CN104711000A - 一种炼焦煤配煤方法 - Google Patents

Abstract

一种炼焦煤配煤方法，包括：步骤S1：针对原煤和外购煤提取煤质参数；步骤S2：建立炼焦配煤优化配方的数学模型，所述数学模型包括目标函数和约束条件，目标函数为使得煤配比和成本的乘积最小，约束条件包括煤配比和煤化参数；步骤S3：以煤质参数为约束条件，用线性规划计算方法对所述数学模型求解；步骤S4：判断所述数学模型是否有解，如果有解，则跳转到步骤S5；如果无解，则跳转到步骤S6；步骤S5：计算焦化特性指标，判断焦化特性是否符合煤质指标要求，符合要求则采用该配方；步骤S6：更换煤种，跳转到步骤S1。本发明能够使企业满足配煤时满足要求又能使煤炭企业效益最大化。

Description

一种炼焦煤配煤方法

技术领域

本发明涉及煤炭行业的计算方法，更具体的，涉及炼焦煤配煤方法。

背景技术

煤炭企业除了自己生产原煤，有时需要进行外购，因为每个地区生产的煤的煤质有差异，多种煤质的煤进行混配才能得到客户需要的煤质的煤。相比于宁夏产的煤，其他地区的原煤挥发份、粘结指数偏高，煤种多为肥煤，煤炭企业收购后需与自有矿井的原煤配掺入洗，以保证25#主焦煤的产品质量。因此，煤炭企业生产过程中遇到炼焦配煤优化问题，即需要找出既满足客户要求又能使煤炭企业效益最大化的配煤方案。如果缺少这些环节,生产和外购煤炭过程都将是盲目的,会使企业遭受损失。因此,炼焦煤混配经济模型及其产品结构优化应用研究显得尤为重要。

另外，现有配煤技术只考虑使配混煤的产品煤质指标满足用户用煤的煤质指标要求，未结合煤炭企业选煤生产过程对原煤入洗和仓下配煤进行合理优化(即选前混配入洗，还是选后产品仓下配煤，还是综合考虑)，因此煤炭企业的生产有时是盲目的，有时为了混配入洗生产出质量合格的炼焦配煤大大降低了洗选效率。如果单方面追求洗选效率，最终生产出来的产品又可能配不出符合用户合同要求的产品。

发明内容

针对现有配煤技术使得企业成本高的问题，以及只考虑使配混煤的产品煤质指标满足用户用煤的煤质指标要求，而未进行选前配煤混合入洗及产后混配以使两者优化等技术缺陷，结合选煤生产过程，本发明提出一种炼焦煤配煤方法，包括：步骤S1：针对原煤和外购煤提取煤质参数；步骤S2：建立炼焦配煤优化配方的数学模型，所述数学模型包括目标函数和约束条件，目标函数为使得煤配比和成本的乘积最小，约束条件包括煤配比和煤化参数；步骤S3：以煤质参数为约束条件，用线性规划计算方法对所述数学模型求解；步骤S4：判断所述数学模型是否有解，如果有解，则跳转到步骤S5；如果无解，则跳转到步骤S6；步骤S5：计算焦化特性指标，判断焦化特性是否符合煤质指标要求，符合要求则采用该配方；步骤S6：更换煤种，跳转到步骤S1。

进一步，所述方法还包括：在步骤S4中，不符合要求，则跳转到步骤S7。步骤S7：利用线性搜索方法，重新计算各煤种比例，在符合煤质指标要求的前提下，给出如下三种配煤方案：焦化特性最好，目标函数最优；焦化特性中等，目标函数最优；目标函数最优，不考虑焦化特性；步骤S8：判断所述三个方案是否满足最大产率原则_，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6。

进一步，在步骤S8中，判断所述三个方案是否满足等λ原则，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6。

进一步，所述炼焦煤配煤方法还包括：步骤S9：满足如下两个条件的选前配煤混合入洗。否则，选后产品仓下混配：

1)：按等λ原则确定的50-0.5粒级的灰分一定，Δδ<0.05；

2)：按等λ原则确定的50-0.5粒级的分选密度一定，Δλ<5％。

本发明遵循最大效益配煤和最大产率选煤相结合原则，针对入料原煤的数、质量对生产煤样进行全面的煤质分析和煤岩组分分析，对混煤煤质进行预测，优化产品结构，按照炼焦配煤时应考虑的各种因素，综合洗煤和配煤专家的经验知识，能进行准确、快速计算低成本配煤方案，降低并稳定洗混煤经济技术指标误差。通过本发明，降低了目前洗混煤经济技术指标误差，控制灰分误差在5％以内，并保证较高的稳定性。

与现有技术相比，本发明的优点是：

一、炼焦煤混配机理模型的建立遵循最大效益配煤和最大产率选煤相结合的方案设计原则，克服了单纯的考虑产品煤质指标满足用户要求而忽略洗选效率问题。

二、针对入料原煤的数、质量分析，对混煤煤质进行预测，优化产品结构，综合选煤、配煤专家的经验知识,依据等λ原则和最大产率原则研发了一套炼焦配煤优化配方应用软件指导选煤生产，大大提高了生产决策的准确性，降低并稳定洗混煤经济技术指标误差。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2显示了燃料组成不同基的换算系数；

图3显示了一可选性曲线；

图4显示了一标准可选性曲线。

具体实施方式

图1显示了本发明的方法的流程图。本发明的方法包括：

在步骤S1中，针对原煤和外购煤提取煤质参数。

煤质参数包括：数量、质量、煤岩组分分析特性、煤质分析特性、筛分浮沉式样分析特性。

在步骤S2中，建立炼焦配煤优化配方的数学模型。所述数学模型包括目标函数和约束条件，目标函数为使得煤配比和成本的乘积最小，约束条件包括煤配比和煤化参数。更具体而言，该模型是以企业经济效益最大化(即成本最低)为目标，根据客户需求确定炼焦配煤优化配方参数，同时要求其煤质参数指标在指定范围内。该数学模型包括目标函数和约束条件。该数学模型为线性规划模型。

目标函数为：

$\mathrm{MinZ}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_j{X}_j---\left(1\right)$

约束条件为：

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_{\mathrm{ij}}{X}_j\&le;A_i---\left(2\right)$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_{\mathrm{ij}}{X}_j\&GreaterEqual;B_i---\left(3\right)$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_j=100\%$ 且X_j>＝0    (4)

以上各表达式中的符号含义如下：

T_ij─第j种单种煤的第i个煤化参数(分析基)；

X_j─第j种单种煤的配比；

C_j─第j种单种煤的成本或价格；

A_i─配混煤的第i个煤化参数(分析基)指标的上限；

B_i─配混煤的第i个煤化参数(分析基)指标的下限；

在步骤S3中，以煤质参数为约束条件，用线性规划计算方法对所述数学模型求解。

炼焦配煤优化配方数学模型的约束条件(2)和(3)中，各单种煤的煤化参数的分析基是已知的(如Vad、Aad、Mad、Qnet.ad等)，因为只有煤化参数的分析基才具有线性可加性，而煤化参数的其他基(如Vdaf、Qnet.ar、Ad等)无线性可加性。

如果各单种煤的煤化参数的已知条件是非分析基，在对数学模型求解前，需根据煤的煤化参数分析基准之间的换算公式将煤化参数的非分析基换算成分析基。

分析基(空气干燥基)是指不计算外在水分的煤，其余成分的组合(内在水分、灰分、挥发分、固定碳)称空气干燥基，用ad表示。根据煤质分析相关标准规定的各种基准间的换算公式，通常分析基通过如下公式进行：

Xd＝100*Xad/(100-Mad)％，

式中：

Xad——分析基的化验结果；

Mad——分析基水分；

Xd——换算干燥基的化验结果。

具体不同基之间换算表如图2所示：

在步骤S4中，判断所述数学模型是否有解，如果有解，则跳转到S5；如果无解，则跳转到步骤S6。

在步骤S6中，更换煤种，跳转到步骤S1。

在步骤S5中，计算焦化特性指标，判断焦化特性是否符合煤质指标要求，符合要求则采用该配方；不符合要求，则跳转到步骤S7。

所述煤质指标要求指的是焦炭的质量指标，主要包括：抗碎强度、耐磨强度、硫分、灰分、反应性指数和反应后强度等。

另外，炼焦煤的水分、灰分、挥发分、硫分、粘结指数、细度和胶质层厚度等对焦炭的质量指标有重要的影响，因此需要通过焦化特性实验给用户提供优质的炼焦配煤。

例如，在一个实例中，根据宁夏产的煤特性，确定了水分、灰分、挥发分、硫分、粘结指数、胶质层厚度和主焦含量(反射率)做为焦化特性指标，通过系列配比实验及数据分析获取相应指标值，以是否符合要求作为判断依据。

在步骤S7中，利用线性搜索方法，重新计算各煤种比例，在符合煤质指标要求的前提下，给出如下三种配煤方案：

方案1、焦化特性最好，目标函数最优；

方案2、焦化特性中等，目标函数最优；

方案3、目标函数最优，不考虑焦化特性。

在步骤S7中，可以分别用5％、1％或其他比率来进行线性搜索。

在步骤S8中，判断所述三个方案是否满足最大产率原则，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6，重新选择煤种。这里，最大生产率原则即混合入洗时使精煤的产率最大。

优选地，在步骤S8中，还判断所述三个方案是否满足等λ原则，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6，重新选择煤种。

图3显示了在一个实例中，所配煤种的可选性曲线。可选性曲线是根据煤的浮沉试验结果而绘制出的一组曲线，反映煤所有密度级或任一密度物的质量分布情况。将煤的浮沉试验中有限的几个密度级产物量与质的数据，用图示的方法，将其关系曲线化即可得到可选性曲线。

计算分析σ-λ(σ表示密度，λ表示灰分)，依据等λ原则和最大产率原则确定选前配煤混合入洗还是选后产品仓下混配。

因此，本发明的方法还可以在步骤S8后，进行步骤S9：满足如下两个条件的进行配煤混合入洗；否则，进行产品仓下混配：

(1)按等λ原则确定的50-0.5粒级的灰分一定，Δδ<0.05

(2)按等λ原则确定的50-0.5粒级的分选密度一定，Δλ<5％

图4示出了某标准煤质的特性曲线，图4中λ曲线为灰分特性曲线，是小于某一规定灰分物的产率和这个灰分的关系曲线。δ曲线为密度曲线，是表示煤中浮物(或沉物)累计产率与相应密度关系的曲线。β曲线为浮物曲线，是表示煤中浮物累计产率与其平均灰分的关系。θ曲线为沉物曲线，表示煤中沉物累计产率与其平均灰分的关系。ε曲线是δ±0.1曲线，表示分选密度邻近物的含量与该密度的关系。

通过本发明，可以为选煤生产提供一套简单、方便的炼焦配煤优化配方，既保证配煤产品的质量要求，又确保配煤企业获得最大经济效益。本发明的配煤方法方于2011年6月投入神宁集团大武口洗煤厂使用至今的数据统计，在数与质上提高炼焦煤配煤洗选效率，降低并稳定洗混煤经济技术指标误差，控制灰分误差在5％以内，并保证较高的稳定性。

Claims (10)

1.一种炼焦煤配煤方法，其特征在于，包括：

步骤S1：针对原煤和外购煤提取煤质参数；

步骤S2：建立炼焦配煤优化配方的数学模型，所述数学模型包括目标函数和约束条件，目标函数为使得煤配比和成本的乘积最小，约束条件包括煤配比和煤化参数；

步骤S3：以煤质参数为约束条件，用线性规划计算方法对所述数学模型求解；

步骤S4：判断所述数学模型是否有解，如果有解，则跳转到步骤S5；如果无解，则跳转到步骤S6；

步骤S5：计算焦化特性指标，判断焦化特性是否符合煤质指标要求，符合要求则采用该配方；

步骤S6：更换煤种，跳转到步骤S1。

2.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法_，其特征在于，还包括：

在步骤S4中，不符合要求，则跳转到步骤S7；

步骤S7：利用线性搜索方法，重新计算各煤种比例，在符合煤质指标要求的前提下，给出如下三种配煤方案：焦化特性最好，目标函数最优；焦化特性中等，目标函数最优；目标函数最优，不考虑焦化特性；

步骤S8：判断所述三个方案是否满足最大产率原则，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6。

3.根据权利要求2所述的炼焦煤配煤方法_，其特征在于，在步骤S8中，判断所述三个方案是否满足等λ原则，满足的方案作为配煤方案；否则，跳转到步骤S6。

4.根据权利要求3所述的炼焦煤配煤方法，其特征在于，还包括：

步骤S9：满足如下两个条件的进行配煤混合入洗；否则，进行产品仓下混配：

1)：按等λ原则确定的50-0.5粒级的灰分一定，Δδ<0.05；

2)按等λ原则确定的50-0.5粒级的分选密度一定，Δλ<5％。

5.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法_，其特征在于，在步骤S2中，所述目标函数为：

$\mathrm{MinZ}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{C}_j{X}_j$

约束条件为：

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_{\mathrm{ij}}{X}_j\&le;A_i$

$\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{T}_{\mathrm{ij}}{X}_j\&GreaterEqual;B_i$

T_ij─第j种单种煤的第i个煤化参数(分析基)；

X_j─第j种单种煤的配比；

C_j─第j种单种煤的成本或价格；

A_i─配混煤的第i个煤化参数(分析基)指标的上限；

B_i─配混煤的第i个煤化参数(分析基)指标的下限。

6.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法，其特征在于，在步骤S3中，在求解前，根据煤的煤化参数分析基准之间的换算公式将煤化参数的非分析基换算成分析基，所述换算公式为：

公式进行：

Xd＝100*Xad/(100-Mad)％，

式中的符号含义如下：

Xad——分析基的化验结果；

Mad——分析基水分；

Xd——换算干燥基的化验结果。

7.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法_，其特征在于，在步骤S1中，煤质参数包括：数量、质量、煤岩组分分析特性、煤质分析特性、筛分浮沉式样分析特性。

8.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法，其特征在于，在步骤S5中，所述煤质指标要求指的是焦炭的质量指标，包括：抗碎强度、耐磨强度、硫分、灰分、反应性指数和反应后强度。

9.根据权利要求8所述的炼焦煤配煤方法，其特征在于，所述煤质指标要求还包括：炼焦煤的水分、灰分、挥发分、硫分、粘结指数、细度和胶质层厚度。

10.根据权利要求1所述的炼焦煤配煤方法，其特征在于，在步骤S7中，分别用5％、1％的比例进行线性搜索。