电厂燃煤采制化智能一体机发生偏差的原因分析与改进探讨

电厂燃煤采制化智能一体机发生偏差的原因分析与改进探讨

杜波

华电龙口发电股份有限公司 山东省龙口市 265700

摘要:在火力发电的过程中，燃煤占发电厂总成本的60%，占有80%的经济效益。随着我国经济效益的不断提升，采制化一体机的使用替代了原有的人工采制化工作，提升了采制化的工作效率，促进电厂经济效益、生态环境等各方面的发展，所以，合理的使用智能化一体机是目前电厂发展过程中需要解决的问题。

关键词：燃煤电厂；一体机；偏倚

中图分类号：X773 文献标识码：A

引言

我国电力供应的 60%以上由燃煤电厂提供，而燃煤电厂中煤炭资源的平均利用率只有 40%，其余约 60%大部分以冷却塔、灰渣物理热损失、排烟热损失及散热损失等形式排入了环境中。将排放的余热加以利用，回馈入电能生产环节，或以电能的形式送入电网，对提高燃煤电厂效率、减少污染物排放、削减一次能源的消耗有重要的意义。

1 智能化一体机简介

5E-APS9201智能全自动制样系统系长沙开元仪器股份有限公司为改变传统煤样制备方式，最大限度地减少制样方差，提高试样制备精密度，首创研发的煤炭制样过程智能全自动化制样系统。该系统具备实现自动上料、称重、输送、除铁、破碎、缩分、干燥、制粉、弃样回收、留样转运、自动清洗等功能；最终制取样品为一份13mm或6mm全水分煤样、一份3mm存查样、一份0.2mm一般分析试样、一份0.2mm存查样，以上煤样均实现自动封装写码、转运，煤样质量满足国标要求；所有环节程序自动控制，可远程操作，实现无人值守。

2 电厂燃料采制一体化、智能化发展前景

现阶段，随着信息化技术的高速发展，各电力企业纷纷开始进行燃料智能化建设工作，减少燃料采样、制样、化验等环节的人工干预，实现燃料工作智能化、一体化、自动化，进而通过提升燃料管理水平打造企业核心竞争力。国电集团从 2011 年开始推动燃料管理创新工作，国电 2012 年在《中国国电集团公司燃料智能化管理建设规划》中明确提出了智能化管理的目标; 华电集团 2014 年开始搞全自动制样一体化试点工作; 大唐集团 2013 年选择部分电厂进行了“入厂验收监管系统”、“数字化煤场”、“数字化标准实验室”三大项目的建设试点工作。均已取得较好成绩。

3 热值差和采制化工作的关系概述

入厂煤与入炉煤热值差是指入厂煤收到基低位发热量(加权平均值)与入炉煤收到基低位发热量(加权平均值)之差。产生较大热值差的原因有多种因素,主要涉及进厂煤和入炉煤两方面的问题,还有煤炭中转运输及存储管理的影响。但可以肯定的是,热值差主要还是取决于采制化工作是否能够真正体现入厂煤和入炉煤煤样的代表性和准确性。因此,燃煤采制化工作的好坏直接影响入厂煤、入炉煤热值差的控制效果,两者是相互联系、密切相关的。采制化工作是指从一批煤中(几千吨或上万吨)采取少量代表性的煤样(几百公斤),经过规定的制样程序缩制成约100g,粒度<0.2mm的试样。通过分析这一试样(单次测定仅为1g左右),使用其分析结果去推断一批燃煤的质量和特性。评价采制化工作的优劣,用采制化偏差来表示,其由采样偏差、制样偏差和分析偏差构成。若用方差来表示总偏差,其中采样偏差最大,占总误差的80% ,制样误差占总误差的16%、化验误差占总误差的4%。从以上分析可以看出,分析结果的可靠性,在很大程度上取决于样本的代表性。

4 试验数据与结果及调整措施

4.1 设备性能试验

选取原煤（1/3原煤、1/3筛选煤、1/3煤泥、少量矸石)配合而成，粒度≤25mm，分成4组煤样进行试验。其中4号试验样品矸石煤泥含量较其他3组减少一半。（由于6mm弃样灰分值最接近于参比样灰分值，故在以下试验中以6mm弃样灰分暂时代替参比样灰分，进行比较）试验目的：通过收集6mm弃样、6mm存查、3mm弃样、3mm存查、0.2mm分析、0.2mm备查，对比各收集样品灰分差值，检查设备出样是否超差。第一组试验根据试验结果发现整机存在明显的负偏倚，从6mm弃样到3mm弃样，3mm弃样到0.2mm分析样，每一级缩分后留样较弃样灰分明显偏低，故猜想可能是在整机的破碎缩分过程中存在固定性偏倚。对6mm，3mm弃样、存查样进行过筛，数据显示6mm过筛率达标，3mm筛上物为17%，根据国标要求筛上物应小于5%。因此在当天与设备厂家协商并调整了3mm对辊破碎机的辊轮间距，通过试验调整为3mm筛上物占总重的3%—4%，符合国标标准。

4.2 人工采样方案的完善和调整

为了很好地更进一步地核对机械化自动采样装置的准确性,同时也为了有效排除采样人员人为因数的干扰,本厂还适时辅之于人工采样方案。依据GB/T475-2008《商品煤样人工采取方法》 ,我们完善了目前本厂的采样方案。为了达到规定的采样精密度,在采样方案中我们采取了增加子样量,合理进行子样点位置的布置,增加子样数等措施。另外,根据国标,坚决在采样中贯彻随机采样的原则,使每一个点(包括底部)的煤都有可能被采取。我们还改进了采样铲,保证大块煤也能被采到,以有效地降低采样偏差,解决热值虚高的问题。针对到厂煤掺混劣质煤的实际情况,我们经过认真的研究,采取了与其相应的对策措施,主要措施如下:对于经常存在夹层煤问题的煤车我们采取了多点采样、全深度采样、分层采样的采样方式。煤质分析报告是将几次煤样的数据进行加权平均后得出。

4.3 矸石的影响

试验目的:一体机的缩分系统采用圆盘缩分，6mm粒度缩分与3mm粒度缩分均是圆盘缩分方式，故猜想是否在缩分系统上出现问题。期间设备厂家派来售后工作人员对现场是否存在机器运行故障、各环节是否有残留的煤样等问题进行检查，检查无误后进行第三阶段试验。1-4组0.2mm分析样与6mm弃样灰分差值平均值：-1.0275。由于第4组试验样品矸石量减半，各粒度级煤样灰分差较之前3组有了明显变化，怀疑矸石在破碎机腔体中存在破碎滞留现象，不能与煤流同时进入缩分系统进行缩分，导致缩分系统不准。

4.4 提高量热仪准确度的措施

提高量热仪准确度首先关键在于加强人员技能培训,要结合国标和日常问题,完善和规范操作标准,比如:在试验前检查充氧压力表和氧弹气密性,试验后检查是否有喷溅现象。要提高化验人员的故障判断和处理能力,防止出现人为因素造成的误差;其次是技术人员要建立和规范量热仪的校验工作制度,可以采用质量控制图等方法加强设备的质量控制监测;由部门专工按照规定定期检查校验执行情况和设备使用情况;另外在设备的维护保养方面,要为设备部件做好使用周期的技术台帐,在关键部件未发生问题之前进行更换,可以有效的防止试验过程中出现大的问题。

结束语

1）当设备各粒度级粒度满足国标要求情况下，设备仍存在固定性负偏倚现象。2）煤泥、矸石等硬度高、灰分低的物质减少后，固定性负偏倚现象得到明显的改善。3）入料粒度均匀性也会影响一体机各级出样结果。4）当采用≤13mm充分混匀的煤样进行试验时，6mm弃样与3mm弃样灰分值基本没有偏差，说明混合均匀、煤种单一的煤样在一体机6mm破碎缩分系统中并不会出现固定偏倚，但投入均匀的煤质并不能改变3mm破碎缩分过程中的系统偏倚现象，3mm存查和0.2分析样、0.2mm备查样仍存在较大的灰分差。

参考文献

[1] 马一太，洪方军，王景刚，等. CO2跨临界双级压缩采暖热泵理论分析 [J] . 大连理工大学学报，2011，41 （增刊 1）：5-8.

[2] 陈刚,方庆艳,张成等.电站锅炉配煤掺烧及经济运行[M].中国电力出版社,2013.