一.引 言
煤質分析與化驗在選煤生產中具有重要作用。在煤的常規分析中，發熱量是評價煤質的一項重要指標，也是供熱用煤的主要質量指標。它不僅為煤炭分類提供依據，還是動力用煤及動力配煤質量的重要依據。因此，煤的發熱量測定準確與否直接影響其在生產中的應用。本文通過統計我司2010年下半年進廠的煙煤常規化驗結果，分析與研究(廣州珠江電力燃料有限公司——簡稱珠電、大華中能源有限公司——簡稱大華中)這兩家供應商煙煤的發熱量與其水分、灰分的相關關系，根據生產實際情況，提出存在這種關系的理論依據，以供大家參考。
二.煤的發熱量與灰分、水分相關關系的建立
在早期有關專家就通過對大量煤樣結果進行研究得出，煤的發熱量與其水份、灰分線性相關，即：
Qd=k-a×Ad
Qad=k-p×Aad-q×Mad
式中：k、a、p、q-常數，隨煤種、礦區、煤層而定;Q、A、M-發熱量、灰分、水份。
可以根據數理統計得出其相關系數R接近于1，標準誤差與置信區間也較小，可驗證推算值與實測值之間以t檢驗，無顯著性差異，并可得出結論：灰分是主要因素，水分是次要因素，都是不可忽略的因素。而發熱量與灰分雖呈線性關系，只是根據數理統計結果說明存在這種關系，沒有實際的理論依據。
三.對進廠煙煤發熱量與水分、灰分關系推導
根據大量文獻表明，同一品種煤的發熱量與灰分、水分之間存在一定的內在聯系。本文對2010年下半年珠電進廠的15批次煙煤(表一)與大華中進廠的15批次煙煤(表二)化驗結果進行統計分析，得出發熱量關于灰分、揮發分的二元線性回歸方程。
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表一：2010年下半年珠電煙煤化驗數據 |
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序號 |
水份% |
全水份% |
灰分% |
揮發份% |
固定碳% |
低位發熱量MJ/Kg |
硫分% |
|
1 |
3.64 |
13.08 |
23.25 |
26.96 |
46.15 |
19.7 |
0.64 |
|
2 |
4.40 |
13.83 |
23.20 |
26.06 |
46.70 |
19.7 |
0.66 |
|
3 |
3.98 |
12.00 |
25.08 |
25.21 |
45.73 |
19.4 |
0.76 |
|
4 |
3.30 |
12.30 |
26.26 |
25.43 |
45.01 |
19.4 |
0.96 |
|
5 |
5.87 |
16.18 |
23.80 |
26.12 |
44.21 |
18.5 |
0.58 |
|
6 |
5.94 |
15.68 |
20.93 |
26.38 |
46.75 |
19.6 |
0.74 |
|
7 |
4.26 |
14.18 |
24.24 |
26.96 |
44.54 |
19.4 |
0.70 |
|
8 |
6.34 |
16.90 |
17.68 |
28.43 |
47.55 |
20.3 |
0.41 |
|
9 |
4.44 |
14.26 |
24.10 |
27.04 |
44.42 |
19.2 |
0.67 |
|
10 |
5.56 |
16.06 |
17.04 |
29.79 |
47.61 |
20.6 |
0.65 |
|
11 |
3.92 |
15.66 |
22.47 |
28.44 |
45.17 |
19.4 |
0.58 |
|
12 |
3.58 |
12.69 |
23.68 |
27.25 |
45.49 |
20.1 |
0.72 |
|
13 |
3.72 |
11.03 |
22.64 |
27.70 |
45.94 |
20.4 |
0.50 |
|
14 |
3.11 |
11.35 |
22.87 |
28.05 |
45.97 |
20.3 |
0.50 |
|
15 |
3.00 |
12.35 |
22.96 |
27.88 |
46.16 |
20.0 |
0.52 |
表一推理如下：對表中數據利用最小二乘法求出發熱量Q關于灰分A、水分M的二元線性回歸方程的參數，即求：
Q=a+bA+cM
其中： a=Q-bA-cM
b=(L22*L10-L12*L20)/(L11*-L122)
c=(L11*L20-L12*L10)/(L11*-L122)
L11=∑Ai2-1/n*(∑Ai)2
L22=∑Mi2-1/n*(∑Mi)2
L12=∑AiMi-1/n*(∑Ai) (∑Mi)
L10=∑AiQi-1/n*(∑Ai) (∑Qi)
L20=∑M iQi-1/n*(∑Mi) (∑Qi)
A=1/n∑Ai
M=1/n∑Mi
Q=1/n∑Qi
通過計算，得到珠電煙煤發熱量與灰分、水分的關系式為：
Q=28.95-0.25A-0.26M (1)
式中：Q-收到基低位發熱量，MJ/Kg;A-煙煤的灰分，%;M-煙煤的水分(全水分)，%。
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表二：2010年下半年大華中煙煤化驗數據 |
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序號 |
水份% |
全水份% |
灰分% |
揮發份% |
固定碳% |
低位發熱量MJ/Kg |
硫分% |
|
1 |
2.13 |
9.48 |
30.10 |
26.61 |
41.16 |
19.1 |
0.86 |
|
2 |
1.78 |
11.20 |
26.72 |
28.38 |
43.12 |
19.7 |
0.97 |
|
3 |
20.60 |
9.86 |
28.86 |
27.28 |
41.80 |
19.3 |
0.98 |
|
4 |
4.54 |
14.64 |
20.50 |
28.74 |
46.22 |
19.9 |
0.64 |
|
5 |
2.52 |
13.08 |
26.39 |
27.83 |
43.26 |
19.3 |
0.90 |
|
6 |
2.38 |
12.86 |
26.67 |
27.36 |
43.59 |
19.4 |
0.89 |
|
7 |
1.82 |
12.10 |
27.48 |
26.12 |
44.58 |
19.3 |
0.88 |
|
8 |
1.76 |
9.68 |
30.09 |
26.06 |
42.09 |
19.1 |
0.93 |
|
9 |
4.02 |
13.73 |
22.64 |
28.79 |
44.55 |
19.9 |
0.86 |
|
10 |
3.28 |
11.10 |
23.15 |
28.36 |
45.21 |
20.1 |
0.69 |
|
11 |
3.12 |
11.86 |
24.68 |
28.42 |
43.78 |
20.2 |
0.98 |
|
12 |
3.60 |
13.60 |
22.03 |
28.90 |
45.47 |
20.4 |
0.82 |
|
13 |
5.48 |
15.66 |
20.26 |
29.24 |
45.02 |
19.6 |
0.92 |
|
14 |
2.93 |
11.36 |
27.02 |
27.76 |
42.09 |
19.3 |
0.96 |
|
15 |
6.13 |
14.75 |
19.14 |
28.34 |
46.39 |
20.0 |
0.68 |
同理，對表二數據通過計算，得到大華中煙煤發熱量與灰分、水分的關系式為：
Q=27.67-0.20A-0.24M (2)
經計算，式(1)二元線性回歸方程的相關系數R1=0.94;式(2)中的相關系數R2=0.86，說明此兩種煙煤中的發熱量與灰分、水分之間都有很好的相關性。為了檢驗回歸方程的準確性，把灰分、水分的化驗結果代入式中，再與實測的發熱量相比較，結果見表三、表四。
|
表三：珠電煙煤發熱量實驗值與計算值比較 |
|
序號 |
實驗值MJ/Kg |
計算值MJ/Kg |
差值MJ/Kg |
|
1 |
19.70 |
19.74 |
-0.04 |
|
2 |
19.70 |
19.55 |
0.15 |
|
3 |
19.40 |
19.56 |
-0.16 |
|
4 |
19.40 |
19.19 |
0.21 |
|
5 |
18.50 |
18.79 |
-0.29 |
|
6 |
19.60 |
19.64 |
-0.04 |
|
7 |
19.40 |
19.20 |
0.20 |
|
8 |
20.30 |
20.14 |
0.16 |
|
9 |
19.20 |
19.22 |
-0.02 |
|
10 |
20.60 |
20.51 |
0.09 |
|
11 |
19.40 |
19.26 |
0.14 |
|
12 |
20.10 |
19.73 |
0.37 |
|
13 |
20.40 |
20.42 |
-0.02 |
|
14 |
20.30 |
20.28 |
0.02 |
|
15 |
20.00 |
20.00 |
0.00 |
|
表四：大華中煙煤發熱量實驗值與計算值比較 |
|
序號 |
實驗值MJ/Kg |
計算值MJ/Kg |
差值MJ/Kg |
|
1 |
19.10 |
19.37 |
-0.27 |
|
2 |
19.70 |
19.64 |
0.06 |
|
3 |
19.30 |
19.53 |
-0.23 |
|
4 |
19.90 |
20.06 |
-0.16 |
|
5 |
19.30 |
19.25 |
0.05 |
|
6 |
19.40 |
19.25 |
0.15 |
|
7 |
19.30 |
19.27 |
0.03 |
|
8 |
19.10 |
19.33 |
-0.23 |
|
9 |
19.90 |
19.85 |
0.05 |
|
10 |
20.10 |
20.38 |
-0.28 |
|
11 |
20.20 |
19.89 |
0.31 |
|
12 |
20.40 |
20.00 |
0.40 |
|
13 |
19.60 |
19.86 |
-0.26 |
|
14 |
19.30 |
19.54 |
-0.24 |
|
15 |
20.00 |
20.30 |
-0.30 |
四.結 論
從上述公式中可以看出，我司進廠的煙煤不同的供應商，其發熱量與灰分、水分的關系略有不同。總體而言，珠電煙煤與大華中煙煤的發熱量都灰分、水分的升高而降低。并且灰分(或水分)每增加1%，發熱量約降低250J/g。
煙煤的發熱量與灰分、水分之間的線性關系，回歸方程可用于化驗員日常化驗結果的自查，相對于其它基準的發熱量，它既直觀又簡便，有利于及時發現和處理問題。
從表三、表四中可以看出，以測得的灰分、水分代入上述對應的公式進行計算，所得的發熱量與實際測量值之間，極個別差別較大(大于400J/g)，這可能是供應商把多種煤樣混在一起或實驗時的偶然誤差等因素造成，此時的數據不再適用于上述公式。由于煤的許多本質因素都影響其發熱量，所以上述公式不能代替發熱量的測定，僅用于日常化驗結果的審核及理論研究。
需要指出的是，珠電煙煤相對于大華中煙煤來說，質量相對穩定，因此，公式(1)對珠電的煙煤具有普遍適用性。而大華中的煙煤在不同時期的煙煤質量各異，特別是看上去很濕的煤，測出來的水分與灰分均在指標范圍內，其計算結果與測量值之間差異較大(大于400J/g)，對公式(2)的使用有一定的限制性。
以上關系式推導的數據來源于化驗室日常化驗數據，在以后的工作中還要不斷收集數據，根據生產要求煙煤的變化隨時修正，以滿足煤質管理的需要。
參考文獻：
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[4]劉治青，煤中灰分與發熱量相關性和回歸方程[J]，山西焦煤科技，2006(4)
[5]5E-KC快速量熱儀使用說明書[M]，長沙開元儀器有限公司
