專利名稱：：一種預測焦炭硫分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及煤化工
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種煉焦生產(chǎn)中配煤煉焦、焦炭質(zhì)量的預測方法。
背景技術(shù)：
：中國煤炭資源豐富，但煉焦用煤種只占已查明煤炭資源儲量的26%。配煤主要組分焦煤、肥煤，灰、硫高的所占比例較大，優(yōu)質(zhì)焦煤、肥煤占査明煤炭資源儲量的比例不足6%和3%。近年來，中國焦炭產(chǎn)能急劇膨脹。優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源緊張，故硫較高結(jié)焦性好的煉焦煤利用率也越來越高。充分利用高硫煉焦煤資源，必須提高焦炭硫分預測精度。到目前為止，焦炭硫分預測采用的方法有經(jīng)驗公式法和根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過回歸、擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡等數(shù)學處理方法預測。經(jīng)驗公式法把配合煤硫的轉(zhuǎn)化率確定為60%70%之間，公式的常數(shù)項是在一定范圍內(nèi)可變化的值。不同企業(yè)根據(jù)自身情況確定轉(zhuǎn)化率值和常數(shù)項預測焦炭硫分，這種方法誤差大，缺乏充分的理論依據(jù)是不科學的。煉焦過程中不同煤硫的轉(zhuǎn)化率差別很大，例如張臺子煤其硫分為1.29%，煉焦后焦炭的硫分只有0.51%，硫的轉(zhuǎn)化率只有33.5%。道清煤硫分0.49%，煉焦后焦炭硫分0.47%，硫的轉(zhuǎn)化率為80.1%。單種煤硫的轉(zhuǎn)化率不同，因此，其組成的配合煤硫的轉(zhuǎn)化率不都在60%70%之間。煉焦過程中，硫的轉(zhuǎn)化率與煤中硫的存在形式、含量及煤性質(zhì)密切相關(guān)。因此，傳統(tǒng)的經(jīng)驗公式法只能粗略地估算焦炭硫分。根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過回歸、擬合、神經(jīng)網(wǎng)絡等數(shù)學處理方法預測。該方法是針對特定企業(yè)和特定煤資源的，不具有普遍適用性。不同企業(yè)用煤不同，采用回歸、擬合數(shù)學方法得到的回歸模型有很大差別。例如上海寶鋼預測模型S焦=a'+6'*S煤/(100-&,煤)-c'*^煤內(nèi)蒙古包鋼預測模型Sft二0.211+0.645S煤但，當煉焦用煤變動時，單種煤硫的轉(zhuǎn)化率改變了，配合煤硫分相同，所得焦炭硫分會有很大差別，預測精度降低。采用神經(jīng)網(wǎng)絡法預測焦炭硫分。神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)訓練數(shù)據(jù)可以找到數(shù)據(jù)之間固有的規(guī)律。在煉焦過程中，煤中的硫轉(zhuǎn)入到焦炭中的比例沒有固定規(guī)律，用歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)訓練神經(jīng)網(wǎng)絡，得到的訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡也只是找到現(xiàn)有數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律，當煉焦用煤變化或煉焦用煤硫的轉(zhuǎn)化率改變時，預測精度就會降低。隨著對焦炭含硫量要求日趨嚴格，尋求更準確、普遍適用的焦炭硫分預測方法變得十分重要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種預測焦炭硫分的方法，該方法用單種煤在煉焦過程中硫的轉(zhuǎn)化率作參數(shù)預測焦炭硫分，再用科學的計算方法來預測焦炭的硫分，預測模型具有普遍適用性，預測精度不會因煤改變而降低。該方法考慮了配合煤在煉焦過程中，單種煤的硫轉(zhuǎn)化率不同對焦炭硫分預測的直接影響，克服了現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)驗公式將不同煤的硫轉(zhuǎn)化率確定為在一定區(qū)間上的固定值的缺點。該預測模型也克服了如回歸、擬合等方法得到預測模型隨煉焦用煤變化，硫預測精度降低的缺點。該方法可以使高硫優(yōu)質(zhì)煉焦煤得到充分利用，有效利用煤資源，降低配煤成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案敘述如下一種預測焦炭硫分的方法，該方法以單種煤硫的轉(zhuǎn)化率作主要參數(shù)預測焦炭硫分，選擇單種煤硫的轉(zhuǎn)化率、配合煤干基質(zhì)量、配煤比、單種煤硫分、配合煤所得焦炭干基質(zhì)量作參數(shù)，通過下述計算方法預測焦炭硫分S配焦=(^M配煤xrixSi單煤xASi單煤)/M配焦單種煤硫的轉(zhuǎn)化率、配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以通過下述公式計算△Si單煤^KixSj單焦/Si單煤M配焦^^]M,單焦x。①'■=iM配焦^t何i單煤(100—F蹄煤)*ri/100}②./=配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以采用公式①或公式②計算。還可以采用公式S配焦=(^M配煤xr,xSi單煤xASi單煤)/M配焦簡化得到的公式&焦=1>傳焦xC預測焦炭硫分。式中S,—配合煤煉焦所得焦炭硫分，％;Ki一第i種單種煤的成焦率，％;ri一第i種單種煤的配入百分數(shù)，％;S^『第i種單種煤硫分，％;AS^『第i種單種煤硫的轉(zhuǎn)化率，％;M^—配合煤的干基質(zhì)量，kg;M^—配合煤煉得焦炭干基質(zhì)量，％;MiM—第i種單種煤煉得焦炭干基質(zhì)量，kg;Mi單『第i種單種煤干基質(zhì)量，％;Sw—第i種單種煤煉得焦炭硫分，％;Vdi靴.一第i種單種煤干基揮發(fā)分，％。'本發(fā)明的有益效果是該方法用單種煤在煉焦過程中硫的轉(zhuǎn)化率作參數(shù)預測焦炭硫分，再用科學的計算方法來預測焦炭的硫分，預測模型具有普遍適用性，預測精度不會因煤改變而降低。該方法考慮了配合煤在煉焦過程中，單種煤的硫轉(zhuǎn)化率不同對焦炭硫分預測的直接影響，克服了現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)驗公式將不同煤的硫轉(zhuǎn)化率確定為在一定區(qū)間上的固定值的缺點。該預測模型也克服了如回歸、擬合等方法得到預測模型隨煉焦用煤變化，硫預測精度降低的缺點。該方法可以使高硫優(yōu)質(zhì)煉焦煤得到充分利用，有效利用煤資源，降低配煤成本。為了比較本專利提出的預測焦炭硫分和以往預測焦炭硫分方法的精度。本專利分別用含有單種煤硫的轉(zhuǎn)化率(AS)的數(shù)學模型及其簡化模型和用歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過回歸得到數(shù)學模型及采用神經(jīng)網(wǎng)絡的方法對焦炭硫分進行預測。(1)采用公式①計算得到的配合煤所得焦炭干基質(zhì)量，通過公式S配焦=(^M自戰(zhàn)xr一S,/=1單煤xASi糊)/M配焦預測焦炭硫分本專利選擇單種煤硫的轉(zhuǎn)化率等指標作參數(shù)，預測焦炭硫分。采用公式①計算得到的配合煤所得焦炭千基質(zhì)量，預測焦炭硫分的結(jié)果見圖1:焦炭硫分預測絕對誤差在00.06個百分點之間，平均誤差只有0.03個百分點。(2)采用公式②計算得到的配合煤所得焦炭干基質(zhì)量，通過公式S雖=(txr,xSi單煤xAS,鄉(xiāng))/M雖預測焦炭硫分本專利選擇單種煤硫的轉(zhuǎn)化率等指標作參數(shù)，預測焦炭硫分。采用公式②計算得到的配合煤所得焦炭干基質(zhì)量，預測焦炭硫分的結(jié)果見圖2:焦炭硫分預測絕對誤差在00.08個百分點之間，平均誤差只有0.04個百分點。(3)采用簡化得到公式S配^tSi單焦)^，預測焦炭硫分用公式S配焦=(tM配煤xrixSi單煤xASi單煤)/M配焦簡化得到的計算公式S配焦-t《單焦xg預測焦炭硫分，預測結(jié)果見圖3:焦炭硫分預測絕對誤差在00.06個百分點之間，平均誤差只有0.03個百分點。(4)根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用回歸方法得到的預測模型預測焦炭硫分為了比較用回歸方法得到預測模型預測焦炭硫分和本專利用含有硫轉(zhuǎn)化率預測模型預測硫分的精度。根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用煤的揮發(fā)分、硫分作自變量，焦炭硫分作因變量，進行二元一次回歸。用回歸得到的數(shù)學模型預測焦炭硫分的結(jié)果見圖4:焦炭硫分預測絕對誤差在0.010.10個百分點之間，平均誤差為0.06個百分點。(5)根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過神經(jīng)網(wǎng)絡方法預測焦炭硫分用煤的揮發(fā)分、硫分作輸入?yún)?shù)，焦炭硫分作輸出參數(shù)，用歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)訓練神經(jīng)網(wǎng)絡，將待預測的煤質(zhì)指標輸入訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡，預測焦炭硫分，預測結(jié)果見圖5:焦炭硫分預測絕對誤差在0.000.10個百分點之間，平均誤差為0.05個百分點。圖1是采用單種煤硫的轉(zhuǎn)化率等指標作參數(shù)，焦炭硫分預測結(jié)果圖；圖2是采用單種煤硫的轉(zhuǎn)化率等指標作參數(shù)，焦炭硫分預測結(jié)果圖；圖3是采用單種煤硫的轉(zhuǎn)化率等指標作參數(shù)，焦炭硫分預測結(jié)果圖；圖4是根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用回歸方法得到的預測模型的焦炭硫分預測結(jié)果圖；圖5是根據(jù)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過神經(jīng)網(wǎng)絡方法焦炭硫分預測結(jié)果圖。具體實施例方式一種預測焦炭硫分的方法。該方法以單種煤硫的轉(zhuǎn)化率作主要參數(shù)預測焦炭硫分。選擇配合煤干基質(zhì)量、配煤比、單種煤硫分、單種煤硫的轉(zhuǎn)化率、配合煤所得焦炭干基質(zhì)量作參數(shù)，通過下述計算方法預測焦炭硫分S配焦-(SM配煤xriXSi單煤xASi單煤)/M配焦單種煤硫的轉(zhuǎn)化率、配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以通過下述公式計算△Si單煤KiXSi單焦/Si單煤M配焦-(力M雄焦x^;.)①M配焦t(Mi單煤(100—巳雄煤)*1^/100}②配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以采用公式①或公式②計算。還可以采用公式S配焦=(tM配煤xr"Si單煤xASi單煤)/M配焦簡化得到的公式s配fl^i單焦^預測焦炭硫分。,=1式中S配合煤煉焦所得焦炭硫分，％;Ki一第i種單種煤的成焦率，％;ri一第i種單種煤的配入百分數(shù)，％;S^『第i種單種煤硫分，％;ASi，一第i種單種煤硫的轉(zhuǎn)化率，％;Mra—配合煤的干基質(zhì)量，kg;M,—配合煤煉得焦炭干基質(zhì)量，％;M,輔一第i種單種煤煉得焦炭干基質(zhì)量，kg;M,單『第i種單種煤干基質(zhì)量，％;Si單》—第i種單種煤煉得焦炭硫分，％;Vdi,—第i種單種煤干基揮發(fā)分，％。配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以采用公式①或公式②計算。下面以一種配煤方案為例，通過上述計算方法預測焦炭硫分。本次試驗采用試驗焦爐煉焦。單種煤煉焦時，入爐單種煤干基質(zhì)量是43kg，配合煤煉焦時，入爐配合煤千基質(zhì)量是43kg。配合煤所得焦炭實測硫分為0.62%。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>單種煤硫的轉(zhuǎn)化率ASiw=KixSi賴/Si單煤將各個單種煤數(shù)據(jù)代入公式計算每種煤硫的轉(zhuǎn)化率結(jié)果如下1#煤AS單煤=73.2%X0.7%/0.92%=55.7%，同理可求2弁、3#、4弁、5#、6#煤硫的轉(zhuǎn)化率分別為49.9%、72.1%、71.1%、72.8%、96.7%。根據(jù)配合煤煉得焦炭干基質(zhì)量計算公式Mx/;.)，計算配合煤所得焦炭干/.=1基質(zhì)量Mg^=31.48X19%+29.67X15%+30.31X5%+34.96X22%+35.86X25%+38.91X14%=34.05kg根據(jù)配合煤煉得焦炭干基質(zhì)量計算公式Mffi*=i:{M配煤(100-Vdiw)Xri/100}，計算配合煤所得焦炭干基質(zhì)量M配焦二43X(100—28.30)X19%/100+43X(100—32.52)X15%/100+43X(100—32.83)X5%/100+43X(100—20.18)X22%/100+43X(100—17.96)X25%/100+43X(100—14.02)X14%/100=33.2kg根據(jù)配合煤所得焦炭硫分計算公式S配焦=(尤M配煤xr,Si單煤xASi單煤)/M配焦計算配合煤所得焦炭硫分當m配焦采用公式m配焦=(1;^雄《X。計算時，焦炭硫分計算結(jié)果如下+43X22%X0.72%X71.1%+43X25%X0.98%X72.8%+43X14%X0.29%X96.7%)/34.05=0.64%當M配焦采用公式M配焦-E(M配煤(100-Vdi單煤)Xri/100〉計算時，焦炭硫分計算結(jié)果如下S配焦=(43X19%X0.92%X55.7%+43X15%X0.47%X49.9%+43X5%X0.44%X72.1%/33.2=0.65%采用簡化計算公式Sg^二^S,^')^.預測焦炭硫分如下,■=1S配焦=0.7%X19%+0.34%X15%+0.45%X5。％+0.63%X22%+0.98%X25%+0.31%X14%=0.63%為了更好地說明本發(fā)明實施方式和實際效果，下面結(jié)合40kg試驗焦爐煉焦實驗，用含有煤中硫的轉(zhuǎn)化率的預測模型預測焦炭硫分，說明本專利具體實施過程。(1)煉焦用煤進行煤質(zhì)分析。(2)對單種煤進行40kg試驗焦爐試驗，所得焦炭進行焦炭質(zhì)量分析，測定單種煤所得焦炭各項質(zhì)量指標，計算單種煤硫的轉(zhuǎn)化率。(3)根據(jù)單種煤煤質(zhì)分析結(jié)果、單種煤煉焦特性及焦炭質(zhì)量目標值確定配煤方案。將公式中的參數(shù)待入預測模型，預測配合煤所得焦炭干基硫分。權(quán)利要求1、一種預測焦炭硫分的方法，其特征在于，該方法以單種煤硫的轉(zhuǎn)化率作主要參數(shù)預測焦炭硫分，選擇單種煤硫的轉(zhuǎn)化率、配合煤干基質(zhì)量、配煤比、單種煤硫分、配合煤所得焦炭干基質(zhì)量作參數(shù)，通過下述計算方法預測焦炭硫分式中S配焦—配合煤煉焦所得焦炭硫分，％；Ki—第i種單種煤的成焦率，％；ri—第i種單種煤的配入百分數(shù)，％；Si單煤—第i種單種煤硫分，％；△Si單煤—第i種單種煤硫的轉(zhuǎn)化率，％；M配煤—配合煤的干基質(zhì)量，kg；M配焦—配合煤煉得焦炭干基質(zhì)量，％；Mi單焦—第i種單種煤煉得焦炭干基質(zhì)量，kg；Mi單煤—第i種單種煤干基質(zhì)量，％；Si單焦—第i種單種煤煉得焦炭硫分，％；Vdi單煤—第i種單種煤干基揮發(fā)分，％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預測焦炭硫分的方法，其特征在于，所述的單種煤硫的轉(zhuǎn)化率通過下述公式計算-△Si單煤BCiXSi單焦/Si單煤o3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預測焦炭硫分的方法，其特征在于，配合煤所得焦炭干基質(zhì)量可以通過下述公式計算M配焦^(J]M雄焦x《)4、根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種預測焦炭硫分的方法，其特征在于，配合煤所得焦炭干基質(zhì)量還可以通過下述公式計算-M配^;^Mi單煤(腦—r鵬煤)/100}/=15、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預測焦炭硫分的方法，其特征在于，該方法還可以采用公式S配^(tM配煤xrjxSj單煤xASi單煤)/M配焦簡化得到的公式S配焦二t&單焦xr,預測焦炭(=11=1、硫分。全文摘要本發(fā)明提出了一種精確預測焦炭硫分的方法。煤在煉焦過程中，煤中的硫分并不是全部轉(zhuǎn)入到焦炭中，一部分是以氣態(tài)形式析出。不同煤，硫的析出情況有很大差別。以往預測焦炭硫分的方法，都沒有全面考慮不同煤在煉焦過程中，煤中硫轉(zhuǎn)入到焦炭中的差別。焦炭硫分預測精度不高，煉焦用煤波動對焦炭硫分預測精度影響很大。本發(fā)明提出用單種煤中硫的轉(zhuǎn)化率(ΔS)作參數(shù)預測焦炭硫分。預測焦炭硫分精度高，不會因煉焦用煤的改變，影響預測精度。本方法可以使高硫優(yōu)質(zhì)煉焦煤得到充分利用，有效利用煤資源，降低配煤成本。文檔編號G06F19/00GK101447001SQ20081022929公開日2009年6月3日申請日期2008年12月5日優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日發(fā)明者孟慶波,麗戰(zhàn)申請人:中唯煉焦技術(shù)國家工程研究中心有限責任公司