煤炭质量与煤价匹配方法及装置

摘要

本发明涉及煤炭生产与销售领域，具体为一种煤炭质量与煤价匹配方法及装置。解决了目前煤炭在装车过程中煤炭质量与煤炭价格不相符合的技术问题。一种煤炭质量与煤价匹配方法，是采用如下步骤实现的：（a）建立煤价与煤质分析指标之间的数量关系；（b）煤质实时检测及定价；（c）装车定价。一种煤炭质量与煤价匹配装置，包括车辆自动识别与装车系统，料位计，煤质分析仪以及计算机系统。本发明结合煤炭市场价格和煤炭的质量对煤炭价格进行拟合，得出关于煤炭价格与煤质的回归方程，使煤炭的价格与其实际质量密切相关；将煤仓分成体积相同的多层，使得煤炭的计价更为精确。

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭生产与销售领域，具体为一种煤炭质量与煤价匹配方法及装置。

背景技术

目前煤炭的销售一般经过以下几个步骤：成品煤的上仓储存、装车、评价煤炭的质量、根据质量确定煤炭价格。目前的销售计价体系在计算煤炭价格时，是在装车后在车上提取几个样本进行分析，根据分析后得到的煤炭质量进行定价。

煤炭的价格与其质量是密切相关的。对于不同的煤炭品种，其价格也不相同。影响煤炭质量的最主要因素是发热量，发热量表征了动力用煤的基本性质，是计算燃料消耗、热效率和计价的主要技术指标。除了发热量之外，煤炭的灰分、水分、硫分也直接影响到煤炭的质量，进而影响到煤炭的价格。不同牌号的煤发热量、灰分、水分、硫分（统称为煤质分析指标）都不会相同，其价格也有很大的差别。同时由于煤炭市场是实物市场，各种市场信息对实物资产价格产生影响，煤炭价格具有明显的随机波动趋势。如国内需求关系、国际油价等因素都会影响某一时期的煤炭价格。同时，在冬季和春季，由于供暖和铁路运输紧张，煤炭价格会高一些；在夏天，由于水力发电增加，对煤炭需求下降，煤炭价格可能会下降一些。目前煤炭价格基本上根据中国（太原）煤炭交易中心发布的价格信息确定。

中国（太原）煤炭交易中心每天会发布一个关于各种煤种的价格信息，所述煤种根据煤的发热量、灰分、水分、硫分等煤质分析指标分类，不同的煤种具有不同的价格。但是由于实际生产中煤炭的成分不可能与发布的煤种的成分完全一致，装车定价时只能通过选定一个与所取样品质量（煤质分析指标）的平均值最接近的煤种的价格进行定价，因此会带来较大的计算误差；另外取样时只能在已经装车的煤炭表面上取到几个样品，取样误差较大，使得煤炭价格与实际煤价的误差更大；由于在装车时才对煤质进行分析，会使煤质分析滞后煤炭销售工作，给煤炭的价格结算带来许多不便。

煤炭在装车之前先经过煤炭传送装置输送至煤仓中。煤仓一般为上部圆柱、下部圆锥的几何结构，也称煤斗，其结构如图1。煤仓的上部设有进料口，煤仓的下部设有出料口。煤仓设有相应的控制系统，以控制煤仓的开闭。装车时，位于最下部的煤层先开始下落至运煤车，然后次上层的煤下落至已经装车的那层煤先前所在位置，再上一层的煤下落至次上层煤先前所在位置，等等逐层下落。运煤车通过车辆自动识别与称重系统进行车辆身份识别及装煤量的测定，车辆自动识别与称重系统设有读卡器，通过读卡器识别每辆车，并通过设置的电子称测出每辆车的煤炭质量。

发明内容

本发明为解决目前煤炭在装车过程中煤炭质量与煤炭价格不相符合的技术问题，提供一种煤炭质量与煤价匹配方法及装置。

本发明所述煤炭质量与煤价匹配方法是采用以下技术方案实现的：一种煤炭质量与煤价匹配方法，是采用如下步骤实现的：（a）建立煤价与煤质分析指标之间的数量关系；设煤价为应变量Y，它与煤质分析指标发热量Q、灰分A、水分M、硫分S的关系用下式表示：

Y=aQ+bQ²+cA+dA²+eS+fS²+gM+hM²+i

式中a，b，…，i为回归系数，根据市场发布的煤炭价格信息，选取至少九组不同煤种的价格信息，针对每个煤种列出一个多项式，一共可得到至少九个多项式：

根据上述至少九个多项式对相关参数进行拟合，得出a，b，c，d，e，f、g，h，i的值，即得到了回归方程，建立了煤价与煤质分析指标之间的数量关系；（b）煤质实时检测及定价；通过煤质在线检测系统对位于传送装置上向煤仓中输送的煤炭进行煤质检测，设传送装置在单位时间内流过的煤炭重量为v，则在每个煤质在线检测系统的测量周期T内，进入煤仓的煤碳重量为vT，其质量由煤质在线检测系统测定，包括硫分、发热量、水分和灰分，并根据上一步骤中所拟合出的回归方程将煤量为vT的煤的硫分、发热量、水分和灰分折算成相应的煤价y_i；对煤仓内的煤炭分布提出2点假设，一是煤仓中不同高度的煤层煤炭密度相同，二是各煤层在水平方向分布均匀；根据上述假设将煤仓分为体积相同的若干层，每个煤层的体积均为vT/ρ，ρ为煤炭密度，相当于在每个时间段T内，有单价为y₁、y₂、y₃、…、y_n，吨数为vT的煤装到煤仓中，分布于煤仓的第1、2、3、…、n层；每层煤所处的位置可通过计算得出，第x层煤的最上方与煤仓底部的间距U_x表示为：

其中H₀为锥形段的高度，R为煤仓圆筒部分的半径，为煤仓锥形段与圆筒端相连接位置处的煤层序数；每层煤的价格分别为Y₁、Y₂、Y₃、…、Y_n，Y₁=vTy₁、Y₂=vTy₂、Y₃=vTy₃、…、Y_n=vTy_n；（c）装车定价；每次装车时，分别记录每辆车装车前后煤仓的煤位到煤仓顶部的高度H₁和H₂以及装车前位于煤仓最下层的煤层序数j，并根据H₁和H₂的值来确定装上车的煤炭价格；当H₁小于煤仓顶部到锥形段上端面的距离H_a而H₂小于或等于H_a时，装上车的煤层数为k=πR²（H₂-H₁）ρ/vT，装车的煤层为第j层至第j+k-1层，装车后的煤炭价格为Y_j+Y_j+1+……+Y_j+k-1；当H₁小于H_a而H₂大于H_a时，装车的煤层数分为两部分计算，第一部分，煤层数为k=πR²（H_a-H₁）ρ/vT，第二部分煤层数为l=πR²（H_s-H_a）ρ/3vT-πr₂²（H_s-H₂）ρ/3vT，H_s为煤仓底部到煤仓顶部的距离，r₂是H₂对应的煤仓锥形段的半径；由前一车装完后位于最下层的煤层j算起，一共有k+l层煤装车，装上车的煤层为第j层至第j+k+l-1层，此时的煤价为从位于最下层的煤层j向后算起的一共k+l层煤的价格；当H₁大于等于H_a、H₂大于H_a时，装上车的煤层数为l=πr₁²（H_s-H₁）ρ/3vT-πr₂²（H_s-H₂）ρ/3vT，r₁是H₁对应的煤仓锥形段的半径；包括装车前位于最下部的煤层，装上车的一共l层煤，煤价为这l层煤的价格之和；煤炭价格发生变化时，可以根据变化后的煤炭价格随时拟合出新的回归方程，并根据已经进入煤仓的每层煤的煤质分析指标计算出每层煤的新价格，并用于下一次装车的价格计算；如此就得到了每辆运煤车所装煤的价格。

根据中国（太原）煤炭交易中心发布的不同煤种的价格，拟合出煤价Y、煤质分析指标发热量Q、灰分A、水分M和硫分S之间的回归方程。拟合方法是指采用多项式的形式近似得出煤炭价格与煤质分析指标之间确定的数量关系（即回归方程），为数据处理中常用到的方法，得出的回归方程能够适用于不同煤质分析指标的煤炭的价格计算。多项式的形式及参数选择合理，回归方程的计算结果可以非常好的与实际结果符合。由于煤炭交易中心发布的煤炭价格是按照一些确定的煤种发布的，而实际中煤炭的煤质分析指标不会严格落在所发布的煤种之内，而回归方程的确定就是使实际中的煤炭也可以纳入到煤炭交易中心发布的煤炭价格体系中，使得煤价的计算更加合理准确；装车时，由于煤仓内的煤是由下部落入运煤车辆中，因此需根据测得的装车前后煤仓内煤层的下落高度计算出装入运煤车中的煤层是哪几个煤层，这样才能获知装上车的煤炭的实际价格。由于煤仓的特殊结构，计算中需要考虑到煤仓下部的锥形段的影响。每装完一车煤，都要记录下此时位于最底层的煤是哪一层，这样实时记录，直到煤仓内的煤全部装完，开始进行下一轮的入煤以及煤质检测工作。将煤仓内的内层分成若干层，并对每层煤都进行了取样检测，这样的取样更加均匀，与传统的装车后在取样的方式相比，结果更具有代表性，分析出的结果更接近于真实，煤价也更准确合理。

本发明所述的煤炭质量与煤价匹配装置是采用以下技术方案实现的：一种煤炭质量与煤价匹配装置，包括车辆自动识别与称重系统，车辆自动识别与称重系统的信号输出端连接有一个计算机系统，以及煤仓控制系统、料位计和煤质分析仪；料位计和煤质分析仪的信号输出端均与计算机系统的信号输入端相连接；计算机系统的信号输出端与料位计及煤质分析仪的信号输入端相连接；计算机系统的信号输出端与煤仓控制系统信号输入端相连接。

料位计安装在煤仓的顶部，用于测定煤仓内的煤位高度，并将煤位高度信息传递至计算机系统；煤质分析仪安装在煤炭输送装置旁，用于对进入煤仓内的煤炭进行质量（煤质分析指标）检测，并将检测到的信息传递至计算机系统，计算机系统每天根据中国煤炭交易中心发布的煤炭价格信息确定出关于煤价的回归方程，并按照回归方程结合每层煤的煤质检测结果（煤质分析指标）计算出进入煤仓的每层煤的价格；车辆自动识别与称重系统将每辆运煤车的信息传递至计算机系统。对于一辆运煤车，在其开到煤仓的下方进行装煤时，车辆自动识别与称重系统将该运煤车的信息（具体是哪辆车）传递至计算机系统，计算机系统发出指令，煤仓开始向运煤车输煤，车辆自动识别与称重系统将运煤车的重量信息传递至计算机系统，计算机系统通过控制煤仓的开闭控制装上运煤车的煤炭重量，料位计将开始输煤时的煤位高度以及停止输煤时的煤位高度信息传给计算机系统，计算机系统在相应软件的支持下计算出装入运煤车的煤是哪几层煤，并计算出价格。计算机系统向外输出指令以及进行计算均是在相应软件的支持下完成的，所述的相应软件是本领域技术人员的公知技术，是易于编写的。

本发明将煤炭的质量对煤炭价格进行拟合，得出关于煤炭价格与煤质的回归方程，使煤炭的价格与其实际质量密切相关，同时煤炭价格与其实际价值更接近；将煤仓分成体积相同的多层，使得煤炭的计价更为精确，煤质与煤价更为匹配。煤质分析放在装车前完成，避免了煤质分析滞后煤炭销售工作所带来的诸多不便。通过本发明所采用的方法确定煤炭价格，其精确度有了显著提高，煤价与煤质更为匹配。

附图说明

图1煤仓的结构示意图。

图2煤仓分层的结构示意图。

图3 本发明所述装置的结构示意图。

1-计算机系统，2-料位计，3-煤质分析仪，4-车辆自动识别与称重系统，5-传送装置，6-煤仓，7-运煤车。

具体实施方式

一种煤炭质量与煤价匹配方法，是采用如下步骤实现的：（a）建立煤价与煤质分析指标之间的数量关系；设煤价为应变量Y，它与煤质分析指标发热量Q、灰分A、水分M、硫分S的关系用下式表示：

Y=aQ+bQ²+cA+dA²+eS+fS²+gM+hM²+i

式中a，b，…，i为回归系数，根据市场发布的煤炭价格信息，选取至少九组不同煤种的价格信息，针对每个煤种列出一个多项式，一共可得到至少九个多项式：

根据上述至少九个多项式对相关参数进行拟合，得出a，b，c，d，e，f、g，h，i的值，即得到了回归方程，建立了煤价与煤质分析指标之间的数量关系；（b）煤质实时检测及定价；通过煤质在线检测系统对位于传送装置上向煤仓中输送的煤炭进行煤质检测，设传送装置在单位时间内流过的煤炭重量为v，则在每个煤质在线检测系统的测量周期T内，进入煤仓的煤碳重量为vT，其质量由煤质在线检测系统测定，包括硫分、发热量、水分和灰分，并根据上一步骤中所拟合出的回归方程将煤量为vT的煤的硫分、发热量、水分和灰分折算成相应的煤价y_i；对煤仓内的煤炭分布提出2点假设，一是煤仓中不同高度的煤层煤炭密度相同，二是各煤层在水平方向分布均匀；根据上述假设将煤仓分为体积相同的若干层，每个煤层的体积均为vT/ρ，ρ为煤炭密度，相当于在每个时间段T内，有单价为y₁、y₂、y₃、…、y_n，吨数为vT的煤装到煤仓中，分布于煤仓的第1、2、3、…、n层；每层煤所处的位置可通过计算得出，第x层煤的最上方与煤仓底部的间距U_x表示为：

其中H₀为锥形段的高度，R为煤仓圆筒部分的半径，为煤仓锥形段与圆筒端相连接位置处的煤层序数；每层煤的价格分别为Y₁、Y₂、Y₃、…、Y_n，Y₁=vTy₁、Y₂=vTy₂、Y₃=vTy₃、…、Y_n=vTy_n；（c）装车定价；每次装车时，分别记录每辆车装车前后煤仓的煤位到煤仓顶部的高度H₁和H₂以及装车前位于煤仓最下层的煤层序数j，并根据H₁和H₂的值来确定装上车的煤炭价格；当H₁小于煤仓顶部到锥形段上端面的距离H_a而H₂小于或等于H_a时，装上车的煤层数为k=πR²（H₂-H₁）ρ/vT，装车的煤层为第j层至第j+k-1层，装车后的煤炭价格为Y_j+Y_j+1+……+Y_j+k-1；当H₁小于H_a而H₂大于H_a时，装车的煤层数分为两部分计算，第一部分，煤层数为k=πR²（H_a-H₁）ρ/vT，第二部分煤层数为l=πR²（H_s-H_a）ρ/3vT-πr₂²（H_s-H₂）ρ/3vT，H_s为煤仓底部到煤仓顶部的距离，r₂是H₂对应的煤仓锥形段的半径；由前一车装完后位于最下层的煤层j算起，一共有k+l层煤装车，装上车的煤层为第j层至第j+k+l-1层，此时的煤价为从位于最下层的煤层j向后算起的一共k+l层煤的价格；当H₁大于等于H_a、H₂大于H_a时，装上车的煤层数为l=πr₁²（H_s-H₁）ρ/3vT-πr₂²（H_s-H₂）ρ/3vT，r₁是H₁对应的煤仓锥形段的半径；包括装车前位于最下部的煤层，装上车的一共l层煤，煤价为这l层煤的价格之和；煤炭价格发生变化时，可以根据变化后的煤炭价格随时拟合出新的回归方程，并根据已经进入煤仓的每层煤的煤质分析指标计算出每层煤的新价格，并用于下一次装车的价格计算；如此就得到了每辆运煤车所装煤的价格。

一种煤炭质量与煤价匹配装置，包括车辆自动识别与称重系统4，车辆自动识别与称重系统4的信号输出端连接有一个计算机系统1，以及煤仓控制系统、料位计2和煤质分析仪3；料位计2和煤质分析仪3的信号输出端均与计算机系统1的信号输入端相连接；计算机系统1的信号输出端与料位计2及煤质分析仪3的信号输入端相连接；计算机系统1的信号输出端与煤仓控制系统信号输入端相连接。

所述料位计2为西门子SITRANS LR400型雷达料位计。

所述的煤价Y，它与煤质分析指标发热量Q、灰分A、水分M、硫分S的关系式是泰勒多项式，泰勒多项式常用于数据的拟合，与实际结果符合的很好；拟合计算时一般是通过计算机采用matlab程序完成的。