焦炭质量预测方法的应用

李永林, 范 虹

(太原煤炭气化(集团)有限责任公司,山西 太原 030024)

焦炭质量预测方法的应用

李永林, 范 虹

(太原煤炭气化(集团)有限责任公司,山西 太原 030024)

以太原煤炭气化(集团)有限责任公司的工业焦炉数据为基础,建立了该公司的焦炭质量预测模型。利用单种煤和配合煤的各种性质指标预测焦炭质量,并指导配煤,以获得稳定的焦炭质量。

焦炭;单种煤;配合煤;质量预测

引 言

用实验室的煤质指标预测焦炭质量并指导配煤,稳定焦炭质量,已成为配煤技术水平的一个重要标志[1,2]。

利用单种煤和配合煤的各种性质指标预测焦炭质量,可以减少配煤试验的次数,确定经济合理的配煤比[3-5]。随着煤质指标监测的自动化以及计算机技术的普及,应用焦炭质量预测技术直接指导配煤作业得到世界主要焦炭生产国的普遍关注[6-8]。

本文以太原煤炭气化(集团)有限责任公司焦化厂生产焦炉数据为基础,建立了该公司的焦炭质量预测模型,分析了进行焦炭质量预测方法研究需要进行的基础工作。

1 焦炭灰分和硫分预测

焦炭的灰分、硫分与配合煤的灰分、硫分有较强的线性关系;焦炭的灰分、硫分与原料煤的灰分、硫分呈一元线性关系。根据太原煤炭气化(集团)有限责任公司不同时间段的装炉煤和对应焦炭灰分与硫分平均值数据,得出焦炭灰分与装炉煤灰分之间的关系(见图1)以及焦炭硫分与装炉煤硫分之间的关系(见图2)。

采用一元线性回归得到方程式(1)和式(2):

根据回归方程计算的焦炭预测灰分和硫分与实测灰分及硫分关系见第40页表1。GB/T 2001《焦炭工业分析测定方法》规定:焦炭测定的重复性≤0.2%,再现性≤0.3%。从表1中可以看出,焦炭预测灰分与实际灰分的差值,在16组数据中有14组小于0.1%,有2组介于0.1%～0.2%,均小于测试误差,说明该灰分预测方程具有相当高的准确性。GB/T 2286《焦炭全硫含量的测定方法》规定:硫分小于1%样品的测定重复性≤0.04%,再现性≤0.1%。从表1可以看出,焦炭预测硫分与实际硫分差值,16组数据均小于0.04%,也说明提出的硫分预测方程具有相当高的准确性。

表1 焦炭预测灰分和硫分与实测灰分和硫分的关系%

2 焦炭机械强度预测

2.1 V-G法

根据太原煤炭气化(集团)有限责任公司一段时间的挥发分和黏结指数平均值数据,采用国内较为常用的V-G法得出抗碎强度、耐磨强度预测方程,如式(3)和式(4):

式中:M40——抗碎强度,%;

M10——耐磨强度,%;

Vdaf——干燥无灰基挥发分,%;

G——烟煤黏结指数。

GB/T 2006-94《冶金焦炭机械强度的测定方法》规定:M25(M40)和M10的重复性分别为2.5%和1.0%。装炉煤V-G法预测和实测焦炭质量见表2。从表2可以看出,装炉煤V-G法预测焦炭质量M40绝对误差在0.01%～2.74%,平均值为1.33%;V-G法预测焦炭质量M10绝对误差在0.015%～0.623%,平均值为0.087%。符合M40、M10测定的重复性≤3.0,再现性≤1.0的要求。

表2 装炉煤V-G法预测和实测焦炭质量%

2.2 R-G法

根据太原煤炭气化(集团)有限责任公司的14个单组装炉煤镜质体最大反射率Rmax、烟煤黏结指数G的测试结果以及相应生产焦炭的M40和M10,得到的回归方程如式(5)和式(6):

表3为装炉煤Rmax和G预测焦炭质量数据。从表3可以看出,装炉煤Rmax和G预测焦炭质量M40绝对偏差在0.30%～3.37%,平均值为2.10%;Rmax和G预测焦炭质量M10绝对偏差在0.040%～0.860%,平均值为0.046%。数据准确性较高,且符合M40、M10测定的重复性≤3.0和≤1.0的要求,但预测值的M40偏小于实测值。

表3 装炉煤R-G法预测和实测焦炭质量%

3 结论与建议

太原煤炭气化(集团)有限责任公司采用的预测方程中,配合煤的灰分、硫分通过一元线性回归方程预测焦炭灰分、硫分的结果比较准确可靠;通过配合煤的挥发分、黏结指数可以采用一元线性回归法得出焦炭强度预测方程,其准确性较高;利用煤岩配煤理论预测焦炭质量时,只有保证测试精确度和测试速度,才能使预测模型有实用价值。

在焦炭质量预测中,各种指标的测试精度对焦炭质量预测模型的预测精度会有一定的影响。特别是煤岩组分及焦炭显微结构的测定,受人为主观因素的影响较大。因此,一方面有必要开发相关技术,提高煤显微组分和焦炭显微结构测试精度及组分鉴定的可追溯性;另一方面,需深入研究煤岩组分和焦炭显微结构及其对煤、焦性质的影响,不能简单地套用现有模型。

建立焦炭质量预测模型,需对煤焦质量关系进行深入的理论分析,同时应开展小焦炉炼焦试验,利用一定规格的试验焦炉,进行单种煤及不同配比煤(考虑配煤灰分、硫分、黏结性、煤岩等)的炼焦试验,绘制煤焦质量关系图,或建立回归方程,然后用工业焦炉数据对预测模型加以修正,逐步建立既符合煤焦质量关系基本原则又适于一定配煤结构的焦炭质量预测及控制模型,以便更好地为企业生产服务。

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Abstract:Based on the test of industrial coke of TCGC,mathematicsmodels used forpredicting the quality of the industrial coke is established,which used different quality index of single coal and blending coal.And stability quality of coke is achieved by these methods.

Key words:coke;single coal;blending coal;coal quality prediction

Application of coke quality prediction

L IYong-li n
(Ta iyuan Coal Gasification(Group)Co.,L td.,Ta iyuan Shanxi030024,China)

TQ531

A

1004-7050(2010)06-0039-03

2010-10-29

李永林,男,1965年出生,1985年毕业于太原理工大学煤化工专业,现主要从事焦化技术的研究开发工作。