陳永智（中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司， 江蘇 南京 210048）

用origin軟件對(duì)煤炭發(fā)熱量的線性回歸分析

陳永智（中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司， 江蘇 南京 210048）

用origin軟件對(duì)煤炭質(zhì)量指標(biāo)、灰分、全水分及硫含量與發(fā)熱量進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立了三元一次線性回歸方程，根據(jù)分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)灰分、全水分及硫含量預(yù)測(cè)發(fā)熱量，對(duì)減輕煤炭分析工作量，具有重要意義。

origin；煤炭；發(fā)熱量；線性回歸；

0 引言

發(fā)熱量是煤質(zhì)和動(dòng)力用煤的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，是燃煤工藝中熱平衡、熱效率、耗煤量的依據(jù)，煤炭發(fā)熱量的高低，直接影響到煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值［1］。煤炭作為動(dòng)力燃料使用，一般用收到基低位發(fā)熱量（Qnet，ar）表示，它反映了煤炭的應(yīng)用效果，在檢驗(yàn)分析中是最重要的指標(biāo)之一。目前，國(guó)內(nèi)外主要采用熱量離線測(cè)定煤的發(fā)熱量，結(jié)果雖然較準(zhǔn)確，但過(guò)程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)，且對(duì)反應(yīng)條件要求較高，不能對(duì)檢測(cè)樣品的發(fā)熱量快速做出反映。影響煤炭發(fā)熱量的因素除受全水分、灰分外、還受煤炭中硫、磷等元素的影響。回歸分析是一種定量分析方法。在統(tǒng)計(jì)分析中，回歸分析就是將所關(guān)心的特性的性能與潛在的原因聯(lián)系起來(lái)，加深對(duì)定性分析結(jié)論的認(rèn)識(shí)，并得出各因素之間的數(shù)量依存關(guān)系［2］。本文用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司的入廠煤炭的灰分、水分、硫含量與發(fā)熱量進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析，找出定量關(guān)系，建立三元線性回歸方程。線性回歸方程的建立對(duì)煤炭檢驗(yàn)結(jié)果的快速審核，及時(shí)全面掌握煤質(zhì)指標(biāo)，指導(dǎo)電廠合理確定摻燒煤炭配比，有著重要的作用。

1 煤炭指標(biāo)

1.1 發(fā)熱量

煤炭發(fā)熱量是單位質(zhì)量的試樣在充有過(guò)量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒后的物質(zhì)組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時(shí)放出的熱量［3］。

1.2 全水分

煤質(zhì)分析和化驗(yàn)中煤的全水分測(cè)定是指煤炭的樣本中內(nèi)外在水分的總量。大宗煤炭的全水分通常是指煤炭在存放、積聚的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)下，批量煤中的平均全水分。全水分樣品要在現(xiàn)場(chǎng)（儲(chǔ)煤場(chǎng)、運(yùn)煤車船、產(chǎn)煤礦井、開(kāi)采煤層等）按采樣標(biāo)準(zhǔn)方法，專門采取有代表性的煤樣，裝入密閉容器后送達(dá)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試［4］。煤中的水分在燃燒過(guò)程中吸收熱量而蒸發(fā)，要帶走部分熱量，導(dǎo)致煤的發(fā)熱量隨著水分的提高而降低，煤的發(fā)熱量與水分呈反比關(guān)系。

1.3 灰分

煤炭灰分是煤炭中所包含的可燃物在燃燒之后所形成的殘?jiān)ㄟ^(guò)檢定殘?jiān)臄?shù)量與成分能夠?qū)γ禾康馁|(zhì)量進(jìn)行分析。如果煤炭灰分的比例較大，則說(shuō)明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的發(fā)熱量不高。

1.4 硫

煤中硫在燃燒后生成二氧化硫等對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，焦煤煉鐵時(shí)煤中硫會(huì)使生鐵產(chǎn)生熱脆性，產(chǎn)生的硫化物等氣體也會(huì)腐蝕設(shè)備。

2 回歸分析

2.1 原始數(shù)據(jù)選取

從中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司近期入廠煤中選取20批次煤炭檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 20批次煤炭檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 線性回歸模型假設(shè)

假設(shè)數(shù)據(jù)符合三元線性回歸方程條件，其方程

Y=a+b1X1+b2X2+b3X3（1）式中：Y為因變量，表示低位發(fā)熱量Qnet，ar，單位cal/g；X1為自

變量，表示灰分Aar，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，%；X2為自變量，表示全硫St，ar，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，%；X3為自變量，表示全水分Mt，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，%；a為截距；b1，b2，b3為回歸系數(shù)。

2.3 線性回歸模型求解

將中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司近期20批次煤炭檢驗(yàn)數(shù)據(jù)帶入origin軟件進(jìn)行分析。將低位發(fā)熱量Qnet，ar設(shè)為響應(yīng)變量y，把灰分Aar、全硫St，ar和全水分Mt設(shè)為因變量，最后得到三元一次線性方程，

式中：線性方程的相關(guān)系數(shù)為0.932，線性模型擬合程度較好。

2.4 線性回歸模型的驗(yàn)證

將中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司近期20批次煤炭檢驗(yàn)數(shù)據(jù)代人預(yù)測(cè)模型Y=7364-74.77X1+679.67X2-86.89X3，得到預(yù)測(cè)值。發(fā)熱量實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值見(jiàn)表2。表2中預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值比較，差值在（-61，58），回歸方程具有較好的利用價(jià)值。

表2 15批次實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值數(shù)據(jù)比較

3 結(jié)語(yǔ)

利用三元線性回歸方程預(yù)測(cè)的發(fā)熱量，在不作為煤質(zhì)計(jì)價(jià)指標(biāo)的情況下，對(duì)掌握煤質(zhì)信息，指導(dǎo)生產(chǎn)和銷售具有較好的利用價(jià)值。通過(guò)對(duì)三元線性回歸方程的應(yīng)用，減輕了分析化驗(yàn)人員的工作量，提高工作效率，降低分析化驗(yàn)成本。

［1］王振江，喬奎紅.影響煤炭發(fā)熱量測(cè)試的水問(wèn)題探析［J］.中州煤炭，2013，（6）：53-54.

［2］米娟層.一元線性回歸中的不確定度分析［J］.煤質(zhì)技術(shù)，2014，（1）：21-22.

［3］ GB/T 213-2008 煤的發(fā)熱量測(cè)定方法［S］.

［4］劉開(kāi)書.淺談如何準(zhǔn)確獲取煤炭的全水分［J］.同煤科技，2013，（6）：43-46.