CN104484495A - 焦炭粒度的预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炭粒度的预测方法，包括如下步骤：1)计算得出配合煤中固-软温度间隔小于80℃且挥发份大于34％的煤种配入比例P_高以及挥发份低于20％的煤种配入比例P_低；2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S；3)设定D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，其中D代表焦炭平均粒度预测值，A、B、C、E、F为常数；4)将5组配煤炼焦数据代入公式，计算得出常数A、B、C、E、F的值；5)拟定配煤方案，测定配合煤基氏流动度得出△T和S，根据公式即可求出D值。采用本发明方法得到的焦炭平均粒度无论与试验得到的焦炭平均粒度还是实际生产所得焦炭平均粒度都具有较高的契合度极高。

Description

焦炭粒度的预测方法

技术领域

本发明属于冶金炼焦技术领域，具体涉及一种焦炭粒度的预测方法。

背景技术

焦炭的粒度组成影响高炉的透气性。中型高炉入炉焦的平均粒度一般为25～60mm，大型高炉的则为40～80mm。大块焦炭在焦炭层的透气性好，相应地，软融带的透气性亦良好，焦炭到达炉缸时粒度也不至过小，过小会引起炉缸堆积。由于块度的稳定性取决于其强度，焦炭粒度的选择应以焦炭强度为基础。入炉焦炭强度高，平均粒度可适当小些；焦炭强度相对低，焦炭粒度应适当增大些。可见，炼焦生产工序配煤比的确定，除了需要确保得到一定的焦炭强度，还需要得到一定的焦炭粒度。

为得到合适的焦炭粒度，现有技术是通过增加高收缩度煤种配入比例减小焦炭粒度，增加低收缩度煤种配入比例增大焦炭粒度的方法来实现的，即通过调节高收缩度煤种和低收缩度煤种的配入比例来调节焦炭粒度的大小。从理论上讲，在炭化室几何尺寸和加热制度一定的条件下，焦炭的粒度是由配合煤的煤质指标所决定的，但由于不同煤种之间的交互影响非常复杂，现有技术无法给出调整配合煤中高收缩度煤种或低收缩度煤种的配入比例后，对配合煤煤质指标影响的定量评价。因而，现有技术仅通过调节高收缩度煤种和低收缩度煤种的配入比例来调节焦炭粒度的大小不可避免地具有局限性，对焦炭粒度的变化仅只有粗略的定性预测而不能定量描述，常常需要经过多次实际生产才能调整得到合适的配煤结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种焦炭粒度的预测方法，该方法通过测定配合煤的基氏流动度，得到固-软温度间隔和基氏最大流动度，即可利用公式计算焦炭平均粒度，根据计算结果和对焦炭粒度的实际需要，相应调整配煤比，从而无需进行配煤炼焦试验，较好的解决了配煤比调整后对焦炭粒度的定量预测问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案包括如下步骤：

1)计算得出配合煤中固-软温度间隔小于80℃且挥发份大于34％的煤种配入比例P_高(重量百分比，单位％)以及挥发份低于20％的煤种配入比例P_低(重量百分比，单位％)；

2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T(单位为℃)和配合煤基氏塑性流动区域S(单位为DD)；

3)设定D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，其中D代表焦炭平均粒度预测值，单位为mm，A、B、C、E、F为常数；

4)将5组配煤炼焦试验或实际生产数据代入公式D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，计算得出常数A、B、C、E、F的值；

5)拟定配煤方案，配得配合煤小样，测定配合煤基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S，根据步骤3)的公式和步骤4)计算得到的常数A、B、C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度预测值D。

本发明的发明人通过大量配煤炼焦试验及生产经验发现，配合煤固-软温度间隔(即用基氏塑性仪测得的炼焦煤开始软化温度到固化温度之间的温度间隔，单位℃)越宽，塑性流动区域(即基氏塑性仪从炼焦煤软化形成胶质体后阻力下降，搅拌桨开始旋转，到炼焦煤固化，搅拌桨停止旋转，这期间，搅拌桨旋转过的分度总和即为塑性流动区域，单位DD)越大，平行于炭化室墙面的横裂纹间隔越宽，焦炭粒度越大。经机理分析，发明人认为，炼焦煤在现有焦炉炭化室内均为层状结焦，距离炭化室墙面不同距离的煤料具有温度梯度，在煤料结焦过程的收缩阶段，该温度梯度引起距离炭化室墙面不同距离煤料的收缩差，从而产生的收缩应力，是焦炭碎裂的原因。若配合煤固-软温度间隔宽、塑性流动区域大，则炼焦煤半焦层厚且强度高，焦饼纵、横裂纹间隔宽，焦炭粒度越大。

发明人在长期的研究中还发现，除了配合煤的固-软温度间隔和塑性流动区域以外，固-软温度间隔较窄、挥发份较高的煤种(指挥发份大于34％、固-软温度间隔小于80℃的煤种)和低挥发份煤种(指挥发份低于20％的煤种)的配入比例对焦炭粒度也有影响，其机理为半焦收缩裂纹与气体的析出量有关。因此，选择固-软温度间隔较窄、挥发份较高的煤种和低挥发份煤种的配入比例作为另两个影响因子。固-软温度间隔较窄、挥发份较高的煤种配入比例越高，垂直于炭化室墙面的纵裂纹间隔越小，焦炭粒度越小。低挥发份煤种的配入比例越高，垂直于炭化室墙面的纵裂纹间隔越大，焦炭粒度越大。可见，配合煤的固-软温度间隔、塑性流动区域的大小和低挥发份煤种的配入比例与焦炭粒度正相关，固-软温度间隔较窄、挥发份较高的煤种配入比例与焦炭粒度负相关。对大量配煤炼焦试验及实际生产数据进行分析，得到焦炭粒度预测方法。

采用本发明方法计算预测得到的焦炭平均粒度无论与试验得到的焦炭平均粒度还是实际生产所得焦炭平均粒度的契合度极高，预测精度在±2mm以内。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的方法包括如下步骤：

1)计算得出配合煤中固-软温度间隔小于80℃且挥发份大于34％的煤种配入比例P_高(重量百分比，单位％)以及挥发份低于20％的煤种配入比例P_低(重量百分比，单位％)；

2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T(单位为℃)和配合煤基氏塑性流动区域S(单位为DD)；

3)设定D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，其中D代表焦炭平均粒度预测值，单位为mm，A、B、C、E、F为常数；

4)将5组配煤炼焦试验或实际生产数据代入公式D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，计算得出常数A、B、C、E、F的值；

5)拟定配煤方案，配得配合煤小样(50克即可)，测定配合煤基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S，根据步骤3)的公式和步骤4)计算得到的常数A、B、C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度预测值D。

如果计算得到的焦炭平均粒度预测值D不能满足高炉生产的需要，则进一步优化配煤结构，再次根据公式和测定配合煤小样基氏流动度得到的配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S，计算焦炭平均粒度预测值D，直至计算得到的焦炭平均粒度预测值D能够满足高炉生产的需要，才将该次配煤结构确定为实际配煤方案。

表1为五组试验数据，用于求出预测公式中的常数A、B、C、E、F值。

利用表中5组试验数据，应用Origin软件中Analysis-fitting-MultipleLinear Regression工具进行拟合，得到多元一次方程的解：

A＝13.857，B＝0.377，C＝2.051，E＝-0.329，F＝0.707

则焦炭平均粒度预测方程为：

D＝13.857+0.377*△T+2.051*lgS-0.329*P_高+0.707*P_低

利用上述公式求出表2实施例1～3配煤方案所炼焦炭平均粒度的预测值分别为55.32mm、55.08mm和52.36mm，经实际炼焦所得焦炭粒度分别为55.15mm、55.37mm和52.02mm。实际值与预测值极为接近。

表1 五组试验数据

值得说明的是，虽然不同的五组试验会使求得的常数A、B、C、E、F值略有不同，但并不会影响利用该公式计算求得的焦炭平均粒度的精度，精度范围相对于试验和实际生产得到的焦炭平均粒度都为±2mm以内。

表2 实施例1～3的配煤方案

Claims (1)

1.一种焦炭粒度的预测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)计算得出配合煤中固-软温度间隔小于80℃且挥发份大于34％的煤种配入比例P_高以及挥发份低于20％的煤种配入比例P_低；

2)测定配合煤的基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S；

3)设定D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，其中D代表焦炭平均粒度预测值，单位为mm，A、B、C、E、F为常数；

4)将5组配煤炼焦试验或实际生产数据代入公式D＝A+B*△T+C*lgS+E*P_高+F*P_低，计算得出常数A、B、C、E、F的值；

5)拟定配煤方案，配得配合煤小样，测定配合煤基氏流动度，得到配合煤固-软温度间隔△T和配合煤基氏塑性流动区域S，根据步骤3)的公式和步骤4)计算得到的常数A、B、C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度预测值D。