2010第四屆焦化年會(huì)論文集 (3)

2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 57 預(yù)測(cè)裝爐煤和焦炭質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型 徐卸福 （ 山西 大土河焦化有限責(zé)任公司） 【 摘 要 】 介紹根椐大土河焦化有限責(zé)任公司小焦?fàn)t試驗(yàn)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)推導(dǎo)的預(yù)測(cè)裝爐煤和焦炭質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型 【 關(guān)鍵詞 】 預(yù)測(cè) 裝爐煤 焦炭 質(zhì)量 數(shù)學(xué)模型 降低焦炭生產(chǎn)成本最重要的措施是降低裝爐煤的成本。降低裝爐煤的成本最重要的措施是盡量多用便宜的煤少用貴的煤。為了達(dá)到此目的要進(jìn)行配煤試驗(yàn)。配煤試驗(yàn)不僅要考慮成本還要考慮質(zhì)量，如硫分、灰分、冷熱強(qiáng)度、反應(yīng)性等，還要考慮推焦是否好推，粒度是否合適。即：成本要低；質(zhì)量達(dá)標(biāo)；焦炭易推；粒度合適。但是，這四方面往往不能同時(shí)滿足，甚至出現(xiàn)這方面變好，那方面變壞的情況，所以要做很多試驗(yàn)才能找出四方面都能兼顧的最佳方案。 試驗(yàn)方法很多，有瞎子爬山法、 、正交試驗(yàn)法、線性回歸法、多元線性回歸法等等。用那種方法好，根據(jù) 不同情況而定。我公司已進(jìn)行了百次小焦?fàn)t試驗(yàn)，調(diào)整生產(chǎn)配比數(shù)百次，積累了大量資料和經(jīng)驗(yàn)。這種情況下宜采用多元線性回歸法進(jìn)行總結(jié)。 我們可以用多元線性回歸法利用已有數(shù)據(jù)推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型，用推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)設(shè)定配比的裝爐煤和焦炭質(zhì)量。因?yàn)橛脭?shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上計(jì)算的速度很快，所以我們可以在短時(shí)間內(nèi)找到較好的配比，選定用于試驗(yàn)的數(shù)個(gè)配煤方案。這樣，試驗(yàn)次數(shù)可以大大減少，使試驗(yàn)效率大大提高。 隨著試驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)的增加，可重新進(jìn)行多元線性回歸推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型，使數(shù)學(xué)模型計(jì)算誤差更小。 下文介紹適合本公司用 4#焦煤、 10#焦 煤、肥煤、氣煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配煤的數(shù)學(xué)模型。 對(duì) 79次小焦?fàn)t試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析后推導(dǎo)出焦炭反應(yīng)性 #焦煤、 10#焦煤、肥煤、氣煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配入量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型： 1415中： J 煤（本地 4#煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % T 煤（本地 10#煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % F 煤質(zhì)量分?jǐn)?shù) % Y 粘煤或 32#弱粘煤（榆林煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % Q 44#、 45#氣煤質(zhì)量分?jǐn)?shù) % % 公式較復(fù)雜，但在計(jì)算機(jī)上計(jì)算很簡單，可在計(jì)算機(jī)上預(yù)先輸入公式，只要輸入配比，便可立即出結(jié)果。 從表 1看出，計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果相關(guān)性較好（相關(guān)系數(shù) 由度 65），誤差不大。用此數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè) 際上，試驗(yàn)和化驗(yàn)引起的誤差有時(shí)比計(jì)算誤差要大得多，如第 4號(hào)試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值 顯偏低。 表 1 序號(hào) 反應(yīng)性 號(hào) 反應(yīng)性 測(cè) 計(jì)算 實(shí)測(cè) 計(jì)算 1 3 31 3 5 6 7 8 28 010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 58 7 9 0 1 0 2 1 3 31 2 4 3 26 5 32 4 6 5 29 7 6 8 7 9 8 0 9 1 0 2 1 3 2 4 3 28 5 4 6 5 7 26 28 8 7 29 9 8 0 9 1 33 0 2 1 3 26 2 4 3 5 4 6 5 30 7 6 8 7 9 8 31 39 40 41 42 因?yàn)樾〗範(fàn)t和大焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝條件有差別，所以同樣的裝爐煤在小焦?fàn)t和大焦?fàn)t上煉制的焦炭的反應(yīng)性大小有差別。 測(cè)定相同配煤比的裝爐煤在小焦?fàn)t和大焦?fàn)t上煉制的焦炭的反應(yīng)性數(shù)據(jù)表 2： 2010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 59 表 2 序號(hào) 反應(yīng)性 小焦?fàn)t 大爐 小焦?fàn)t 1 1 3 4 平均 1 平均 1 3 平均 2 均 6 1 平均 1 平均 0 差的平均值 s 小焦?fàn)t的反應(yīng)性比大焦?fàn)t平均高 以此數(shù)學(xué)模型用于預(yù)測(cè)大焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭反應(yīng)性時(shí)，應(yīng)將常數(shù)項(xiàng) 145。 對(duì) 79 次小焦?fàn)t試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析后推導(dǎo)出焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度 4#焦煤、 10#焦煤、肥煤、氣煤、不粘煤（或弱粘煤）、焦粉配入量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型： 1281式中： J 煤（本地 4#煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % T 煤（本地 10#煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % F 煤質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 60 Y 粘煤或 32#弱粘煤（榆林煤）質(zhì)量分?jǐn)?shù) % Q 45#氣煤質(zhì)量分?jǐn)?shù) % 公式較復(fù)雜，但在計(jì)算機(jī)上計(jì)算很簡單，可在計(jì)算機(jī)上預(yù)先輸入公式，只要輸入配比，便可立即出結(jié)果。 從表 3 看出，計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果相關(guān)性較好（相關(guān)系數(shù) 由度 65），誤差不大。用此數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè) 際上，試驗(yàn)和化驗(yàn)引起的誤差有時(shí)比預(yù)測(cè)誤差大，例如第 4、 20、58 號(hào)試驗(yàn)，試驗(yàn)和化驗(yàn)誤差顯然偏大。 表 3 序號(hào) 反應(yīng)后強(qiáng)度 號(hào) 反應(yīng)后強(qiáng)度 測(cè) 計(jì)算 實(shí)測(cè) 計(jì)算 1 3 65 3 5 6 7 8 9 0 1 0 68 2 60 1 3 60 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 61 8 0 9 56 1 0 2 1 3 2 4 3 69 5 4 6 5 7 26 8 7 9 8 42 0 9 1 0 2 010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 61 31 3 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8 39 56 40 41 42 因?yàn)樾〗範(fàn)t和大焦?fàn)t的生產(chǎn)工藝條件有差別，所以同樣的裝爐煤在小焦?fàn)t和大焦?fàn)t上煉制的焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度大小有差別。 測(cè)定相同配煤比的裝爐煤在小焦?fàn)t和大焦?fàn)t上煉制的焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度數(shù)據(jù)表 4： 表 4 序號(hào) 反應(yīng)后強(qiáng)度 小焦?fàn)t 大爐 小焦?fàn)t 1 1 2 均 1 均 1 3 2 均 2 均 1 均 1 均 010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 62 小焦?fàn)t的反應(yīng)后強(qiáng)度比大焦?fàn)t平均低 以此數(shù)學(xué)模型用于預(yù)測(cè)大焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將常數(shù)項(xiàng) 從表 6數(shù)據(jù)看出，各單種煤硫分加權(quán)平均值和裝爐煤實(shí)測(cè)硫分基本一致，平均誤差 以可以認(rèn)為各單種煤配煤時(shí)硫分有可加性，即：裝爐煤的硫分等于各單種煤硫分的加權(quán)平均值。 S 混 = （ -+b+c+d+n = 100 式中： a、 b、 c、 單種煤質(zhì)量分?jǐn)?shù) % S 混 合煤的硫分 % 焦炭硫分和裝爐煤硫分的關(guān)系： S 焦 = 據(jù) 2008 年焦炭硫分和裝爐煤硫分?jǐn)?shù)據(jù)（表 7），一、二、三廠的 K 分別為 個(gè)廠都取 S 焦 = 硫 21 焦表 7 2008 年裝爐煤硫分均值 2008 年焦炭硫分均值 焦炭硫分 /裝爐煤硫分 8 0 的平均值 s 表 6 一廠裝爐煤含硫 2009 加權(quán)平均 裝爐煤實(shí)測(cè) 差 1 8 2 9 6 3 均 均 均 010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 63 一廠 0.廠 廠 的數(shù)學(xué)模型 將 165#至 263#試驗(yàn)的單種煤 的實(shí)測(cè)值列于表八和圖 1。圖 1數(shù)據(jù)可以用直線方程表示。 G 裝爐煤 =權(quán)平均 + 式中： G 裝爐煤 合煤 G 加權(quán)平均 種煤 根據(jù)直線方程可知，當(dāng) G 加權(quán)平均 = 裝爐煤 = G 加權(quán)平均 ，即當(dāng) G 加權(quán)平均 小于 測(cè)值大于加權(quán)值；當(dāng) G 加權(quán)平均 大于 測(cè)值小于加權(quán)值。 爐號(hào) 單種煤 G 的加權(quán)值 混煤 G 實(shí)測(cè)值 爐號(hào) 單種煤 G 的加權(quán)值 混煤 G 實(shí)測(cè)值 165 9 222 1 166 7 224 6 167 4 225 9 174 3 226 1 175 6 227 6 176 64 67 228 2 177 6 229 2 178 3 230 6 179 66 72 231 69 67 180 5 232 7 182 9 233 2 183 9 234 6 187 4 235 5 188 8 237 2 189 6 238 8 190 70 76 238 8 191 70 76 239 1 192 6 240 4 193 8 241 9 195 7 242 9 196 7 242 7 197 7 244 3 198 9 245 2 199 0 246 5 200 8 247 9 202 4 248 5 203 5 249 9 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年 6月 8日 11日 64 204 0 250 5 205 6 251 0 206 9 252 3 207 2 253 5 209 1 254 7 210 60 61 255 2 211 66 64 256 2 212 0 257 3 213 2 258 2 215 2 259 5 216 6 260 2 218 3 261 5 219 6 262 4 220 9 263 8 221 4 圖 1 G 實(shí)測(cè) 權(quán) 從圖 1看出。數(shù)據(jù)分散于直線兩側(cè)，范圍較寬，說明誤差較大。誤差有兩方面： 同時(shí)可看出，混合煤 的加權(quán)平均值線性相關(guān)性較強(qiáng)，所以可用此公式以單種煤 值。 根據(jù)本公司經(jīng)驗(yàn)，搗固裝爐煤 63。如預(yù)測(cè) G 小于 63，則應(yīng)調(diào)整配比。 裝爐煤配比是否合理首先要考慮在生產(chǎn)上是否保證焦炭能安全地從焦?fàn)t中推出，裝爐煤 以，首先要看裝爐煤的揮發(fā)分 值， 即首先要預(yù)測(cè)揮發(fā)分 值。 表 9 爐號(hào) v 加權(quán) V 實(shí)測(cè) 爐號(hào) v 加權(quán) V 實(shí)測(cè) 165 97 66 98 67 99 73 00 74 01 75 02 76 04 010年 6月 8日 11日 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 65 177 05 0 178 06 80 07 82 09 83 11 84 12 85 14 3 186 15 87 23 16 88 17 89 18 90 19 2 192 20 2 193 21 95 22 96 圖 2 裝爐煤實(shí)測(cè)揮發(fā)分 =f （單位種煤揮發(fā)分加權(quán)平均值 ） 圖 2直線可以用 Y = 差很小。如 X=30按 Y= Y=Y=30，差 根據(jù)本公司經(jīng)驗(yàn)，搗固裝爐煤 預(yù)測(cè) 于 應(yīng)調(diào)整配比。 各單種煤灰分加權(quán)平均值 K K 噸焦耗干煤 噸 /噸 我公司用 4#煤、 10#煤、肥煤、榆林煤、氣煤煉焦時(shí)，可以用表九公式預(yù)測(cè)焦炭和裝爐煤質(zhì)量：硫分、揮發(fā)分、 應(yīng)性 應(yīng)后強(qiáng)度 表 10 焦炭灰分 A 焦 = 各單種煤灰分加權(quán)平均值 K 焦炭硫分 = 裝爐煤揮發(fā)分 V 記燒杯 =各單種煤揮發(fā)分加權(quán)平均值 2010年第四屆全國焦化技術(shù)及生產(chǎn)年會(huì) 2010年