动态配煤下焦炭质量预测模型的分析研究毕业论文

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1、1文献综述1.1研究背景近几十年，随着高炉的大型化、富氧喷吹煤粉等技术的发展，高炉生产对焦炭质量的要求愈来愈高，稳定和改善焦炭质量已成为焦化行业所面临的主要课题之一。但用配煤炼焦实验来指导配煤存在工作量大、试验周期长等特点，生产上需要寻求更为快速、准确、科学的预测焦炭质量的方法。宝钢配煤工作主要依靠炼焦试验和生产经验为主，缺乏精确的焦炭强度模型进行预测，然而根据煤质数据预测焦炭质量，在世界范围已经引起重视。日本新日铁采用煤的最大流动度和煤灰碱度指数AI来预测CSR和CRI,美国内陆钢铁公司应用新日铁方法进行焦炭预测时

2、，由于原料煤胶质体流动度过高，且灰成分中含碱过多导致新日铁模型不适用,于是采用煤的硫分和煤的塑性温度范围以及煤灰碱度指数来预测焦炭强度，并认为仅根据煤岩特征并不能精确预测焦炭的热性质。日本钢管公司则考虑了炼焦工艺条件对焦炭质量的影响，增加了火道温度这一工艺因素对焦炭质量的影响。加拿大炭化研究所(CCRA)则采用膨胀度，配合煤挥发分和碱度指数来预测焦炭热性质；英国钢铁公司还采用煤的反射率和铁、钙、硅含量来预测。我国酒钢采用以煤的挥发分或反射率和惰性成分含量预测。可见，由于配煤实践和工艺条件不同，已有的预测方法和模型有各

3、自的适用范围，且需在大生产实践中不断修正。目前可供预测焦炭质量的不同模型应考虑到配煤的种类。1.2配煤炼焦技术1.2.1配煤炼焦的意义配煤炼焦就是将几种不同类别的炼焦用煤按一定比例配合作为加入炼焦炉炼焦的原料。配煤炼焦在合理利用炼焦煤资源、保证炼焦生产的顺利进行和提高焦炭质量等方面有重要的意义。(1)中国炼焦用煤产量较多，约占全国原煤总产量的40％以上，煤种也较全，但中国煤炭储量中，炼焦用煤只占27％。在炼焦用煤资源中高挥发分、黏结性中等的1/3焦煤和气煤约占45％，中等挥发分、黏结性较好的烟煤如焦煤、肥煤约占21％

4、和15％，低挥发分的瘦煤和贫瘦煤也占20％左右。由此资源特点可以看出，在炼焦用煤中，黏结性好的焦煤和肥煤资源比例比较小，必须采用配煤的方法和多用气煤和1/3焦煤的技术，扩大炼焦用煤资源，配煤炼焦的主要意义就在于此。(2)在炼焦技术上，大多数炼焦用煤单独炼焦都不能炼出符合高炉对焦炭强度的质量要求的焦炭，而黏结性较好的主焦煤即使能用其单煤练出强度合格的焦炭，但由于在炼焦过程中要产生较强的膨胀压力，而影响焦炉的寿命或造成推焦困难的问题，而肥煤虽有较好的黏结性，但单独炼焦时，练成的焦炭易形成部分蜂窝焦而影响焦炭强度，因此在炼

5、焦生产上都不采用单种煤炼焦，而是将几种类别的炼焦用煤配合使用，发挥各类煤在炼焦时的特点，扬长避短，优势互补，从而以经济合理的配煤方案练出质量符合要求的焦炭。(3)中国炼焦用煤中的焦煤、肥煤虽然黏结性好，但这两类煤在中国一般都是较难洗选的煤，洗精煤的灰高、硫高，使其用量受到一定限制，而中国所产的气煤和弱黏结性煤在炼焦中虽然黏结性差，但他们易选，灰低、硫低，其资源又较丰富，储量大、产量高、煤价相对较低，因而在配煤炼焦中，在一定比例的焦煤和肥煤基础上配入适量的气煤和弱黏结煤，因其挥发分高、收缩度大、便于推焦，且煤气焦化产品

6、回收也多，有利于焦化产品的回收利用，又能使焦炭质量符合炼铁高炉的技术要求。因此，现代化炼焦厂一般都根据资源特点采用配煤炼焦，使炼焦用煤资源得到合理利用，同时也改善了焦炭的质量，还可优化生产、降低成本，从而使配煤炼焦成为炼焦工业必然采用的基本措施。1.2.2配煤炼焦原理多年来，炼焦配煤理论发展较快，形成了多种配煤原理或配煤技术。最直观的配煤原理是胶质层重叠原理，以烟煤的大分子结构及其热解过程中由于胶质状塑性体的形成，使固体煤粒粘结的塑性成焦，由于不同烟煤所形成胶质状塑性体的数量和质量不同，导致粘结的强弱差别，并随气体析

7、出数量和速度的差异，得到不同质量的焦炭；第二类是基于煤的岩相组成不同，决定煤粒有活性组分和非活性之分，煤粒之间的粘结是在其表面进行，则以活性组分为主的煤粒相互间成流动状结合型，固化后不再存在粒子的原形，而以非活性组分为主的煤粒相互间的粘结则呈接触结合型，固化后保留粒子的轮廓，从而决定最后形成焦炭的质量，即所谓的表面结合成焦原理；第三类是20世纪60年代后期发展起来的中间相成焦原理认为烟煤在热解过程中产生的各向同性液体中，随热解进行会形成由大分子的片状分子排列而成的聚合液晶，即新的各向异性流动相态—中间相，成交过程就是

8、这种中间相在各向同性胶质体基体中的长大、融并和固化过程，不同的烟煤表现为不同的中间相发展深度，最后形成不同质量和不同光学组织的焦炭。近年来由于计算机的发展和应用，以信息和计算机为主的配煤专家系统，其原理更加考虑单种煤的特性，包括常规的粘结性和煤的光学组织对焦炭质量的贡献，把模糊的配煤理论数值化，引入性能价格比、质量权重、炼焦专家经验等概念，为焦