煤质评价指标的选择

煤质评价指标的选择

煤炭不仅是燃料，也是工业材料。广泛应用于冶金、能源、化工、城市气体等经济部门。不同行业、不同用煤设备对煤质的要求也不相同,因此,对煤质的评价也应根据用途的不同而相异。我国的发电用煤以大型火力发电厂为主,用煤量很大,是煤炭的第一工业用户,目前动力用煤数量约占全国商品煤销量的1/2以上。不同的电厂用户、不同的锅炉型号,对动力用煤的质量要求也是不尽相同,动力煤质量的稳定有利于锅炉的正常、高效地运行。因此,对动力煤建立统一的煤质评价体系,确立动力煤的等级,使煤炭生产单位更加注重提高产品质量,改善品牌形象,既有利于销售也能给煤炭使用单位带来更高的经济效益。1煤的含杂率及可磨性指数动力用煤的各项煤质指标中,最首要的两个指标是挥发分和发热量。挥发分高的煤,其燃烧性能及在锅炉内的传热效果都相对较好,对于同一矿区同一类别的煤,其挥发分通常变化不大。而发热量的高低,受水分、灰分的高低影响较大,是煤作为能源时经济价值大小的体现。因此,常用收到基低位发热量作为煤质评价的一个重要指标。硫分是煤中主要的有害元素,燃烧后生成的SOx既会造成严重的环境污染,又会腐蚀燃煤设备。因此,硫分也作为煤质评价的一项重要指标。煤中的含杂率,主要是指单位煤量中含非矿物质杂质,如木块、铁丝、铁块及未爆的雷管等。木块、铁块杂质混在煤中,容易使电厂分级筛堵塞筛孔而失去或减弱筛分功能,或者卡住破碎机影响供煤系统正常运行。煤矿在开采中使用雷管进行启爆,因此原煤中往往夹杂一些未爆的雷管,会给电厂设备造成很大的安全隐患。虽该指标不是实验室所测得的,需要从大量煤中得出该指标数据,但考虑到其对动力煤质量评价的重要性,所以也将煤的含杂率作为煤质评价的一项指标。电厂用户根据不同的锅炉排渣设计情况,对动力用煤的灰熔融软化温度(ST)或流动温度(FT)的要求也不相同。对于固态排渣的锅炉,煤的灰熔融软化温度(ST)要求比较高,一般在1250℃以上,最好大于1350℃;对于液态排渣的锅炉,灰熔融流动温度要求越低越好,根据锅炉设计而定。稳定的灰熔融软化温度(ST)和流动温度(FT)对锅炉的运行有利,因此灰熔融特征温度ST和FT(℃)也是一项重要的煤质评价指标。电厂对于超粒度的煤,需要进一步破碎,以适合煤粉锅炉燃烧。煤的可磨性指数越大,磨细的能耗越小,可降低电厂的运营成本。因此,可磨性指数也作为一项评价指标。所以,选择发热量、硫分、单位煤量(百万吨)含杂率、灰熔融特征温度ST或FT(℃)、可磨性指数(HGI)等作为动力煤质量评价指标。在实际应用过程中,还可以根据客户的需要及可操作性等因素,增加其它需要的评价指标。2煤质分级标准规定首先确定煤质的标准等级。根据煤炭生产情况、目前生产工艺水平及煤质管理水平,结合煤炭使用单位,确定每个等级中的各项指标。设煤炭标准等级共有n级,分别为V1,V2,V3…Vn,级别越高煤质越好,等级按评价要求具体划分,可以定为I、II、III、IV、V…等级别。评价参数具体为发热量、硫分、单位煤量(百万吨)含杂率、灰熔融特征温度ST和FT(℃)、哈氏可磨性指数等m个评价参数,参数指标为Rmn(n,m=1,2,3,…,s,即有s个等级),是实测值。为了便于运算及实现程序算法,Rmn为单数指标值而不是区间。煤质等级评价表见表1。3采用模糊度综合评价法评价煤质(1)煤样热值与所需资源量的关系表1反映了各单项煤质参数与煤质等级之间的关系,为了能综合评价出煤质等级,需要将参数之间的关系用隶属度表示,此关系称作模糊关系。下面以煤质指标参数中的发热量为例说明隶属度。所谓隶属度是指某事物所属某种标准的程度。假设检测某煤样热值22.58MJ/kg,该煤种Vi级的R1i为20.91MJ/kg,Vj级的R1j为23.00MJ/kg,则该煤样热值隶属于Vi级的程度为20%,隶属于Vj级的程度为80%。隶属度可用隶属函数表示,为方便起见,取如下线性函数。Y={X-X0X1-X0或X1-XX1-X0‚(X0<X<X1)1(对应于X1所属的那一等级)‚(X≥X1)0(对应于X1所属的那一等级)‚(X≤X0)Y=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪X−X0X1−X0或X1−XX1−X0‚(X0<X<X1)1(对应于X1所属的那一等级)‚(X≥X1)0(对应于X1所属的那一等级)‚(X≤X0)式中Y——对应于X0或X1所规定的那一级的隶属度;X——实测值;X0、X1——某项参数相邻的两级标准值。(2)煤质等级vi的隶属度概率R={r11r12⋯r1nr21r22⋯r2n⋯⋯⋯⋯rm1rm2⋯rmn}R=⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪r11r21⋯rm1r12r22⋯rm2⋯⋯⋯⋯r1nr2n⋯rmn⎫⎭⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪rji表示被评价煤质的第j个参数,u为等级Vi的隶属度(概率)。(3)矩阵a的和m由于每个评价指标参数在煤质评价中的地位不同,由此要求对评价指标参数赋予权值,其和为1。用矩阵A表示为A=(a1,a2,…,am),其中m∑j=1∑j=1m。根据煤炭生产单位及其用户的意见,或聘请相关方面专家,确定各个评价指标参数的权重(即确定各个因素在综合评价中的重要程度)。(4)煤质评价b矩阵设被评价煤质的参数评价矩阵为B,则B=A·R,即:B=(a1‚a2‚⋯‚am)⋅{r11r12⋯r1nr21r22⋯r2n⋯⋯⋯⋯rm1rm2⋯rmn}=(b1‚b2‚⋯‚bn)。B矩阵表示煤质评价中属于V1等级的程度(比例)是b1,属于V2等级的程度是b2,…,依次类推。根据矩阵B可以综合评价煤质所属的等级(即bi最大值所对应的等级为该煤质的等级)。4优化用着点及少发热量来评价煤质的方法,有利于评价结果更科学、科