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DISPOSITIF DE MESURE DE LA HAUTEUR DE COKE DANS UNE
CELLULE DE CARBONISATION
La présente invention concerne un dispositif de mesure de la hauteur de coke qualifié de"profilocoke"dans une cellule de carbonisation de cokerie selon le préambule de la revendication.
Une cellule de carbonisation présente une forme parallélépipé- dique d'une longueur pouvant aller de 12 à 18 mètres, une largeur de 0,4 à 0,6 mètres et une hauteur de 4 à 8 mètres et est constituée de briques réfractaires chauffées à plus de 1 000 C. Elle est fermée aux deux extrémités par des portes. Elle présente, sur sa face supérieure, 4 à 6 ouvertures circulaires fermées par des couvercles amovibles, ouvertures qui permettent le chargement du charbon à cokéfier dans la cellule, ainsi qu'un trou d'évacuation des gaz de distillation.
Un cycle de cokéfaction se décompose d'abord en chargement du charbon par l'intermédiaire d'une enfourneuse munie de quatre à six cuves correspondant aux ouvertures circulaires prévues, cuves qui permettent le transfert du charbon contenu dans une tour de stockage vers la cellule, ensuite a lieu l'opération de carbonisation et enfin, le coke obtenu après distillation est poussé à l'extérieur de la cellule par l'intermédiaire d'une défourneuse. Lors de cette opération, le saumon de coke, en sortant de la cellule, traverse un "couloir métallique" mobile appelé guide-coke et tombe ensuite dans un wagon appelé coke-car. Ce guide-coke permet également le placement et le retrait de la porte obturant la cellule côté arrière.
Une autre fonction de la défourneuse est de permettre le placement et le retrait de la porte côté avant. Cette défourneuse permet, en outre, grâce à un bras appelé repaleuse et qui est introduit dans la cellule par une petite ouverture prévue dans la porte avant (côté défourneuse), de niveler la surface supérieure du chargement du charbon, opération appelée repalage. En effet, le remplissage de la cellule par les quatre ou six ouvertures prévues à cet effet amène un vallonnement du chargement avec des pics sous les ouvertures et des creux entre ceux-ci. Néanmoins, l'opération de repalage, qui peut être automatique ou manuelle, et qui s'effectue grâce au va-et-vient de la repaieuse, n'est pas contrôlable puisque le profil de chargement n'est jamais visible pendant l'opération.
Le résultat final dépend donc, dans
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une large mesure, de l'habilité et de l'expérience du responsable de la manoeuvre.
Or, il faut bien savoir que, bien que les poids, et par là les volumes, soient contrôlés, ces derniers peuvent varier selon la teneur en humidité, la nature du charbon et la densité du chargement, ce qui peut amener des variations dans les quantités déversées. De ce fait, des enfournements répétitifs mal répartis peuvent provoquer des ennuis graves au revêtement de briques réfractaires des cellules et à la décantation des goudrons.
Le seul contrôle effectué jusqu'à présent est un contrôle de la hauteur de chargement et non du profil du chargement. Ce contrôle présente toutefois un certain caractère artisanal, dans la mesure où il se fait manuellement et consiste à introduire, par chacune des bouches de chargement, une barre munie d'un plateau qui vient prendre appui sur la surface supérieure de la charge de coke. La distance de la barre restant hors du four permet de mesurer la hauteur de chargement en dessous de la bouche en question. En général, cette mesure est correcte mais il n'y a que quatre à six points de mesure pour une longueur de plus de douze mètres du four et les résultats sont, de ce fait, peu précis.
Cette opération de contrôle est, en outre, pénible et dangereuse pour le personnel en raison des conditions sévères, notamment des flammes, des fumées, des températures et du matériel lourd et encombrant à manipuler. En plus, ces contrôles ne sont pas effectués systématiquement car ils freinent la production, en général une fois par semaine, et ne portent alternativement que sur une vingtaine de fours alors que les cokeries en comptent plus d'une centaine.
Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau dispositif de mesure de la hauteur de coke qui, réalisée automatiquement, fournit des mesures précises et fiables lors de chaque défournement.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un dispositif de mesure de la hauteur de coke à sa sortie du four du genre décrit dans le préambule. Il est caractérisé par une ouverture verticale dans la partie supérieure de la paroi du guide-coke et par un capteur infra-rouge à large bande passante disposé en face de ladite
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ouverture pour mesurer de manière analogique la variation de hauteur du saumon de coke lors du défournement.
Cette mesure est donc réalisée en automatique et sans intervention manuelle. Il n'est donc plus nécessaire d'avoir du personnel disponible et, surtout, qui est exposé aux conditions sévères et dangereuses décrites ci-dessus.
Les mesures sont effectuées à chaque défournement d'un saumon de coke. Il est donc aisément possible de constater le profil du saumon et d'en vérifier les variations au cours des défournements consécutifs.
Étant donné que la mesure se fait sur toute la longueur du saumon de coke et pendant le mouvement de celui-ci, il est possible de déterminer, non pas seulement les hauteurs à certains endroits, mais tout le profil de la surface de chargement et ceci avec une assez grande précision.
Étant donné que le contrôle est effectué à la sortie du four et non plus à travers les bouches d'enfournement ouvertes, il supprime les risques d'accidents du personnel et, de plus, il ne perturbe ni le rendement thermique du four, ni l'exploitation.
Par intégration des résultats de mesure, il devient, en outre, possible de vérifier les chargements (séquence de repalage, bascule, densité de chargement, etc...).
D'autres particularités ressortiront de la description d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence à la figure unique qui représente schématiquement une coupe longitudinale à travers un four à coke équipé d'un dispositif de mesure selon la présente invention.
Le four représenté sur la figure comporte une cellule parallélépipédique étroite et allongée 10 avec une sole 12, une porte d'entrée 14, une porte de sortie 16 et une voûte 18 avec quatre bouches d'enfournement non représentées. Du côté de l'entrée du four se trouve une défourneuse 20 dont le bélier 22 peut être déplacé à travers le four pour pousser le saumon de coke 24 hors de la cellule 10. La référence 26 désigne le profil supérieur du saumon de coke 24 qui peut être déterminé avec précision lors du défournement grâce au dispositif de mesure proposé par la présente invention.
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A la sortie du four, le saumon de coke traverse un guide-coke 28 avant d'être déversé dans un wagon à coke 30 (car-coke). Ce guidecoke 28 comporte un couloir mobile 32 qui présente, dans la partie supérieure, une ouverture verticale allongée 34 d'environ 4 cm de large et un mètre de haut. Face à cette ouverture se trouve un capteur infra-rouge 36, connu en soi, par exemple du type RotaSonde TS 2006 de la société Delta S. A. Il s'agit d'un capteur de mesure à balayage sensible au rayonnement infra-rouge et qui repère la hauteur du produit chaud plus lumineux et délivre une tension proportionnelle au pourcentage de clair et de sombre relevé dans cette fenêtre. La précision du système est remarquable.
Ce type de capteur a une large bande passante et permet une bonne élimination de l'influence des flammes au-dessus du saumon de coke et une bonne détection en présence des fumées et poussières.
Ce capteur permet ainsi de mesurer de manière analogue la variation de hauteur du saumon de coke 24 lors de son passage en face de cette fenêtre 34 pendant le défournement. Ces mesures permettent, après enregistrement et par calcul, de se rendre compte de la qualité du remplissage du four aussi bien du point de vue quantitatif que du point de vue répartition et permet dès lors d'optimiser le remplissage, de mieux contrôler les résultats de l'opération d'écrêtage des monticules à l'aide d'une repaleuse 38 et par là de rectifier la manoeuvre à effectuer et ainsi minimiser les problèmes de détérioration du revêtement réfractaire.
De plus, ce système est réalisable sur n'importe quel guide-coke, quel que soit le mode d'exploitation de la cokerie.
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DEVICE FOR MEASURING THE COKE HEIGHT IN A
CARBONIZATION CELL
The present invention relates to a device for measuring the height of coke qualified as "profilocoke" in a coking plant carbonization cell according to the preamble of claim.
A carbonization cell has a parallelepiped shape with a length that can range from 12 to 18 meters, a width of 0.4 to 0.6 meters and a height of 4 to 8 meters and is made of refractory bricks heated to more 1000 C. It is closed at both ends by doors. It has, on its upper face, 4 to 6 circular openings closed by removable covers, openings which allow the loading of carbon to be coked in the cell, as well as a hole for evacuation of the distillation gases.
A coking cycle is first broken down by loading the coal via an oven provided with four to six tanks corresponding to the circular openings provided, tanks which allow the transfer of the coal contained in a storage tower to the cell, then the carbonization operation takes place and finally, the coke obtained after distillation is pushed outside the cell via an unloader. During this operation, the coke salmon, leaving the cell, crosses a mobile "metal corridor" called coke guide and then falls into a wagon called coke-car. This coke guide also allows the placement and removal of the door closing the cell on the rear side.
Another function of the router is to allow the front side door to be placed and removed. This unloader also allows, thanks to an arm called repaleuse and which is introduced into the cell through a small opening provided in the front door (unloading side), to level the upper surface of the coal load, operation called repalage. Indeed, the filling of the cell by the four or six openings provided for this purpose leads to a undulation of the load with peaks under the openings and hollows between them. However, the re-setting operation, which can be automatic or manual, and which is carried out by means of the reciprocator coming back and forth, is not controllable since the loading profile is never visible during the operation .
The final result therefore depends, in
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to a large extent, the skill and experience of the operator.
However, it should be understood that, although the weights, and thereby the volumes, are controlled, these can vary according to the moisture content, the nature of the coal and the density of the load, which can lead to variations in the quantities spilled. As a result, poorly distributed repetitive baking can cause serious problems with the lining of refractory bricks of the cells and the settling of tar.
The only check carried out so far is a check of the loading height and not of the loading profile. However, this control has a certain artisanal character, insofar as it is done manually and consists in introducing, by each of the loading outlets, a bar provided with a plate which comes to bear on the upper surface of the coke charge. The distance from the bar remaining out of the oven makes it possible to measure the loading height below the mouth in question. In general, this measurement is correct, but there are only four to six measurement points for a length of more than twelve meters from the oven, and the results are therefore not very precise.
This control operation is, moreover, painful and dangerous for the personnel due to the severe conditions, in particular flames, fumes, temperatures and heavy and bulky equipment to handle. In addition, these controls are not carried out systematically because they slow down production, generally once a week, and only involve alternatively about twenty ovens while coke ovens have more than a hundred.
The aim of the present invention is to provide a new device for measuring the height of coke which, carried out automatically, provides precise and reliable measurements during each discharge.
To achieve this objective, the present invention provides a device for measuring the height of coke at its exit from the oven of the kind described in the preamble. It is characterized by a vertical opening in the upper part of the wall of the coke guide and by an infrared sensor with wide bandwidth disposed opposite said
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opening to measure analogically the variation in height of the coke salmon during the racking.
This measurement is therefore carried out automatically and without manual intervention. It is therefore no longer necessary to have personnel available and, above all, who is exposed to the severe and dangerous conditions described above.
The measurements are taken each time a coke salmon is loaded. It is therefore easily possible to see the profile of the salmon and to check the variations during the consecutive cuts.
Since the measurement is made over the entire length of the coke salmon and during its movement, it is possible to determine, not only the heights in certain places, but the entire profile of the loading surface and this with fairly great precision.
Since the control is carried out at the outlet of the oven and no longer through the open oven openings, it eliminates the risk of personnel accidents and, moreover, it does not disturb the thermal performance of the oven, nor the 'exploitation.
By integrating the measurement results, it also becomes possible to check the loadings (repositioning sequence, toggle, loading density, etc.).
Other particularities will emerge from the description of an advantageous embodiment presented below, by way of illustration, with reference to the single figure which schematically represents a longitudinal section through a coke oven equipped with a measurement according to the present invention.
The oven shown in the figure comprises a narrow and elongated parallelepipedal cell 10 with a hearth 12, an entry door 14, an exit door 16 and a vault 18 with four charging outlets not shown. On the inlet side of the oven is an unloader 20, the ram 22 of which can be moved through the oven to push the coke salmon 24 out of the cell 10. The reference 26 designates the upper profile of the coke salmon 24 which can be determined with precision during racking using the measuring device proposed by the present invention.
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On leaving the oven, the coke salmon passes through a coke guide 28 before being discharged into a coke wagon 30 (car-coke). This guidecoke 28 comprises a movable corridor 32 which has, in the upper part, an elongated vertical opening 34 of approximately 4 cm wide and one meter high. In front of this opening is an infrared sensor 36, known per se, for example of the RotaSonde TS 2006 type from the company Delta SA. It is a scanning measurement sensor sensitive to infrared radiation and which identifies the height of the brighter hot product and delivers a voltage proportional to the percentage of light and dark detected in this window. The precision of the system is remarkable.
This type of sensor has a wide bandwidth and allows good elimination of the influence of flames above the coke salmon and good detection in the presence of smoke and dust.
This sensor thus makes it possible to measure in a similar manner the variation in height of the coke salmon 24 when it passes in front of this window 34 during the charging. These measurements make it possible, after recording and by calculation, to realize the quality of the filling of the furnace both from the quantitative point of view and from the distribution point of view and therefore makes it possible to optimize the filling, to better control the results of the operation of clipping the mounds using a repaler 38 and thereby correcting the maneuver to be carried out and thus minimizing the problems of deterioration of the refractory lining.
In addition, this system can be implemented on any coke guide, regardless of the operating mode of the coking plant.