炼焦原料应用性分类和综合质量评价及其指导配煤方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤焦化工领域，特别是涉及配煤炼焦生产过程中一种炼焦原料应用性 分类和综合质量评价及其指导配煤方法。
【背景技术】
[0002] 中国是焦炭生产第一大国，2014年焦炭产量达4. 7亿吨，因此，其生产主要原料炼 焦煤消耗量大。中国炼焦煤资源有限，优质炼焦煤资源不足，致使优质炼焦煤价格高，一些 供煤企业在经济利益的驱使下将非优质炼焦煤混配冒充优质炼焦煤高价销售，使得部分焦 化企业煤质波动大、焦炭质量不稳定。目前，大部分焦化企业均存在用煤品种多、煤源供应 不稳定的情况，导致焦炭质量波动较大。对炼焦原料进行应用性分类和综合质量评价，据此 提出煤源选择方案和可稳定控制焦炭质量的配煤方法，这是解决用煤品种多、供应不稳定、 混煤严重、煤质波动大致使焦炭质量波动的有效途径。
[0003] 近年来，部分焦化企业大量进口国外炼焦煤弥补了国内优质炼焦煤的不足。由于 国外炼焦煤与国内炼焦煤成煤年代和地质条件等不同，国外炼焦煤与国内炼焦煤在煤质和 炼焦特性上存在一定差异，这更增加了炼焦煤合理应用的难度。由于炼焦煤煤质指标众多， 相互之间既有关联，又没有明确关系，采用不同煤质指标评价相同煤种会得出不同的结果， 使炼焦煤的煤质评价及应用愈加困难。建立和完善炼焦煤应用性分类和综合质量评价指标 方法是进行炼焦煤评价、采购和应用的基础，在此基础上提出煤源选择方案及控制焦炭质 量的配煤方法，可有效地指导焦化企业合理使用炼焦煤、优化配煤结构及实施精细化配煤， 达到稳定生产、降低配煤成本、提高企业经济效益的目的。
[0004] 另外，焦化企业为提高经济效益尽量配入廉价煤，为调整焦炭质量还会配入石油 焦、沥青、无烟煤等。因此，其它炼焦原料的应用性分类和综合质量评价，方案选择，对其在 配煤中的应用也尤为重要。同时随着高炉大型化进程的迅速推进，高炉对焦炭质量尤其是 焦炭的热性质要求明显提高，科学地对炼焦原料进行评价，提出炼焦原料选择方法及稳定 控制焦炭质量的配煤方法是合理利用资源，提高焦炭质量、获得最佳经济效益的基础。
[0005] 目前，焦化企业对焦炭质量考察的指标主要有：焦炭灰分、焦炭硫分、焦炭抗碎强 度（如M4。)、焦炭耐磨强度（如Mw)、焦炭反应性（CRI)及反应后强度（CSR)六项指标。焦 炭质量直接受炼焦原料质量的影响，焦化企业通过考察每种炼焦原料各项质量指标，并结 合价格等因素进行炼焦原料采购、配煤，然后进行炼焦生产。
[0006] 炼焦原料的质量评价指标主要有：（1)工业分析指标：主要包括灰分、挥发分和硫 分指标；（2)常规工艺指标：主要包括粘结指数G值（国内常用）、胶质层最大厚度Y值（国 内常用）、奥亚膨胀度b值、基氏流动度α _值等指标，从不同方面反映了炼焦原料的粘结 性和结焦性；(3)煤岩及反射率指标：主要包括煤岩组分含量、镜质组反射率及其分布图、 方差、活惰比等指标，反映了煤的变质程度及混煤程度等；⑷矿物质/灰分成分指标：反映 了炼焦原料中矿物质数量、物质或元素组成等；（5)实验焦炉炼焦得到固态产物的质量指 标，主要包括焦炭筛分组成、机械强度、灰分、硫分、热性质及焦炭显微结构等指标，反应了 炼焦原料自身的炼焦特性。
[0007] 目前炼焦煤质量评价和使用方法：
[0008] 方法一：根据焦化企业自身检测设备配置条件不同，在炼焦煤的工业分析指标、常 规工艺指标、煤岩及反射率指标、矿物质/灰成分指标、实验焦炉炼得焦炭质量指标五类指 标中选择某几类指标中的几项指标直接进行炼焦煤质量评价并指导炼焦配煤。该方法是焦 化企业普遍采用的传统方法，大部分企业选用挥发分、灰分、硫分、粘结指数和胶质层指数 指标来指导配煤。
[0009] 方法二：文献1专利CN201410199486提出了一种炼焦煤质量量化评价方法。通过 选择某炼焦煤及其焦炭质量评价参数，并赋予量化系数，通过一个公式得出该炼焦煤质量 评估值，评估值越高炼焦煤的适用性越好。
[0010] 方法三：文献2 "宣钢精细配煤降成本生产实践"是根据炼焦煤分析指标（灰分、 挥发分、G、Y及"主煤种含量"）、价格对煤种进行细化分类，采用公式计算炼焦煤煤质指标 得分值，及经过试验焦炉炼焦得到焦炭M4。和M1。的得分值，再将煤质指标与焦炭质量指标得 分值相加，总得分值与价格结合，计算炼焦煤的性价比。
[0011] 方法一不足之处：（1)炼焦煤质量评价指标数量繁多，对纷繁复杂的指标数据进 行逐项比较、分析，过程复杂；(2)选择不同的煤质指标评价同一炼焦煤会得到不同的评价 结果。选择一组煤质指标评价不同炼焦煤，煤质指标相近的炼焦煤炼焦所得焦炭质量却差 距巨大；（3)炼焦煤品种繁多、质量指标差异大、价格波动也较大，该方法没有将炼焦煤质 量指标进行综合评价，亦未与炼焦煤的价格相关联，不能直接对炼焦煤的综合评价、选择、 采购起到指导作用。
[0012] 方法二不足之处：（1)将炼焦煤众多煤质指标和炼焦特性指标整合为一个质量评 估值，与焦炭质量各个指标没有直接对应关系，无法根据评估值指导配煤。（2)不同类型 的炼焦煤在配煤中的作用不同，相同的煤质指标和/或实验焦炉得到固态产物质量指标在 配煤炼焦中所起的作用或作用程度可能不同，将不同类型炼焦煤的多项炼焦煤质量评价指 标按照统一的公式整合成一个评估值指标，不能体现不同类型炼焦煤在炼焦配煤中作用差 另Ij，对于精细化配煤调整焦炭某一指标反而具有阻碍作用。（3)未根据炼焦煤的煤质及炼焦 特性对炼焦煤进行应用分类。对于某些煤按照国标分类与应用分类会存在较大差别，例如 煤质指标介于1/3焦煤和焦煤分界线周围的煤，必须根据其炼焦特性判断是焦煤还是1/3 焦煤，这是定量评价炼焦煤的基础，否则会给配煤炼焦带来不利影响，方法二未考虑在对炼 焦煤质量量化评价之前应进行炼焦煤应用分类。（4)未考虑到混煤（包括简单混煤和严重 混煤）质量评价方法。（5)评估值没有与炼焦煤的价格相关联，不能直接对炼焦煤的采购起 到指导作用。
[0013] 方法三不足之处：（1)方法三通过各具体煤质指标和炼焦特性指标评价炼焦煤质 量，因评价炼焦煤煤质指标和炼焦特性指标众多，评价炼焦煤质量指标繁琐，用其指导配煤 难度大。方法三没有克服方法一的不足。（2)对炼焦煤分类仍然根据炼焦煤煤质指标（挥 发份、灰分、硫分、Y值、G值）进行分类，未考虑结合炼焦煤的炼焦特性进行应用分类，与方 法二同样存在不足。（3)炼焦煤的质量评价方法并未考虑炼焦煤炼焦后得到焦炭热态性能。 随着高炉大型化，焦炭热态性能要求越来越高，这一指标优劣对炼焦煤质量评价影响相当 大，不可忽视。（4)对焦煤评价用到了炼焦特性指标（M4。和Mw)，其它煤种评价仍只考虑煤 质指标，并未考虑炼焦特性，存在评价结果与实际应用不相符的情况，此炼焦煤质量评价方 法在焦化企业生产应用的可行性差。（5)将多项炼焦煤质量评价指标和炼焦煤价格整合成 一个性价比指标，虽然能够体现炼焦煤的综合性价比的高低，但是不能体现炼焦煤各方面 的炼焦特性。因此，单纯使用性价比指标，不能对焦化企业选购符合自身需求的炼焦煤及炼 焦配煤起到指导作用。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的是提供一种炼焦原料的应用性分类和综合质量评价及其指导配煤 方法，可用于炼焦原料和/或煤源选择、控制焦炭质量及指导炼焦配煤。本发明将炼焦原料 各具体分析质量指标与其炼焦性能指标整合为三个单项指标（粘结能力指标、结焦能力指 标、热态性能指标）和一个综合指标（由该三个单项指标和灰分及硫分分值整合而成）对 炼焦炼焦煤/原料进行应用性分类，同时评价炼焦煤/原料的质量，既能代表各类炼焦煤/ 原料各方面的性质、在配煤炼焦中所起的作用，又简化了评价指标；再将炼焦原料的该三个 单项指标和综合指标及灰分和硫分分值与价格关联形成炼焦原料的六个性价比指标，来评 价炼焦原料的使用价值。应用性分类后依据炼焦原料的三个单项指标、一个综合能力指标 和灰分和硫分分值进行炼焦配煤，将配合煤的三个单项指标、综合能力指标及灰分和硫分 分值指标控制在基准方案分值土e%基准方案分值之内，计算配合煤上述六项指标的性价 比，确定最佳配煤方案。本发明能够对炼焦煤/原料应用性分类、合理搭配和使用、配煤结 构优化，并实现精细化优化配煤、稳定和提高焦炭质量，对炼焦原料/煤采购具有直接指导 作用，还可有效地指导炼焦原料中混煤在配煤中的应用。
[0015] 根据上述所述目的，本发明通过下面的技术方案实现。
[0016] (1)焦炭的灰分与炼焦原料的灰分及挥发分直接相关，通过对炼焦原料灰分和挥 发分或炼焦原料经试验焦炉单独炼焦后得到固态产物的灰分作出评价可以反映炼焦原料 对焦炭灰分的贡献。
[0017] (2)焦炭硫分与炼焦原料的硫分直接相关，通过对炼焦原料硫分或炼焦原料经试 验焦炉单独炼焦后得到固态产物的硫分作出评价可以反映炼焦原料对焦炭硫分的贡献。
[0018] (3)配煤炼焦焦炭耐磨强度是配合煤粘结能力的反映，与参与配煤的各个炼焦原 料的粘结能力相关。与各个炼焦原料的粘结能力相关的指标有：炼焦原料的工艺指标（