火力发电厂运煤系统设计优化和节能降耗

火力发电厂运煤系统设计优化和节能降耗

邹志豪 1 常学远 2

华电内蒙古能源有限公司土默特发电分公司 内蒙古包头市 014100 1

摘要：节能是国家发展经济的一项长远战略方针，而火电发电厂作为高能耗企业，节能减排势在必行，燃料作为火力发电企业的“食粮”，是影响发电企业效益的关键所在，也是影响实现发电企业经营目标的关键因素；而运煤系统，是一种完成卸煤、上煤、装煤以及配煤等工作的工作系统。在火力发电厂的日常工作中，不同发电厂机组的容量、场地、要求各不相同。所以，这就要求火力发电厂的设计单位要针对电厂出现的不同问题，设计出更灵活、高效的运煤系统。

关键词：火力发电厂；运煤系统；设计优化；节能降耗

运煤系统作为火力发电厂的重要组成部分，起着血液输送的作用，而运煤系统则是其稳定高效运行的保障。因此要求运煤系统硬件应具有较强的抗干扰能力，同时还应具备操作的可靠性和维护的便利性。

一、运煤自动化系统的构成

1.监控层。包括操作员站、工程师站及其附属打印设备等。设备应采用先进可靠的工控及产品，具有防辐射、抗干扰能力。设计时应考虑系统的冗余控制要求、项目统一规定及业主方相关要求，至少配置2台以上。配套组态软件、编程软件、应用软件等，应与全厂统一，方便人员培训和后续管理。设备一般设置在输煤控制室，亦可与全厂辅助车间控制系统统一布置，以便按区域集中控制。

2.控制主站层。包括控制主机、主站I/O机柜等。控制主机可采用可编程控制器（PLC）或分散控制系统（DCS）。采用何种方式应进行技术经济比较，尽量与全厂统一。与监控层网络一般采用以太网通讯，按冗余热备用方式配置。

3.现场设备层。包括远程I/O站、分布式I/O、现场智能设备。现场层网络采用冗余双网，协议一般为CAN、Modbus、ProfibusDP、DeviceNet、工业以太网等设备配置主要考虑运煤工艺系统的设备布置和控制要求情况，在此基础上灵活配置站点形式。该层是运煤自动化系统设计中可变性最大的、争议最多的层面。本文建议对于相对集中的区域采用远程I/O站，如筒仓、煤仓间、转运站、碎煤机室、区域变电所等；对于现场分散设备宜采用分布式I/O子站，子站与现场电控箱并列布置或合并，通过现场总线网络连接，数量根据工艺设备数量或划分区域配置。对布置于现场的总线设备，按一定的原则进行区域划分，将现场总线设备划分为若干个区域，每个区域设置一台现场总线式区域控制器。区域内装置通过冗余现场总线接入区域控制器，并通过区域控制器与布置于输煤程控室的主控单元双向通讯，实现整个输煤总线控制系统的功能。使用现场总线可以大量节省控制电缆，安装方便快捷，能有效应对各种变化，还可通过高效低本的方式获取大量信号，用以满足自动化系统对利用和采集更多数据来优化性能和成本的需求，对于系统改扩建的拓展能力极强。具体采用哪种方式应与业主方充分沟通后确定。

现场信号的采集，对于离散量输入（DI）建议采用“弱电模块+隔离继电器”，为减少长距离电缆分布电容对信号的干扰，建议继电器线圈巡检电压采用DC24V或DC48V。对于离散量输出（DO）直接采用强电模块或继电器隔离输出，触点容量应满足回路对电压和电流的要求。对于模拟量信号应根据信号的不同选择相应电流、电压类型，且测量范围应一致，如信号引自爆炸危险区则应加装安全栅隔离。

二、火力发电厂运煤系统设计优化

1.规划阶段优选煤源和运输路径。在规划阶段，设计院积极参与合理利用能源的论证工作，使燃煤电厂项目符合国家的产业政策。比如说某工程2×1000MW机组为煤电一体化工程，所需燃煤全部由附近矿井供给，经过对煤源、煤源距电厂的距离及地理环境等进行分析，为了充分体现煤电一体化工程的优势，此工程确定厂外运输采用带式输送机运输。这种运输方式最合理、最经济、最可靠。

2.运煤系统方案设计优化。运煤系统设计方案优化应重视落实节能要求。运煤系统设计方案应充分借鉴国内外的先进设计思想，按照建设节约型社会要求，降低能源消耗和满足环保要求，对工程设计进行创新优化，所提出的运煤方案力求充分优化，在满足机组燃煤要求的前提下，因地制宜，减少转运环节，避免不必要的交叉，降低煤流落差，确定短捷合理的走向，简化输煤系统流程和缩短运输距离。通过选择合理工艺系统、采用合理的运行方式，保证节能效果。

三、火力发电厂运煤系统的节能降耗

1.降低运煤系统的电损耗。（1）节约用电的意义。火力发电厂内部降低电的损耗可以侧面地减轻火力发电厂的成本问题，给火力发电厂带来了极大的经济效益。节约火力发电厂运煤系统的用电还可以节约资源。响应国家的号召，低碳生活，实现节能降耗。（2）火力发电厂运煤系统中电的浪费。在火力发电厂运煤系统运行中，电能浪费现象十分严重运煤系统设计不合理：造成这种状况往往是整体设计上出现了纰漏，在卸煤、储煤、上煤、配煤的设计过程中设备选型不合适设计转运点过多、落差过大等。在运行管理时，安排调度不合理会造成运煤系统中机器设备不在正常负荷内运行，进而造成电的浪费。工作人员节约意识不足不注意细节，像设备空转、工作结束后带式输送机不及时停运的运送；甚至在空调和电暖气等方面不能及时关闭，造成很大的电资源浪费。对于控制电资源浪费的问题，发电厂本身缺乏此类的技术，这也导致了电资源的浪费。

2．节能降耗的措施。(1)合理设计运煤系统。是设计优化和节能损耗，这就要求火力发电厂的设计人员要做到设备选型合适，尽量减少转运环节，在出力长期不均衡的设备上设计变频设施。同时运行人员在调度、安排运煤系统的工作时，要尽量降低机备的低负荷运转，要根据实际需求合理安排好工作时间和运行方式，减少运煤系统的开机次数，缩短设备的运行时间，延长设备的停运时间，尽最大的可能来降低电的损耗。(2)强化节约意识。由于火力发电本身就是一个耗费繁多的工作，这就要求电厂上下要时刻秉持开源节流的观念，在日常的人员培训时，要经常性的强调，对所有的员工造成潜移默化的影响，可以做硬性要求，规定各项工作中需要节约的事项，但更重要的是培养员工的节约意识，只有大家都具有节约意识，上下形成一种节约氛围，才能发挥最大的效用，做到开源节流。(3)提高运行人员的技术。要提高技术人员培训的质量和效率，不能只是纸上谈兵，更要带他们到火力发电厂内进行实地学习培训，培训运营人员火力发电厂内运煤系统中各种设备的工作原理和工作方法，让运行人员在实践中总结使用的经验，熟悉各种设备的运行，缩短设备的运行时间，延长设备的停运时间。细节也是需要特别注意，不要因小失大，火电厂的工作要严谨对待，不可马虎。(4)加强照明系统的用电管理。照明用电安全以及节约用电，是一个很大的挑战，在火力发电厂中的很多照明设备是需要一直开启的，虽然照明系统的工作功率不算大，但由于基数大以及使用时间长，照明用电也是不小的需求，所以对一些场合做人走灯灭的硬性要求还是很有必要的。(5)加强除尘设备的管理。除尘设备也要和照明设备一样，使用结束就要立即关闭电源，直到下次工作时再打开，这样既完成了除尘工作，又能降低电耗，也是节能降耗的一项重要举措。

火力发电厂的运煤系统进行优化和节能降耗进行分析讨论，其目的就是为了寻找一些有效的方法来提升运煤系统的工作效率以及降低系统能耗。运煤系统是火力发电厂中至关重要的系统之一，对其进行设计优化和降低能耗对于火电厂整体来说也是益处颇多。

参考文献：

[1]傅建.火力发电厂运煤系统节能研究[J].机电信息,2018(03).

[2]葛瑞.PLC在电厂输煤程控系统中的应用[J].煤炭技术,2018(08).