周 斌，艾玉強(qiáng)，費(fèi)延梅，馮富寧（山東山水水泥集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南，）

0 引言

隨著水泥回轉(zhuǎn)窯精細(xì)化管理的深入，根據(jù)自身燒成系統(tǒng)的狀況對用煤各項指標(biāo)的要求也越來越嚴(yán)格，不管是同行業(yè)企業(yè)之間煤炭指標(biāo)的對比，還是對不同供應(yīng)商的煤進(jìn)行評價，都需要進(jìn)行綜合因素的考慮，以求達(dá)到全面性，而綜合評價是指人們根據(jù)不同的評價目的，選擇相應(yīng)的評價形式，通過一定的評價方法，將多個評價因素或指標(biāo)轉(zhuǎn)化為能反映評價對象總體特征的信息，具有整體性和全面性，目前綜合評價主要采用多指標(biāo)綜合評價方法，在社會、經(jīng)濟(jì)、管理和工程系統(tǒng)等各個領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，為人們正確認(rèn)識事物（現(xiàn)象）、正確決策提供了科學(xué)手段。利用綜合評價方法建立健全水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量評價體系，有助于加強(qiáng)商品煤全過程質(zhì)量控制，提高水泥廠用煤質(zhì)量，同時對推進(jìn)煤炭高效清潔利用，改善環(huán)境質(zhì)量起到非常重要的作用。

本文結(jié)合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，確定水泥回轉(zhuǎn)窯用煤綜合評價指標(biāo)體系和評價指標(biāo)劃分方案，建立基于灰色關(guān)聯(lián)分析[1]和層次分析法（AHP）[2]的水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量等級評價模型，針對集團(tuán)內(nèi)6家公司實際進(jìn)廠煤炭質(zhì)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合評價研究，為回轉(zhuǎn)窯用煤使用價值最大化，合理確定進(jìn)廠驗收指標(biāo)提供決策依據(jù)，對同行業(yè)企業(yè)起到一定的指導(dǎo)意義。

1 確定等級劃分方案，建立評價指標(biāo)體系

1.1 現(xiàn)有水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量分級指標(biāo)

《商品煤質(zhì)量水泥回轉(zhuǎn)窯用煤》（GB/T 7563—2018）中規(guī)定水泥回轉(zhuǎn)窯用煤按發(fā)熱量和全硫指標(biāo)進(jìn)行等級劃分，以“發(fā)熱量等級+全硫等級”的形式表示，其他指標(biāo)按GB/T 31356規(guī)定執(zhí)行，見表1。

表1 水泥回轉(zhuǎn)窯用煤發(fā)熱量等級、全硫等級與指標(biāo)要求

現(xiàn)今大多數(shù)水泥企業(yè)用煤的質(zhì)量分析主要包括工業(yè)分析、發(fā)熱量的測定、全硫的測定和煤灰成分的分析，而水泥回轉(zhuǎn)窯熟料的燒成是一個多組分，復(fù)雜的造礦過程，煤既作為燃料，煤中灰分又起到部分原料作用參與物理化學(xué)反應(yīng)，成為熟料的一部分，所以單純的用上述兩個分級指標(biāo)來評價有一定的局限性。

1.2 結(jié)合動力煤分級標(biāo)準(zhǔn)建立水泥回轉(zhuǎn)窯用煤評價指標(biāo)體系，確定等級劃分方案

影響煤炭質(zhì)量的指標(biāo)很多，各種煤質(zhì)指標(biāo)對動力煤的質(zhì)量評價作用是不一樣的，不同用途的動力煤評價指標(biāo)選取標(biāo)準(zhǔn)也不同。對水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分級，首先要考慮動力煤最基本特征，要符合國家規(guī)定相關(guān)動力設(shè)備的用煤技術(shù)條件。參照動力煤分級標(biāo)準(zhǔn)，其等級評價指標(biāo)的確定以《煤炭質(zhì)量分級》（GB/T15224—2010）、《商品煤質(zhì)量 水泥回轉(zhuǎn)窯用煤》（GB/T 7563—2018）、《商品煤質(zhì)量評價與控制技術(shù)指南》（GB/T 31356—2014）、《煤的全水分分級》（MT/T 850—2000）等國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基本框架，結(jié)合公司實際進(jìn)廠驗收指標(biāo)，確定了發(fā)熱量（Qnet,ar）、灰分（Ad）、硫分（St,d）、揮發(fā)分（Vdaf）、全水分（Mt）5項評價指標(biāo)，把水泥回轉(zhuǎn)窯用煤劃分為5個等級，等級劃分及參數(shù)取值見表2，建立了水泥回轉(zhuǎn)窯用煤評價指標(biāo)體系和等級劃分方案。

表2 水泥回轉(zhuǎn)窯用煤等級劃分與參數(shù)取值

2 評價模型的建立

2.1 評價數(shù)據(jù)

表3 集團(tuán)6家公司當(dāng)日進(jìn)廠原煤加權(quán)質(zhì)量統(tǒng)計

2.2 評價方法

現(xiàn)代綜合評價方法主要有層次分析法（AHP）、模糊綜合評定法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法、灰色關(guān)聯(lián)分析等，由于灰色關(guān)聯(lián)分析方法計算簡單，評價過程反映信息全面，不僅能夠反映不同級別樣本之間的差別，而且還能反映同一級別的樣本質(zhì)量優(yōu)劣[3]。同時由于回轉(zhuǎn)窯用煤指標(biāo)對其質(zhì)量的影響是不同的，為了保證評價的準(zhǔn)確性，宜采用層次分析法（AHP）確定各指標(biāo)的權(quán)重。故本文建立基于灰色關(guān)聯(lián)分析+層次分析法的評價體系。

2.2.1灰色關(guān)聯(lián)分析評價原理

灰色關(guān)聯(lián)分析是利用灰色關(guān)聯(lián)度來表征兩個事物的關(guān)聯(lián)程度，其基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來判斷聯(lián)系是否緊密，即曲線越接近相應(yīng)序列之間的關(guān)聯(lián)度就越大，反之也就越小。在水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量評價過程中，以回轉(zhuǎn)窯用煤分級標(biāo)準(zhǔn)中的限值作為比較數(shù)列，以待評價煤樣樣本作為參考數(shù)列，求出多個關(guān)聯(lián)度，最后把關(guān)聯(lián)度最大的樣本級別，作為待評價煤樣本質(zhì)量的所屬等級。

rij=max{rij}，1 j n，稱參考數(shù)列與比較數(shù)列關(guān)聯(lián)度最好。

2.2.2層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重

層次分析法又稱AHP構(gòu)權(quán)法，是將復(fù)雜的評價對象排列為一個有序的遞階層次結(jié)構(gòu)的整體，然后在各個評價指標(biāo)之間進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造合理且一致的判斷矩陣，計算各個評價指標(biāo)的相對重要性系數(shù)，即權(quán)重。

表4 判斷矩陣元素aij的標(biāo)度方法

（1）建立比較判斷矩陣A。根據(jù)表4中標(biāo)度方法對表3中各煤質(zhì)指標(biāo)，進(jìn)行兩兩比較（綜合多位分公司專家的意見），形成了比較判斷矩陣A，見表5。

由于有效站臺中心里程處的基坑位于正在修建的T2航站樓正對面，基坑開挖時斜拱樁基有的已經(jīng)施工完成，有的還未施工，因此有必要研究斜拱不同加載時機(jī)對基坑開挖的影響。根據(jù)現(xiàn)場基坑施工的主要工況，取斜拱加載時基坑開挖深度Z分別為0 m(即基坑未開挖)、7 m、11.5 m、16 m和20.2 m，分析斜拱樁基在基坑不同開挖深度加載時對基坑圍護(hù)樁的影響。圖11和圖12分別為基坑與斜拱樁基承臺邊緣凈距為5 m時，不同開挖深度Z加載圍護(hù)樁樁身最大水平位移分布圖和圍護(hù)樁最大水平位變化移曲線圖。

表5 各煤質(zhì)指標(biāo)的比較判斷矩陣A

（2）求解判斷矩陣。目前求解判斷矩陣有三種近似算法，根法、和法和冪法。本文采用和法求解。

①將A的元素按列作歸一化處理，得矩陣Q，其中:

②將Q元素按行相加，得向量α=（α1,α2,...αn）T,其中:

③檢驗判斷矩陣一致性，求最大特征值:

（3）求得發(fā)熱量、灰分、硫分、揮發(fā)分、全水分權(quán)重依次為：0.389；0.214；0.121；0.199；0.077.

2.3 評價步驟

（1）確定參考數(shù)列和比較數(shù)列。將表3中各公司待評價煤炭參數(shù)指標(biāo)構(gòu)成數(shù)列作為參考序列，xi(k)，k=1,2,3,4,5表示5個指標(biāo)，i=1,2,3,4,5,6表示6個公司樣本，則有：

表6 參考數(shù)列

將表2中回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)中每一級參數(shù)限值構(gòu)成比較數(shù)列xj(k)，由于集團(tuán)所屬公司在實際進(jìn)廠驗收時低質(zhì)煤會被拒收，所以可以將回轉(zhuǎn)窯用煤分為四個等級，即j=1，2，3，4，分別表示優(yōu)質(zhì)、較優(yōu)質(zhì)、中等、較低質(zhì)，見表7。

（2）數(shù)列中數(shù)據(jù)初始化。由于水泥回轉(zhuǎn)窯用煤評價的各項指標(biāo)尚無統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，，在評價前先將各指標(biāo)變量進(jìn)行初始化，即無量綱化。若原始數(shù)列為數(shù)值越大代表指標(biāo)越優(yōu)秀的數(shù)列，為了保證初始化后的數(shù)列都是表示數(shù)值越大越優(yōu)秀，利用公式（3）構(gòu)建初始化數(shù)列,其中max(xik)為原始數(shù)列中的最大值。

表7 比較數(shù)列

若原始數(shù)列為數(shù)值越小代表指標(biāo)越優(yōu)秀的數(shù)列，利用公式（4）構(gòu)建初始化數(shù)列,其中min(xik)為原始數(shù)列中的最小值。

對參考數(shù)列和比較數(shù)列中發(fā)熱量和揮發(fā)分指標(biāo)采用公式（3）；對于灰分、硫和全水分采用公式（4），則有：

將關(guān)聯(lián)系數(shù)和層次分析法取得的各指標(biāo)權(quán)重w，代入到公式（2）計算，可得關(guān)聯(lián)度：

由此可知PY1與第一等級的關(guān)聯(lián)度最大，可將PY1劃分為煤炭質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。同理可得其他樣本的關(guān)聯(lián)度如表8。

表8 關(guān)聯(lián)度計算結(jié)果表

從表8中可以看出PY1，ZB2，YS3，ZC4，YT5屬于優(yōu)質(zhì)等級，CX6屬于較優(yōu)質(zhì)等級，且同為優(yōu)質(zhì)等級的樣本優(yōu)劣程度，由r21＞r11＞r41＞r51＞r31，可得ZB2＞PY1＞ZC4＞YT5＞YS3。

4 結(jié)論

水泥回轉(zhuǎn)窯用煤質(zhì)量指標(biāo)綜合評價是根據(jù)國家或行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合動力煤分級標(biāo)準(zhǔn)建立水泥回轉(zhuǎn)窯用煤評價指標(biāo)體系，確定了等級劃分方案。本文利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，建立了基于灰色關(guān)聯(lián)分析的水泥回轉(zhuǎn)窯質(zhì)量指標(biāo)綜合評價模型。

（1）該質(zhì)量指標(biāo)綜合評價方法計算簡單，評價過程反映信息全面，不僅能夠反映不同級別樣本之間的差別，而且還能反映同一級別的樣本質(zhì)量優(yōu)劣，可用于不同公司或不同供應(yīng)商之間的煤炭質(zhì)量綜合評價對比，為回轉(zhuǎn)窯用煤使用價值最大化，合理確定進(jìn)廠驗收指標(biāo)提供決策依據(jù)。

（2）利用所建立質(zhì)量指標(biāo)評價模型，對集團(tuán)下屬6家分公司進(jìn)廠煤進(jìn)行等級評價，得出該段時期進(jìn)廠煤的質(zhì)量優(yōu)劣排序是：ZB2＞PY1＞ZC4＞YT5＞YS3＞CX6。

（3）本文評價模型中水泥回轉(zhuǎn)窯用煤等級劃分方案適用于大部分用煙煤的水泥企業(yè)，如企業(yè)用無煙煤或其它特定煤種，可根據(jù)動力煤分級標(biāo)準(zhǔn)或煤種特性對煤炭等級劃分和參數(shù)取值方案進(jìn)行調(diào)整，再按照文中評價步驟進(jìn)行評價即可。

（4）隨著精細(xì)化管理的深入，各水泥企業(yè)可根據(jù)自身情況，進(jìn)一步完善分級評價方案，如可增加煤的哈氏可磨性指數(shù)指標(biāo)，對于改造粉煤制備系統(tǒng)，計算磨煤機(jī)的產(chǎn)率和耗電量等均有指導(dǎo)意義；煤的燃燒性能指標(biāo)，包括著火溫度、燃燒速率、燃盡時間、可燃性指數(shù)等，以便更好的指導(dǎo)生產(chǎn)用煤。