JP2002285163A - コークス炉炭化室の損傷検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コークス炉炉壁が、目地切れ等により、隣接
する燃焼室との間にリークが生じるような炉壁損傷を有
する炭化室を、簡易な方法で精度良く同定する。 【解決手段】 炭化室１４から消火車２８へ赤熱コーク
ス４０を押出すに当たり、押出し速度と消火車の移動を
同期させて、消火車上の一端から多端に亘って炭化室の
コークスサイド側からマシンサイド側に装入されていた
赤熱コークスを、消火車上に順次排出し、消火車上に堆
積した赤熱コークスから発せられる光情報を検知するこ
とで、コークス炉内の炉壁損傷部位を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉炭化室
の損傷検知方法に係り、特に、コークス炉炉壁が目地切
れ等により、隣接する燃焼室との間にリークが生じるよ
うな炉壁損傷を有する炭化室を、簡易な方法で精度良く
同定することができるコークス炉炭化室の損傷検知方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式のコークス炉は、珪石レンガのよ
うな高温で体積が安定したレンガを積み上げることで、
図１に示すように、蓄熱室１０上に燃焼室１２と、炭化
室１４を幅方向に交互に形成している。これに、石炭塔
２０や、炉上部から石炭を装入する装炭車２２や、乾留
したコークスを側面の一方から押出す押出機２４、押出
されたコークスを消火（電）車２８へ導入するガイド車
２６、及び、コークスを受けて消火塔（図示省略）へ輸
送する消火車２８といった付帯設備がある。通常、炭化
室１４の押出機２４側をマシンサイド、消火車２８側を
コークスサイドと呼んでいる。

【０００３】炭化室１４には、炉上の装入口１４Ａを介
して石炭が装入され、これに、炉壁を介して燃焼室１２
中で燃焼するガスの燃焼熱が供給される。炭化室１４内
では、最高１０００℃を超える温度に約２４時間程度維
持されて石炭の乾留が行われる。

【０００４】燃焼室１２では、図２に例を示すように、
Ｍガス配管３０から供給され、蓄熱室１０を通じて予熱
された燃料ガスと空気が導入されて燃焼し、例えば小煙
道３２及び大煙道３４からなる煙道を通って煙突３６か
ら排出される。

【０００５】炭化室１４内は常時高温に保持されるが、
生成したコークスを排出する際には、両側の炉蓋１４Ｂ
を開放して、マシンサイドから押出機２４によりコーク
スをコークスサイドへ押出し、コークスサイド側に位置
を合わせた消火車２８へコークスを載置させ、これを消
火塔内で水冷、消火してコークスとして出荷する。

【０００６】図３に、燃焼室１２と炭化室１４のレンガ
部の水平断面図を示す。燃焼室１２内は、レンガ１２Ａ
で形成された燃焼ガスの焔道１２Ｂとなっており、この
燃焼室１２に挟まれて炭化室１４が形成されている。燃
焼室１２は、通常、ガスの燃焼により高温に保持されて
いるが、炭化室１４は、石炭の装入時には常温の石炭が
装入されることによる冷却を受け、又、コークスの排出
時には両側の炉蓋を開放してコークスの押出しを行うた
めに、開放された炉口から外気が流入するために冷却を
受ける。このため、３０年以上に及ぶコークス炉の使用
期間の中で、特に炭化室１４の炉口部１４Ｃ近傍のレン
ガは、膨張、収縮の繰り返しによる目地切れの発生とい
った損傷を受けることがある。図３に目地切れ１２Ｃの
様子の一例を示すが、この例に示すように炭化室１４か
ら燃焼室１２の焔道１２Ｂに至るまでレンガ１２Ａの目
地切れが発生すると、燃焼室１２と炭化室１４の雰囲気
の漏れが発生するようになる。

【０００７】通常、燃焼室１２内は負圧燃焼を行ってい
るため、炭化室１４から燃焼室１２への雰囲気の漏れが
生じるケースが多いが、炭化室１４で石炭を装入する場
合などは、目地切れの程度が大きいと、微細な石炭粉が
目地切れ部１２Ｃから燃焼室１２側へ漏れることがあ
る。こうした場合、燃焼室１２側では微細な石炭粉を燃
焼しきるほどの酸素量がないため、微細な石炭粉は焔道
１２Ｂ中を燃焼ガスと一緒に搬送され、煙突３６から排
出されて、煙突黒煙となって検知されることがある。

【０００８】又、このような石炭粉の漏れが継続的に発
生すると、目地切れ部１２Ｃを有する焔道１２Ｂの下方
に石炭粉が堆積する。燃焼室１２中の焔道１２Ｂは、燃
焼室１２下方の蓄熱室１０から高温の燃料ガス及び空気
が供給されているが、このような炭化室１４側から漏れ
た微細な石炭粉が焔道１２Ｂ中に蓄積してくると、この
燃料ガスや空気の供給口が閉塞されて流れ難くなる。こ
のような現象が生じると、該焔道１２Ｂでの燃焼ガス量
が低下して、結果的に該焔道部１２Ｂの温度が上がらな
くなる。

【０００９】このように、目地切れを原因として温度降
下が生じると、炭化室１４全体で同じ時間だけ乾留操作
を行っていても、目地切れ１２Ｃを起こした燃焼室焔道
１２Ｂの近傍では、他の部位に比べて温度が上がらない
ことによる炭化不良が生じることになる。

【００１０】逆にいうと、炭化室内の炭化不良の発生位
置を特定することで、目地切れなどの炭化室炉壁損傷部
位を推定することが可能である。

【００１１】従来、こうした炭化室１４中の石炭の炭化
不良を基に、目地切れ等による炉壁損傷を推定する方法
として、コークスサイド側のガイド車２６の運転者、あ
るいはマシンサイド側では押出機２４の運転者が、それ
ぞれ炉蓋１４Ｂを外した際に、内部の炉蓋に当接してい
たコークスの状況を見て判断する方法があった。即ち、
十分に乾留が進んでいる場合には、炉蓋１４Ｂを外した
際に赤熱コークスが存在しているが、炭化不良の場合は
温度が十分上昇しておらず、黒い未乾留のチャーが見え
るため、一目瞭然として判別できる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、炉蓋１４Ｂと当接している炭化室１４の炉口１
４Ｃ部分に炉壁損傷がある場合しか検知することができ
ず、内部に部分的な目地切れが存在して炭化不良を起こ
していた場合には、これを検知することはできなかっ
た。又、近年の移動機器の動作制御の進歩に伴い、ガイ
ド車２６や押出機２４の無人化が進んでおり、このよう
な判断手法が採用できなくなってきている。

【００１３】又、前述した煙突黒煙の検知では、いずれ
かの炭化室１４で目地切れなどの炉壁損傷が発生してい
ることは検知できるが、煙突３６は各燃焼室１２からの
燃焼排ガスの集合煙突になっているため、黒煙の発生時
期と石炭の装入タイミングの同定など種々の検討を行わ
なければ、目地切れ炭化室の同定はできなかった。又、
損傷個所がマシンサイドであるのか、コークスサイドで
あるのかといった損傷位置の概略の同定でさえも容易に
はできなかった。

【００１４】又、特開平１１−２５６１６６号公報に記
載される技術のように、炭化室炉壁を直接観察し、損傷
状況を定量化して炉体診断を行う方法も種々開発されて
いるが、このデータを採るための装置は、幅４００〜５
００ｍｍ程度で、炉長方向奥行き及び高さが１０ｍを超
えるように狭く、且つ内部温度が１０００℃を超える炭
化室炉内にカメラなどの精密機器を挿入する必要がある
ために、大きな機器が必要となる上、炉内観察のために
は、コークス炉の稼動タイムスケジュールに機器挿入の
時間を加えることになり、生産性の低下をもたらすとい
う問題を有していた。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、炭化室内の炉壁の目地切れといった
損傷を、簡便な方法により自動的に検知することを可能
にし、更に加えて、炭化室内の目地切れが、炉長方向の
概略どの部位において発生しているかについても検知可
能とすることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、当初従来の炉蓋外し時のコークス状況の観察を自動
的に行う方法を考えていた。目視に代えて放射温度計に
より炉蓋内部に当接していたコークスの表面温度を計測
するといった方法を試行してみたが、炉蓋１４Ｂを外し
た際の炉口部１４Ｃは粉塵の発生が激しく、粉塵や煙を
通して計測するために変動や誤差や大きく、又、炉口部
１４Ｃの外側には、炉蓋開放時に落下したコークスを回
収するチェーンコンベアがあり、この設置場所にはチェ
ーンコンベア冷却用の水を流通させているため、赤熱コ
ークスが落下すると水蒸気の発生が著しく、炭化不良を
判定できる程度に計測を行うことができなかった。

【００１７】そこで、種々の検討を加えたところ、消火
車２８上に押出されて載置されたコークスを観察するこ
とで目的を達成する方法に想到した。湿式消火を行うコ
ークス炉では、図４に示すように、消火車２８のバケッ
ト２９上にコークス４０を押出す時に、消火塔での水冷
による冷却効果を高める目的で、押出されたコークスを
薄い層状に載置させて、押出機２４からのコークス押出
し速度に同期させて消火車２８の位置を移動させてい
る。従って、炭化室１４内の炉長方向のコークスの分布
が、消火車２８の移動方向に変換されて載置されている
と言える。このため、消火車２８上での赤熱コークス４
０の温度に相当する情報が、炭化室の炉長方向の温度の
高低と概略一致することが判った。しかも、消火車２８
上にコークス４０を載置させて消火塔まで移動する間
に、赤熱コークスから発生する粉塵の状態も安定化する
ため、赤熱コークスの表面温度の計測や画像撮影による
情報処理を行う上で外乱が減少し、信頼性の高いデータ
が採取できることが判った。

【００１８】本発明はこうした検討により創案されたも
のであり、コークスの湿式消火を行うコークス炉の炭化
室の炉壁損傷の有無を検知するためのコークス炉炭化室
の損傷検知方法において、炭化室から消火車へ赤熱コー
クスを押出すに当たり、押出し速度と消火車の移動を同
期させて、消火車上の一端から多端に亘って、炭化室の
コークスサイド側からマシンサイド側に装入されていた
赤熱コークスを消火車上に順次排出すると共に、消火車
上に堆積した赤熱コークスから発せられる光情報を検知
することで、コークス炉内の炉壁損傷部位を検知するこ
とを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。

【００２０】本実施形態では、炭化室１４にガイド車２
６を位置合わせして、その窯口２６Ａからコークス４０
を押出すにあたり、押出機２４のラムの位置に合わせて
消火車２８を移動させ、消火車バケット２９上へ落下す
るコークスが、消火車バケット２９の一端から他端に向
けて順次載置するようにする。こうすることで、図４に
示すように、コークス炉炭化室１４内のコークスサイド
側のコークスは、消火車バケット２９中の消火車移動方
向の先頭部へ載置され、その後排出されるコークス４０
がマシンサイド側のものへと変わるのに従って、消火車
バケット２９中のコークス４０も移動方向後方側へ順次
載置される。従って、消火車バケット２９上で移動方向
の先頭側から後方側へ載置されたコークスは、それぞれ
炭化室１４内ではコークスサイド側からマシンサイド側
に挿入されていたものが展開されたものであることにな
る。

【００２１】ここで、炭化室内に目地切れなどの損傷が
あり、損傷部に相当する燃焼室側の焔道に詰まりが生じ
ていると、その焔道に相対する位置の炭化室では温度が
上がり切らず、炭化不良となる。このような炭火不良コ
ークス４０Ａは、消火車バケット２９上に展開されたと
きに、他の部位で乾留されたコークス４０に比べて温度
が低いために、赤熱の程度が低く、見た目に黒く見え
る。ここで消火車バケット２９上の赤熱コークス４０の
載置された長さに対して、黒く見える炭化不良コークス
４０Ａの相対的な位置は、炭化室１４内における炉長方
向の相対的な位置とほぼ一致すると考えられるため、消
火車バケット２９上で黒く見えるコークス４０Ａの位置
を検知することで、炭化室１４のレンガ損傷の部位を概
ね判定することが可能である。このように消火車バケッ
ト２９上の赤熱コークス４０と炭化不良部４０Ａとの間
での明るさ、色、特に赤色に関する光情報を検知するこ
とで、炭化不良部位の特定を行うことができる。

【００２２】消火車バケット２９上に展開されて載置さ
れた赤熱コークスは、例えばＩＴＶカメラ５０で撮影す
ることが好適である。撮影されたＩＴＶ映像を、例えば
コークス炉の遠隔操作室でモニタ５２に出力すること
で、遠隔地においてオペレータが容易に赤熱状況の観察
をすることができる。モニタ画像の例を図５に示す。

【００２３】撮影位置は、消火車バケット２９上の赤熱
コークスが俯瞰できる位置であれば、どこでもよいが、
消火車バケット２９は消火塔内で水冷されるために、そ
の前で撮影する必要がある。消火塔は、散水装置と、水
冷により発生する蒸気を上方へ逃がす塔からなっている
ため、この塔上から撮影する方法が最も簡便であり、
又、消火車バケット２９上の赤熱コークスからの粉塵の
発生も最も抑制されている場所であるために、好適であ
る。

【００２４】ＩＴＶカメラ５０の代わりにサーモピュア
を用いて表面温度分布を画像にしてもよい。サーモピュ
アの画像により表面温度を表示することができるため、
オペレータの目視判断に比べると、より定量的に目地切
れによる炭化不良の程度を判断することができる。即
ち、例えば７００℃以下の部分を炭化不良と判定するこ
とに決めておけば、オペレータの個性によらず、だれで
も一様の基準で炭化不良の判断が可能となり、炭化室炉
壁の目地切れ等による損傷を検知することができる。

【００２５】又、カラーＩＴＶカメラを用いて得た画像
情報に対して、色判別処理を行い、主として“Ｒ”の原
色成分に閾値を設け、この閾値を下回った部位の赤熱コ
ークスの領域の中における位置を記録しておくことで、
各炭化室における炭化不良の発生状況を経時的にデータ
ベースとして保存しておくこともできる。このようにデ
ータベース化しておくことで、各炭化室の炭化不良の発
生位置や大きさなどを一過性のデータとして判断するの
でなく、連続的な変化を表現するデータとすることがで
き、各計測タイミングにおける外乱の影響も排除でき、
より正確な炉壁損傷状況の判断が可能となる。

【００２６】

【実施例】炭化室を１００門有する室炉式コークス炉に
おいて、操業度１２０％での操業を行った。ここで、操
業度とは、全炭化室において一日に一回コークスの排出
を行ったときの生産量を１００％として、対象期間の一
日当たりの生産量を割合で示した指標である。

【００２７】本発明の運用として、コークス炉の消火塔
上にＩＴＶカメラ５０を設置し、消火塔下部へ移動する
消火車バケット２９上に載置された赤熱コークス４０を
撮影して、オペレータ室のモニタ画面５２に表示した。
各オペレータは、コークス押出し後、毎回モニタ画面に
て赤熱コークスの状態を確認した。この結果、目視に
て、赤熱コークスが堆積している部分に黒い部分が見え
るときには、その部位に相当する炉壁レンガに目地切れ
が発生していると判断し、その炉壁部位への湿式吹付け
補修を行った。この湿式吹付け補修は、炭化室炉壁とほ
ぼ同等の成分である珪石を主体として、耐火物を補修部
位へ吹付ける補修であり、既存の技術である。本発明の
運用期間中に、この補修は１２回行った。

【００２８】この運用の開始前３ヶ月の間には、押出機
２４、ガイド車２６にそれぞれ運転者が乗務し、炉蓋の
開放時に、炭化室内部のコークスの炭化不良状況を目視
確認していた。このときには、炉蓋を外した時に炭化不
良が確認できたときに、その炭化室の補修を行った。こ
の３ヶ月間では、この補修は５回実施した。

【００２９】この結果、本発明の運用前３ヶ月の間に、
煙突黒煙の発生は８回あったが、本発明の運用中の３ヶ
月間では、煙突黒煙の発生は３回に減少した。これは本
発明の実施により、炉蓋近傍の目地切れによる炭化不良
の他に、炉壁から１ｍ程度内側の目地切れなどの損傷を
検知することができたために、より的確に補修を実施で
きたためと考えられる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の実施により、例えばＩＴＶカメ
ラの設置とモニタリングという極めて簡単な構成によ
り、的確な炭化室炉壁損傷部位の検知が可能となり、速
やかな補修を行うことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象であるコークス炉の全体構成
を示す斜視図

【図２】同じく燃焼室の垂直断面図

【図３】同じく燃焼室と炭化室の水平断面図

【図４】本発明の実施形態を示す正面図

【図５】本実施形態におけるモニタ画像の例を示す線図

【符号の説明】

１０…蓄熱室 １２…燃焼室 １４…炭化室 ２４…押出機 ２６…ガイド車 ２８…消火車 ２９…消火車バケット ４０…赤熱コークス ４０Ａ…炭火不良部 ５０…ＩＴＶカメラ ５２…モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA49 BB05 CC00 FF04 GG09 GG21 JJ03 JJ08 JJ19 QQ23 QQ25 RR06 SS01 SS13 4H012 EA00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークスの湿式消火を行うコークス炉の炭
   化室の炉壁損傷の有無を検知するためのコークス炉炭化
   室の損傷検知方法において、 炭化室から消火車へ赤熱コークスを押出すに当たり、押
   出し速度と消火車の移動を同期させて、消火車上の一端
   から他端に亘って、炭化室のコークスサイド側からマシ
   ンサイド側に装入されていた赤熱コークスを消火車上に
   順次排出し、 消火車上に堆積した赤熱コークスから発せられる光情報
   を検知することで、コークス炉内の炉壁損傷部位を検知
   することを特徴とするコークス炉炭化室の損傷検知方
   法。