动力配煤的煤质指标与各单煤配比的结构关系

法,对谭家山煤矿4号井进行了火灾危险性模糊评价,取得较为满意的结果。矿井火灾是一个典型的模糊识别问题,本文的成功之处在于建立了比较完整的火灾评价指标体系,并将评价过程中不确定因子进行了定量化。这对完善矿井自燃火灾防治技术和管理措施、有效控制煤炭自燃引发的事故以及减少因煤炭自燃所造成的资源积压和浪费都具有较大的现实意义和社会意义。

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作者简介:伍爱友(1975-),男,湖南娄底人,助理教师,现任教于湖南科技大学能源与安全工程学院,从事系统安全工程教学及火灾与爆炸方面的基础理论研究工作。

收稿日期:2004-02-01;责任编辑:曾康生

动力配煤的煤质指标与各单煤配比的结构关系

刘泽常1,卢宗华1,陈怀珍2,崔凤海2

(11山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛　266510;21神华集团神华煤炭运销公司,北京　100011)

摘　要:讨论了动力配煤技术中配煤指标与各单煤配比之间的结构关系,并给出了两者之间结构关系的解析表达式及其解法,实例表明两者之间的结构关系式准确有效,具有实用价值。

关键词:配煤系统;配煤指标;配煤比例;调整参数;;结构参数

中图分类号:TQ520162 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2004)07-0062-03

Coal quality index of blended steam coal and structure

relationship with each single coal blended rate

L IU Ze2chang1,L U Z ong2hua1,CHEN Huai2zhen2,CU I Feng2hai2

(11School of Chemical and Envi ronmental Engi neeri ng,S handong U niversity of Science and Technology,Qi ngdao　266510,Chi na;

21S henhua Coal T ransportation and S ales Com pany,S henhua Group,Beiji ng　100011,Chi na)

中国动力用煤占煤炭消费量的85%以上,动力用煤目前最大的问题是燃烧效率低、污染严重。因此,提高动力用煤的利用效率和减少环境污染,是中国实施可持续发展战略的当务之急。解决动力用煤的高效洁净问题,既要采用先进高效的燃烧技术和装备,又要提高动力煤本身的质量。而动力配煤可以根据用户对燃煤品质的不同要求,以煤化学、煤燃烧学为基础,结合煤质检测、计算机优化控制等新技术应用,与筛选、加入添加剂等工艺相结合,实现煤质互补,提高燃煤质量,减少环境污染,取得较好的经济、社会和环境效益。在动力配煤技术中确定配煤煤质指标和各组成单煤煤质指标

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之间的关系是一个关键问题,目前主要是依据煤质

指标的线性加权关系。但许多研究表明,配煤和单煤的煤质指标之间并非全部存在简单的线性加权关系[1,2],而是存在着更为复杂的结构关系。本文在确定这种复杂的结构关系解析表达式及其解法方面作了探索性的研究。

1　配煤煤质指标与各组成单煤配煤比例之

间的结构关系

所谓动力配煤,就是用几种不同质量的煤,根据用户要求,采用不同的配煤比例混合成一种新的配煤,以使配煤的煤质指标和燃烧特性与燃煤设备相适应,达到提高效率和减少污染的目的,确定各煤种的配煤比例是问题的关键。111　结构关系表达式 设用m 种单煤配成一种配煤。设配煤的第j 种煤质指标为y j ,第i 种单煤的第j 种煤质指标为a ij ,第i 种单煤配出配煤的第j 种煤质指标y j 时的配煤比例为x ij 。则配煤煤质指标y j 是各单煤该指标a ij 和配煤比例x ij 的函数,即

y j =f j (a ij ,x ij )(1) 一般单煤的煤质指标a ij 是已知的,所以函数

式(1)可以简写为

y j =f (x ij )(2) 考虑f (x ij )的如下函数关系:

f j (x ij )=

∑m

i =1

=

c 1j a 1j x 1j +c 2j a 2j x 2j +…+c m j a m j x m j

(3)

令

y j =f j (x ij )=c 1j a 1j x 1j +c 2j a 2j x 2j +111+c mj a mj x m j

(4)

称式(4)为配煤的第j 种煤质指标y j 与各组

成单煤的配煤比例x 1j 、x 2j 、111、x m j 之间的一种内在的结构关系解析表达式,其中c 1j 、c 2j 、…、c mj 称为解析表达式的结构调整参数。同时这个表达式还说明,由m 种单煤所配成的配煤第j 种煤质指标y j 与各组成单煤的配煤比例x 1j 、x 2j 、…、x m j 之间的结构关系仍然为线性关系,将这种线性关系称为结构线性关系。当结构调整参数c 1j 、c 2j 、…、c m j 均为1时,式(4)变为

y j =f (x ij )=a 1j x 1j +a 2j x 2j +…+a mj x mj

(5)

式(5)在某种意义上反映了由m 种煤所配成的配煤指标y j 与各组成单煤的配煤比例x 1j 、x 2j 、

…、x m j 以及与各组成单煤的煤质指标a 1j 、a 2j 、

…、a m j 之间一种内在的结构关系,这就是加权线性关系。但是在配煤时,某些煤质指标并不完全存在线性关系,也就是说其结构调整参数c 1j 、c 2j 、…、c mj 不完全为1,需确定求解结构调整参数的方法。112　确定结构调整参数的代数方法 考虑有3种单煤配成一种配煤,式(4)变为

y j =f (x ij )=c 1j a 1j x 1j +c 2j a 2j x 2j +c 3j a 3j x 3j (6) 为了确定结构调整参数c 1j 、c 2j 、c 3j ,必须解用3个方程组成的方程组,为此用同3种单煤分别按3种不同的配比进行配煤,然后分别实测按3种

不同比例所配成的配煤的煤质指标y 1j 、y 2j 和y 3

j 。

将3种配煤比例和y 1j 、y 2j 、y 3j 分别代入式(6),得

c 1j a 1j x 11j +c 2j a 2j x 12j +c 3j a 3j x 13j =y 1

j c 1j a 1j x 21j +c 2j a 2j x 22j +c 3j a 3j x 23j =y 2j (7)

c 1j a 1j x 31j +c 2j a 2j x 32j +c 3j a 3j x 33j =y 3j

解这个方程组可得

c 3

1j =D 1/D ,c 3

2j =D 2/D ,c 3

3j =D 3/D

(8)

其中:

D =a 1j x 1

1j a 2j x 2

2j a 3j x 3

3j +a 2j x 1

2j a 3j x 2

3j a 1j x 3

1j +a 3j x 1

3j a 2j x 3

2j a 1j x 2

1j -a 1j x 3

1j a 2j x 2

2j a 3j x 1

3j -a 2j x 1

2j a 3j x 3

3j a 1j x 2

1j -a 3j x 3

3j a 2j x 1

2j a 1j x 2

1j

(9)

D 1=y 1

j +a 2j x 2

2j +a 3j x 3

3j +a 2j x 1

2j +a 3j x 2

3j +y 3

j +

a 3j x 13j +a 2j x 32j +y 2j -(y 3j a 2j x 22j a 3j x 1

3j +

a 2j x 1

2j a 3j x 3

3j y 2

j +a 3j x 2

3j a 2j x 3

2j y 1

j )

(10)

D 2=a 1j x 11j +y 2j +a 3j x 33j +y 1j +a 3j x 23j +a 1j x 3

1j +

a 3j x 13j +y 3j +a 1j x 21j -(a 1j x 31j y 2j a 3j x 1

13j +

y 1j a 3j x 33j a 1j x 21j +a 3j x 23j y 3j a 1j x 1

1j )(11)

D 3=a 1j x 1

1j +a 2j x 2

2j +y 3

j +a 2j x 1

2j +y 2

j +a 1j x 3

1j +

y

1j

+a 2j x 32j +a 1j x 31j -(a 1j x 31j a 2j x 22j y 1

j +a 2j x 12j y 3j a 1j x 21j +y 2j a 2j x 32j a 1j x 1

1j )

(12)

将式(8)代入式(6)得由m 种单煤配成的配煤的指标y j 与各组成单煤的配煤比例x 1j 、x 2j 、…、x mj 之间的结构关系解析表达式,即

y j =f (x ij )=c 31j a 1j x 1j +c 32j a 2j x 2j +c 3

3j a 3j x 3j

(13)

这个解析表达式表明,由3种单煤所配成的配煤指标y j 不仅与各组成单煤的配煤比例x 1j 、x 2j 、x 3j 及各组成单煤的指标a 1j 、a 2j 、a 3j 之间有密切的关系,还与不同煤种之间的结构调整参数有关。对于m 种单煤配成的配煤情况与3种单煤情况类似。

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