焦炭粒度的預測方法

2023-12-02 16:56:51

焦炭粒度的預測方法
【專利摘要】本發明公開了一種焦炭粒度的預測方法，包括如下步驟：1)計算得出配合煤中固-軟溫度間隔小於80℃且揮發份大於34％的煤種配入比例P高以及揮發份低於20％的煤種配入比例P低；2)測定配合煤的基氏流動度，得到配合煤固-軟溫度間隔△T和配合煤基氏塑性流動區域S；3)設定D＝A+B*△T+C*lgS+E*P高+F*P低，其中D代表焦炭平均粒度預測值，A、B、C、E、F為常數；4)將5組配煤煉焦數據代入公式，計算得出常數A、B、C、E、F的值；5)擬定配煤方案，測定配合煤基氏流動度得出△T和S，根據公式即可求出D值。採用本發明方法得到的焦炭平均粒度無論與試驗得到的焦炭平均粒度還是實際生產所得焦炭平均粒度都具有較高的契合度極高。
【專利說明】焦炭粒度的預測方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於冶金煉焦【技術領域】，具體涉及一種焦炭粒度的預測方法。

【背景技術】
[0002] 焦炭的粒度組成影響高爐的透氣性。中型高爐入爐焦的平均粒度一般為25? 60mm，大型高爐的則為40?80mm。大塊焦炭在焦炭層的透氣性好，相應地，軟融帶的透氣性 亦良好，焦炭到達爐缸時粒度也不至過小，過小會引起爐缸堆積。由於塊度的穩定性取決於 其強度，焦炭粒度的選擇應以焦炭強度為基礎。入爐焦炭強度高，平均粒度可適當小些；焦 炭強度相對低，焦炭粒度應適當增大些。可見，煉焦生產工序配煤比的確定，除了需要確保 得到一定的焦炭強度，還需要得到一定的焦炭粒度。
[0003] 為得到合適的焦炭粒度，現有技術是通過增加高收縮度煤種配入比例減小焦炭粒 度，增加低收縮度煤種配入比例增大焦炭粒度的方法來實現的，即通過調節高收縮度煤種 和低收縮度煤種的配入比例來調節焦炭粒度的大小。從理論上講，在炭化室幾何尺寸和加 熱制度一定的條件下，焦炭的粒度是由配合煤的煤質指標所決定的，但由於不同煤種之間 的交互影響非常複雜，現有技術無法給出調整配合煤中高收縮度煤種或低收縮度煤種的配 入比例後，對配合煤煤質指標影響的定量評價。因而，現有技術僅通過調節高收縮度煤種和 低收縮度煤種的配入比例來調節焦炭粒度的大小不可避免地具有局限性，對焦炭粒度的變 化僅只有粗略的定性預測而不能定量描述，常常需要經過多次實際生產才能調整得到合適 的配煤結構。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種焦炭粒度的預測方法，該方法通過測定配 合煤的基氏流動度，得到固-軟溫度間隔和基氏最大流動度，即可利用公式計算焦炭平均 粒度，根據計算結果和對焦炭粒度的實際需要，相應調整配煤比，從而無需進行配煤煉焦試 驗，較好的解決了配煤比調整後對焦炭粒度的定量預測問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案包括如下步驟：
[0006] 1)計算得出配合煤中固-軟溫度間隔小於80°C且揮發份大於34%的煤種配入比 例Ps (重量百分比，單位％ )以及揮發份低於20%的煤種配入比例Pis (重量百分比，單 位％ );
[0007] 2)測定配合煤的基氏流動度，得到配合煤固-軟溫度間隔ΛΤ(單位為°〇和配合 煤基氏塑性流動區域S(單位為DD);
[0008] 3)設定D=Α+Β*ΛT+C*lgS+E*P高+F*P低，其中D代表焦炭平均粒度預測值，單位 為mm，A、B、C、E、F為常數；
[0009] 4)將5組配煤煉焦試驗或實際生產數據代入公式D=Α+Β*ΛT+C*lgS+E*Ps +F*P 低，計算得出常數A、B、C、E、F的值；
[0010] 5)擬定配煤方案，配得配合煤小樣，測定配合煤基氏流動度，得到配合煤固-軟溫 度間隔ΛT和配合煤基氏塑性流動區域S，根據步驟3)的公式和步驟4)計算得到的常數A、B、C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度預測值D。
[0011] 本發明的發明人通過大量配煤煉焦試驗及生產經驗發現，配合煤固-軟溫度間隔 (即用基氏塑性儀測得的煉焦煤開始軟化溫度到固化溫度之間的溫度間隔，單位°C)越寬， 塑性流動區域（即基氏塑性儀從煉焦煤軟化形成膠質體後阻力下降，攪拌槳開始旋轉，到 煉焦煤固化，攪拌槳停止旋轉，這期間，攪拌槳旋轉過的分度總和即為塑性流動區域，單位 DD)越大，平行於炭化室牆面的橫裂紋間隔越寬，焦炭粒度越大。經機理分析，發明人認為， 煉焦煤在現有焦爐炭化室內均為層狀結焦，距離炭化室牆面不同距離的煤料具有溫度梯 度，在煤料結焦過程的收縮階段，該溫度梯度引起距離炭化室牆面不同距離煤料的收縮差， 從而產生的收縮應力，是焦炭碎裂的原因。若配合煤固-軟溫度間隔寬、塑性流動區域大， 則煉焦煤半焦層厚且強度高，焦餅縱、橫裂紋間隔寬，焦炭粒度越大。
[0012] 發明人在長期的研宄中還發現，除了配合煤的固-軟溫度間隔和塑性流動區域以 夕卜，固-軟溫度間隔較窄、揮發份較高的煤種（指揮發份大於34%、固-軟溫度間隔小於 80°C的煤種）和低揮發份煤種（指揮發份低於20%的煤種）的配入比例對焦炭粒度也有 影響，其機理為半焦收縮裂紋與氣體的析出量有關。因此，選擇固-軟溫度間隔較窄、揮發 份較高的煤種和低揮發份煤種的配入比例作為另兩個影響因子。固-軟溫度間隔較窄、揮 發份較高的煤種配入比例越高，垂直於炭化室牆面的縱裂紋間隔越小，焦炭粒度越小。低揮 發份煤種的配入比例越高，垂直於炭化室牆面的縱裂紋間隔越大，焦炭粒度越大。可見，配 合煤的固-軟溫度間隔、塑性流動區域的大小和低揮發份煤種的配入比例與焦炭粒度正相 關，固-軟溫度間隔較窄、揮發份較高的煤種配入比例與焦炭粒度負相關。對大量配煤煉焦 試驗及實際生產數據進行分析，得到焦炭粒度預測方法。
[0013] 採用本發明方法計算預測得到的焦炭平均粒度無論與試驗得到的焦炭平均粒度 還是實際生產所得焦炭平均粒度的契合度極高，預測精度在±2_以內。

【具體實施方式】
[0014] 以下結合【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0015] 本發明的方法包括如下步驟：
[0016] 1)計算得出配合煤中固-軟溫度間隔小於80°C且揮發份大於34%的煤種配入比 例Ps (重量百分比，單位％ )以及揮發份低於20%的煤種配入比例Pis (重量百分比，單 位％ );
[0017] 2)測定配合煤的基氏流動度，得到配合煤固-軟溫度間隔ΛΤ(單位為°〇和配合 煤基氏塑性流動區域S(單位為DD);
[0018] 3)設定D=Α+Β*ΛT+C*lgS+E*P高+F*P低，其中D代表焦炭平均粒度預測值，單位 為mm，A、B、C、E、F為常數；
[0019] 4)將5組配煤煉焦試驗或實際生產數據代入公式D=Α+Β*ΛT+C*lgS+E*Ps +F*P 低，計算得出常數A、B、C、E、F的值；
[0020] 5)擬定配煤方案，配得配合煤小樣（50克即可），測定配合煤基氏流動度，得到配 合煤固-軟溫度間隔ΛT和配合煤基氏塑性流動區域S，根據步驟3)的公式和步驟4)計算 得到的常數A、B、C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度預測值D。
[0021] 如果計算得到的焦炭平均粒度預測值D不能滿足高爐生產的需要，則進一步優化 配煤結構，再次根據公式和測定配合煤小樣基氏流動度得到的配合煤固-軟溫度間隔ΛT 和配合煤基氏塑性流動區域S，計算焦炭平均粒度預測值D，直至計算得到的焦炭平均粒度 預測值D能夠滿足高爐生產的需要，才將該次配煤結構確定為實際配煤方案。
[0022] 表1為五組試驗數據，用於求出預測公式中的常數A、B、C、E、F值。
[0023] 利用表中 5 組試驗數據，應用Origin軟體中Analysis-fitting-Multiple Linear Regression工具進行擬合，得到多元一次方程的解：
[0024] A= 13. 857,B=0·377,C= 2. 051，E=-0·329,F=0·707
[0025] 則焦炭平均粒度預測方程為：
[0026] D= 13. 857+0. 377*ΔT+2. 051*lgS-〇. 329*Pa +0. 707*Pffi
[0027] 利用上述公式求出表2實施例1?3配煤方案所煉焦炭平均粒度的預測值分別 為55. 32mm、55. 08mm和52. 36mm，經實際煉焦所得焦炭粒度分別為55. 15mm、55. 37mm和 52.02mm。實際值與預測值極為接近。
[0028] 表1五組試驗數據
[0029]

【權利要求】
1. 一種焦炭粒度的預測方法，其特徵在於：該方法包括如下步驟： 1) 計算得出配合煤中固-軟溫度間隔小於80°C且揮發份大於34%的煤種配入比例P 高以及揮發份低於20%的煤種配入比例P低； 2) 測定配合煤的基氏流動度，得到配合煤固-軟溫度間隔A T和配合煤基氏塑性流動 區域S ; 3) 設定D = A+B* A T+C*lgS+E*Pa +F*P低，其中D代表焦炭平均粒度預測值，單位為 mm，A、B、C、E、F 為常數； 4) 將5組配煤煉焦試驗或實際生產數據代入公式D = A+B* A T+C*lgS+E*Pa +F*P低， 計算得出常數A、B、C、E、F的值； 5) 擬定配煤方案，配得配合煤小樣，測定配合煤基氏流動度，得到配合煤固-軟溫度間 隔AT和配合煤基氏塑性流動區域S，根據步驟3)的公式和步驟4)計算得到的常數A、B、 C、E、F的值，即可求出焦炭平均粒度預測值D。
【文檔編號】G06F17/50GK104484495SQ201410635922
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月13日 優先權日:2014年11月13日
【發明者】鮑俊芳, 任玉明, 薛改鳳, 盛軍波, 陳勝春, 崔會明, 賈麗暉, 張雪紅, 項茹, 王元生, 周森林, 宋子逵, 陳鵬, 詹立志, 陳細濤, 謝傳斌, 萬基才 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司