用origin软件对煤炭发热量的线性回归分析
2015-11-27陈永智中国石化扬子石油化工有限公司江苏南京210048
陈永智（中国石化扬子石油化工有限公司， 江苏 南京 210048）
用origin软件对煤炭发热量的线性回归分析
陈永智（中国石化扬子石油化工有限公司， 江苏 南京 210048）
用origin软件对煤炭质量指标、灰分、全水分及硫含量与发热量进行数学建模，建立了三元一次线性回归方程，根据分析化验数据灰分、全水分及硫含量预测发热量，对减轻煤炭分析工作量，具有重要意义。
origin；煤炭；发热量；线性回归；
0 引言
发热量是煤质和动力用煤的重要评判标准，是燃煤工艺中热平衡、热效率、耗煤量的依据，煤炭发热量的高低，直接影响到煤的经济价值［1］。煤炭作为动力燃料使用，一般用收到基低位发热量（Qnet，ar）表示，它反映了煤炭的应用效果，在检验分析中是最重要的指标之一。目前，国内外主要采用热量离线测定煤的发热量，结果虽然较准确，但过程复杂，费时，且对反应条件要求较高，不能对检测样品的发热量快速做出反映。影响煤炭发热量的因素除受全水分、灰分外、还受煤炭中硫、磷等元素的影响。回归分析是一种定量分析方法。在统计分析中，回归分析就是将所关心的特性的性能与潜在的原因联系起来，加深对定性分析结论的认识，并得出各因素之间的数量依存关系［2］。本文用数理统计的方法对中国石化扬子石油化工有限公司的入厂煤炭的灰分、水分、硫含量与发热量进行相关关系分析，找出定量关系，建立三元线性回归方程。线性回归方程的建立对煤炭检验结果的快速审核，及时全面掌握煤质指标，指导电厂合理确定掺烧煤炭配比，有着重要的作用。
1 煤炭指标
1.1 发热量
煤炭发热量是单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量［3］。
1.2 全水分
煤质分析和化验中煤的全水分测定是指煤炭的样本中内外在水分的总量。大宗煤炭的全水分通常是指煤炭在存放、积聚的现场环境状态下，批量煤中的平均全水分。全水分样品要在现场（储煤场、运煤车船、产煤矿井、开采煤层等）按采样标准方法，专门采取有代表性的煤样，装入密闭容器后送达实验室测试［4］。煤中的水分在燃烧过程中吸收热量而蒸发，要带走部分热量，导致煤的发热量随着水分的提高而降低，煤的发热量与水分呈反比关系。
1.3 灰分
煤炭灰分是煤炭中所包含的可燃物在燃烧之后所形成的残渣，通过检定残渣的数量与成分能够对煤炭的质量进行分析。如果煤炭灰分的比例较大，则说明煤炭中所包含的可燃物含量不高而且其自身的发热量不高。
1.4 硫
煤中硫在燃烧后生成二氧化硫等对环境污染严重，焦煤炼铁时煤中硫会使生铁产生热脆性，产生的硫化物等气体也会腐蚀设备。
2 回归分析
2.1 原始数据选取
从中国石化扬子石油化工有限公司近期入厂煤中选取20批次煤炭检验数据，数据见表1。
表1 20批次煤炭检验数据
2.2 线性回归模型假设
假设数据符合三元线性回归方程条件，其方程
Y=a+b1X1+b2X2+b3X3（1）式中：Y为因变量，表示低位发热量Qnet，ar，单位cal/g；X1为自
变量，表示灰分Aar，用质量百分数表示，%；X2为自变量，表示全硫St，ar，用质量百分数表示，%；X3为自变量，表示全水分Mt，用质量百分数表示，%；a为截距；b1，b2，b3为回归系数。
2.3 线性回归模型求解
将中国石化扬子石油化工有限公司近期20批次煤炭检验数据带入origin软件进行分析。将低位发热量Qnet，ar设为响应变量y，把灰分Aar、全硫St，ar和全水分Mt设为因变量，最后得到三元一次线性方程，
式中：线性方程的相关系数为0.932，线性模型拟合程度较好。
2.4 线性回归模型的验证
将中国石化扬子石油化工有限公司近期20批次煤炭检验数据代人预测模型Y=7364-74.77X1+679.67X2-86.89X3，得到预测值。发热量实验值与预测值见表2。表2中预测值与实验值比较，差值在（-61，58），回归方程具有较好的利用价值。
表2 15批次实验值与预测值数据比较
3 结语
利用三元线性回归方程预测的发热量，在不作为煤质计价指标的情况下，对掌握煤质信息，指导生产和销售具有较好的利用价值。通过对三元线性回归方程的应用，减轻了分析化验人员的工作量，提高工作效率，降低分析化验成本。
［1］王振江，乔奎红.影响煤炭发热量测试的水问题探析［J］.中州煤炭，2013，（6）：53-54.
［2］米娟层.一元线性回归中的不确定度分析［J］.煤质技术，2014，（1）：21-22.
［3］ GB/T 213-2008 煤的发热量测定方法［S］.
［4］刘开书.浅谈如何准确获取煤炭的全水分［J］.同煤科技，2013，（6）：43-46.
