专利名称：由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质量的方法
技术领域：
本发明属于煤化工技术领域焦化行业炼焦生产过程中焦炭质量的预测方法，具体涉及炼焦单种煤煤质黏结性指标水平，包括胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值二个因素；煤岩指标水平，包括镜质组全反射率及显微组分活惰比二个因素，构成的二水平四因素来预测焦炭机械强度和热态性能的实用系统。尤其是一种由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质量的方法。
背景技术：
高炉大型化和氧煤喷吹技术的提高，对高炉用焦质量和稳定提出了更高要求。在目前炼焦煤种变化繁多、煤质不稳定的情况下，如何通过炼焦煤煤质性质预测焦炭的机械强度和热态性能，对稳定和提高焦炭质量，以及降低焦化企业生产配煤成本等都具有十分
重要的实际意义，这也目前钢铁冶金企业焦化厂亟需解决的一个实际生产问题。目前，采用传统经验配煤或单独采用煤岩配煤方法进行预测焦炭质量指标大都是通过单种煤煤质指标和相应的配煤比，并利用加权方法来预测焦炭机械强度(M4CI、M10)和热态性能(CRI、CSR),或采用一种煤质常规黏结性指标Y值或G值再结合煤变质程度指标挥发分Vdaf或煤镜质组平均最大反射率单一指标来预测焦炭机械强度和热态性能。这些方法在一定程度上都能估计出焦炭强度和热性能。但对于单种煤煤质有混配现象时，该方法进行的焦炭质量指标预测时会与实际焦炭质量指标产生较大误差。中国专利CN1749358A公开了采用多元线性回归方法预测焦炭质量指标，该方法具有方法简单的特点，但该方法预测时一是因采用线性回归关系，不易得到确定性数值；其二是由于炼焦煤的煤质复杂，同样条件的炼焦煤挥发分Vdaf和G值，在预测焦炭机械强度和热态性能时会产生很大差异，这是因为单种煤通过混配后，可以采用不同数量和种类的煤种在混配后得到相同的挥发分Vdaf和G值。同时，因炼焦煤与焦炭质量指标在炼焦过程中是一个复杂的关系，采用线性关系替代炼焦煤结焦过程中的非线性关系，必然使焦炭质量指标的预测结果与实际产生的误差增大。中国专利CN101661026A采用BP神经网络来预测焦炭质量，实际上该方法是采用经验风险最小化原理，但实际结果不能使期望风险最小化，在理论上存在缺陷，易陷入局部极小点，泛化能力不强等缺点。此外，神经网络的隐层数和隐层节点数的确定一般评经验确定，也没有一个明确的算法，这就使神经网络的预测精度受到一定的影响，在实际应用中受到一定的限制。同时，中国专利CN101661026A采用煤岩镜质组反射率分成6段作为输入量，既将镜质组反射率分为小于 O. 60%,O. 60% 0· 65%,O. 65% 1· 25%、I. 25% 1· 75%、I. 75% 1· 85%、大于I. 85%共6个反射率分布段。该分段考虑了在每一段采用累计值作为焦炭质量预测的输入参数。同时，在O. 659Γ1. 25%反射率分布段含盖了气煤、气肥煤、肥煤和部分焦煤类煤质组分，在I. 259Γ1. 75%反射率分布段涵盖了部分焦煤、瘦焦煤、部分瘦煤类煤质组分。而在目前炼焦煤市场混煤现象严重的情况下，需要对预测煤岩方法的分类进行精细化划分，以提高炼焦煤预测指标的集中度。因此，本发明提出的二水平四因素对炼焦煤预测焦炭质量将起到更大的促进作用。

发明内容
本发明的目的是提供一种由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质的方法，对焦化企业生产焦炭的稳定性和焦炭质量的提高可以提供重要技术的保证。本发明提供的由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质量的方法的步骤如下一 .建立单种炼焦用煤性质和焦炭质量指标信息数据库将单种炼焦煤粘结性指标，包括胶质层最大厚度Y值、黏结指数G值等录入到煤资源信息数据库；将单种炼焦煤的煤岩指标，包括煤镜质组全反射率精细段落数据、煤岩显微组成，以及由此可以计算得到的活惰比参数形成的煤质信息输入到煤信息数据库，建立起单种炼焦用煤性质和焦炭质量指标信息数据库； 二 .建立焦炭质量预测模型根据炼焦单种煤的煤质黏结性指标水平，包括胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值二个因素；煤岩指标水平，包括镜质组全组分反射率及显微组分的活惰比和配煤比，通过聚类和支持向量机技术来预测配合煤的质量指标，再由配合煤质量指标预测焦炭质量指标，由此形成两个系统，该系统中单种煤预测的主体是焦炭的抗碎强度M4tl、耐磨强度Mltl及反应性CRI和反应后强度CSR ；(一)确定配合煤质量指标由单种煤质量指标预测焦炭质量指标，根据实验焦炉或焦化厂生产焦炉实际使用的单种炼焦煤煤质黏结性指标，包括胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值二个因素；煤岩指标，包括镜质组全组分反射率及显微组分的活惰比二个因素来预测焦炭的质量，该预测指标体系是采用支持向量机技术，在采用实际检测数据进行计算机运算过程中，根据煤质特性可对单种煤的上述二个黏结性因素及煤岩指标因素采用支持向量机技术进行预测，而对配合煤的黏结性指标水平，包括煤的胶质层最大厚度Y值和粘结指数指标必须进行单种煤质量指标的模糊聚类运算，然后再根据同类单种煤黏结性指标进行加权运算，而后再结合支持向量机技术，训练并预测未来煤质质量指标数据。这样，该预测结果误差才较小。由炼焦单种煤黏结性指标胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值与煤岩指标预测焦炭质量指标中，煤显微组分中，活性组分包括镜质组、半镜质组和稳定组，惰性组分包括惰质组、半镜质组和矿物。其中活性组分=镜质组+1/3 X半镜质组+稳定组惰性组分=惰质组+2/3 X半镜质组+矿物活惰比=活性组分/惰性组分按以下规定进行，(I)由单种炼焦煤黏结性指标Y值预测配合煤Y值模型
权利要求
1. 一种由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质量的方法，其特征在于该方法按以下步骤实现 一.建立单种炼焦用煤性质和焦炭质量指标信息数据库 将单种炼焦煤粘结性指标，包括胶质层最大厚度Y值、黏结指数G值作为一水平的二个因素，并录入到煤资源信息数据库；将单种炼焦煤的煤岩指标，包括煤镜质组全反射率精细段落数据、煤岩显微组成，以及由此可以计算得到的活惰比参数为一水平的二个因素，并将形成的煤质信息输入到煤信息数据库，建立起单种炼焦用煤性质和焦炭质量指标信息数据库； 二.建立焦炭质量预测模型 根据炼焦单种煤的煤质黏结性指标水平，包括胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值二个因素；煤岩指标水平，包括镜质组全组分反射率及显微组分的活惰比二个因素及相应的配煤比，通过聚类和支持向量机技术来预测配合煤的质量指标，再由配合煤质量指标预测焦炭质量指标，由此形成两个系统，该系统中单种煤预测的主体是焦炭的抗碎强度M4tl、耐磨强度Mltl及反应性CRI和反应后强度CSR ； (一)确定配合煤质量指标 由单种煤质量指标预测焦炭质量指标，根据实验焦炉或焦化厂生产焦炉实际使用的单种炼焦煤煤质黏结性指标，包括胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值二个因素；煤岩指标，包括镜质组全组分反射率及显微组分的活惰比二个因素共构成四个因素来预测焦炭的质量，该预测指标体系是采用支持向量机技术，在采用实际检测数据进行计算机运算过程中，根据煤质特性可对单种煤的上述二个黏结性因素及煤岩指标因素采用支持向量机技术进行预测，而对配合煤的黏结性指标水平，包括煤的胶质层最大厚度Y值和粘结指数指标必须进行单种煤质量指标的模糊聚类运算，然后再根据同类单种煤黏结性指标进行加权运算，而后再结合支持向量机技术，训练并预测未来煤质质量指标数据； 由炼焦单种煤黏结性指标胶质层最大厚度Y值和黏结指数G值与煤岩指标预测焦炭质量指标中，煤显微组分中，活性组分包括镜质组、半镜质组和稳定组，惰性组分包括惰质组、半镜质组和矿物，其中 活性组分=镜质组+1/3 X半镜质组+稳定组 惰性组分=惰质组+2/3 X半镜质组+矿物 活惰比=活性组分/惰性组分 按以下规定进行， (I)由单种炼焦煤黏结性指标Y值预测配合煤Y值模型 Ymix = SvmYiKl,K2,Κ,,Κ,,Κ,,K6) W1num3 K1 =放一 O K2 = ￡(7—fc > PJ K3 = J(7s一 xP3!) f=l .=1 ;-1m4m4m46丨 xP ) K5=Yj(Y^ngkXP5i) K6=Yj(Y^sleXP6i) YjM1 =n ;=1 i-\ i=l i=\ 其中，利用模糊聚类聚六类，n为此配比中单种煤的总数，Hii (i=l, 2，3，4，5，6)为第i类别中单种煤的数量，Υιηφ为单种煤的Y值，Pki为第k类中的第i种煤在配合煤中所占的比例，Ki (i=l, 2，3，4，5，6)为指定分类中的煤种在此类中的Y值的加权平均值，SvmY为自定义支持向量机函数，为预测的配合煤的Y值； (2)由单种炼焦煤黏结性指标G值预测配合煤G值模型 (―=SvwG{K, K, ,K4,K^K6) W1nuW3 K1 = YMmgle XPh) K2 = ￡(G一 XP,) K3 = X(Gmi fe XP3t) i—l =1i. 二 I m4m3W36K5^(GlmgleXP5l) K6^iGlmgle-KP ) Yjn,= ni-1/-I1=1i=l 利用模糊聚类聚六类，其中，n为配比中单种煤的总数，Hii (i=l, 2，3，4，5，6)为第i类别中单种煤的数量，为单种煤的G值，Pki为第k类中的第i种煤在配合煤中所占的比例，Ki (i=l, 2，3，4，5，6)为指定分类中的煤种在此类中G值的加权平均值，SvmG为自定义支持向量机函数，Gn x力预测的配合煤的G值； (3)由单种炼焦煤镜质组反射率分布预测配合煤镜质组全反射率平均频数模型 Dj是模型中配合煤镜质组在j点反射率的频数D=X(DSinglej χ/^) 1=1 其中，DSinglej (j=l, 2，3…60)为采集的每一个单种煤镜质组在j点反射率分布的频数，是连续性反射率分布值A为第i种单种煤的配比； (4)由单种炼焦煤活惰比预测配合煤活惰比模型 模型中配合煤的活惰比设为B B=Yj(AJI1XPi) i=l 其中，Ai为第i种煤的活性组分，Ii为第i种煤的惰性组分，Pi为第i种煤在配煤方案中所占的百分比，η为配煤方案中的单种煤的总个数； (二)预测焦炭质量指标 根据实验焦炉炼焦实验或生产焦炉焦炭的检验分析数据与实际煤质检测分析进行比较，对焦炭机械强度和热态性能指标进行预测，并采用支持向量机技术，,ι θ|> - f{x)\ < εLe(x,yJ) = \y-f(x)\ = ,11(I) 'le Il^-/(T)|.he 其中f是域X上的实值函数，其意义为如果预测值与实际值之间的差别小于ε时， 则损失等于O，否则为预测值和实际值差的绝对值与之差，在线性函数集合中寻找一种估计回归函数，f (x) = (w · x)+b w, X e Rn, b e R，其中，(X1, yi)，…(xm, ym)是独立同分布的数据，b为偏置量，回归估计问题是求参数w和b，使得对于样本以外的输入x，满足I f(x)-(w · x)-b I ( ε，求参数W和b等价于求下式的最小值，
全文摘要
本发明公开了一种由单种煤黏结性和煤岩指标非线性预测焦炭质的方法，对焦化企业生产焦炭的稳定性和焦炭质量的提高可以提供重要技术的保证。本发明提供的方法步骤为建立单种炼焦用煤性质和焦炭质量指标信息数据库，将单种炼焦煤粘结性指标、煤岩指标，输入到煤信息数据库；建立焦炭质量预测模型，通过聚类和支持向量机来预测配合煤的质量指标；确定配合煤质量指标，由单种煤质量指标预测焦炭质量指标；建立焦炭抗碎强度和耐磨强度预测模型。本发明是以稳定及提高焦炭质量、降低配煤成本为目标的煤岩优化配煤预测焦炭质量系统。该系统能形成煤质质量指标与焦炭质量指标的多参数准确性高的预测模型。同时，该系统具有实时更新或人工干预功能。
文档编号G01N33/22GK102890145SQ201210405779
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者白金锋, 陈红军, 徐君, 钟祥云, 张雅茹, 赵振宁, 刘洋, 刘洪春, 吴鲲魁, 徐桂英, 张丽华, 李丽华 申请人:辽宁科技大学