2010第四届焦化年会论文集 (3)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 57 预测装炉煤和焦炭质量的数学模型 徐卸福 （ 山西 大土河焦化有限责任公司） 【 摘 要 】 介绍根椐大土河焦化有限责任公司小焦炉试验和生产数据推导的预测装炉煤和焦炭质量的数学模型 【 关键词 】 预测 装炉煤 焦炭 质量 数学模型 降低焦炭生产成本最重要的措施是降低装炉煤的成本。降低装炉煤的成本最重要的措施是尽量多用便宜的煤少用贵的煤。为了达到此目的要进行配煤试验。配煤试验不仅要考虑成本还要考虑质量，如硫分、灰分、冷热强度、反应性等，还要考虑推焦是否好推，粒度是否合适。即：成本要低；质量达标；焦炭易推；粒度合适。但是，这四方面往往不能同时满足，甚至出现这方面变好，那方面变坏的情况，所以要做很多试验才能找出四方面都能兼顾的最佳方案。 试验方法很多，有瞎子爬山法、 、正交试验法、线性回归法、多元线性回归法等等。用那种方法好，根据 不同情况而定。我公司已进行了百次小焦炉试验，调整生产配比数百次，积累了大量资料和经验。这种情况下宜采用多元线性回归法进行总结。 我们可以用多元线性回归法利用已有数据推导出数学模型，用推导出的数学模型预测设定配比的装炉煤和焦炭质量。因为用数学模型在计算机上计算的速度很快，所以我们可以在短时间内找到较好的配比，选定用于试验的数个配煤方案。这样，试验次数可以大大减少，使试验效率大大提高。 随着试验方案和数据的增加，可重新进行多元线性回归推导数学模型，使数学模型计算误差更小。 下文介绍适合本公司用 4#焦煤、 10#焦 煤、肥煤、气煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配煤的数学模型。 对 79次小焦炉试验的数据进行多元线性回归分析后推导出焦炭反应性 #焦煤、 10#焦煤、肥煤、气煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配入量关系的数学模型： 1415中： J 煤（本地 4#煤）质量分数 % T 煤（本地 10#煤）质量分数 % F 煤质量分数 % Y 粘煤或 32#弱粘煤（榆林煤）质量分数 % Q 44#、 45#气煤质量分数 % % 公式较复杂，但在计算机上计算很简单，可在计算机上预先输入公式，只要输入配比，便可立即出结果。 从表 1看出，计算结果和实测结果相关性较好（相关系数 由度 65），误差不大。用此数学模型预测 际上，试验和化验引起的误差有时比计算误差要大得多，如第 4号试验的实测值 显偏低。 表 1 序号 反应性 号 反应性 测 计算 实测 计算 1 3 31 3 5 6 7 8 28 010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 58 7 9 0 1 0 2 1 3 31 2 4 3 26 5 32 4 6 5 29 7 6 8 7 9 8 0 9 1 0 2 1 3 2 4 3 28 5 4 6 5 7 26 28 8 7 29 9 8 0 9 1 33 0 2 1 3 26 2 4 3 5 4 6 5 30 7 6 8 7 9 8 31 39 40 41 42 因为小焦炉和大焦炉的生产工艺条件有差别，所以同样的装炉煤在小焦炉和大焦炉上炼制的焦炭的反应性大小有差别。 测定相同配煤比的装炉煤在小焦炉和大焦炉上炼制的焦炭的反应性数据表 2： 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 59 表 2 序号 反应性 小焦炉 大炉 小焦炉 1 1 3 4 平均 1 平均 1 3 平均 2 均 6 1 平均 1 平均 0 差的平均值 s 小焦炉的反应性比大焦炉平均高 以此数学模型用于预测大焦炉生产的焦炭反应性时，应将常数项 145。 对 79 次小焦炉试验的数据进行多元线性回归分析后推导出焦炭反应后强度 4#焦煤、 10#焦煤、肥煤、气煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配入量关系的数学模型： 1281式中： J 煤（本地 4#煤）质量分数 % T 煤（本地 10#煤）质量分数 % F 煤质量分数 % 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 60 Y 粘煤或 32#弱粘煤（榆林煤）质量分数 % Q 45#气煤质量分数 % 公式较复杂，但在计算机上计算很简单，可在计算机上预先输入公式，只要输入配比，便可立即出结果。 从表 3 看出，计算结果和实测结果相关性较好（相关系数 由度 65），误差不大。用此数学模型预测 际上，试验和化验引起的误差有时比预测误差大，例如第 4、 20、58 号试验，试验和化验误差显然偏大。 表 3 序号 反应后强度 号 反应后强度 测 计算 实测 计算 1 3 65 3 5 6 7 8 9 0 1 0 68 2 60 1 3 60 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 61 8 0 9 56 1 0 2 1 3 2 4 3 69 5 4 6 5 7 26 8 7 9 8 42 0 9 1 0 2 010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 61 31 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8 39 56 40 41 42 因为小焦炉和大焦炉的生产工艺条件有差别，所以同样的装炉煤在小焦炉和大焦炉上炼制的焦炭的反应后强度大小有差别。 测定相同配煤比的装炉煤在小焦炉和大焦炉上炼制的焦炭的反应后强度数据表 4： 表 4 序号 反应后强度 小焦炉 大炉 小焦炉 1 1 2 均 1 均 1 3 2 均 2 均 1 均 1 均 010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 62 小焦炉的反应后强度比大焦炉平均低 以此数学模型用于预测大焦炉生产的焦炭反应后强度时，应将常数项 从表 6数据看出，各单种煤硫分加权平均值和装炉煤实测硫分基本一致，平均误差 以可以认为各单种煤配煤时硫分有可加性，即：装炉煤的硫分等于各单种煤硫分的加权平均值。 S 混 = （ -+b+c+d+n = 100 式中： a、 b、 c、 单种煤质量分数 % S 混 合煤的硫分 % 焦炭硫分和装炉煤硫分的关系： S 焦 = 据 2008 年焦炭硫分和装炉煤硫分数据（表 7），一、二、三厂的 K 分别为 个厂都取 S 焦 = 硫 21 焦表 7 2008 年装炉煤硫分均值 2008 年焦炭硫分均值 焦炭硫分 /装炉煤硫分 8 0 的平均值 s 表 6 一厂装炉煤含硫 2009 加权平均 装炉煤实测 差 1 8 2 9 6 3 均 均 均 010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 63 一厂 0.厂 厂 的数学模型 将 165#至 263#试验的单种煤 的实测值列于表八和图 1。图 1数据可以用直线方程表示。 G 装炉煤 =权平均 + 式中： G 装炉煤 合煤 G 加权平均 种煤 根据直线方程可知，当 G 加权平均 = 装炉煤 = G 加权平均 ，即当 G 加权平均 小于 测值大于加权值；当 G 加权平均 大于 测值小于加权值。 炉号 单种煤 G 的加权值 混煤 G 实测值 炉号 单种煤 G 的加权值 混煤 G 实测值 165 9 222 1 166 7 224 6 167 4 225 9 174 3 226 1 175 6 227 6 176 64 67 228 2 177 6 229 2 178 3 230 6 179 66 72 231 69 67 180 5 232 7 182 9 233 2 183 9 234 6 187 4 235 5 188 8 237 2 189 6 238 8 190 70 76 238 8 191 70 76 239 1 192 6 240 4 193 8 241 9 195 7 242 9 196 7 242 7 197 7 244 3 198 9 245 2 199 0 246 5 200 8 247 9 202 4 248 5 203 5 249 9 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 64 204 0 250 5 205 6 251 0 206 9 252 3 207 2 253 5 209 1 254 7 210 60 61 255 2 211 66 64 256 2 212 0 257 3 213 2 258 2 215 2 259 5 216 6 260 2 218 3 261 5 219 6 262 4 220 9 263 8 221 4 图 1 G 实测 权 从图 1看出。数据分散于直线两侧，范围较宽，说明误差较大。误差有两方面： 同时可看出，混合煤 的加权平均值线性相关性较强，所以可用此公式以单种煤 值。 根据本公司经验，捣固装炉煤 63。如预测 G 小于 63，则应调整配比。 装炉煤配比是否合理首先要考虑在生产上是否保证焦炭能安全地从焦炉中推出，装炉煤 以，首先要看装炉煤的挥发分 值， 即首先要预测挥发分 值。 表 9 炉号 v 加权 V 实测 炉号 v 加权 V 实测 165 97 66 98 67 99 73 00 74 01 75 02 76 04 010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 65 177 05 0 178 06 80 07 82 09 83 11 84 12 85 14 3 186 15 87 23 16 88 17 89 18 90 19 2 192 20 2 193 21 95 22 96 图 2 装炉煤实测挥发分 =f （单位种煤挥发分加权平均值 ） 图 2直线可以用 Y = 差很小。如 X=30按 Y= Y=Y=30，差 根据本公司经验，捣固装炉煤 预测 于 应调整配比。 各单种煤灰分加权平均值 K K 吨焦耗干煤 吨 /吨 我公司用 4#煤、 10#煤、肥煤、榆林煤、气煤炼焦时，可以用表九公式预测焦炭和装炉煤质量：硫分、挥发分、 应性 应后强度 表 10 焦炭灰分 A 焦 = 各单种煤灰分加权平均值 K 焦炭硫分 = 装炉煤挥发分 V 记烧杯 =各单种煤挥发分加权平均值 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年