專利名稱：一種自動引導汽車卸煤配煤系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動引導汽車卸煤配煤系統(tǒng)及方法，可應用于大型火 力發(fā)電廠或其它大型用煤單位，如大型水泥廠、大型鋼廠、大型混煤企業(yè) 等，通過自動引導汽車卸煤配煤，能夠改變煤場無序堆煤的情況，指導汽 車卸煤配煤，為鍋爐安全燃燒提供保證。
背景技術：
目前，煤粉燃燒支撐的火力發(fā)電是中國最主要的能源提供方式，隨著 煤炭市場的供應緊張，國內大部分電廠都無法燃燒設計煤種，為了控制發(fā) 電成本，不得不購進大量的小窯煤。大多電廠基本上是來什么煤燒什么煤， 而火電廠汽車煤的來煤時間，來煤煤質都是隨機的。目前幾乎所有的電廠 都無法做到機械混煤，基本上都是無序堆煤，隨機來煤，隨機堆煤，推煤 入爐時也是隨機的，這就造成了鍋爐燃燒煤質處于頻繁變化中。由于來煤 中存在一部分特差或特高揮發(fā)份煤，當特差煤短時間內集中燃燒時，可能 造成鍋爐突然滅火，而當特高揮發(fā)份煤短時間內集中燃燒時，又有可能造 成著火提前燒噴口或結焦。為此，相關技術人員都在尋找經濟合理的配煤 技術，以期解決這個問題。
動力配煤技術是在若干約束條件的基礎上，如發(fā)熱量、硫份、灰分、 揮發(fā)分,水分等各類約束下，將多種煤按照不同的比例混合，使得成本最 低。國內配煤技術通過增設龐大的配煤設備和占用很大的場地，將不同的 煤先堆放在一個地方，然后按照配煤比例，將不同煤質的煤按計算的量送入不同的皮帶，通過調節(jié)各皮帶的流量，達到控制各種煤比例的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低，在無人值守的狀態(tài)下自動工作，
保證在最短的時間內使入爐煤煤質趨于目標煤質，同時使入爐煤質長期處
于穩(wěn)定狀態(tài)，減少由于煤質突變造成鍋爐突發(fā)事件，保證鍋爐安全運行的
自動引導汽車卸煤配煤系統(tǒng)及方法。
為達到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括包括煤量及煤質采集模塊、智
能運算模塊、各分區(qū)顯示器、汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)和煤場的若干個
分區(qū)，煤場的每一個分區(qū)都立有一個由顯示器和兩盞指示燈組成的分區(qū)顯
示器，顯示器用于在線顯示該分區(qū)當前的煤質信息，綠色指示燈表示該區(qū)
煤質最接近目標煤質，該區(qū)的煤可以入爐；紅色指示燈表示該區(qū)煤質還處
在繼續(xù)混煤狀態(tài)，表示未達到或未接近目標煤質，不可入爐，煤量及煤質
采集模塊用于采集來煤的煤質及煤量信息，并將此信息傳輸給智能運算模
塊，智能運算模塊不斷在線接受來煤煤質及來煤量，在線計算煤場各分區(qū)
的煤質，實時計算并指導來煤汽車卸于某個區(qū)域，同時將計算結果通知汽
車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)，汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)通過沿途的指示燈
自動指弓I汽車至IJ特定區(qū)域卸煤。
本發(fā)明的系統(tǒng)還包括一個對煤質在線數(shù)據(jù)發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、
水分進行監(jiān)測的在線監(jiān)測模塊。
本發(fā)明的自動引導汽車卸煤配煤的方法，包括如下步驟
1) 確定目標煤質通過煤種變化對全廠經濟性影響試驗，選取適合
該廠鍋爐燃燒的煤質范圍；
2) 當汽車煤到廠，過磅秤重后，將來煤的重量、礦名等自動傳輸給 煤量及煤質釆集模塊；3 )煤量和煤質采集模塊根據(jù)來煤礦名從數(shù)據(jù)庫中調出該礦煤質情況， 智能運算模塊結合來煤煤質、來煤重量和當前煤場幾個分區(qū)的煤質狀況， 計算出應該把該車煤堆放在第幾區(qū)，卸煤后智能運算模塊自動修改數(shù)據(jù)庫 里有關該區(qū)的煤質信息，刷新顯示器；
4)當有煤入廠或有煤入爐時，智能運算模塊選擇最接近目標煤質的 分區(qū)，點亮該分區(qū)的綠燈，該分區(qū)應優(yōu)先推煤入爐。
所說的煤質采集還包括采集煤質在線數(shù)據(jù)發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、 水分的在線監(jiān)測模塊。
本發(fā)明通過燃煤綜合成本模型結果，自動、在線引導汽車卸煤配煤， 即使來煤十分復雜，也能使得入爐煤的煤質都趨于合理值，從而保證鍋爐 安全運行，消除由于個別礦來煤與設計煤種相差太大導致的未經混合直接 入爐，造成鍋爐突然滅火或短期大量結焦突發(fā)事件。整個系統(tǒng)裝置無人值 守，不需要增加復雜的配煤設備，就能達到優(yōu)化配煤的效果。


圖l是本發(fā)明系統(tǒng)框圖2是本發(fā)明應用于火電廠汽車卸煤配煤指導系統(tǒng)圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
參見圖1，本發(fā)明所述的系統(tǒng)包括煤量及煤質采集模塊1、智能運 算模塊2、各分區(qū)顯示器3、汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)4、煤場的若干個 分區(qū)5和在線監(jiān)測模塊6。煤場的每一個分區(qū)都立有一個顯示器和兩盞指 示燈，顯示器用于在線顯示該分區(qū)當前的煤質信息，綠色指示燈用于在所 有分區(qū)中，該區(qū)煤質最接近目標煤質，該區(qū)的煤可以入爐；紅色指示燈表 示該區(qū)煤質還處在繼續(xù)混煤狀態(tài)，表示未達到或未接近目標煤質，不可入爐。煤量及煤質采集模塊1和在線監(jiān)測模塊6用于采集來煤的煤質及煤量 信息，并將此信息傳輸給智能運算模塊2，智能運算^莫塊2的功能是不斷 在線接受來煤煤質及來煤量，在線計算煤場各分區(qū)的煤質，實時計算并指 導來煤汽車應該卸于哪個區(qū)域，同時將計算結果通知汽車卸煤配煤引導指 示系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過沿途的指示燈自動引導汽車卸煤配煤。計算機通過數(shù) 據(jù)線與顯示器，指示燈相連。
參見圖2，本發(fā)明自動引導汽車卸煤配煤的方法，步驟如下
1) 確定目標煤質。通過煤種變化對全廠經濟性影響試驗，選取適合 該廠鍋爐燃燒的的煤質范圍，包括發(fā)熱量范圍，硫分范圍，揮發(fā)分范圍， 灰熔點范圍等。
2) 當汽車煤到廠，過磅秤重后，將重量、礦名等自動傳輸給煤量及 煤質采集模塊。有煤質在線監(jiān)測時還需采集煤質在線數(shù)據(jù)發(fā)熱量、灰分、 揮發(fā)分、水分；
3) 煤質及煤量采集模塊根據(jù)煤礦名從數(shù)據(jù)庫中調出該礦煤質情況， 智能運算模塊結合來煤煤質、來煤重量和當前煤場幾個分區(qū)的煤質狀況， 計算判斷出應該把該車煤堆放在第幾區(qū)，并對沿途指示燈發(fā)出信號；司機 根據(jù)沿途的綠色指示燈進入該區(qū)進行卸煤，卸煤后智能運算模塊自動修改
數(shù)據(jù)庫里有關該區(qū)的煤質信息，刷新顯示器；
4) 當有煤入廠或有煤入爐時，智能運算模塊選擇最接近目標煤質的
分區(qū)，點亮該分區(qū)的綠燈，該分區(qū)應優(yōu)先推煤入爐。
步驟1)提到的煤種變化對全廠經濟性影響試驗主要是試驗不同煤質 對鍋爐燃燒的影響，主要考慮二方面購煤成本和各種附加成本。購煤費 用一般隨著煤質變好費用也增加，而煤質變化后造成的各種附加費用，如排灰成本、大氣污染罰款、污水排放成本、設備維護費用等又是隨著煤質 變好大幅度減少，這些附加費用隨著煤質變差成指數(shù)關系劇增，將購煤費 用與煤質變化后的各種附加費用相加，從而構成綜合成本，煤種變化對全 廠經濟性影響試驗將從綜合成本出發(fā)，計算出最適合當前電廠鍋爐燃燒， 既保證經濟性又保證燃燒著火和燃燼性能的最佳目標煤質。
步驟3)中提到，運算模塊根據(jù)礦名從數(shù)據(jù)庫中調出該礦煤質情況，
結合來煤煤質、來煤重量和當前煤場幾個分區(qū)的煤質狀況，計算判斷出應
該把該車煤堆放在第幾區(qū)，并對沿途指示燈發(fā)出信號。判斷卸煤區(qū)域的目
標是使得各分區(qū)煤質更接近目標煤質。判斷卸煤區(qū)域的步驟如下-
l將來煤預卸入某個分區(qū)，即假設將來煤調入某區(qū)，求得該區(qū)煤質；
2無量綱化各區(qū)煤質數(shù)據(jù)，計算預調入該區(qū)后各區(qū)煤質距目標煤質的
平均距離；
3重復步驟l)和2)，直到將來煤預調入每個分區(qū)；
4選擇預調入來煤后平均距離最小的分區(qū)做為卸煤區(qū)域。
步驟4)提到，當有煤入廠或有煤入爐，由于此時各分區(qū)的煤質發(fā)生
變化，需要選擇最佳入爐分區(qū)，點亮該區(qū)綠色指示燈。選擇最佳入爐分時，
要求綜合考慮發(fā)熱量，灰分，揮發(fā)分，水分等指標，選擇在整體上最接近
目標煤質的分區(qū)，這是一個多目標優(yōu)化的問題。選擇入爐分區(qū)的步驟如下 若有m個指標(如發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、硫分、水分等)，n個分區(qū)，
獲取m行n列的指標矩陣A。第i個分區(qū)的第j個指標記為",。目標煤質 構成最優(yōu)向量a。。<formula>formula see original document page 8</formula>
求得各分區(qū)的各煤質指標與目標煤質的對應指標之間的絕對值，記為矩陣A'
ii
■lw
=
々 乂wx"
ml
一 "0)
獲得標準化矩陣R，無量綱化各指標的值
A — { a;. G乂為正向目標 「L^ Gj為負向指標
及=
W2 & …n"
二i …
利用熵值法求得各指標權重，第j項指標的權重記為w,
尸=
A" P冊

2^
乂=1
_附—
2>乂
乂=1
對每項指標求得其最小值與最大值。選取各項指標的最小值組成最優(yōu)
煤質，用向量cT表示；選取各項指標的最大值組成最差煤質，用向量cT表
示c令<formula>formula see original document page 10</formula>
則<formula>formula see original document page 10</formula>
令<formula>formula see original document page 10</formula>
采用密切值反映各分區(qū)煤質接近最優(yōu)煤質和遠離最差煤質的程度。第 i個分區(qū)的密切值記為C"選取密切值最小的分區(qū)，該分區(qū)就為可入爐的
分區(qū)，應將該分區(qū)的綠燈點亮。
t/「
c,4一 本發(fā)明的主要優(yōu)點在于-
成本較低通過調控煤場堆垛，在不增加額外場地和不需增加大型皮 帶配煤設備的情況下，就能達到優(yōu)化配煤的目的。 整個系統(tǒng)都是在無人值守的狀態(tài)下自動工作。
采用該系統(tǒng)后，可保證在最短的時間內使入爐煤煤質趨于目標煤質， 同時使入爐煤質長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，減少由于煤質突變造成鍋爐突發(fā)事 件，保證鍋爐安全運行。
權利要求
1、一種自動引導汽車卸煤配煤的系統(tǒng)，其特征在于包括煤量及煤質采集模塊(1)、智能運算模塊(2)、各分區(qū)顯示器(3)、汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)(4)和煤場的若干個分區(qū)(5)，煤場的每一個分區(qū)都立有一個由顯示器和兩盞指示燈組成的分區(qū)顯示器(3)，顯示器用于在線顯示該分區(qū)當前的煤質信息，綠色指示燈表示該區(qū)煤質最接近目標煤質，該區(qū)的煤可以入爐；紅色指示燈表示該區(qū)煤質還處在繼續(xù)混煤狀態(tài)，表示未達到或未接近目標煤質，不可入爐，煤量及煤質采集模塊(1)用于采集來煤的煤質及煤量信息，并將此信息傳輸給智能運算模塊(2)，智能運算模塊(2)不斷在線接受來煤煤質及來煤量，在線計算煤場各分區(qū)的煤質，實時計算并指導來煤汽車卸于某個區(qū)域，同時將計算結果通知汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)(4)，汽車卸煤配煤引導指示系統(tǒng)(4)通過沿途的指示燈自動指引汽車到特定區(qū)域卸煤。
2、 根據(jù)權利要求l所述的自動引導汽車卸煤配煤系統(tǒng)，其特征在于-還包括一個對煤質在線數(shù)據(jù)發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、水分進行監(jiān)測的在 線監(jiān)測模塊(6)。
3、 一種自動引導汽車卸煤配煤的方法，其特征在于-包括如下步驟1) 確定目標煤質通過煤種變化對全廠經濟性影響試驗，選取適合 該廠鍋爐燃燒的煤質范圍；2) 當汽車煤到廠，過磅秤重后，將來煤的重量、礦名等自動傳輸給 煤量及煤質采集模塊；3 )煤量和煤質采集模塊根據(jù)來煤礦名從數(shù)據(jù)庫中調出該礦煤質情況，智能運算模塊結合來煤煤質、來煤重量和當前煤場幾個分區(qū)的煤質狀況， 計算出應該把該車煤堆放在第幾區(qū)，卸煤后智能運算模塊自動修改數(shù)據(jù)庫里有關該區(qū)的煤質信息，刷新顯示器；4)當有煤入廠或有煤入爐時，智能運算模塊選擇最接近目標煤質的 分區(qū)，點亮該分區(qū)的綠燈，該分區(qū)應優(yōu)先推煤入爐。
4、根據(jù)權利要求2所述的自動引導汽車卸煤配煤的方法，其特征在于所說的煤質采集還包括采集煤質在線數(shù)據(jù)發(fā)熱量、灰分、揮發(fā)分、水分的在線監(jiān)測模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動引導汽車卸煤配煤系統(tǒng)及方法，通過一個燃煤綜合成本模型計算結果，在一套自動運算與指揮系統(tǒng)的引導下，在線引導汽車卸煤配煤。即使來煤十分復雜，也能使得入爐煤的煤質都趨于某一合理值，從而保證鍋爐安全運行，消除由于個別礦來煤與設計煤種相差太大導致的未經混合直接入爐，造成鍋爐突然滅火或短期大量結焦突發(fā)事件。整個系統(tǒng)裝置無人值守，不需要增加復雜的配煤設備，就能達到優(yōu)化配煤的效果。
文檔編號B65G67/02GK101318597SQ200810150280
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權日2008年7月8日
發(fā)明者徐通模, 惠世恩, 楊 苗, 譚厚章 申請人:西安交通大學