一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法

摘要

本发明提供了一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法，所述方法采用单种煤的硫分和单种煤在炼焦过程中硫分转化系数、全焦率及在配合煤中的配用比例为参数来预测配合煤冶炼焦炭中硫分，所述配合煤冶炼焦炭中硫分的预测计算方法为：

说明书

技术领域

本发明涉及配合煤炼焦技术领域，具体涉及一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法。

背景技术

焦炭是高炉冶炼的原料之一，焦炭是用炼焦煤经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段炼成的，即高温炼焦(高温干馏)。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。焦炭的性能指标影响着高炉操作，其中焦炭硫分每升高0.1个百分点，高炉燃料比增加1.5％～2％。因此，焦炭硫分是高炉冶炼过程中严格控制指标之一。

为了准确控制焦炭中硫分，必须要有相应方法能够精确预测配合煤冶炼焦炭中硫分。煤中硫分以无机硫、有机硫等多种形态存在，在炼焦过程中一部分硫以气态形式随荒煤气排出，而其余部分残留焦炭中。目前一般利用配合煤的硫分和挥发分等来预测焦炭硫分，并将组成该配合煤的多种单种煤均按相同的硫分转化系数进行处理。但由于不同的单种煤在炼焦过程中其硫分的转化系数并不完全相同，而且配合煤由多种单种煤混合而成，当配煤方案改变时，配合煤中硫的转化系数也可能发生变化。因此，在目前常用的预测焦炭硫分的方法中不同的单种煤采用同样的硫分转化系数，可能导致预测结果出现偏差。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法，通过本发明方法预测焦炭硫分，预测精度有了很大提高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法,所述方法包括：

将炼焦单种煤i进行破碎并混匀，取样分析得出炼焦单种煤i的硫分；

调节所述炼焦单种煤i的水分；

取所述炼焦单种煤i进行炼焦试验，获得所述炼焦单种煤i的质量；

将所述炼焦试验后得到的焦炭冷却，获得所述焦炭的质量；

检测得出单种煤i冶炼所述焦炭的硫分；

计算得出单种煤在炼焦过程中硫分转化系数及全焦率；

预测配煤方案中配合煤冶炼焦炭中硫分；所述配合煤冶炼焦炭中硫分的预测计算方法为：：

式中：

St_配焦：配合煤冶炼焦炭的硫分预测值，％；

St_单煤i：单种煤i的硫分，％；

K_i：单种煤i炼焦的全焦率，％；

X_i：单种煤i在配合煤中的质量配用比例，％；

Y_i：单种煤i的硫分转化系数；

a：修正值，用于修正炼焦试验与大焦炉生产之间的误差；

所述i为1至n。

作为进一步的优选，所述单种煤i的硫分转化系数为：Y_i＝St_单焦i/St_单煤i，其中，所述St_单焦i为炼焦试验后单种煤i冶炼焦炭的硫分，所述St_单煤i为单种煤i的硫分。

作为进一步的优选，所述St_单煤i由红外光谱法检测分析炼焦试验前的单种煤得出，所述St_单焦i由红外光谱法检测分析炼焦试验后所得单种煤焦炭或焦渣得出。

作为进一步的优选，所述单种煤i炼焦的全焦率为K_i＝m_焦/m_煤，其中，所述m_焦为炼焦试验后所得焦炭或焦渣的质量；所述m_煤为炼焦试验前炼焦单种煤i的质量。

作为进一步的优选，所述炼焦试验为坩埚焦试验或小焦炉炼焦试验。

作为进一步的优选，所述小焦炉炼焦试验为公斤级或百公斤级。

作为进一步的优选，所述小焦炉炼焦试验的方法包括：将炼焦煤进行破碎并混匀，将所述炼焦煤调节水分后置于小焦炉炉膛内，启动升温程序开始炼焦，高温干馏，待焦炭成熟后停止炼焦试验，将焦炭从炉膛内取出并进行熄焦，待焦炭降至常温后进行检测分析。

作为进一步的优选，以多组配煤方案中单种煤的硫分、硫分转化系数、全焦率及单种煤在配合煤中的配用比例为参数，预测出多组焦炭的硫分St_配焦，与实际生产中大焦炉生产的焦炭中硫分进行对比得到差值，所述差值的平均值即为修正值a。

作为进一步的优选，所述修正值a为-0.02～0.02。

本发明的有益效果是：

(1)本发明方法基于炼焦试验结果，以单种煤的硫分、单种煤在炼焦过程中硫分转化系数及全焦率以及单种煤在配合煤中的配用比例等作为参数来预测焦炭硫分，充分考虑了不同单种煤在冶炼成焦炭后的差异性，克服了现有技术中经验公式将不同煤的硫分的转化系数确定为在一定区间上的固定值的缺点，预测精度大大提高，预测模型具有普遍适用性，不因配煤方案变动太大而导致预测精度降低。

(2)本发明采用大焦炉生产数据对以小焦炉炼焦试验数据为基础的预测结果进行修正，消除了由于小焦炉与工业生产中大焦炉存在的偏差而引起的预测精度降低的问题。

(3)在没有条件进行小焦炉炼焦试验时，本发明可进行坩埚焦试验为基础来预测，使用较灵活。

具体实施方式

针对现有技术中预测焦炭硫分的方法精度不准的问题，本发明提供了一种预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法，所述方法基于炼焦试验结果，以单种煤的硫分、其在炼焦过程中硫分转化系数及全焦率、在配合煤中的配用比例等作为参数来预测焦炭硫分，预测精度大大提高，而且预测模型具有普遍适用性，不因配煤方案变动太大而导致预测精度降低。

本发明实施例预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法,以单种煤的硫分和单种煤在炼焦过程中硫分转化系数、全焦率及在配合煤中的配用比例作为参数来预测焦炭硫分，所述配合煤冶炼焦炭的硫分预测计算方法为：

式中：

St_配焦：配合煤冶炼焦炭的硫分预测值，％；

St_单煤i：单种煤i的硫分，％；

K_i：单种煤i炼焦的全焦率，％；

X_i：单种煤i在配合煤中的质量配用比例，％；

Y_i：单种煤i的硫分转化系数；

a：修正值，用于修正炼焦试验与大焦炉生产之间的误差。

煤的硫分转化系数：Y_i＝St_单焦i/St_单煤i

＝(m_焦*St_单焦i)/(m_焦*St_单煤i)

＝(m_焦*St_单焦i)/(K_i*m_煤*St_单煤i)

＝(m_焦*St_单焦i)/[K_i*(m_煤*St_单煤i)]

＝m_焦，_硫/(K_i*m_煤，_硫)

故m_焦，_硫＝Y_i*K_i*m_煤，_硫

根据硫元素的质量守恒定律：

m_配焦，_硫＝m_焦1，_硫+……+m_焦n，_硫(将m_焦，_硫＝Y_i*K_i*m_煤，_硫代入)

m_配焦，_硫＝Y₁*K₁*m_煤1，_硫+……+Y_n*K_n*m_煤n，_硫

左右分别代入m_配焦，_硫＝m_配焦*St_配焦，m_焦i，_硫＝St_单煤i*m_煤i，可得

m_配焦*St_配焦＝Y₁*K₁*St_单煤1*m_煤1+……+Y_n*K_n*St_单煤n*m_煤n

m_配焦*St_配焦＝Y₁*K₁*St_单煤1*X₁*m_配煤+……+Y_n*K_n*St_单煤n*X_n*m_配煤

St_配焦＝Y₁*K₁*St_单煤1*X₁*m_配煤/m_配焦+……+Y_n*K_n*St_单煤n*X_n*m_配煤/m_配焦

St_配焦＝(Y₁*K₁*St_单煤1*X₁+……+Y_n*K_n*St_单煤n*X_n)/(m_配焦/m_配煤)

由于

m_配焦/m_配煤

＝(m_焦1+……+m_焦n)/m_配煤

＝(K₁*m_煤1+……+K_n*m_煤n)/m_配煤

＝(K₁*X₁*m_配煤+……+K_n*X_n*m_配煤)/m_配煤

＝K₁*X₁+……+K_n*X_n

因此

St_配焦＝(Y₁*K₁*S_td,煤1*X₁+……+Y_n*K_n*S_td,煤n*X_n)/(K₁*X₁+……+K_n*X_n)。

式中，m_焦、m_煤分别为焦炭、煤的质量。

m_焦，_硫、m_煤，_硫分别为焦炭、煤中硫的质量。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。

实施例1

在大焦炉生产中，本发明实施例1预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法,以单种煤的硫分和单种煤在炼焦过程中硫分转化系数、全焦率及在配合煤中的配用比例作为参数来预测焦炭硫分，所述配合煤冶炼焦炭的硫分预测计算方法为：

式中：

St_配焦：配合煤冶炼焦炭的硫分预测值，％；

St_单煤i：单种煤i的硫分，％；

K_i：单种煤i炼焦的全焦率，％；

X_i：单种煤i在配合煤中的质量配用比例，％；

Y_i：单种煤i的硫分转化系数；

a：修正值，用于修正炼焦试验与大焦炉生产之间的误差。

其中，所述单种煤i的硫分转化系数为：

Y_i＝St_单焦i/St_单煤i，其中，St_单焦i为炼焦试验中单种煤i冶炼焦炭的硫分，St_单煤i为单种煤i的硫分。

所述St_单煤i、St_单焦i根据国标(GB/T>

单种煤i炼焦的全焦率K_i＝m_焦/m_煤，其中，所述m_焦为炼焦试验后所得焦炭或焦渣的质量，kg；所述m_煤为炼焦试验前炼焦单种煤i的质量，kg。

炼焦试验为小焦炉炼焦试验。

以7.63m生产焦炉的一组配煤方案为例，通过上述方法进行计算，预测配合煤冶炼焦炭的硫分(实测值为0.72％)。

首先开展炼焦试验，计算所有单种煤的全焦率(K_i)和硫分转化系数(Y_i)。炼焦试验采用300kg小焦炉炼焦试验，具体方法为：将炼焦煤进行破碎并混匀，稍后取样做煤中硫分(St_单煤i)等分析，将炼焦煤水分调至10％后，取380kg(m_煤i)炼焦煤置于纸箱中，用装煤车将纸箱推进焦炉炉膛内，关闭炉门并启动升温程序开始炼焦，经过一定时间的高温干馏(18h-22h)，待焦炭成熟后停止炼焦试验，用推焦车将焦炭从炉膛内推出并进行熄焦，待焦炭降至常温后进行各种检测分析，得到焦炭的总质量(m_焦i)、硫分(St_单焦i)等数据。由计算公式计算出该炼焦煤的全焦率(K_i)和硫分转化系数(Y_i)。经过一系列300kg小焦炉炼焦试验，便可得出所有单种煤的全焦率(K)和硫分转化系数(Y)。本例中300kg焦炉与生产焦炉相关性较好，a值取0。

表1

将上表中数值代入St配焦的计算公式：

实施例2

在大焦炉生产中，本发明实施例2预测配合煤冶炼焦炭中硫分的方法中所述配合煤冶炼焦炭的硫分预测计算方法为：

式中：

St_配焦：配合煤冶炼焦炭的硫分预测值，％；

St_单煤i：单种煤i的硫分，％；

K_i：单种煤i炼焦的全焦率，％；

X_i：单种煤i在配合煤中的质量配用比例，％；

Y_i：单种煤i的硫分转化系数。

a：修正值，用于修正炼焦试验与大焦炉生产之间的误差。

由多组配煤方案的相关数据，预测出对应焦炭的硫分，然后与实际生产中大焦炉生产的焦炭中硫分，进行对比，所有差值的平均值即为修正值a。

所述单种煤i的硫分转化系数为：

Y_i＝St_单焦i/St_单煤i，其中，St_单焦i为炼焦试验中单种煤i冶炼焦炭的硫分，St_单煤i为单种煤i的硫分。

所述St_单煤i、St_单焦i根据国标(GB/T>

单种煤i炼焦的全焦率K_i＝m_焦/m_煤，其中，所述m_焦为炼焦试验后所得焦炭或焦渣的质量，kg；所述m_煤为炼焦试验前炼焦单种煤i的质量，kg。

下面以6m生产焦炉的一组配煤方案为例，通过上述方法进行计算，预测配合煤冶炼焦炭的硫分(实测值为0.71％)。

首先开展炼焦试验，计算所有单种煤的全焦率(K_i)和硫分转化系数(Y_i)。炼焦试验采用40kg小焦炉炼焦试验，具体方法为：将炼焦煤进行破碎并混匀，稍后取样做煤中硫分(St_单煤i)等分析，将炼焦煤水分调至10％后，取50kg(m_煤)炼焦煤置于铁箱中，再将铁箱置于40kg小焦炉炉膛内，并启动升温程序开始炼焦，经过一定时间的高温干馏(14h-19h)，待焦炭成熟后停止炼焦试验，将盛有焦炭的铁箱从炉膛内取出并进行熄焦，待焦炭降至常温后进行各种检测分析，得到焦炭的总质量(m_焦)、硫分等数据。由计算公式计算出该炼焦煤的全焦率(K_i)和硫分转化系数(Y_i)。经过一系列40kg小焦炉炼焦试验，便可得出所有单种煤的全焦率(K)和硫分转化系数(Y)。本例中40kg焦炉与生产焦炉的调整值a取为-0.02。

6m生产焦炉的一组配煤方案及相应的单种煤的硫分、硫分转化系数和全焦率等数据列于下表1中，将表中数值代入St_配焦的计算公式，便可预测由该配煤方案进行生产的焦炭中硫分含量。

表2

将上表中数值代入St配焦的计算公式：

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

(1)本发明方法基于炼焦试验结果，以单种煤的硫分、单种煤在炼焦过程中硫分转化系数及全焦率以及单种煤在配合煤中的配用比例等作为参数来预测焦炭硫分，充分考虑了不同单种煤在冶炼成焦炭后的差异性，克服了现有技术中经验公式将不同煤的硫分的转化系数确定为在一定区间上的固定值的缺点，预测精度大大提高，预测模型具有普遍适用性，不因配煤方案变动太大而导致预测精度降低。

(2)本发明采用大焦炉生产数据对以小焦炉炼焦试验数据为基础的预测结果进行修正，消除了由于小焦炉与工业生产中大焦炉存在的偏差而引起的预测精度降低的问题。

(3)在没有条件进行小焦炉炼焦试验时，本发明可进行坩埚焦试验为基础来预测，使用较灵活。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。