全要素智能配煤优化系统在南钢燃料供应厂的应用试验

孙宝东

（南京南钢产业发展有限公司燃料供应厂，江苏 南京210035）

立足煤源条件，优化配煤结构，在满足焦炭质量的基础上，降低配合煤成本并尽可能增加副产品收率，是焦化企业永恒的追求。

随着检测及分析技术的进步，各焦化企业大多建立起了一系列数据平台，行业内也陆续推出诸多专家系统，如南钢燃料供应厂多年前引进的“炼焦配煤优化系统”等。但这些平台和系统在焦化厂应用的可行性还有待验证，南钢燃料供应厂利用40 kg小焦炉试验、300 kg焦炉和6 m焦炉工业试验对全要素智能配煤优化系统进行了验证分析。

1 全要素智能配煤优化系统

基于中国煤炭网大数据平台下的“全要素智能配煤优化系统”是由汾渭能源主导开发的配煤应用软件。该系统建立在煤矿煤质大数据库基础上，吸收和借鉴了国内外众多配煤理论和模型，在常规指标灰分、硫分、挥发分、G值和Y值的基础上，引入灰化学、形态硫及其热转化理论成果，同时考虑了结焦时间、煤堆密度、熄焦方式、炼焦温度等工艺条件，将炼焦配煤参数由传统配煤的数个增加到30多个，且量化了各参数的影响权重，架构了全新的焦炭质量预测模型。

该系统可对企业炼焦煤资源进行综合性价比评价，在扩大配煤资源的同时，合理降低配煤成本；可针对不同炉型、工艺，对配煤方案进行计算，并预测焦炭灰分、硫分、冷态强度、热态强度；可根据焦炭质量要求，自动计算、匹配并提供满足焦炭质量的最低成本配煤方案；可预测焦炭、焦炉煤气、化工副产品产率，引入价格体系后，可预测收益；对接汾渭能源数据中心，可进一步优化企业炼焦煤结构，实现煤资源价格实时更新，动态推送最低成本配煤方案。

为推动该系统在南钢燃料供应厂的应用，南钢燃料供应厂开展了“配煤优化与降本系统创新研究”专题攻关，进行了40 kg小焦炉、300 kg焦炉和6 m焦炉系列试验，以分析该系统应用于南钢燃料供应厂的可行性。

2 试 验

2.1 系统调研及方案优化

攻关小组对南钢燃料供应厂配煤炼焦生产工艺、煤资源条件、焦炭质量需求等信息进行了系统地调研，统计了2018年1—6月实际生产所用的28组配煤的配比，对应的单种煤和配合煤质量分析结果、成本价格，统计了28组配比所得焦炭质量。总计采集数据1436组，同时补充检测了13种主要煤种的灰成分数据。

根据上述数据，利用全要素智能配煤系统，初步形成了一组基于南钢燃料供应厂当前煤资源条件下的配比优化方案，提出了系列试验计划，并分步实施。

2.2 40 kg小焦炉试验

2.2.1 试验方案

试验分4批煤样共8炉，试验方案见表1，试验时间2018年7月25日—8月8日。

表1 40 kg小焦炉试验配煤方案及价格

2.2.2 试验条件

40 kg小焦炉试验条件见表2。取样检验过程：成焦经过落下装置处理后，入鼓前筛分，取≥60 mm焦炭11.5 kg入转鼓，鼓前鼓后＜20 mm焦炭留样；从鼓前≥20 mm和鼓后≥20 mm焦炭选样做热性能检验，鼓前鼓后＜20 mm焦炭加少量大块样做工业分析，所有入炉前煤留样做全分析和煤岩分析，每批煤样安排两炉做平行试验，结果取平均值。

表2 40 kg小焦炉试验条件

2.2.3 试验结果

40 kg小焦炉所得焦炭强度见表3。从试验所得焦炭分析结果看，除优化配比2所得焦炭的抗碎强度稍差（耐磨强度和反应后强度较好）外，其他数据同比较为接近。

表3 40 kg小焦炉所得焦炭强度%

考虑到40 kg小焦炉所得焦炭与工业化生产的焦炭差距较大，加上煤、焦样本量过少，且熄焦方式为人工水熄，所得分析数据参考价值有限。为了更好地验证分析，攻关小组提出了300 kg焦炉试验计划。

2.3 300 kg焦炉试验

2.3.1 试验方案

取现场煤样9种共1.6 t，委托山西省煤基科技项目配煤实验室太钢300 kg焦炉进行试验验证，于2018年8月9日—22日共安排4批煤样分4炉炼焦。300 kg焦炉试验方案见表4。

表4 300 kg焦炉试验配煤方案及价格

2.3.2 试验条件

300 kg焦炉试验条件见表5。取样检验：按山西省煤基科技项目配煤实验室300 kg焦炉试验规范进行。

表5 300 kg焦炉试验条件

2.3.3 试验结果

300 kg焦炉所得焦炭强度见表6。根据300 kg试验焦炉所得焦炭强度指标来看，优化配比2与生产配比1结果相近，优化配比1和2均优于生产配比2方案，具备在工业焦炉上使用的可行性。

表6 300 kg焦炉试验所得焦炭强度%

2.4 6 m焦炉工业试验

2.4.1 试验方案

考虑现场煤资源条件，加之考虑到300 kg焦炉试验优化配比2较以往生产配比调整幅度更大，取300 kg焦炉试验优化配比2作为6 m焦炉工业试验配比方案。

2.4.2 试验时间和条件

2018年10月22日白班使用试验配比，26日小夜班调整为正常生产配比，试验时间共5 d。试验期间主要工艺条件见表7。

表7 6 m焦炉工业试验期间工艺条件

2.4.3 试验结果

（1）试验焦炭质量比较

6 m焦炉试验配比和正常生产时所得焦炭质量对比见表8。对照结焦时间，为避免新老配比交替带来的数据干扰，剔除23日数据，取24日—27日所得焦炭作为分析之用。比较基准取试验前5 d生产数据。因20日和21日干熄焦故障，水熄量大，剔除这两天数据，实际取15日—19日工况相对稳定的时间段数据。

表8 6 m焦炉工业试验焦炭质量比较%

由表8可知，试验配比所得焦炭M40、CSR分别较生产配比所得焦炭M40、CSR高0.59%和1.77%，试验配比所得焦炭强度提高，且热性能指标改善。

（2）配合煤成本比较

工业试验配比与生产配比（10月份计划配比）成本比较见表9。

表9 工业试验配比与生产配比（10月份计划配比）成本比较

由表9可知，试验配比配合煤成本为1 341.95元/t，比10月计划成本1 351.20元/t低9.25元/t。

3 结 语

南钢燃料供应厂40 kg小焦炉、300 kg焦炉和6 m焦炉系列试验表明，基于南钢燃料供应厂既有煤资源和生产条件下优化出的配比方案所得焦炭质量总体优于原生产配比所得焦炭，且优化配比在配合煤成本上具备优势，说明“全要素智能配煤优化系统”具有在生产中应用的可行性。下一步南钢燃料供应厂拟在上述系列试验基础上，于配煤生产中全面引入“全要素智能配煤优化系统”，建立具有南钢燃料供应厂特色的配煤优化和降本服务系统，同时对接汾渭能源数据中心，以期拓展性价比更高的炼焦煤新资源，以满足当前南钢燃料供应厂降低自产焦炭成本，稳定自产焦炭质量，焦炉产能受限的条件下尽可能提高焦炉煤气产率等管理需求。