煤岩配煤技术研究进展 煤岩配煤技术研究进展

煤岩配煤技术研究进展

  • 期刊名字:洁净煤技术
  • 文件大小:379kb
  • 论文作者:赵悦,王杰平,季斌,倪志强,谢全安
  • 作者单位:华北理工大学化学工程学院
  • 更新时间:2020-09-18
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论文简介

第21卷第6期洁净煤技术Vol.21 No. 62015年11 月Clean Coal TechnologyNov.2015煤岩配煤技术研究进展赵悦,王杰平,季斌,倪志强,谢全安(作北理1.大学化学1程学院,河北唐山063009)摘要:针对传统配煤方法繁琐、 效率低等问题,从成焦机理方 面论述了煤岩配煤的理论基础, 阐述了具有代表性的几种煤岩配煤方法,分析了煤岩分析指标与焦炭光学组织之间的关系,并对煤岩配煤的前景进行展望。煤岩配煤理论主要包括煤的不均一性、煤中活性组分质量的差异性、惰性组分的不可或缺性。国外应用较好的煤岩配煤方法为夏皮洛法,适用性强,相关系数达0.93;国内的叶道敏煤岩配煤方法相关系数达到0.98。镜质组反射率与焦炭显微结构之间存在着定性关系,煤中镜质组与焦炭光学组织关系密切,直接影响焦炭光学组织的类型和各向同性与各向异性的比例,最终影响焦炭质量。关键词:炼焦配煤;活性组分;惰性组分;光学组织;煤岩配煤中图分类号:TQ520.62文献标志码:A文章编号: 1006-6772(2015 )06-0022-04Progress of blending based on coal petrographyZHAO Yue , WANG Jieping,JI Bin , NI Zhiqiang, XIE Quanan( School of Chemical Engineering ,North Chinu University of Science and Technology , Tangshan 063009 , China)Abstract:To improve eficiency of traditional coal blending method , the theoretical basis of blending based on coal petrology was explainedby mechanism of coke formation. The relationship between coal petrology indicators and coke optical texlure was analyzed. Some typi-cal methods of blending based on coal petrology were compared. A better method overseas , Schapiro's coal - petrography -based blendingtechnology had good applicability , and the related coffcient was up to 0.93. In domestic , many researchers had made a lot of experimentalstudies , and some related coefficient could be u to 0. 98. Some coal petrology indicators directly affected the formation of coke optical tex-ture , thus affected the quality of the coke. Using the coal petrology was a breakthrough in the process of coal blending. The research playeda decisive role in coke quality prediction.Key words :coal blending for coking;active constituent ;inert constituent ;optical texlure ;blending based on coal petrology立预测焦炭质量模型。利用这些模型,在生产前提0引言出配煤比计算方法,生产中实时控制配煤流量,具有传统的配煤理论主要基于煤化学指标,煤的结效率高、准确度高、成本低等优点,已应用于大部分焦性是用煤化程度指标(挥发分、水分等)和黏结性企业”。与传统经验配煤方法相比,利用煤岩学配指标(胶质层最大厚度Y值和黏结指数G等)来反煤以及对焦炭质量预测,是由经验配煤到科学配煤映,以此为基础形成了利用挥发分与黏结指数指导:的补充,国内外的学者利用煤岩学开发了一系列煤配煤炼焦的方法。随着计算机技术的发展,自动化岩配煤的方法,如阿莫索夫-夏皮洛法、日本小岛鸿配煤技术应用于炼焦生产。为了保证焦炭质量,合次郎法和周师庸煤岩配煤法等。煤岩配煤方法的优理利用炼焦煤资源,开发了很多配煤比控制-焦炭势为:①可通过镜质组反射率分布及标准差S来区检测的专家系统。自动化配煤技术以传统配煤理论分混煤;②在煤种、煤质不均- -的情况下,可利用煤为基础,结合工业生产数据和专家定性知识规则,建岩显微组分的活惰比及配煤反射率分布直方图加和收稿日期:2015-01 -09;责任编辑:白娅娜DOI:10. 13226/j- isn. 1006 .6772.2015. 06.005基金项目:国家自然科学店金资助项目( U1361212)作者简介:赵悦(1990- -) ,女,河北唐山人,硕士研究生,从事煤化工新技术及下游产品开中国煤化工3. com。通讯作者:谢全安(1969- -) ,男河北唐山人,副教授,从事煤化工新技术及下游产品开发工;MHCNMH G引用格式:赵悦,王杰平,否 斌, 等煤岩配煤技术研究进展J].沾净煤技术2015.21(6):22-25.ZHAO Yue. WANG Jieping .JI Bin.et al. Progress of blendinp baserd on (oal petroruphy[J]. Clean Coal Technology .2015 .21(6):22-25.22赵悦等:煤岩配煤技 术研究进展2015年第6期性,建立科学、准确的配煤方案,使焦炭质量趋于稳CBI表示的是惰性组分的适宜性。CBI=1 时表示惰定,从而优化配煤结构.指导配煤炼焦生产2。煤性组分的含量最合适;CBl>1时表示惰性组分含量岩配煤在配煤技术方面发挥着越来越重要的作用。偏高;CBI<1时表示惰性组分含量偏低[”。夏皮洛笔者基于煤岩配煤原理,论述了国内外主要煤岩配.分别以CBI和SI为横纵坐标绘制等强度曲线进行煤方法,并分析了煤岩分析指标与焦炭光学组织的焦炭强度的预测,其相关系数达到0.93。关系,以期为利用煤岩法进行配煤炼焦提供参考。江中砥等7i根据阿莫索夫-夏皮洛配煤原理,结合我国煤炭资源特点,完成了煤岩组成半自动分1煤岩配煤原理析、配煤比自动计算并优化等5个软件,通过软件测迄今为止,在成焦过程中炼焦结焦原理可归纳出煤岩显微组分,反射率,计算出CBI、SI等参数,利为塑性成焦机理、表面结合机理、中间相成焦机理3用配煤软件找出最佳配煤比或接近最佳配煤比,并种。表面结合机理是煤岩配煤的基础,煤岩配煤理进行煤岩配煤及焦炭质量检测系统的研究与开发。论主要包括:王翠萍等18.也以此方法进行了煤岩配煤研究,根据1)煤的不均一性。煤是一种有机物质的复杂27组有效试验数据分别绘出镜质组平均反射率R混合物,各显微组分存在差异,在炭化过程中镜质组与抗碎强度M2s、R与反应后强度CSR、CBI与M2s和壳质组能软化熔融生成胶质体,被称为活性组分;以及SI与CSR关系曲线。研究表明,镜质组平均反惰质组不能熔融,被称为惰性组分。射率R控制在1.20%~1.50%,焦炭机械强度和反2)煤中活性组分质量的差异性。任何单一种应后强度基本满足要求;CBI为1.25 时,M25最类的煤,其活性组分所经过的成岩、变质作用基本相大;SI为5.0时,CSR值接近最大。研究证明可通过同,煤化程度相近,所以当其活性组分质量有差异CBI和SI预测焦炭质量。时,镜质组反射率分布图呈正态分布,这一分布特征2.1.2日本小岛鸿次郎 的方法.充分验证了煤中镜质组质量的非均--性。在CBI-SI预测法的基础上,小岛鸿次郎和宫津3)惰性组分的不可或缺性。惰性组分是极其隆根据日本煤源的特点又引入一个新的参数(日本重要的组成部分,不足或过量都将不利用炼焦配煤,焦炭的转鼓指数),并根据试验作出了预测焦炭强降低焦炭质量。活性组分和惰性组分比例合适时才度的CBI-SI曲线,找到最合适的配煤区域,这种方能有较好的配煤方案:。法可使小量煤样在其预测值上得到较高的准确度,精确度达+0.5%。2国内外煤岩配煤方法进展日本小岛鸿次郎的方法是以CBI-SI为基础改2.1国外煤岩配煤方法进的煤岩配煤方法,科学、可靠,不足在于工作量较2.1.1阿莫索夫-夏皮洛法大,且比较繁琐。20世纪50年代,阿莫索夫(41提出了定量分析2. 1.3 美国伯利恒钢铁公司的方法煤中煤岩组分来预测焦炭强度的方法,将煤岩成分美国Thompson除了用镜质组反射率表示变质按结焦性分为可熔组分和瘦化组分两类。依据- -系程度外,还引人惰性组分含量IC,其原理与上述方列煤的基础试验引人了2个预测焦炭质量的煤岩参法相同。考虑到镜质组含有大量半惰性-惰性组数:瘦化指数和结焦性系数。以大量工业试验为依分,提出了有效惰性组的概念,分别以有效惰性组据绘制了可直接预测焦炭强度的等强度曲线。阿分和焦炭转鼓稳定性ASTM为横纵坐标,绘制了莫索夫法奠定了夏皮洛法的基础,同时验证了煤岩0.8% ~1.3%共13条等反射率曲线,发现焦炭强学在焦炭强度预测中的作用。度随镜质组反射率的提高而增大,当镜质组反射基于阿莫索夫法,夏皮洛'5.对煤岩配煤方法进率大于1.4%时,焦炭强度随镜质组反射率的提高行完善,将煤的显微组分分为活性组分和惰性组分。而降低。活性组分中镜质组反射率按0.1%为间隔,将煤从2. 1.4 引入最大流动度MF的方法0.3%~2.1%分为18个组型,以此来标志煤的变质官津险中国煤化工镜质组平均反程度。随后又引人2个配煤参数:强度指数SI和组射率预测焦|YHC N M H G平均反射率预测成平衡指数CBI,SI代表了活性组分的平均强度,更有规律性,因此在用镜质组平均反射率表示变质232015年第6期洁净煤技术第21卷程度的同时引入了MF来综合反映煤的结焦性,分.2.2.4张学礼煤岩配煤方法别以镜质组平均反射率和MF为横纵坐标,设i计2000年,张学礼1以煤岩学为基础,考虑到煤了MOF图指导配煤,在图中煤被分成了4类,最终加热过程中活性组分与惰性组分之间存在的差异,得出在MF=200 ~ 1000 ddpm,反射率在1.2% ~申请了“一种生产优质焦炭的方法"专利。通过该1.3%时为最适宜的配煤区域。专利炼出的焦炭质量全部达到--级冶金焦标准。在引入最大流动度MF这一参数后,加拿大2.2.5武钢工艺煤岩法Leeder 认为以半丝质组的50%作为活性组分时,用2007年,薛改凤等(5发现单独利用煤的工艺R-MF法预测焦炭强度可以得到较好的效果,并在指标或煤岩参数作为评定单种煤煤质的指标并不全R-MF图上绘制了等稳定度线。面,应将单种煤的黏结指数G、胶质层最大厚度Y和2.2 国内煤岩配煤方法镜质组反射率的各分布区间之间的比例作为评定单2.2.1 周师庸煤岩配煤方法种煤煤质的指标,根据特征区间集中度,保证了单种周师庸(9认为,煤化程度和煤岩组成是影响烟煤的合理配用,提高焦炭质量。煤结焦性能的2个主要因素,当上述2个因素不足2.2.6 提取煤中活性组分的配煤技术以解释这个问题时,还取决于第3个原因即煤的还为节省优质炼焦煤资源, 2012年刘文礼等[4原度。20世纪80年代初,周师庸利用镜质组反射发现可在储量相对丰富的低变质程度煤中分选出活率和惰性组分分别作为煤化程度及煤岩组成指标表性组分,再配人定量的优质炼焦煤进行配煤炼焦。征煤的特性,利用容惰能力或罗加指数作为煤的还这种配煤方法需了解低变质程度煤的煤岩活性组分原程度指标,发现新疆钢铁公司配煤过程中镜质组分布规律及煤活性组分与优质炼焦煤配煤炼焦规平均反射率小于0.6%时,煤加热过程中不软化熔律。试验表明该配煤技术最终能使低阶煤的配入比融,因此将镜质组平均反射率等于0. 6%时作为划.例超过20% ,且炼出的焦炭质量合格。分镜质组属于活性组分还是惰性组分的指标。预测3煤岩分析指标 与焦炭光学组织的关系方程中抗碎强度M40的相关系数可达0.86,耐磨强度M1o的相关系数达到0. 94。煤结焦过程中的黏结形式分为固化后没有保留1985年,周师庸提出了新的配煤计算方法,该粒子原形的流动结合型和固化后保留粒子轮廓的接配煤方法引入了2个配煤指标:惰性组分总量1和触结合型,其中前者多是以活性组分为主的煤粒,后活性组分平均结焦指数MB。用200kg焦炉进行炼者则:是以惰性组分为主的煤粒。煤中所含活性组分焦试验,以I和MB作为横、纵坐标作出等耐磨强度和惰性组分含量不同,最终焦炭的质量也不同。曲线,建立了焦炭强度预测模型。项茹等['Si发现镜质组反射率与焦炭显微结构2.2.2 叶道敏配煤方法之间存在着定性关系。将炼焦煤镜质组最大平均反1998年起,煤炭科学研究总院叶道敏等[10!对射率分为4个区域,使每个区域对应成焦后不同的不同成煤时期煤的特点进行对比分析,利用数理统焦炭显微结构。反射率小于0.75%的比例直接影计的方法择优选出3个基本参数:标准活性组分响成焦后焦炭的同性结构和细粒结构;反射率V,a,平均随机反射率R..和标准差S。建立模型之0.75%~0.95%的比例则对应了焦炭的粗粒结构,后,选用一系列回归分析方法判断所选参数的优劣同时,粗粒结构随着该比例的增加而增加;反射率程度。试验发现模型的相关系数可达0.98。0.95%~1.35%的比例增加时,粗粒、纤维、片状结2.2.3刘运良配煤方法构增加;反射率大于1. 35%的比例增加时,则片状、1994年,刘运良等["1指出,只利用镜质组反射纤维和惰性结构增加。张代林等16在此基础上也率来判断混煤或配煤的煤质不准确,周师庸煤岩配做了定量研究,发现镜质组反射率与焦炭光学组织煤方法中引人的惰性组分总量1这- -参数,只能单指数( OTI)呈正线性关系。独反应惰性组分的量,而活性组分的质与量并不能煤中镜质组与集炭光学组织关系密切,直接影表示。所以,他首次引入了容惰指数Ih;来表示活、响焦炭光YH中国煤化工与各向异性的比惰性组分的质量,同时也引人了活性组分配合度D.例。煤结CN MHG出,仅保留少量与容惰指数配合来进行焦炭强度的预测。在焦炭中,成焦后形成气孔并保留原来的形状。煤24.赵悦等 :煤岩配煤技术研究进展2015年第6期中惰质组在结焦过程中保持原有的丝质和小片状结68-74.构,最终以丝质与破片状形式存在于焦炭中,同时惰[5] 杨水珍. 煤岩配煤技术的发展与现状[J].煤化工,2004(3) 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