CN102559227B - 利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配煤炼焦方法，特别涉及一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法。主要解决多指标配煤同时涉及多个自变量，在应用中存在工作量大、试验周期长等技术问题。包括以下步骤：第一步、按以下质量百分比配煤，1/3焦煤10-15％，气煤22-30％，肥煤20-25％，焦煤30-38％，瘦煤0-5％；第二步、配合煤质量控制，使得配合煤灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，最大流动度的对数值2.2-3.0，基氏流动度最大流动度温度437℃-442℃；第三步、混合煤破碎，将上一步配煤后的混合煤破碎；第四步、炼焦，将破碎后的混合煤送入煤焦炉炼焦，焦饼中心温度控制在1000±50℃，结焦时间控制在19±2小时；第五步、出焦后冷却，进行焦炭质量检测。

Description

利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法

技术领域

本发明涉及一种配煤炼焦方法，特别涉及一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法。

背景技术

随着高炉的大型化、富氧喷吹等技术的开发应用，高炉生产对焦炭质量的要求越来越高，稳定和改善焦炭质量已成为焦化工业所面临的主要课题之一。配煤是一个相对复杂的过程，目前炼焦配煤方法一般有三种，即经验配煤法、多指标配煤法和专家系统配煤法。

经验配煤法，是在经验配比的基础上，采用性质相近煤种替代已使用过的煤种。这种配煤方法遇到新煤种的品种增加时，或相同煤种质量出现较大波动时，往往难于适应，致使焦炭质量出现波动。经验配煤根据煤分类进行，控制较为粗犷，难于适应炼焦煤质量波动及煤种的变化。

多指标配煤法，该方法在气、肥、焦、瘦等煤的质量百分比大致确定的基础上，控制配合煤指标使之满足一定要求，从而得到合适的焦炭强度。一般考虑配煤指标是煤化度指标和粘结性指标，目前最常用的是Vdaf-G法，如申请号为CN200710139600.6、名称为“一种焦炭配煤比及其炼焦炭的方法”的中国专利申请披露，采用肥煤、焦煤、1/3焦煤及瘦煤四种成分按大致比例配合，使配合煤质量满足灰分、硫分、挥发分、G值、Y值和X值在一定范围，可炼出高强度焦炭。多指标配煤法涉及到的指标通常较多，难以同时兼顾，且需要同时完成大量的检测实验，比较耗时耗力。

专家系统配煤法是将焦炭质量指标模型和专家经验相结合，为焦炭质量的预测和控制搭建了一个平台。如专利200610039375.4《焦炭热性质预测与控制方法》首先对企业生产用煤历史数据进行分析，或者对可能利用的单种煤煤源数据进行分析，获得煤资源数据库的相关信息；其次，对当前使用或者以后可能采用的单种煤进行单种焦炼焦试验研究，获得单种煤结焦性以及对焦炭质量贡献率等评价信息；第三，在炼焦配煤专家系统的构架下，建立涉及煤资源状况、配煤与炼焦工艺、运输、焦炭质量目标、配煤成本等的专家系统知识库内容；第四，根据专家知识库确定各单种煤使用的约束条件；第五，利用非线性规划以及模拟进化算法确定最优化配比，最优化目标函数为保证焦炭质量的前提下的配煤成本最小；第六，由焦炭质量预测模型计算最优化配比下的焦炭质量预测，再经过配煤专家系统或专家确认，生成生产最优化配比；第七，采用计算机自动控制配煤槽操作，控制配煤；第八，根究生产实绩实现模型的自学习和控制模型的修正。专家系统配煤法是结合历史数据，为生产提供最优化配比。但由于其模型的建立需要长期的积累，系统相对复杂，在一般企业难以实现，因此有条件采用的企业并不多。

综上所述，目前的配煤方法中，经验配煤控制较为粗犷，难于适应炼焦煤质量波动及煤种的变化；多指标配煤同时涉及多个自变量，在应用中存在工作量大、试验周期长等缺点；专家系统配煤法是因模型的建立需要长期的积累，系统相对复杂，在一般企业难以实现。

配煤炼焦是将几种单种煤料，按适当比例均匀配合，装入焦炉干馏得到产品的过程。为得到质量合格的焦炭，需要对配合煤的质量指标加以控制。对配合煤的主要质量指标要求包括三类：化学成分指标即灰分、硫分，工艺性质指标即变质程度、黏结性，工艺条件指标即水分、细度、堆密度。其中化学成分指标可以通过单种煤的化学成分指标加和计算得到配合煤的化学成分，工艺条件指标一般根据各厂的煤资源和生产工艺条件制定，变化不大，最难确定的是工艺性质指标，作为影响焦炭质量的重要因素，工艺性质指标是配煤炼焦的最关键的技术。工艺性质指标即变质程度、粘结性。通常用粘结指数G、胶质层厚度Y以及表征配合煤的粘结性，粘结指数G只反映煤生成胶质体的质量，胶质层厚度只反映煤生成胶质体的数量，而基氏流动度的对数值LgMF能够同时反映胶质体的数量和质量，用来进行炼焦配煤控制，具有一定的优越性。通常用干燥无灰基挥发分Vdaf和镜质组最大反射率Rmax来表示，申请人在研究大量试验数据基础上，证实了基氏流动度最大温度MFT与镜质组最大反射率Rmax有很好的相关性，能够表征煤的变质程度。且由于基氏流动度最大温度MFT不受煤的组成及灰分含量的影响，所以能更为客观反映煤的变质程度。

综上所述，基氏流动度实验可以同时获得且是目前唯一能同时得到煤的变质程度和粘结性能的试验，利用基氏流动度指标进行配煤炼焦具有一定的可行性，通过试验探索才能得到满足大高炉生产的焦炭所需配合煤的控制指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法，最终得到高强度焦炭。主要解决多指标配煤同时涉及多个自变量、测试工作量大、试验周期长等技术问题。

上述基氏流动度指标是通过基氏流动度测定仪得到的指标，包括炼焦煤的最大流动度的对数值(LGMF)和炼焦煤的最大流动度温度(MFT)。最大流动度的对数值是表征炼焦煤在加热熔融的过程中，炼焦煤的流动性能指标，也即炼焦煤的粘结性指标。最大流动度温度是表征炼焦煤在加热熔融的过程中，炼焦煤的流动性最高时的温度，该温度与煤的变质程度成比例关系，也即变质程度指标。

本发明的技术方案为：一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法，包括以下步骤：

第一步、按以下质量百分比配煤

1/3焦煤 10-15％，气煤 22-30％，肥煤 20-25％，焦煤 30-38％，瘦煤 0-5％。

第二步、配合煤质量控制，使得配合煤灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，最大流动度的对数值(LGMF)2.2-3.0，基氏流动度最大流动度温度(MFT)437℃-442℃；

第三步、混合煤破碎，将上一步配煤后的混合煤破碎(宜使粒径小于3mm的混合煤颗粒占其总质量的75-80％)；

第四步、炼焦，将破碎后的混合煤送入煤焦炉炼焦，焦饼中心温度控制在1000±50℃，结焦时间控制在19±2小时；

第五步、出焦后冷却，进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭抗碎强度(M40)及耐磨强度(M10)等指标检测。

上述的配煤炼焦是指将炼焦煤在普通顶装焦炉上进行的。

上述的高强度焦炭是指能够满足满足1250m³及以上高炉冶炼的需要的二级冶金焦。本发明的有益效果：采用本发明的上述技术方案后，配合煤的其他宏观指标如粘结指数G(表征炼焦煤的粘结自身和惰性物的能力)均大于80，最大胶质层厚度Y(表征炼焦煤的炼焦过程中产生胶质体数量)均大于14mm；得到焦炭的抗碎强度M40大于85％，耐磨强度小于6.8％，因此能够满足1250m³及以上高炉冶炼的需要。其优点具体表现在：1、能够控制配煤炼焦质量：通过对炼焦煤的基氏流动度指标的控制，实现了对炼焦配煤质量的控制，进而实现了对焦炭质量的控制。炼焦配煤一般需要控制炼焦煤的变质程度和粘结性能，而基氏流动度的两个指标正好能够反映这两方面，因此能够控制炼焦煤的质量，得到质量合格的冶金焦。2、能够减少试验检测项目：目前炼焦配煤的方法研究中，往往都用到2-5个自变量，根据表征炼焦煤性质的不同，这些自变量可分为变质程度、粘结性指标两大类。如V-G法需要进行工业分析和粘结指数测定两次实验，R-Y法需要煤岩测定和胶质层厚度测定两次试验，煤岩测定如镜质组最大反射率Rmax，检测周期较长，难于适应生产的节奏。基氏流动度实验是目前唯一能同时得到煤的变质程度和粘结性能的试验，并且通过探索得到配合煤的控制指标，在获得满足大高炉生产的焦炭的同时，可节省传统配煤试验中多个指标耗费大量人力、物力。3、能够提高检测控制精度：与其它指标相比，基氏流动度指标的检测采用全自动检测仪器，减少了人为操作的误差，更具有科学性。而粘结指数和胶质层厚度都需要人工检测，其波动性往往较大，难于进行有效炼焦配煤控制。4、首次提出流动性最高时的温度表征变质程度：配煤的变质程度一般用干燥无灰基挥发分Vdaf和镜质组最大反射率Rmax来表征，其中挥发分指标各煤种之间的重叠较多，区分性差，而煤岩反射率指标Rmax更为经典。本专利首次提出了以最高流动度时的温度作为煤化度指标，由于基氏流动度最大温度不受煤的组成及灰分含量的影响，所以能更为客观反映煤的变质程度。

具体实施方式

利用基氏流动度指标进行配煤炼焦，采用6m顶装煤焦炉炼焦，出焦后用氮气冷却，要求得到较高强度的冶金焦炭。总体配煤方案：1/3焦煤10-15％，气煤22-30％，肥煤20-25％，焦煤30-38％，瘦煤0-5％。具体确定了如表1所示的1至4号配煤方案。要求得到配合煤灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，LGMF值2.2-3.0，最大流动度温度437℃-442℃，得到的焦炭抗碎强度M40在85％以上，耐磨强度在6.8％以下。炼焦过程包括以下步骤：

第一步、按表1所示质量百分比配煤，使之均匀混合。

第二步、取配合煤样进行工艺检测，适当调整配比使得配合煤符合灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，LGMF值2.2-3.0，最大流动度温度437℃-442℃的要求。

第三步、混合煤破碎，将混合煤用皮带送入破碎机破碎，使粒径小于3mm的混合煤占其总质量的75-80％。

第四步、配煤炼焦，将破碎后的混合煤送入6m顶装煤焦炉炼焦(JN60)，焦饼中心温度控制在1000℃，结焦时间20h。

第五步、出焦后用氮气冷却(又称干熄焦冷却)焦炭。

第六步、在焦仓后皮带进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭抗碎强度M40，耐磨强度M10等指标，测定结果见表1。

表1炼焦配煤(质量百分比)及焦炭质量数据表

编号	1	2	3	4
					1/3焦煤	10	14	11	13
气煤	28	30	27	24
					肥煤	23	23	24	24
焦煤	36	32	34	37
					瘦煤	3	1	4	2
配合煤灰分(Ad)，％	9.41	9.55	9.68	9.67
					配合煤硫分(St，d)，％	0.83	0.877	0.843	0.841
配煤挥发分(Vd)，％	27.61	27.35	27.28	27.37
					配煤粘结指数G	81	83	84	81
配煤最大胶质层厚度Y，mm	14.4	14.9	14.3	14.4
					基氏最大流动度温度(MST)，℃	438	439	440	439
最大流动度对数值(LGMF)	2.2	2.67	2.73	2.3
					冶金焦灰分(Ad)，％	13.04	13.11	13.2	13.18
冶金焦硫分(St，d)，％	0.706	0.734	0.727	0.735
					抗碎强度M40，％	86.4	87.6	87.2	86.5
耐磨强度M10，％	6.7	6.6	6.5	6.7

从表1中的四个配煤比及对应的测定结果可以看出，将配合煤控制在灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，LGMF值2.2-3.0，最大流动度温度437℃-442℃的要求时，可以得到抗碎强度M40大于85％，耐磨强度M10小于6.8％的焦炭，其质量可以满足1250m³及以上高炉冶炼的需要。

Claims (2)

1.一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法，其特征是包括以下步骤：

第一步、按以下质量百分比配煤

1/3焦煤     10-15％

气煤        22-30％

肥煤        20-25％

焦煤        30-38％

瘦煤        0-5％；

第二步、配合煤质量控制，使得配合煤灰分9-10％，硫分0.8-0.9％，最大流动度的对数值2.2-3.0，基氏流动度最大流动度温度437℃-442℃；

第三步、混合煤破碎，将上一步配煤后的混合煤破碎；

第四步、炼焦，将破碎后的混合煤送入煤焦炉炼焦，焦饼中心温度控制在1000±50℃，结焦时间控制在19±2小时；

第五步、出焦后冷却，进行焦炭质量检测，测定焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭抗碎强度及耐磨强度指标检测。

2.根据权利要求1所述的一种利用基氏流动度指标进行配煤炼焦的方法，其特征是混合煤破碎后，粒径小于3mm的混合煤颗粒占其总质量的75-80％。