全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)在南鋼燃料供應(yīng)廠的應(yīng)用試驗

孫寶東

（南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司燃料供應(yīng)廠，江蘇 南京210035）

立足煤源條件，優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，在滿足焦炭質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低配合煤成本并盡可能增加副產(chǎn)品收率，是焦化企業(yè)永恒的追求。

隨著檢測及分析技術(shù)的進(jìn)步，各焦化企業(yè)大多建立起了一系列數(shù)據(jù)平臺，行業(yè)內(nèi)也陸續(xù)推出諸多專家系統(tǒng)，如南鋼燃料供應(yīng)廠多年前引進(jìn)的“煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)”等。但這些平臺和系統(tǒng)在焦化廠應(yīng)用的可行性還有待驗證，南鋼燃料供應(yīng)廠利用40 kg小焦?fàn)t試驗、300 kg焦?fàn)t和6 m焦?fàn)t工業(yè)試驗對全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行了驗證分析。

1 全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)

基于中國煤炭網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺下的“全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)”是由汾渭能源主導(dǎo)開發(fā)的配煤應(yīng)用軟件。該系統(tǒng)建立在煤礦煤質(zhì)大數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，吸收和借鑒了國內(nèi)外眾多配煤理論和模型，在常規(guī)指標(biāo)灰分、硫分、揮發(fā)分、G值和Y值的基礎(chǔ)上，引入灰化學(xué)、形態(tài)硫及其熱轉(zhuǎn)化理論成果，同時考慮了結(jié)焦時間、煤堆密度、熄焦方式、煉焦溫度等工藝條件，將煉焦配煤參數(shù)由傳統(tǒng)配煤的數(shù)個增加到30多個，且量化了各參數(shù)的影響權(quán)重，架構(gòu)了全新的焦炭質(zhì)量預(yù)測模型。

該系統(tǒng)可對企業(yè)煉焦煤資源進(jìn)行綜合性價比評價，在擴(kuò)大配煤資源的同時，合理降低配煤成本；可針對不同爐型、工藝，對配煤方案進(jìn)行計算，并預(yù)測焦炭灰分、硫分、冷態(tài)強(qiáng)度、熱態(tài)強(qiáng)度；可根據(jù)焦炭質(zhì)量要求，自動計算、匹配并提供滿足焦炭質(zhì)量的最低成本配煤方案；可預(yù)測焦炭、焦?fàn)t煤氣、化工副產(chǎn)品產(chǎn)率，引入價格體系后，可預(yù)測收益；對接汾渭能源數(shù)據(jù)中心，可進(jìn)一步優(yōu)化企業(yè)煉焦煤結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)煤資源價格實時更新，動態(tài)推送最低成本配煤方案。

為推動該系統(tǒng)在南鋼燃料供應(yīng)廠的應(yīng)用，南鋼燃料供應(yīng)廠開展了“配煤優(yōu)化與降本系統(tǒng)創(chuàng)新研究”專題攻關(guān)，進(jìn)行了40 kg小焦?fàn)t、300 kg焦?fàn)t和6 m焦?fàn)t系列試驗，以分析該系統(tǒng)應(yīng)用于南鋼燃料供應(yīng)廠的可行性。

2 試 驗

2.1 系統(tǒng)調(diào)研及方案優(yōu)化

攻關(guān)小組對南鋼燃料供應(yīng)廠配煤煉焦生產(chǎn)工藝、煤資源條件、焦炭質(zhì)量需求等信息進(jìn)行了系統(tǒng)地調(diào)研，統(tǒng)計了2018年1—6月實際生產(chǎn)所用的28組配煤的配比，對應(yīng)的單種煤和配合煤質(zhì)量分析結(jié)果、成本價格，統(tǒng)計了28組配比所得焦炭質(zhì)量?？傆嫴杉瘮?shù)據(jù)1436組，同時補(bǔ)充檢測了13種主要煤種的灰成分?jǐn)?shù)據(jù)。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，利用全要素智能配煤系統(tǒng)，初步形成了一組基于南鋼燃料供應(yīng)廠當(dāng)前煤資源條件下的配比優(yōu)化方案，提出了系列試驗計劃，并分步實施。

2.2 40 kg小焦?fàn)t試驗

2.2.1 試驗方案

試驗分4批煤樣共8爐，試驗方案見表1，試驗時間2018年7月25日—8月8日。

表1 40 kg小焦?fàn)t試驗配煤方案及價格

2.2.2 試驗條件

40 kg小焦?fàn)t試驗條件見表2。取樣檢驗過程：成焦經(jīng)過落下裝置處理后，入鼓前篩分，取≥60 mm焦炭11.5 kg入轉(zhuǎn)鼓，鼓前鼓后＜20 mm焦炭留樣；從鼓前≥20 mm和鼓后≥20 mm焦炭選樣做熱性能檢驗，鼓前鼓后＜20 mm焦炭加少量大塊樣做工業(yè)分析，所有入爐前煤留樣做全分析和煤巖分析，每批煤樣安排兩爐做平行試驗，結(jié)果取平均值。

表2 40 kg小焦?fàn)t試驗條件

2.2.3 試驗結(jié)果

40 kg小焦?fàn)t所得焦炭強(qiáng)度見表3。從試驗所得焦炭分析結(jié)果看，除優(yōu)化配比2所得焦炭的抗碎強(qiáng)度稍差（耐磨強(qiáng)度和反應(yīng)后強(qiáng)度較好）外，其他數(shù)據(jù)同比較為接近。

表3 40 kg小焦?fàn)t所得焦炭強(qiáng)度%

考慮到40 kg小焦?fàn)t所得焦炭與工業(yè)化生產(chǎn)的焦炭差距較大，加上煤、焦樣本量過少，且熄焦方式為人工水熄，所得分析數(shù)據(jù)參考價值有限。為了更好地驗證分析，攻關(guān)小組提出了300 kg焦?fàn)t試驗計劃。

2.3 300 kg焦?fàn)t試驗

2.3.1 試驗方案

取現(xiàn)場煤樣9種共1.6 t，委托山西省煤基科技項目配煤實驗室太鋼300 kg焦?fàn)t進(jìn)行試驗驗證，于2018年8月9日—22日共安排4批煤樣分4爐煉焦。300 kg焦?fàn)t試驗方案見表4。

表4 300 kg焦?fàn)t試驗配煤方案及價格

2.3.2 試驗條件

300 kg焦?fàn)t試驗條件見表5。取樣檢驗：按山西省煤基科技項目配煤實驗室300 kg焦?fàn)t試驗規(guī)范進(jìn)行。

表5 300 kg焦?fàn)t試驗條件

2.3.3 試驗結(jié)果

300 kg焦?fàn)t所得焦炭強(qiáng)度見表6。根據(jù)300 kg試驗焦?fàn)t所得焦炭強(qiáng)度指標(biāo)來看，優(yōu)化配比2與生產(chǎn)配比1結(jié)果相近，優(yōu)化配比1和2均優(yōu)于生產(chǎn)配比2方案，具備在工業(yè)焦?fàn)t上使用的可行性。

表6 300 kg焦?fàn)t試驗所得焦炭強(qiáng)度%

2.4 6 m焦?fàn)t工業(yè)試驗

2.4.1 試驗方案

考慮現(xiàn)場煤資源條件，加之考慮到300 kg焦?fàn)t試驗優(yōu)化配比2較以往生產(chǎn)配比調(diào)整幅度更大，取300 kg焦?fàn)t試驗優(yōu)化配比2作為6 m焦?fàn)t工業(yè)試驗配比方案。

2.4.2 試驗時間和條件

2018年10月22日白班使用試驗配比，26日小夜班調(diào)整為正常生產(chǎn)配比，試驗時間共5 d。試驗期間主要工藝條件見表7。

表7 6 m焦?fàn)t工業(yè)試驗期間工藝條件

2.4.3 試驗結(jié)果

（1）試驗焦炭質(zhì)量比較

6 m焦?fàn)t試驗配比和正常生產(chǎn)時所得焦炭質(zhì)量對比見表8。對照結(jié)焦時間，為避免新老配比交替帶來的數(shù)據(jù)干擾，剔除23日數(shù)據(jù)，取24日—27日所得焦炭作為分析之用。比較基準(zhǔn)取試驗前5 d生產(chǎn)數(shù)據(jù)。因20日和21日干熄焦故障，水熄量大，剔除這兩天數(shù)據(jù)，實際取15日—19日工況相對穩(wěn)定的時間段數(shù)據(jù)。

表8 6 m焦?fàn)t工業(yè)試驗焦炭質(zhì)量比較%

由表8可知，試驗配比所得焦炭M40、CSR分別較生產(chǎn)配比所得焦炭M40、CSR高0.59%和1.77%，試驗配比所得焦炭強(qiáng)度提高，且熱性能指標(biāo)改善。

（2）配合煤成本比較

工業(yè)試驗配比與生產(chǎn)配比（10月份計劃配比）成本比較見表9。

表9 工業(yè)試驗配比與生產(chǎn)配比（10月份計劃配比）成本比較

由表9可知，試驗配比配合煤成本為1 341.95元/t，比10月計劃成本1 351.20元/t低9.25元/t。

3 結(jié) 語

南鋼燃料供應(yīng)廠40 kg小焦?fàn)t、300 kg焦?fàn)t和6 m焦?fàn)t系列試驗表明，基于南鋼燃料供應(yīng)廠既有煤資源和生產(chǎn)條件下優(yōu)化出的配比方案所得焦炭質(zhì)量總體優(yōu)于原生產(chǎn)配比所得焦炭，且優(yōu)化配比在配合煤成本上具備優(yōu)勢，說明“全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)”具有在生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性。下一步南鋼燃料供應(yīng)廠擬在上述系列試驗基礎(chǔ)上，于配煤生產(chǎn)中全面引入“全要素智能配煤優(yōu)化系統(tǒng)”，建立具有南鋼燃料供應(yīng)廠特色的配煤優(yōu)化和降本服務(wù)系統(tǒng)，同時對接汾渭能源數(shù)據(jù)中心，以期拓展性價比更高的煉焦煤新資源，以滿足當(dāng)前南鋼燃料供應(yīng)廠降低自產(chǎn)焦炭成本，穩(wěn)定自產(chǎn)焦炭質(zhì)量，焦?fàn)t產(chǎn)能受限的條件下盡可能提高焦?fàn)t煤氣產(chǎn)率等管理需求。