CN103294870B - 建立炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建立配合煤中炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法，包括：1）设定配合煤中第i种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi与其干燥无灰基挥发分V_dafi和干基灰分Ad_mi之间的关系式；2）设定焦炭的干基灰分，所述w_i为第i种炼焦煤与配合煤的重量比；3）设定P为配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响指数，且令：P=（Ad_j－Ad_jz）×K，其中K为影响常数，Ad_jz为规定的焦炭基准干基灰分；P值为正，代表该炼焦煤相对于焦炭基准的干基灰分对焦炭热性能影响为负；反之则影响为正。本发明有益于了解灰分指标在炼焦煤煤质评价中的权重。

Description

建立炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法

技术领域

本发明属于配煤炼焦技术领域，具体涉及一种建立炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法。

背景技术

焦炭中的干基灰分是焦炭质量控制的重要指标之一，其在高炉生产过程中不仅影响炼铁产量，增加造渣原料的成本和焦比，而且还使焦炭在高炉中质量劣化。焦炭中的干基灰分对焦炭质量劣化影响是多方面的，例如，灰分高，焦炭的反应性会上升，反应后强度则会下降。因此，控制焦炭中的干基灰分对于提高焦炭质量尤其是对于提高焦炭的热性能具有重要意义。但由于焦炭中的干基灰分主要来自于煤的灰分，因此要想提高焦炭的热性能，就必须想办法控制焦炭中的干基灰分；而要想控制焦炭中的干基灰分，则又需要明确炼焦煤的灰分及其他相关性能对焦炭中的干基灰分的影响并进而通过控制炼焦煤中的灰分来实现。现有国内大多钢厂对焦炭灰分指标控制实施一刀切模式，即所有不同挥发分炼焦煤都按相同的指标值进行控制，如所有炼焦煤都干基灰分按<10%采购配用，并仅对炼焦煤灰分进行简单加和来预测焦炭中灰分含量及其对焦炭热性能的影响，结果跟生产实际存在较大的误差。例如按照该方法，相同干基灰分不同干燥无灰基挥发分的炼焦煤对焦炭热性能影响应该相同，但实际结果却相差甚远。任学延等报道了焦炭的反应性和反应后强度是考核焦炭热性质的重要指标(任学延等.影响焦炭热性质的主要因素分析.煤化工.2007，35（3）：33-35)，根据梅山钢铁公司生产积累的数据，从配合煤灰分、灰成分、炼焦煤种、结焦时间等方面考察了对焦炭反应性及反应后强度的影响。结果表明，配合煤灰分在8.75%～9.75%时，随灰分增加，焦炭反应性增加，反应后强度降低；结焦时间以18h为基准，每提高1h，焦炭反应性降低3.5%，反应后强度提高3.9%。但该文献既未报到每一具体的单种煤的灰分对焦炭反应热性能的影响更未报到其对焦炭热性能影响的定量影响。闫小平报道了宣钢煤炭资源现状（闫小平.宣钢焦炭高温热性能的基础研究.北京科技大学硕士学位论文.2007:1-73），结合宣钢生产实际，通过一系列小焦炉试验，对焦炭热态性质影响因素进行分析，单一煤种的小焦炉实验结果表明，影响焦炭热态性能指标因素很多，其中炼焦煤成分：灰分、挥发分、硫分、镜质组反射率、粘结性指数、胶质层厚度等与焦炭热态性能指标有一定相关性。焦炭灰分和镜质组反射率与热态性质相关性较好，挥发分，粘结性指数和胶质层厚度等与热态性质相关性稍差。这说明炼焦过程中对原料煤的性质控制直接影响到成焦质量，该文献虽定性描述了炼焦煤灰分对焦炭热性能有一定的影响，对具体炼焦煤灰分对焦炭热性能影响有何定量影响并未具体论述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建立配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响模型的方法，按照该方法建立的模型可以量化评价单种炼焦煤的灰分对焦炭热性能的影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

1）设定Vd_mi= V_dafi×(100－Ad_mi)/100，计算出配合煤中第i种单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi；其中V_dafi为配合煤中第i种单种炼焦煤的干燥无灰基挥发分，Ad_mi为配合煤中第i种单种炼焦煤的干基灰分；所述配合煤有n种单种炼焦煤配合组成，i为1~n的整数，所述Vd_mi、V_dafi和Ad_mi的单位都为%；

2）设定，所述w_i为配合煤中第i种单种炼焦煤与配合煤的重量比，将步骤1）计算所得的配合煤中第i种单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi的数值代入步骤2）的公式中，计算出焦炭的干基灰分Ad_j；其中Ad_j的单位为%；

3）设定P为配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响指数，且令：

$P=(A{d}_j-A{d}_{\mathrm{jz}})\&times;K=\left\{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\right[A{d}_{\mathrm{mi}}\&times;100/(100-V{d}_{\mathrm{mi}})\&times;w_i-A{d}_{\mathrm{jz}}\}\&times;K$ ，其中K为影响常数，Ad_jz为规定的焦炭基准干基灰分，单位为%；

4）将焦炭基准干基灰分Ad_jz和步骤2）计算所得的焦炭的干基灰分Ad_j代入步骤3）的公式中，计算得出配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响指数，P值为正，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的干基灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为负影响；P值为负，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的干基灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为正影响。

进一步地，所述影响常数K=(c×b)/（a×100 kg/t) ×100%，其中a为焦炭的CSR每下降1%，高炉的焦比的升高值，其单位为 kg/t；b为高炉的基准生产焦比，其单位为 kg/t；c为焦炭的干基灰分每上升1%，高炉的焦比相对于每100 kg/t的基准焦比的升高值，其单位为kg/t。

进一步地，所述配合煤中单种煤的数量n为1，即该配合煤实际上为单种煤。

本发明具有如下的有益效果：

1、综合考虑了配合煤中各单种炼焦煤的干基灰分和干燥无灰基挥发分指标，在生产实际中明确了相同干基灰分不同干燥无灰基挥发分的炼焦煤对焦炭热性能的不同影响，使配煤指导思想更加科学；

2、当n=1时，则本发明还可用于评价单种炼焦煤的干基灰分对焦炭热性能的影响，有益于了解灰分指标在单种炼焦煤煤质评价中的权重，科学合理指导采购配用。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的技术方案包括如下步骤：

1）设定Vd_mi= V_daf×(100－Ad_mi)/100，计算出配合煤中第i种单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi煤；

2）设定，所述w_i为配合煤中第i种单种炼焦煤的干基重量比；将步骤1）计算所得的配合煤中各单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi的数值代入步骤2）的公式中，计算出焦炭的干基灰分；

3）设定P为配合煤中各单种炼焦煤灰分对焦炭热性能影响指数，且令：

$P=(A{d}_j-A{d}_{\mathrm{jz}})\&times;K=\left\{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}\right[A{d}_{\mathrm{mi}}\&times;100/(100-V{d}_{\mathrm{mi}})\&times;w_i-A{d}_{\mathrm{jz}}\}\&times;K$ ，其中K为影响常数，Ad_jz为规定的焦炭基准干基灰分；

4）将焦炭基准干基灰分Ad_jz和步骤2）计算所得的焦炭的干基灰分Ad_j代入步骤3）的公式中，计算得出配合煤中各单种炼焦煤灰分对焦炭热性能影响指数，P值为正，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为正影响；P值为负，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为负影响。

所述影响常数K=（c×b）/（a×100kg/t）×100%，其中a为焦炭的CSR每下降1%，高炉的焦比的升高值，其单位为 kg/t；b为高炉的基准生产焦比，其单位为 kg/t；c为焦炭的干基灰分每上升1%，高炉的焦比相对于每100 kg/t的基准焦比的升高值，其单位为kg/t。

本具体实施方式中，某企业的焦炭的CSR每下降1%，高炉的焦比升高6kg/t，即a为6；该高炉的基准生产焦比为360 kg/t，即b为360，焦炭的干基灰分每上升1%，高炉的焦比升高7.2 kg/t，即相对于100kg/t基准生产焦比升高值为：7.2/360×100kg/t= 2 kg/t，即c为2；

该企业有五种煤样，分别为焦煤（煤样1#）、肥煤（煤样2#）、1/3焦煤（煤样3#）、气肥煤（煤样4#）、瘦煤（煤样5#），可按配合煤中单种煤的数量为1，即按单种煤进行计算相关数值。煤质分析和计算结果见表1。

    表1   煤质分析和计算结果

该五种煤样的干基灰分相同，按照现有技术评价方法，认为其炼焦后的干基灰分也是相同的，因此对热性能的影响也是一样的。

按照本发明的方法建立的模型进行评价，则可得出：

K=（c×b）/（a×100kg/t）×100%=(2×360)/（6×100) ×100%=1.2；

按照步骤1）、步骤2）的计算公式分别求出Vd_mi、Ad_j（计算所得数值见表1）：

则根据步骤3）的公式可以得出：

若焦炭的基准灰分Ad_jz为12.24%，各单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响：

煤样1#单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响指数：

P=（12.68%－12.24%）×1.2=0.53 %，表示CSR下降0.53%；

煤样2#单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响指数：

P=（13.44%－12.24%）×1.2=1.44%，表示CSR下降1.44%；

煤样3#单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响指数：

P=（13.97%－12.24%）×1.2=2.07%，表示CSR下降2.07%；

煤样4#单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响指数：

P=（15.48%－12.24%）×1.2=3.89%，表示CSR下降3.89%；

煤样5#单种煤炼焦所得焦炭的灰分对焦炭热性能影响指数：

P=（11.57%－12.24%）×1.2=－0.81%, 表示CSR提高0.81%。

将以上五种单种炼焦煤（煤样1#至煤样5#）分别进行替代相应煤种配煤炼焦，其配合煤炼焦所得焦炭的灰分，以及灰分对热性能的影响见表2。

基准配煤方案为：基准焦煤40%，基准肥煤15%，基准1/3焦煤25%，基准气肥煤5%，基准瘦煤15%；基准各炼焦煤具体煤质见表3。

表2 五种焦煤参与配煤炼焦所得焦炭热反应后强度(CSR)

表2中实施例1~5中除了替代煤种外，配合煤中其它各单种炼焦煤煤种都与基准配煤方案中相同。

表3 基准各炼焦煤煤质分析结果

Claims (2)

1.一种建立配合煤中炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)设定Vd_mi＝V_dafi×(100－Ad_mi)/100，计算出配合煤中第i种单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi；其中V_dafi为配合煤中第i种单种炼焦煤的干燥无灰基挥发分，Ad_mi为配合煤中第i种单种炼焦煤的干基灰分；所述配合煤有n种单种炼焦煤配合组成，i为1～n的整数，所述Vd_mi、V_dafi和Ad_mi的单位都为％；

2)设定 ${\mathrm{Ad}}_j=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\&lsqb;{\mathrm{Ad}}_{mi}\&times;100/(100-{\mathrm{Vd}}_{mi})\&rsqb;\&times;w_i,$ 所述w_i为配合煤中第i种单种炼焦煤与配合煤的重量比，将步骤1)计算所得的配合煤中第i种单种炼焦煤的干基挥发分Vd_mi的数值代入步骤2)的公式中，计算出焦炭的干基灰分Ad_j；其中Ad_j的单位为％；

3)设定P为配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响指数，且令： $P=({\mathrm{Ad}}_j-{\mathrm{Ad}}_{jz})\&times;K=\{\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\&lsqb;{\mathrm{Ad}}_{mi}\&times;100/(100-{\mathrm{Vd}}_{mi})\&rsqb;\&times;w_i-{\mathrm{Ad}}_{jz}\}\&times;K,$ 其中K为影响常数，且K＝(c×b)/(a×100kg/t)×100％，其中a为焦炭的CSR每下降1％，高炉的焦比的升高值，其单位为kg/t；b为高炉的基准生产焦比，其单位为kg/t；c为焦炭的干基灰分每上升1％，高炉的焦比相对于每100kg/t的基准焦比的升高值，其单位为kg/t；Ad_jz为规定的焦炭基准干基灰分，单位为％；

4)将焦炭基准干基灰分Ad_jz和步骤2)计算所得的焦炭的干基灰分Ad_j代入步骤3)的公式中，计算得出配合煤中各单种炼焦煤干基灰分对焦炭热性能影响指数，P值为正，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的干基灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为负影响；P值为负，则代表该配合煤中各单种炼焦煤的干基灰分大小相对于焦炭基准干基灰分大小对焦炭热性能为正影响。

2.根据权利要求1所述的配合煤中炼焦煤灰分对焦炭热性能影响模型的方法，其特征在于：所述配合煤中单种煤的数量n为1。