一種焦炭質量預測方法技術

本發明專利技術公開了一種焦炭質量預測方法，包含：選取膠質體含量MP、鏡質組含量V、揮發分含量V

【技術實現步驟摘要】
一種焦炭質量預測方法


[0001]本專利技術屬于焦化
，特別涉及到一種焦炭質量預測方法。

技術介紹

[0002]當前，世界產鐵量主要來源于高爐煉鐵。與現有的非高爐煉鐵技術相比，高爐煉鐵具有技術經濟指標良好、工藝簡單、生產量大、能耗低的特點，預測在未來的一段時間內高爐煉鐵仍將是主要的產鐵工藝。焦炭是高爐煉鐵的重要原燃料，其發揮了熱源、還原劑、料柱骨架及鐵水滲碳等重要作用。焦炭質量對高爐焦比、生產效率、鐵水質量及經濟效益等具有重要影響。高爐大型化和噴煤技術的發展，煤比不斷提高，焦炭在高爐中負荷增加，因此對焦炭質量的要求也日趨嚴格。所以合理化預測焦炭的質量，最優化配煤煉焦具有十分重要的意義。
[0003]焦炭質量與煉焦煤的基本性質與焦化過程密不可分。煉焦過程是一個具有多參數、時變、非線性和不確定性等特性的復雜生產過程。因此，常采用較為穩定的生產工藝進行實際生產。焦炭質量主要取決于原料煤的膠質體、煤巖組分及灰分組成等基本性質。熱塑性區間內膠質體的含量可從一定程度上表征焦炭的強度。煤巖組分中的活性組分(鏡質組和半鏡質組)在焦化過程中能夠熱解生成非揮發分液相產物，黏結其他有機組分促使形成塊狀焦炭，且在其他組分含量相同情況下，活性組分含量越高，則焦炭熱態性能越好。灰分中的諸多物質對焦炭的反應性和反應后強度具有極大的影響。原煤中K、Na、Fe、Ca、Mg等金屬氧化物含量增高時，可促使焦炭的反應性增高，而Ti氧化物對焦炭的反應后強度具有一定的促進作用。
[0004]目前，基于煤基本性質已建立多種焦炭質量預測模型，其主要依靠原煤的工業分析、元素分析及煤巖組分等作為基本信息，構建焦炭性能與原煤基本性質間的線性關系。但是上述焦炭質量預測模型忽略了膠質體含量及煤中灰分氧化物對焦炭質量的影響，造成焦炭質量模型產生誤差，導致難以準確指導配煤煉焦。基于以上的技術背景，有必要提出一種新的焦炭質量預測方法。

技術實現思路

[0005]為了解決現有的技術問題中的至少一項，本專利技術提出了一種焦炭質量預測方法。該方法通過煤結構參數準確預測焦炭質量，借以優化焦炭性能，提升焦化技術水平。
[0006]依據本專利技術，提供一種焦炭質量預測方法，包含以下步驟：
[0007]選取膠質體含量MP、鏡質組V含量、揮發分含量V
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、催化指數MCI作為焦炭質量模型的預測參數，選取焦炭反應性CRI和焦炭反應后強度CSR為預測目標值；
[0008]依據所述焦炭質量模型的預測參數和所述預測目標值分別構建回歸模型，并統一定義目標函數；
[0009]處理合并焦炭質量的所述回歸模型與所述目標函數，將所述目標函數對回歸模型中的系數值進行數學求導，得到正規參數方程；
[0010]求解所述回歸模型中的系數，得到每個所述預測模型所對應的系數值，從而得到焦炭質量預測模型。
[0011]根據本專利技術的一個實施例，所述催化指數MCI的計算公式如下：
[0012][0013]其中，A
d
為煤干燥基下灰分含量。
[0014]根據本專利技術的一個實施例，若煤中含外加無機礦物，則依據催化指數計算公式中所存在的金屬氧化物進行歸一化處理。
[0015]根據本專利技術的一個實施例，所述回歸模型為四元線性模型。
[0016]根據本專利技術的一個實施例，所述四元線性模型的通式為：
[0017][0018]其中，β0、β1、β2、β3、β4均為回歸系數，即β0、β1、β2、β3、β4應使回歸估計值與實際觀測值y的偏差平方和最小。
[0019]根據本專利技術的一個實施例，所述目標函數為：
[0020][0021]其中，i是試驗數據組數量，y
i
是第i組數據的實際觀測值。
[0022]根據本專利技術的一個實施例，所述正規參數方程為：
[0023][0024][0025]·
[0026]·
[0027]·
[0028][0029]根據本專利技術的一個實施例，所述回歸模型的系數采用最小二乘法求解。
[0030]根據本專利技術的一個實施例，進一步包括檢測待預測煤的膠質體含量MP、鏡質組含量V、揮發分含量V
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，并計算相應的催化指數MCI，根據所述焦炭質量預測模型來預測所述待預測煤的焦炭質量。
[0031]由于采用以上技術方案，本專利技術與現有技術相比具有下列有益效果中的至少一項：
[0032](1)該方法可在煤種多樣性存在下準確構建焦炭質量預測模型，快速獲取最優化煤樣配比，方便于實際應用；
[0033](2)該模型考慮膠質體及外加無機物對焦炭質量的影響特征，利用煤結構參數準確預測焦炭質量，借以優化焦炭性能，提升焦化技術水平。
附圖說明
[0034]圖1為根據本專利技術的焦炭質量預測方法的總體流程圖。
具體實施方式
[0035]為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。
[0036]本專利技術提供了一種焦炭質量預測方法。該方法總體包含下文介紹的多個步驟。
[0037]步驟S1：選取膠質體含量MP、鏡質組含量V、揮發分含量V
ad
、催化指數MCI作為焦炭質量模型的預測參數，選取焦炭反應性CRI和焦炭反應后強度CSR為預測目標值。
[0038]膠質體含量MP決定了煤的黏結性。煤的黏結性是煤在隔絕空氣條件下加熱時，形成具有可塑性的膠質體，黏結本身或外加惰性物質的能力。它是煉焦用煤的重要工藝性質。煤料的黏結性指標是影響焦炭強度的重要因素。
[0039]鏡質組V是煤中最主要的顯微組分。鏡質組在成焦過程中熱解生成非揮發性液相產物，黏結其他隋性組分使之形成塊狀焦炭，是決定焦炭質量的最重要活性組分。
[0040]揮發分V
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是影響焦炭質量的重要參數。當揮發分過高時，收縮度大，易造成焦炭平均粒度呈條狀減小，抗碎強度降低，焦炭氣孔壁薄，氣孔率增大。而揮發分偏低，焦炭收縮度小，易造成爐墻壓力增大，還可能造成難推焦，損壞焦爐設備。
[0041]催化指數MCI可綜合評價礦物質對焦炭反應性的影響。在本專利技術的一些實施例中，催化指數MCI的計算公式如下：
[0042][0043]其中，A
d
為煤干燥基下灰分含量。
[0044]可選地，在本專利技術的一些實施例中，若煤中含外加無機礦物，則依據催化指數計算公式中所存在的金屬氧化物進行歸一化處理。
[0045]焦炭反應性CRI和焦炭反應后強度CSR是衡量焦炭熱反應性能的一個重要指標，焦炭與CO2的反應程度直接反映了其在高爐中的行為。焦炭的反應性CRI是指焦炭與二氧化碳、氧和水蒸氣等進行化學反應的能力，焦炭反應后強度CSR是指反應后的焦炭在機械力作用下抵抗碎裂和磨損的能力。焦炭在高爐煉鐵進程中，要與二氧化碳、氧和水蒸氣發生化學反應。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種焦炭質量預測方法，其特征在于，包含以下步驟：選取膠質體含量MP、鏡質組含量V、揮發分含量V
ad
、催化指數MCI作為焦炭質量模型的預測參數，選取焦炭反應性CRI和焦炭反應后強度CSR為預測目標值；依據所述焦炭質量模型的預測參數和所述預測目標值分別構建回歸模型，并統一定義目標函數；處理合并焦炭質量的所述回歸模型與所述目標函數，將所述目標函數對回歸模型中的系數值進行數學求導，得到正規參數方程；求解所述回歸模型中的系數，得到每個所述預測模型所對應的系數值，從而得到焦炭質量預測模型。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化指數MCI的計算公式如下：其中，A
d
為煤干燥基下灰分含量。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，若煤中含外加無機礦物，則依據催化指數計算公式中所存在的金屬氧化物進行歸一化處理。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述回歸模型為四元線性模型...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邱淑興，黃先佑，于秀芳，方云鵬，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：