煤質評價指標的選擇

煤炭不僅是燃料，也是工業材料。廣泛應用于冶金、能源、化工、城市氣體等經濟部門。不同行業、不同用煤設備對煤質的要求也不相同,因此,對煤質的評價也應根據用途的不同而相異。我國的發電用煤以大型火力發電廠為主,用煤量很大,是煤炭的第一工業用戶,目前動力用煤數量約占全國商品煤銷量的1/2以上。不同的電廠用戶、不同的鍋爐型號,對動力用煤的質量要求也是不盡相同,動力煤質量的穩定有利于鍋爐的正常、高效地運行。因此,對動力煤建立統一的煤質評價體系,確立動力煤的等級,使煤炭生產單位更加注重提高產品質量,改善品牌形象,既有利于銷售也能給煤炭使用單位帶來更高的經濟效益。1煤的含雜率及可磨性指數動力用煤的各項煤質指標中,最首要的兩個指標是揮發分和發熱量。揮發分高的煤,其燃燒性能及在鍋爐內的傳熱效果都相對較好,對于同一礦區同一類別的煤,其揮發分通常變化不大。而發熱量的高低,受水分、灰分的高低影響較大,是煤作為能源時經濟價值大小的體現。因此,常用收到基低位發熱量作為煤質評價的一個重要指標。硫分是煤中主要的有害元素,燃燒后生成的SOx既會造成嚴重的環境污染,又會腐蝕燃煤設備。因此,硫分也作為煤質評價的一項重要指標。煤中的含雜率,主要是指單位煤量中含非礦物質雜質,如木塊、鐵絲、鐵塊及未爆的雷管等。木塊、鐵塊雜質混在煤中,容易使電廠分級篩堵塞篩孔而失去或減弱篩分功能,或者卡住破碎機影響供煤系統正常運行。煤礦在開采中使用雷管進行啟爆,因此原煤中往往夾雜一些未爆的雷管,會給電廠設備造成很大的安全隱患。雖該指標不是實驗室所測得的,需要從大量煤中得出該指標數據,但考慮到其對動力煤質量評價的重要性,所以也將煤的含雜率作為煤質評價的一項指標。電廠用戶根據不同的鍋爐排渣設計情況,對動力用煤的灰熔融軟化溫度(ST)或流動溫度(FT)的要求也不相同。對于固態排渣的鍋爐,煤的灰熔融軟化溫度(ST)要求比較高,一般在1250℃以上,最好大于1350℃;對于液態排渣的鍋爐,灰熔融流動溫度要求越低越好,根據鍋爐設計而定。穩定的灰熔融軟化溫度(ST)和流動溫度(FT)對鍋爐的運行有利,因此灰熔融特征溫度ST和FT(℃)也是一項重要的煤質評價指標。電廠對于超粒度的煤,需要進一步破碎,以適合煤粉鍋爐燃燒。煤的可磨性指數越大,磨細的能耗越小,可降低電廠的運營成本。因此,可磨性指數也作為一項評價指標。所以,選擇發熱量、硫分、單位煤量(百萬噸)含雜率、灰熔融特征溫度ST或FT(℃)、可磨性指數(HGI)等作為動力煤質量評價指標。在實際應用過程中,還可以根據客戶的需要及可操作性等因素,增加其它需要的評價指標。2煤質分級標準規定首先確定煤質的標準等級。根據煤炭生產情況、目前生產工藝水平及煤質管理水平,結合煤炭使用單位,確定每個等級中的各項指標。設煤炭標準等級共有n級,分別為V1,V2,V3…Vn,級別越高煤質越好,等級按評價要求具體劃分,可以定為I、II、III、IV、V…等級別。評價參數具體為發熱量、硫分、單位煤量(百萬噸)含雜率、灰熔融特征溫度ST和FT(℃)、哈氏可磨性指數等m個評價參數,參數指標為Rmn(n,m=1,2,3,…,s,即有s個等級),是實測值。為了便于運算及實現程序算法,Rmn為單數指標值而不是區間。煤質等級評價表見表1。3采用模糊度綜合評價法評價煤質(1)煤樣熱值與所需資源量的關系表1反映了各單項煤質參數與煤質等級之間的關系,為了能綜合評價出煤質等級,需要將參數之間的關系用隸屬度表示,此關系稱作模糊關系。下面以煤質指標參數中的發熱量為例說明隸屬度。所謂隸屬度是指某事物所屬某種標準的程度。假設檢測某煤樣熱值22.58MJ/kg,該煤種Vi級的R1i為20.91MJ/kg,Vj級的R1j為23.00MJ/kg,則該煤樣熱值隸屬于Vi級的程度為20%,隸屬于Vj級的程度為80%。隸屬度可用隸屬函數表示,為方便起見,取如下線性函數。Y={X-X0X1-X0或X1-XX1-X0?(X0<X<X1)1(對應于X1所屬的那一等級)?(X≥X1)0(對應于X1所屬的那一等級)?(X≤X0)Y=???????X?X0X1?X0或X1?XX1?X0?(X0<X<X1)1(對應于X1所屬的那一等級)?(X≥X1)0(對應于X1所屬的那一等級)?(X≤X0)式中Y——對應于X0或X1所規定的那一級的隸屬度;X——實測值;X0、X1——某項參數相鄰的兩級標準值。(2)煤質等級vi的隸屬度概率R={r11r12?r1nr21r22?r2n????rm1rm2?rmn}R=???????????r11r21?rm1r12r22?rm2????r1nr2n?rmn???????????rji表示被評價煤質的第j個參數,u為等級Vi的隸屬度(概率)。(3)矩陣a的和m由于每個評價指標參數在煤質評價中的地位不同,由此要求對評價指標參數賦予權值,其和為1。用矩陣A表示為A=(a1,a2,…,am),其中m∑j=1∑j=1m。根據煤炭生產單位及其用戶的意見,或聘請相關方面專家,確定各個評價指標參數的權重(即確定各個因素在綜合評價中的重要程度)。(4)煤質評價b矩陣設被評價煤質的參數評價矩陣為B,則B=A·R,即:B=(a1?a2???am)?{r11r12?r1nr21r22?r2n????rm1rm2?rmn}=(b1?b2???bn)。B矩陣表示煤質評價中屬于V1等級的程度(比例)是b1,屬于V2等級的程度是b2,…,依次類推。根據矩陣B可以綜合評價煤質所屬的等級(即bi最大值所對應的等級為該煤質的等級)。4優化用著點及少發熱量來評價煤質的方法,有利于評價結果更科學、科