基于瘦煤煤质特性的炼焦配煤方案优化试验研究

在炼焦配煤中合理利用瘦煤并提升其占比,可实现焦化企业降本增效和保护优质炼焦煤资源。为探究焦化厂配煤方案中瘦煤比例添加及方案优化调整对焦炭质量的影响,选取贫瘦煤(MC)和瘦煤(LC1和LC2)及采用工业分析、岩相分析等了解单种煤的基本煤质特性,利用红外光谱、热重分析确定煤样的结构特征和挥发分释放行为,并基于瘦煤的煤质特性,采用40 kg焦炉试验对不同瘦煤比例的配合煤进行焦炭质量评价,探究焦炭质量差异原因。结果表明:基于基础配煤方案,将LC1和LC2的占比增加至35%时,焦炭反应性(CRI)降低,反应后强度(CSR)升高,焦炭质量依然优于基础方案所制备的焦炭质量;在基础方案中,MC能对LC1和LC2进行替换,且替换后的CRI降低及CSR升高,焦炭光学组织中的细粒和中粒镶嵌结构增加,焦炭质量未发生劣化;MC占比增加至11%时,CRI升高以及CSR降低,焦炭质量发生明显劣化。基于瘦煤的煤质特性,配煤中的瘦煤比例可达到较高的配比,为后续工业配煤方案中利用高阶煤提供理论依据。

炼焦配煤动态评价体系的开发与应用

以炼焦煤的性质和化产循环再生系统为评价基础,以新煤源性价比及适配性研究为指导,开发炼焦煤适配性动态评价体系,建立炼焦煤适配性数据库,为低成本炼焦生产提供保障。

“低质煤炼焦配煤技术研究应用”项目获得2023年度江苏省钢铁行业协会科学技术奖二等奖

鉴于项目成果对行业低碳发展及技术降本的重要意义,江苏省钢铁行业协会提名该项目申报2023年度江苏省科学技术奖。

“低质煤炼焦配煤技术研究应用”项目简介

我国炼焦煤资源中,储产比仅为37年,而美国和俄罗斯等都达到360年以上,需要我们合理、有效地利用和保护现有炼焦煤资源。而随着钢铁产能的增加,炼焦煤资源日趋紧张,质量呈现劣化趋势,迫切需要研究低质炼焦煤的应对对策。

炼焦配煤中大量配入气煤的应用实践

在炼焦配煤中提高主焦煤和1/3焦煤的质量,有利于降低配煤成本。对提高气煤配比的配煤方案做了详细阐述,在节约优质炼焦煤和降低配煤成本方面具有一定的参考价值。

艾尔加煤的煤岩与煤质特性及炼焦配煤关键问题分析

我国焦化行业对优质炼焦煤需求不断增长,但面临日益严重的优质炼焦煤短缺和煤质下降问题,而俄罗斯远东地区的强黏结性低硫炼焦煤是我国炼焦配煤的良好补充,其与国内高硫肥煤和焦煤存在成焦特性差异但具有煤质互补性,配煤炼焦时有利于稳定焦炭质量。系统分析南雅库特煤田艾尔加煤的煤岩、煤质、黏结成焦特性以及煤灰化学成分,对炼焦配煤的关键问题进行分析。结果发现:艾尔加煤为典型的肥煤,黏结性强、胶质层厚度大、流动性好、膨胀度高,在炼焦配煤中可以发挥良好的作用;艾尔加煤的灰分、硫分含量低,有害微量元素含量低,能满足我国炼焦煤进口的要求;艾尔加煤中镜质组含量在97%以上,活惰比异常高,偏离煤岩配煤中组分平衡指数区间;艾尔加煤中碱金属和碱土金属含量较高,矿物催化指数高。艾尔加煤制备焦炭的热反应性(CRI)≥50%,反应后强度(CSR)≤30%,应开展活惰比调控和煤灰化学成分调控研究,制定科学合理的互换性配煤实验方案,为国内焦化企业大比例配用该煤提供技术支撑。

高硫煤在炼焦配煤中的应用实践

探讨如何利用好省内低硫、低变质、高挥发的气煤和1/3焦煤炼焦煤资源,充分利用煤岩相分析、工业分析以及40kg小焦炉试验等分析手段,优化配煤方案,增加强黏结性、高硫炼焦煤的配用,以达到稳定焦炭热强度、控制焦炭硫分和降低炼焦配煤成本的目的。

炼焦配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响

通过在炼焦配煤中添加不同配比的加拿大精矿粉、澳大利亚FMG粉和鄂西高磷铁矿粉炼制铁焦,并对其显微强度、相对密度、气孔率、冷强度、反应性、反应后强度和气化反应开始温度进行分析,探讨配煤中添加铁矿石对焦炭性能的影响。结果表明,在配合煤中添加质量分数为15%的加拿大精矿粉所制得的铁焦在反应性高的情况下,具有合适的反应后强度;金属铁对焦炭气化反应具有正催化作用。

几种石油焦在炼焦配煤中的配伍性

研究荆门石油化工厂、岳阳长岭石油化工厂和武汉石油化工厂生产的三种石油焦的性质及其在炼焦配煤中的配伍性。试验结果表明,添加任何一种石油焦,对炼焦配煤都具有减灰增硫作用,黏结指数都呈下降趋势。但添加荆门焦时,增硫作用最小,黏结指数也仅下降1个单位;且收缩度平均值为19%,膨胀度平均值为18%,塑性温度范围平均值为100℃,显示荆门焦与炼焦配煤的配伍性最好。

基于区间模糊规划方法的炼焦配煤优化模型

在合理利用自然资源和保护环境的前提下,将两种及以上单种煤以合适比例均匀配合,可使各种煤之间取长补短,从而以最小经济成本得到符合技术性能要求的焦炭.然而受实际条件限制,单种原料煤的煤质和煤量等参数是变化的,优化配煤必须科学处理此类情况.建立了一种基于区间模糊规划的炼焦配煤优化模型,并应用到案例研究中.结果表明,以成本最小化为目标,基于区间模糊规划的炼焦配煤优化模型可以得到最优解,模型结果可为焦炭行业配煤技术人员提供参考.

炼焦配煤中添加剂对焦炭质量的影响

以华北地区某焦化厂炼焦用煤为研究对象,通过对基础煤样和添加剂性质分析,说明各煤样及添加剂的优势和不足,并提出了具体的配煤方案,得到了配合煤及焦炭的性质。依据煤岩学观点和共炭化炼焦理论,以焦油沥青、石油沥青替代部分强黏结煤,或以焦粉、石油焦作为瘦化剂炼焦,通过与基础炼焦煤配合后进行炼焦试验,对添加剂在炼焦配煤中的作用进行分析。结果表明:沥青是较为理想的黏结剂,配入量以3%～5%为宜;无烟煤最佳配入量为5%;无烟煤、焦粉、石油焦是常用的瘦化剂,其中无烟煤提高焦炭耐磨强度作用显著,焦粉降低配合煤挥发分作用突出,石油焦在降灰及提高焦炭块度等方面作用更为明显。

山东地区1/3焦煤和气煤参与炼焦配煤研究

本文对山东地区1/3焦煤与气煤进行了煤质分析和配煤炼焦研究,指出这类1/3焦煤的显微结构与气煤相近,在日常生产中,若控制配比,可与气煤互相替代,若配比过高,则配用效果优于气煤。

用模糊集合度量方法评价炼焦配煤的数据处理

按美国伯利恒钢铁公司法,先将配煤的活性组分和惰性组分进行划分,根据专家所推荐的"正常配煤反射率分布图"和"不正常配煤反射率分布图"计算出"正常配煤或不正常配煤的类强度指数分布图"和"正常配煤或不正常配煤的类组成平衡指数分布图",并用模糊集合度量方法对"待测配煤反射率分布图"进行数学处理。

用模糊集合度量方法评价炼焦配煤

用模糊集合度量方法评价炼焦配煤的思路除了用"模糊"代替"精确"外,就是用"集合"代替"平均值"以度量全部镜质组质量的细节,因此,可以计算类强度指数和类组分平衡指数的欧几里得加权距离来评价某焦化公司提出的若干炼焦配煤的方案,并从中选出性能指标最适当,"属于正常程度"高些的配煤方案。

基于煤岩学探讨兰炭在炼焦配煤的适合度

为了从煤岩学的角度探讨低阶煤低温干馏产物兰炭在配煤炼焦中的适用性问题,采用HYLZ-2型铝甑低温干馏炉,以鄂尔多斯盆地神府-东胜长焰煤为原料,制备了8个具有不同干馏程度的煤样品,并作煤岩分析;根据每个样品的反射率分布和活惰比,计算各自的强度指数SI与组分平衡指数CBI,以及各对SI-CBI点到SI-CBI优化配煤矩形区中点的距离(d_(j)),定义该距离为配煤炼焦不适合度,即距离越大,就越不适合配煤炼焦。结果表明:低温干馏起始样的最大反射率R_(max)=0.576%,属于长焰煤;低温干馏结束样的最大反射率R_(max)=1.730%,提质到瘦煤;低温干馏起始样的距离(d_(0)=2.96)最小,最适合炼焦配煤;低温干馏结束样的距离(d_(7)=14.51)最大,最不适合炼焦配煤;配煤炼焦不适合度的比较证实低温干馏可以提质,但生产出的兰炭却达不到配煤炼焦的科学要求。

炼焦配煤专家系统开发与实现

根据生产实际需求设计开发炼焦配煤专家系统,综合应用计算机、自动控制、信息网络等技术,通过对单种煤的全面评价和配煤方案的试验为焦炭预测模型的建立提供科学的依据,借助于专家系统预测模型实现配煤比的计算和优化决策,自适应的系统不断修正超限的偏差,最终得到质量稳定的合格焦炭,并能有效控制生产成本。

新汶气煤与气肥煤在炼焦配煤中比例提升研究

为扩大炼焦煤资源及降低配煤成本,采用新汶气煤、气肥煤为试验煤样,由煤样的基本性质分析可知其具有较高的活惰比、较高的流变性与容惰能力、黏结性能优异等特性。通过新汶气煤、气肥煤单独成焦试验、煤岩学模拟配煤、工业焦炉炼焦试验,验证高比例配加新汶气煤、气肥煤炼焦的可行性,确定最佳配煤炼焦优化方案。结果表明:马钢利用新矿气煤代替其它1/3焦煤,虽气肥煤比例逐渐提高而所产焦炭质量仍较好。新汶气煤、气肥煤配比的提高有助于焦炭热态性能的改善。在马钢的实际生产中,由原来的配加12%新汶气肥煤可增至配加24%新汶气肥煤,焦炭质量优于国家二级冶金焦标准。配煤时保证煤岩强黏比的比例可在一定程度上保证焦炭质量。

炼焦配煤专家系统的研究与开发

炼焦配煤技术是一项极为复杂的工程,长期以来,配煤技术主要依赖专家的经验。配煤专家系统是具有大量专门知识的计算机智能信息系统。它运用知识和推理技术求解和模拟通常要由人类专家才能解决的各种复杂、具体的问题，使专家的专长不受时间和空间的限制，能被普通人员所使用，更大地发挥专家经验的作用。

炼焦配煤专家系统的设计及应用

配煤专家系统以焦炭质量预测模型和配煤比优化模型为基础,包含数据收集、数据存储、知识库、推理机等功能模块,对焦炭灰分、硫分、M40、M10、CRI、CSR进行预测,快速计算最佳配煤比。系统得到的焦炭质量指标误差小于6%,能够满足企业生产的要求。

利用新型煤粉改性剂优化炼焦配煤

开展无烟煤和不黏煤配煤炼焦试验,研究新型煤粉改性剂(ZBS)对配合煤及焦炭质量的影响。试验结果表明,最佳方案为添加81%生产配合煤、5%无烟煤、10%不黏煤和4%肥煤,在0.08%的ZBS改性下,配合煤的G值和y值升高,焦炭M40、M10、CRI和CSR指标均得到改善。ZBS增加焦炭的气孔壁厚度,降低气孔率,改善气孔直径分布,有利于提高焦炭质量。ZBS对添加非炼焦煤后的配合煤和焦炭质量有明显的改善效果。