JP2015131899A - 炉幅測定装置及びコークス押出機 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な構成であって高温の炉内に容易に挿入することができるとともに、距離計の温度上昇を抑制することにより安定して炉幅の測定を行うことが可能な炉幅測定装置およびこの炉幅測定装置を備えたコークス押出機を提供する。
【解決手段】炉内に挿入され、対向する炉壁間の距離を測定する炉幅測定装置５０であって、前記炉壁間の距離を測定する距離計７１と、この距離計７１を収容する内側容器５１と、内側容器５１を収容する外側容器５５と、内側容器５１の内部に向けて冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段５９と、を有し、内側容器５１と外側容器５５との間にはガス流路６４が設けられ、内側容器５１には、ガス流路６４に連通する排気孔５２が設けられており、冷却ガス供給手段５９によって内側容器５１の内部に供給された前記冷却ガスが、ガス流路６４を介して外部に排出される構造とされている。
【選択図】図５

Description

本発明は、コークス炉の炭化室等の高温の炉内において対向する炉壁間の距離を測定する際に用いられる炉幅測定装置、および、この炉幅測定装置を備えたコークス押出機に関するものである。

高温で使用されるコークス炉の炭化室等の各種炉においては、炉壁が耐火煉瓦等の耐火物で構成されている。この耐火物は、熱負荷、化学的負荷、機械的負荷等によって劣化することが知られている。例えば、１０００℃以上の高温で長時間保持されることで炉壁の一部が変質したり、炉内に装入した被処理物の揮発成分等によって炉壁が侵食されたり、被処理物の一部が炉壁に付着したり、被処理物の装入時の衝撃によって炉壁が損傷したりして、炉壁（耐火物）が劣化するのである。このため、各種炉の操業においては、炉壁の状況を十分に管理する必要がある。

ここで、コークス炉においては、例えば特許文献１に示すように、複数の炭化室と燃焼室とが交互に配置された構造とされており、炭化室内に装入された石炭を燃焼室からの熱で乾留することでコークスを製造する。そして、炭化室内のコークスは、コークス押出機の押出ラムによって押出される。
コークス炉の炭化室は、燃焼室の熱によって効率的に石炭を乾留できるように、対向する炉壁間の距離が短く（炉幅が狭く）されている。また、コークス押出機の押出ラムを挿入することから、対向する炉壁同士が略平行に延在している。

このため、コークス炉の炭化室においては、対向する炉壁間の距離（炉幅）を測定することにより、炉壁の劣化状況を把握することが可能となる。そこで、例えば特許文献２−４には、高温の炭化室内に挿入して炉幅を測定することができる炉幅測定装置が提案されている。なお、コークス炉の炭化室内は１１００〜１２００℃と高温であることから、上述の炉幅測定装置は、高温環境下で使用可能な耐熱性を備える必要がある。

特許文献２に記載された炉幅測定装置は、非接触式距離計を水冷ジャケット内に収容した構造とされており、水冷ジャケットに対して冷却用配管を介して冷却水を供給することで非接触式距離計を冷却している。
特許文献３に記載された炉幅測定装置は、液体を収容したジャケットで構成された吸熱箱内に炉幅距離計を収容した構造とされている。また、吸熱箱内の炉幅距離計のデータを外部へワイヤレス送信する構成とすることで、取扱い性の向上を図っている。

特許文献４に記載された炉幅測定装置は、ペルチェ素子の吸熱面側にレーザ変位計を配置するとともにペルチェ素子の放熱面側に冷却フィンを配置したセンサユニットと、このセンサユニットを収容する筐体を備えた構成とされている。この構成の炉幅測定装置においては、筐体とユニットとの間の空間および冷却フィンが配置された空間に向けて冷却用空気を供給するとともにペルチェ素子を作動させることによりレーザ変位計を冷却している。

特開２００９−２４９４５３号公報 特開昭６２−２９３１１２号公報 特開２００２−２１３９２２号公報 特開２００７−２３２４７１号公報

ところで、最近では、コークス炉の炉寿命延長が図られており、炭化室の耐火物の使用期間も長くなってきている。また、製造コスト低減の観点から、低品位な石炭の利用も促進されており、石炭の不純物成分によって炉壁の化学的負荷が大きくなる傾向にある。このため、従来にも増して、炭化室の炉幅を測定して炉壁の耐火物の劣化状況を十分に管理する必要がある。

ここで、特許文献２に記載された炉幅測定装置においては、冷却用配管を接続しているので、炉幅測定装置が複雑化及び大型化してしまい、コークス押出機等に設置することが困難となり、炭化室内への挿入作業を容易に行うことができないおそれがあった。
また、特許文献３に記載された炉幅測定装置においては、吸熱箱内の液体の温度が上昇した場合には炉幅距離計の冷却が不十分となるため、一の炭化室の炉幅を測定した後、他の炭化室の炉幅を測定する際に、吸熱箱内の液体の温度を十分に低下させる必要があり、複数の炭化室の炉幅の測定を効率良く行うことができなかった。

さらに、特許文献４に記載された炉幅測定装置においては、筐体とユニットとの間の空間および冷却フィンが配置された空間に向けて冷却用空気を供給する構成とされているので、多量の冷却用空気を供給するためにポンプ容量を大きくする必要があった。また、ペルチェ素子を作動させるとともに上述のポンプを作動させるために、大電力を供給する必要があった。このため、炉幅測定装置が複雑化及び大型化してしまい、コークス押出機等に設置することが困難となり、炭化室内への挿入作業を容易に行うことができないおそれがあった。

本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、比較的簡単な構成であって高温の炉内に容易に挿入することができるとともに、距離計の温度上昇を抑制することにより安定して炉幅の測定を行うことが可能な炉幅測定装置およびこの炉幅測定装置を備えたコークス押出機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る炉幅測定装置は、炉内に挿入され、対向する炉壁間の距離を測定する炉幅測定装置であって、前記炉壁間の距離を測定する距離計と、この距離計を収容する内側容器と、前記内側容器を収容する外側容器と、前記内側容器の内部に向けて冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、を有し、前記内側容器と前記外側容器との間にガス流路が設けられ、前記内側容器には前記ガス流路に連通する排気孔が設けられており、前記冷却ガス供給手段によって前記内側容器の内部に供給された前記冷却ガスは、前記排気孔を介して前記ガス流路に供給されるとともに、前記ガス流路を通過して前記外側容器の外部へと排出されることを特徴としている。

この構成の炉幅測定装置においては、内側容器の内部に冷却ガスを供給するとともに、この冷却ガスを内側容器と外側容器との間に設けられたガス流路を通過させて外側容器の外部に排出する構成としているので、内側容器を外側からも冷却することができ、内側容器の内部に収容された距離計の温度上昇を抑えることが可能となり、高温の炉内に挿入して炉幅を測定することができる。
また、内側容器の内部に供給された冷却ガスを内側容器と外側容器との間に設けられたガス流路に通過させているので、冷却ガス供給手段によって供給する冷却ガスの流量を抑えることができる。また、構造が比較的簡単であり、炉内への挿入を容易に行うことができる。

ここで、本発明の炉幅測定装置においては、前記内側容器と前記外側容器との間には断熱層が設けられており、前記断熱層に前記ガス流路が設けられている構成としてもよい。
この場合、断熱層によって外側容器の外部からの熱が内側容器への伝達することを抑制できる。また、内側容器と外側容器との間に、ガス流路を比較的簡単に形成することが可能となる。

また、本発明の炉幅測定装置においては、前記ガス流路は、少なくとも前記炉壁に対向する面に形成されている構成としてもよい。
この場合、前記炉壁に対向する面にガス流路を設けることにより、炉壁からの輻射熱が内側容器の内部へと伝達することを抑制でき、内側容器の内部に収容された距離計の温度上昇を抑えることができる。特に、コークス炉の炭化室のように炉幅が狭く、外側容器と炉壁との距離が短い場合には効果的である。

本発明のコークス押出機は、コークス炉の炭化室内に収容されたコークスを押し出すコークス押出機であって、前記炭化室内に挿入される押出ラムに、上述の炉幅測定装置が設置されていることを特徴としている。

この構成のコークス押出機によれば、炭化室内のコークスを押し出す際に、上述の炉幅測定装置によって炉幅を測定することができ、炉壁の劣化状況を精度良く評価することが可能となる。また、炉幅測定装置が比較的簡単な構造とされていることから、移動して使用されるコークス押出機に設置しても、コークス押出機の動作を阻害することなく、操業を安定して実施することができる。

上述のように、本発明によれば、比較的簡単な構成であって高温の炉内に容易に挿入することができるとともに、距離計の温度上昇を抑制することにより安定して炉幅の測定を行うことが可能な炉幅測定装置およびこの炉幅測定装置を備えたコークス押出機を提供することができる。

本発明の一実施形態である炉幅測定装置及びコークス押出機が用いられるコークス炉の概略説明図である。 図１に示すコークス炉における炭化室及びコークス押出機の側面説明図である。 図２におけるＸ−Ｘ断面図である。 本発明の一実施形態であるコークス押出機のラムヘッド周辺の一部拡大説明図である。 本発明の一実施形態である炉幅測定装置の断面説明図である。 図５におけるＹ−Ｙ断面説明図である。 図５におけるＺ−Ｚ断面説明図である。

以下に、本発明の一実施形態である炉幅測定装置およびコークス押出機について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
本実施形態である炉幅測定装置５０は、コークス炉１の炭化室１０の内部に挿入され、炭化室１０の対向する炉壁１１、１１同士の距離（炉幅）を測定するものである。また、本実施形態であるコークス押出機４０は、上述の炉幅測定装置５０を備えたものである。

まず、本実施形態である炉幅測定装置５０およびコークス押出機４０が用いられるコークス炉１について説明する。
コークス炉１は、図１に示すように、並列された複数の炭化室１０を備えており、隣接する２つの炭化室１０の間には、図３に示すように燃焼室１３が配置されている。
炭化室１０は、図１に示すように、上面視して、一方向（図１において左右方向）に延在しており、一端に上昇管１６が配設され、他端にスタンドパイプ１７が配設されている。また、上昇管１６とスタンドパイプ１７との間には、複数の装入孔１８が形成されている。

並列された複数の炭化室１０の上部には、第１レール２１が炭化室１０の並列方向に向けて延在するように配設されている。この第１レール２１の上には、石炭装入車３１が載置されている。石炭装入車３１は第１レール２１に沿って移動する構成とされている。この石炭装入車３１は、炭化室１０のスタンドパイプ１７に接続されるジャンパパイプ３２を備えている。このジャンパパイプ３２は、図１に示すように、石炭を装入する炭化室１０（装入窯１０ａ）と、装入窯１０ａに隣接する炭化室１０（隣接窯１０ｂ）とを連結する構成とされている。

また、炭化室１０の延在方向の一端側（図１において左側）には、第２レール２２が炭化室１０の並列方向に向けて延在するように配設されている。この第２レール２２の上には、本実施形態であるコークス押出機４０が載置されている。このコークス押出機４０は、第２レール２２に沿って移動する構成とされている。

さらに、炭化室１０の延在方向の他端側（図１において右側）には、第３レール２３及び第４レール２４が炭化室１０の並列方向に向けて延在するように配設されている。第３レール２３の上にはコークスガイド車３５が載置されており、第４レール２４の上には消火車３７が載置されている。コークスガイド車３５は第３レール２３に沿って移動する構成とされ、消火車３７は第４レール２４に沿って移動する構成とされている。

次に、本実施形態であるコークス押出機４０について説明する。
本実施形態であるコークス押出機４０は、図２に示すように、第２レール２２上に載置される脚部４１と、台座部４２と、炭化室１０内に挿入される押出ラム４３と、押出ラム４３を前後に移動させる移動手段（図示無し）と、を備えている。また、押出ラム４３は、ラムビーム４４と、このラムビーム４４の先端に設けられたラムヘッド４５と、を備えている。

本実施形態では、図４に示すように、ラムビーム４４の先端側にガイド支柱４６が立設されており、ガイド支柱４６とラムヘッド４５とが、ラムビーム４４と平行に延在するラムガイド４７によって接続されている。このラムガイド４７のうちラムヘッド４５との接続部分には、遮蔽板４８が設けられている。
そして、ラムビーム４４の先端側に、本実施形態である炉幅測定装置５０が設置されている。本実施形態では、図４に示すように、炉幅測定装置５０がガイド支柱４６とラムヘッド４５との間に配置されており、炉幅測定装置５０の上方にラムガイド４７が配置されている。

次に、本実施形態である炉幅測定装置５０について説明する。
この炉幅測定装置５０は、押出ラム４３とともに炭化室１０へと挿入され、図３に示すように、炭化室１０の対向する一対の炉壁１１，１１（燃焼室１３側に位置する炉壁）間の距離を測定するものである。
本実施形態である炉幅測定装置５０は、図５に示すように、内側容器５１と、内側容器５１を収容する外側容器５５と、内側容器５１の内部に向けて冷却用空気（エア）を供給するエア供給部５９と、を備えている。
内側容器５１と外側容器５５との間には、断熱材で構成された断熱層６１が設けられている。内側容器５１、外側容器５５及び断熱層６１のうち炭化室１０の対向する一対の炉壁１１，１１（燃焼室１３側に位置する炉壁）に対向する面には、それぞれ窓部５８が形成されている。

内側容器５１の内部には、一対のレーザ距離計７１，７１が配置されており、炭化室１０の対向する一対の炉壁１１，１１（燃焼室１３側に位置する炉壁）のそれぞれに向けてレーザ光Ｌを照射して炉壁１１との距離を測定する構成とされている。詳述すると、内側容器５１の内部に、レーザ距離計７１からのレーザ光Ｌを反射してレーザ光Ｌの進行方向を制御する反射ミラー７２が配置されており、レーザ光Ｌが窓部５８を介して外側容器５５の外部に向けて照射されるように構成されている。

また、内側容器５１の内部には、クーラ７３が配置されており、エア供給部５９から三方弁７４を介してクーラ７３へとエアが供給される。クーラ７３は、供給されたエアを冷風Ｗ１と熱風Ｗ２とに分離するものである。クーラ７３からの冷風Ｗ１は内側容器５１内の冷却に使用され、クーラ７３からの熱風Ｗ２は窓部５８のパージ用エアとして使用される。

そして、内側容器５１と外側容器５５との間に配置された断熱層６１のうち炉壁１１に対向する面には、ガス流路６４が設けられている。
本実施形態では、図５から図７に示すように、内側容器５１の上方に排気孔５２が設けられており、内側容器５１の上方には、この排気孔５２に連通するとともに炉壁１１に対向する面に沿って延在するダクト部６５が設けられている。

ダクト部６５の一端（図６及び図７において右端）には、上下方向に延在する連絡路６６が設けられており、この連絡路６６を介してダクト部６５とガス流路６４とが連通されている。
内側容器５１の内部を冷却したエアは、図５から図７に示すように、排気孔５２からダクト部６５へ排気され、ダクト部６５及び連絡路６６を介してガス流路６４へと供給され、ガス流路６４を通過して窓部５８を通じて外側容器５５の外部へと排出されるように構成されている。

次に、上述のような構成とされたコークス炉１の操業方法の一形態について説明する。
まず、コークス炉１の炭化室１０（装入窯１０ａ）に石炭を装入する。石炭装入車３１を、装入窯１０ａの上にまで移動し、装入窯１０ａ及び隣接窯１０ｂのスタンドパイプ１７の蓋を開放してジャンパパイプ３２を接続するとともに、装入窯１０ａの各装入孔１８の蓋を開放して、装入窯１０ａの内部に石炭を装入する。

石炭の装入が終了した後、炭化室１０において石炭の乾留が実施される。本実施形態においては、図３に示すように、並列する炭化室１０の間に設けられた燃焼室１３からの熱を効率的に石炭へと伝達するために、炭化室１０の一対の炉壁１１，１１（燃焼室１３側に位置する炉壁）の距離が比較的短くされている。すなわち、炭化室１０の炉幅が狭くされているのである。

石炭の乾留が完了したら、コークス押出機４０を用いて炭化室１０内のコークスＣを排出する。図１に示すように、第２レール２２上のコークス押出機４０を、コークスＣを排出する炭化室１０ｃの一端側へと移動させる。一方、第３レール２３上のコークスガイド車３５及び第４レール２４上の消火車３７を、コークスＣを排出する炭化室１０ｃの他端側へと移動させる。

そして、図２及び図３に示すように、炭化室１０の一端側（図２及び図３において左側）から、コークス押出機４０の押出ラム４３を挿入し、炭化室１０内のコークスＣを炭化室１０の他端側に配置されたコークスガイド車３５を介して消火車３７へと排出する。
このとき、本実施形態においては、押出ラム４３とともに炉幅測定装置５０が炭化室１０内に挿入される。

炭化室１０内に挿入された炉幅測定装置５０においては、一対のレーザ距離計７１，７１によって、対向する一対の炉壁１１，１１（燃焼室１３側の炉壁）との距離をそれぞれ測定し、炭化室１０の炉幅を算出する。
このとき、炭化室１０内は、１１００〜１２００℃といった高温とされている。そこで、本実施形態では、エア供給部５９からクーラ７３へとエアが供給され、このクーラ７３からの冷風Ｗ１によって内側容器５１の内部が冷却されるともに、内側容器５１の内部を冷却したエアが排気孔５２からダクト部６５及び連絡路６６を介してガス流路６４へと供給され、このガス流路６４を通過することによって、内側容器５１を外側から冷却する構成とされており、内側容器５１内のレーザ距離計７１を熱から保護している。

以上のような構成とされた本実施形態である炉幅測定装置５０においては、エア供給部５９によって内側容器５１の内部に冷却用空気（エア）を供給し、このエアを用いて内側容器５１の内部を冷却するとともに、内側容器５１の内部を冷却したエアを、排気孔５２、ダクト部６５及び連絡路６６を介してガス流路６４へ供給し、このガス流路６４を通過させる構造としているので、ガス流路６４を通過するエアによって内側容器５１を外側から冷却することができ、内側容器５１の内部に収容されたレーザ距離計７１の温度上昇を抑えることができ、１１００〜１２００℃といった高温の炭化室１０内に挿入しても炉幅を精度良く測定することができる。

また、内側容器５１の内部に供給されたエアを、内側容器５１と外側容器５５との間に設けられたガス流路６４に通過させているので、エア供給部５９によって供給する冷却用空気（エア）の流量を抑えることができる。
さらに、構造が比較的簡単であることから、コークス押出機４０に設置して炉幅の狭い炭化室１０内への挿入を比較的容易に行うことができ、炉幅の測定を効率的に実施することができる。

さらに、本実施形態である炉幅測定装置５０においては、内側容器５１と外側容器５５との間に断熱層６１が設けられ、この断熱層６１にガス流路６４が設けられているので、断熱層６１によって外側容器５５の外部からの熱が内側容器５１への伝達することを抑制できる。また、内側容器５１と外側容器５５との間に、ガス流路６４を比較的簡単に形成することができる。

また、本実施形態である炉幅測定装置５０においては、ガス流路６４が、燃焼室１３側の炉壁１１に対向する面に形成されているので、炉壁１１からの輻射熱が内側容器５１の内部へと伝達することを抑制でき、内側容器５１の内部に収容されたレーザ距離計７１の温度上昇を抑えることが可能となる。

さらに、本実施形態である炉幅測定装置５０においては、内側容器５１の内部に、エア供給部５９から供給されたエアを冷風Ｗ１と熱風Ｗ２とに分離するクーラ７３を有しており、クーラ７３からの冷風Ｗ１によって内側容器５１の内部を冷却する構成としているので、レーザ距離計７１の冷却を効率的に実施することができる。また、クーラ７３からの熱風Ｗ２を窓部５８のパージ用エアとして利用しているので、窓部５８にゴミ等が付着することを抑制してレーザ距離計７１によって炉幅を精度良く測定できるとともに、供給したエアを有効に利用することができる。

また、本実施形態であるコークス押出機４０においては、炭化室１０内に挿入される押出ラム４３に、上述の炉幅測定装置５０が設置されているので、炭化室１０内のコークスＣを押し出す際に、上述の炉幅測定装置５０によって炉幅を測定することができ、炉壁１１の劣化状況を精度良く評価することが可能となる。また、炉幅測定装置５０が比較的簡単な構造とされていることから、第２レール２２に沿って各炭化室１０へと移動して使用されるコークス押出機４０に設置しても、コークス押出機４０の動作を阻害することなく、操業を安定して実施することができる。

以上、本発明の実施形態である炉幅測定装置及びコークス押出機について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、炭化室の配置、石炭装入車、コークスガイド車、消火車の構造等については、本実施形態に例示されたものに限定されることはない。

また、冷却用ガスとしてエアを用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他のガスを用いてもよい。
さらに、本実施形態では、内側容器の内部にクーラを配設したものとして説明したが、これに限定されることはなく、冷却用ガスをそのまま使用してもよいし、内側容器の外部で冷却したガスを使用してもよい。

また、排気孔、ダクト部、連絡路、ガス流路の構成は、本実施形態に限定されるものではなく、他の構成としてもよい。
さらに、本実施形態では、レーザ距離計を用いるものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構造の距離計を使用してもよい。
また、本実施形態では、コークス炉を対象とするものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の用途の各種炉の炉幅測定に適用してもよい。

１ コークス炉
１０ 炭化室
４０ コークス押出機
４３ 押出ラム
５０ 炉幅測定装置
５１ 内側容器
５２ 排気孔
５５ 外側容器
５９ エア供給部（冷却ガス供給手段）
６１ 断熱層
６４ ガス流路
７１ レーザ距離計（距離計）

Claims (4)

1. 炉内に挿入され、対向する炉壁間の距離を測定する炉幅測定装置であって、
   前記炉壁間の距離を測定する距離計と、この距離計を収容する内側容器と、前記内側容器を収容する外側容器と、前記内側容器の内部に向けて冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、を有し、
   前記内側容器と前記外側容器との間にガス流路が設けられ、前記内側容器には前記ガス流路に連通する排気孔が設けられており、
   前記冷却ガス供給手段によって前記内側容器の内部に供給された前記冷却ガスは、前記排気孔を介して前記ガス流路に供給されるとともに、前記ガス流路を通過して前記外側容器の外部へと排出されることを特徴とする炉幅測定装置。
2. 前記内側容器と前記外側容器との間には断熱層が設けられており、前記断熱層に前記ガス流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炉幅測定装置。
3. 前記ガス流路は、少なくとも前記炉壁に対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の炉幅測定装置。
4. コークス炉の炭化室内に収容されたコークスを押し出すコークス押出機であって、
   前記炭化室内に挿入される押出ラムに、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された炉幅測定装置が設置されていることを特徴とするコークス押出機。

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