1.一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,在现行的关于煤炭分类国家标准的基础上,依据煤质指标和焦炭质量指标,结合聚类分析数学算法进行炼焦煤的多层次多维指标相似性细化分类,实现以应用性为目标的炼焦煤细化分类;
具体包括如下步骤:
1)将炼焦煤分类使用的指标分为五个层次;
第一个层次的分类指标T1由炼焦煤变质程度指标挥发分Vdaf、镜质组平均最大反射率及方差S组成;
第二个层次的分类指标T2由煤黏结性指标黏结指数G值、胶质层厚度Y值、奥阿膨胀度b值和基氏流动度MF值组成;
第三个层次的分类指标T3由煤岩显微组分、活惰比组成;
第四个层次的分类指标T4由实验焦炉焦炭质量指标,包括抗碎强度M40、耐磨强度M10、反应性CRI、反应后强度CSR、焦炭平均粒径以及灰成分指标组成;
第五个层次的分类指标T5由炼焦煤及焦炭的灰分Ad和硫分St,d指标组成,对在实验中不能成焦的炼焦煤通过配加基础粘结性煤炼焦来获得焦炭质量指标;
2)采用聚类分析数学算法进行炼焦煤相似性的计算分析;
聚类分析数据的标准化选用均值标准化方法,转换函数z如公式(1)所示:
转换函数z=(X-Mean)/(Standard deviation) (1)其中,X表示某个炼焦煤的某个煤质或焦炭质量指标数据,Mean表示所有炼焦煤的某个煤质或焦炭质量指标数据的均值,Standard deviation表示所有炼焦煤的某个煤质或焦炭质量指标数据的标准差;
聚类分析测度方法选用平方欧几里得距离,如公式(2)所示;
其中,d(x,y)表示两个炼焦煤x和y之间的距离,xi和yi分别表示炼焦煤x和y的某个煤质指标或焦炭质量指标标准化后的数值;
聚类方法选择组间连接或称类间平均法,即用两类中所有两两炼焦煤之间距离的平均值作为两类间距离Dpq,如公式(3)所示;
其中,Gp,Gq分别表示炼焦煤的两个类别,各自含有np、nq个炼焦煤;
3)炼焦煤的细化分类由不同层次的分类指标进行组合,分4个计算层面完成;先根据需要设置每个计算层面分析时的煤质指标和焦炭质量指标范围以确定分类数量,或按目前工业所用炼焦煤使用的指标范围直接设定分类数量;具体为:第1个计算层面使用第一个层次对应的分类指标,第2个计算层面使用第一个层次的分类指标与第二个层次的分类指标相组合,第3个计算层面使用第二个层次的分类指标、第三个层次的分类指标与第四个层次的分类指标相组合,第4个计算层面使用第五个层次的分类指标;第4个计算层面得到的炼焦煤相似度最大。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,所述现行的关于煤炭分类的国家标准是指GB/T 5751-2009《中国煤炭分类》;
所述炼焦煤涵盖其中的弱黏煤、1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,所述炼焦煤变质程度指标挥发分Vdaf介于10%~45%之间、镜质组平均最大反射率介于0.6%~2.3%之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,所述黏结性指标的黏结指数G值≥18。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,所述实验焦炉焦炭质量指标中,抗碎强度M40<90.0%,耐磨强度M10<35%,焦炭反应性CRI>15%、反应后强度CSR<78%。
6.根据权利要求1所述的一种基于聚类分析的炼焦煤多维指标相似性细化分类方法,其特征在于,分4个计算层面完成炼焦煤的细化分类时,具体分类方法如下:第1个计算层面使用第一个层次的分类指标并结合聚类分析方法对所选整体炼焦煤进行分类,按照组内挥发分Vdaf最大值和最大值差值小于10%确定分类数量,或者分类数量按目前工业所用炼焦煤使用指标范围取为小于5类;
第2个计算层面使用第一个层次的分类指标与第二个层次的分类指标组合,并结合聚类分析方法对第1个计算层面所得各小类进行细化分类,按照组内挥发分Vdaf最大值和最大值差值<3%、黏结指数G值最大值和最大值差值<10、胶质层厚度Y值最大值和最大值差值<5mm、奥阿膨胀度b值<100%时其最大值和最大值差值<40%、奥阿膨胀度b值>100%时其最大值和最大值差值<150%确定分类数量,或者分类数量按目前工业所用炼焦煤使用指标范围取为小于5类;
第3个计算层面使用第二个层次的分类指标、第三个层次的分类指标与第四个层次的分类指标组合,并结合聚类分析方法对第2个计算层面所得各小类再进行细化分类,按照组内黏结指数G值最大值和最大值差值<5、胶质层厚度Y值最大值和最大值差值<4mm、奥阿膨胀度b值<100%时其最大值和最大值差值<30%、奥阿膨胀度b值>100%时其最大值和最大值差值<130%、实验焦炉焦炭质量指标M40>60%时最大值和最大值差值<5%、M10<
15%时最大值和最大值差值<3%、CSR最大值和最大值差值<8%确定分类数量,或者分类数量按目前工业所用炼焦煤使用指标范围取为小于5类;
第4个计算层面使用第五个层次的分类指标并结合聚类分析方法对第3个计算层面所得各小类再进行细化分类,按照组内炼焦煤或其焦炭灰分Ad最大值和最大值差值<1.0%,硫分Ad最大值和最大值差值<0.5%确定分类数量,或者分类数量按目前工业所用炼焦煤使用指标范围取为小于4类。