炼焦煤质量量化评价方法的研究与应用

2021-01-04纪同森刘成雷马纯迎

山东冶金 2020年6期

纪同森，刘成雷，许明，马纯迎

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照276805）

1 前言

冶金行业用于焦炉生产的炼焦煤，是植物遗体在覆盖地层下，压实、转化而成的固体有机可燃沉积岩。由于其生成的复杂性，炼焦煤是一种不均一的有机物质和无机物质的混合体，炼焦煤本身质量的复杂性造成同一类别的煤所炼焦炭的质量也有差别，对冶金高炉的稳定生产产生一定影响。为提高配煤的科学性，充分了解各矿点炼焦煤的性质，国内焦化企业加大对炼焦煤质量的综合研究和评估，分析指标包括灰分、硫分、挥发分、黏结指数、胶质层最大厚度、奥亚膨胀度、煤岩特征分析参数以及小焦炉单种煤炼焦试验数据等。在综合分析以上指标的基础上，实现对各矿点炼焦煤质量的全面评价，但这些评价均从不同方面对炼焦煤质量做出的定性评价，无法实现对炼焦煤质量的量化评估，不能用于炼焦煤采购和后续生产指导。因此，结合各自企业实际情况，将质量指标与价格相结合，实现由定性评价到定量评价的转变，对资源开发及生产具有较大作用。

2 炼焦煤质量量化评价的思路

炼焦煤的质量量化评价研究目的是将原来定性评价各矿点炼焦煤质量的各项指标直接转化为量化指标，由定性分析转化为定量分析，迅速确定各矿点炼焦煤的质量评估值，用于炼焦煤的采购和后续生产指导。

研究思路：一是根据本企业实际生产情况及历史经验，对灰分、硫分、挥发分、黏结指数、胶质层最大厚度以及小焦炉单种煤炼焦试验数据等质量指标进行价值量化；二是根据本企业关注程度及各指标对焦炭质量的影响程度，确定每项质量指标的权重系数；三是以各量化值为基准确定炼焦煤质量评价量化公式，在同类煤中建立其对应煤种的炼焦煤质量评估值测算模型；四是依据炼焦煤质量评估值的高低来评价炼焦煤的适用性，评估值越高其适用性越好，评估值越低其适用性越差，实现了优胜劣汰。

3 炼焦煤质量量化评价实施步骤

1）以各项技术质量指标为评价基准，确定每个单位质量指标的量化价值，确定炼焦煤价值量化公式。以炼焦煤价值量化公式为基础，建立炼焦煤质量量化指数测算模型。

2）对炼焦煤矿点的所有质量指标进行筛选，根据本厂实际及历史经验，选择重要的、具有可行性的质量指标，确定每个单位质量指标的量化价值。

3）根据本厂关注程度及各化验指标对焦炭质量的影响程度，对每项质量指标分配权重指数。

4）以各项技术质量指标为评价基准，确定炼焦煤价值量化公式。

5）将炼焦煤分类，在同类煤中，以炼焦煤价值量化公式为基础，建立炼焦煤质量量化指数测算模型。

6）输入炼焦煤各项质量指标和价格，就会直接体现炼焦煤性价比量化指数。根据炼焦煤性价比量化指数的高低来评价炼焦煤的经济适用性，指数越高其经济适用性越好，指数越低其经济适用性越差。

7）输入新开发炼焦煤矿点各项质量指标，通过调整模拟采购价格，使其性价比量化指数达到同类煤的前列，此时价格就为最佳采购价格。

4 炼焦煤质量量化指数测算模型的建立

1）煤气及固定碳的价值量化。本厂焦炉煤气价格0.72 元/m3；如焦炭灰分基准为12.5%，则1 t 焦炭固定碳价格=市场干焦价格/（1%～12.5%）。

2）炼焦煤灰分（Ad）的价值量化。按炼焦煤价格RMB元/t计算，来煤灰分增加1%，也就是多采购了1%的灰分，应减价：RMB×1%元/t。灰分提高导致炼焦耗热量增加，增加炼焦用煤气成本。吨干煤的炼焦耗热量为2.472×109J/t，高炉煤气发热量3.636 6×106J/m3，高炉煤气价格0.07元/m3，灰分增加1%带来的成本为0.48元/t。灰分增高，增加炼铁焦比，降低铁产量。炼焦煤的灰分全部进入焦炭，根据资料介绍，焦炭灰分每升高1%，焦比提高1.7%，焦炭灰分Ad增加1% 对炼铁成本影响=1.7%×吨焦价格。吨焦耗干煤为1.3 t/t，炼焦煤Ad增加1%对炼铁成本影响=1.7%×吨焦价格/1.3。

3）炼焦煤硫分（St）的价值量化。按炼焦煤价格RMB 元/t 计算，来煤硫分增加0.1%，也就是多采购了0.1%的硫分，应减价：RMB×0.1%元/t。焦炭硫分（St）增高，增加了炼铁焦比，降低了铁产量。炼焦煤的硫分60%左右进入焦炭，根据资料介绍，焦炭硫分（St）每升高0.1%，焦比提高1.2%。焦炭硫分（St）增加0.1%的质量损失=1.2%×吨焦价格，吨焦耗干煤为1.3 t/t，炼焦煤St增加0.1%对炼铁成本影响=1.2%×吨焦价格/1.3。炼焦煤中的硫分有40%进入煤气，煤气中的硫分偏高，将增加脱硫塔的负荷，影响脱硫效果，增加了运行成本，并且对设备的腐蚀增加，大幅降低了设备使用年限。

4）炼焦煤挥发分的价值量化。炼焦煤1%干基挥发分带来的价值损失=1%固定碳价值-1%挥发分产生的煤气价值。

5）炼焦煤黏结指标的价值量化。同类煤中，一般G值高结焦性好，根据历史经验及采购合同，定价基准：以同类煤月均值为基准，G值每超出基准±1，测算性价比价格随着调整±5 元/t。气肥煤和肥煤中，一般Y值高黏结性好。根据历史经验及采购合同，定价基准：以同类煤月均值为基准，Y值每超出基准±1，测算性价比价格随着调整±5元/t。

6）炼焦煤结焦性指标的价值量化。根据北京科技大学许满兴教授的介绍，M40提高1%，焦比降低0.005 6 t；M10下降0.2%，焦比降低0.007 t；CRI 升高1.0%，焦比升高0.003 t；CSR下降1.0%，焦比升高0.006 t：焦炭M40升高1%的效益=0.0056×吨焦价格；焦炭M10每降低0.2%的效益=0.007×吨焦价格；焦炭CRI 升高1%的效益损失=0.003×吨焦价格；焦炭CSR降低1%的效益损失=0.006×吨焦价格。

7）各指标的量化分配权重指数。根据关注程度及各指标对焦炭质量的影响，结合本厂实际情况，分配权重指数如下：硫分为1、灰分为1、挥发分为 0.5、黏结指数G值为 0.5、Y值为 0.5、M40为 0.5、M10为0.5、CRI为0.5、CSR为0.5（单种煤所炼焦炭的抗碎强度M40、耐磨强度M10、反应性CRI、反应后强度CSR均由小焦炉试验数据得出，由于与大焦炉存在一定误差，故分配权重指数相对小一些）。

8）炼焦煤质量量化指数的公式。根据以上分析，确定炼焦煤性价比相对量化指数的公式为：

炼焦煤性价比量化指数=同类煤月均价格-（炼焦煤硫分-同类煤硫分均值）/0.1×0.1%硫分带来的价值损失×1-（炼焦煤灰分-同类煤灰分均值）×1%灰分带来的价值损失×1-（炼焦煤干基挥发分-同类煤干基挥发分均值）×1%挥发分带来的价值损失×0.5＋（炼焦煤G值-同类煤G值均值）×5×0.5＋（炼焦煤Y值-同类煤Y值均值）×5×0.5＋（炼焦煤M40-同类煤M40均值）×M40升高1%的效益×0.5-（炼焦煤M10-同类煤M40均值）/0.5%×焦炭M10每降低0.2%的效益×0.5-（炼焦煤CRI-同类煤CRI 均值）×焦炭CRI 升高1%的效益损失×0.5＋（炼焦煤CSR-同类煤CSR 均值）×焦炭CSR 降低1%的效益损失×0.5-炼焦煤进厂价格。

9）炼焦煤性价比量化指数测算模型的建立。根据炼焦煤性价比量化指数公式，建立测算模型，将来煤的各项指标代入后就可立即出现性价比量化指数，指数越高说明性价比越高，进厂焦煤的性价比量化指数测算简示如表1所示。