用origin軟件對煤炭發熱量的線性回歸分析

陳永智（中國石化揚子石油化工有限公司， 江蘇 南京 210048）

用origin軟件對煤炭發熱量的線性回歸分析

陳永智（中國石化揚子石油化工有限公司， 江蘇 南京 210048）

用origin軟件對煤炭質量指標、灰分、全水分及硫含量與發熱量進行數學建模，建立了三元一次線性回歸方程，根據分析化驗數據灰分、全水分及硫含量預測發熱量，對減輕煤炭分析工作量，具有重要意義。

origin；煤炭；發熱量；線性回歸；

0 引言

發熱量是煤質和動力用煤的重要評判標準，是燃煤工藝中熱平衡、熱效率、耗煤量的依據，煤炭發熱量的高低，直接影響到煤的經濟價值［1］。煤炭作為動力燃料使用，一般用收到基低位發熱量（Qnet，ar）表示，它反映了煤炭的應用效果，在檢驗分析中是最重要的指標之一。目前，國內外主要采用熱量離線測定煤的發熱量，結果雖然較準確，但過程復雜，費時，且對反應條件要求較高，不能對檢測樣品的發熱量快速做出反映。影響煤炭發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。在統計分析中，回歸分析就是將所關心的特性的性能與潛在的原因聯系起來，加深對定性分析結論的認識，并得出各因素之間的數量依存關系［2］。本文用數理統計的方法對中國石化揚子石油化工有限公司的入廠煤炭的灰分、水分、硫含量與發熱量進行相關關系分析，找出定量關系，建立三元線性回歸方程。線性回歸方程的建立對煤炭檢驗結果的快速審核，及時全面掌握煤質指標，指導電廠合理確定摻燒煤炭配比，有著重要的作用。

1 煤炭指標

1.1 發熱量

煤炭發熱量是單位質量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內燃燒，其燃燒后的物質組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態水以及固態灰時放出的熱量［3］。

1.2 全水分

煤質分析和化驗中煤的全水分測定是指煤炭的樣本中內外在水分的總量。大宗煤炭的全水分通常是指煤炭在存放、積聚的現場環境狀態下，批量煤中的平均全水分。全水分樣品要在現場（儲煤場、運煤車船、產煤礦井、開采煤層等）按采樣標準方法，專門采取有代表性的煤樣，裝入密閉容器后送達實驗室測試［4］。煤中的水分在燃燒過程中吸收熱量而蒸發，要帶走部分熱量，導致煤的發熱量隨著水分的提高而降低，煤的發熱量與水分呈反比關系。

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渣，通過檢定殘渣的數量與成分能夠對煤炭的質量進行分析。如果煤炭灰分的比例較大，則說明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的發熱量不高。

1.4 硫

煤中硫在燃燒后生成二氧化硫等對環境污染嚴重，焦煤煉鐵時煤中硫會使生鐵產生熱脆性，產生的硫化物等氣體也會腐蝕設備。

2 回歸分析

2.1 原始數據選取

從中國石化揚子石油化工有限公司近期入廠煤中選取20批次煤炭檢驗數據，數據見表1。

表1 20批次煤炭檢驗數據

2.2 線性回歸模型假設

假設數據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，表示低位發熱量Qnet，ar，單位cal/g；X1為自

變量，表示灰分Aar，用質量百分數表示，%；X2為自變量，表示全硫St，ar，用質量百分數表示，%；X3為自變量，表示全水分Mt，用質量百分數表示，%；a為截距；b1，b2，b3為回歸系數。

2.3 線性回歸模型求解

將中國石化揚子石油化工有限公司近期20批次煤炭檢驗數據帶入origin軟件進行分析。將低位發熱量Qnet，ar設為響應變量y，把灰分Aar、全硫St，ar和全水分Mt設為因變量，最后得到三元一次線性方程，

式中：線性方程的相關系數為0.932，線性模型擬合程度較好。

2.4 線性回歸模型的驗證

將中國石化揚子石油化工有限公司近期20批次煤炭檢驗數據代人預測模型Y=7364-74.77X1+679.67X2-86.89X3，得到預測值。發熱量實驗值與預測值見表2。表2中預測值與實驗值比較，差值在（-61，58），回歸方程具有較好的利用價值。

表2 15批次實驗值與預測值數據比較

3 結語

利用三元線性回歸方程預測的發熱量，在不作為煤質計價指標的情況下，對掌握煤質信息，指導生產和銷售具有較好的利用價值。通過對三元線性回歸方程的應用，減輕了分析化驗人員的工作量，提高工作效率，降低分析化驗成本。

［1］王振江，喬奎紅.影響煤炭發熱量測試的水問題探析［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］.煤質技術，2014，（1）：21-22.

［3］ GB/T 213-2008 煤的發熱量測定方法［S］.

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