均勻設(shè)計(jì)在配合煤膠質(zhì)層指數(shù)預(yù)測(cè)上的應(yīng)用

白云起， 常 亮

(黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150027)

均勻設(shè)計(jì)在配合煤膠質(zhì)層指數(shù)預(yù)測(cè)上的應(yīng)用

白云起， 常 亮

(黑龍江科技學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院，哈爾濱 150027)

針對(duì)九種單種煤及十八種配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)(Y)進(jìn)行了研究，采用均勻設(shè)計(jì)方法考察了配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)與單種煤的膠質(zhì)層指數(shù)之間的聯(lián)系，建立了由單種煤膠質(zhì)層指數(shù)預(yù)測(cè)配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)的數(shù)學(xué)模型，將配合煤的實(shí)測(cè)值與均勻設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值、常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較。結(jié)果表明，由均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)具有較好的可靠性，進(jìn)而預(yù)測(cè)焦炭的質(zhì)量。該方法可以有效的指導(dǎo)焦化企業(yè)配煤煉焦生產(chǎn)。

配合煤;膠質(zhì)層指數(shù);預(yù)測(cè)

煙煤的膠質(zhì)層指數(shù)Y是評(píng)價(jià)煤黏結(jié)性和結(jié)焦性的一個(gè)重要指標(biāo)，也是煤分類的重要指標(biāo)之一。膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定過程反映了工業(yè)焦?fàn)t煉焦的過程。焦化廠主要用單種煤的Y值區(qū)分強(qiáng)黏結(jié)性煙煤，用配合煤的Y值確認(rèn)和修改配煤方案［1］。膠質(zhì)體的性質(zhì)決定各種煉焦煤結(jié)焦的優(yōu)劣，測(cè)定膠質(zhì)層指數(shù)可以初步預(yù)測(cè)煤在焦?fàn)t中的結(jié)焦情況及生成焦炭的質(zhì)量狀況［2］。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 原料

實(shí)驗(yàn)原料為黑龍江省內(nèi)的煤樣，分別為龍煤主焦(LM1)、地方主焦(LM2)、七選 1/3焦(LM3)、龍煤1/3焦(LM4)、地方 1/3焦(LM5)、氣煤(LM6)、瘦煤(LM7)、肥煤(LM8)和貧煤(LM9)。

1.2 設(shè)備

實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備:JC－5C型電腦膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定儀，KH－55A智能鼓風(fēng)干燥箱，對(duì)輥破碎機(jī)，AL204電子天平，TCS－50電子臺(tái)稱，標(biāo)準(zhǔn)套篩(0.074～0.900 mm)等。

1.3 方法

煤樣經(jīng)對(duì)輥式破碎機(jī)破碎至粒徑可以通過1.5 mm的圓孔篩，但不得過度粉碎。

實(shí)驗(yàn)用的單一原料煤和采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法配制的配合煤，按照GB/T 479—2000標(biāo)準(zhǔn)分別檢測(cè)膠質(zhì)層指數(shù)Y，把配合煤的實(shí)測(cè)Y值與常規(guī)配煤法［3］預(yù)測(cè)的Y值以及采用均勻設(shè)計(jì)軟件建立的膠質(zhì)層指數(shù)Y的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較，討論配合煤的實(shí)測(cè)值與常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)值的相關(guān)性、配合煤的實(shí)測(cè)值與均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)建立的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)值的相關(guān)性，從而確立可靠、具有代表性的配合煤膠質(zhì)層指數(shù)的數(shù)學(xué)模型，用于指導(dǎo)配煤煉焦生產(chǎn)。

1.3.1 單種原料煤的膠質(zhì)層指數(shù)

按照GB/T 479—2000標(biāo)準(zhǔn)分別檢測(cè)九種不同的單一原料煤 (LM1、LM2、LM3、LM4、LM5、LM6、LM7、LM8和 LM9)的膠質(zhì)層指數(shù)(Y 值)［4］。

1.3.2 配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)

采用均勻設(shè)計(jì)(U918)實(shí)驗(yàn)方法用九種單一原料煤配制成十八種配合煤。具體十八種配合煤的配比見表1。

表1 均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)配比方案Table 1 Matching program of uniform design %

按照GB/T 479—2000標(biāo)準(zhǔn)分別檢測(cè)十八種配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)Y。

2 結(jié)果與討論

2.1 單一原料煤的膠質(zhì)層指數(shù)

檢測(cè)九種不同的單一原料煤樣的膠質(zhì)層指數(shù)(Y值)數(shù)據(jù)見表2。

表2 單種煤的Y值Table 2 Single coals glial layer index

2.2 配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)

檢測(cè)采用均勻設(shè)計(jì)(U918)實(shí)驗(yàn)方法配制的十八種配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)(Y值)，數(shù)據(jù)見表3。

表3 配合煤的Y值Table 3 Coal blending glial layer index

2.3 配合煤膠質(zhì)層指數(shù)的預(yù)測(cè)

2.3.1 常規(guī)配煤法

由于煤的多樣性和復(fù)雜性，迄今尚無精確的配煤理論和方法。配煤的灰分、硫分、揮發(fā)分、Y值、平均最大反射率等均具有加和性，目前應(yīng)用最多的經(jīng)驗(yàn)方法是“常規(guī)配煤法”［3］。根據(jù)常規(guī)配煤法，預(yù)測(cè)配合煤的膠質(zhì)層最大厚度的公式為

式中:pi——i種煤的配比;

Yi——i種煤的膠質(zhì)層指數(shù)。

2.3.2 均勻設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型

運(yùn)用文獻(xiàn)［5］的均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，通過較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，考察多個(gè)水平的實(shí)驗(yàn)，并獲得較理想的數(shù)學(xué)模型。文中運(yùn)用均勻設(shè)計(jì)(U918)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用均勻設(shè)計(jì)軟件包(WUST5.0)處理，得到配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)Y的數(shù)學(xué)模型:

Y2=－24.183 50+3.658 07X1+1.723 80X2+

式中:Xi——i種煤的配比與Y值的乘積(piYi)。

由于LM9是貧煤，其Y值為零，故模型中沒有X9項(xiàng)。

上述數(shù)學(xué)模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.885，剩余標(biāo)準(zhǔn)差σ=1.396，置信限α=0.03，F(xiàn)值檢驗(yàn)效果顯著。用均勻設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)配合煤的Y值，結(jié)果見表4。

2.4 配合煤Y的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的比較

按照均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)的十八種配合煤的實(shí)驗(yàn)方案，檢測(cè)其Y值的實(shí)測(cè)值、常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)Y值和均勻設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)Y值見表4。

表4 配合煤的Y值

Table 4 Coal blending glial layer index

預(yù)測(cè)值配合煤 實(shí)測(cè)值10.0 11.3 10.4 PM2 10.5 12.9 10.3 PM3 9.5 11.1 9.0 PM4 8.2 11.8 8.8 PM5 9.0 11.3 7.2 PM6 8.5 10.4 8.5 PM7 9.0 11.4 11.2 PM8 9.0 11.4 9.0 PM9 11.2 12.0 10.9 PM10 7.8 12.6 9.3 PM11 3.3 10.2 4.1 PM12 4.8 11.3 5.9 PM13 9.0 11.6 8.7 PM14 11.0 12.4 10.3 PM15 9.0 11.2 7.4 PM16 11.5 11.1 10.4 PM17 5.5 10.2 5.8 PM18常規(guī)配煤法 均勻設(shè)計(jì)PM1 8.5 11.6 8.3

以配合煤膠質(zhì)層指數(shù)的實(shí)測(cè)Y值為橫坐標(biāo)，常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)Y值為縱坐標(biāo)，并線性擬合，分析線性擬合方程的相關(guān)系數(shù)R和P值，見圖1。

以配合煤膠質(zhì)層指數(shù)的實(shí)測(cè)Y值為橫坐標(biāo)，均勻設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)Y值為縱坐標(biāo)，并線性擬合，分析線性擬合方程的相關(guān)系數(shù)R和P值，見圖2。

由上述分析，配合煤的Y的實(shí)測(cè)值與均勻設(shè)計(jì)的預(yù)測(cè)值的相關(guān)性(R)和P值，均好于常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)的Y值，結(jié)果比較準(zhǔn)確可靠。

圖1 配合煤Y的實(shí)測(cè)值與常規(guī)配法預(yù)測(cè)值的相關(guān)性Fig.1 Relevance between actual measured value of coal blending and predictive value of conventional blending method

圖2 配合煤Y的實(shí)測(cè)值與均勻設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值的相關(guān)性Fig.2 Relevance between coal blending glial layer index actual value and uniform design forecast value

3 結(jié)論

采用均勻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法建立的配合煤膠質(zhì)層指數(shù)數(shù)學(xué)模型，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可靠，并得到如下結(jié)論:

(1)煤的膠質(zhì)層指數(shù)具有一定的線性加和性。

(2)煤的膠質(zhì)層指數(shù)的均勻設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)值，其精確度要優(yōu)于常規(guī)配煤法預(yù)測(cè)值。

(3)可以通過單種煤的膠質(zhì)層指數(shù)和配比，預(yù)測(cè)配合煤的膠質(zhì)層指數(shù)，指導(dǎo)焦化企業(yè)配煤煉焦。

［1］王華蘭.煙煤膠質(zhì)層指數(shù)測(cè)定影響因素淺析［J］.煤質(zhì)技術(shù)，2005(1):55－57.

［2］王 巖，宋 敬，黃世平，等.煙煤膠質(zhì)層指數(shù)準(zhǔn)確度的試驗(yàn)［J］.河北冶金，2011(11):10－12.

［3］ 關(guān)樹艷.簡(jiǎn)議配煤煉焦［J］.天津冶金，2006(3):38－41.

［4］張雙全.煤化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010.

［5］ 方開泰.均勻設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)表［M］.北京:科學(xué)出版社，1994.

Application of predicting glial layer index of coal blending based on uniform design

BAI Yunqi，CHANG Liang
(College of Resources＆ Enivronmental Engineering，Heilongjiang Institute of Science＆ Technology，Harbin 150027，China)

This paper presents the study on glial layer index(the Y)of 9 kinds of single coals and 18 kinds of coal blending and describes the use of uniform design method to investigating the connection between the coal blending and single coals in terms of glial layer index and the development of the mathematical model designed for forecasting glial layer index of the coal blending by that of single coal.The paper offers a comparison between the actual measured value of coal blending and uniform design predictive value，and predictive value of conventional blending method.The results show that the mathematical model developed by uniform design experiments method affords a greater reliability in forecasting the glial layer index of coal blending，thus yielding a better prediction of the coke quality.The method serves to provide an effective guidance to the coking coal blending for coking production enterprises.

coal blending;glial layer index;forecast

TQ520.1

A

1671－0118(2012)01－0006－03

2012－01－13

白云起(1964－)，男，黑龍江省雞西人，副教授，研究方向:煤化工，E-mail:hljkjdxbyq@sohu.com。

(編輯 晁曉筠)