炼焦配煤优化-2011-08-19

T /℃
7
配煤炼焦原理
互换性原理
日本城博提出用粘结 组分和纤维质组分来 指导配煤， 指导配煤，按照他的 观点，一是粘结组分， 观点，一是粘结组分， 其数量标志煤粘结能 力的大小； 力的大小；另一是纤 维质组分， 维质组分，它决定焦 炭的强度。 炭的强度。要制得强 度好的焦炭， 度好的焦炭，配合煤 的粘结组分和纤维质 组分应有适宜的比例， 组分应有适宜的比例， 而且纤维质组分应有 足够的强度。 足够的强度。
5
炼焦煤的相关指标
配煤炼焦的意义
我国发展炼焦配煤的必要性 1、炼焦煤储量不容乐观 我国炼焦煤占世界查明储量的13%，占我国煤炭总量的 26.63%，主焦煤和肥煤分别占炼焦煤的21%和13%。 2、煤炭资源分布不均匀 我国煤炭资源的地理分布极不平衡，大体上是北多南少， 西多东少，具有天然的区域分异性。 3、炼焦用煤质量较差 我国炼焦煤一般属于较难洗选的煤，洗精煤的灰分和硫分 都很高，导致用量受到一定限制
3
炼焦配煤的概念及相关指标
炼焦煤的相关指标
水分：将煤加热到105～110℃并保持恒温，直至煤样处 水分： 于恒重时，煤样的失重即为煤样水分的质量，该质量占煤样 质量的百分比即为水分。配合煤的水分一般在4～12%。 细度： 细度：炼焦用煤使用小于3mm粒级所占的含量（细度） 作为入炉煤的细度。常规炼焦（顶装煤）时为75%~80%，配 型煤炼焦时约85%，捣固炼焦时为90%以上。 灰分： 灰分：将煤在815℃的条件下完全燃烧后所得的残渣作为 煤的灰分，残渣占煤样质量的百分数，称为煤的灰分产率。 硫分： 硫分：在炼焦过程中，煤中的部分硫酸盐和硫化铁转化 为FeS、CaS、FenSn+1而残留在焦炭中，另一部分如有机硫 则转化为气态硫化物，在流经高温焦炭层缝隙时，部分与焦 炭反应生成复杂的硫碳复合物而装入焦炭。
11
配煤炼焦原理
目前各国发展的配煤技术几乎都与煤岩学发生联系， 目前各国发展的配煤技术几乎都与煤岩学发生联系，主要 是基于以下几个基本原理： 是基于以下几个基本原理： 煤是不均匀的有机物混合体，这些有机物的性质不同， （1）煤是不均匀的有机物混合体，这些有机物的性质不同，在 配煤中的作用不同，因此可以说每一种煤都是天然的配煤。 配煤中的作用不同，因此可以说每一种煤都是天然的配煤。 活性成分的反射率分布图解是炼焦煤性质的首要指标， （2）活性成分的反射率分布图解是炼焦煤性质的首要指标，各 种煤的活性成分质量不均一，质量差别很大， 种煤的活性成分质量不均一，质量差别很大，所含的活性成分 的组成也不同，因此每一种煤的活性成分反射率图解呈正态分 的组成也不同， 布。 另一个重要的指标是惰性成分含量， （3）另一个重要的指标是惰性成分含量，惰性成分和活性成分 都是配煤中不可或缺的成分， 都是配煤中不可或缺的成分，配煤中主要视不同活性成分与适 量惰性成分的组合。 量惰性成分的组合。 成焦过程中，煤粒间并不是互熔成均一的焦块， （4）成焦过程中，煤粒间并不是互熔成均一的焦块，而是通过 煤粒间的界面反应，键合而联结起来的， 煤粒间的界面反应，键合而联结起来的，当然也还有物理结合 的过程。 的过程。
9
配煤炼焦原理
上述方法都是按照“以焦、肥煤为主， 上述方法都是按照“以焦、肥煤为主，气、肥、焦按一 定比例配合”的模式配煤， 定比例配合”的模式配煤，现代焦炉几乎都沿用这种由多种 炼焦煤配合炼焦的模式。 炼焦煤配合炼焦的模式。 现行配煤技术不足之处在于很少吸取近代焦化基础理论 方面所获得的成果，始终停留在定性的、经验的配煤阶段， 方面所获得的成果，始终停留在定性的、经验的配煤阶段， 这样难免使煤料调配不精或不准。 这样难免使煤料调配不精或不准。 造成这一结果的主要原因是现行的配煤技术是以现行炼 焦煤分类为基础，这样的分类方法有诸多问题， 焦煤分类为基础，这样的分类方法有诸多问题，它对配煤技 术的作用是有一定限度的。 术的作用是有一定限度的。
14
谢谢！ 谢谢！
15
8
配煤炼焦原理
传氢共炭化原理
煤料的共炭化： 煤料的共炭化：炼焦煤和非炼焦煤如沥青类有机物共炭 化得到结合较好的焦炭。 化得到结合较好的焦炭。 由于主焦煤量愈来愈少，因此不用或少用主焦煤的配煤方 法得以发展。大量采用非粘结煤与弱粘结煤，通过添加剂从化 学、物理性能上对这些煤进行改质，在共碳化过程中达到类似 优质炼焦煤的水平，以改善焦炭的质量。
12
配煤炼焦原理
镜质组平均最大反射率是代表煤变质程度的最佳参数
配合煤镜质组的反射率分布应尽可能均匀;没有太大的凹口; 配合煤镜质组的反射率分布应尽可能均匀;没有太大的凹口; 曲线连续;最高峰在1.2~1.3%之间。 曲线连续;最高峰在1.2~1.3%之间。 1.2~1.3%之间 煤岩学配煤的主要优点是为定量配煤提供了理论依据。 煤岩学配煤的主要优点是为定量配煤提供了理论依据。
10
配煤炼焦原理
煤岩学配煤理论
煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科。 煤岩学是用研究岩石的方法来研究煤的学科。它以显微镜 为主要工具，兼用肉眼和其他技术手段， 为主要工具，兼用肉眼和其他技术手段，研究自然状态下煤的 岩相组成、成因、性质、变质程度及加工利用性质。 岩相组成、成因、性质、变质程度及加工利用性质。 煤岩学起始于1830年，英国的Hutton为煤岩学奠定了基础。 他发明了光片技术，1919年，英国M.Stopes提出了将宏观煤岩 成分划分为4中类型：镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。促使了煤岩学 的系统发展。1928年E.Stach发明了粉煤光片，从而促进了应用 煤岩学的发展。反射率测定方法的应用对煤岩学的发展起了重 大作用，自20世纪70年代以来，由于计算机技术和图像分析设 备的应用，煤岩学得到更加迅速的发展和广泛的应用。
4
炼焦配煤的概念及相关指标
煤化度： 煤化度：通常可以用可燃基挥发分和镜质组平均最大反 射率表示。挥发分 挥发分是指在高温（900℃）条件下，将煤隔绝 挥发分 空气加热一定时间，煤的有机质发生热解反应，呈气态析出 的小分子化合物。煤的镜质组反射率 煤的镜质组反射率是指镜质组在绿光中的 煤的镜质组反射率 反射光强相对于垂直入射光强的百分比。在粉煤光片上测得 的大量随机反射率的平均值即为平均随机反射率 平均随机反射率。 平均随机反射率 粘结性： 粘结性：煤的粘结性是指烟煤在干馏时产生的胶质体粘 结自身和惰性物料的能力。通常用粘结指数（G）或胶质层 指数（Y）表示。粘结指数G的测量通过将煤样与标准煤在坩 粘结指数G 粘结指数 埚内混匀后，在马弗炉中灼烧一定时间，冷却后称量焦渣的 重量，根据计算公式得到该种煤的粘结指数，其值一般在 58~72。胶质层最大厚度Y（mm）是煤在胶质层测定仪中所 胶质层最大厚度Y mm） 胶质层最大厚度 测得的指标，它代表煤的粘接性、胶质体流动性、热稳定性 及透气性等，一般在17~22mm范围内。
6
配煤炼焦原理
胶质层重叠原理
y/mm /
30
肥煤 肥煤 气肥煤 焦肥煤 焦煤 焦瘦煤
320 360 400 440
25
20
15
10
焦瘦煤 瘦煤
480
5
该理论认为： 该理论认为：配合 煤中各单种煤的胶质体 的软化区间和温度间隔 能较好地搭接， 能较好地搭接，使得配 合煤在炼焦过程中， 合煤在炼焦过程中，能 在较大的温度范围内处 于塑性状态， 于塑性状态，从而改善 粘结过程， 粘结过程，并保证焦炭 结构的均匀性。 结构的均匀性。
13配Leabharlann 炼焦的优化配煤炼焦优化目标 一是在给定煤源、焦炭质量满足某一条件下， 一是在给定煤源、焦炭质量满足某一条件下，使得配合煤的 成本达到最低的配煤方案； 成本达到最低的配煤方案； 二是在可能条件下使焦炭质量达到最优的配煤方案 约束条件 焦炭的质量指标约束(灰分，硫分，强度等) 焦炭的质量指标约束(灰分，硫分，强度等)、 配比最低限度约束、炼焦煤源约束、 配比最低限度约束、炼焦煤源约束、某些特殊质量要求等 该类方程为单目标或者多目标线性规划方程组， 该类方程为单目标或者多目标线性规划方程组，可以采用 单纯形方法求解
炼焦配煤优化
吴小兵 2011年08月19日
报告内容
炼焦配煤的概念及相关指标 炼焦配煤的意义 炼焦配煤理论 炼焦配煤方案的优化
2
炼焦配煤的概念及相关指标
基本概念
炼焦用煤是指在焦炉炼焦条件下，用于生产一定质量焦 炼焦用煤 炭的原料煤。 炼焦煤是指单种煤炼焦时，可以生成具有一定块度和机 炼焦煤 械强度的焦炭的煤。这类煤具有一定粘结性（能够在高温条 件下融化、粘接其他物质）。炼焦煤按变质程度可以划分为 气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤。 炼焦是将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热放出 炼焦 水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为 主体的焦炭。 炼焦配煤是指将几种不同类别的炼焦用煤，按一定比例 炼焦配煤 配合作为加入炼焦炉炼焦的过程。