JP2005068296A - Method for estimating pushability of coke cake - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークスケーキの押し出し性の推定方法に関する。 The present invention relates to a method for estimating the extrudability of coke cake.
通常の室炉式コークス炉において、コークス炉炭化室内の石炭層は、炉壁レンガを加熱面として加熱されるため、炉壁面に近い部分の石炭から順次乾留されてコークスケーキを形成する。そして、乾留終了後には、コークスケーキ自体が炉幅方向（水平方向）に収縮しているため、炉壁とコークスケーキの間、およびコークスケーキ中心部に隙間が生じる。この隙間の存在により、生成したコークスを押出し機によりコークス炉から容易に排出することができる。 In a normal chamber-type coke oven, the coal layer in the coke oven carbonization chamber is heated using the furnace wall brick as a heating surface, so that the coal layer in the vicinity of the furnace wall is sequentially dry-distilled to form a coke cake. And after completion | finish of dry distillation, since coke cake itself is shrink | contracted in the furnace width direction (horizontal direction), a clearance gap arises between a furnace wall and coke cake, and coke cake center part. Due to the presence of this gap, the produced coke can be easily discharged from the coke oven by an extruder.
ここで、コークスケーキの収縮量が不十分な場合には、コークスケーキが炉内で閉塞し炉外へ押し出せなくなるなどのコークスの押出し不良を生じることになる。コークスの押し出し不良が発生した場合、炉外へコークスを排出するために時間がかかるため生産性が低下することに加え、押出し機のプッシャーロッドからコークスケーキを介して炉壁に大きな横圧がかかり、場合によってはコークス炉の炉壁を損傷するという重大トラブルに発展する。 Here, when the amount of contraction of the coke cake is insufficient, the coke cake is blocked in the furnace and cannot be pushed out of the furnace. When coke extrusion failure occurs, it takes time to discharge the coke to the outside of the furnace, which reduces productivity, and in addition, a large lateral pressure is applied to the furnace wall from the pusher rod of the extruder through the coke cake. In some cases, it develops a serious trouble that damages the wall of the coke oven.
従来、コークスケーキの炉幅方向での収縮量は、実炉での測定が困難であるため、小型の試験コークス炉（２〜５００ｋｇ）を用いて測定されている。
この試験コークス炉を用いたコークスケーキ収縮量の測定方法は、熱間（コークス温度および炉壁温度：１０００℃以上）の状態においては、炉壁に閉口した窓孔からロッドを挿入してコークス面に直接押し当て、そのロッドの変位を読み取る方法が一般的な方法である。
Conventionally, since the amount of shrinkage in the furnace width direction of coke cake is difficult to measure in an actual furnace, it is measured using a small test coke oven (2 to 500 kg).
The method of measuring the amount of coke cake shrinkage using this test coke oven is that in the hot state (coke temperature and furnace wall temperature: 1000 ° C. or higher), a rod is inserted through a window hole closed in the furnace wall and the coke surface A method of directly pressing the rod and reading the displacement of the rod is a general method.
一方、試験コークス炉にて乾留を行い、コークスケーキとなったサンプルを冷却して室温の状態でコ−クスの収縮量を測定する場合には、例えば特許文献１に開示されているように、脱着式の炉壁を備えた容器内で石炭を乾留し、レーザー式の距離計により炉壁を取り外す前後での平均距離の差からコークスの収縮量を求める方法がある。
上述した従来の技術では、コークスの平均的な収縮量を求めることでコークスケーキの押し出し性をある程度評価することができる。しかしながら、従来の方法は、コークスケーキの強度を無視しているため、収縮性は十分にあってもコークスケーキの強度が弱いときには、炉内でのコークス閉塞を起こす場合があり、実炉のコークスケーキの押し出し性を推定するという点では問題があつた。このような背景のもと、試験コークス炉におけるコークスケーキの押し出し性を正確に把握することが必要であり、このことがコークス炉の操業安定化および炉体長寿命化を実現する上で必須であると考えられる。
そこで、この発明の目的は、従来の技術が抱えている上述した問題点を解消し、コークスケーキの押し出し性を正確に推定することでコークス炉の操業安定化及び炉体長寿命化を実現する方法について提案することにある。
In the conventional technique described above, the extrudability of coke cake can be evaluated to some extent by determining the average amount of shrinkage of coke. However, since the conventional method ignores the strength of the coke cake, if the strength of the coke cake is weak even if the shrinkage is sufficient, it may cause clogging of the coke in the furnace. There was a problem in estimating the extrudability of the cake. Against this background, it is necessary to accurately grasp the coke cake extrudability in the test coke oven, which is indispensable for stabilizing the operation of the coke oven and extending the life of the furnace body. it is conceivable that.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, and to achieve a stable operation of the coke oven and a longer life of the furnace body by accurately estimating the extrudability of the coke cake. Is to propose.
発明者等は、上記目的を実現するために鋭意研究したところ、実炉のコークスケーキは、乾留中に生成した亀裂により容易に多くの細かいコークス塊へと分断されていくため、コークスケーキは完全な剛体としての挙動を示さない。したがって、試験コークス炉でコークスケーキの炉幅方向の収縮量のみを測定するだけでは、コークスケーキの押し出し性を正確に評価することができず、コークスケーキの内部に発生する亀裂量を測定することでコークスケーキの強度を判断できるという知見を得、この発明を完成するに至った。 The inventors conducted extensive research to achieve the above object, and as a result, the coke cake in the actual furnace is easily divided into many fine coke lumps by cracks generated during dry distillation. It does not show the behavior as a rigid body. Therefore, just measuring the amount of shrinkage in the furnace width direction of the coke cake in the test coke oven cannot accurately evaluate the extrudability of the coke cake, and measure the amount of cracks generated inside the coke cake. Thus, the inventors have obtained the knowledge that the strength of the coke cake can be determined, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、乾留後のコークスケーキの押し出し性を試験コークス炉を用いて推定する方法であって、試験コークス炉で乾留したコークスケーキの炉幅方向の収縮量と、該コークスケーキ内部に存在する亀裂量とを求め、これら収縮量及び亀裂量に基づいて前記コークスケーキの押し出し性を推定することを特徴とする方法である。
この発明によると、コークスケーキの炉幅方向の収縮量を求めることによるコークスケーキの収縮性と、コークスケーキ内部の亀裂量を求めることによるコークスケーキの強度とを正確に評価することが可能となり、コークスケーキの押し出し性が正確に推定されるので、実際のコークス炉の操業安定性及び炉体長寿命化が図られる。
That is, the present invention is a method for estimating the extrudability of coke cake after dry distillation using a test coke oven, the amount of shrinkage in the furnace width direction of the coke cake dry distilled in the test coke oven, and the inside of the coke cake. It is a method characterized in that the amount of cracks present is obtained and the extrudability of the coke cake is estimated based on the amount of shrinkage and the amount of cracks.
According to this invention, it becomes possible to accurately evaluate the coke cake shrinkage by determining the amount of shrinkage in the furnace width direction of the coke cake, and the strength of the coke cake by determining the amount of cracks inside the coke cake, Since the extrudability of the coke cake is accurately estimated, the operational stability of the actual coke oven and the life extension of the furnace body can be achieved.
ここで、前記試験コークス炉の炉幅方向の透過放射線像を撮影し、この透過放射線像の炉幅方向の両端部を収縮の解析領域とし、これら収縮の解析領域の間の領域を亀裂の解析領域とし、前記収縮の解析領域では、前記試験コークス炉の炉壁内面から前記コークスケーキの側面との間に生じた空隙の面積から該空隙の炉幅方向の平均距離を算出することで前記コークスケーキの収縮量を求め、前記亀裂の解析領域では、亀裂の本数、単位面積当りの亀裂の面積、或いは亀裂の幅を算出することで前記コークスケーキの亀裂量を求めることが好ましい。 Here, a transmission radiation image in the furnace width direction of the test coke oven is taken, both ends of the transmission radiation image in the furnace width direction are used as shrinkage analysis regions, and a region between these shrinkage analysis regions is analyzed for cracks. In the shrinkage analysis region, the coke is calculated by calculating the average distance in the furnace width direction of the void from the area of the void formed between the inner wall of the test coke oven and the side surface of the coke cake. The amount of shrinkage of the cake is obtained, and in the crack analysis region, the number of cracks, the area of the crack per unit area, or the width of the crack is preferably calculated to obtain the amount of crack of the coke cake.
このようにすると、コークスケーキの炉幅方向の収縮量及び亀裂量を効率良く、迅速に測定することが可能となる。
また、先に撮影した前記透過放射線像に対して平行となるように、前記コークスケーキの厚み方向に複数の透過放射線像を撮影し、これら複数の透過放射線像のそれぞれに対して収縮量及び亀裂量を求め、求めた収縮量の平均値及び亀裂量の平均値に基づいて前記コークスケーキの押し出し性を推定することが好ましい。
このようにすると、コークスケーキの炉幅方向の収縮量及び亀裂量の測定精度を高めることが可能となる。
If it does in this way, it will become possible to measure the shrinkage | contraction amount and crack amount of the coke cake in the furnace width direction efficiently and rapidly.
Further, a plurality of transmitted radiation images are photographed in the thickness direction of the coke cake so as to be parallel to the previously transmitted transmitted radiation image, and the shrinkage amount and cracks are respectively obtained for each of the plurality of transmitted radiation images. It is preferable to calculate the amount of the coke cake and to estimate the extrudability of the coke cake based on the average value of the calculated shrinkage amount and the average value of the crack amount.
If it does in this way, it will become possible to raise the measurement accuracy of the amount of contraction of the oven width direction of a coke cake, and the amount of cracks.
本発明のコークスケーキ押し出し性の推定方法によれば、コークスケーキの炉幅方向の収縮量を求めることによるコークスケーキの収縮性と、コークスケーキ内部の亀裂量を求めることによるコークスケーキの強度とを正確に評価することができるので、コークスケーキの押し出し性が正確に推定され、実際のコークス炉の操業安定性及び炉体長寿命化を図ることができる。 According to the method for estimating the coke cake extrudability of the present invention, the coke cake shrinkage by determining the amount of shrinkage in the furnace width direction of the coke cake and the strength of the coke cake by determining the amount of cracks inside the coke cake. Since the evaluation can be performed accurately, the extrudability of the coke cake can be accurately estimated, and the operation stability of the actual coke oven and the life extension of the furnace body can be achieved.
本発明に係るコークスケーキ押し出し性の推定方法の１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
先ず、図１は、第１実施形態としてのコークス押し出し性の推定方法の概要を示す図である。
本実施形態では、透過放射線像を用いてコークスケーキの収縮量及びコークスケーキ内部の亀裂量を求めるようにしたものである。
まず、石炭の乾留を行うコークス炉としては、測定の容易な小規模の試験コークス炉２を用いることが好ましい。この試験コークス炉２は、一般のコークス炉の炉壁に相当する互いに対向配置した一対の加熱板２ａ，２ｂが存在し、コークス炉の炉幅に相当する方向、すなわち加熱板２ａ，２ｂと直交する方向に加熱される。このように加熱すると、乾留後には、炉壁に相当する一対の加熱板２ａ，２ｂとコークスケーキ４との間にそれぞれ空隙６が生じるとともに、コークスケーキ４内部には、亀裂（図１では図示せず）が生じる。
An embodiment of a method for estimating coke cake pushability according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a diagram showing an outline of a coke pushability estimation method as the first embodiment.
In the present embodiment, the amount of contraction of the coke cake and the amount of cracks in the coke cake are obtained using the transmitted radiation image.
First, it is preferable to use a small-scale test coke oven 2 that is easy to measure as a coke oven that performs coal carbonization. The test coke oven 2 has a pair of heating plates 2a and 2b arranged opposite to each other corresponding to a furnace wall of a general coke oven, and is in a direction corresponding to the furnace width of the coke oven, that is, orthogonal to the heating plates 2a and 2b. It is heated in the direction. When heated in this manner, after dry distillation, voids 6 are formed between the pair of heating plates 2a, 2b corresponding to the furnace wall and the coke cake 4, respectively, and cracks (in FIG. Not shown) occurs.
そして、加熱板２ａ，２ｂと直交する方向のコークスケーキ４の断面を、透過放射線装置により透過放射線像として撮影する。ここで、加熱板２ａ，２ｂと直交する方向は、コークス炉の炉幅方向に相当する方向、すなわち石炭の乾留が進行する方向であり、以下、炉幅方向と称する。
前述した透過放射線装置は、加熱板２ａ，２ｂの外側に対向配置したＸ線管８及び検出器１０と、制御変換部１２とで構成されている。Ｘ線管８及び検出器１０は、互いに対向した状態を保持したまま、図１の破線で示す炉幅方向に延在した円軌道上を同期して移動可能に設けてある。制御演算部１２は、Ｘ線管８及び検出器１０の移動を制御するとともに、検出器１０から測定したＸ線の強度から各部位の透過率を算出し、コークスケーキ４の炉幅方向の断層を２次元の透過放射線像データとして演算する装置である。
And the cross section of the coke cake 4 of the direction orthogonal to the heating plates 2a and 2b is image | photographed as a transmission radiation image with a transmission radiation apparatus. Here, the direction orthogonal to the heating plates 2a and 2b is a direction corresponding to the furnace width direction of the coke oven, that is, a direction in which coal carbonization proceeds, and is hereinafter referred to as a furnace width direction.
The transmission radiation apparatus described above is composed of an X-ray tube 8 and a detector 10 that are disposed opposite to the outside of the heating plates 2 a and 2 b, and a control conversion unit 12. The X-ray tube 8 and the detector 10 are provided to be able to move synchronously on a circular orbit extending in the furnace width direction indicated by a broken line in FIG. The control calculation unit 12 controls the movement of the X-ray tube 8 and the detector 10, calculates the transmittance of each part from the intensity of X-rays measured from the detector 10, and produces a fault in the furnace width direction of the coke cake 4. Is calculated as two-dimensional transmitted radiation image data.
そして、制御演算部１２で演算した２次元の透過放射線像データは、画像解析装置１４で２次元の透過放射線像として表示され、さらに、収縮及び亀裂の２つの解析領域に別けて、２次元の透過放射線像の２値化処理を行っている。
すなわち、図２は、画像解析装置１４で表示されたコークスケーキ４の炉幅方向の２次元の透過放射線像であり、放射線の透過度に対応した濃淡で表示されている。
Then, the two-dimensional transmission radiation image data calculated by the control calculation unit 12 is displayed as a two-dimensional transmission radiation image by the image analysis device 14, and further divided into two analysis areas of contraction and cracking, and the two-dimensional transmission radiation image data. A binarization process of the transmitted radiation image is performed.
That is, FIG. 2 is a two-dimensional transmitted radiation image in the furnace width direction of the coke cake 4 displayed by the image analysis device 14, and is displayed in shades corresponding to the transmittance of radiation.
コークスケーキ４は、通常、炉幅方向での収縮率が３０％未満であり、また高さ方向での収縮率が２０％未満である。そのため、収縮の解析領域は、加熱板２ａ，２ｂから炉幅の１５％であって、且つ高さ方向が底部から石炭装入高さの８０％に設定されている。また、亀裂の解析領域は、加熱板２ａ，２ｂから炉幅の１５％を除いた領域であって、且つ高さ方向が底部から石炭装入高さの８０％に設定されている。 The coke cake 4 usually has a shrinkage ratio in the furnace width direction of less than 30% and a shrinkage ratio in the height direction of less than 20%. Therefore, the analysis region of shrinkage is set to 15% of the furnace width from the heating plates 2a and 2b, and the height direction is set to 80% of the coal charging height from the bottom. Moreover, the crack analysis region is a region obtained by excluding 15% of the furnace width from the heating plates 2a and 2b, and the height direction is set to 80% of the coal charging height from the bottom.
図３は、図２の透過放射線像に基づき、所定の閾値を用いて２値化処理を行った収縮の解析領域の像であり、白部分がコークスケーキ４であり、黒部分が空隙６であるので、コークスケーキ４の外側、すなわち加熱板２ａ，２ｂとの間に生成した空隙６を容易に確認することができる。
この図３を利用して収縮の解析領域における空隙４の面積を求め、この面積を解析領域の高さで割ることによって、容易にコークスケーキ４と加熱板２ａ，２ｂ（炉壁）との間にできた空隙４の炉幅方向距離の平均値ｔを求めることができる。この平均値ｔが、コークスケーキ４の収縮量である。
FIG. 3 is an image of a shrinkage analysis region obtained by performing binarization processing using a predetermined threshold based on the transmitted radiation image of FIG. 2, where the white portion is the coke cake 4 and the black portion is the gap 6. Therefore, the gap 6 generated outside the coke cake 4, that is, between the heating plates 2a and 2b can be easily confirmed.
By using this FIG. 3, the area of the void 4 in the shrinkage analysis region is obtained, and this area is divided by the height of the analysis region, so that the coke cake 4 and the heating plates 2 a and 2 b (furnace walls) can be easily separated. The average value t of the distances in the furnace width direction of the gaps 4 can be obtained. This average value t is the amount of shrinkage of the coke cake 4.
また、図４は、図２の透過放射線像に基づき、所定の閾値を用いて２値化処理を行った亀裂の解析領域の像であり、白部分がコークスケーキ４であり、黒部分が亀裂１６ａ，１６ｂ…である。
この図４を利用して亀裂の解析領域における亀裂１６ａ，１６ｂ…の本数、亀裂面積、１本当りの亀裂幅等を測定し、コークスケーキ４の亀裂量とする。
このようにして求めた炉幅方向でのコークスケーキ４の収縮量およびコークスケーキ４中の亀裂量を変数として試験コークス炉２での押し出し性評価の関数を作成することで、炉幅方向の収縮量だけでは測定できなかったコークスケーキ４の強度を含めたコークスケーキの押し出し性評価が可能となる。
また、コークスケーキ４の収縮量及び亀裂量を、コークスケーキ４の炉幅方向の透過放射線像を撮影し、この透過放射線像を所定の閾値を用いて２値化処理を行うことにより測定しているので、効率良く、迅速に測定することができる。
FIG. 4 is an image of a crack analysis region that is binarized using a predetermined threshold based on the transmitted radiation image of FIG. 2, the white portion is the coke cake 4, and the black portion is a crack. 16a, 16b...
.., The number of cracks 16a, 16b... In the crack analysis region, crack area, crack width per one, and the like are measured and used as the crack amount of the coke cake 4.
By creating a function for evaluating the extrudability in the test coke oven 2 by using the shrinkage amount of the coke cake 4 in the furnace width direction and the crack amount in the coke cake 4 thus obtained as variables, the shrinkage in the furnace width direction is created. It becomes possible to evaluate the extrudability of the coke cake including the strength of the coke cake 4 that could not be measured only by the amount.
Further, the shrinkage amount and crack amount of the coke cake 4 are measured by taking a transmission radiation image of the coke cake 4 in the furnace width direction, and performing this binarization process using a predetermined threshold value. Therefore, it is possible to measure efficiently and quickly.
ここで、上記実施形態では、コークスケーキ４の炉幅方向の一断面を撮影する（１枚の透過放射線像を表示する）ことででコークスケーキ４と加熱板２ａ，２ｂとの間の収縮量と、コークスケーキ４の亀裂量を求める手法を示したが、図１で示したＸ線管８および検出器１０をコークスケーキ４の厚み方向（図１の表裏方向）に移動し、先に撮影した一断面と平行する複数の断面について上記の操作を繰り返すことによって、コークスケーキ４の厚み方向にも平均化を進めれば、収縮量と亀裂量の測定精度をより向上することが可能である。 Here, in the said embodiment, the shrinkage | contraction amount between the coke cake 4 and the heating plates 2a and 2b by image | photographing one cross section of the coke cake 4 in the furnace width direction (displaying one transmission radiation image). The method for obtaining the crack amount of the coke cake 4 was shown, but the X-ray tube 8 and the detector 10 shown in FIG. 1 are moved in the thickness direction of the coke cake 4 (front and back direction in FIG. 1) and photographed first. By repeating the above operation for a plurality of cross sections parallel to one cross section, if the averaging is advanced also in the thickness direction of the coke cake 4, it is possible to further improve the measurement accuracy of the shrinkage amount and the crack amount. .
また、上記実施形態では、透過放射線像を用いてコークスケーキ４の炉幅方向の収縮性とコークスケーキ４中の亀裂量を同時に測定する方法を示したが、収縮量の測定と亀裂量の測定は、別々の測定装置で行ってもよい。収縮量の測定方法としては、透過放射線像によるもの以外に、レーザー距離測定装置による方法や収縮体積をビーズ等により測定する方法でも良い。また、亀裂量の測定方法では、透過放射線像によるもの以外に、一定体積のコークスケーキ４をコークス塊の状態に分断してコークス塊の個数やコークス塊の平均粒度からコークスケーキ中の亀裂を推定してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the method of measuring simultaneously the shrinkage | contraction property of the coke cake 4 in the furnace width direction and the crack amount in the coke cake 4 using the transmitted radiation image was shown, the measurement of the shrinkage amount and the measurement of the crack amount May be performed by separate measuring devices. As a method for measuring the amount of contraction, in addition to the method using a transmitted radiation image, a method using a laser distance measuring device or a method for measuring the contraction volume using beads or the like may be used. In addition, in the method of measuring the amount of cracks, in addition to using the transmitted radiation image, a certain volume of coke cake 4 is divided into coke mass states, and the cracks in the coke cake are estimated from the number of coke masses and the average particle size of the coke masses. May be.
上記実施形態で示したコークスケーキ押し出し性の推定方法の具体例な実施例について、以下に詳細に説明する。なお、図１で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施例では、図５に示すコークスケーキ４の平均収縮量および亀裂量測定用の小型模擬レトルト（Ｌ×Ｗ×Ｈ：ｌｌ４mmＸ１９０mm×１２０mm：試験コークス炉２）を用いて、４０ｋｇ規模の乾留炉において、表１に示す乾留条件の下で乾留を行った。なお、試験コークス炉２は、れんが製の加熱板２ａ，２ｂ、底板１８及び天板２０としている。
Specific examples of the method for estimating the coke cake pushability shown in the above embodiment will be described in detail below. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the structure shown in FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
In this example, a 40 kg scale carbonization furnace using a small simulated retort (L × W × H: ll4 mm × 190 mm × 120 mm: test coke oven 2) for measuring the average shrinkage and crack amount of the coke cake 4 shown in FIG. In Fig. 1, dry distillation was carried out under the dry distillation conditions shown in Table 1. The test coke oven 2 includes brick heating plates 2a and 2b, a bottom plate 18 and a top plate 20.
乾留後、この試験コークス炉２を透過Ｘ線像の撮影装置（Ｘ線間８、検出器８）の所定の位置にセットして透過Ｘ線像を撮影した。なお、透過Ｘ線像は、コークスケーキ４の炉奥行き方向１１４mmの中心部分、すなわち端面から７２mmの断面で撮影を行った。
透過Ｘ線像は、制御演算部１２を介して画像解析装置１４に入力される。この画像解析装置１４では、図２に示したように、放射線の透過度に対応した濃淡で表わされた２次元画像を表示する。
After dry distillation, the test coke oven 2 was set at a predetermined position of a transmission X-ray image capturing device (X-ray interval 8, detector 8), and a transmission X-ray image was captured. The transmission X-ray image was taken at the central portion of the coke cake 4 in the furnace depth direction of 114 mm, that is, at a cross section of 72 mm from the end face.
The transmitted X-ray image is input to the image analysis device 14 via the control calculation unit 12. As shown in FIG. 2, the image analysis device 14 displays a two-dimensional image represented by shading corresponding to the transmittance of radiation.
ここで使用している１９０mm幅の試験コークス炉２は、通常コークスケーキの収縮量が４０mm以下であることから、コークスケーキ４の収縮解析領域は、炉幅が加熱板２ａ，２ｂ（炉壁）から２０mmとし、高さ方向を底板１８（炉底）から１００mmの範囲とした２つの領域に対して解析を行った。収縮解析領域を炉壁から２０mmと限定することで、コークスケーキ４の収縮量評価に対する亀裂の影響を少なくしている。この２つの解析範囲で、図３に示したように、コークスケーキ４と空隙６を２値化処理により区別し、空隙６とみなした面積を解析領域の高さｌ００mmで除したのちそれぞれ足し合わせたものを、水平方向の平均クリアランスとして求めた。また、この平均クリアランスの値を、初期の幅１９０mmで除したものを収縮率とした。 Since the test coke oven 2 of 190 mm width used here normally has a coke cake shrinkage of 40 mm or less, the shrinkage analysis region of the coke cake 4 has a furnace width of the heating plates 2a and 2b (furnace walls). From the bottom plate 18 (furnace bottom) to 100 mm, the analysis was performed on two regions. By limiting the shrinkage analysis region to 20 mm from the furnace wall, the effect of cracks on the shrinkage evaluation of the coke cake 4 is reduced. In these two analysis ranges, as shown in FIG. 3, the coke cake 4 and the gap 6 are distinguished by binarization processing, and the area regarded as the gap 6 is divided by the height of the analysis area 100 mm and added together. Was determined as the average clearance in the horizontal direction. The average clearance value divided by the initial width of 190 mm was taken as the shrinkage rate.
一方、コークスケーキ４中の亀裂量の評価は、コークスケーキ４の上述の収縮解析領域を除いた幅×高さ：１５０mm×ｌ００mmの画像（亀裂解析領域）に対して解析を行った。この亀裂量の評価は、図４に示したように、コークス（カーボン）の部分と亀裂（空隙）の部分を区別できるようにした。この画像を用いて亀裂１６ａ，１６ｂ…の本数およびコークスケーキ４中の亀裂が占有する面積を求めた。 On the other hand, evaluation of the amount of cracks in the coke cake 4 was performed on an image (crack analysis region) of width × height: 150 mm × 100 mm excluding the above-described shrinkage analysis region of the coke cake 4. As shown in FIG. 4, the evaluation of the amount of cracks made it possible to distinguish between a coke (carbon) portion and a crack (void) portion. Using this image, the number of cracks 16a, 16b... And the area occupied by the cracks in the coke cake 4 were determined.
コークスケーキ４の収縮により生じる加熱板２ａ，２ｂ（炉壁）側の空隙６、コークスケーキ４中の亀裂１６ａ，１６ｂ…のいずれも、コークス（カーボン）のない領域を定量化したことに相当する。しかし、コークスケーキ４の押し出し性に及ぼす影響としては、炉壁側の空隙６は増加した方がコークスケーキ４と炉壁が接触しにくくなり、コークスケーキ４を押し出しやすくなる。一方、コークスケーキ４内の亀裂１６ａ，１６ｂ…が増加するとコークスケーキ４が崩壊し、コークスケーキ４が剛体よりも粉体に近い挙動を示すようになるため、コークスケーキ４を試験コークス炉２へ排出することが困難になる。特に、図４で示す亀裂１６ａのように、コークスケーキ４の高さ方向に延在している亀裂が存在すると、コークスケーキ４が分断されやすい。 Each of the gaps 6 on the heating plates 2a, 2b (furnace wall) side caused by the shrinkage of the coke cake 4 and the cracks 16a, 16b... In the coke cake 4 corresponds to quantification of a region without coke (carbon). . However, as an influence on the extrudability of the coke cake 4, if the gap 6 on the furnace wall side is increased, the coke cake 4 and the furnace wall are less likely to come into contact with each other, and the coke cake 4 is easily pushed out. On the other hand, when the cracks 16a, 16b ... in the coke cake 4 increase, the coke cake 4 collapses and the coke cake 4 behaves more like a powder than a rigid body, so the coke cake 4 is transferred to the test coke oven 2. It becomes difficult to discharge. In particular, when there is a crack extending in the height direction of the coke cake 4 as in the crack 16a shown in FIG. 4, the coke cake 4 is easily divided.
つまり、亀裂１６ａ，１６ｂ…は空隙６と同一のものであるが、コークスケーキ４の押し出し性に及ぼす影響としてはまったく逆の影響を及ぼすものであり、これらを区別することでコークスケーキ４の押し出し性が評価できる。 次に、石炭の配合条件を変えた複数のコークスケーキ４（Ｎｏ１〜９）の押し出し性を評価した結果を表２に示す。 That is, the cracks 16a, 16b,... Are the same as the gap 6 but have the opposite effect on the extrudability of the coke cake 4. By distinguishing these, the extrusion of the coke cake 4 is performed. Sex can be evaluated. Next, Table 2 shows the results of evaluating the extrudability of a plurality of coke cakes 4 (No 1 to 9) with different coal blending conditions.
すなわち、表２では、性状が異なった９種類のコークスケーキ４について、上述した透過Ｘ線測定方法により収縮量として収縮率、亀裂量として亀裂本数を定量化した。そして、同一の石炭配合で３日間操業し、試験コークス炉２の多くの窯のうち炉壁の損傷などがなくカーボンの付着も少ない窯を、事前に１０窯選定しておき、基準配合での押し出しアンペアを１００とした時を相対値として、９種類のコークスケーキ４の実験期間中の押し出し性指数を求めた。なお、実験期間中は石炭水分を６．５％で一定とし、一窯当たりの装入炭量も一定とした。コークス炉の稼動率は１２０％で一定とし全消費時間も一定で操業した。
ここで、前記押し出し性指数は、コークス押し出し時の押し出し機の負荷の大きさを示す度合いであり、押し出し性指数が大きいと、コークスが押し出しにくくなる。
That is, in Table 2, for nine types of coke cakes 4 having different properties, the shrinkage rate as the shrinkage amount and the number of cracks as the crack amount were quantified by the transmission X-ray measurement method described above. Then, 10 kilns that have been operated for 3 days with the same coal blend and have no damage to the furnace wall and no carbon deposit among many kilns of the test coke oven 2 are selected in advance. The extrudability index during the experiment period of nine types of coke cakes 4 was determined with the extrusion ampere as 100 as a relative value. During the experiment, the coal moisture was kept constant at 6.5%, and the amount of coal charged per kiln was also kept constant. The operation rate of the coke oven was fixed at 120%, and the total consumption time was also constant.
Here, the extrudability index is a degree indicating the magnitude of the load on the extruder during coke extrusion. If the extrudability index is large, the coke becomes difficult to extrude.
表２の結果に基づいて、９種類のコークスケーキ４の押し出し性指数と収縮率との関係を図６に示すと、収縮率が少ないコークスケーキ４は、押し出し性指数が大きくなる傾向、すなわち、コークス押し出し時に押し出しにくくなるということがわかる。また、収縮率が同一のコークスケーキ４では、コークスケーキ４中の亀裂本数が多くなるほど押し出し性指数が大きくなる（押し出しにくくなる）ということがわかる。
ここで、コークスケーキ４の収縮率と亀裂本数の測定に基づいた押し出し性の推定値は、下記（１）式で求められる。
（押し出し性の推定値）＝ａ１×（収縮率）＋ａ２×（亀裂本数）＋ｂ ……（１）
なお、ａ１，ａ２，ｂは定数であり、コークス炉等の条件により異なるがいくつかのケースで実験を行えば求めることができる。ここでは、ａ１＝−１３．１３，ａ２＝１６３．９，ｂ＝１３２．２とした。
Based on the results shown in Table 2, the relationship between the extrudability index and the shrinkage rate of nine types of coke cakes 4 is shown in FIG. 6, and the coke cake 4 having a small shrinkage rate tends to have a higher extrudability index, that is, It turns out that it becomes difficult to extrude when coke is extruded. It can also be seen that in the coke cake 4 having the same shrinkage rate, the extrudability index increases (becomes difficult to extrude) as the number of cracks in the coke cake 4 increases.
Here, the estimated value of the extrudability based on the measurement of the shrinkage ratio and the number of cracks of the coke cake 4 is obtained by the following equation (1).
(Estimated value of extrudability) = a1 × (shrinkage rate) + a2 × (number of cracks) + b (1)
Note that a1, a2, and b are constants and can be obtained by performing experiments in several cases, although they vary depending on conditions such as a coke oven. Here, a1 = −13.13, a2 = 163.9, and b = 132.2.
図７は、上記（１）式に基づいて算出した押し出し性の推定値と、押し出し性指数との関係を示しているが、この図７から、両者が良好に一致していることがわかる。そして、表３は、本発明に係る収縮率と亀裂本数を測定した方法と、従来の収縮量のみを測定した方法及び亀裂本数のみを測定した方法の押し出し性指数との相関を比較したものであるが、本発明に係る収縮率と亀裂本数を測定した方法が、他の従来の方法と比較して相関係数が高くコークスケーキ４の押し出し性に大きな影響を及ぼすので、コークスケーキ４の押し出し性の推定に大変効果的な方法であることがわかる。 FIG. 7 shows the relationship between the estimated value of extrudability calculated based on the above equation (1) and the extrudability index, and it can be seen from FIG. 7 that both agree well. Table 3 compares the correlation between the method of measuring the shrinkage rate and the number of cracks according to the present invention, the extrudability index of the conventional method of measuring only the shrinkage amount, and the method of measuring only the number of cracks. However, the method of measuring the shrinkage rate and the number of cracks according to the present invention has a higher correlation coefficient than other conventional methods and greatly affects the extrudability of the coke cake 4. It turns out that it is a very effective method for sex estimation.
本発明は、コークス炉でのコークスケーキの押し出し性を効率良く、正確に推定するコークスケーキ押し出し性の推定方法に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a coke cake pushability estimation method for efficiently and accurately estimating coke cake pushability in a coke oven.
２ 試験コークス炉
２ａ，２ｂ 加熱板（炉壁）
４ コークスケーキ
６ 空隙
８ Ｘ線管
１０ 検出器
１２ 制御演算部
１４ 画像解析装置
１６ａ，１６ｂ… 亀裂
2 Test coke oven 2a, 2b Heating plate (furnace wall)
4 Coke cake 6 Air gap 8 X-ray tube 10 Detector 12 Control operation unit 14 Image analysis devices 16a, 16b ... Crack
Claims (3)
試験コークス炉で乾留したコークスケーキの炉幅方向の収縮量と、該コークスケーキ内部に存在する亀裂量とを求め、これら収縮量及び亀裂量に基づいて前記コークスケーキの押し出し性を推定することを特徴とするコークスケーキ押し出し性の推定方法。 A method for estimating the extrudability of coke cake after dry distillation using a test coke oven,
Obtaining the amount of shrinkage in the furnace width direction of the coke cake carbonized in the test coke oven and the amount of cracks existing inside the coke cake, and estimating the extrudability of the coke cake based on the amount of shrinkage and the amount of cracks A method for estimating the characteristic of coke cake extrudability.
前記収縮の解析領域では、前記試験コークス炉の炉壁内面から前記コークスケーキの側面との間に生じた空隙の面積から該空隙の炉幅方向の平均距離を算出することで前記コークスケーキの収縮量を求め、
前記亀裂の解析領域では、亀裂の本数、単位面積当りの亀裂の面積、或いは亀裂の幅を算出することで前記コークスケーキの亀裂量を求めることを特徴とする請求項１記載のコークスケーキ押し出し性の推定方法。 Taking a transmission radiation image in the furnace width direction of the test coke oven, both ends of the transmission radiation image in the furnace width direction as a shrinkage analysis region, a region between these shrinkage analysis regions as a crack analysis region,
In the shrinkage analysis region, the shrinkage of the coke cake is calculated by calculating the average distance in the furnace width direction of the void from the area of the void formed between the inner wall of the test coke oven and the side surface of the coke cake. Find the quantity
The coke cake extrudability according to claim 1, wherein in the crack analysis region, the amount of cracks of the coke cake is obtained by calculating the number of cracks, the area of cracks per unit area, or the width of cracks. Estimation method.
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