一种煤炭品质评价方法与流程

1.本发明属于煤炭品质评价分级领域，具体涉及一种煤炭品质评价方法。


背景技术：

2.我国煤炭资源储量丰富，但煤炭资源区域分布不均，且受地质作用及成煤时期差异的影响，各区域煤炭资源的煤种、煤质差异较大，直接导致各区域不同煤种原煤坑口价格存在差距，进而影响燃煤电力企业燃煤采购决策。另外，不同品质的煤种，对于燃煤发电企业的入炉燃烧状态产生极大的影响，极端情况下可能影响机组安全运行。基于此，燃煤品质分析对于燃煤发电企业而言极为重要。
3.但目前，燃煤电厂对于煤炭品质分析，一般采用到煤化验手段得到入厂各煤种的煤质数据，包括发热量、硫分、挥发分以及水分等，并直接以煤质化验数据进行煤炭品质分析，分析手段较为粗糙，不能较好的对各煤种进行定量的品质分类。
4.由此，开发煤炭品质评价方法，对入厂各煤种进行煤炭品质分析，以定量的手段对不同煤种尽心品质分类，对电厂的燃煤采购决策以及锅炉运行掺配提供强大的数据支撑。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决上述现有煤炭品质评价的缺点，提供一种能够科学评价煤炭品质、进行快速直观对比、品质评价准确严谨、适用范围广的煤炭品质评价方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.一种煤炭品质评价方法，包括如下步骤：
8.s1：设置煤炭的评价指标，建立煤炭评价指标分析模型；
9.s2：获取各煤炭种类的各项评价指标参数，根据每项评价指标参数的设置综合评价指数进行分级；
10.s3：对各煤炭种类的评价指标设定品质因子及分级值，通过每项评价指标的计算模型得到对应评价指标的评价因子；
11.s4：设置各煤炭种类的各项评价指标在评价系统中的权重；
12.s5：将得到的各项评价指标的评价因子按照每项评价指标的权重进行加权合成，得到最终的品质评价结果，
13.品质评价结果(y)的数学计算模型为：
14.y＝λ1·
y1 λ2·
y2
……
λn·yn
15.其中，y1/y2/
……
/yn为系统获取各项评价指标得到的评价因子，λn为第n个评价指标对应的权重，
16.采用相同的煤炭评价指标分析模型建模方法，最后根据相应的权重设置，加权合成得到最终的品质评价结果。
17.进一步的，系统中煤炭的评价指标包括灰熔点(st)、硫分(s
ar
)、发热量(q
ar,net
)、水分(h
ar
)、挥发分(v
daf
)、稳燃特性指数(m1)、标煤单价(p)。
18.进一步的，系统中评价指标设定为：
19.设置灰熔点(st)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；、
20.设置稳燃特性指数(m1)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
21.设置硫分(s
ar
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
22.设置发热量(q
ar,net
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
23.设置水分(h
ar
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
24.设置挥发分(v
daf
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
25.设置标煤单价(p)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理。
26.优选地，所述灰熔点(st)的评价因子y(st)的计算模型为：
27.y(st)的计算模型为：y(st)＝2.622
×
(灰熔点/1000)
2-4.9701
×
(灰熔点/1000) 2.7935。
28.优选地，所述硫分(s
ar
)的评价因子y(s
ar
)的计算模型为：
29.y(s
ar
)＝0.5 (3*实际硫分/硫分基础值)-1
。
30.优选地，所述发热量(q
ar,net
)的评价因子y(q
ar,net
)的计算模型为：
31.y(q
ar,net
)＝实际热值/热值基础值。
32.优选地，所述水分(h
ar
)的评价因子y(h
ar
)的计算模型为：
33.y(h
ar
)＝(实际水分/水分基础值)-1
。
34.优选地，所述挥发分(v
daf
)的评价因子y(v
daf
)的计算模型为：
35.y(v
daf
)＝(实际挥发分/挥发分基础值)-1
。
36.优选地，所述稳燃特性指数(m1)的评价因子y(m1)的计算模型为：
37.稳燃判别指数m1判别公式为：
38.m1＝1.34 0.048v
daf
；
39.y(m1)的计算模型：
40.y(m1)＝实际煤种稳燃特性值(m1)/稳燃特性基础值。
41.优选地，所述标煤单价(p)的评价因子y(p)的计算模型为：
42.y(p)＝(实际采购煤价/采购煤价基础值)-1
。
43.通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
44.1)本发明的煤炭品质评价方法，考虑煤炭品质因素充分完整，分别包括煤炭发热量、硫分、结渣指数、标煤单价、粘结性、燃烧性能等多项不同评价指标，可从不同方面充分展现不同煤种的煤炭品质，为煤炭采购人员以及运行掺烧人员提供采购建议以及掺烧建议；
45.2)本发明提供的煤炭品质评价方法，对某一特定的煤炭特性参数，利用科学的方
法，在煤质特性数值归一化后进行品质分级、评分，并给出定量的品质因子值，可从不同方面对煤炭进行品质分级以及打分，最终获得煤炭的综合评价结果，消除单一性评价因素；
46.3)本发明提供的煤炭品质评价方法，可根据实际情况增加或删减煤炭品质评价指标/因素，并对各项评价指标/因素的权重或品质因子值进行设置，可做到煤炭品质评价实时更新的功能；
47.4)本发明提供的煤炭品质评价方法，可对煤炭企业的煤炭销售起到销售指导作用，也可对煤炭消费端的用户，如燃煤电厂，燃煤采购以及燃煤消耗起到决策支撑作用，可使用范围较广，面向用户多元。
附图说明
48.图1为本发明的灰熔点品质评价因子拟合结果图。
具体实施方式
49.为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，以下结合具体实施例及附图对本发明进一步说明：
50.本发明系为一种煤炭品质评价方法，包括如下步骤：
51.s1：设置煤炭的评价指标，建立煤炭评价指标分析模型；
52.s2：获取各煤炭种类的各项评价指标参数，根据每项评价指标参数的设置综合评价指数进行分级；
53.s3：对各煤炭种类的评价指标设定品质因子及分级值，通过每项评价指标的计算模型得到对应评价指标的评价因子；
54.s4：设置各煤炭种类的各项评价指标在评价系统中的权重；
55.s5：将得到的各项评价指标的评价因子按照每项评价指标的权重进行加权合成，得到最终的品质评价结果，
56.品质评价结果(y)的数学计算模型为：
57.y＝λ1·
y1 λ2·
y2
……
λn·yn
58.其中，y1/y2/
……
/yn为系统获取各项评价指标得到的评价因子，λn为第n个评价指标对应的权重，
59.采用相同的煤炭评价指标分析模型建模方法，最后根据相应的权重设置，加权合成得到最终的品质评价结果。
60.进一步的，系统中煤炭的评价指标包括灰熔点(st)、硫分(s
ar
)、发热量(q
ar,net
)、水分(h
ar
)、挥发分(v
daf
)、稳燃特性指数(m1)、标煤单价(p)。
61.进一步的，系统中评价指标设定为：
62.设置灰熔点(st)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；、
63.设置稳燃特性指数(m1)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
64.设置硫分(s
ar
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
65.设置发热量(q
ar,net
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
66.设置水分(h
ar
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
67.设置挥发分(v
daf
)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理；
68.设置标煤单价(p)的权重和分级阶段数，每个分级阶段设置对应品质因子及分级值，对分级值进行归一化处理。
69.优选地，所述灰熔点(st)的评价因子y(st)的计算模型为：
70.y(st)的计算模型：
71.y(st)＝2.622
×
(灰熔点/1000)
2-4.9701
×
(灰熔点/1000) 2.7935。
72.优选地，所述硫分(s
ar
)的评价因子y(s
ar
)的计算模型为：
73.y(s
ar
)＝0.5 (3*实际硫分/硫分基础值)-1
。
74.优选地，所述发热量(q
ar,net
)的评价因子y(q
ar,net
)的计算模型为：
75.y(q
ar,net
)＝实际热值/热值基础值。
76.优选地，所述水分(h
ar
)的评价因子y(h
ar
)的计算模型为：
77.y(h
ar
)＝(实际水分/水分基础值)-1
。
78.优选地，所述挥发分(v
daf
)的评价因子y(v
daf
)的计算模型为：
79.y(v
daf
)＝(实际挥发分/挥发分基础值)-1
。
80.优选地，所述稳燃特性指数(m1)的评价因子y(m1)的计算模型为：
81.稳燃判别指数m1判别公式为：
82.m1＝1.34 0.048v
daf
；
83.y(m1)的计算模型：
84.y(m1)＝实际煤种稳燃特性值(m1)/稳燃特性基础值。
85.优选地，所述标煤单价(p)的评价因子y(p)的计算模型为：
86.y(p)＝(实际采购煤价/采购煤价基础值)-1
。
87.本煤炭品质评价方法：
88.1.灰熔点(st)指标设定：
89.灰熔点(st)分级及品质因子的设定如下所示：
[0090][0091]
煤种灰熔点的评价因子计算模型为：
[0092]
y＝2.622
×
(灰熔点/1000)2-4.9701
×
(灰熔点/1000) 2.7935。
[0093]
针对其他电厂的设计煤种热值，可改变阶段值以及基础值，得到煤种灰熔点的评价因子。
[0094]
根据以上分级和品质因子设定，进行拟合得到以下曲线如图1所示。
[0095]
2.硫分(s
ar
)指标设定：其中硫分的分级及品质因子设定如下表所示：
[0096][0097]
其中设计煤种收到基硫分为1.0％，以1.0％为基础计算品质因子值，计算模型为：y(s
ar
)＝0.5 (3*实际硫分/硫分基础值)-1
；针对其他电厂的设计煤种硫分值，可改变阶段值以及基础值，得到煤种硫分的评价因子。
[0098]
3.发热量(q
ar,net
)指标设定：其中发热量的分级及品质因子设定如下表所示：
[0099][0100]
其中设计煤种收到基热值为20mj/kg，以20mj/kg为基础计算品质因子值，计算模型为：y(q
ar,net
)＝(实际热值/热值基础值)；针对其他电厂的设计煤种热值，可改变阶段值以及基础值，得到煤种发热量(热值)的评价因子。
[0101]
4.水分(h
ar
)指标设定：其中水分的分级及品质因子设定如下表所示：
[0102][0103]
其中设计煤种收到基水分为10％，以10％为基础计算品质因子值，计算模型为：y(h
ar
)＝(实际水分/水分基础值)-1
；针对其他电厂的设计煤种水分，可改变阶段值以及基础值，得到煤种水分的评价因子。
[0104]
5.挥发分(v
daf
)指标设定：其中挥发分的分级及品质因子设定如下表所示：
[0105][0106]
其中设计煤种干燥无灰基挥发分为20％，以20％为基础计算品质因子值，计算模
型为：y(v
daf
)＝(实际挥发分/挥发分基础值)-1
；针对其他电厂的设计煤种挥发分，可改变阶段值以及基础值，得到煤种挥发分的评价因子。
[0107]
6.稳燃特性指数(m1)指标设定：
[0108]
稳燃判别指数m1判别：
[0109]
m1＝1.34 0.048v
daf
[0110]
判别界限如下：
[0111][0112]
分级及品质因子的设定如下所示：
[0113][0114]
其中设计煤种稳燃特性指数m1为3.0％，以3.0％为基础计算品质因子值，计算模型为：y(m1)＝(实际煤种稳燃特性值/稳燃特性基础值)；针对其他电厂的设计煤种稳燃情况，可改变阶段值以及基础值，得到煤种稳燃特性的评价因子。
[0115]
7.标煤单价(p)指标设定：其中采购煤价的分级及品质因子设定如下表所示：
[0116][0117]
其中以1000元/吨的采购价位基准价格，计算采购煤价的品质因子值，计算模型为：y(p)＝(实际采购煤价/采购煤价基础值)-1
；针对其他电厂的设计煤种挥发分，可改变阶段值以及基础值，得到煤种采购煤价的评价因子。
[0118]
采用相同的煤炭评价指标分析模型建模方法，最后根据相应的权重设置，加权合成得到最终的品质评价结果。根据上述各项评价指标的计算模型得到的评价因子，代入本煤炭品质评价方法的品质评价结果(y)的数学计算模型中：
[0119]
y＝λ1·
y1 λ2·
y2
……
λn·yn
[0120]
其中，y1/y2/
……
/yn为系统获取各项评价指标得到的评价因子，λn为第n个评价指标对应的权重，
[0121]
在本发明下列示例中：设置n＝7，y1＝灰熔点(st)，y2＝稳燃特性指数(m1)，y3＝硫分(s
ar
)，y4＝发热量(q
ar,net
)，y5＝水分(h
ar
)，y6＝挥发分(v
daf
)，y7＝煤价(p)。
[0122]
实施例1：
[0123]
通过本煤炭品质评价方法，煤种1的各项评价指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表1：
[0124][0125]
表1
[0126]
通过本煤炭品质评价方法，煤种2的各项指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表2：
[0127][0128]
表2
[0129]
由表1和表2对比分析可以看出，虽然煤种2的煤价比煤种1高出100元/吨，增幅有10％，但由于煤种2的发热量(热值)较高，挥发分、硫分、灰熔点等指标均优于煤种1，通过品质评价结果(y)的数学计算模型计算得到的最终煤种2的综合评价结果为0.99，高于煤种1的0.96。即在实际采购中，购买煤种2较煤种1较好。在掺烧过程中，祛除煤价的影响，煤种2更较煤种1较优，实际掺烧也推荐煤种2，因此，根据本系统综合判断后可直接推断给出选择煤种2作为较优采购煤种。
[0130]
实施例2：
[0131]
通过本煤炭品质评价方法，煤种3的各项评价指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表3：
[0132][0133]
表3
[0134]
通过本煤炭品质评价方法，煤种4的各项指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表4：
[0135][0136]
表4
[0137]
由表3和表4对比分析可以看出，虽然煤种4的发热量、挥发分、硫分、灰熔点等指标均优于煤种3，但由于本实施例中煤价的权重因数为0.4，且煤种4煤价比煤种3高出300元/吨，通过品质评价结果(y)的数学计算模型计算得到的最终煤种3的综合评价结果为0.95，高于煤种4的0.92。即在实际采购中，虽然煤种4的整体燃烧特性优于煤种3，但煤种3更加便宜，掺烧经济性更好，更省成本，则购买煤种3较煤种4较好，因此，根据本系统综合判断后可直接推断给出选择煤种3作为较优采购煤种。
[0138]
实施例3：
[0139]
通过本煤炭品质评价方法，煤种3的各项评价指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表5：
[0140][0141]
表5
[0142]
通过本煤炭品质评价方法，煤种4的各项指标实际数值以及品质因子、最终评价结果见表6：
[0143][0144]
表6
[0145]
由表5和表6对比分析可以看出，通过品质评价结果(y)的数学计算模型计算得到的最终煤种5和煤种6的综合评价结果均为0.97，
[0146]
在本实施例中根据需求将设置的稳燃特性指数、硫分、发热量及煤价的权重设置较高，在煤种5和煤种6合评价结果相同的情况下，优先对比考虑由高到低设置的权重对应的评价指标，通过对比可以本系统分析可得知，煤种5的发热量、硫分及稳燃特性指数均优于煤种6，虽然在煤价上煤种5略高于煤种6，但是由于发热量的权重设置为25％，且煤种5的煤价与煤种6的煤价相差只有15元/吨，所以，根据本系统综合判断后在同等综合评价结果的前提下可推断给出选择煤种5作为较优采购煤种。
[0147]
通过本发明的煤炭品质评价方法，能够对不同煤炭种类的相应煤炭特性参数进行快速结合分析，利用科学的方法，在煤质特性数值归一化后进行品质分级、评分，并给出定量的品质因子值，可从不同方面对煤炭进行品质分级以及打分，最终获得煤炭的综合评价结果，消除单一性评价因素，提高对不同煤种的评价准确度和可靠度。
[0148]
本发明的煤炭品质评价方法，可根据实际情况增加或删减煤炭品质评价指标，并
对各项评价指标的权重或品质因子值进行设置，可达到对煤炭品质评价进行实时更新调节的功能。
[0149]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。