基于模糊数学的煤的工业分析.pdfVIP

第 1 7卷第 1 2期 2 0 0 8年 1 2月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo 1 1 7No 1 2 De c e mb e r 2 0 0 8 基 于模糊数学的煤 的工业分析 满建康 ，杨 广 ( 1 中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ； 2 中国矿 业 大 学理 学 院 ，江苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要 ： 煤 的工业分析 ，可真实反 映煤 质特性 ，正确评 价煤 质。本文 根据工 业分 析各项 测定 结果 ， 应用模糊综合评判的方法对某煤矿的煤质进行了分析 ，得 到了 良好的分析结果 ，对 煤矿 的发展建设有 重 要的意义 。 关键词 ： 模糊综合评价 ；煤的工业分析 ；评价指标 中图分类号 ：TQ5 3 3 2 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 4 -4 0 5 1 ( 2 0 0 8 )1 2 0 0 7 4 -0 3 Pr o x ima t a na ly s is o f c o a l b a s e d o n f u z z y c o mp r e h e n s iv e e v a lu a t io n MAN J i a n - k a n g ，YANG Gu a n g ( 1 C o lle g e o f M in in g En g in e e r in g，Ch in a Un iv e r s it y o f M in in g a n d Te c h n o lo g y ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch in a ； 2 C o l le g e o f S c i e n c e，Ch i n a Un iv e r s it y o f Mi n i n g a n d Te c h n o lo g y ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ac c u r a t e p r o x ima t a n a ly s is c a n r e f le c t s a n d e v a lu a t e s t h e c h a r a c t e r s o f t h e c o a l v e r it a b ly I n t h is p a p e r ， we u s e：f u z z y c o mp r e h e n s iv e e v a lu a t io n m e t h o d b a s e d o n t h e r e s u lt s o f t h e in d u s t r ia l a n a ly s is o f a c o a l min e a n d g e t t h e r e s u lt a b o u t t h e p r o p e r t y o f t h e c o a l f r o m t h e min e Th e r e s u lt h a v e s o me e f f e c t o n t he d e v e lo pme n t of t he c oa l mine Ke y wo r d s ：f u z z y c o mp r e h e n s iv e e v a lu a t io n ；p r o x ima t a n a ly s is o f c o a l；me t r ic 煤 的工业 分析 是 了解煤 质特 性 的重 要 指标 ，也 是评价煤质的基本标准 。根据工业分析测定的煤中 水分、灰分、挥发分及固定碳 的计算结果 ，可初步 判断煤的性质 、种类、各种煤的加工利用效果及其 工业用途 。工业分析测定 的各种数据，是决定煤炭 的工业方 向的理化依据 。能真实反映煤 自身特性的 工业分析结果 ，对煤田有计划勘探 、煤炭合理开发 布局及科学有效利用具有可靠 的指导作用，对煤田 开发及煤化工项 目的确立具有决定性意义 ，从而可 以对 国民经济 的持续发展从根本上提供保证 1 。 1煤 的工业 分析 煤的工业分析也叫技术分析 ，它是评价煤质的 基本依据 。煤 的工业 分析包括 测定煤 的水分 、灰 分 、挥发分和计算 固定碳等四个项 目_ 2 。 煤的水分( M) ，指单位重量的煤中水的含量 。 煤中水分是非可燃成分 ，其含量的多少与煤的变质 程度及其外界条件等有关 。煤化程度越低 ，煤的内 部表面积越大 ，水分含量越高 。煤中水分对工业利 收稿 日期 ： 2 0 0 8 0 9 0 7 用有一定影响，尤其是在燃烧 时，它降低了煤的发 热量 。而且水分对煤的加工利用是有害物质。在煤 的贮存过程中 ，它能加 速风化 、破裂 ，甚至 自燃 ； 在运输时，会增加运量 ，浪费运力 ，增加运费 ；炼 焦 时，消耗热量 ，降低炉温 ，延长炼焦时间，降低 生产效率 ；燃烧时 ，降低有效发热量。 煤 的灰分 ( A)是指煤 中所有 可燃 物完全燃 烧，煤中矿物质在一定温度下发生一系列的分解 、 化合等反应后剩下的残留物。灰分是煤 中的有害物 质，灰分越高 ，煤的质量越差 。灰分对煤的加工利 用极为不利 。灰分越高 ，热效率越低 ；燃烧时，熔 化 的灰分还会在炉内结成炉渣 ，影响煤的气化和燃 烧 ，同时造成排渣 困难 ；炼焦时 ，全部转入焦炭 ， 降低 了焦 炭 的强度 ，严重 影 响焦炭 质量 。 在隔绝空气的条件下 ，将煤在 1 0 0 0 下加热 约 7 min时，煤中的有机质和一部分矿物质就会分 解成气体和液体逸 出，逸出物减去煤中的水分即为 煤 的挥发分 ( V) 。煤 的挥发分在一定程度 上，反 映了煤中有机质的性质 、煤的变质程度，因此它是 目前我国煤炭分类 的第一指标 ，并被用来初步确定 第 1 2期 满建康等 ：基于模糊数学的煤的工业分析 煤的加工利用性质。 测定煤 的挥发分 时，剩下 的不挥发 物称为焦 渣 ，焦渣减去灰分即为固定碳 ( F C) 。它是煤中不 挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。焦渣的 外观与煤中有机质的性质有密切关系，因此 ，根据 焦渣的外观特征 ，可以定性地判断煤的粘结性和工 业用途 。所以，固定碳是煤在隔绝空气的高温加热 条件下 ，煤中有机质分解的残余物。它是煤的发热 量的重要来源。 总之，进行煤的工业分析后 ，即能了解煤的经 济价值和某些特征。 为了应用模糊综合评判探讨煤质 的性态状况， 下面引入模糊综合评判理论 。 2 模糊 综合 评判 理论 所谓模糊 ，是指边界不清楚 ，既在质上没有 明确 的含义 ，又在量上没有明确 的界限。模糊数学 不是让数学变成模糊的东西 ，而是要让数学进入模 糊现 象 的禁 区 ，它 是用 定量 的方 法去研 究 、处理 模 糊现象。下面介绍一下基本步骤 ： 2 1 建立因素集 影响评判对象的各种因素构成的集合称为因素 集 ，它是一个普通集合 ，用 U表示 ： U_- ， ，其 中 代表第 i 个影 响 因素 ，m是因素数 。 2 2 建立 权 重集 为了反 映各个 因素重要 程度 ，对各个 因素 应分配给一个 相应的权数 口 ，i一1 ，2 7 ，通 常 m 要求 口 满足： a 0 ， n 一1 。 于是，由各个权重 口 组成 上的一个模糊集 ：A一 ( 口 1 ，口 2 ，a ) a 1 I a 2 l 以m 一一十一十一。 甜 l 2 m 2 3 建立 评价 集 评价集 ，是评判者对评判对象可能作出的各种 总的评判结果组成的集合 ，用 表示 ： 一 ， ， ) ，其中 代表第 i个评 判 结果 ， 为总 的评判 总数 。 2 4 单因素模糊评判 单独从一个因素出发进行评判，并确定评判对 象对评价集的隶属程度，称为单因素模糊评判 。设 评判对象按因素集 【 ，中第 i 个因素 进行评判时 ， 对评价集 V 中第 歹个元素 J的隶属程度为 r ，则 按 的 评 判 结 果 可 用 模 糊 集 合 R t 一 + + 表示。 R 称为单 因素评判集 ，简记为R ： ( r n， ， ，r ) 。 作矩 阵R 一 蔚 ： R 称 为 单因素评判矩阵。 2 5 模糊综合评判 模糊 综合 评判 可 以表 示 为BA 。R，这里 “ 。 ”表示A与R的一种合成方式 ，常用的如最大最 小 合 成算 子 “V， ” ，则 有 b = ： = V ( 口 A ) ， 一 1 ，2 ， ， ，b i称为评价指标 ，它表 明综合考 虑所有因素的影 响时 ，评判对象对评价元素 的 隶 属度 。 2 6 评 判指 标 的处 理 经过前面几步之后 ，得到 了评判指标 b ，b 。 ， ，b ，为 了给 出确定 的评 判结果 ，可 以用 以 下 的 三 种方法 处理 ： ( 1 ) 最 大 隶 属 度 法 一 ：饥 最 接 近 于 ma x j x b j ( 2 ) 加 权平 均法 一b b j i= 1 一 1 ( 3 )模糊 分 步 法 ，这 种方 法 直 接 把评 价 指 标 作为评判结果 ，或者把评判指标归一化，用归一化 的评判指标作为评判结果 。 3应用模 糊评 价理 论探 究煤 的工业 分析 3 1 建立因素集 建立关于煤的工业分析的 四个 因素的因素集 ， 根据前面关于煤的工业分析的介绍，选取影响因素 集为 U_- 水分 、灰分、挥发分 、固定碳) 。 3 2 建立 权重集 煤的工业分析 中，四个指标对煤质好坏的影响 是不同的 ：如水分和灰分高的煤 ，它的有机质含量 就少 ，发热量低 ，煤质就相对较差 ；又如煤的挥发 分与煤化程度有密切关系，煤化程度越低 ，挥发分 越高 ，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低 ，煤质 也就越好 ；再如煤的固定碳与挥发分一样 ，也是表 征煤的变质程度的一个指标 ，随变质程度的增高而 增高。故根据对四个要素的分析，取权重集为 一 ( 0 1 2，0 1 2，0 2 8 ，0 4 8 ) 。 3 3 建立 评价 集 本文是对煤的质量进行分析，因此对应于煤 的 ； 7 6 中 国 矿 业 第l7 卷 云 一 。云 一 。 一 O 2 3 O 1 5 O 1 O O 5 7 O 5 7 O 2O 0 6 4 O 29 O 2 O O 6 2 0 2 6 0 1 4 O O O 3 O 0 ( 0 4 8， 0 2 9， 0 2 6， 0 0 3) 3 6 模糊指标 的处理 这里采用模糊分布法 ，这个方法可 以使各个评 判指标具体反映评判对象 ，在所评判的特性方面的 分布状态，使评判者对评判对象有更深刻的了解 ， 并能作出灵活的处理。对B进行归一化处理 ，得到 B一 ( 0 4 8 ，0 2 9 ，0 2 6 ，0 0 3 ) 。评判结果表 明， 在对这个煤矿 的煤质分析 中，煤炭质量很好 的 占 4 8 ，煤炭质量较好 的 占 2 9 ，煤炭质量一般 的 占 2 6 ，煤炭质量较差的占 3 。这样就可 以了解 该煤矿的煤炭资源的赋存状况 ，为该煤矿的煤 田开 发提供依据 。 4 总结 本文通过运用模糊数学综合评判 的方法 ，对煤 的工业分析进行 了探究 ，根据各项测定结果 ，得出 了对煤质的综合大体评价 。根据这个评价结果 ，可 以了解该煤矿煤 的一些性质、加工利用效果和工业 用途 ，进而可对该煤矿的经济效益进行粗 略评估 ， 明确有利于煤矿可持续发展的方向，这对该煤矿的 下一步的设计开采具有参考性作用。不仅如此 ，同 时还可以预测煤矿的洗、选煤的费用和煤的销售方 向，提高煤的利用率 。这样就可以根据该矿区的发 展需要 ，科学、合理的开发利用煤炭资源 ，为煤炭 的合理有效的利用提供可靠依据 。但是，该方法不 能 系统 准确得 出煤 的工 业分 析 中四个 指标 的具体 数 值 ，只是“ 模糊”地对 四个因素进行了分析 ，因此 只能对煤质的好坏情况作大概预测。 一 参考文献 1 董理煤 的 工业 分 析 重要 性 浅议 J 山西 焦煤 科 技 ， 2 0 05，( 5 ) ：2 22 3 2 杨孟达煤矿地质学 M 北京 ：煤炭工业 出版社 ，2 0 0 4 3 宋 晓秋模糊数学原理与方法 E M 徐州 ：中国矿业大学出 版社 ，2 0 0 4 米 米 米 米 米 粜 米 柴 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 沫 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 爿 米 米 米 米 ( 上接第 7 3页) 参考文献 1 肖峻峰阻燃 P B T及其合金纳米复合材料的制备与性能研 究 D 中国科技大学博士学位论文 ，2 0 0 6 E 2 柯扬船聚对苯二 甲酸丁二醇 酯 层 状硅酸盐纳 米复合材料 的制备与性能 J 材料研 究学 报，2 0 0 3 ，1 7 ( 5 ) ：5 5 4 5 6 0 E 3 张 军 ，纪奎 江 ，夏延 致聚合物 燃烧 与阻燃 技术 M 北京 ：化学工业出版社 ，2 0 0 5 E 4 袁绍彦 ，徐宏 ，古宏晨 阻燃型聚合物基 纳米 复合材料 的 研究 J 功能材料 ，2 0 0 5 ，3 6( 6 ) ：4 5 8 4 6 0 E 5