DE29510636U1

DE29510636U1 - Vorrichtung, insbesondere zur Ermittlung von Koksofenwandverformungen

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Publication number: DE29510636U1
Application number: DE29510636U
Authority: DE
Original assignee: DMT GmbH and Co KG
Current assignee: DMT GmbH and Co KG
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1995-09-07
Anticipated expiration: 2005-07-01
Also published as: JP3032354U

Description

DMT-GeseUschaft für Forschung und Prüfung mbH, Franz-Fischer-Weg 61, 45307 Essen

27.06.1995 ZK-FP/2/95 Ha/Lü

Vorrichtung, insbesondere zur Ermittlung von Koksofenwandverformungen

Die Erfindung betrifft eine Meß- und Beobachtungsvorrichtung zur Ermittlung des Verf ormungs zus tandes und des Schadensbildes, insbesondere der Ofenwände von Koksofenkammern, die beispielsweise mit der Koksausdrückstange innerhalb der Ofenkammer in verschiedenen Höhen über die Länge des Ofens verfahrbar ist, und die mit elektrisch betriebenen Meß- und/oder Beobachtungsgeräten ausgerüstet ist.

Die Kosten für die Erzeugung von insbesondere Hochofenkoks werden entscheidend durch die Lebensdauer der Koksöfen geprägt. Aufgrund der hohen Investitions- und Instandhaltungskosten für derartige Koksöfen ist es von großer Bedeutung, Veränderungen am Mauerwerk der Koksofenwände frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen zu ergreifen.

Besondere Bedeutung kommt der Überwachung des Zustandes der Ofenwände deswegen zu, weil im Verlauf der Abgarung verschiedene Kräfte auftreten, so z. B. Treibkräfte aus der Einsatzkohle, Querkräfte beim Ausdrücken des Kokses, oder auch der beim Füllen auftretende mechanische Druck auf die Kammerwand.

Bewegungen im Mauerwerksverband stellen den Beginn eines langsamen Zerstörungprozeßes dar, der zunächst durch das Eindringen von sogenannten Graphit in die Hohlräume des Mauerwerksverbandes geprägt ist. Aufgrund des Zutritts von Luft, z. B. am Ende der Abgarung, wenn aufgrund der Druckverhältnisse Luft in den Ofen gesaugt wird oder während der Reparaturarbeiten in der Koksofenkammer sowie" beim Ausdrücken des Kokses brennt dieser Graphit ab, was langfristig zu Schaden am Mauerwerk führt.

Darüber hinaus erfährt die Einspannung der Ofenwände eine gewisse langfristige Änderung aufgrund von Alterungserscheinungen in der Verankerung von Garungs Zeitänderungen oder auch von klimatischen Einflüssen.

Als Folge dieser Effekte können vorübergehende oder bleibende Deformationen an den Ofenwänden entstehen. Bleibende Verformungen können ferner bei schwerem Ofengang erzeugt werden, wenn hohe Querkräfte vom Druckkopf auf die Kammerwand übertragen werden.

Zur Feststellung von Schaden an den Ofenwänden finden bisher in regelmäßigen Zeitabständen von den Ofentüren aus visuelle Inspektionen der Ofenwände statt, die unter anderem als Entscheidungsgrundlage für eventuell anstehende Reparaturmaßnahmen dienen. Dabei erfolgt zum einen eine Beurteilung des Mauerwerksverbandes und zum anderen eine Beurteilung der Wandverformungen. Während Beschädigungen am Mauerwerk der Läufer- und Bindersteine im ersten Drittel der Ofenwand von der Maschinen- und Koksseite gut sichtbar sind, treten bei der Bewertung der Verformungen aufgrund der extremen Geometrie erhebliche subjektive Fehler auf. Derartige Fehler treten ebenfalls bei der Beurteilung über den Schadensumfang im mittleren Drittel der Ofenwand auf, weil der Beobachter die Schadenstelle nur unter einem sehr spitzen Winkel beurteilen kann. Lediglich für den Kopfbereich der Öfen ist eine akzeptable Genauigkeit gegeben. Das

Ausmaß der Verformungen ist aber, wie erwähnt, von großer Bedeutung für die zu erwartende Lebensdauer der Ofengruppe sowie für den Energiebedarf beim Ausdrücken der Öfen. Bei sehr starken Verformungen ist ein Weiterbetreiben der Öfen nur durch Minderfüllung in Verbindung mit Änderungen der Beheizungseinsstellung möglich. Genaue Kenntnisse über den Schadensumfang im mittleren Drittel der Ofenwand sind im Hinblick auf die geeignete Reparaturmethode besonders wichtig. Von großer Bedeutung sind auch die Detailinformationen über das Schadensbild der Kammerwand, um die geeignete Reparaturmethode aus der großen Anzahl von Reparaturmethoden auszuwählen. Durch die Anwendung der geeigneten Reparaturmethoden werden die Standzeiten der Koksöfen wesentlich verlängert, so daß die Investitions- und Instandhaitungskosten auf ein Minimum reduzierbar sind.

Um den Verformungszustand, wie auch das Schadensbild der Ofenwände ermitteln zu können, ist es über die visuelle Betrachtung der Situation hinaus bekannt, ein stationäres, mechanisches Abtastsystem auf der Druckstange zu installieren. Das mechanische Abtastsystem steht mit einem auf der Druckmaschine installierten Kühlaggregat sowie mit elektrischen Betriebsmitteln in Verbindung. Der Nachteil eines derartigen mechanischen Abtastsystems liegt in der durch die feste Anordnung begründeten thermischen und mechanischen Belastung und des weiteren darin, daß ein derartiges Meßsystem nicht in der Lage ist, zu unterscheiden, ob ein Ofen aufgrund von Verformungen verengt ist, oder ob dies durch das Anwachsen von kohlenstoffhaltigen Material, sogenanntem Graphit, verursacht wird.

Weiterhin ist eine stationäre Beobachtungseinrichtung bekannt, die unter Zuhilfenahme einer Videokamera in verschiedenen Höhen über die Ofensohle Schäden an der Kammerwand aufnehmen. Während des Drückvorgangs wird die Kühlung der Beobachtungseinrichtung durch ein auf der Druckmaschine installiertes Kühlaggregat sichergestellt. Die zur

Meßdatenerfassung notwendigen elektrischen Betriebsmittel sind stationär auf der Druckmaschine installiert. Zur Kühl- und Energieversorgung dienen in der Druckstange separat verlegten Versorgungsleitungen. Der Nachteil dieser Beobachtungseinrichtung liegt im wesentlichen in der stationären Anordnung der Einrichtung und dem damit verbundenen Kosten- und Konstruktionsaufwand für Kühleinrichtung und elektrische Betriebsmittel.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Meß- und Beobachtungsvorrichtung zur Ermittlung des Verformungszustandes und des Schadensbildes, insbesondere der Ofenwände von Koksofenkammern zu schaffen, die es ermöglicht, den Verformungszustand wie auch das Schadensbild der Ofenwände objektiv zu bestimmen, die einen geringen Kostenaufwand benötigt, die mobil gestaltet ist und dementsprechend kurzfristig und bei Bedarf einsetzbar ist, und die von einem auf der Druckmaschine installierten Kühlaggregat und elektrischen Betriebsmittel unabhängig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meß- und/oder Beobachtungsgeräte in Verbindung mit einer elektrischen Versorgung und einem Meßwertspeicher in einem lösbar mit der Koksausdrückstange verbindbaren und in eine Halterung einsetzbaren, tragbaren Wärmeschutzgehäuse angeordnet sind, wobei in dem mit einem Deckel verschließbaren Gehäuse Meß- und Beobachtungsöffnungen vorgesehen sind.

Aufgrund des Wärmeschutzgehäuses ist die Meß- und Beobachtungsvorrichtung in der Lage, auch mehrmals hintereinander durch die heiße Ofenkammer verfahren zu werden, und dabei eine Vermessung und/oder Beobachtung der Ofenwände vorzunehmen, ohne daß die Meßgeräte in der Vorrichtung durch die Temperatur beeinflußt werden. Die während des Ausdrückvorganges gesammelten Meßdaten werden anschließend in einem in das Gehäuse integrierten Rechner oder einer Videoeinrich-

tung ausgewertet und dienen als objektive Grundlage für durchzuführende Reparaturmaßnahmen.

Die mobile Meß- und Beobachtungsvorrichtung ist in Verbindung mit einer entsprechenden Halterung in beliebiger Höhe auf und/oder in jeder Druckstange und/oder an jedem Druckkopf einer Koksausdrückmaschine installierbar, ■ um sowohl Verformungen wie auch Schäden an Koksofenwänden in jeder Höhe zu ermitteln.

Die in dem Wärme schutz gehäuse angeordneten Meß- und Beobachtungsgeräte können aufgrund einer autarken elektrischen Versorgung, beispielsweise in Form eines Akkus in Verbindung mit einem Meßwertspeieher selbständig und unabhängig von auf der Druckmaschine installierten Einrichtungen arbeiten.

Die Ausbildung des Wärmeschutzgehäuses, ausgehend von einem inneren Führungsrahmen, um den verschiedene Isolierungsschichten angeordnet sind, erlaubt es, daß mehrere Koksöfen hintereinander vermessen werden können, ohne einen besonderen Kühlvorgang durchzuführen. Die Isolierschichten mit unterschiedlichen Spezifikationen sind mittels eines besonderes Klebers aus gemahlener Keramikfaser mit einem anorganischen Bindemittel vollflächig miteinander verklebt. Die vollflächige Verklebung erhöht die Stabilität, wobei zusätzlich durch Überlappungen an den Ecken Wärmelecks an den Stoßfugen vermieden werden.

Es erweist sich im Rahmen der Erfindung als besonders vorteilhaft, daß die in den inneren Führungsrahmen integrierte innere Isolierschicht zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Vorrichtung aus einer Keramikfaserplatte gebildet ist, die als Träger für weitere, nach außen zugeordnete Isolierschichten dient. Um den Wärmedurchgang niedrig zu halten, werden als weitere Isolierschicht mikroporöse Dämmplatten mit geringer Wärmeleitfähigkeit auf die innere Isolier-

schicht aufgeklebt. Als äußere Wärmeisolierung wird infolge der hohen Temperaturbelastung ein Keramikfaserprodukt mit hoher Anwendungstemperatur aus dem Feuerfestbereich als weitere Isolierschicht vorgesehen. Gegen mechanische Beschädigung, die beim Ausdrücken des Kokskuchens auftreten können und zu Schaden an der Isolierung führen wurden, ist die gesamte aus mehreren Schichten gebildete ■ Isolierung durch ein wärmebeständiges Blech oder z. B. Lochblech allseits geschützt ausgebildet.

Für den Einsatz der erfindungsgemäßen Meß- und Beobachtungsvorrichtung sind an der Koksausdrückstange oder dem Druckkopf Halterungen zu installieren, in welche das Wärmeschutzgehäuse für den Meß- und Beobachtungsvorgang in entsprechenden Höhen eingesetzt werden kann. Das Wärmeschutzgehäuse ist zweckmäßigerweise nach oben hin mit einen · entsprechend ausgebildeten Deckel verschließbar, wobei für den Meß- und Beobachtungsvorgang Spannschlösser über den gesamten Umfang den Deckel auf dem Wärmeschutzgehäuse sichern. Das Wärmeschutzgehäuse ist in seiner Gesamtheit einschließlich der entsprechenden Meß- und Beobachtungsgeräte von Hand mittels entsprechender Traggriffe transportierbar.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Ausführungsformen der Meß- und Beobachtungsvorrichtung vorstellbar, so daß beispielsweise zur beidseitigen Ermittlung der Koksofenwandverformungen und Schadensbildungen als Meßgeräte Lasertriangulationssensoren eingesetzt werden, für deren Einsatz in dem Wärmeschutzgehäuse Strahlungs- und Detektionsöffnungen in den Seitenwänden vorgesehen sind. Diese Öffnungen, die Quarzgläser als Temperaturschutz aufweisen, werden in Form von Paßstücken in die Seitenwände eingesetzt. Alternativ ist es vorstellbar, in das Wärmeschutzgehäuse als Beobachtungsgerät eine Videokamera einzusetzen, wobei die Beobachtungsöffnung zweckmäßigerweise in der Stirnwand des Wärmeschutzgehäuses anzuordnen ist.

Bei Verwendung von Lasertriangulationssensoren ist es zweckmäßig, um die Strahlung der Lasertriangulationssensoren erst bei Eintritt des Wärmeschutzgehäuses in den Ofenbereich austreten zu lassen, eine besondere Strahlungssicherung vorzunehmen- Hierfür erscheint es zweckmäßig, in dem Wärmeschutzgehäuse eine Lichtdiode und im Bereich der Koksofentür Reflektoren anzubringen, um bei Aufnahme des Reflektionsstrahls in dem Wärmeschutzgehäuse die Lasertriangulationssensoren einzuschalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im nachfolgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematisierte Darstellung der Anordnung des die Meß- und Beobachtungsgeräte aufnehmenden Wärmeschutzgehäuses in verschiedenen Höhen an der Koksausdrückstange,

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel des Wärmeschutzgehäuses in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Figur 3 eine stirnseitige Ansicht des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Figur 4 einen Längsschnitt durch das in Figur 2 dargestellte Ausführungssbeispiel und

Figur 5 einen Querschnitt durch das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Wärmeschutzgehäuses .

In Figur 1 ist eine teilweise schematisierte Seitendarstellung einer Koksofenausdrückstange 2 in Verbindung mit dem Druckkopf 3 wiedergegeben, wobei das die nicht näher dargestellten Meß- und Beobachtungsgeräte aufnehmende War-

meschutzgehäuse 5 in einer entsprechenden Halterung 4 zur vollständigen Ermittlung des Verformungzustandes und des Schadensbildes der Kammerwand 1 in beispielsweise drei verschiedenen Höhen jeweils installierbar ist. Das Wärmeschutzgehäuse 5 kann ohne weiteres und bei Bedarf von Hand in die entsprechenden Halterungen 4 eingesetzt werden, um mit der Koksausdrückstange 2 für den Meß- und Beobachtungsvorgang in der Koksofenkammer verfahren zu werden.

In den Figuren 2 bis 5 ist in verschiedenen Ansichten und Schnitten ein Ausführungsbeispxel des Wärmeschutzgehäuses 5 wiedergegeben, in dessen Innenraum 15 die nicht näher dargestellten Meß- und/oder Beobachtungsgeräte in Verbindung mit eine elektrischen Versorgung und beispielsweise einem Meßwertspeicher angeordnet sind.

Das Wärmeschutzgehäuse 5 ist über einen Deckel 6, der an der Innenseite verschiedene Wärmeisolierschichten aufweist, und mit einem Traggriff 12 versehen ist, über eine Vielzahl von Spannschlössern 18 dicht verschließbar.

Wie aus dem Längsschnitt durch das Wärmeschutzgehäuse 5 nach Figur 4 besonders deutlich zu entnehmen ist, ist im Inneren des Wärmeschutzgehäuses 5 ein metallener, käfigartig geformter Führungsrahmen 17 angeordnet, um den herum mehrere Isolierschichten 8, 9, 10 und letztlich ganz außen ein Lochblech angeordnet sind.

In den Führungsrahmen 17 integriert ist eine Isolierschicht 8, die aus einer stabilen Keramikfaserplatte gebildet ist. Nachfolgend und mit der Isolierschicht 8 vollflächig verklebt ist eine Isolierschicht 9 vorgesehen, die aus mikroporösen Dämmplatten geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.

In dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel ist eine weitere Isolierschicht 10 als äußere Wärmeisolierung vorgesehen, die durch ein Keramikfaserprodukt mit hoher Anwendungstemperatur gebildet ist. Das Wärmeschutzgehäuse 5 ist an der Außenseite allseits durch ein Lochblech 11 umgeben. Ebenso, wie der Deckel 6 mit einem Traggriff 12 versehen ist, so weist das Wärmeschutzgehäuse 5, beispielsweise an den beiden Stirnseiten Traggriffe 12 auf.

Aus der Seitenansicht nach Figur 2 ist das in der entsprechenden Öffnung einzusetzende Paßstück 13 ersichtlich, in dem eine Laserstrahlöffnung 16 und eine weitere Beobachtungsöffnung 17 angeordnet sind. Die beiden Öffnungen 16 und 17 sind in einem Paßstück 13 angeordnet, welches, wie aus Figur 5 zu entnehmen ist, von innen in die Seitenwände einsetzbar ist.

In dem in Figur 5 dargestellten Querschnitt ist eine weitere Öffnung 14 vorgesehen, die in Verbindung mit Lasertriangulationssensoren als Meßgeräte von Bedeutung ist. Um die Lasertriangulationssensoren erst dann zu aktivieren, wenn das Wärmeschutzgehäuse 5 in den Bereich der Kammerwand 1 eintritt, ist innerhalb des Wärmeschutzgehäuses 5 eine nicht dargestellte Lichtdiode vorgesehen, die durch die Öffnung 14 einen Lichtstrahl nach außen sendet, der durch entsprechend im Bereich der Koksofentür zu installierende Reflektoren reflektiert wird, und wenn der Reflektionsstrahl in das Wärmeschutzgehäuse 5 eindringt, werden die nach beiden Seiten die Kammerwände 1 messenden Lasertriangulationssensoren eingeschaltet.

Bezugs zeichenliste

1 Kammerwand

2 Kokausdrückstange

3 Druckkopf

4 Halterung

5 Wärmeschutzgehäuse

6 Deckel

7 Führungsrahmen

8 Isolierschicht

9 Isolierschicht

10 Isolierschicht

11 Lochblech

12 Traggriff

13 Paßstück

14 Öffnung

15 Innenraum

16 Laseröffnung

17 Beobachtungsöffnung

18 Spannschloß

Claims

DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH, Franz-Fischer-Weg 61, 45307 Essen 27.06.1995 ZK-FP/2/95 Ha/Lü Vorrichtung, insbesondere zur Ermittlung von Koksofenwandverformungen Schutzansprüche

1. Meß- und Beobachtungsvorrichtung zur Ermittlung des Verformungszustandes und des Schadensbildes, insbesondere der Ofenwände von Koksofenkammern, die beispielsweise mit der Koksausdrückstange innerhalb der Ofenkammer in verschiedenen Höhen über die Länge des Ofens verfahrbar ist, und die mit elektrisch betriebenen Meß- und/oder Beobachtungsgeräten ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und/oder Beobachtungsgeräte in Verbindung mit einer elektrischen Versorgung und einem Meßwertspeicher in einem lösbar mit der Koksausdrückstange {2) verbindbaren und in eine Halterung (4) einsetzbaren, tragbaren Wärmeschutzgehäuse (5) angeordnet sind, und in dem mit einem Deckel (6) verschließbaren Gehäuse (5) Meß- und Beobachtungsöffnungen (16, 17) vorgesehen sind.

2, Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kastenartig geformte Wärmeschutzgehäuse (5) einen innenliegenden Führungsrahmen (19) aufweist, der allseits von mehreren, miteinander verklebten Isolierschichten (8, 9, 10) umgeben ist, und auf der Außenseite beispielsweise mit einem Lochblech (11) versehen ist.

3. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere, in den Führungsrahmen (17) integrierte Isolierschicht (8) aus einer Keramikfaserplatte besteht.

4. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachfolgende, mit der Keramikfaserplatte (8) verklebte Isolierschicht (9) durch mikroporöse Dämmplatten geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.

5. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Isolierschicht (10) als äußere Wärmeisolierung vorgesehen ist, die durch ein Keramikfaserprodukt mit hoher Anwendungstemperatur gebildet ist.

6. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme schutz gehäuse (5) mittels eines von oben teilweise in das Gehäuse (5) einsetzbaren und allseits Verschlüsse, beispielsweise Spannverschlüsse (18), aufweisenden Deckels (6) verschließbar ausgebildet ist, und daß der Deckel (6) auf der Innenseite mehrere miteinander verklebte Isolierschichten aufweist.

7. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschichten (8, S, 10) an den aneinanderstoßenden Ecken abwechselnd überlappend miteinander verklebt sind.

8. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeschutzgehäuse (5) auf dem Deckel (6) und mindestens an zwei gegenüberliegenden Seiten Traggriffe (12) aufweist.

9. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur beidseitigen Ermittlung der Koksofenwandverformungen in dem Wärmeschutzgehäuse (5) Lasertriangulationssensoren angeordnet sind, und daß die Strahlungs- und Detektionsöffnungen (16, 17) beidseitig in den Seitenwänden des Wärmeschutzgehäuses (5) als in die Seitenwände einsetzbare Paßstücke (13) ausgebildet sind, wobei in den Öffnungen (16, 17) Quarzglas als Temperaturschutz angeordnet ist.

10. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmeschutzgehäuse (5) mit mindestens einer in der zur Koksofenkammer gerichteten Stirnwand vorgesehenen Beobachtungsöffnung eine Videokamera angeordnet ist.

11. Meß- und Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschalten der Lasertriangulationssensoren in dem Wärmeschutzgehäuse (5) eine Lichtdiode und für den Lichtstrahl und den Reflektionsstrahl durch am Eingang der Koksofenkammer angebrachte Reflektoren in dem Wärmeschutzgehäuse (5) eine Öffnung (14) angeordnet sind.

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