CN109423317B - 一种控制生产配煤结焦性稳定的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，涉及炼焦工艺技术领域，以数字化煤岩自动分析系统得到的数据为基础，通过合理设计指标与指标的算法设计科学地量化配煤的煤岩反射率分布水平，以及计算配煤煤岩组成中的有机惰性物含量，达到稳定化配煤结焦性的目的。本发明通过配煤中参配煤的煤岩反射率分布来指导配煤结构并控制配煤结焦性的稳定，从而绕开现行配煤方法的弊端，有效解决参配煤为混煤时无法准确分类导致配煤质量的波动，尤其是结焦性的波动的问题，本发明可以指导生产配煤方案的制定，稳定与提高配煤的结焦性与焦炭质量。
Description
技术领域
本发明涉及炼焦工艺技术领域，具体涉及一种控制生产配煤结焦 性稳定的方法。
背景技术
煤的结焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下，结 成具有一定块度和强度的焦炭的能力，结焦性反映煤在加热干馏过程 中软化熔融粘结成半焦，以及半焦进一步热解、收缩最终形成焦炭的 全过程能力，可以用焦炭的强度指标来表示。现行的配煤技术存是一 种依靠经验的配煤方法，以国家炼焦煤分类标准(GB5751-86)为基础， 分为气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤几个大类，按照不同 类别进行配比设计的配煤方法，在中国炼焦发展过程中一直发挥着重 要的作用，在分类标准中，同一类煤的性质只是大体上相同，而且目 前随着炼焦煤资源紧缺、劣化、新种类繁多、混煤现象日益严重频繁，将导致同一类煤的工艺性能差距越来越大，尤其混煤现象会使这种不 足更加凸显，这是目前配煤生产质量不稳定的主要原因，而根本原因 就是不同配煤结构结焦性的不稳定导致焦炭质量波动。
姚伯元在2008年的期刊《燃料与化工》《配煤反射率分布图在指 导炼焦配煤中的作用》提出配煤的镜质组反射率分布图可以作为指导 生产配煤的方法，通过其开发的HD软件得到单种煤镜质组反射率分布 数据，再将单种煤的镜质组反射率分布按不同配比累加计算得到配煤 镜质组数据，主观地通过配煤的镜质组分布的范围以及凹口数量来判 断配煤结构的合理性。首先该方法没有具体指标来量化镜质组分布水 平，其次在计算配煤镜质组分布时没有考虑不同煤的镜质组含量的差 异，最后配煤的反射率分布只考虑镜质组分布，忽略了有机惰质组对 配煤质量的影响。
杜屏与周俊兰等人的专利CN201410299840.2，名称为《一种配合 煤镜质组反射率分布的预测方法及应用》中提出通过单种煤煤岩反射 率预测配煤煤岩反射率的方法，步骤为：采用煤岩分析系统，检测参 配煤的镜质组反射率分布、镜质组含量，根据参配煤的镜质组含量、 反射率分布和配煤比例计算配煤的镜质组反射率分布和含量；通过计 算控制配煤的镜质组反射率分布区间、流动度和配煤的G值，进而控 制焦炭的质量。上述方法纠正了传统方法不考虑不同单种煤镜质组含 量不同，只根据配煤比例简单加和计算配煤镜质组反射率分布的错误， 可以精确预测配煤镜质组反射率分布，同时结合流动度函数和G值，可以在较低的粘结指数条件下配出高强度焦炭。该方法较姚伯元方法 考虑了不同单种煤镜质组含量不同的影响，但是没有提出具体的指标 来评价配煤的煤岩反射率分布水平，而且也没考虑有机惰质组对配煤 质量的影响。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于以数字化煤岩自动分析系统得到的数据为基 础，通过对配煤煤岩反射率分布指标的定义与算法的设计，提出一种 控制配煤结构使其结焦性稳定的方法，可以有效地控制生产配煤的结 焦性，提高生产配煤质量的稳定性。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，包括以下步骤：
S1、利用数字化煤岩自动分析系统对各参配煤进行煤岩分析，得 到镜质组反射率分布数据、全组分反射率分布数据、有机惰性组分含 量I％；
S2、通过配煤中各参配煤的煤岩数据与各参配煤配比进行加权计 算得到配煤的煤岩数据指标；
所述配煤的煤岩数据指标包括：镜质组反射率分布、全组分反射 率分布与各反射率区间比例统计、有机惰质组含量I％、镜质组结焦性 指数VCP；
S2.1、配煤的镜质组反射率分布计算过程中考虑了不同单种煤镜质 组含量的差异，计算方法如下：
Ri(镜质组配比)：在镜质组反射率分布计算中代替实际煤配比；Ri (实际煤配比)：配煤结构中的实际参配比；Vi％：各参配煤的镜质组 含量，等于100-I％；
S2.2、配煤的全组分反射率分布计算直接利用各参配煤全组分反射 率分布数据与实际煤配比进行加权计算；全组分随机反射率分布的区 间统计范围为：0.0％—0.6％、0.6％—0.9％、0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、 1.5％—2.0％、2.0％—2.5％、2.5％—3.0％；
S2.3、配煤的镜质组含量V％与有机惰质组含量I％利用各单种煤 数据与配比进行加权计算，镜质组含量V％的计算方法如下： V％＝100-I％；
S2.4、配煤镜质组结焦性指数VCP用于整体评价配煤的镜质组反 射率分布水平，配煤的镜质组反射率分布水平与配煤的结焦性密切相 关，VCP与Rr的计算关系如下：
配煤的VCP计算方法如下：
VCP＝.VCPi×fi
fi:为每个Rri点所对应的频度；
S3、通过对若干指标的计算并使其处于合理范围内，调节参配煤 的配比，指导配煤生产，达到控制配煤整体结焦性的目的。
进一步地，所述镜质组反射率分布数据获取，数字化煤岩分析系 统对待测煤岩压块拍摄高清图片，通过逻辑算法自动提取出图片中的 镜质组再进行每一个像素点的反射率测定，得到一张图片的镜质组反 射率分布数据，再进行下一张图片的提取与反射率测量并进行数据累 加计算，最终得到该煤样的全组份镜质组反射率分布数据。
进一步地，所述镜质组反射率分布数据获取，共进行500张图片 的提取与反射率分布数据计算。
进一步地，所述全组分反射率分布获取，数字化煤岩分析系统对 待测煤岩压块拍摄高清图片，通过逻辑算法自动去除煤岩压块中的粘 结剂组分，剩下的为煤岩全组分，对全组分进行每一个像素点的反射 率测定，得到一张图片的全组分反射率分布数据，再进行下一张图片 的提取与反射率分布测量并进行数据累加计算，最终得到该煤样的全 组份镜质组反射率分布数据。
进一步地，所述全组分反射率分布获取，共进行500张图片的提 取与反射率分布数据计算。
进一步地，所述有机惰性组分含量I％，煤中的有机惰性物组分， 通过全组分反射率分布数据计算得到。
进一步地，所述步骤S3若干指标分别为有机惰质组含量I％、镜 质组结焦性指数VCP，全组分反射率分布区间0.6％—0.9％、0.9％— 1.2％、1.2％—1.5％、1.5％—2.0％的分布比例。
进一步地，使生产焦炭的DI15150达到87以上，VCP范围为 0.54-0.62；I％范围为22-28；全组分反射率分布0.6％—0.9％比例范围 为18-28；全组分反射率分布0.9％—1.2％比例范围为21-28；全组分反 射率分布1.2％—1.5％比例范围为18-25；全组分反射率分布1.5％— 2.0％比例范围为12-18。
(三)有益效果
本发明的有益效果：一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，通过 配煤中参配煤的煤岩反射率分布来指导配煤结构并控制配煤结焦性的 稳定，从而绕开现行配煤方法的弊端，有效解决参配煤为混煤时无法 准确分类导致配煤质量的波动，尤其是结焦性的波动的问题，该方法 可以指导生产配煤方案的制定，稳定与提高配煤的结焦性与焦炭质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。
图1为单种煤的煤岩反射率分布数据图；
图2为本发明方法流程图；
图3为配煤结构的镜质组反射率分布图；
图4为配煤结构的全组分反射率分布图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。
生产配煤的结焦性主要与配煤的整体变质程度水平及煤岩组成有 关，而变质程度水平的最佳指标就是煤岩反射率分布水平，通过合理 设计指标与指标的算法设计科学地量化配煤的煤岩反射率分布水平， 以及计算配煤煤岩组成中的有机惰性物含量，达到稳定化配煤结焦性 的目的。
结合流程图2，一种控制生产配煤结焦性稳定的方法方法，包括以 下步骤：
S1、利用数字化煤岩自动分析系统对各参配煤进行煤岩分析，得 到镜质组反射率分布数据、全组分反射率分布数据、有机惰性组分含 量I％；
镜质组反射率分布数据：数字化煤岩分析系统对待测煤岩压块拍 摄高清图片，通过逻辑算法自动提取出图片中的镜质组再进行每一个 像素点的反射率测定，得到一张图片的镜质组反射率分布数据，再进 行下一张图片的提取与反射率测量并进行数据累加计算，如此共进行 500张图片的提取与反射率分布数据计算，最终得到该煤样的全组份镜 质组反射率分布数据；
全组分反射率分布：数字化煤岩分析系统对待测煤岩压块拍摄高 清图片，通过逻辑算法自动去除煤岩压块中的粘结剂组分，剩下的为 煤岩全组分，对全组分进行每一个像素点的反射率测定，得到一张图 片的全组分反射率分布数据，再进行下一张图片的提取与反射率分布 测量并进行数据累加计算，如此共进行500张图片的提取与反射率分 布数据计算，最终得到该煤样的全组份镜质组反射率分布数据；
有机惰性组分含量I％(I％是煤岩组分中的有机惰性组分的含量，在煤 热解过程中不会软化的组分，包括丝质组和半丝质组)，煤中的有机 惰性物组分，可通过全组分反射率分布数据计算得到；图1为单种煤 的煤岩反射率分布数据图，Rr为随机反射率；
S2、通过配煤中各参配煤的煤岩数据与各参配煤配比进行加权计 算得到配煤的煤岩数据指标；
配煤的煤岩数据指标包括：镜质组反射率分布、全组分反射率分 布与各反射率区间比例统计、有机惰质组含量I％、镜质组结焦性指数 VCP；
S2.1、配煤的镜质组反射率分布计算过程中考虑了不同单种煤镜质 组含量的差异，计算方法如下：
Ri(镜质组配比)：在镜质组反射率分布计算中代替实际煤配比；Ri (实际煤配比)：配煤结构中的实际参配比；Vi％：各参配煤的镜质组 含量，等于100-I％；
S2.2、配煤的全组分反射率分布计算直接利用各参配煤全组分反射 率分布数据与实际煤配比进行加权计算；全组分随机反射率分布的区 间统计范围为：0.0％—0.6％、0.6％—0.9％、0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、 1.5％—2.0％、2.0％—2.5％、2.5％—3.0％；
S2.3、配煤的镜质组含量V％与有机惰质组含量I％利用各单种煤 数据与配比进行加权计算，镜质组含量V％的计算方法如下： V％＝100-I％；
S2.4、VCP综合反应了配煤镜质组反射率分布范围内的结焦性能 力。配煤镜质组结焦性指数VCP用于整体评价配煤的镜质组反射率分 布水平，配煤的镜质组反射率分布水平与配煤的结焦性密切相关，结 焦性指数VCP与镜质组随机反射率Rr的关系如下式所示。
VCP与Rr的计算关系如下：
i：范围为0.30—1.70，步长0.05，
配煤的VCP计算方法如下：
VCP＝∑VCPi×fi
fi:为每个Rri点所对应的频度；
S3、通过对若干指标的计算并使其处于合理范围内，调节参配煤 的配比，指导配煤生产，达到控制配煤整体结焦性的目的。若干指标 分别为有机惰质组含量I％、镜质组结焦性指数VCP，全组分反射率分 布区间0.6％—0.9％、0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、1.5％—2.0％的分布 比例。
焦炭转鼓强度DI15150是焦炭的一种主要强度指标，方法为以一定 量焦炭在一定规格和试验条件的转鼓内旋转一定转数，鼓内焦炭之间 及焦炭与鼓壁之间相互撞击、摩擦，造成焦炭开裂与磨损，用转后某 一粒级的焦炭占入鼓焦炭的百分率评定强度，DI15150是JIS标准的焦 炭强度指标，生产上广泛用于评价焦炭强度，与配煤结构的结焦性能 密切相关。通过大量试验总结，为了使生产焦炭的DI15150达到87以 上(2500m3容积以上高炉一般都要求达到此值)，对以上各指标的控 制范围要求如下：
| 控制指标 | 指标范围 | |
| 1 | VCP | 0.54-0.62 |
| 2 | I％ | 22-28 |
| 3 | 全组分反射率分布0.6％—0.9％比例 | 18-28 |
| 4 | 全组分反射率分布0.9％—1.2％比例 | 21-28 |
| 5 | 全组分反射率分布1.2％—1.5％比例 | 18-25 |
| 6 | 全组分反射率分布1.5％—2.0％比例 | 12-18 |
实施例一：
对生产配煤的某一配煤结构进行镜质组反射率分布计算、VCP、 全组分反射率分布0.6％—0.9％比例、全组分反射率分布0.9％—1.2％ 比例、全组分反射率分布1.2％—1.5％比例、全组分反射率分布1.5％— 2.0％比例、I％，计算之前各参配煤都进行了数字化煤岩自动分析，得 到镜质组反射率分布、全组分反射率分布、I％，配煤的计算结果如下：
首先计算镜质组反射率分布，如图3所示，再根据镜质组反射率 分布数据计算VCP，VCP值为0.60；配煤的I％通过各参配煤的I％进 行加权计算，配煤的I％为23.1；计算全组分反射率分布，并统计全组 分反射率分布0.6％—0.9％比例、全组分反射率分布0.9％—1.2％比例、 全组分反射率分布1.2％—1.5％比例、全组分反射率分布1.5％—2.0％ 比例，全组分分布如图4所示，各区间比例如下：
全组分反射率分布0.6％—0.9％比例为21.05；
全组分反射率分布0.9％—1.2％比例为22.97；
全组分反射率分布1.2％—1.5％比例为24.23；
全组分反射率分布1.5％—2.0％比例为15.82；
通过以上指标的计算，各指标都在控制范围以内，说明该配煤结 构的结焦性较好，利用该配煤结构生产焦炭，焦炭的转鼓强度DI15150为88.6。
实施例二：
对四种生产配煤结构的6个指标进行计算，结果如下表所示
| 指标 | 配煤1 | 配煤2 | 配煤3 | 配煤4 |
| VCP | 0.49 | 0.52 | 0.55 | 0.57 |
| I％ | 21.21 | 23.52 | 24.95 | 26.73 |
| 全组分反射率分布0.6％—0.9％比例 | 27.85 | 26.93 | 23.91 | 20.98 |
| 全组分反射率分布0.9％—1.2％比例 | 20.56 | 25.36 | 21.75 | 22.39 |
| 全组分反射率分布1.2％—1.5％比例 | 15.32 | 14.78 | 22.39 | 23.01 |
| 全组分反射率分布1.5％—2.0％比例 | 10.83 | 11.30 | 12.77 | 13.82 |
配煤1与配煤2的VCP值都不到0.54，配煤3与配煤4都在0.54 以上，四种配煤结构的I％值都在范围以内，配煤1的全组分反射率分 布0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、1.5％—2.0％的比例都小于各区间范围的 最低值，配煤2的全组分反射率分布1.2％—1.5％、1.5％—2.0％的比例 都小于各区间范围的最低值，配煤3与配煤4的全组分反射率分布都在正常范围以内，总体来看配煤1的结焦性应该最差，配煤2要好于 配煤1，因为配煤2的全组分反射率分布0.9％—1.2％在正常范围内并 且VCP更接近0.54，配煤3与配煤4都属于结焦性较好的配煤结构， 但是配煤4的VCP高于配煤3，说明配煤4的镜质组反射率分布水平更有利于配煤结焦性的提高。
四种配煤结构生产的焦炭的DI15150分别为：配煤1焦炭的DI15150为84.6，配煤2焦炭的DI15150为86.5，配煤3焦炭的DI15150为87.6， 配煤4焦炭的DI15150为88.0。
综上所述，本发明控制生产配煤结焦性稳定的方法，通过配煤中 参配煤的煤岩反射率分布来指导配煤结构并控制配煤结焦性的稳定， 从而绕开现行配煤方法的弊端，有效解决参配煤为混煤时无法准确分 类导致配煤质量的波动，尤其是结焦性的波动的问题，该方法可以指 导生产配煤方案的制定，稳定与提高配煤的结焦性与焦炭质量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、利用数字化煤岩自动分析系统对各参配煤进行煤岩分析，得到镜质组反射率分布数据、全组分反射率分布数据、有机惰性组分含量I％；
S2、通过配煤中各参配煤的煤岩数据与各参配煤配比进行加权计算得到配煤的煤岩数据指标；
所述配煤的煤岩数据指标包括：镜质组反射率分布、全组分反射率分布与各反射率区间比例统计、有机惰质组含量I％、镜质组结焦性指数VCP；
S2.1、配煤的镜质组反射率分布计算过程中考虑了不同单种煤镜质组含量的差异，计算方法如下：
Ri(镜质组配比)：在镜质组反射率分布计算中代替实际煤配比；Ri(实际煤配比)：配煤结构中的实际参配比；Vi％：各参配煤的镜质组含量，等于100-I％；
S2.2、配煤的全组分反射率分布计算直接利用各参配煤全组分反射率分布数据与实际煤配比进行加权计算；全组分随机反射率分布的区间统计范围为：0.0％—0.6％、0.6％—0.9％、0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、1.5％—2.0％、2.0％—2.5％、2.5％—3.0％；
S2.3、配煤的镜质组含量V％与有机惰质组含量I％利用各单种煤数据与配比进行加权计算，镜质组含量V％的计算方法如下：V％＝100-I％；
S2.4、配煤镜质组结焦性指数VCP用于整体评价配煤的镜质组反射率分布水平，配煤的镜质组反射率分布水平与配煤的结焦性密切相关，VCP与Rr的计算关系如下：
配煤的VCP计算方法如下：
S3、通过对若干指标的计算并使其处于合理范围内，调节参配煤的配比，指导配煤生产，达到控制配煤整体结焦性的目的，
其中，所述步骤S3的若干指标分别为有机惰质组含量I％、镜质组结焦性指数VCP，全组分反射率分布区间0.6％—0.9％、0.9％—1.2％、1.2％—1.5％、1.5％—2.0％的分布比例，使生产焦炭的DI15150达到87以上，VCP范围为0.54-0.62；I％范围为22-28；全组分反射率分布0.6％—0.9％比例范围为18-28；全组分反射率分布0.9％—1.2％比例范围为21-28；全组分反射率分布1.2％—1.5％比例范围为18-25；全组分反射率分布1.5％—2.0％比例范围为12-18。
2.如权利要求1所述的一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：所述镜质组反射率分布数据获取，数字化煤岩分析系统对待测煤岩压块拍摄高清图片，通过逻辑算法自动提取出图片中的镜质组再进行每一个像素点的反射率测定，得到一张图片的镜质组反射率分布数据，再进行下一张图片的提取与反射率测量并进行数据累加计算，最终得到该待测煤岩的全组份镜质组反射率分布数据。
3.如权利要求2所述的一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：所述镜质组反射率分布数据获取，共进行500张图片的提取与反射率分布数据计算。
4.如权利要求1所述的一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：所述全组分反射率分布获取，数字化煤岩分析系统对待测煤岩压块拍摄高清图片，通过逻辑算法自动去除煤岩压块中的粘结剂组分，剩下的为煤岩全组分，对全组分进行每一个像素点的反射率测定，得到一张图片的全组分反射率分布数据，再进行下一张图片的提取与反射率分布测量并进行数据累加计算，最终得到该待测煤岩的全组份反射率分布数据。
5.如权利要求4所述的一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：所述全组分反射率分布获取，共进行500张图片的提取与反射率分布数据计算。
6.如权利要求1所述的一种控制生产配煤结焦性稳定的方法，其特征在于：所述有机惰性组分含量I％，煤中的有机惰性物组分，通过全组分反射率分布数据计算得到。
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