国内外煤资源情况与优化配煤技术PPT课件

国内外煤资源情况与优化配煤技术 主要内容 1、背景 2、国内外煤资源情况 3、优化配煤技术 3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 3·2、焦炭质量的控制与预测 3·3、推动配煤技术进步，合理利用宝贵的炼焦煤资源 3·4、重视煤灰成份对焦炭质量的影响 4、结语 1、背景 近年来，我国国民经济的持续高速发展极大地刺激了对钢铁的需求，因而强力拉动了炼焦生产的高速度发展。 2006年焦炭产量达到29768万吨，同比增长17.14%，机焦26279万吨，同比增长18.36%，占88.28％，土焦、改良焦1450万吨，占4.9％，半焦、 无回收焦炉焦1784万吨，占6％，焦炭出口1450万吨。焦炭产能的快速扩张导致炼焦煤供应紧张，炼焦煤价格大幅度升高，又由于高炉大型化、喷吹煤粉等技术的应用，对焦炭质量提出了更高的要求，致使优质炼焦煤供应更加紧张。同时，由于焦炭产能过剩，焦炭价格低迷。焦化行业面临着煤炭资源供应紧张和经济效益低下的双重压力，如何合理利用煤炭资源，提高企业经济效益，满足钢铁工业持续发展是摆在焦化企业面前的紧迫任务，也是长期任务。 2、国内外煤资源情况 2·1、国内煤资源情况 我国煤炭资源丰富，但炼焦用煤种只占已查明煤炭资源储量的26％（2675亿吨），至2001年底，中国炼焦煤种探明可采储量为660亿吨。在炼焦煤种资源中，由于煤的性质和质量等原因，并非所有的煤均可用于炼焦。目前实际生产的炼焦煤中约有50％用于生产炼焦精煤，其它均作为动力煤使用，使炼焦用煤更趋紧张。中国炼焦煤种分类资源储量分布见表2－1。 表2－1 中国炼焦煤种分类资源储量分布 由表2－1可见，中国炼焦煤品种齐全，但分布不均匀，气煤、1/3焦煤在炼焦煤查明储量中约占46%，而配煤的主要组分焦煤只占24%左右，肥煤和气肥煤合计仅占约13%，不仅如此，由于我国焦煤、肥煤储量中有部分高灰、高硫、难洗选的煤，不适用于炼焦，故优质焦煤和肥煤占查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%，焦煤和肥煤实属炼焦用煤的稀缺品种。炼焦煤各分类煤种产量分布（2003年）见表2－2。 表2－2 2003年中国炼焦煤种分煤种产量分布 从炼焦煤各分类煤种产量比例可见，气煤、1/3焦煤，瘦煤、贫瘦煤的产量略低于相应煤种的查明储量，肥煤、肥气煤产量远高于查明储量，而焦煤产量略低于查明储量。但是，由于灰分、硫分，粘结性等因素，真正作为炼焦用煤入洗的炼焦原煤仅占炼焦煤种产量的50%左右，资源回收率较低，部分炼焦煤仅作为动力煤使用。 2· 2、国外煤资源情况 目前，我国进口炼焦煤主要来自于澳大利亚、加拿大、印尼、蒙古等国。 2·2·1、BHP(必和必拓)煤资源情况 目前，我国进口澳大利亚炼焦煤的主要供应商是必和必拓 BHP-Billiton-BMA(BHP Billiton Mitsubishi Alliance)。2004年财政年度生产炼焦煤3536万吨。今后拟扩建炼焦煤生产达6000万吨/年。 BMA公司于2001年4月成立，是澳大利亚最大的煤炭生产及出口公司，也是世界海运炼焦煤市场的最大供货者。经营着昆斯兰等地区波纹盆地七个煤矿及麦考附近的Hay point运输码头。 七个煤矿分别是： 黑水矿（Black water mine）1400万吨/年（炼焦煤+动力煤）； 峰景矿（Peak down mine）900万吨/年； 萨阿吉矿（Saraji mine）800万吨/年； 诺唯驰矿（Norwich park mine ）550万吨/年（炼焦煤+低挥发份煤） 格瑞高矿（Gregary mine ）130万吨/年； 克里诺姆矿（Crinum mine）430万吨/年； Hay point运输码头。 表2-3 BHP–BMA煤质指标 续表2-3 BHP–BMA煤质指标 2· 2· 2、澳大利亚某矿业煤公司煤资源情况 澳大利亚也有碱金属或铁含量较高，所得焦炭热性质很差的煤，企业在采购时应格外注意。如澳大利亚某矿业公司煤质指标详见表2－4。 表2-4 澳大利亚某矿业公司煤质指标 表2-4 澳大利亚某矿业公司煤质指标（续一） 表2-5 澳大利亚某矿业公司煤所得焦炭质量指标（续二） 2· 3、拓展炼焦煤资源 2·3·1、充分利用国外优质炼焦煤资源 我国炼焦煤中优质焦煤和肥煤十分缺乏，开采和使用比例严重失调。为解决我国经济长期稳定发展与炼焦煤资源供应的协调，东部沿海省份应考虑多从国外进口优质焦、肥煤，各边境省份可从临近国家进口炼焦煤，减轻国内资源和运输压力，保护我国的炼焦煤资源。目前我国主要从澳大利亚和加拿大等国进口炼焦煤。政府应制定政策鼓励进口优质炼焦煤，同时限制炼焦煤出口。 2·3·2、添加添加剂和非炼焦煤炼焦 煤沥青、焦油渣加入配煤中可提高配合煤的粘结性，减少强粘结性煤的配入量或增加弱粘结性煤的配入量。该方法适于配煤粘结性偏低、强粘结性煤缺乏或煤沥青销路不畅的企业应用。随着我国焦炭产量的激增及煤焦油加工能力的提高，焦油渣和煤沥青产量大幅度提高，为炼焦配煤配加提供了物质基础。配加煤沥青或焦油渣炼焦会带来装煤困难和上升管结石墨等问题，可采用与煤料压块装炉—即型块配煤方式解决。 对于配煤粘结性较高的企业，可以考虑配加优质的不粘煤、无烟煤、延迟焦、焦粉等，既可以针对性地改善焦炭质量，又可以节省炼焦煤资源。 3、优化配煤技术 3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题 由于高炉容积日趋增大和风口喷煤量日渐提高，焦炭在高炉中停留时间随之增长，焦炭在高炉中劣化加剧。因此，提高焦炭质量是企业的紧迫任务。 目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、硫、M40、M10、反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。 我国几家大型钢铁企业的大型高炉焦炭质量达到以下指标：Aad≤12.5、St,d≤0.7、M40≥82、M10≤7、CRI≤30、CSR≥57。有些企业的焦炭质量远高于以上指标。 3·1、高炉对焦炭质量的要求和焦化生产面临的问题 焦炭质量不稳定,高炉的对应 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 是提高焦比. 如能将焦炭质量稳定在波动范围的下限，不仅降低了焦炭原料成本，而且有效保护了稀缺的中变质程度煤的有限资源. 因此,提高焦炭质量,首先应是稳定焦炭质量。 在当前煤炭市场资源紧张、秩序混乱和焦化厂储煤场地相对显得局促的情况下，实际上，稳定焦炭质量是相当困难的。目前，大多数大、中型焦化厂供煤点比 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 经济时代大幅度增多，供煤单位除了煤矿，洗煤厂，还出现供煤的中间商，再加上某些供煤单位为了追求利润， 利用煤分类和其分类指标本身存在的问题，使提供的牌号煤出现人为混煤现象。使原本技术基础不够牢固的经验配煤屡屡出现经验失灵现象。 3·2、焦炭质量的控制与预测 3·2·1、炼焦煤的评价与分类及分组 为合理地使用炼焦煤，炼焦生产企业对其进行分类及分组组和评价，据此，指导炼焦生产出质量满足用户要求的焦炭。通常，炼焦生产企业依据国家烟煤分类 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 对炼焦用煤的分类和分组方法进行采购、使用。但由于国标烟煤分类技术指标的局限性和煤结构的复杂性，使得属于同一牌号的炼焦煤单独炼焦时，得到的焦炭质量相差悬殊，在炼焦配煤中的作用有很大差异。因此如何对炼焦用煤进行评价、分类、分组，从而合理采购和使用，对炼焦生产企业就是一项十分重要的研究课题。 中国现行煤分类以挥发分为主要分类指标，煤的挥发分是表征煤的变质程度的指标。同一种煤中的镜质组、丝质组和稳定组具有不同产率的挥发分。煤中稳定组含量高的煤，用挥发分表征煤的变质程度会比实际偏低；反之，丝质组含量低，煤的变质程度会比实际偏高。另一项分类指标是煤的粘结性指标，粘结指数G、胶质层最大厚度Y和奥阿膨胀度b。其中，胶质层厚度仅仅是煤胶质体数量的指标，不是质量指标。因此，胶质层厚度相近的煤，焦炭质量可以相差很大。对于炼焦工作者来说，目前的煤分类，对于不同煤田相同牌号的煤在炼焦过程中不经炼焦试验不能确认其是否有互换性。 常用的评价炼焦用煤的技术指标主要有：挥发分Vdaf、灰分Ad、全硫Std、镜质组平均最大反射率Rmax、粘结指数G、胶质层最大厚度Y等。煤的变质程度：挥发分和镜质组平均最大反射率均是反映煤的变质程度的技术指标。挥发分测定方法简单、迅速、准确，但影响煤的挥发分的因素有：煤岩组成。煤的粘结性：选用粘结指数G，其意义是烟煤干馏时粘结其自身或外来的惰性物质的能力。胶质体数量：胶质层最大厚度Y表示胶质体的数量，不能反映胶质体的质量。为全面反应煤的粘结特性，还经常使用奥阿膨胀度和基氏流动度指标。结焦性：结焦性通常以单种煤或配合煤用40公斤或200公斤试验焦炉炼焦试验得到的焦炭强度来表示。按照评价方法应简单、迅速、科学合理的原则，首先用煤的灰分、挥发分、胶质层厚度、粘结指数初步评价煤的变质程度、胶质体数量、粘结性；用煤的镜质组反射率进一步分析煤的变质程度，用煤的反射率分布图分析煤的混质程度。最后进行试验焦炉炼焦试验评价煤的结焦性。综合考虑煤的各项指标后，划分类别和组别。 3·2·2、根据炼焦煤煤质指标控制与预测焦炭质量 如前所述，目前，评价焦炭质量的主要指标有：灰、硫、M40、M10、反应性（CRI）和反应后强度（CSR）。 3·2·2·1、焦炭灰分的控制与预测 煤中的灰分在炼焦时全部转入焦炭中。因此，算出或测出配合煤的灰分，根据成焦率就可以较准确的预测出焦炭的灰分，从而控制焦炭的灰分。也有企业根据生产数据得出的统计公式或预测模型预测和控制焦炭灰分。 3·2·2·2、焦炭硫分的控制与预测 煤中的硫分在炼焦时一部分转入焦炭中，其余部分转入荒煤气中。因此，算出或测出配合煤的硫分，根据成焦率和煤中硫在焦炭和荒煤气中的分配系数也可以较准确的预测出焦炭的硫分，从而控制焦炭的硫分。也有企业根据生产数据得出的统计公式或预测模型预测和控制焦炭硫分。 3·2·2·3、焦炭冷强度M40、M10的控制与预测 焦炭冷强度M40、M10主要与配合煤的挥发分、粘结性和结焦性及惰性组分含量等指标相关。在气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤种齐全且配比范围合理的条件下，焦炭的冷强度也能实现较好的控制与预测。焦化企业大多是根据生产数据和经验得出的统计公式或预测模型预测和控制焦炭冷强度。 3·2·2·4、焦炭热强度CRI、CSR的控制与预测 焦炭热强度CRI、CSR主要与配合煤的反射率分布、粘结性和结焦性、惰性组分含量、灰成分（灰催化指数）等指标相关。在气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤在配煤中煤种齐全且配比范围合理的条件下，焦炭的热强度也能实现一定程度的控制与预测。焦化企业大多是根据生产数据和经验预测和控制焦炭热强度，也有企业根据生产数据和经验得出的统计公式或预测模型预测和控制焦炭热强度。但焦炭热强度的控制和预测远比其他指标难。实际情况是：大部分企业其他指标控制较好，而热强度指标波动大且较难控制，规律难寻。目前，许多研究单位、大专院校和生产企业均在开展焦炭热强度的研究工作。 根据生产经验:焦化厂生产配煤的工艺指标一般可以控制在：Vad 25～28％，Y 15～18mm，粘结指数G 72～82，奥亚膨胀度b 30～50%，基氏流动度 100～2000，反射率Rrdm 1.00～1.08，惰性组分28～32%。配煤比合理，控制好这些指标，正常情况下，就能生产出较好的焦炭。尤其是冷态强度能达到一，二级冶金焦炭质量标准。热态强度多数情况可以达到较好水平，但可能波动较大。 3·2·3、单种煤及其焦炭热性质的关系 单种煤的结焦特性是配合煤结焦特性的基础，了解并掌握单种煤的结焦特性，尤其是对影响单种煤炼焦所获焦炭热性质的煤质指标进行系统分析与研究，是指导配煤炼焦的重要依据。 3·2·3·1、单种煤变质程度与焦炭热性质的关系 图3-1 单种煤挥发分对其焦炭热性质的影响 图3-2单种煤反射率对其焦炭热性质的影响 表征煤变质程度的指标挥发分Vdaf和镜质组最大反射率平均值与焦炭CRI、CSR之间的关系如图3-1和图3-2所示。煤的变质程度指标与焦炭CRI、CSR关系密切。随着变质程度的增加，焦炭反应性CRI逐渐降低，反应后强度CSR升高，在Vdaf为21%～30%左右，或反射率在1.0～1.7之间CRI达到最小值，CSR达到最大值。 焦炭的反应性受诸多因素的影响，研究表明：煤的变质程度直接影响焦炭的光学组织结构，而不同光学组织结构的CO2反应性是不同的。各种焦炭光学组织结构对CO2反应性的大小顺序依次为：各向同性>类丝炭和破片>镶嵌结构>纤维状>片状。 3·2·3·2、单种煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系 图3-3 单种煤Y对其焦炭热性质的影响 图3-4 单种煤G对其焦炭热性质的影响 图3-5 单种煤lgMF对其焦炭热性质的影响 图3-6单种煤a+b对其焦炭热性质的影响 煤的粘结性、结焦性指标与焦炭CRI和CSR之间均存在一定的关系，其中G值和奥亚膨胀度（a+b）值对焦炭反应性CRI的影响较大，G值、奥亚膨胀度（a+b）值和Y值对焦炭反应后强度CSR影响较大。煤的粘结性、结焦性指标对焦炭热性质的影响是非线性的，且在一定范围内出现极值。 在粘结性、结焦性指标较低时（在坐标系的左侧区域），焦炭的反应性CRI和反应后强度CSR值分布得比较分散。这是因为在此范围内多为瘦煤和气煤类煤，此时虽然粘结性、结焦性指标相差不大，但因变质程度有很大差别，故焦炭热性质的差异较大，这也说明在此范围内粘结、结焦性指标对焦炭热性质的表征能力较差。其后，随着粘结性、结焦性指标值的增加，焦炭反应性CRI逐渐减小，反应后强度CSR逐渐增大。 粘结性、结焦性指标对焦炭反应后强度CSR的影响大于对焦炭反应性CRI的影响。这是因为煤的粘结性指标是在煤炼焦过程中从不同角度表征煤热解时形成的胶质体的数量和质量，胶质体数量和质量适中，形成的焦炭具有较厚的气孔壁，经CO2反应后仍可保持较好的强度，因此煤的粘结性、结焦性指标与焦炭反应后强度CSR关系更密切。 3·2·3·3、单种煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系 煤的灰分在炼焦时全部转入焦炭，由于灰分与煤在加热时的膨胀及收缩性质不同，导致焦炭质量变差，且研究也表明灰分成分不同，对焦炭-CO2反应的催化作用性质及程度不同。 图3-7单种煤灰分对其焦炭热性质的影响 图3-8单种煤催化指数对其焦炭热性质的影响 单种煤灰分与焦炭热性质的关系图比较分散，这是由于单纯使用灰分指标没有考虑到灰分成分对焦炭热性质的影响的缘故。图中除编号为17、20的单种煤外，其它数据出现与理论上相反的规律，即随着灰分的增加，焦炭反应性CRI降低、反应后强度CSR增加。这是由于我国普遍存在的大多数低变质程度、高挥发分气煤灰分较低，而焦煤、肥煤的灰分较高，而煤的变质程度对焦炭热性质的影响起决定性作用，因此灰分的影响就处于次要位置没有被充分体现出来。 3·2·3·4、单种煤其它指标与焦炭热性质的关系 图3-9单种煤活惰比对其焦炭热性质的影响 图3-10 单种煤T3-T1值对其焦炭热性质的影响 单种煤的X值与焦炭的热性质有一定的关系。这可能是因为单种煤的X值与煤的变质程度有关， X值较小时的煤种多为粘结性较好的肥煤类煤，反应性较小，反应后强度较大；X值较大时的煤则多为气煤类煤，此时反应性较大，反应后强度较差；X值中等时，煤种可以是焦煤或瘦煤，虽然此时反应性在图中不是很分散，但焦炭的反应后强度却有很大差别。 图3-11 单种煤X值对其焦炭热性质的影响 整体上单种煤活惰比与焦炭热性质的关系不大，这是由于不同变质程度煤的活性组分质量不同，单种煤活惰比只是表征了煤中活性组分的数量，却没有表征活性组分的质量。因此单独考察活惰比与焦炭热态性质之间的关系意义不大。 单种煤软固化温度区间（T3-T1）与焦炭反应性CRI关系不大，与焦炭反应后强度CSR有一定关系。当（T3-T1）较小时，焦炭反应后强度CSR较低。这可能是因为（T3-T1）与煤的变质程度和粘结性有一定的关系，（T3-T1）值较小的煤多为瘦煤，此时变质程度较高、粘结性较差，因此焦炭的反应后强度CSR较低。 3·2·4、配合煤煤质指标与焦炭热性质的关系 由于通过单种煤焦炭热性质的加权平均值来求得配合煤焦炭热性质是很困难的。因此，进一步考察了配合煤煤质指标与焦炭质量的关系，以求找到预测配合煤焦炭热性质的方法，从而指导配煤炼焦。 在研究配合煤煤质指标意义及与焦炭热性质的关系时，配合煤矿物质催化指数、反射率使用的是单种煤矿物质催化指数、反射率的加权平均值，其它配合煤煤质指标则是实测值。 3·2·4·1、配合煤变质程度与焦炭热性质的关系 图3-12 配合煤挥发分与焦炭热性质的关系 图3-13配合煤反射率与焦炭热性质的关系 配合煤挥发分、反射率与焦炭热态性质的关系没有单种煤与焦炭热态性质的关系密切，但配合煤挥发分、反射率与焦炭反应性CRI的关系比与焦炭反应后强度CSR的关系密切。这是因为单种煤挥发分、反射率表征的是单种煤的变质程度，能够表述单种煤在各个变质阶段的内部大分子变化规律及炼焦特性，因此与焦炭热态性质的关系密切；配合煤挥发分、反射率不能准确表述配合煤内部煤质的特性，因此与焦炭热态性质关系的密切程度降低；但是配合煤的挥发分、反射率在某种程度上可以表征配合煤的配煤结构，例如：配合煤的挥发分偏低，则表示配合煤中变质程度高的煤相对配入量较多，自然反应性较低；配合煤的挥发分偏高，则表示配合煤中变质程度低的煤相对配入较多，自然反应性较高。 3·2·4·2、配合煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系 图3-14配合煤Y值与焦炭热性质的关系 图3-15 配合煤G值与焦炭热性质的关系 图3-16配合煤lgMF与焦炭热性质的关系 图3-17配合煤a+b值与焦炭热性质的关系 配合煤的粘结性质指标Y值、G值、基氏流动度lgMF与焦炭热态性质的关系非常密切，奥亚膨胀度（a+b）与焦炭热态性质的关系较小，而且配合煤的粘结、结焦性指标与焦炭反应后强度的关系更密切，这一点与单种煤的情况相同。以上情况进一步说明煤的粘结、结焦性指标能够不同程度表征煤炼焦时胶质体的性质及结焦能力，其中Y值可以描述胶质体的数量，而G值和基氏流动度lgMF能够描述胶质体的数量和性质，因此与焦炭热性质的关系最密切。 除奥亚膨胀度（a+b）外，其它三个配合煤粘结性、结焦性指标与焦炭热性质的关系显著大于其单种煤煤质指标与焦炭热性质的关系。这是因为单种煤焦炭的热性质除受到粘结、结焦性指标的影响外，还受到煤变质程度的影响，而且单种煤变质程度对其所获焦炭热性质影响较大，单种煤粘结、结焦性指标本身也受变质程度的制约，而配合煤的Y值、G值、基氏流动度lgMF是综合指标，已包含了配煤各组分相互影响的因素，因此与焦炭热态性质的关系比单种煤与焦炭热性质的关系更密切。 3·2·4·3、配合煤灰分及灰分成分与焦炭热性质的关系 图3-18配合煤灰分与焦炭热性质的关系 图3-19配合煤催化指数与焦炭热性质的关系 配合煤灰分在极值点左侧与焦炭反应性负相关，与焦炭反应后强度正相关，这是因为灰分较低的几种配合煤配入了灰分低、挥发分较高的气煤，配煤粘结性较差，这些因素导致焦炭反应性CRI和反应后强度CSR很差，没有显示出灰分对焦炭热性质影响的规律。 配合煤催化指数MCI′与焦炭热性质的关系密切，随着催化指数MCI′的增大，焦炭反应性CRI增大，反应后强度CSR降低。 3·2·4·4、配合煤其它指标与焦炭热性质的关系 图3-20配合煤活惰比与焦炭热性质的关系 图3-21配合煤T3-T1值与焦炭热性质的关系 图3-23配合煤X值与焦炭热性质的关系 配合煤活惰比及软固化温度区间（T3-T1）值与焦炭热态性质的关系不密切；配合煤焦炭收缩值X值与焦炭热态性质的相关关系很好，这可能是因为配合煤最终收缩值X值较小时配入的粘结性较好的肥煤类煤较多，故热性质较好；配合煤最终收缩值X值较大时，则说明气煤类煤配入量较大，故热性质较差，因此表现出配合煤最终收缩值X值与焦炭热态性质的关系很好。 由上述研究结果可知，影响焦炭热性质的煤质指标众多，配合煤的煤质指标对焦炭热性质的影响与单种煤煤质指标的影响相似，但又程度不同，说明配煤中各单种煤的相互作用和煤质指标与焦炭热性质之间的复杂关系。因此，采用传统的处理方法难以得到高可靠和高精度的预测焦炭热性质的公式或模型。 3·3、推动配煤技术进步，合理利用宝贵的炼焦煤资源 近年来, 通过增加优质炼焦煤的配用量,我国的焦炭质量有了明显的提高――焦炭的冷、热态强度提高，焦炭的灰分、硫分降低。但在原料煤配比选择和焦炭质量控制上主要仍是延用多年来传统的技术方式,仍根据生产经验以挥发分（Vdaf）、胶质层厚度（y）及粘结指数（G）为主要控制指标开展配煤工作，配煤技术较多停留在定性的、经验的阶段。 随着高炉冶炼技术的提高，要求焦炭质量――灰、硫、冷强度和热强度稳定和提高。传统的经验配煤由于不能很好地实现从定性到定量的转化，尤其是对热强度的控制难以奏效，若原料煤中有混合煤，就使得焦炭质量控制更加困难，企业只好多配用优质炼焦煤来保证焦炭各项质量指标不低于目标值，使企业的配煤成本增加且浪费了宝贵的优质炼焦煤。采用煤岩学配煤是解决这一问题的有效方法。 3·3·1、采用煤岩配煤技术开展科学配煤 3·3·1·1、煤岩配煤技术的概念 煤岩配煤技术是根据煤岩学的原理, 利用煤岩学的检测方法和煤岩参数, 指导炼焦原料煤管理、配合及其它煤焦工艺参数的调整, 预测、控制焦炭质量, 以达到稳定、提高焦炭质量、合理利用煤炭资源、降低生产成本的技术理论和技术方法。煤岩配煤的发展已经形成几条公认的基本原理： （1）煤是不均一的物质，煤是一种复杂的有机物质和无机物质的混合体。煤中有机物质的性质不同，在配煤中的作用不同。因此，可以说每种煤都是天然的配煤。根据煤在加热过程中的变化，把煤的有机物质按其在加热过程中能熔融并产生活性键的成分，视作有粘结性的活性成分；加热不能熔融的、不产生活性键的为没有粘结性的惰性成分。 （2）一种煤的活性成分的质量不是均一的，这可用反射率分布图来说明。活性成分的质量差别可以很大，不但不同变质程度煤差别大，而且即使是同一种煤，所含的活性成分的质量也可有相当的差别。如果以反射率表示一种单种煤中所含不同性质的活性成分（指镜质组）的组成，则每一种煤的活性成分反射率图都大体成正态分布。这使得煤镜质组反射率分布成为鉴别混煤的唯一有效方法。 （3）惰性组分与活性成分一样，同是配煤中不可缺少的成分，其含量的多少是决定配煤性质的又一重要指标。任何一种合理的炼焦配煤 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，都是不同质量不同数量的活性成分与适量惰性成分的组合。 （4）成焦过程中，不是煤粒相互熔融成均一焦炭的过程，而是通过煤粒间的界面反应、键合而连接成为焦块。 （1）煤岩学在炼焦煤采购管理中的应用 目前，各焦化厂选择供煤基地时，除考虑各煤种间相互的配合外，主要考虑其粘结性、挥发分、灰分、硫分的高低。而实际上，粘结性好坏、挥发分产率高低主要决定于煤变质程度和岩相组成，有时煤的还原程度也能引起粘结性异常。煤中灰分主要来自煤中矿物质，煤可选性大小取决于矿物质与有机组分之间不同的共生关系。另外，来自同一供煤基地的煤，由于产自不同煤层，其性质可以有非常显著的差别。运用煤岩学手段，结合供煤点煤田地质特性，有利于找到煤种适宜、煤质稳定并可保障供应的供煤基地。 3·3·1·2、煤岩学在炼焦煤采购和日常管理中的应用 （2）煤岩学在炼焦煤日常管理中的应用 目前很多供煤厂家是汽车送煤或站台发煤，其煤源本身就很复杂。同一厂家不同批次来煤，有时尽管常规检测属同一种煤，但煤岩特征差异较大，在配煤中所起的作用并不相同，把这样的煤作为单种煤，对配煤炼焦质量会产生非常不利的影响。 对入厂原料煤进行显微组分定量统计及镜质组反射率测定，运用这两个指标可以判别每次来煤是否稳定、正常。其中，镜质组反射率直方图可以非常直观地反映出混煤现象，并可从图中求出非正常煤的大致混入量；从显微组分定量统计结果的变化也可以看出来煤煤源发生的变化。 由于焦炭产能的大幅度增加，炼焦煤供应紧张，一家焦化企业用几十种煤的情况非常普遍。由于煤分类的局限性和煤的复杂性，再采用简单的按煤分类牌号堆放炼焦煤的方法就会出现配煤比没变，但焦炭质量明显变化的现象，为确保炼铁生产稳定，只能按焦炭质量下限进行生产，炼铁焦比高，配煤成本高，煤资源利用不合理。解决的方法是：按照单种煤的镜质组反射率基本一致，反射率分布图围成的面积绝大部分重叠（见图3－24），粘结性能和炼焦特性相近分类的原则进行堆放，就能使焦炭质量稳定，从而合理利用煤资源，降低了配煤成本。 3·3·1·3、煤岩学在煤场管理中的应用 图3－24 两种煤的反射率分布重叠图 研究表明，配合煤中单种煤的煤种结构不同，最佳配煤的反射率分布图的特征也不同。因此，应把配合煤反射率分布图特征也作为控制配煤的一个指标。 具体做法： 按配煤方案中各单种煤镜质组反射率分布，通过加权平均得出配煤的反射率分布，并力求调整到理想的配合煤的反射率分布图。应避免有明显凹口的配合煤反射率分布图出现，因为这样可使配合煤在结焦过程中保证塑性状态的良好衔接和合适的焦炭光学显微组织组成的形成，保证焦炭在结焦过程中和形成焦炭的微观结构得到优化。 这种方法的应用使许多企业提高了配煤的水平，稳定了焦炭质量，减少了优质炼焦煤的配入量。 3·3·1·4、煤岩学在优化配煤中的应用 图3－25 配合煤的反射率分布图 由于煤岩指标、数据众多和处理的复杂性以及煤质与焦炭质量之间的非线性关系，采用传统的经验配煤、经验公式和线性模型很难适应当前配煤工作的需要。采用人工神经网络及遗传算法结合计算机技术，通过采集大量配煤炼焦试验数据，运用这些新型数据处理方法来建立焦炭质量预测模型是近年来煤岩配煤工作的主要特点。这种综合了煤岩配煤理论、现代数学处理方法和计算机技术的配煤方法使配煤技术从经验的和定性的阶段进入科学的和数值化定量的新阶段。由于煤岩指标的采用，使配煤水平和焦炭质量指标预测精度明显提高，中钢集团鞍山热能研究院的研究工作证明了以上观点，见表3－1、表3－2、表3－3、表3－4。 3·3·2、应用煤岩学进行焦炭质量预测 表3－1 焦炭M40的预测 表3－2 焦炭M10的预测 表3－3 焦炭CRI的预测 表3－4 焦炭CSR的预测 信息技术、计算机技术和自动化技术使建立配煤专家系统成为可能。在建立了焦炭质量数值预测模型的基础上结合专家经验、煤焦数据库、生产管理流程可以建立针对具体焦化厂的配煤专家系统。 配煤专家系统的应用将煤资源、煤质指标、煤炭价格、焦炭质量要求、专家经验、煤焦历史数据等诸多因素相互关联，采用现代数学方法进行数值预测和方案优化，达到少用优质焦、肥煤，合理利用煤炭资源，降低配煤成本，提高配煤技术水平、管理水平和自动化水平等目的。 3·3·3、建立配煤专家系统 《焦炭质量预测及配煤专家系统》主体由数据库模块、煤场管理模块、焦炭质量预测模型模块、配煤优化系统模块四部分组成。 数据库模块主要负责相关的原料煤分析数据和炼焦实验数据、生产数据等的录入、存储、查询。 煤场管理模块，通过煤质分析掌握来煤的品种、价格、质量和数量，并有效控制混煤现象，以确保各类单种煤的合理堆放、确定存煤位置、存煤数量，为优化配煤提供到场煤资源的详细信息。参考以往炼焦配煤数据给出合理采购炼焦用煤计划。 焦炭质量预测模型模块，通过配合煤煤质指标与实验焦炉和生产焦炉焦炭质量之间的关系建立焦炭质量预测模型。根据数据库模块中到场煤煤质分析数据预测当前各配煤比的焦炭质量。 配煤优化系统模块根据煤场管理模块提供的信息和焦炭质量预测模型模块得出的一组配煤比，优化得出指导炼焦配煤生产的优化配煤比。 3·3·3·1、配煤专家系统结构 数据库主要包括：煤资源信息数据库和煤焦信息数据库。 煤资源信息数据库的功能主要是负责存储单种煤信息。主要包括单种煤的储量、开采、煤质、距离、价格、供应量等信息。 煤焦信息数据库的主要功能是负责存储配合煤、实验焦炉焦炭和生产焦炉焦炭的信息。 3·3·3·2、数据库模块 科学的煤场管理系统不仅有利于焦化厂全面、准确地掌握原料煤的信息，使配煤工作顺利进行，而且会使优化配煤、合理配煤成为可能。 煤场管理模块主要包括煤场来煤质量管理、煤场信息管理、煤资源采购管理等。煤场管理系统提供焦化厂原料煤供配系统、生产管理系统等综合指标和数据，是厂领导和生产技术人员分析本厂生产运行状态的依据。煤场管理模块根据进场煤堆放方式、进场煤质量管理、生产用煤管理等信息实现来煤质量、煤场储量、煤消耗等报表；向配煤系统提供准确的煤质、煤量等信息；并向原料煤采购系统提出采购请求。 3·3·3·3、煤场管理模块 （1）煤场来煤质量管理 ①进场煤的混煤鉴别 目前大多数焦化厂使用的单种煤往往都有不同程度的混洗现象，依据常规的分析手段，如工业分析、粘结指数测定等得出的煤质数据又不能有效的鉴别混煤，这给焦化厂的配煤工作带来了不便，甚至在经济上造成损失。应采用煤镜质组反射率方法有效鉴别混煤，煤场管理模块据此进行分别管理。 ②进厂煤的合理分类堆放 煤场中同一牌号的来煤，各供应商间的性质差别不一，若将同一牌号各供应商来煤不加区别地堆成一堆，就可能造成同一堆煤的性质波动较大。因此，必须准确区分同一种煤的各供应商间的来煤性质的差别，确保将性质相近的来煤堆成一堆，使煤场中各堆煤的性质得到均一、稳定。煤场管理模块根据煤资源信息数据库中和当前分析数据对来煤进行合理分堆和管理。 （2）煤场信息管理 煤场管理是根据煤场来煤情况和实际生产用煤状况建立的煤场信息动态跟踪系统，包括来煤信息、煤场信息、生产用煤信息。主要提供煤场内当时各种单种煤的现有库存量、具体堆放位置、对各单种煤的煤质数据和精确评价等信息。这样就能够实现煤场入库管理和显示煤场煤堆消耗现状的数据以及每堆煤煤质指标的实时计算，并具有进厂煤质量数据的录入、修改、删除、查询等功能。 （3）煤资源采购管理 根据煤资源数据库信息、炼焦配煤用煤方案及煤场存煤信息综合比较分析，通过专家系统可以确定企业合理煤资源供给策略及紧急状态下的煤资源供给策略并提出采购计划。 在配煤专家系统中，焦炭质量预测模块是专家系统的核心部分，焦炭质量预测模块的质量直接关系到配煤专家系统的使用效果。 目前，焦炭质量主要通过机械强度(M40、M10)，焦炭热性质(CRI、CSR)，硫、灰分等几个指标来表征。在焦化厂备煤和炼焦工艺等条件稳定的情况下，焦炭质量主要决定于炼焦煤的性质。炼焦煤性质和焦炭质量之间的关系不是线性的。因此，本专家系统主要通过结合专家经验、合适的煤质指标、先进的数学处理方法等手段来建立焦炭质量预测模型，以保证焦炭质量预测的稳定性。 （1）专家经验 我国传统的经验配煤，要求配合煤的煤质指标保持在一定的范围内。专家系统应吸收其中的有益经验。同时，将专家经验纳入专家系统，可使预测模型对配合煤的煤质指标及单种煤的配入比例等进行指标设定及科学地调整，使配煤保持在合理的范围内。 3·3·3·4、焦炭质量预测模块 （2）选择合适的煤质指标 在进行焦炭质量计算时，选择合适的煤质指标是保证预测精度的关键。经过大量实验和研究，本模型决定使用传统的煤质、煤岩指标和新的煤质指标相结合建立焦炭质量预测模型。 （3）数学处理方法 由于煤质指标与焦炭质量指标之间是非线性关系，根据通常的线性模型和经验公式进行焦炭质量预测已经不能与现行焦炭质量要求、炼焦技术水平相适应。为适应此非线性关系，采用在其它领域已取得良好效果的新型数据处理方法，它适合于处理一些非线性问题。因此，通过采集大量配煤炼焦试验数据，运用这些新型数据处理方法，结合专家经验，建立适用于焦化厂的焦炭质量预测模型。 实际生产时，将实际的焦炭质量回送到专家系统中，对焦炭质量预测模型进行数据积累和修正。专家系统通过自学习不断提高焦炭质量预测模型预测精度。 3·3·3·5、配煤优化模块 炼焦配煤优化决策模型可以根据焦炭质量预测模型、用户对焦炭质量的要求、煤场各种煤的质量、价格和库存量等信息，以专家经验为指导自动计算出满足焦炭质量要求的配煤成本最低的配煤方案。 3·4、重视煤灰成份对焦炭质量的影响 焦炭的机械强度和热强度都与煤阶、煤的粘结性及焦炭光学显微组织、气孔结构密切相关，焦炭的反应性和反应后强度还与炼焦煤中灰成分有很大关系。煤灰成分中的碱金属、碱土金属和金属氧化物对焦炭与CO2反应具有明显的催化作用，致使焦炭反应性增大、反应后强度下降。如2·2·2节，表2-4所列出的澳大利亚某矿业公司的三种炼焦煤碱金属含量均很高，其焦炭的反应性高和反应后强度低。因此，焦化企业应将煤灰成分作为焦炭的反应性和反应后强度的预测参数，并作为炼焦煤日常采购、管理和配煤的控制指标。 以煤岩学理论和实践为基础，通过合理选择原料煤、优化炼焦配煤，可以合理利用煤炭资源，稳定和提高焦炭质量；建立一套集焦炭质量预测、煤场管理、配煤优化等功能于一身的配煤专家系统，可实现配煤的科学化和自动化管理；充分利用好国内和国外的煤炭资源。采取以上措施可实现我国炼焦行业可持续发展，从而保障我国钢铁行业发展，进而保证我国经济的持续高速发展，实现国家倡导的节约资源的目标。 4、结语 孟庆波 ： 中国炼焦行业协会副秘书长、 焦炭煤资源专业委员会主任委员， 中钢集团鞍山热能研究院副院长， 联系电话：0412-5216146， 13604203420， 邮箱：meng123qb@sina.com 作 者