【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于焦化行业配煤炼焦，涉及一种预测配煤炼焦生产中焦炭质量的方法，特别是一种预测焦炭冷态强度的方法。
技术介绍
1、焦炭在高炉冶炼中起着至关重要的作用，其质量影响着高炉的各项技术经济指标。虽然随着高炉富氧喷煤技术的发展，焦炭的部分作用被取代，使焦比降低，但其的骨架支撑作用仍不可取代。
2、焦炭在高炉骨架区的滞留时间延长，荷重增加，焦炭在高炉中受氧化反应、碱金属侵蚀、熔渣与铁水侵蚀的时间更长，因而钢铁企业的发展对焦炭质量的要求更加严格。
3、目前焦化企业对于配煤方案的选择大多依靠专家经验，并通过焦炉试验确定，整个过程耗时耗力，而且预测结果也往往与实际生产有所偏差，对实际生产的指导意义不大。
4、另一方面，目前也建立了针对焦炭质量进行预测的线性回归、支持向量机、神经网络等各种模型。
5、例如，蔡成旺等（基于线性回归的焦炭质量预测模型研究[j]. 当代化工研究,2023(1): 1-4.）选取配合煤指标中的干燥基灰分含量（am,d）、干燥无灰基挥发分含量（vdaf）、黏结指数（g）、空气干燥基固定碳含量（fcad）、干燥基硫含量（sm,t,d）、胶质层指数（x和y）建立了基于线性回归的焦炭质量预测模型。但该模型的数据来源仅局限于焦化厂同一生产时期的数据，由于煤种的复杂性和炼焦煤资源的巨大差异，使得该模型并不适用于其他配煤方案。
6、闫立强等（基于煤质综合指标的焦炭质量预测[j]. 洁净煤技术, 2021, 27(s02): 175-180.）选取配合煤的干燥基挥发分含
7、现有焦炭质量预测模型存在的一个共性问题是对于输入指标的选择大多从煤的宏观煤质指标出发，然而，由于煤质组成的复杂性，即使同一矿点采出的不同批次煤样，指标也有一定的差异，而炼焦煤生产所用煤种较多，区别较大，从而造成许多模型的局限性较大。究其原因，主要是因为平均化的煤质指标无法准确反应煤样的不均一性。
8、综上所述，对于焦炭质量预测模型的建立，在模型输入指标的选择上必须能够准确反映配合煤的特性，从其本质对焦化过程进行充分的反映与描述。煤的焦化过程本质上是煤分子在温度作用下发生的一系列化学反应，成焦过程的一切宏观特性取决于煤样的空间结构。因此，从煤的结构出发，找寻炼焦过程中影响焦炭质量的结构特征参数，对于焦炭质量的准确合理预测，提高预测模型的普适性至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有焦炭质量预测模型的不足，提供一种基于核磁结构参数预测焦炭冷态强度的方法。
2、脂肪碳/芳香碳比值fal/far是常规的用于表征煤炭分子结构的核磁结构参数。本专利技术以原料煤挥发分作为桥梁，构建了原料煤挥发分与脂肪碳/芳香碳比值之间的经验关系，通过容易检测获得的原料煤挥发分vdaf含量，计算出原料煤的脂肪碳/芳香碳比值预测值(fal/far)预测，并充分考虑灰分、硫分、黏结指数、胶质层指数等原料煤的其他特性指标因素在炼焦过程中对焦炭质量的影响，利用脂肪碳/芳香碳比值预测值预测焦炭的冷态强度，从而使焦炭质量的预测更加精确，具有广泛的工业应用价值。
3、具体地，本专利技术所述的基于核磁结构参数预测焦炭冷态强度的方法是测定出原料煤的挥发分、灰分、硫分、黏结指数、胶质层最大厚度以及最终收缩度参数，按照原料煤的挥发分vdaf与脂肪碳/芳香碳比值预测值(fal/far)预测间的经验公式：
4、(fal/far)预测 =0.0129vdaf -0.0683
5、获得原料煤的脂肪碳/芳香碳比值预测值(fal/far)预测；
6、代入公式：
7、m40 =2.67ad +24.38(fal/far)预测 +16.04st,d +0.29g -1.43y -0.43x +46.80
8、m10 =-0.56ad +3.20(fal/far)预测 -2.74st,d-0.36g +0.40y -0.05x +40.04
9、预测出以所述原料煤炼焦获得焦炭的抗碎强度m40和耐磨强度m10；
10、式中：
11、(fal/far)预测—原料煤的脂肪碳/芳香碳比值预测值；
12、m40—原料煤炼焦所得焦炭的抗碎强度预测值，%；
13、m10—原料煤炼焦所得焦炭的耐磨强度预测值，%；
14、vdaf—原料煤的干燥无灰基挥发分，%；
15、ad—原料煤的干燥基灰分，%；
16、st,d—原料煤的干燥基硫分，%
17、g—原料煤的黏结指数；
18、y—原料煤的胶质层最大厚度，mm；
19、x—原料煤的最终收缩度，mm。
20、其中，所述的原料煤是可以用于炼焦或配煤炼焦的各种原料煤，包括适合于炼焦的各种单种煤，以及适合于炼焦的配合煤。
21、采用本专利技术上述基于核磁结构参数预测焦炭冷态强度的方法，可以较为准确地预测出以各种适合于炼焦的原料煤进行炼焦获得焦炭的冷态强度。
22、但是较佳地，当所述原料煤的干燥无灰基挥发分vdaf为20～35%，干燥基灰分ad≤12%，干燥基硫分st,d≤2%，黏结指数g≥72，胶质层最大厚度y为12～25mm，最终收缩度x为25～45mm时，对焦炭冷态强度的预测结果更加准确。
23、更优选地，当所述原料煤中的干燥无灰基挥发分vdaf为22～32%，干燥基灰分ad≤10%，干燥基硫分st,d≤1%，黏结指数g为72～82，胶质层最大厚度y为12～16mm，最终收缩度x为28～40mm时，焦炭冷态强度的预测值与实测值的误差更小，相关性更高。
24、本专利技术通过对多种煤阶不尽相同单种煤的挥发分含量与核磁结构参数脂肪碳/芳香碳比值，以及煤质特性不同的配煤炼焦用原料煤的挥发分含量、灰分含量、硫分含量、黏结指数、胶质层最大厚度、最终收缩度进行分析测定，并对每种原料煤进行单独炼焦获得焦炭，测定每种焦炭的抗碎强度m40和耐磨强度m10；利用统计分析软件对获取的数据进行多元线性回归，构建了原料煤挥发分与核磁结构参数之间，以及核磁结构参数、灰分、硫分、黏结指数、胶质层最大厚度、最终收缩度与焦炭抗碎强度和耐磨强度之间关系的经验公式，建立了焦炭冷态强度预测公式和方法。
25、本专利技术通过引入脂肪碳/芳香碳比值这一煤的核磁结构参数，考虑了不同煤种的微观结构对焦炭质量的影响，并充分考虑了配煤炼焦过程中影响焦炭本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于核磁结构参数预测焦炭冷态强度的方法，其特征是测定原料煤的挥发分、灰分、硫分、黏结指数、胶质层最大厚度以及最终收缩度参数，按照原料煤的挥发分Vdaf与脂肪碳/芳香碳比值预测值(fal/far)预测间的经验公式：
2.根据权利要求1所述的预测焦炭冷态强度的方法，其特征是所述原料煤是可用于炼焦或配煤炼焦的各种原料煤。
3.根据权利要求1所述的预测焦炭冷态强度的方法，其特征是所述原料煤的干燥无灰基挥发分Vdaf为20～35%，干燥基灰分Ad≤12%，干燥基硫分St,d≤2%，黏结指数G≥72，胶质层最大厚度Y为12～25mm，最终收缩度X为25～45mm。
4.根据权利要求1所述的预测焦炭冷态强度的方法，其特征是所述原料煤的干燥无灰基挥发分Vdaf为22～32%，干燥基灰分Ad≤10%，干燥基硫分St,d≤1%，黏结指数G为72～82，胶质层最大厚度Y为12～16mm，最终收缩度X为28～40mm。
【技术特征摘要】
1.基于核磁结构参数预测焦炭冷态强度的方法，其特征是测定原料煤的挥发分、灰分、硫分、黏结指数、胶质层最大厚度以及最终收缩度参数，按照原料煤的挥发分vdaf与脂肪碳/芳香碳比值预测值(fal/far)预测间的经验公式：
2.根据权利要求1所述的预测焦炭冷态强度的方法，其特征是所述原料煤是可用于炼焦或配煤炼焦的各种原料煤。
3.根据权利要求1所述的预测焦炭冷态强度的方法，其特征是所述原料煤的干燥无灰基...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹丹，申岩峰，王美君，岳伟明，燕慧，王雷雷，邓韶博，杨伯威，周文艳，侯晓瑞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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