煤岩配煤专家系统指导生产doc.docx

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煤岩配煤专家系统指导生产doc

YJ0102-煤岩配煤专家系统指导生产

案例简要说明:

依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，归纳提炼出

所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。

该案

例是炼焦煤岩配煤系统案例，体现了炼焦等岗位单种煤的性质、煤质分析知识

点和配煤操作过程，与木专业炼焦工艺等课程配煤工艺单元的教学目标相对

应。

案例名称

炼焦煤岩配煤专家系统指导生产

适用说明

本案例适合中职、高职、职业本科等院校冶金技术专业，在炼焦工艺、煤化学等相关课程教学中使用，更适合在配煤工、炼焦工、焦炉调温工等工种的职工培训中使用。

案例背景

某大型焦化厂，有6座大容积顶装焦炉，年产量274万吨，拥有煤场3个，储煤仓一座，有脱硫、脫苯徉两套系统。

该厂生产满足不同需求的焦炭和粗苯、焦汕等化工产品，在配煤时用煤岩配煤专家系统指导。

案例所涉及

的知识点

单种煤的性质；煤质分析方法；配煤工艺。

案例所涉及

的技能点

配煤炼焦实验。

案例工作任

务的分解

工艺路线选择，原料煤预处理、配煤工艺、炼焦生产工艺制度选择及工艺参数制左。

教学目标

<1）T解配煤过程中应关注的问题：

<2）掌握煤岩配煤专家系统操作要点：

（3）学习综合考虑煤种质量进行配煤的工艺路线。

（4）全面复习所学知识，并将知识转化为能力。

案例建议的

教学时间

6~8学时

案例的操作

演示

现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。

（图片等）

案例点评

案例教学可实现现场案例与所学理论知识的有机结合，将书本知识转化为现实工作能力，培养了学生的分析问题、解决问题的能力。

本案例可迁務为应用其他配煤工艺进行炼焦生产的教学，学生通过本案例学习，具有应用其他配煤工艺进行炼焦生产的能力。

炼焦煤岩配煤专家系统指导生产

1背景介绍

某大型焦化厂，有6座大容积顶装焦炉，年产量274万吨，拥有煤场3个,

储煤仓一座，有脱硫、脱苯各两套系统。

该厂生产满足不同需求的焦炭和粗苯.焦油等化工产品，在配煤时用煤岩

配煤专家系统指导。

2主要内容

2.1用煤岩配煤专家系统指导生产的意义和功能

随着高炉大型化和氧煤喷吹技术的迅速发展，高炉不仅要求焦炭质量更

高，而且要求焦炭质量稳定。

随着炼蕉煤品种和煤质复杂程度不断增加，传统

的配煤指标（Vddf、Y.Gri）不能精确反映炼焦煤结焦性的缺陷，这在很大程

度上影响了焦炭质星的提高。

采用煤岩学方法指导配煤并预测焦炭质量，是由经验配煤到科学配煤的转

折。

其主要功能有:

（1）来煤质ft实时监控.优化煤场管理，实现煤质、煤量、堆放位置数

据的传递和查询，根据煤的综合质星指导煤的合理堆放;

（2）建立适合的配煤专家系统，实现优化配煤和焦炭质量高精度预测,

并给生产配比下达提供决策辅助。

（3）在保证焦炭质量前提下，减少强粘煤的使用比例。

2・3基础实验工作

一、化验指标

单种煤的常规煤质化验检测指标、粘结性指标、煤岩相检验指标、细度组成、单种煤焦炭化验指标、焦炭强度、焦炭粒度组成等。

通过化验分析可将煤种按照实验结果分类。

针对不同煤种分类质量对煤质进行平衡计算，指导煤场和煤仓的存放和堆取。

同时亦可实现炼焦煤性价比实时分析，指导制定采购计划。

二、配合煤炼焦实验

（一）瘦煤极限实验

瘦煤变质程度高，粘结性差，主要起骨架、缓和收缩能力和增大焦炭块度的作用，单种煤很难成焦。

瘦煤价格在炼焦煤中最低，但由于其共碳化性不好,配煤结构中其比例需加以控制。

将三给瘦煤的配比控制在12%至14%的范围内进行炼焦试验时，焦炭的反

应后强度（CSR）最高，而焦炭的反应性（CRI）则最低，焦炭的质量最好。

三给瘦煤的配比在超过或低于这个范围内变化时，焦炭的反应后强度（CSR）都明显降低，而焦炭反应性（CRI）都明显升高，焦炭的质量变差。

（二）1/3焦煤极限实验

1/3焦煤价格仅次于瘦煤，且灰分、硫分较低，是降低焦炭硫分、灰分的保

障煤种。

在瘦煤比较大（14%）时，进行1/3焦煤配加极限实验。

m21/3焦煤极限实验数据

1/3焦煤的配比大于14%后，焦炭的反应后强度（CSR）和Mao明显降低,

而焦炭的反应性（CRI）和Mio明显升高，焦炭的质量变差。

2.3建立炼焦备煤生产管理数据库系统

涵盖备煤、化验系统的检化验、工艺管理、生产管理的全过程。

炼焦从原料的选择、洗精煤进厂把关、工艺化验、卸车、堆料、取料、倒运等料场的管理.配煤以及产品质量管理全部实现电子化、图表化管理。

建立的数据库有:

单种煤进厂煤质量数据库、单种煤工艺化验质量数据库、抽仓工艺数据库、配

合煤质量数据库、配煤结构数据库、焦炭质量数据库、备煤堆、取、移.卸.

配操作数据库.小焦炉实验数据库.煤资源信息数据库、煤源分类信息数据库、焦炭类别信息数据库。

2・4开发炼焦洗精煤多场地、多仓联动的定值、定置储配生产管理系统

受铁路卸车时间规定和新老系统料场分配影响，质量稳定的国统大矿采取先化验后卸车，工艺样和卸车样在卸车过程中取样，因此洗精煤进厂取样化验时间和卸车时间不一致，当同一批次在新老系统分别卸车时，分系统卸车数量和进厂数量也不尽相同，只有矿点名称不能确定该批的唯一性。

为减少各部门数据输入量，系统采用各部门分别做自己业务的方法。

批次对应关系系统采用模糊判断:

（1）判断矿点是否相同。

（2）判断卸车时间和取样时间间隔是否小于生产统计出的最长间隔时间。

（3）判断新老系统卸车数量是否小于进厂取样数量。

（4）判断在给定的一段时间内是否有两次以上进厂取样。

（5）判断连续两批同一矿点进厂时间先后和数量。

最终通过系统自动模糊判断系统在后台形成系统内备煤车间.工艺化验

室.化验室的质量、卸车批次的对应关系。

新系统煤仓上部是圆柱形，下部是圆锥结构，通过卸车量和该仓配煤消耗量及煤堆积比重可较为精确的通过数学方法计算该仓各批煤料在料仓中高度和该批煤在该仓的堆积移动推移轨迹。

通过不同颜色标记处该批煤在料仓的位置、数量和相对应的质量。

临时煤场和料场采用铲车和挖掘机造垛，受洗精煤多样性和工艺储存场地限制，同一矿点的不同批或同一小类不同矿点可能堆积在一起，而这些煤料质量虽然相近，但仍有一定的质量差异，为提高预测精度，精细化操作，保证准确定值管理，必须准确描述这些物料分界位置。

因工艺料场采用堆取料机工艺,

洗精煤堆积基本形状主要有2种。

如下图所示，蓝色为堆积分界，黑色为取料

分界。

图3洗精煤堆积基本形状

煤堆用堆取料机取料后，在圆锥体和棱台以阶梯状去掉部分煤料，为计算简化，取料部分可近似为长方体。

如图A.B黑线所示。

输入操作坐标根据现

场实际适当修正（考虑倾角三角及弧而），保证取料量相对准确。

2・5煤岩配煤焦炭质量预测

用煤岩指标预测，通常选择煤的镜质组平均最大反射率、活惰比等指标作参数，根据历史生产数据，用回归、拟合.神经网络等数学方法，得出预测模型，预测焦炭质量。

这种方法适用于炼焦煤是单一煤层煤。

对于混煤而言，镜质组平均最大反射率相同的煤，可以市不同的煤种混合得到。

例如镜质组平均最大反射率为L25%的煤可以由气煤、1/3焦煤和瘦煤混合得到，也可以用气肥煤和焦煤得到，但是这两种煤的炼焦特性有很大差别。

当这两种煤分别和同样几种煤配合在一起炼焦，得到的焦炭质量肯定有很大差别。

因此该方法对于混煤根木不适用。

该方法也没有包含对焦炭机械强度影响很大的粘结性指标,有时会造成预测指标精度很低，而且在煤源发生改变时预测精度也会受到严重影响，大大降低焦炭质量指标预测精度。

预测和优化流程图如下:

图4煤岩配煤焦炭质量预测和优化流程图

2・6工艺实现路线

首先开发炼焦洗精煤多场地、多仓联动的定值、定置储配生产管理系统,对煤场进行动态管理。

分析掌握来煤的品种、价格、质量和数星和存放位置,以确保各单种煤的合理堆放和合理搭配取用，并参考以往用煤情况提出采购计划。

其次，根据单种煤、配合煤和焦炭分析数据和小焦炉实验数据，利用计算机软件技术、网络技术、数据挖掘技术、配煤专家经验建立单种煤、配合煤煤质指标与焦炭指标之间的非线性相关关系，研发岩相配煤为基础的焦炭质量预测技术，建立相应的决策辅助专家系统。

第三，根据煤场管理系统提供的信息和决策辅助专家系统得出的优化配煤比，并用煤岩理论检验、调整，经过人工确认，作为生产应用的配煤比，实现生产管理自动化。

3分析路径

通过产学研联合攻关，既发挥生产厂较强的实验和生产经验优势，提供生产专家经验，又充分发挥了学校专家理论功底深厚，数学基础好、建模和计算机编程能力强等方面的优势，做到强强联合,取得了单独科技攻关不可能达到的效果。

学生走上工作岗位，满足社会R益苛刻的需求而提高焦炭质量降低焦炭成

木是炼焦技术进步的重要项目，配煤方法的开发是他们在技能水平上的一个飞

跃。

在经过理论知识学习和实习教学，通过计算机仿真和现场教学，将在学校

所学知识转化成能力，引领学生对煤岩配煤系统攻关过程进行领会既是一个典

型工作任务，也是一个代表性工作任务。

下面以煤岩配煤系统为例，说明该案

例教学、现场教学的经过。

4教学目标

掌握煤岩配煤专家系统操作要点;

学习综合考虑煤种质量进行配煤的工艺路线。

全而复习所学知识，并将知识转化为能力。

5教学方式方法

现场调研、问题讨论、点评、案例分析、讲授、课堂练习、大作业。

具体

教学过程设计如下:

（1）

5・1课前计划

学生掌握知识：

煤岩配煤专家系统的基本原理、工艺、设备;

（3）

与现场联系，进行现场教学准备，包插安全教育、劳保用品、行走

路线，现场兼职教师，现场教室等;

（4）安全教育，教师带领学生下厂调研，记录采用煤岩配煤专家系统配

煤的工艺参数，收集相关资料;

（5）学生根据所学知识和实习、调研中获得的资料，总结煤岩配煤专家

系统的操作要点;

（6）与技术人员交流，请技术人员准备讲授煤岩配煤专家系统在应用过

程中出现的事故。

（7）教室设置成学习岛，准备投影，为每组准备2张0开口纸，大号记

号笔1支、作业纸每人2张。

5・2课中计划

（1）学生按小组就座学习岛周S,选举记录人、发言人。

（2）采用头脑风暴法，每人总结一条操作要点，按顺时针顺序轮流发言,

记录人将操作要点在0开口纸上。

要求每人发言，可以轮空，直到所有人员无法补充为止，时间15〜20分钟;

（3）整理完成后，小组发言人上台展示0开口纸上的记录，并向全体师

生汇报煤岩配煤专家系统的操作要点；发言学生汇报完成后，同组学生可以补

充。

汇报完成，木组自评，其它组进行点评打分，现场技术人员参与对学生汇

报的操作要点评价，指岀优点和不足，侮组时间8〜10分钟;

（4）技术人员讲授实际生产煤岩配煤专家系统出现的事故案例，时间20

分钟;

（5）教师讲授煤岩配煤专家系统生产操作要点，时间45分钟。

5・3课后计划

布置作业，见6.3。

6思考题及考评

6.1课前思考题

布置课前思考题，保证学生下厂调研知道找什么材料、看什么操作、思考

为什么如此操作。

配合煤的质量要求有哪些?

煤岩配煤专家系统有哪些关键的操作要点?

煤岩配煤专家系统与其他配煤系统相比有什么优势和劣势?

6.2课堂练习

课堂提问或者集体回答，目的：

及时复习、巩固知识，检查教学效果。

练习题

1、（多选）配合煤的质量指标有（）0ABCD

A.水分B.灰分C.挥发分D.粘结性指标

）。

ABCD

2、（多选）煤岩配煤专家系统的功能（

A.来煤质量实时监控、优化煤场管理

B.实现煤质、煤量、堆放位置数据的传递和查询

C.实现优化配煤和焦炭质量高精度预测

D.在保证焦炭质量前提下，减少强粘煤的使用比例。

3、同一矿点的不同批或同一小类不同矿点的煤料没有质量差异。

（）X

4、瘦煤变质程度高，粘结性差，主要起骨架、缓和收缩能力和增大焦炭块度的作用。

（

5、虽然高炉大型化和氧煤喷吹技术的迅速发展，但高炉对焦炭质暈要求

没有变化。

（）X

6、采用煤岩学方法指导配煤并预测焦炭质量，是由经验配煤到科学配煤

的转折。

（）V

7.对于混煤而言，镜质组平均最大反射率相同的煤，可以由不同的煤种

混合得到。

（）J

6,3课后作业

课后作业，复习巩固知识、提升能力。

（1）每人结合自己调研结果，选择一个煤岩配煤专家系统的某一环节,

结合原理编写详细的操作要点。

（2）煤岩配煤专家系统常见事故案例。

6.4评价建议

学生考核评价实施表

评价方式

评价内容

评价结果

得分

过程性评价

（100%）

学生出勤（10%）

迟到一次及以下

8-10

迟到三次

5~7

缺勤

0

课堂参与

（50%）

小组评价（20%）

小组合作融洽，讨论能达到预定的U标

16-20

小组合作比较融洽，讨论基本达到预定的U标

10-15

小组合作相对融洽或不融洽，讨论未达到预定的U标

1~9

展示评价（20%）

展示内容全面，条理清楚、语言流畅

4-20

现场教学评价（10%）

遵疔现场规章制度，有良好的安全意识。

0-10

完成作业（30%）

思路清晰，格式规范，内容正确

自我评你W%）