D0L:10.13374/.issm1001-053x.2012.02.019 第34卷第2期 北京科技大学学报 Vol.34 No.2 2012年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2012 喷吹煤混煤哈氏可磨性指数非线性计算方法 段健四金龙哲 欧盛南丁照中郭飞 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:158977616@163.com 摘要通过实验验证和理论分析，证明了混煤哈氏可磨性指数与配比是非线性相关的，并利用微磨球效应理论进行了解 释.通过实验测定了五组混煤的可磨性指数，由于各组数据变化区间不完全一致，无法直接比较，利用相对可磨率的定义对实 验数据进行归一化处理，实现了在统一区间内比较各组实验数据.结果表明：可磨性指数不同的任意煤种混合，混煤的相对可 磨率随配比的变化是一致的.利用分段式最小二乘多项式拟合得到混煤相对可磨率的计算公式，结合其定义式，提出了基于 非线性假设的混煤可磨性指数计算方法.实际应用表明，该方法比线性假设公式精确性明显提高. 关键词粉煤：混合：哈氏可磨性指数：最小二乘法：多项式近似法 分类号TD94 Nonlinear calculation of Hardgrove grindability index for mixed coal used in pul- verized coal injection DUAN Jian,JIN Long-zhe.OU Sheng-nan,DING Zhao-zhong,GUO Fei School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:158977616@163.com ABSTRACT Both experiments and theory analysis proved that the Hardgrove grindability index(HGI)of mixed coal was nonlinear with its mixture ratio,which was explained by the theory of micro-grinding-ball effect.The HGI of 5 mixed coal samples was measured in lab.Because the HGI data of different mixed coal samples change in different ranges,they could not be directly compared with each other.Though normalizing by the relative grindability ratio RGR),the comparison between these data was completed in the same range.The results show that different kinds of mixed coal samples with the same mixture ratio had the same RGR.The formula of RGR was obtained by partitioned least-square polynomial fitting.In conjunction with its definition,a method of calculating the HGI of mixed coal based on the nonlinear hypothesis was proposed.Practical applications indicate that the method is more accurate than that based on the linear hypothesis. KEY WORDS pulverized coal:mixing:Hardgrove grindability index:least square approximation:polynomial approximation 煤粉喷吹，就是将原煤研磨成一定粒度的煤粉， 化工和食品加工企业也利用该技术改造现有燃煤设 经干燥除杂后，通过气力输送喷入燃烧室的工艺过 备，以达到节能降耗的目的.在当今能源成本不断 程.该技术能显著提高煤的利用率，降低燃料成本， 提高的经济背景下，煤粉喷吹水平的高低对煤能源 广泛应用于以煤为能源或原料的工业领域.例如， 型企业效益的影响日益显著口 炼铁厂直接向高炉内喷吹煤粉，代替焦炭提供热量 制粉是喷煤的第一道工序，从利于燃烧的角度 和还原剂，一方面能改善炉况，利于提高风温和富氧出发，煤粉越细，入炉燃烧的效果越好，但相应的制 水平，提高产量，另一方面可降低焦比，节约了成本： 粉耗能越多，产率越低回.要实现低耗能、高产率， 火力发电和燃煤供暖的现代大型锅炉均配备煤粉喷 且煤粉粒度满足输运和燃烧的要求，必须对原煤的 吹装置，节能增效的同时也减少了因原煤燃烧不充 可磨性有一定要求.可磨性是表征煤成粉的一种物 分产生的有害气体的排放，有利于环保：许多建材、 理性质，它决定于煤的岩相成分及其含量.煤是多 收稿日期：2010-1104第 34 卷 第 2 期 2012 年 2 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 2 Feb． 2012 喷吹煤混煤哈氏可磨性指数非线性计算方法 段 健 金龙哲 欧盛南 丁照中 郭 飞 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: 158977616@ 163． com 摘 要 通过实验验证和理论分析，证明了混煤哈氏可磨性指数与配比是非线性相关的，并利用微磨球效应理论进行了解 释． 通过实验测定了五组混煤的可磨性指数，由于各组数据变化区间不完全一致，无法直接比较，利用相对可磨率的定义对实 验数据进行归一化处理，实现了在统一区间内比较各组实验数据． 结果表明: 可磨性指数不同的任意煤种混合，混煤的相对可 磨率随配比的变化是一致的． 利用分段式最小二乘多项式拟合得到混煤相对可磨率的计算公式，结合其定义式，提出了基于 非线性假设的混煤可磨性指数计算方法． 实际应用表明，该方法比线性假设公式精确性明显提高． 关键词 粉煤; 混合; 哈氏可磨性指数; 最小二乘法; 多项式近似法 分类号 TD94 Nonlinear calculation of Hardgrove grindability index for mixed coal used in pul￾verized coal injection DUAN Jian ，JIN Long-zhe，OU Sheng-nan，DING Zhao-zhong，GUO Fei School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: 158977616@ 163． com ABSTRACT Both experiments and theory analysis proved that the Hardgrove grindability index ( HGI) of mixed coal was nonlinear with its mixture ratio，which was explained by the theory of micro-grinding-ball effect． The HGI of 5 mixed coal samples was measured in lab． Because the HGI data of different mixed coal samples change in different ranges，they could not be directly compared with each other． Though normalizing by the relative grindability ratio ( RGR) ，the comparison between these data was completed in the same range． The results show that different kinds of mixed coal samples with the same mixture ratio had the same RGR． The formula of RGR was obtained by partitioned least-square polynomial fitting． In conjunction with its definition，a method of calculating the HGI of mixed coal based on the nonlinear hypothesis was proposed． Practical applications indicate that the method is more accurate than that based on the linear hypothesis． KEY WORDS pulverized coal; mixing; Hardgrove grindability index; least square approximation; polynomial approximation 收稿日期: 2010--11--04 煤粉喷吹，就是将原煤研磨成一定粒度的煤粉， 经干燥除杂后，通过气力输送喷入燃烧室的工艺过 程． 该技术能显著提高煤的利用率，降低燃料成本， 广泛应用于以煤为能源或原料的工业领域． 例如， 炼铁厂直接向高炉内喷吹煤粉，代替焦炭提供热量 和还原剂，一方面能改善炉况，利于提高风温和富氧 水平，提高产量，另一方面可降低焦比，节约了成本; 火力发电和燃煤供暖的现代大型锅炉均配备煤粉喷 吹装置，节能增效的同时也减少了因原煤燃烧不充 分产生的有害气体的排放，有利于环保; 许多建材、 化工和食品加工企业也利用该技术改造现有燃煤设 备，以达到节能降耗的目的． 在当今能源成本不断 提高的经济背景下，煤粉喷吹水平的高低对煤能源 型企业效益的影响日益显著［1］． 制粉是喷煤的第一道工序，从利于燃烧的角度 出发，煤粉越细，入炉燃烧的效果越好，但相应的制 粉耗能越多，产率越低［2］． 要实现低耗能、高产率， 且煤粉粒度满足输运和燃烧的要求，必须对原煤的 可磨性有一定要求． 可磨性是表征煤成粉的一种物 理性质，它决定于煤的岩相成分及其含量． 煤是多 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.02.019