器4；当入厂煤准备送入炉膛燃烧前，进入上煤皮带5，安装在上煤皮带上的上煤取样机6定时从上煤皮带取样，并通过上煤煤质在线检测装置8，得到上煤的实时煤质热值、工业分析和元素分析的数据，存储到上煤数据库服务器16，上煤皮带秤信号校正滤波模块9负责采集单位时间的实时上煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的上煤量数据，然后存储到上煤数据库服务器16；上煤皮带上的煤质分配到磨煤机前的煤仓10，连接给煤皮带11的磨煤机12入口处安装的给煤取样机13和给煤煤质在线检测装置14以获得给煤煤质热值、工业分析和元素分析的数据，通过给煤皮带秤信号校正滤波模块15采集获得单位时间的实时给煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的实时给煤量数据，然后将给煤煤质数据和实时上煤量存储到给煤数据库服务器17；第一数据库关联查询模块18接收来自入厂煤数据库服务器4和上煤数据库服务器16的数据，并通过上煤煤质的热值、元素分析和工业分析，查找到与上煤煤质热值、元素分析和工业分析相似度最高的入厂煤批次，并关联到实时的上煤数据中；第二数据库关联查询模块19接收来自上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17的数据，并通过给煤煤质的热值、元素分析和工业分析，找到与给煤煤质数据相似度最高的上煤时间，并关联到实时的给煤数据中；，第一数据库关联查询模块18通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时上煤与入厂煤批次的时间与批次对应关系，第二数据库关联查询模块19通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时给煤与实时上煤的时间对应关系；最后，入炉煤和入厂煤热值差在线计算装置20从给煤数据库服务器17采集到实时给煤热值，从第二数据库关联查询模块19采集到当前给煤对应的上煤时间，从第一数据库关联查询模块18采集到该上煤时间对应的入厂煤批次，从入厂煤数据库服务器4采集到该入厂煤批次的入厂煤热值，进而计算出实时给煤热值和该入厂煤热值之差，并通过显示终端21输出。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.在电厂燃料全流程的关键环节布置必要的燃煤取样和检测装置，实现从入厂、上煤到给煤环节的实时煤质的获取；
2.利用上煤皮带秤和给煤皮带秤信号与信号校正滤波模块，对上煤和给煤量实时数据进行精确度校正，并配合煤质信号，能够为电厂统计周期内的热值差自动提供必要的实时数据；
3.充分利用入厂煤、上煤和给煤的数据特征，部署不同类型的数据库，并通过建立必要的数据通道，形成煤质数据的关联平台，为各环节煤质确定必要的入厂煤批次来源，作为燃煤热值差管理的计算依据；
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，包括入厂煤质的离线化验数据录入系统、上煤在线采样化验数据采集系统、给煤在线采样化验数据采集系统和煤样匹配及热值分析系统；所述入厂煤质的离线化验数据录入系统包括安装在入厂煤1附近的煤质和煤量离线检测装置2，通过入厂煤数据录入通道3与煤质和煤量离线检测装置2连接的入厂煤数据库服务器4，将各批次入厂煤质数据存储到入厂煤数据库服务器4；所述上煤在线采样化验数据采集系统，针对入炉输送的燃料煤7，包括在上煤皮带5上安装的上煤取样机6和上煤皮带秤信号校正滤波模块9，与上煤取样机6连接的上煤煤质在线检测装置8，与上煤煤质在线检测装置8和上煤皮带秤信号校正滤波模块9连接的上煤数据库服务器16；所述给煤在线采样化验数据采集系统包括燃料煤从上煤皮带分配到磨煤机前的煤仓10，与煤仓10连接的给煤皮带11，与给煤皮带11连接的磨煤机12入口处安装的给煤取样机13和给煤皮带秤信号校正滤波模块15，与给煤取样机13连接的给煤煤质在线检测装置14，与给煤煤质在线检测装置14和给煤皮带秤信号校正滤波模块15连接的给煤数据库服务器17；所述煤样匹配及热值分析系统包括第一数据库关联查询模块18和第二数据库关联查询模块19、连接各数据库及关联查询模块信号的入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20和显示终端21；所述第一数据库关联查询模块18的输入端连接入厂煤数据库服务器4和上煤数据库服务器16，第二数据库关联查询模块19的输入端连接上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17，所述入厂煤数据库服务器4、上煤数据库服务器16、给煤数据库服务器17、第一数据库关联查询模块18和第二数据库关联查询模块19连接入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20的输入端，入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20的输出端连接显示终端21，通过显示终端21实时输出入炉煤与入厂煤的热值差。
作为本发明的优选实施方式，所述入厂煤数据库服务器4中的数据库为关系型数据库，上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17中的数据库为实时数据库。
作为本发明的优选实施方式，如果有多条上煤皮带5，每条上煤皮带5均应安装至少一个上煤取样机6；上煤煤质在线检测装置8按照比例与取样机6配套使用，即允许多个取样装置6配套一个上煤煤质在线检测装置8。
作为本发明的优选实施方式，每条给煤皮带11均应安装至少一个给煤取样机13；根据现场配煤情况，支持一个或多个给煤取样机13与一个给煤煤质在线检测装置13配套使用。
作为本发明的优选实施方式，所述第一数据库关联查询模块18利用上煤的工业分析和元素分析数据与入厂煤的煤质进行相似度匹配，找到最相似的若干个入厂煤批次号，支持燃料运行人员的人工维护选取，或者相似度最高选取原则，或者满足相似条件的最新批次选取原则，最终形成关联入场煤批次的上煤数据库；所述第二数据库关联查询模块19利用给煤的工业分析和元素分析数据与最近时间的上煤数据库进行相似度匹配，由于上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17中的数据库为实时数据库，因此相似度匹配通过一定时间段的平均值作为煤质结果进行检索和匹配。
如图1所示，本发明在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统的工作方法，入厂煤1进厂时通过煤质和煤量离线检测装置2得到当前批次的入厂煤数据，并通过入厂煤数据录入通道3，进入入厂煤数据库服务器4；当入厂煤准备送入炉膛燃烧前，进入上煤皮带5，安装在上煤皮带上的上煤取样机6定时从上煤皮带取样，并通过上煤煤质在线检测装置8，得到上煤的实时煤质热值、工业分析和元素分析的数据，存储到上煤数据库服务器16，上煤皮带秤信号校正滤波模块9负责采集单位时间的实时上煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的上煤量数据，然后存储到上煤数据库服务器16；上煤皮带上的煤质分配到磨煤机前的煤仓10，连接给煤皮带11的磨煤机12入口处安装的给煤取样机13和给煤煤质在线检测装置14以获得给煤煤质热值、工业分析和元素分析的数据，通过给煤皮带秤信号校正滤波模块15采集获得单位时间的实时给煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的实时给煤量数据，然后将给煤煤质数据和实时上煤量存储到给煤数据库服务器17；第一数据库关联查询模块18接收来自入厂煤数据库服务器4和上煤数据库服务器16的数据，并通过上煤煤质的热值、元素分析和工业分析，查找到与上煤煤质热值、元素分析和工业分析相似度最高的入厂煤批次，并关联到实时的上煤数据中；第二数据库关联查询模块19接收来自上煤数据库服务器16和给煤数据库服务器17的数据，并通过给煤煤质的热值、元素分析和工业分析，找到与给煤煤质数据相似度最高的上煤时间，并关联到实时的给煤数据中；，第一数据库关联查询模块18通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时上煤与入厂煤批次的时间与批次对应关系，第二数据库关联查询模块19通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时给煤与实时上煤的时间对应关系；最后，入炉煤和入厂煤热值差在线计算装置20从给煤数据库服务器17采集到实时给煤热值，从第二数据库关联查询模块19采集到当前给煤对应的上煤时间，从第一数据库关联查询模块18采集到该上煤时间对应的入厂煤批次，从入厂煤数据库服务器4采集到该入厂煤批次的入厂煤热值，进而计算出实时给煤热值和该入厂煤热值之差，并通过显示终端21输出。
通过分别在给煤和上煤阶段煤质取样和检测，可以避免在煤种变更时产生的从上煤到给煤的时间滞后影响。在给粉皮带上增加煤质检测装置可直接跟踪最新的给粉信息，再通过对历史时段的上煤皮带和入场煤批次的关联，获取当前给煤与历史上煤和入厂煤的匹配关系。入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置20根据给煤、上煤和入场煤的匹配关系及各自的热值，进行自动实时统计和周期统计，为终端用户21提供监测结果。
Claims (6)
1.一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，其特征在于：包括入厂煤质的离线化验数据录入系统、上煤在线采样化验数据采集系统、给煤在线采样化验数据采集系统和煤样匹配及热值分析系统；所述入厂煤质的离线化验数据录入系统包括安装在入厂煤(1)附近的煤质和煤量离线检测装置(2)，通过入厂煤数据录入通道(3)与煤质和煤量离线检测装置(2)连接的入厂煤数据库服务器(4)，将各批次入厂煤质数据存储到入厂煤数据库服务器(4)；所述上煤在线采样化验数据采集系统，针对入炉输送的燃料煤(7)，包括在上煤皮带(5)上安装的上煤取样机(6)和上煤皮带秤信号校正滤波模块(9)，与上煤取样机(6)连接的上煤煤质在线检测装置(8)，与上煤煤质在线检测装置(8)和上煤皮带秤信号校正滤波模块(9)连接的上煤数据库服务器(16)；所述给煤在线采样化验数据采集系统包括燃料煤从上煤皮带分配到磨煤机前的煤仓(10)，与煤仓(10)连接的给煤皮带(11)，与给煤皮带(11)连接的磨煤机(12)入口处安装的给煤取样机(13)和给煤皮带秤信号校正滤波模块(15)，与给煤取样机(13)连接的给煤煤质在线检测装置(14)，与给煤煤质在线检测装置(14)和给煤皮带秤信号校正滤波模块(15)连接的给煤数据库服务器(17)；所述煤样匹配及热值分析系统包括第一数据库关联查询模块(18)和第二数据库关联查询模块(19)、连接各数据库及关联查询模块信号的入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置(20)和显示终端(21)；所述第一数据库关联查询模块(18)的输入端连接入厂煤数据库服务器(4)和上煤数据库服务器(16)，第二数据库关联查询模块(19)的输入端连接上煤数据库服务器(16)和给煤数据库服务器(17)，所述入厂煤数据库服务器(4)、上煤数据库服务器(16)、给煤数据库服务器(17)、第一数据库关联查询模块(18)和第二数据库关联查询模块(19)连接入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置(20)的输入端，入炉煤与入厂煤热值差在线计算装置(20)的输出端连接显示终端(21)，通过显示终端(21)实时输出入炉煤与入厂煤的热值差。
2.根据权利要求1所述的一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，其特征在于：所述入厂煤数据库服务器(4)中的数据库为关系型数据库，上煤数据库服务器(16)和给煤数据库服务器(17)中的数据库为实时数据库。
3.根据权利要求1所述的一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，其特征在于：如果有多条上煤皮带(5)，每条上煤皮带(5)均应安装至少一个上煤取样机(6)；上煤煤质在线检测装置(8)按照比例与取样机(6)配套使用，即允许多个取样装置(6)配套一个上煤煤质在线检测装置(8)。
4.根据权利要求1所述的一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，其特征在于：每条给煤皮带(11)均应安装至少一个给煤取样机(13)；根据现场配煤情况，支持一个或多个给煤取样机(13)与一个给煤煤质在线检测装置(13)配套使用。
5.根据权利要求1所述的一种在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统，其特征在于：所述第一数据库关联查询模块(18)利用上煤的工业分析和元素分析数据与入厂煤的煤质进行相似度匹配，找到最相似的若干个入厂煤批次号，支持燃料运行人员的人工维护选取，或者相似度最高选取原则，或者满足相似条件的最新批次选取原则，最终形成关联入场煤批次的上煤数据库；所述第二数据库关联查询模块(19)利用给煤的工业分析和元素分析数据与最近时间的上煤数据库进行相似度匹配，由于上煤数据库服务器(16)和给煤数据库服务器(17)中的数据库为实时数据库，因此相似度匹配通过一定时间段的平均值作为煤质结果进行检索和匹配。
6.权利要求1至5所述的在线监测入炉煤和入厂煤热值差的系统的工作方法，其特征在于：入厂煤(1)进厂时通过煤质和煤量离线检测装置(2)得到当前批次的入厂煤数据，并通过入厂煤数据录入通道(3)，进入入厂煤数据库服务器(4)；当入厂煤准备送入炉膛燃烧前，进入上煤皮带(5)，安装在上煤皮带上的上煤取样机(6)定时从上煤皮带取样，并通过上煤煤质在线检测装置(8)，得到上煤的实时煤质热值、工业分析和元素分析的数据，存储到上煤数据库服务器(16)，上煤皮带秤信号校正滤波模块(9)负责采集单位时间的实时上煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的上煤量数据，然后存储到上煤数据库服务器(16)；上煤皮带上的煤质分配到磨煤机前的煤仓(10)，连接给煤皮带(11)的磨煤机(12)入口处安装的给煤取样机(13)和给煤煤质在线检测装置(14)以获得给煤煤质热值、工业分析和元素分析的数据，通过给煤皮带秤信号校正滤波模块(15)采集获得单位时间的实时给煤量，并对采集数据进行校正滤波，过滤掉异常波动的实时给煤量数据，然后将给煤煤质数据和实时上煤量存储到给煤数据库服务器(17)；第一数据库关联查询模块(18)接收来自入厂煤数据库服务器(4)和上煤数据库服务器(16)的数据，并通过上煤煤质的热值、元素分析和工业分析，查找到与上煤煤质热值、元素分析和工业分析相似度最高的入厂煤批次，并关联到实时的上煤数据中；第二数据库关联查询模块(19)接收来自上煤数据库服务器(16)和给煤数据库服务器(17)的数据，并通过给煤煤质的热值、元素分析和工业分析，找到与给煤煤质数据相似度最高的上煤时间，并关联到实时的给煤数据中；，第一数据库关联查询模块(18)通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时上煤与入厂煤批次的时间与批次对应关系，第二数据库关联查询模块(19)通过煤质数据的相似度分析，匹配出实时给煤与实时上煤的时间对应关系；最后，入炉煤和入厂煤热值差在线计算装置(20)从给煤数据库服务器(17)采集到实时给煤热值，从第二数据库关联查询模块(19)采集到当前给煤对应的上煤时间，从第一数据库关联查询模块(18)采集到该上煤时间对应的入厂煤批次，从入厂煤数据库服务器(4)采集到该入厂煤批次的入厂煤热值，进而计算出实时给煤热值和该入厂煤热值之差，并通过显示终端(21)输出。
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2021
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