摘 要

我国的消费能源以煤炭为主，煤炭是我国重要的能源资源。近年来煤炭需求市场日益增长，客户的需求也更趋向于多品种化、小批量化。与此同时，煤炭的污染物排放也变得越来越严重，煤炭港口面临着巨大的挑战。

针对这些挑战，建立港口自动配煤系统是港口的最佳选择。配煤通过混合不同品种的煤料来提高煤的燃烧效率并降低污染排放。对于配煤来说，所设配煤比例的合理性、准确性及配煤系统的稳定性都十分重要，这些因素都直接影响产品煤的质量。因此，港口必须建立具有经济性、环保性特点的监控配煤比例系统。而本文正是紧紧围绕着港口监控配煤比例系统，做了以下几个方面的深入研究：

首先，本文研究了目前国内外港口配煤的主要方式，分析了这些港口配煤方式的优缺点。通过从经济性、效率性、环保性等方面的比较，发现筒仓配煤在经济性、效率性、环保性方面都较优秀，是今后港口配煤的发展趋势。

其次，本文针对筒仓配煤分析了其配煤的流程及其自动配煤系统，介绍了筒仓配煤的自动监控配煤比例系统，分析了监控系统的功能要求和流程。

最后，本文阐述了比例控制图在监控配煤比中的质量管理应用。详细说明了控制图的概念、分类、判定、和性能判定标准，介绍了控制图参数的计算方法。并举以配煤实例，设置对照实验，运用MatLab软件计算并绘制出比例控制图，证明了算法的可用性，并对控制图表明的结果进行了分析。

本文对港口配煤的质量管理进行了深入的理论研究，实现了运用比例控制图监控配煤比例的算法，能为其他领域的质量管理提供原理依据，所取得的研究成果有着重要的学术价值和意义。

关键词：港口配煤；筒仓配煤；统计过程控制；比例控制图

Abstract

China's consumption energy is dominated by coal, which is an important energy resource in China. Recent years, the coal demand of market has been increasing day by day, and the demand of customer has also tended to be more diverse and small-batch. At the same time, the pollutant emissions of coal have become more and more serious. Coal ports are facing huge challenges.

In response to these challenges, establishing an automatic coal blending system at ports is the best choice for ports. Coal blending improves combustion efficiency of coal and reduces its pollution emissions by mixing different types of coal materials. For coal blending, the rationality, accuracy, and stability of the coal blending ratio are very important. These factors directly affect the quality of the product coal. Therefore, the port must make an economical and friendly environmental coal proportion monitoring system. This article is mainly focused on the port’s coal blending ratio monitoring system, and has made deep research in the following aspects: Firstly, this paper lists the main methods of coal blending at home and abroad, and analyzes the advantages and disadvantages of these methods. Through the comparison of economy, efficiency, environmental protection, etc., it is found that the silo coal blending is the best one in economy, efficiency, and environmental protection. So the silo coal blending is the future trend of coal blending at ports.

Secondly, this paper analyzes the coal blending process and its automatic coal blending system of silo coal blending and introduces the automatic coal blending proportion monitoring system of silo coal blending, analyzes the function requirements and processes of the monitoring system.

Finally, this paper expounds the application of proportional control chart in the monitoring of coal blending quality management. The concept, classification, judgment, and performance judgment criteria of the control chart are explained in detail, and the calculation methods of the control chart parameters are introduced. At the same time, a coal blending example is used to set up a control experiment. The MatLab software is used to calculate and draw a control chart, which proves the availability of the algorithm and analyzes the results indicated by the control chart.

This article has carried out in-depth theoretical research on the quality management of coal blending in the port, and realized the algorithm of coal blending proportion monitoring by using the control chart, which can provide a theoretical basis for quality management in other fields. The research results obtained important academic value and significance.

Keywords:Port coal blending, Coal blending in silos, Statistical Process Control, Control chart.

目录

第1章 绪论 1

1.1设计目的及意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2目的与意义 1

1.2国内外发展现状 2

1.2.1港口配煤工艺的研究 2

1.2.2 配煤的质量管理研究 2

1.3研究的内容和技术路线 3

1.3.1 基本内容 3

1.3.2 设计技术方案 3

第2章 港口配煤工艺 5

2.1 港口配煤的优点 5

2.1国内外港口配煤方式 5

2.1.1 各种配煤方式的优缺点 7

2.2 筒仓配煤 8

2.2.1筒仓配煤的系统流程 9

2.2.2 筒仓配煤的自动配煤系统 9

2.2.3筒仓配煤配煤比的质量管理 11

2.3 本章小结 11

第3章 煤码头的配煤比例监控系统算法设计 13

3.1比例控制图在配煤工艺的质量管理应用 13

3.1.1 控制图概念 13

3.1.2 控制图分类 13

3.1.3 控制图的判定 15

3.1.4评判控制图性能的标准 15

3.2 RZ-Shewhart比例控制图 16

3.2.1比值Z的分布 17

3.2.2 RZ-Shewhart控制图的实现 19

3.3 本章小结 21

第4章 RZ-Shewhart控制图在监控配煤比中的应用 22

4.1 配煤相关数据设定 22

4.2 设置对照实验 22

4.2.2 实验组 25

4.3 本章小结 28

第5章 总结与展望 30

5.1总结 30

5.1.1全文总结 30

5.1.2经济性分析 30

5.1.3环保性分析 30

5.2展望 31

致 谢 32

参考文献 33

第1章 绪论

1.1设计目的及意义

1.1.1研究背景

中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭对于驱动中国经济快速持续增长做出了巨大贡献。在中国的自然资源中，煤炭相比于其他资源，如石油和天然气，来说储量更加丰富，我国煤炭储量占世界储量的十分之一，可见我国的确是煤炭大国。

虽然我国煤炭资源十分丰富，但煤炭资源分布极其不均匀。且在资源利用方面，我国存在利用率低、浪费严重、污染物排放高的现象。我国是世界上排放二氧化碳最多的国家，我国使用能源的粗方式对环境造成了严重破坏。同时，我国作为世界上最大的煤炭消费国,我国的煤烟型污染已相当严重。

为了解决上述资源浪费、环境污染的问题，我国应大力发展洁净煤技术。其中配煤技术是应用上最广泛、普遍的洁净煤技术之一。配煤就是指在煤炭开发利用过程中，加工、燃烧所选煤料，从而达到减少污染物排放、提高资源利用率的目的。

1.1.2目的与意义

配煤产出的产品煤是一种人工产出的“新煤”。配煤的基本原理是利用各种煤料的性质差异，经过混合后使最终配煤产成品在性质上达到目标要求，以满足顾客的需求。近年来，我国钢铁厂和煤气公司在生产焦炭时都采用配煤技术，将不同质量的煤进行混合，以获得优质焦炭。配煤的重要意义在于：

1. 配煤可以提高和稳定燃煤质量，满足顾客越来越高的要求。因为单煤炼焦难以在室内炼焦条件下，满足高炉焦和铸造焦的低灰、低硫和高强度要求。
2. 配煤能够更加合理有效地利用煤资源。虽然我国煤炭资源丰富，但其储量分布极其不均衡。在配煤过程中，通过尽可能掺入劣质煤，提高煤的燃烧性能，使煤质与炉型相适应，提高热效率和锅炉出力。

（3）配煤能够减少污染排放，保护环境。由于国内煤炭的大量燃烧，全国的空气被污染得像煤烟一样。为此，国家制定了一系列政策和条规，其中包括加快配煤等洁净煤技术的使用和普及。配煤是改善我国煤料污染排放高，提高资源利用效率，发展洁净煤技术的优先技术途径。

因此，加强煤炭的质量管理，合理利用煤资源满足上下游客户的需要是配煤的重要目标和职责所在。本文就如何加强码头配煤质量管理工作进行简要分析。

1.2国内外发展现状

1.2.1港口配煤工艺的研究

近年来，国内外对现代港口配煤工艺已经有很多相关研究，王洁^[1]详细研究了港口配煤的基本流程及其目的与意义。贾艳阳,曹亦俊^[2]详细研究了动力配煤和炼焦配煤在我国的发展现状，分析他们面对的阻碍，阐述了我国配煤技术的发展前景。金林华^[3]简单介绍了我国动力配煤的发展历史，探讨分析了以芜湖裕溪口港口为例，如何针对港口管理系统增加配煤效益，在保证满足顾客需求的前提下同时提高经济效益。赵俊梅，卢财，荣令坤^[4]论述了全球动力配煤的发展情况以及动力配煤技术的优化，阐述了动力配煤技术的发展前景。周家海^[5]详细研究了国外和国内的港口配煤系统，通过分析筒仓配煤系统的组成、原理和在港口的建设优势，指出在港口建设筒仓配煤系统的意义及推广前景。孟杰毅^[6]针对我国筒仓煤码头刚刚起步，缺乏切实有效的配煤生产经营策略的问题，对筒仓煤码头配煤生产经营策略进行了深入的理论研究。碧兰^[7]以秦皇岛港为例，针对港口配煤所面对的问题提出优化方案，完善港口配煤系统。孙轲^[8]详细研究了炼焦的质量指标要求、配煤质量、配煤原理和配煤工艺，解决了炼焦过程中煤种多、配煤工艺必须保证的问题。张振国^[9]详细介绍了全球炼焦配煤的研究现状和炼焦煤的背景技术理论，并根据最新技术进行创新，提出了可以进一步加强炼焦配煤的效率的技术。

1.2.2 配煤的质量管理研究

在配煤的质量管理应用方面，张红涛^[10]详细研究了她所在的煤业公司通过优化完善商品煤质量管理体系、加强商品煤生产过程管理、规范计质计量管理和加大质量监督抽查力度提升商品煤质量管理水平。倪瑾，万红根，孙嘉林^[11]提出通过运用控制图方法，监控配煤的受控状态，提高配煤准确性，提高综合效益。卢安民^[12]详细介绍了如何利用休哈特控制图这一统计过程控制工具对配煤期间的质量指标波动情况进行统计控制，以达到对过程状态进行判稳或判异的目的。张文祥^[13]结合炼焦配煤生产工艺的特点，根据不同品种煤的质量，应用“X-B”控制图，合理地对煤料的配用量进行控制，为炼焦工序提供合格的配合煤，达到稳定配煤质量的目的。陈慧兰^[14]为了提高配煤的科学性和准确性，采用控制图法对配煤过程进行管理。郭连英，杨广玉，王月琴^[15]提出一种以达成控制混煤灰分起标为目的的根据质量控制图的设计原理 ,结合具体实例，对混煤灰分进行监测、检验、分析、计算的方法。陈惠兰，王敏霞，孟维斌^[15]介绍了质量预警监测系统在生产中的实际应用，通过有效控制焦炭质量，显著降低焦炭质量事故，为高炉顺利运行奠定了坚实的基础。Celano G, Castagliola P^[17]介绍了Shewhart控制图的原理及其实际应用。Phillip G Bradford^[18]介绍了Shewhart控制图的发展历程。Xiang Fu^[19]使用Shewhart控制图方法以统计和全局方式监视清洁煤质量的关键指标清洁灰分，并监控所得测量结果以进行生产过程控制。Pieter Mulder,Julian Morris,Elaine B. Martin^[20]介绍了现有的计算控制图性能平均运行长度（ARL）的方法并提出一种新的计算控制图性能平均运行长度（ARL）的方法。Tsubasa Yamauchi,Linda Lee Ho^[21]介绍了如何通过控制图监视两个服从泊松分布的参数的比率。

1.3研究的内容和技术路线

1.3.1 基本内容

（1）列举并简单介绍港口配煤方式及它们的优缺点，通过比较得出最有发展潜力的港口配煤方式。研究其配煤基本流程和监控配煤比例系统。

（2）介绍比例控制图的基本性质并设计基于比例控制图的配煤的质量管理应用算法。