引言

燃料成本占火力发电企业总成本的70%-80%。有效控制燃料成本是电厂降低发电成本的关键措施。对于火力发电企业来说，如何降低发电成本，提高发电经营效率，是发电企业生存发展的核心问题。目前煤场管理不精细，燃煤堆放数据统计不及时，混合难度大，影响锅炉燃烧效率。先进可靠的盘煤系统可以及时盘点煤场燃煤，准确确定堆放位置，为合理采购、倒运、堆煤、取煤、储存和混合提供依据。

一、煤场盘煤系统现状

莱城电厂采用SW21手持式盘煤仪，盘煤管理和数据统计一直采用人工操作，存在诸多问题。工作环境恶劣，粉尘污染严重，威胁人员健康。涉及数据量大，部门人员多，工作量大。依靠人工管理燃料使用过程中的数据，存在大量的人为干预因素，无法保证数据的及时性和准确性。煤场数据实时性差，不能及时指导操作人员掺煤，不利于指标分析和成本控制。

莱城发电厂目前有三个煤场建设两个封闭干料棚，其中:

1、#1、#2煤场位于钢结构封闭煤场内，并行布置，煤场尺寸约240mm×120m，煤堆高度10m，设计储煤量16×104t，可供4×335MW机组燃烧约12.5天。煤场内有两台DQLM1000/1500/50门式斗轮堆取料机。

2、#3煤场作为储煤，钢结构封闭煤棚，煤场大小为160米(长)×108米（宽），煤棚上分别布置维修道路（道路距离约26米）。煤堆设计高度10米，储煤量约10万吨，可供4吨×330MW机组燃用约8天。

二、盘煤仪的特点

随着智能技术的发展，盘煤仪从便携式激光盘煤仪、固定盘煤仪、自动固定盘煤系统发展到当今煤场智能机器人巡逻盘煤系统；激光测量技术从最初的单点激光测距仪发展到后来的二维激光扫描传感器，再到今天的三维动态激光扫描仪；从最初的基本煤场库存应用到利用激光扫描技术实现煤场现场复制、精确建模和智能巡逻，建立煤场的三维数据模型和空间坐标系统。

滑轨机器人磁盘系统利用激光扫描和三维成像技术，从三维图形成像中提取有效的边界条件，为自动堆放和取料提供数据依据。激光扫描仪设备连续扫描材料堆，获取材料堆表面点云位置信息，通过“网格法”生成材料堆形状点云坐标数据，利用工业以太网传输到集中控制室的图像服务器。图像服务器处理采集到的三维图像数据，结合定位系统的位置数据和扫描仪本身的安装位置，构建材料堆的三维模型，采用三角切割插值算法，处理后的三维模型数据保存到集中控制室的数据库服务器中。

煤场智能盘煤系统可根据煤场管理信息系统记录的进煤业务流数据与三维模型进行整合和关联，生成具有综合属性的三维煤场模型。包括相应的来煤时间、来煤质量、来煤方式、存煤重量等。，并通过不同的颜色在不同的煤种和区域进行三维显示。同时，将数据转化为有价值的信息，实现进料、消耗、储存、数量、质量、价格和堆垛机运行信息的综合显示。

滑轨机器人盘系统可配备红外热成像仪，实现对整个煤场煤堆表面温度变化的实时监测，实时显示当前煤场整体温度分布，直观查看全场温度分布，实时显示当前煤场视频图像，实时了解现场工况。滑轨机器人盘系统集成的扫描头具有自定位、自校正功能，测量时运行速度可达1.2米/秒，非测量时移动速度可达4米/秒，实现盘点测试相对误差小于千分之二。

滑轨机器人盘系统具有自动和手动盘煤操作功能，采用电缆直接供电，不受电池供电时间的影响。功能模块包括材料场盘点测量模块、操作分配模块、操作任务分配模块等。

三、实施方案

根据煤场情况，#1、#二期煤场计划配备一套U型轨道机器人巡逻盘系统；#3煤场计划配备4台固定激光扫描仪和安装在马道下方的旋转云平台。具体方案如下：

1、#1、#2煤场：在煤场上部干煤棚左右维修道路下方布置U型滑轨（滑轨具有实时供电、实时通信等功能），智能巡逻机器人（内置三维动态激光扫描仪、红外热像仪、高清视频模块等）布置在滑轨道上，通过控制智能巡逻机器人运动，完成整个煤场的实时扫描测量和煤场相关数据的实时采集。

2、#3煤场：在全封闭煤棚顶部安装4个三维激光测量集成控制装置，确保每个测量点覆盖煤场固定区域，测量集成控制装置建立统一的坐标系。数据采集时间小于5分钟。采集完成后，将数据传输到服务器，生成煤场的三维数学模型，计算煤场的体积，结合煤场堆的比例得到煤场的储存量，并生成相应的数据报告。

3、为保证现场通信质量和可靠性，现场设备与输煤程控制之间的通信采用光纤和无线通信方式进行冗余配置：

光纤通信：在煤棚与输煤控制室之间敷设24芯室外装甲单模光纤，满足燃料管理系统信息中心或输煤控制室远程控制盘煤的要求。

无线通信：每个煤棚外安装一套无线发射装置，输煤控制楼顶部安装无线接收装置。无线发射装置与无线接收装置分别连接到当地交换机，实现煤棚与输煤控制室的无线通信连接。

4、在燃料管理信息中心设置一台盘煤处理终端计算机、一台盘点处理服务器和一台中央交换机。盘煤处理服务器负责接收盘煤激光扫描仪扫描的所有煤场点云数据，通过后台处理形成煤场三维点云数据，并对三维煤场进行建模。

5、为保证煤场激光扫描效果，在煤场增加一定的空间照明设备，实现煤场全天候实时扫描。

6、增加煤场标识装置，为实现煤场相对高度和长度位置的直观判断，在煤场增加相应标识，满足人员现场相对位置的标识。

四、盘煤系统应用效果及未来发展趋势

莱城发电厂自动激光盘煤系统可动态显示煤场分区煤量、煤质、储存、设备运行情况，实现自动盘煤、储煤信息动态管理、煤堆温度监测预警、现场监测等，为燃煤混合提供依据，为智能燃料系统的建立奠定基础。

未来，自动激光盘煤仪系统可结合燃料管理系统和堆料自动化运行，依托智能煤场管理，借助炉煤在线监测和动态原煤仓建设，完善和提高智能燃料管理水平，实现与智能燃烧的协同运行。通过科学堆、取、储煤，优化混合方案，充分挖掘煤电企业的煤炭管理潜力，提高企业的经济效益。

五、结语

全自动激光盘煤仪系统作为电煤成本占70%-80%的火电企业，是电厂致力于资源节约型企业建设的必要手段。智能燃料管理的关键环节与企业可持续发展的重要环节有关。未来，智能化、系统化、精细化、自动化燃煤接卸存储将是节约资源、创造效益、提高管理水平的有效途径。