CN109762954B - 用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，该方法包括：建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库；根据煤粉粒度数据库，制备待测煤种在工业磨参数下的多种单煤种样品；将工业磨参数下的多种单煤种样品按照待测煤种的质量比进行混合，得到混合煤种样品；利用粒径大于混合煤种样品最大粒径的筛子将混合煤种样品混合均匀，得到待测煤种样品；对待测煤种样品进行检测，得到待测煤种样品在工业磨参数下的煤粉特性指标。本申请提供的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，使得实验室的检测结果可准确指导工业生产，将工业生产试验带来的损失降到最低。

Description

用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法

技术领域

本申请涉及煤粉检测技术领域，尤其涉及用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法。

背景技术

在高炉炼铁、火力发电等行业，使用煤粉进行高炉喷吹部分代替焦炭燃烧是降低生产成本的重要举措，也是调节高炉炉况热制度的有效手段。使用煤粉进行高炉喷吹之前，需要对煤粉的综合特性指标进行检测，以指导高炉生产，其中，煤粉的综合特性指标包括煤粉流动性、煤粉喷流性和煤粉燃烧性。由于不同煤种的煤粉价格不同，出于降低生产成本等目的，高炉生产企业如炼钢企业，时常需更换喷吹用煤粉的煤种或调整煤种配比，煤粉的综合特性指标的检测准确度是高炉生产企业调整煤种或调整煤种配比的重要参考。

相关技术中，对煤粉的综合特性指标检测方法为实验室检测法，通过在实验室内将新煤种或新配比的原煤制取为样品煤粉，对样品煤粉进行相关性能检验达标后再投入生产。在样品煤粉的制备过程中，根据高炉生产企业通常采用球磨机、中速磨、锤破机等机械将原煤进行烘干、破碎、收集，得到煤粉，采取相似的烘干、破碎、收集步骤制得煤粉。

然而，由于实验室条件通常有限，制得的样品煤粉与高炉生产企业制得的煤粉往往会存在一些差别，导致实验室制得的样品煤粉实际性能与高炉生产企业制得煤粉的实际性能不同，经常出现在实验室条件下检测到煤粉流动性、燃烧性和喷流性指标良好，但在实际生成中，制得的煤粉仍会发生燃烧不充分或堵塞喷煤喷枪现象生，从而导致实验室检测出的煤粉综合特性指标不能准确指导工业生产。

发明内容

本申请提供了一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，以解决实验室检测出的煤粉综合特性指标不能准确指导工业生产的问题。

本申请提供了一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，该方法包括：

建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库；

根据所述煤粉粒度数据库，制备待测煤种在所述工业磨参数下的多种单煤种样品；

将所述工业磨参数下的多种所述单煤种样品按照所述待测煤种的质量比进行混合，得到混合煤种样品；

利用粒径大于所述混合煤种样品最大粒径的筛子将所述混合煤种样品混合均匀，得到待测煤种样品；

对所述待测煤种样品进行检测，得到待测煤种样品在所述工业磨参数下的煤粉特性指标。

可选地，所述工业磨参数包括：工业磨类型、工业磨内折向门开度、工业磨内通风流量、原煤名称和原煤密度。

可选地，根据所述煤粉粒度数据库，制备待测煤种在所述工业磨参数下的多种单煤种样品，包括：

获取待测煤种中单煤种原煤的密度；

从所述煤粉粒度数据库中获取相似煤种在所述工业磨参数下的粒度数据，其中，所述相似煤种为所述煤粉粒度数据库中与所述单煤种原煤的密度差值最小的煤种；

根据所述粒度数据将所述单煤种原煤进行筛分，得到多个粒度的单煤种原煤煤粉；

使用勺取法从多个所述粒度单煤种原煤中多点取样，配制出各粒度煤粉所占的质量比与所述相似煤种相同的单煤种样品。

可选地，所述粒度数据包括煤粉的粒度分布范围和不同粒度煤粉的质量比。

可选地，所述筛子的粒径为所述混合煤种样品最大粒径的1-2倍。

可选地，建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库，包括：

在预设的工业磨参数下制备煤粉；

通过标准筛筛分分析法将所述煤粉的煤样筛分至多个粒度区间内；

在多种预设的工业磨参数下，分别统计每个所述粒度区间内煤粉的质量比，得到所述煤粉在多种所述工业磨参数下的煤粉粒度数据库。

可选地，对所述待测煤种样品进行检测，包括对所述待测煤种样品进行燃烧性检测、流动性检测和喷流性检测。

可选地，对所述待测煤种样品进行检测，包括对多组待测煤种样品进行随机顺序检测。

本申请提供的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法的有益效果包括：

本申请提供的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，实验室检测所用的煤粉与工业磨参数下对应的煤粉的粒度一致，实验室检测所用的煤粉与工业磨参数下对应的煤粉的粒度范围、不同粒度范围内煤粉所占的质量比完全相同，可以将煤粉粒度对煤粉综合特性检测结果造成的影响消除，从而使实验室检测结果准确反应工业磨参数下煤粉的喷流性、流动性、燃烧性，实验室检测结果可准确指导工业生产；在本申请提供的方法的基础上，可在实验室开展优选煤粉配比研究，有效指导工业生产，将工业试验带来的损失降到最低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种煤粉粒度数据库的建立方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种单煤种样品制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例提供的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，包括以下步骤：

步骤S110：建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库。

通过对制得的煤粉样品与高炉生产企业制得煤粉进行比较研究，发现实验室制得的煤粉样品与高炉生产企业制得煤粉在粒度上存在差异，因此，本申请通过建立高炉生产企业在多种生产条件下的煤粉粒度数据库，为实验室能够制得与高炉生产企业制得煤粉粒度相符的煤粉样品奠定了重要基础。

本申请实施例中，将高炉生产企业生产煤粉的生产条件定义为工业磨参数。工业磨参数包括设备参数和原料参数。

在选取设备参数的过程中，考虑到工业磨设备是高炉生产企业生产煤粉过程中的重要设备，不同类型的工业磨设备如球磨机、中速磨、锤破机由于工作原理存在差别，生产出的煤粉粒度通常也存在差别，因此，将工业磨类型，即工业磨设备的类型，作为一个设备参数。

根据工业磨设备在对煤粉进行破碎的过程中，是从工业磨的底部向顶部吹入热风作为干燥剂和输送介质对原煤破碎成煤粉，一旦破碎的煤粉粒度达到热风气力输送的临界值，煤粉便会被抽走，收集进入煤粉仓，本申请将通过工业磨设备上口的热风速度作为影响煤粉粒度的重要设备因素，而影响工业磨设备上口的热风速度的因素包括：工业磨上口的面积、调节出磨粉体粒度的关键设备参数(如分离器内内折向门开度或动态分离器参数等)、工业磨内通风流量。

在选取原料参数的过程中，本申请考虑到不同煤种如褐煤、烟煤、无烟煤的密度略有差别，在风速一定的条件下，原煤密度会影响到成品煤粉的粒度组成，将原煤密度作为一个原料参数。

综上，本申请中设定的工业磨参数，即影响煤粉粒度的参数包括：工业磨类型、工业磨内折向门开度、工业磨内通风流量、原煤名称、原煤密度。

参见图2，为本申请实施例提供的一种煤粉粒度数据库的建立方法的流程示意图，如图2所示，本申请实施例提供的煤粉粒度数据库的建立方法的流程，包括以下步骤：

步骤S111：在预设的工业磨参数下制备煤粉。

预先设置多种煤粉生产中常用的工业磨参数，选取其中一种工业磨参数，例如，原煤名称为无烟煤-1，该无烟煤-1的原煤密度是1.63g/m³，工业磨类型为ZGM123N型辊式中速磨煤机，折项门开度为50％，工业磨内通风流量为55000m³/h。

按照选定的工业磨参数进行工业磨生产，在工业磨生产过程中，等量分次(4次以上)抽取工业磨制备的成品煤粉，将成品煤粉缩分出100g粒度分析煤样。

步骤S112：通过标准筛筛分分析法将煤粉筛分至多个粒度区间内。

步骤S111制得的煤粉中，包含多种粒度的煤粉，本申请通过标准筛筛分分析法将煤粉筛分至多个粒度区间内。本申请所使用的标准筛是由一套筛孔尺寸大小有一定比例的、筛孔宽度和筛丝直径都按标准制造的直径为200mm的若干层圆形筛子所组成。

由于工业磨煤粉中过粗(如大于0.2mm)、过细(如300目)的煤粉占比极低，煤粉的粒度范围基本上全部在50目至300目范围内。因此本申请实施例使用的标准筛中间各层由50目至300目的圆形筛子组成，中间各层筛子的具体目数为：50目、100目、150目、200目、250目、300目。

步骤S113：在多种预设的工业磨参数下，分别统计每个粒度区间内煤粉的质量比，得到多种工业磨参数下的煤粉粒度数据库。

根据步骤S111-S112得到一种工业磨参数下的煤粉粒度信息，统计每个粒度区间内煤粉的质量比，然后调整工业磨参数为另一种预设的工业磨参数，继续执行步骤S111-S112，得到该工业磨参数下的煤粉粒度信息，再统计该工业磨参数下的每个粒度区间内煤粉的质量比，多次执行步骤S111-S112后，得到全部预设的工业磨参数下的煤粉粒度信息，统计之后得到多种工业磨参数下的煤粉粒度数据库。表1为本申请实施例提供的一种煤粉粒度数据库。

表1

如表1所示，采用工业磨参数为：原煤名称为无烟煤-1，原煤粒度为1.63g/m3，工业磨类型为ZGM123N型辊式中速磨煤机，折向门开度为50％，工业磨内通风流量为55000m³/h时，制得的煤粉粒度分布范围为：50目～100目的煤粉质量比占比为3％，50目～100目的煤粉质量比占比为3％，100目～150目的煤粉质量比占比为8％，150目～200目的煤粉质量比占比为24％，200目～250目的煤粉质量比占比为52％，250目～300目的煤粉质量比占比为13％。

步骤S120：根据煤粉粒度数据库，制备待测煤种在工业磨参数下的多种单煤种样品。

参见图3，为本申请实施例提供的一种单煤种样品制备方法的流程示意图，如图3所示，本申请实施例提供的单煤种样品制备方法，包括以下步骤：

步骤S121：获取待测煤种中单煤种原煤的密度。

待测煤种为新煤种或新配比煤种，需要进行实验室检测综合特征指标后，才能应用于高炉生产企业中。

根据待测煤种的煤种组成，得到待测煤种的各个单煤种原煤。本申请实施例中，待测煤种由长焰煤B和无烟煤A这两种单煤原煤种组成，取其中一个单煤原煤种的煤块或煤粉，例如长焰煤B的煤块或煤粉，进行干燥、破碎、混合、缩分，制成3mm以下煤种粗样700g，然后将煤种粗样放入干燥箱，在110-250℃温度中烘干1小时，将烘干后的煤种粗样放入破碎机破碎至接近生产用煤粉粒度，然后选择50目的筛子进行筛分，筛分后所有筛上物要收集，收集后重新破碎并混合到响应的原来的煤种粗样中，不得随意丢弃，直至筛上为0视为破碎合格。按照上述方法再对无烟煤A的煤块或煤粉进行处理。然后，分别测量两个单煤种原煤的煤粉密度。

步骤S122：从煤粉粒度数据库中获取相似煤种在工业磨参数下的粒度数据，其中，相似煤种为煤粉粒度数据库中与单煤种原煤的密度差值最小的煤种。

从煤粉粒度数据库中查询到与无烟煤A的煤粉密度最接近的煤种为1号无烟煤，即无烟煤-1，将1号无烟煤煤标记为无烟煤A的相似煤种。

从煤粉粒度数据库中查询到与长焰煤B的煤粉密度最接近的煤种为1号烟煤，即烟煤-1，将1号烟煤标记为长焰煤B的相似煤种。

本申请实施例中，密度最接近包括密度差值为0。

步骤S123：根据粒度数据将单煤种原煤进行筛分，得到多个粒度的单煤种原煤煤粉。

根据煤粉粒度数据库中无烟煤-1的粒度分别分布在50目～100目、100目～150目、150目～200目、200目～250目、250目～300目范围内，将无烟煤A的煤粉分别筛分至上述粒度范围内，可利用步骤S112使用的标准筛进行筛分。

同理，根据煤粉粒度数据库中烟煤-1的粒度分别分布在50目～100目、100目～150目、150目～200目、200目～250目、250目～300目范围内，将长焰煤B的煤粉分别筛分至上述粒度范围内，可利用步骤S112使用的标准筛进行筛分。

步骤S124：使用勺取法从多个粒度的单煤种原煤煤粉中多点取样，配制出各粒度煤粉所占的质量比与相似煤种相同的单煤种样品。

将每一种粒度单煤种原煤中分别进行至少4点取样称量、配备出不同工业磨参数下对应的单煤种样品煤，单煤种样品煤各粒度煤粉的质量比与对应的相似煤种各粒度煤粉的质量比相同。

本申请实施中，配置了表1中工业磨参数1对应的无烟煤A1煤粉、工业磨参数2对应的无烟煤A2煤粉、工业磨参数3对应的无烟煤A3煤粉，其中，A1煤粉中，50目～100目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的3％，100目～150目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的8％，150目～200目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的24％，200目～250目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的52％，250目～300目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的13％。

工业磨参数1对应的长焰煤B1煤粉、工业磨参数2对应的长焰煤B2煤粉、工业磨参数3对应的长焰煤B3煤粉，其中，B1煤粉中，50目～100目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的2％，100目～150目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的6，150目～200目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的21％，200目～250目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的57％，250目～300目粒度的煤粉占A1煤粉总质量的14％。

步骤S130：将工业磨参数下的多种单煤种样品按照待测煤种的质量比进行混合，得到混合煤种样品。

参照步骤2的方法对各个煤种分别制备单煤种样品后，然后按照待测煤种中各煤种的质量比要求制备出相同工业磨参数下对应的混合煤种样品，例如，相同工业磨参数下，待测煤种是A、B两种煤粉7:3混合，则A、B两种单煤种样品煤所取的质量比为7:3，例如，可取步骤S124配制的A1煤粉70克，B1煤粉30克；如果相同工业磨参数下，待测煤种是A、B、C三种煤粉6:2:2混合，则A、B、C三种单煤种样品煤所取的质量比为6：2：2，以此类推，可重复步骤S120和步骤S130制备出多个工业磨参数下对应的单煤种样品和混合煤种样品。

步骤S140：利用粒径大于混合煤种样品最大粒径的筛子将混合煤种样品混合均匀，得到待测煤种样品。

混合煤种样品需要搅拌混匀，由于粉体在静电、空气湿度以及筛分法过程中来回滚动等原因作用下可能会造成抱团、结块，为确保粉体混合均匀，本申请实施例分别用大粒径筛子将混合煤种样品过一遍筛，去除结块、促进混合。如制备的样品最大粒径为0.2mm，则优选用大于0.2mm1-2个规格的筛网过筛，使样品充分混合。通常情况下，本步骤中使用的筛网最大粒径选取为步骤S112中使用的标准筛最大粒径的1-2倍范围内即可，合适的筛网更有利于去除结块、促进混合，因此筛网选用不宜过大。

步骤S150：对待测煤种样品进行检测，得到待测煤种样品在工业磨参数下的煤粉特性指标。

用勺取法对待测煤种样品缩分得到分析试样，即将步骤S140得到的样品多点取样(至少4点)，直至取够仪器要求的分析量，然后对煤粉进行燃烧性、流动性、喷流性检测，检测出不同工业磨参数、不同煤种配比对应下煤粉的综合特性指标。

本申请实施例中，如果需要进行多组煤种比对或配比比对时，多个分析试样的检测应打乱检测顺序，随机抽取分析试样分析直至所有样品检测完，以避免环境因素如电压、环境温度等对实验结果的影响干扰最后的优选分析，必要时可对同一分析试进行重复检测。如果工业磨参数、煤种配比方案过多导致试验次数过多，可通过选取代表性工业磨参数或正交试验的方法减少试验次数。最后分析步骤S150中不同工业磨参数、不同煤种配比对应的煤粉的综合特性指标，从中优选出煤粉综合特性指标满足生产要求的煤种配比和工业磨参数，将该优选出的煤种配比和工业磨参数应用于高炉喷煤生产工艺中。

本申请实施例中，步骤S124中的6种煤粉的检测结果参见下表2。

表2

从表2可看出，长焰煤及混合煤种所对应的煤粉喷流性、流动性、燃烧性综合指标均优于无烟煤，其中E1方案最优，且长焰煤占比多，原料成本更低，因此选择E1方案作为优选出的煤种配比和工业磨参数方案；如从磨煤安全角度出发控制长焰煤比例不宜过高的话，可选择D1方案作为优选出的煤种配比和工业磨参数方案。

由上述实施例可见，利用本申请实施例提供的方法，实验室检测所用的煤粉与工业磨参数下对应的煤粉的粒度一致，实验室检测所用的煤粉与工业磨参数下对应的煤粉的粒度范围、不同粒度范围内煤粉所占的质量比完全相同，可以将煤粉粒度对煤粉综合特性检测结果造成的影响消除，从而使实验室检测结果准确反应工业磨参数下煤粉的喷流性、流动性、燃烧性，实验室检测结果可准确指导工业生产；在本本申请提供的方法的基础上，可在实验室开展优选煤粉配比研究，有效指导工业生产，将工业试验带来的损失降到最低。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (5)

1.一种用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，其特征在于，包括：

建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库，所述工业磨参数包括：工业磨类型、工业磨内折向门开度、工业磨内通风流量、原煤名称和原煤密度；

获取待测煤种中单煤种原煤的密度；

从所述煤粉粒度数据库中获取相似煤种在所述工业磨参数下的粒度数据，其中，所述相似煤种为所述煤粉粒度数据库中与所述单煤种原煤的密度差值最小的煤种，所述粒度数据包括煤粉的粒度分布范围和不同粒度煤粉的质量比；

根据所述粒度数据将所述单煤种原煤进行筛分，得到多个粒度的单煤种原煤煤粉；

使用勺取法从多个所述粒度单煤种原煤中多点取样，配制出各粒度煤粉所占的质量比与所述相似煤种相同的单煤种样品；

将所述工业磨参数下的多种所述单煤种样品按照所述待测煤种的质量比进行混合，得到混合煤种样品；

利用粒径大于所述混合煤种样品最大粒径的筛子将所述混合煤种样品混合均匀，得到待测煤种样品；

对所述待测煤种样品进行检测，得到待测煤种样品在所述工业磨参数下的煤粉特性指标。

2.如权利要求1所述的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，其特征在于，所述筛子的粒径为所述混合煤种样品最大粒径的2倍。

3.如权利要求1所述的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，其特征在于，建立多种工业磨参数下制得煤粉的煤粉粒度数据库，包括：

在预设的工业磨参数下制备煤粉；

通过标准筛筛分分析法将所述煤粉的煤样筛分至多个粒度区间内；

在多种预设的工业磨参数下，分别统计每个所述粒度区间内煤粉的质量比，得到所述煤粉在多种所述工业磨参数下的煤粉粒度数据库。

4.如权利要求1所述的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，其特征在于，对所述待测煤种样品进行检测，包括对所述待测煤种样品进行燃烧性检测、流动性检测和喷流性检测。

5.如权利要求1所述的用于指导工业生产的高炉喷吹用煤粉配备方法，其特征在于，对所述待测煤种样品进行检测，包括对多组待测煤种样品进行随机顺序检测。

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