JP4757408B2 - Coke furnace bottom irregularity measuring device, furnace bottom repair method and repair device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉炭化室内の炉底煉瓦の凹凸を測定する装置、及び該凹凸測定装置による測定結果に基づいてコークス炉炉底を補修する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コークス炉は、多数の炭化室と燃焼室が交互に連接して構成され、炭化室に石炭を装入し、炉壁を介して燃焼室より炭化室に900℃〜1100℃の高熱を約20時間連続して加え、石炭を乾溜し、コークスを製造する。この乾留が完了すると、コークスを排出し、そして石炭を装入してまた加熱を開始する。
【0003】
各炭化室は、高さが約6.5m、幅が約0.4m、長さが約16mであり、非常に幅が狭く奥行きが深い(長さが長い)炉空間を形成している。炭化室の炉底及び内壁は耐火レンガで構成されている。炭化室炉底に使用される耐火レンガは、長期間高温に曝され、又石炭のコークス化が完了する度にコークス押出機によってコークスを押し出して搬出するため、耐火物がコークスの圧力を受け、熱的、化学的、あるいは機械的なストレスにより損傷しやすい。すなわち、炉底煉瓦の目地切れ、レンガ亀裂、剥離、カーボン付着、あるいは底面の凹凸等を招きやすい。損傷部はコークス押し出し時に局部的に過大な力が加わって更に損傷が拡大しやすくなる。
【0004】
炭化室炉壁煉瓦が損傷した場合には、損傷が軽微であれば損傷部に不定形耐火物を充填し、損傷が進行した場合には該損傷した煉瓦を交換して補修することができる。しかし、炉底煉瓦が損傷した場合においては、煉瓦を交換して補修することは困難であるため、炉底煉瓦が致命的な損傷を受ける前に損傷部を適切に補修する必要がある。
【0005】
炉底煉瓦損傷部の補修方法としては、損傷によって発生した凹部に不定形耐火物を充填し、あるいは耐火物を溶射して埋めることによって補修を行なう。この場合において、炉底煉瓦の損傷の発見と位置把握が必要となる。このため、炭化室内が赤熱している状況において、炉底の全表面について必要な解像度で表面を観察し、損傷を発見して位置を把握することが重要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
操業の合間の短時間を利用してコークス炉窯口から炉底を観察する方法では、炉内が高温であるので窯口の外から内部を観察せざるをえず、底面の凹凸を正確に観察することは非常に難しい。
【0007】
また、コークス押し出し後の炭化室炉底にはコークス粉が堆積しており、炉底煉瓦損傷部の凹部には特に該コークス粉が堆積しているため、炉底煉瓦の凹凸の観察を困難にしている。
【0008】
本発明は、操業の合間の短時間を利用して、赤熱するコークス炉炭化室内炉底煉瓦の凹凸を測定する測定装置、該測定結果に基づいてコークス炉炉底を補修する方法及び補修装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
(1)コークス炉炉底の凹凸を測定するための装置であって、コークス押出機10の押出ラム11又は移動式炉内診断装置12に配置され、炉底煉瓦23に堆積する堆積物を除去するためのスクレーパ2及びそれとシューとの間に炉底煉瓦表面との距離を測定する非接触式距離計3とを有し、スクレーパ2は気体噴射式スクレーパ2a又はそれと機械式スクレーパ2bの両方であって、気体噴射式スクレーパ2aは気体として空気又は窒素を用い、空気を用いる場合においては直径50mmφ〜75mmφのパイプに斜め下方向きに設けた小孔から2〜5kg/cm 2 の圧力で空気を吹出し、前記ラム11又は移動式炉内診断装置12の移動にあわせて炉底部の凹凸を測定することを特徴とするコークス炉炉底凹凸測定装置。
(2)非接触式距離計3を複数有し、該距離計を炭化室幅方向に複数配置することを特徴とする上記(1)に記載のコークス炉炉底凹凸測定装置。
(3)非接触式距離計3は、押出ラム11又は移動式炉内診断装置12の移動に合わせて炉底の測定点を炭化室幅方向に走査して炉底部の凹凸を測定することを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のコークス炉炉底凹凸測定装置。
(4)非接触式距離計3は、30kW以上の出力を有する特定波長レーザー発信機と乱反射光を特定の角度で捉える検知機とを備え、煉瓦の自発光に影響されずに炉底部の凹凸を測定することを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置。
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置を用いてコークス炉炉底煉瓦の炉底までの距離を計測し、該計測した炉底までの距離と、予め想定しておいた距離との差異をほぼ連続的に求め、その差異を基にして補修方法を選定することを特徴とするコークス炉炉底補修方法。
(6)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置を用いてコークス炉炉底煉瓦の炉底までの距離を計測し、該計測した炉底までの距離を既に測定した数値との比較し、各位置での周囲との相対凸部高さ又は相対凹部深さを検知し、補修方法を選定することを特徴とするコークス炉炉底補修方法。
(7)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置を用いてコークス炉炉底煉瓦の凹凸を測定し、該測定した凹凸に基づいて炉底煉瓦各部位に充填すべきモルタル量を定め、該定めた量のモルタルを炉底煉瓦各部位に充填し、充填後1時間以上にわたって炭化室を空窯にしてモルタルを焼成することにより炉底を平滑化することを特徴とするコークス炉炉底補修方法。
(8)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置を用いてコークス炉炉底煉瓦の凹凸を測定し、該測定した炉底凹凸情報に基づいて、凸部を切削する部位及び/又は量を決め炉底を平滑化することを特徴とするコークス炉炉底補修方法。
(9)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置と、該炉底凹凸測定装置によって測定した炉底凹凸情報に基づいて炉底各部に充填するモルタル充填量を算出する充填量演算装置4と、該算出結果に基づいて炉底煉瓦にモルタルをモルタル粉としてあるいはスラリー状耐火物として流し込むための流し込み装置5とを有し、押出ラム11又は移動式炉内診断装置12を移動させながら炉底各部の煉瓦損傷部にモルタルを充填させることを特徴とするコークス炉炉底補修装置。
(10)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載のコークス炉炉底凹凸測定装置と、炉底凹凸測定装置を用いて測定した炉底凹凸情報に基づいて凸部を切削する凸部切削装置6を有することを特徴とするコークス炉炉底補修装置。
【0010】
【発明の実施の形態】
室炉式コークス炉においては、各炭化室21で乾留が完了したコークスをコークサイドの窯口から炭化室外に押し出すため、図1(a)に示すような押出ラム11を有している。押出ラム11は、炭化室21の押出機側の窯口から炭化室内に挿入され、炭化室内のコークスは押出ラム11に押されてコークサイドの窯口から押し出される。押出ラムの先端部の下部には橇又は車輪(これを総称してシュー13と言う)を有し、シュー13を炭化室炉底22に接触させながら炭化室内を移動する。
【0011】
また、特開平11−106755号公報に開示されているように、赤熱する炭化室内に挿入して炭化室内壁をカメラにより観察する移動式炉内診断装置12が知られている。炭化室内壁観察装置12も、図1(b)に示すように押出ラムと同じように診断装置先端部の下部に車輪又は橇からなるシュー13を有し、シュー13を炭化室炉底22に接触させながら炭化室内を移動することができる。
【0012】
本発明の炉底凹凸測定装置1は、上記押出ラム11あるいは移動式炉内診断装置12の先端部近傍であって炉底に近接する部分に配置される。
【0013】
本発明の炉底凹凸測定装置1は、非接触式距離計3を有する。押出ラム11あるいは移動式炉内診断装置12の先端部に近くであって炉底22に近接する部分に配置された該非接触式距離計3は、図2(a)に示すように光軸8を距離計3の一定の方向、例えば鉛直下方に向け、炉底22表面までの距離を測定することができる。また、該一定の方向は可変とすることができ、一定の周期により一定の角度範囲で炭化室幅方向に走査するように調整すれば、炭化室幅方向の所定の長さ範囲について炉底煉瓦表面の測定点を走査し、距離計と炉底表面との間の距離情報を得ることができる。非接触式距離計3としては、マイクロ波やレーザーを用いた方法を用いることができ、そのうちでも温度影響が少なく精度的にも高いレーザー式距離計を用いると好ましい。非接触式距離計で距離計と炉底表面との距離を測定しつつ前記押出ラム又は移動式炉内診断装置を炭化室長手方向に移動することにより、炉底煉瓦表面の凹凸を測定することができる。
【0014】
乾留したコークスを押し出した後の空炉状態の炭化室21の炉底22には、前記したように粉コークスが堆積しているため、このままでは炉底煉瓦の凹凸を非接触距離計3によって測定することができない。本発明の炉底凹凸測定装置は気体噴射式スクレーパ2a又は機械式スクレーパ2b若しくはその両方を有する。気体噴射式スクレーパ2aは図2(a)に示すように炉底煉瓦に空気を吹き付け、これによって炉底煉瓦に堆積する堆積物を除去する。凹凸測定時の押出ラム11又は移動式炉内診断装置12の進行方向に対し、気体噴射式スクレーパ2aを非接触式距離計3よりも進行方向前方に配置する。これにより、押出ラム11又は移動式炉内診断装置12を進行させつつ気体噴射式スクレーパ2aによって炉底煉瓦に堆積する堆積物を排除し、非接触式距離計3は該堆積物が排除された炉底部位との間の距離を測定するため、炉底堆積物の影響を受けずに測定を行なうことが可能になる。
【0015】
気体噴射式スクレーパ2aは、空気や窒素のような気体18を噴射する。空気を使用すると最も安価にスクレーパとすることができる。ただし、空気を噴射すると付着カーボンを燃焼除去する作用を有するため、炉底煉瓦の目地切れ部を塞いでいるカーボンを除去してしまうという不都合が生じるときがある。このような場合は、噴射する気体として窒素等の非酸化性ガスを使用すると良い。噴射気体として空気を用いる場合、ラムビーム内に直径50mmφ〜75mmφの空気配管を通し、ラムヘッド先端部最下部に炭化室幅方向に数個の斜め下方向きの小孔を設け、その小孔から2〜5Kg/cm2の圧力を有する空気を吹出し、炉底部に残るコークス塊を吹き飛ばす。コークス押出時に前方に吹き飛ばし、塊コークスと共に受骸バケットに落下させ、レーザー距離計による炉底部凹凸測定の外乱とならないようにするものである。
【0016】
炉底堆積物の堆積量が多い場合には、上記気体噴射式スクレーパ2aのみでは十分に該堆積物を除去できない場合がある。本発明においては、図2(a)に示すように、気体噴射式スクレーパ2aに合せて機械式スクレーパ2bを用いることにより、炉底堆積物の堆積量が多い場合においても十分に堆積物を除去することが可能になる。
【0017】
機械的スクレーパ2bとして、針金製たわし状スクレーパや傘型プレートが有効である。炉底煉瓦を傷めずに残コークスを除去できる方法としてラムヘッド又は移動式炉内診断装置の先端に近い位置最下部に針金製たわし状スクレーパを設置する方法が望ましい。
【0019】
本発明の炉底凹凸測定装置においては、複数の非接触式距離計3を炭化室幅方向に分散して配置することができる。炉底凹凸測定装置を炭化室長手方向に移動しつつ距離測定を行なうことにより、各非接触式距離計にて炉底長手方向の凹凸情報を得ることができ、更に炉底幅方向に分散して配置した複数の非接触距離計の測定結果を総合することにより、炉底の長手方向及び幅方向を総合した面情報としての凹凸情報を得ることができる。図3に示す形態においては、距離計ボックス7の内部に3台の非接触式距離計(3a〜3c)を配置、その結果炉底の幅方向3個所の距離計測定点9の測定を同時に行うことができる。
【0020】
本発明の炉底凹凸測定装置においては、図4に示すように、押出ラム又は移動式炉内診断装置の移動にあわせて非接触式距離計3を移動することにより、炉底の測定点を炭化室幅方向に走査して炉底部の凹凸を測定することができ、1台の非接触式距離計3の測定結果から炉底の長手方向及び幅方向を総合した面情報としての凹凸情報を得ることができる。図4に示す形態においては、非接触式距離計3は3aの位置と3bの位置との間を往復移動する。更にこのような走査機能を有する非接触式距離計を炭化室幅方向に複数配置すれば、1台あたりの非接触距離計の走査範囲が狭くても、炉底煉瓦幅全範囲について凹凸情報を得ることが可能になる。
【0021】
非接触式距離計3は通常光学的手段によって距離を測定する。一方、赤熱する炭化室炉底煉瓦は自発光光を有するため、該自発光光が距離測定のノイズとなり、正確に距離が測定できない場合がある。本発明においては、非接触式距離計は、30kW以上の出力を有する特定波長レーザー発信機と乱反射光を特定の角度で捉える検知機とを備えることにより、煉瓦の自発光に影響されずに炉底部の凹凸を測定することが可能になる。特定波長としてはGaAsを用いた波長780nmのレーザー発信機が好ましい。波長780nmが好ましい理由は、高温煉瓦の自発光波長分布に対して比較的分離して検知し易いこと、GaAsレーザーは一般的に市販され入手し易いからである。また出力を30kW以上とすれば、自発光に対してエネルギー強度が高く周囲から入射する外乱光に対して反射光を検知しやすいという理由により有効である。
【0022】
以上に述べた炉底凹凸測定装置を用いた測定を行なった結果、炉底煉瓦の損傷による凹凸情報が得られる。次いで、該測定した凹凸に基づいて炉底煉瓦損傷部の補修を行うことができる。
【0023】
本発明において、計測した炉底までの距離と、予め想定しておいた距離との差異をほぼ連続的に求め、その差異を基にして補修方法を選定すると好ましい。差異が広範囲にわたりかつ損傷が深い場合であれば補修方法として当該炭化室近傍の数窯の操業を停止し熱間積み替えを選択し、差異つまり損傷が浅く狭い場合は補修方法として溶射補修やドライモルタルを流し粘着させる方法を選択すると良い。熱間積み替え補修はコークス炉体の温度を一時的に下げるため周辺部位の損傷につながるから、できるだけ溶射やモルタル流し込みで対処したいところである。
【0024】
本発明においてはまた、計測した炉底までの距離を既に測定した数値と比較し、各位置での周囲との相対凸部高さ又は相対凹部深さを検知し、補修方法を選定すると好ましい。検知した相対凸部高さ又は相対凹部深さが増大して許容範囲を超えていれば切削またはモルタル流し込みや溶射を選択し、相対凸部高さ又は相対凹部深さが許容範囲内であれば時系列管理データとして保存すると良い。通常その判断基準は凹凸で20mm、炉長方向長さで50mm以上とするのが適当である。
【0025】
本発明においてはまた、測定した凹凸に基づいて炉底煉瓦各部位に充填すべきモルタル量を定め、該定めた量のモルタルを炉底煉瓦各部位に充填し、充填後1時間以上にわたって炭化室を空窯にしてモルタルを焼成することにより炉底を平滑化することができる。凹部の深さに応じモルタルを該凹部を充填するに足りるだけ供給し、凹部に充填する。その結果、モルタル充填後のモルタル表面高さは、損傷前の煉瓦表面高さに等しい高さで平滑化することができる。充填後1時間以上にわたって炭化室を空窯にしてモルタルを焼成することにより該モルタル層は所定の強度を得ることができ、装入炭を装入して乾留を開始することが可能になる。
【0026】
また、本発明の炉底補修装置は、図2(a)に示すように、以上に述べた炉底凹凸測定装置1と、炉底凹凸測定装置1によって測定した炉底凹凸情報に基づいて炉底各部に充填するモルタル充填量を算出する充填量演算装置4と、該算出結果に基づいて炉底煉瓦にモルタルをモルタル粉としてあるいはスラリー状耐火物として流し込むための流し込み装置5とを有する。流し込み装置5のノズル5dは炉底凹凸測定装置とともに押出ラム又は移動式炉内診断装置の先端部に配置することができる。
【0027】
まず最初に、押出ラム又は移動式炉内診断装置を炭化室内で移動しつつ炉底凹凸測定装置1によって炉底の凹凸を測定する。次いで、充填量演算装置4により、該測定した炉底凹凸情報に基づいて炉底各部に充填するモルタル充填量を算出する。モルタル充填量は、充填後にモルタル表面高さが損傷前の煉瓦表面高さに等しい高さとなるように算出する。通常は、炉底煉瓦単位表面積当たりに流し込むモルタル量が、該流し込み部位の凹部深さに比例するようにモルタル充填量を算出すれば、充填後の炉底煉瓦表面を平滑化することができる。その後、押出ラム又は移動式炉内診断装置を炭化室内で移動しつつ流し込み装置5から前記算出したモルタル充填量に基づいて炉底各部位にモルタルを流し込む。
【0028】
最初に炉底凹凸測定装置によって炉底の凹凸を測定する際に、気体噴射式スクレーパ2a、更に必要に応じて機械式スクレーパ2bを用いて炉底の堆積物を除去しているので、通常はモルタル流し込み時に再度堆積物を除去する必要はない。ただし、炉底凹凸測定装置1による測定後に新たに堆積物が堆積した場合には、再度気体噴射式スクレーパ2a、更に必要に応じて機械式スクレーパ2bを用いて炉底の堆積物を除去しながら押出ラム又は移動式炉内診断装置の移動を行ない、該移動とともに流し込み装置5から炉底各部位にモルタルを流し込むことが好適である。
【0029】
モルタルの流し込み装置5は、流し込み装置本体即ちモルタルタンク5a、搬送用ガス供給ファン5b又は加圧ガス、炉底の凹凸からモルタル供給量を演算する充填量演算装置4は炭化室外部に設置し、ラムビーム14又は移動式診断装置12の水平ランス16を貫通し粉体供給配管5cを内蔵し、底煉瓦凹凸を測定する距離計3の後方に炉底近傍に粉体を供給できるノズル5dを下向きに設置する。また、その近傍には高速回転式カッターを有する凸部切削装置6を設け、カーボン付着やAsh分のクリンカ、周囲の煉瓦面に比較して凸の著しい部位を研磨できるようにしておくことが有効である。凹みの大きい部位には多めのモルタルを供給し、凸部が著しい部位は研削することにより、炉底の平滑が得られる。本発明のコークス炉炉底凹凸測定装置1を用いてコークス炉炉底煉瓦の凹凸を測定し、該測定した炉底凹凸情報に基づいて、凸部を切削する部位及び/又は量を決め、凸部切削装置6を用いて炉底を平滑化する。
【0030】
【実施例】
実施例1
図1(a)、図2(a)に示すように、老朽化して押出負荷が高まってきたコークス炉の炉底の影響を排除するため、本発明の装置を適用した。炭化室幅は押出機側400mm、コークサイド側460mm,炭化室奥行き(通常、炉長という)15m、炉敷煉瓦はタイル状の300mm×400mm×厚さ100mmの珪石煉瓦が敷かれている。炉底の凹凸測定機を押出機10のラムヘッド14の後方でラムシュー13との中間に設置した。モルタル塗布装置5も非接触式距離計3の後方に着脱可能とし、更に凸部切削装置6も着脱可能な構造とした。
【0031】
凹凸測定装置のスクレーパ2として、気体噴射式スクレーパ2aと機械式スクレーパ2bとを併用した。気体噴射式スクレーパ2aは噴射気体として空気を用い、ラムビーム内に直径75mmφの空気配管を通し、ラムヘッド先端部最下部に炭化室幅方向に数個の斜め下方向きの小孔を設け、その小孔から2〜5Kg/cm2の圧力を有する空気を吹出し、炉底部に残るコークス塊を吹き飛ばす。機械的スクレーパ2bとして、気体噴射式スクレーパ2aの後方のラムヘッド15の先端に近い位置最下部に針金製たわし状スクレーパを設置した。
【0032】
凹凸測定装置の非接触式距離計3は、上記スクレーパ2の後方に配置される外郭に水流を構成する幅300mm長さ450mm高さ300mmの距離計ボックス7に格納され、レーザー光を発し、反射してくるレーザー光を検出できる窓を下向きに3個窯幅方向に横並びで備えている。コークスを押出す時ラムが炉長方向に挿入される際に、400mm幅に3点、奥行き15mにわたり底煉瓦の凹凸がほぼ連続的に測定できるものとし、そのデータは記録できるように距離計ボックス7内にメモリーを搭載して距離計の数値及び予め想定した炉底までの距離との差異を記録できるようにした。測定した距離計の数値は予め想定した炉底レベルと比較し、各位置の凹凸を各位置毎に算出し、10mm以上差異の有る部分は、リスト出力できるものとした。
【0033】
本装置で炉底凹凸を計測した結果、最大25mm凹みが5箇所検出された。そこで、本計測装置の後方に窯幅方向に6個の小孔を配するモルタル散布ノズル5dをとりつけ、ラムビーム14から粉体供給配管5cを通してモルタル粉を供給できるようにし、凹凸計測器(予め想定したレベルとの差異演算及びモルタル散布量の演算機能含む)からの情報を基に炉長方向に挿入しながらモルタル塗布を行った。また、その際に凸部を切削できるように回転刃を備えた凸部切削装置6をモルタル散布ノズル5dの後方に設置した。他の窯での試験において、炭化室中央部のレベルが30mm凹んでいる部位において長さ100mmにわたって損耗の少ない部位が発見されたため、押出時の抵抗を少なくする目的で、本切削装置にて10mm程度削って平滑化した。
【0034】
実施例2
次に炭化室移動式炉内診断装置11を用いて炉底凹凸を計測することにした。炭化室診断装置の構造は概略図1(b)のようになっている。診断装置は内管と外管とからなる二重管で、内管と外管との間のスペースが冷却水を通す水冷ジャケットとなっている。冷却水は水平ランス16aから垂直ランス17a、垂直ランス17b、水平ランス16bと通過する。炉壁の診断装置は垂直ランス17a内に格納されている。
【0035】
スクレーパとして図1(b)に示すように気体噴射式スクレーパ2aのみを用いた。気体噴射式スクレーパ2aは上記実施例1と同等のものである。非接触式距離計3として、水平ランス16aの中にレーザー距離計を設置した。この実施例においては測定位置を窯幅方向は2点のみとし、長手方向ではシュー13の中間位置に設置した。本装置が炭化室内に挿入されると同時にレーザー距離計を作動させ、炉底の幅方向の中心近傍2点を奥行き15mに亘り測定した。
【0036】
その結果、炉底の凹凸は図5のように検出された。炉底煉瓦23における凸部24の高さh、凹部25の深さを測定することができた。図5においてaはランスを挿入する際、ある距離以上挿入した時点で片持ち状態から先端部シューが炉底煉瓦に接地した動きを示している。
【0037】
【発明の効果】
本発明の炉底凹凸測定装置は、押出ラム又は移動式炉内診断装置を進行させつつ気体噴射式スクレーパ、更に機械式スクレーパやシューによって炉底煉瓦に堆積する堆積物を排除し、非接触式距離計は該堆積物が排除された炉底部位との間の距離を測定するため、炉底堆積物の影響を受けずに測定を行なうことができる。
【0038】
本発明の炉底凹凸測定装置は、複数の非接触式距離計を炭化室幅方向に分散して配置し、更に炉底の測定点を炭化室幅方向に走査して炉底部の凹凸を測定することにより、炉底の長手方向及び幅方向を総合した面情報としての凹凸情報を得ることができる。
【0039】
本発明の炉底凹凸測定装置の非接触式距離計は、30kW以上の出力を有する特定波長レーザー発信機と乱反射光を特定の角度で捉える検知機とを備えることにより、煉瓦の自発光に影響されずに炉底部の凹凸を測定することが可能になる。
【0040】
本発明においては、上記炉底凹凸測定装置によって測定した凹凸に基づいて炉底煉瓦各部位に充填すべきモルタル量を定め、該定めた量のモルタルを炉底煉瓦各部位に充填し、充填後1時間以上にわたって炭化室を空窯にしてモルタルを焼成することにより炉底を平滑化することができる。また、凸部に対しては切削することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コークス炉内に配置した本発明の炉底凹凸測定装置を示す図であり、(a)は押出ラムに設置した例、(b)は移動式炉内診断装置に設置した例を示す図である。
【図2】本発明の炉底凹凸測定装置及び補修装置を示す図であり、(a)はスクレーパを配置した例、(b)はスクレーパを配置しない例である。
【図3】本発明の複数の非接触式距離計を有する炉底凹凸測定装置を示す斜視図である。
【図4】本発明の非接触式距離計を走査させる炉底凹凸測定装置を示す図である。
【図5】本発明の炉底凹凸測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1 炉底凹凸測定装置
2 スクレーパ
2a 気体噴射式スクレーパ
2b 機械式スクレーパ
3 非接触式距離計
4 充填量演算装置
5 流し込み装置
5a モルタルタンク
5b 搬送用ガス供給ファン
5c 粉体供給配管
5d ノズル
6 凸部切削装置
7 距離計ボックス
8 距離計光軸
9 距離計測定点
10 コークス押出機
11 押出ラム
12 移動式炉内診断装置
13 シュー
14 ラムビーム
15 ラムヘッド
16 水平ランス
17 垂直ランス
18 気体
21 炭化室
22 炉底
23 炉底煉瓦
24 凸部
25 凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for measuring unevenness of a furnace bottom brick in a coke oven carbonization chamber and a method for repairing a coke furnace furnace bottom based on a measurement result by the unevenness measuring apparatus.
[0002]
[Prior art]
The coke oven is constructed by alternately connecting a large number of carbonization chambers and combustion chambers, charging coal into the carbonization chamber, and applying high heat of 900 ° C. to 1100 ° C. from the combustion chamber to the carbonization chamber through the furnace wall. Coke is produced by adding coal continuously over time and drying coal. When this dry distillation is complete, the coke is discharged and the coal is charged and heating is started again.
[0003]
Each carbonization chamber has a height of about 6.5 m, a width of about 0.4 m, and a length of about 16 m, and forms a furnace space that is very narrow and deep (long). The furnace bottom and inner wall of the carbonization chamber are made of refractory bricks. The refractory bricks used in the bottom of the carbonization chamber are exposed to high temperatures for a long period of time, and each time the coking of coal is completed, the coke is extruded and carried out by the coke extruder. Easily damaged by thermal, chemical or mechanical stress. That is, it is likely to cause joint cuts, brick cracks, peeling, carbon adhesion, or irregularities on the bottom surface of the bottom brick. In the damaged part, excessive force is locally applied when the coke is pushed out, so that the damage is further enlarged.
[0004]
When the carbonization chamber furnace wall brick is damaged, if the damage is slight, the damaged portion can be filled with an irregular refractory, and when the damage has progressed, the damaged brick can be replaced and repaired. However, when the bottom brick is damaged, it is difficult to replace and repair the brick. Therefore, it is necessary to appropriately repair the damaged part before the bottom brick is fatally damaged.
[0005]
As a method for repairing the damaged brick at the bottom of the furnace, repair is performed by filling the concave portion generated by the damage with an indeterminate refractory or by spraying and filling the refractory. In this case, it is necessary to find and locate the bottom brick damage. For this reason, in the situation where the inside of the carbonization chamber is red-hot, it is important to observe the surface with the necessary resolution for the entire surface of the furnace bottom, find the damage and grasp the position.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of observing the bottom of the coke oven from the coke oven kiln using a short time between operations, the inside of the kiln is hot, so the inside of the kiln must be observed from the outside, and the unevenness of the bottom surface is accurately It is very difficult to observe.
[0007]
In addition, coke powder is deposited on the bottom of the coking chamber furnace after coke extrusion, and the coke powder is deposited particularly on the recesses in the damaged parts of the furnace bottom brick, making it difficult to observe the irregularities of the furnace bottom brick. ing.
[0008]
The present invention relates to a measuring device for measuring unevenness of a brick at the bottom of a coke oven carbonization chamber that glows red, using a short time between operations, a method for repairing a coke oven bottom based on the measurement result, and a repair device. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) An apparatus for measuring the unevenness of the coke oven furnace bottom, which is disposed in the
(2 ) The coke oven bottom unevenness measuring apparatus according to (1 ) above, wherein a plurality of non-contact
( 3 ) The
( 4 ) The
( 5 ) The distance to the bottom of the coke oven bottom brick is measured using the coke oven bottom unevenness measuring apparatus according to any of (1) to ( 4 ) above, and the measured distance to the bottom of the furnace is measured. And a coke oven bottom repair method, wherein a difference from a distance assumed in advance is obtained almost continuously, and a repair method is selected based on the difference.
( 6 ) The distance to the bottom of the coke oven bottom brick is measured using the coke oven bottom unevenness measuring apparatus according to any one of (1) to ( 4 ) above, and the measured distance to the bottom of the furnace is measured. The coke oven bottom repair method is characterized in that the relative height of the convex portion or the relative concave portion depth with respect to the surroundings at each position is detected and the repair method is selected.
( 7 ) The unevenness of the coke oven bottom brick is measured using the coke oven bottom unevenness measuring device according to any one of (1) to ( 4 ), and each portion of the furnace brick is measured based on the measured unevenness. The amount of mortar to be filled is determined, the mortar of the determined amount is filled in each part of the furnace bottom brick, and the furnace bottom is smoothed by firing the mortar in an empty kiln for 1 hour or longer after filling. Coke furnace bottom repair method characterized by the above.
( 8 ) The unevenness of the coke oven bottom brick is measured using the coke oven bottom unevenness measuring device according to any one of (1) to ( 4 ) above, and the unevenness is measured based on the measured furnace bottom unevenness information. A method for repairing a coke oven bottom, wherein a portion and / or amount for cutting a portion is determined and the furnace bottom is smoothed.
( 9 ) Coke furnace bottom unevenness measuring device according to any one of (1) to ( 4 ) above, and mortar filling to fill each part of the furnace bottom based on the furnace bottom unevenness information measured by the furnace bottom unevenness measuring device A filling amount calculation device 4 for calculating the amount, and a pouring device 5 for pouring mortar into the furnace bottom brick as mortar powder or as a slurry refractory based on the calculation result, and an
( 10 ) The convex part which cuts a convex part based on the coke oven bottom unevenness measuring apparatus in any one of said (1) thru | or ( 4 ), and the furnace bottom unevenness | corrugation information measured using the furnace bottom unevenness measuring apparatus A coke oven furnace bottom repair device comprising a
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The chamber-type coke oven has an
[0011]
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-106755, there is known a mobile in-furnace
[0012]
The furnace bottom
[0013]
The furnace bottom
[0014]
Since powder coke is deposited on the
[0015]
The
[0016]
When the amount of deposits in the furnace bottom deposit is large, the deposit may not be sufficiently removed only by the
[0017]
As the
[0019]
In the furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention, a plurality of non-contact
[0020]
In the furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4, the measurement point of the furnace bottom is set by moving the
[0021]
The
[0022]
As a result of the measurement using the furnace bottom unevenness measuring apparatus described above, unevenness information due to damage to the furnace bottom brick can be obtained. Next, the damaged furnace bottom brick can be repaired based on the measured unevenness.
[0023]
In the present invention, it is preferable that a difference between the measured distance to the furnace bottom and a distance assumed in advance is obtained almost continuously, and a repair method is selected based on the difference. If the difference is wide and the damage is deep, the operation of several kilns near the carbonization chamber is stopped as the repair method and hot transshipment is selected.If the difference, that is, the damage is shallow and narrow, the repair method is sprayed repair or dry mortar. It is recommended to select a method for pouring and sticking. Hot reloading repair temporarily reduces the temperature of the coke oven body, leading to damage to surrounding parts, so we want to deal with it by spraying or pouring mortar as much as possible.
[0024]
In the present invention, it is also preferable to select a repair method by comparing the measured distance to the furnace bottom with the measured numerical values, detecting the relative convex height or relative concave depth with respect to the surroundings at each position. If the detected relative convex height or relative concave depth increases and exceeds the allowable range, cutting or mortar pouring or thermal spraying is selected, and if the relative convex height or relative concave depth is within the allowable range Save as time-series management data. In general, it is appropriate that the criterion is 20 mm for unevenness and 50 mm for length in the furnace length direction.
[0025]
In the present invention, the amount of mortar to be filled in each portion of the furnace bottom brick is determined based on the measured unevenness, the determined amount of mortar is filled in each portion of the furnace bottom brick, and the carbonization chamber is over 1 hour after filling. The furnace bottom can be smoothed by firing the mortar using an empty kiln. Depending on the depth of the recess, mortar is supplied to fill the recess, and the recess is filled. As a result, the mortar surface height after mortar filling can be smoothed at a height equal to the brick surface height before damage. By firing the mortar in an empty kiln for 1 hour or longer after filling, the mortar layer can obtain a predetermined strength, and it is possible to charge coal and start dry distillation.
[0026]
Further, as shown in FIG. 2A, the furnace bottom repair device of the present invention is based on the furnace bottom
[0027]
First, the furnace bottom unevenness is measured by the furnace bottom
[0028]
When first measuring the unevenness of the furnace bottom using the furnace bottom unevenness measuring apparatus, the deposits on the furnace bottom are usually removed using the
[0029]
The mortar pouring device 5 is a pouring device main body, that is, a
[0030]
【Example】
Example 1
As shown in FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a), the apparatus of the present invention was applied in order to eliminate the influence of the bottom of the coke oven, which has been aged and the extrusion load has increased. The width of the carbonization chamber is 400 mm on the extruder side, the side of the coke side is 460 mm, the depth of the carbonization chamber (usually referred to as the furnace length) is 15 m, and the furnace brick is tile-shaped 300 mm × 400 mm × 100 mm thick quartz brick. A furnace bottom unevenness measuring machine was installed in the middle of the
[0031]
As the
[0032]
The non-contact
[0033]
As a result of measuring the unevenness of the bottom of the furnace with this device, a maximum of 5 dents of 25mm were detected. Therefore, a
[0034]
Example 2
Next, the furnace bottom irregularities were measured using the carbonization chamber mobile in-furnace
[0035]
As the scraper, only the
[0036]
As a result, the unevenness of the furnace bottom was detected as shown in FIG. The height h of the
[0037]
【The invention's effect】
The furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention eliminates deposits deposited on the furnace bottom brick by a gas jet scraper, further a mechanical scraper or a shoe while advancing an extrusion ram or a mobile in-furnace diagnostic device, and is a non-contact type Since the distance meter measures the distance from the bottom of the furnace where the deposit is excluded, the measurement can be performed without being affected by the bottom deposit.
[0038]
The furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention disperses and arranges a plurality of non-contact distance meters in the width direction of the carbonization chamber, and further measures the unevenness of the furnace bottom by scanning the measurement points of the furnace bottom in the width direction of the carbonization chamber. By doing so, it is possible to obtain unevenness information as surface information that combines the longitudinal direction and the width direction of the furnace bottom.
[0039]
The non-contact type distance meter of the furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention has an influence on brick self-luminescence by including a specific wavelength laser transmitter having an output of 30 kW or more and a detector that captures irregular reflection light at a specific angle. Accordingly, it is possible to measure the unevenness of the furnace bottom.
[0040]
In the present invention, the amount of mortar to be filled in each part of the furnace bottom brick is determined based on the unevenness measured by the furnace bottom unevenness measuring device, the mortar of the determined amount is filled in each part of the furnace bottom brick, and after filling The bottom of the furnace can be smoothed by firing the mortar in an empty kiln for an hour or more. Moreover, it can also cut with respect to a convex part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a furnace bottom unevenness measuring apparatus of the present invention disposed in a coke oven, where (a) is an example installed in an extrusion ram, and (b) is an example installed in a mobile in-furnace diagnostic apparatus. FIG.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a furnace bottom unevenness measuring apparatus and a repair apparatus according to the present invention, in which FIG. 2A shows an example in which a scraper is arranged, and FIG. 2B shows an example in which no scraper is arranged.
FIG. 3 is a perspective view showing a furnace bottom unevenness measuring apparatus having a plurality of non-contact distance meters according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing a furnace bottom unevenness measuring apparatus for scanning the non-contact distance meter of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a result of measurement of furnace bottom unevenness according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記スクレーパは気体噴射式スクレーパ又はそれと機械式スクレーパの両方であって、
前記気体噴射式スクレーパは気体として空気又は窒素を用い、空気を用いる場合においては直径50mmφ〜75mmφのパイプに斜め下方向きに設けた小孔から2〜5kg/cm 2 の圧力で空気を吹出し、
前記押出ラム又は移動式炉内診断装置の移動にあわせて炉底部の凹凸を測定することを特徴とするコークス炉炉底凹凸測定装置。An apparatus for measuring the unevenness of the coke oven hearth, disposed pusher ram or mobile furnace diagnostic apparatus coke extruder, Re scraper and its for removing deposits deposited on the furnace bottom bricks A non-contact distance meter that measures the distance from the furnace bottom brick surface between the shoe and the shoe ,
The scraper is a gas jet scraper or both a mechanical scraper,
The gas jet scraper uses air or nitrogen as gas, and in the case of using air , air is blown out at a pressure of 2 to 5 kg / cm 2 from a small hole provided obliquely downward in a pipe having a diameter of 50 mmφ to 75 mmφ ,
A coke oven bottom unevenness measuring apparatus, wherein unevenness at the bottom of the furnace is measured in accordance with the movement of the extrusion ram or the mobile in-furnace diagnostic device.
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