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内蒙古一个不起眼的小城 藏着中国最大火力发电厂

内蒙古托克托电厂位于呼和浩特市南约70KM的托克托县境内,有着得天独厚的区位和资源优势,西南距黄河取水口蒲滩拐12KM,南距准格尔大型煤田仅50KM,电厂发出的电全部供给北京,是满足北京地区安全用电的主力电厂之一,是国家重点建设项目,也是国家“西部大开发”和“西电东送”的重点工程。

内蒙古托克托电厂位于呼和浩特市南约70KM的托克托县境内,有着得天独厚的区位和资源优势,西南距黄河取水口蒲滩拐12KM,南距准格尔大型煤田仅50KM,电厂发出的电全部供给北京,是满足北京地区安全用电的主力电厂之一,是国家重点建设项目,也是国家“西部大开发”和“西电东送”的重点工程。2017年2月25日,托克托电厂五期工程10号机组顺利通过168小时试运行,五期扩建工程2台国产66万千瓦超超临界机组全部投产。自此,托克托电厂总装机容量达到6720MW,成为全球最大火力发电厂。

通过 HT 可视化技术数字孪生正在运行的火力发电厂,搭建数字化运营平台,对发电厂进行数字化管理,提升运营效率。

采用轻量化三维建模技术,根据火电厂现场的 CAD 图、鸟瞰图、设备三视图等资料进行还原外观建模,通过 HT 实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。

智慧生产

现代化火电厂是一个庞大而又复杂的生产电能与热能的工厂。

它由下列5个系统组成:①燃料系统。②燃烧系统。③汽水系统。④电气系统。⑤控制系统。在上述系统中,最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机,它们安装在发电厂的主厂房内。

图扑智慧火电厂配备4×660MW 的超临界燃煤发电机组,通过数据绑定,将厂区运行信息、以及现场重点设备运行情况等数据在WEB场景中展现,让厂区运维人员通过 HT 可视化大屏实时监控厂区运行情况。

通过点击底部智慧生产功能,运用动画效果模拟火电厂的生产流程场景,直观展示了以煤的运输、存储、输送、燃烧、发电的一系列生产过程,配以文字说明与其主要特性,具有科技感的逼真视觉效果让用户清晰了解智慧火电厂的运作。

火电厂基本生产过程是,燃料在锅炉中燃烧,将其热量释放出来,传给锅炉中的水,从而产生高温高压蒸汽;蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力,以驱动发电机输出电能。到80年代为止,世界上最好的火电厂的效率达到40%,即把燃料中40%的热能转化为电能。

智慧安防

人员定位

利用Zigbee、 UWB、蓝牙、WIFI等定位技术,实时定位重要设备和人员,实现“安全保密、人员定位、资产监控、生产管理、智能巡检、电子围栏、报警通迅”等功能,是保证生产安全的重要手段。

人员定位功能一方面有助于现场人员的调动指挥,加强全局管理;另一方面有助于监控员工的行为轨迹和安全信息,加强安全管理。

电子围栏

电子围栏系统主要由电子围栏主机、前端配件、后端控制系统三大部分组成。通过信号传输设备将报警信号传至后端控制中心的控制键盘上,显示防区工作状态,并远程对外部脉冲主机进行布撤防控制等操作。围栏通常分为永久性围栏和临时性围栏,永久性围栏在火电厂项目中一般出现在汽轮机、变压器、升压站等区域;临时性围栏往往出现在厂区内临时施工或者“两票”维修区。

基于 HT for Web 轻量化场景建模以及人员定位功能的支持,未经两票授权的人员一旦涉足围栏区域,报警信息将会展示在围栏违规记录中并可供查询。

智能监控

HT 作为基于 HTML5 标准的组件库,可以无缝结合 HTML5 各项多媒体功能,支持集成各类视频资源形成统一的视频流,可在 2D、3D 态势地图上标注摄像头对象并关联其视频信号源,通过场景交互来调取相应监控视频,满足运维人员对场景进行实时态势感知、历史数据回溯比对、应急处理预案等监测需求。

工艺流程

1、煤炭在锅炉中燃烧产生大量热量;【化学能→热能】

2、锅炉中的水,从而产生高温高压蒸汽;蒸汽通过汽轮机又将热能转化为旋转动力;高压蒸汽的热能转化为机械能后,形成凝结水汽;【热能→机械能】

3、 冷却水与凝结水汽热交换,凝结水汽继续循环,吸收燃烧热产生高压蒸汽;冷却水获得热量用于城市的集中供暖和供热;(家住电厂附近暖气比较旺就是这个原因)【热能→集中供暖、供热】

4、 高压蒸汽推动转子转动发电;【机械能→电能】

具体而言就是燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。在锅炉中,燃料的化学能转变为蒸汽的热能;在汽轮机中,蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能;在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备,亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。

煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动,放出热量,最后进入除尘器,将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内,利用热烟气加热空气。这样,一方面使进入锅炉的空气温度提高,易于煤粉的着火和燃烧,另一方面也可以降低排烟温度,提高热能的利用率。

通过 HT 可视化搭建火力发电厂复杂环境下无死角全覆盖可视化场景,深度开发应用智能发电控制技术,提升发电企业智慧管控、智能运行、智能安全监控、智能分析与远程诊断等综合能力,构建面向未来的智慧燃煤发电创新管理运营模式。

为了节约煤炭资源,托克托电厂充分利用内蒙古地区年均日照2896小时,日照率达60%到80%的天然优势,还是在国内率先发展“光煤耦合技术”。即通过太阳能与火电耦合技术,使用太阳能发电替代部分厂区用电,从而实现光煤互补,达到节约燃料、降低排放的目的。这一计划一经实施,不仅年均节约标煤2000吨,而且每年还可减排二氧化碳近1.5万吨,成为国内首个成功实施“光煤耦合技术”的火电厂。

随着双碳目标的推进,火电厂减碳排放已经迫在眉睫,绿色能源是大势所趋。以下是图扑软件在能源相关的可视化案例:

风力发电

光伏园区

室外光伏站

智慧水电

智慧核电

智慧变电站

建设智能电厂,包括智能工程、智慧安全、智慧管理三部分,具备“数字化、模块化、可视化、可操作性、信息化、智能化”六大特点,可实现电厂“数据采集自动化、信息预测精确化、运行管控一体化、调度决策最优化”,达到可靠、安全、环保、高效、经济、智能运行的目标。

数据显示,虽然我国新能源发展速度很快,但是近年来我国的火力发电量占比都超过了70%,而火力发电量中“接近90%使用的是煤炭”。可以看到,为了安稳度过“煤炭不足”“限电限产”的寒冬,进一步提升火电厂的燃煤效率,实现转型升级是关键。

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