JP3721854B2 - 炉内状況検査方法及び炉内状況検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の炭化室等の炉において、炉壁の異常を含む炉内状況を炉内での位置に対応させて検査する方法、及びこの方法の実施に用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化室内に原料炭を装炭し、該原料炭を、前記炉壁を介して相隣する燃焼室からの伝熱により加熱乾留せしめてコークスを生成するコークス炉においては、前記炭化室の炉壁に、原料炭の乾留に伴って発生するカーボンの付着、コークスの押出しに用いる押出機との接触による損傷、過酷な温度条件下での劣化等、種々の異常が発生する虞れがあり、これらの異常に気付かないまま操業を継続した場合、炉壁の亀裂、目地切れ、段差の発生、変形、剥落等、より重大な異常の発生を招来し、操業の継続に支障を来すと共に、炉の寿命低下を引き起こすことから、前記炉壁の異常を軽微な段階にて確実に認識し、適切な処置を施すことが重要な課題となっている。
【０００３】
このような事情により従来から、コークス炉の炭化室を対象として、その炉壁の異常を含めた炉内状況を検査するための方法及び装置の提案が種々なされている。特開平3-105195号公報には、炭化室の内部に、その一側の窯口から一対の撮像手段を導入し、これらにより両側の炉壁を撮像して、得られた画像に基づいて前記炉壁の異常の有無を判定する方法が開示されている。
【０００４】
また特開平3-105196号公報には、前記窯口から炭化室の内部に、両側の炉壁に対して所定角度傾斜するように角度設定された耐火性のミラーを導入し、これらのミラーに写る炉壁の像を前記窯口の外部に配した撮像手段により撮像して、得られた画像に基づいて前記炉壁の異常の有無を判定する方法が開示されている。
【０００５】
更に特開平5-180623号公報には、前記窯口から炭化室の内部に、その先端部に両側の炉壁に対して所定角度傾斜した一対のミラーを内蔵するゾンデを導入し、これらのミラーの夫々に窯口の外側に配した各別のレーザ距離計が発するレーザ光を反射させて炉壁に照射し、逆の経路を辿ってレーザ距離計に戻る反射光の受光結果に基づいて両側の炉壁間の距離を測定し、この測定結果に基づいて炉壁の異常を有無を判定する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、コークス炉の炭化室における炉内状況の検査は、生成されたコークスを押出機により押し出した後、次の原料炭が装炭されるまでの間に行われるのが一般的であり、このときの炭化室の内部温度は、1000℃前後にも達していることから、前記特開平3-105195号公報に開示された第１の方法においては、炉内に導入される撮像手段を、該撮像手段に炉外から給電するための給電線、該撮像手段の出力を炉外に導く信号線等の周辺機器を含めて水冷する冷却構造が不可欠であり、この冷却構造が複雑となるという問題がある。
【０００７】
またこの方法においては、炉内状況の検査中に、冷却水の給排管が損傷して冷却水が外部に漏れ出した場合、炭化室内部に導入された高価な撮像手段及び周辺機器が冷却不備により破損する虞れがあり、更には、漏洩水と接触した炭化室の内壁が急冷されて重大な損傷を受ける虞れがあって、これらの防止のために、前記給排管を含めた冷却構造の頻繁な点検を強いられるという問題がある。
【０００８】
一方、前記特開平3-105196号公報に開示された第２の方法においては、炭化室の内部に耐火性のミラーのみが導入される構成としてあり、複雑な水冷構造は不要である。しかしながら、前述の如く1000℃前後にも達する炭化室の内部においては、前記ミラーに熱による歪みが生じることが避けられない上、前記炭化室の内部は多くの粉塵が浮遊し、また高温の作用による空気の揺らぎが発生している環境下にあることから、炭化室内に導入されたミラーに写る炉壁の像を撮像して得られた画像は、実際の炉壁の状態とは大きく異なるものとなり、この画像に基づいて炉内状況を正確に知ることは難しい。
【０００９】
更に、前記特開平5-180623号公報に開示された第３の方法においては、炭化室の内部に導入されるゾンデの基端側にてレーザ距離計が発するレーザ光を、前記ゾンデの先端側に配したミラーに反射させて炉壁に照射する構成としてあり、これにより測定される距離は、測定対象となる両炉壁間の距離に、前記ゾンデの長さに相当する前記ミラーとレーザ距離計との離隔距離を加えた距離となる。
【００１０】
ここで検査対象となるコークス炉の炭化室は、15ｍを超える長さを有するものがあり、このような炭化室の全長に亘って炉内状況の検査を実施するためには、少なくとも、7.5m以上の長さを有するゾンデが必要であり、このゾンデの長さを含めた長寸の測定を高精度に実施し得るレーザ距離計は、高価であると共に、精度確保のための調整に多大の手間を要するという問題がある。
【００１１】
またレーザ光の光路となるゾンデの内部には、炭化室への挿入部と非挿入部との間に温度差が存在することから、両者の境界部での光の屈折及び揺らぎが発生し易く、これらに起因する測定誤差の増大を招くという問題があり、この問題を回避するためには、前記ゾンデ内部の冷却が必要であり、この冷却を水冷により行った場合、前記第１の方法におけると同様、漏洩水との接触により炉壁に重大な損傷が発生する虞れがある。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室等、炉内壁面の異常を含む炉内状況の検査を、水冷構造を必要とすることのない簡素な構成により、精度良く実施し得る炉内状況検査方法及び炉内状況検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炉内状況検査方法は、炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットを、前記計測データ収録手段によるデータ収録を行わせつつ検査対象となる炉の内部に導入し、この導入の間に前記計測データ収録手段に収録された計測データと、前記炉の外部にて収録された導入位置を示す位置データとを対照することにより、前記炉内の各位置での炉内状況を検査することを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係る炉内状況検査装置は、炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットと、該計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入する導入手段と、該導入手段による前記計測ユニットの導入位置を、前記炉の外部にて検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出値を収録する位置データ収録手段と、前記導入手段による導入の間に前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段の夫々に収録されたデータを対照し、前記炉の内部の各位置に対応する炉内状況を求めるデータ処理手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、撮像手段、レーザ距離計等の炉内状況の計測器、及びこの計測器の計測データを収録するデータ収録手段を、これらの電源と共に断熱容器の内部に収納してなる計測ユニットを用い、この計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入し、この間に、計測ユニットの内部にて前記計測器により計測される炉内状況の計測データを収録する一方、この計測ユニットの導入位置を炉の外部にて検出して位置データとして収録し、計測完了後に、計測データ及び位置データの収録結果を対照して、炉内の各位置での炉内状況を検査する。
【００１６】
また前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段は、夫々のデータ収録を時刻に対応させて行い、前記データ処理手段は、両収録手段の収録データの対照を、各データに対応する時刻に基づいて行う構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、炉内に導入された計測ユニットの内部での計測データの収録と、炉外での位置データの収録とを夫々時刻に対応させて行い、計測完了後における両収録データの対照を、時刻を基準として行わせる。
【００１８】
また前記計測ユニットは、前記炉の内部への侵入を検出する侵入検出手段と、該侵入検出手段による検出に応じて前記計測器による計測、又は前記計測データ収録手段によるデータ収録を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、計測ユニットの炉内への侵入を検出し、この検出時点を起点として計測データの収録を行わせ、計測完了後における位置データとの対照を、前記侵入が生じる既知の位置データを起点として行わせる。
【００２０】
また前記侵入検出手段は、対象炉の炉壁が発する輻射光を検出すべく前記計測ユニットの内部に配された赤外線検出器であることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、高温下にある対象炉の炉壁が発生する輻射光を、計測ユニット内に配した赤外線検出器により検出し、該赤外線検出器による検出光のレベルが所定のしきい値を超えたとき計測ユニットが炉内に侵入したと判定して、簡素な構成により前記侵入を精度良く検出する。
【００２２】
また前記導入手段の動作開始に同期して前記計測ユニットに向けて光を発する発光器と、該発光器による発光に応じて前記位置データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段と、該発光器の発光を前記計測ユニットの内部にて受光する受光器と、該受光器による受光に応じて前記計測データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明においては、炉内に導入される計測ユニット内部での計測データの収集と、炉外においてなされる位置データの収集とを、前記発光器による発光と、この発光の受光器による受光とにより略同時に開始させ、計測完了後における計測データと位置データとの対照を直接的に行わせる。
【００２４】
更に、コークス炉の炭化室を対象とする前述した炉内状況検査装置において、計測ユニットの導入手段として、生成されたコークスを前記炭化室から押し出す押出機を用いることを特徴とする。
【００２５】
この発明においては、コークス炉の炭化室を対象炉とする場合に、生成されたコークスを押し出すべく設けられた押出機を計測ユニットの導入手段として利用し、前記押し出しの工程において炉内状況の検査を実施する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る炉内状況検査装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【００２７】
図中１は、検査対象となるコークス炉の炭化室である。該炭化室１は、耐火煉瓦製の炉壁10により四方を囲い、平面視にて長寸狭幅の矩形形状を有して構成された室であり、その内部に装炭される原料炭を、幅方向の両側に相隣する図示しない燃焼室から夫々の側の炉壁10を介して伝えられる熱の作用により加熱乾留せしめてコークスを生成する構成としたものである。
【００２８】
炭化室１の長手方向の一側には、同側に開口する窯口11に臨ませて押出機２が配してある。該押出機２は、炭化室１の長手方向に延設された押出ビーム20の前記窯口11との対向端部に、該窯口11のそれらに対応する幅及び高さを有する押し板21を取付け、前記押出ビーム20の一部に所定長に亘って形成されたラック歯22に押出モータ23の出力端のピニオン24を噛合させて、前記押出モータ23の回転をピニオン24及びラック歯22を介して押出ビーム20に伝え、これの先端の押し板21を前記窯口11を経て炭化室１の内部に侵入せしめ、該炭化室１内に生成されたコークスを他側の窯口（図示せず）から外部に押し出す動作をなすように構成されている。
【００２９】
本発明に係る炉内状況検査装置は、以上の如き押出機２の前記押し板21の背面側に取付けられ、該押し板21と共に前記炭化室１内に導入される計測ユニット３と、該計測ユニット３の導入位置を検出する位置検出器４と、該位置検出器４の出力を所定時間毎に収集し、前記炭化室１の内部における計測ユニット３の位置データとして記録する位置データ収録部40と、該位置データ収録部40の収録データと、前記計測ユニット３に内蔵された計測データ収録部32（図２参照）の収録データとを後述の如く対照して、前記炭化室１の長手方向各位置に対応する炉内状況を求めるデータ処理部５とを備えてなる。
【００３０】
前記位置検出器４は、例えば、前記押出モータ23に装備されたロータリエンコーダにより前記ピニオン24の回転数を検出する構成とし、前記位置データ収録部40は、前記ロータリエンコーダの出力の累積値として前記押出ビーム20の押出長さを求め、この押出長さを前記計測ユニット３の位置を示す位置データとして収録する構成としてある。また位置データ収録部40は、位置データの記録手段としてのＲＡＭを備えると共に、時刻をカウントする時計を内蔵しており、前記押出長さとして算出される位置データの収録は、前記時刻に対応させて行われるようにしてある。
【００３１】
なお、炭化室１の内部に計測ユニット３を導入する手段としては、前記押出機２に限らず他の手段を用いることも可能であるが、この押出機２は、生成されたコークスを炭化室１に押し出すべく使用されるコークス炉に必須の装置であり、この押出機２を計測ユニット３の導入手段として用いることにより、専用の導入手段が不要となり構成の簡素化が図れるという効果があり、また、後述する炉内状況の検査がコークスの押し出しと同時に行われることから、コークス炉の操業に影響を及ぼすことがないという効果がある。
【００３２】
図２は、計測ユニット３の構成を略示する平面断面図、図３は、この計測ユニット３の外観斜視図である。図２に示す如く計測ユニット３は、矩形箱形をなす断熱容器30の内部に、炉内状況の計測器としての一対のレーザ距離計31，31と、該レーザ距離計31，31による計測データを収録する計測データ収録部32と、これらの電源としての電池33とを備えて構成されている。
【００３３】
断熱容器30は、金属材料又はセラミックス材料からなる内ケース3aの外側全面を断熱材料製の外ケース3bにより覆って構成されている。外ケース3bは、アルミナシリカ系のファイバを焼き固め、内ケース3aを収納可能な箱形に成形したものを用いることができる。また、内ケース3aの外側に断熱材を巻付け断熱合金製のワイヤにより固定して、前記外ケース3bを不定型に構成し、検査機会毎に使い捨てる構成としてもよい。前記ワイヤとしては、ニッケル含有量の多い耐熱合金を用いるのが望ましい。
【００３４】
以上の如く構成された断熱容器30の幅方向両側には、夫々の側の内ケース3a及び外ケース3bの周壁を内外に貫通する矩形の観察窓34，34が形成されており、前記レーザ距離計31，31は、これらの観察窓34，34の内側に夫々のレーザ光の出射面を臨ませて、両観察窓34，34を経て断熱容器30の外側にレーザ光を出射すべく固定されている。
【００３５】
なお前記観察窓34，34は、検査対象となる炭化室１の内部温度に耐えつつ前記レーザ光の出射を可能とすべく、石英ガラス等の耐熱性に富むガラス材により構成し、更に、検査対象となる炉の内壁面から発せられる輻射光を遮断して断熱容器30内への輻射入熱を抑制すべく、前記輻射光を反射するコーティングを施すのが望ましい。
【００３６】
前記輻射光の波長は、検査対象となる炉内の温度に依存し、炉内温度が1100℃である場合、この輻射光は２μｍ前後の波長を有する。これに対しレーザ距離計31，31から出射されるレーザ光は、 0.4〜0.8 μｍ程度の波長を有する場合が多く、この場合、１μｍ以上の波長を有する光を反射するコーティング層を形成することにより、前記レーザ光の出射に支障を来すことなく輻射入熱を有効に抑制することができる。例えば、 1.5μｍ以上の波長の光を反射するＩＴＯ（酸化インジウムすず）製の薄膜をコーティングした場合、観察窓34，34から断熱容器30内への輻射入熱量は、略15％に抑制される。
【００３７】
以上の如きコーティングは、輻射光の入射面となる観察窓34，34の外表面に対して行うのがよいが、この種のコーティング層は、1100℃前後の炉内温度に耐えられないことから、前記観察窓34，34を内外の２重構造とし、外側の窓により炉内温度から保護された内側の窓の表面にコーティングを施す構成とするのが望ましい。更に、レーザ距離計31，31から発せられるレーザ光の波長のみを透過する特性を有するフィルタを併用し、また観察窓34，34の開口面積を可及的に小さく設定することにより、輻射入熱を一層有効に防止することができる。
【００３８】
以上の如く構成された計測ユニット３は、炭化室１内部に生成されたコークスを前記押出機２の前述した動作により押し出すとき、これと共に、図２に示す如く、前記観察窓34，34が形成された断熱容器30の側面を炭化室１の幅方向両側の炉壁10，10に正対させた状態で導入される。計測ユニット３内部のレーザ距離計31，31は、前記電池33からの給電によりレーザ光を出射し、これらを前記観察窓34，34を経て夫々の側の炉壁10，10に略垂直に投射して、例えば、これらの投射光の炉壁10，10からの反射光を受光するまでの時間に対応する出力を発し、前記計測データ収録部32に与える。
【００３９】
計測データ収録部32は、レーザ距離計31，31の出力を所定の周期毎に取込み、これらから、炭化室１の炉内状況を示す計測データとして前記炉壁10，10間の離隔幅Ｗ（図２参照）を求め、夫々が取込まれた時刻に対応させて記録する動作をなす。前述の如く発せられるレーザ距離計31，31の出力は、各別の出射面から炉壁10，10までの距離Ｗ1 ，Ｗ2 （図２参照）に夫々相当するから、炉壁10，10間の離隔幅（窯幅）Ｗは、夫々のレーザ距離計31，31による測定距離Ｗ1 ，Ｗ2 と、レーザ距離計31，31の出射面間の離隔寸法Ｗ0 （図２参照）との和として求められる。
【００４０】
計測データ収録部32は、計測データ（窯幅Ｗ）の記録手段としてのＲＡＭを備えると共に、計測データに対応させる時刻をカウントする時計を内蔵し、更にレーザ距離計31，31と電池33との入切、計測の開始及び終了を制御するの制御手段を備えて構成されている。前記ＲＡＭは、内蔵ＲＡＭとして構成してもよいが、外部からの着脱が可能なＲＡＭカードとし、検査対象となる炭化室１への導入前に計測データ収録部32に装着し、データ収録を終え、炭化室１からの導出後に計測データ収録部32から外して、後述するデータ処理に用いるようにすることもできる。このようなＲＡＭカードは、前記位置データ収録部40における位置データの収録にも用いることができる。また、近年において技術的な進展が著しい小型のハードディスク等、他の記録手段を前記ＲＡＭカードに代えて用いることも可能である。
【００４１】
以上の実施の形態においては、炉内状況の計測器としてレーザ距離計31，31を用い、前記窯幅Ｗを計測データとして収録する構成としてあるが、前記計測器として、炉壁10，10を撮像する撮像手段（カメラ）を用い、これらにより撮像された炉壁10，10の画像を計測データとして利用することも可能であり、この場合、計測データの記録に大なる容量が必要となることから、前記計測データ収録部32は、磁気ディスク装置、磁気テープ装置等、画像収録に広く用いられている大容量の収録手段として構成するのが望ましい。
【００４２】
以上の如く本発明に係る炉内状況検査装置においては、レーザ距離計31，31と計測データ収録部32とが、これらの電源となる電池33と共に、押出機２により炭化室１に導入される計測ユニット３の内部に備えられ、炉内状況の計測と、この計測により得られた計測データ（窯幅Ｗ）の収録とが、前記電池33による給電下にて断熱容器30の内部において完結する。
【００４３】
従って、炭化室１の内部に給電線及び信号線を引き出す必要がなく、これらの配線及び計測ユニット３の内部機器の水冷が不要であり、簡素な構成にて炉内状況の計測が可能となる。また、計測器としてのレーザ距離計31，31は、検査対象となる炭化室１の炉壁10，10に、各別の観察窓34，34を介して近接して配設されるから、計測データとしての窯幅Ｗは、レーザ距離計31，31の検出結果から高精度に求めることができ、これらの変化に基づく炉壁10，10の異常の判定を正確に行わせることができる。
【００４４】
計測データ収録部32への計測データの収録は、押出機２と共に炭化室１に導入される計測ユニット３が、前記炭化室１の全長に亘って往復する間、前述の如く内蔵された時計により計時される時刻に対応させて行われる。なお、このデータ収集は、例えば、押出機２の動作開始後に、手動により入力されるトリガ信号を起点として開始されるようにしてもよく、また計測データ収録部32にタイマ機能を付加し、予め設定された開始時刻を起点として開始されるようにしてもよい。
【００４５】
このように計測データ収録部32に収録された計測データは、計測ユニット３を炭化室１の外部に引き出した後、断熱容器30を開放して取り出され、前記データ処理部５に受け渡される。この受け渡しは、計測データ収録部32での計測データの収録を、前述した如く、ＲＡＭカード、磁気ディスク等の外部記録媒体に行わせている場合には、これらを取り外し、データ処理部５に装着することにより容易に実現される。また、内蔵ＲＡＭを記録媒体として用いている場合には、計測データ収録部32に設けたデータ出力用の端子に、直接的又は間接的にデータ処理部５を接続し、内蔵ＲＡＭに収録された計測データをデータ処理部５に取り込むことにより実現される。
【００４６】
一方炭化室１の外部においては、計測ユニット３の内部での計測データの収録と並行して、前記位置データ収録部40による位置データの収録が行われている。この収録は、例えば、予め設定された開始時刻から、予め設定された終了時刻に至るまでの間、前記計測データの収録と同一の周期毎になされ、収録された位置データは、前記終了時刻に達した後、前記計測データの場合と同様に、ＲＡＭカード等の外部記録媒体を介して、又は直接的にデータ処理部５に受け渡される。
【００４７】
図４は、データ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図である。前述の如くデータ処理部５には、計測ユニット３に内蔵された計測データ収録部32に炭化室１の内部において収録された計測データと、位置データ収録部40に炭化室１の外部において収録された位置データとが与えられる。ここで、計測データ収録部32及び位置データ収録部40は、前述の如く、夫々のデータ収録を内蔵時計により計時される時刻に対応させて行っており、データ処理部５は、前記計測データと位置データとを夫々に対応する時刻に基づいて対照することにより、図示の如く、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データを求める。
【００４８】
なおこのように求められた検査データは、適宜の表示手段に表示させ、この表示を視認したオペレータにより炉内状況の良否を判定させる構成としてもよく、また、所定の基準に従って炉内状況の良否を判定する判定部に与え、炉内状況の良否を自動判定させる構成としてもよい。
【００４９】
以上の構成においては、計測データと位置データとの対照が、夫々の収録時刻に基づいて行われており、両者を正確に対応付けするためには、計測データ収録部32と位置データ収録部40とに内蔵された時計を、検査の開始に先立って正確に時刻合わせしておく必要がある。この時刻合わせは、炭化室１の内部への計測ユニット３の導入速度の増加に伴って正確性が要求される。
【００５０】
例えば、全長が16ｍの炭化室１を対象とし、計測ユニット３の導入手段として利用する押出機２が、炭化室１の内部を往復するのに要する時間を２分と仮定すると、炭化室１の内部での計測ユニット３の平均移動速度は、267 mm／sec となる。このような条件下において、前記時刻合わせが１秒の誤差を有してなされた場合、データ処理部５における対照の結果として得られる検査データは、炉内での位置と窯幅とが、267mm の位置誤差を有して対応付けられたものとなる。
【００５１】
また逆に、前記位置誤差をｍｍ単位の精度に抑えるためには、前記時計の時刻合わせに、1/100 〜1/1000秒単位の精度が要求されることとなり、この要求に応えるためには高価な電子時計が必要であり、このような電子時計を、計測ユニット３内部の温度的に過酷な条件下にて要求精度を保って動作させることは難しいという技術的な問題がある。
【００５２】
この問題は、以下に述べる実施の形態により解消される。図５は、この実施の形態において用いる計測ユニット３の構成を略示する平面断面図、図６は、この計測ユニット３の外観斜視図である。計測ユニット３は、図２及び図３に示す計測ユニット３と同様に、断熱容器30の内部に、レーザ距離計31，31と、計測データ収録部32と、電池33とを備え、これらに加えて、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入したことを検出するための侵入検出器35を備えて構成されている。この侵入検出器35は、前記観察窓34，34に並べて断熱容器30の周壁に開設された光窓36の内側に面して配してあり、該光窓36を経て断熱容器30内に侵入する赤外線を検出する赤外線検出器として構成されている。
【００５３】
図７は、以上の如き計測ユニット３を用いた炭化室１の検査状態の説明図である。前述の如く計測ユニット３は、その長手方向の一側の窯口11から炭化室１の内部に導入されるが、このとき炭化室１の内部は、1000℃前後の高温状態にあって、その炉壁10，10は、赤外線の波長を有する輻射光を発している。
【００５４】
従って、図７（ａ）に示す如く計測ユニット３が炭化室１の外部にある場合には、計測ユニット３内部の侵入検出器35の出力は低レベルに保たれる一方、図７（ｂ）に示す如く、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入した後は、前記侵入検出器35の出力は、前記炉壁10，10からの輻射光の受光に応じて高レベルに転換する。
【００５５】
図８は、侵入検出器35の出力変化の様子を示す図である。図示の如く赤外線検出器を用いてなる侵入検出器35の出力は、炭化室１の内部への侵入の前後にて急激な変化を示すから、このような変化状態を示す侵入検出器35の出力が予め設定された基準レベルを超えたとき、計測ユニット３が炭化室１の内部（炉内）に侵入したと判定することができる。なお前記基準レベルは、複数回の検査実績に基づいて決定すればよい。
【００５６】
以上の如き侵入検出器35による検出結果は、前記計測データ収録部32による計測データの収録の開始、又はレーザ距離計31，31の動作開始のためのトリガとして用いられ、これにより、計測データ収録部32においては、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入した時点を起点とし、所定の周期毎に得られる計測データが収録される。一方、炭化室１の外部における前記位置データ収録部40による位置データの収録は、導入手段として用いられている押出機２の動作開始時点を起点として所定の周期毎に行わせる。
【００５７】
図９は、このように得られた計測データ及び位置データが与えられたデータ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図である。データ処理部５には、計測データ収録部32に収録された計測データと、位置データ収録部40に収録された位置データとが与えられるが、これらは、夫々の収録開始時点からの経過時間に対応させて収録されており、両者の収録開始時点が前述の如く異なることから、前記両データを直接的に対応付けることはできない。
【００５８】
ここで、押出機２が動作を開始する時点における計測ユニット３の位置、より詳細には、計測ユニット３内部の侵入検出器35の位置は、休止期間中の押出機２の待機位置、該押出機２上での計測ユニット３の取付け位置等、設備各部の寸法関係により、図７（ａ）中に示す如く、炭化室１の窯口11からの離隔長さＬとして与えられる。従って、位置データ収録部40に収録された位置データが前記離隔長さＬと等しくなったとき、位置データの収録開始時点に対応する。
【００５９】
データ処理部５においては、まず、位置データ収録部40から与えられる位置データを調べ、前記Ｌなる位置データが得られている収録時点を探し、この時点を起点として位置データを再構成し、その後、再構成された位置データと前記計測データとを対照して、図示の如く、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データを求める。
【００６０】
以上の構成によれば、計測データ収録部32における計測データの収録と、位置データ収録部40における位置データの収録とを互いに異なる時点を起点として行わせ、収録後に両者を対照させることが可能となり、前記時刻合わせが不要となり、前記位置誤差の少ない検査データが得られる。
【００６１】
図10は、本発明に係る炉内状況検査装置の他の実施の形態を示す模式的ブロック図、図11は、この実施の形態において用いる計測ユニット３の構成を略示する平面断面図である。
【００６２】
この炉内状況検査装置は、図１に示す装置と同様、検査対照となるコークス炉の炭化室１の一側の窯口11からコークスを押し出す押出機２に計測ユニット３を取付け、該計測ユニット３の内部において、レーザ距離計31，31が発するレーザ項を炭化室１の炉壁10，10に照射し、これにより得られる窯幅Ｗの計測データを計測データ収録部32に収録する一方、炭化室１の内部での計測ユニット３の位置を炭化室１の外部にて位置検出器４により検出し、この検出結果を位置データ収録部40に収録して、これらの収録データをデータ処理部５においてて対照することにより、前記炭化室１の長手方向各位置に対応する炉内状況、具体的には、窯幅Ｗを求める構成としたものである。
【００６３】
この実施の形態の特徴は、前記計測データと位置データとのデータ処理部５での対照が、直接的に行えるようにしたところにあり、このことは、図10に示す如く、前記押出機２が押し出し動作を開始する前の待機位置にあるとき、これに取付けられた計測ユニット３に向けて光を発する発光器６を備え、また図11に示す如く、計測ユニット３の断熱容器30の内部に、前記侵入検出器35と同様、観察窓34，34に並設された光窓36の内側に面して受光器７を備えることにより達成される。
【００６４】
受光器７は、前記発光器６からの発光を前記光窓36を経て受光し、所定の出力を発する光検出器として構成されており、この検出結果は、計測データ収録部32にデータ収録を開始させるためのトリガ信号として用いられている。また前記発光器６は、前記押出機２に押し出し動作を開始させるべく、コークス炉の操業制御のための図示しないプロセス制御部から与えられる動作指令が与えられ、前記押し出し動作の開始に同期して所定の発光を行う構成としてある。前記動作指令は、前記位置データ収録部40にも与えられ、該位置データ収録部40にデータ収録を開始させるためのトリガ信号として用いられている。
【００６５】
以上の構成により位置データ収録部40による位置データの収録は、押出機２が押し出し動作を開始した時点において開始され、また計測データ収録部32による計測データの収録は、計測ユニット３内部の受光器７が、前記発光器６による発光を受光した時点において開始されることとなり、前述の如く、発光器６による発光が押出機２の押し出し動作の開始と同期してなされることから、計測データ収録部32及び位置データ収録部40によるデータ収録を略同時に開始させることができ、以降のデータ収集を同一周期にて行わせた場合、予め相互に対応付けられた計測データ及び位置データが得られる。
【００６６】
図12は、このような計測データ及び位置データが与えられたデータ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図であり、計測データ収録部32に収録された計測データと、位置データ収録部40に収録された位置データとは、前述の如く、相互に対応付けられた状態で収録されているから、データ処理部５においては、これらを直接的に対照することにより、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データが作成される。
【００６７】
以上の構成によれば、データ処理部５での検査データの作成が容易に行え、また作成された検査データは、前記位置誤差の少ない正確なものとなる。更に、計測データ収録部32と位置データ収録部40との間での収録時期の対応が、前記発光器６と受光器７との間での光の授受により、非接触下での通信によって実現されるから、計測ユニット３の内外間での電気信号の授受を行わせるための信号線、及び該信号線を保護するための冷却構造は不要である。
【００６８】
なお以上の実施の形態においては、コークス炉の炭化室１への適用例について述べたが、本発明は、前記炭化室１に限らず、種々の炉における炉内状況の検査に用い得ることは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る炉内状況検査方法及び炉内状況検査装置においては、炉内状況の計測器と、該計測器の計測データを収録するデータ収録手段とを、これらの電源を含めて断熱容器の内部に収納してなる計測ユニットを用い、この計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入し、炉内状況の計測データを収録する一方、計測ユニットの導入位置を炉の外部にて検出し、これを位置データとして収録し、計測完了後に計測データと位置データとを対照して炉内の各位置での炉内状況を求めるから、各種の炉における炉内状況の検査を水冷構造を必要としない簡素な構成により、精度良く実施することができる。
【００７０】
また計測データ及び位置データの収録を時刻に対応させて行い、これらの対照を前記時刻を基準として実施するから、位置データと計測データとを正確に対応付けることができ、炉内各位置での炉内状況の検査を精度良く実施することが可能となる。
【００７１】
また計測ユニットの炉内への侵入を検出し、この検出に応じて計測データの収録を開始する構成としたから、このように得られた計測データと位置データとの対照を、これらのデータの収録部間での時刻合わせを必要とせずに容易に行わせることができ、炉内各位置での炉内状況の検査を精度良く実施することが可能となる。
【００７２】
また計測ユニットの内部に配された赤外線検出器により対象炉の炉壁が発する輻射光を検出することにより前記侵入の検出を行わることにより、計測データと位置データとの対照を、簡素な構成により精度良く行わせることが可能となる。
【００７３】
また炉外においてなされる位置データの収集と、炉内に導入される計測ユニット内部での計測データの収集とを、炉外での発光と、この発光を計測ユニットの内部での前記発光の受光とに応じて互いに同期して行わせたから、計測完了後における計測データと位置データとの対照を直接的に行わせることができる。
【００７４】
更に、コークス炉の炭化室を対象炉とする場合に、炭化室内に生成されたコークスの押出機を計測ユニットの導入手段として用いたから、専用の導入手段を用いることなく、またコークスの押し出しの工程において炉内状況の検査を実施することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炉内状況検査装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【図２】本発明において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図３】図２に示す計測ユニットの外観斜視図である。
【図４】データ処理部におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図６】図５に示す計測ユニットの外観斜視図である。
【図７】図５に示す計測ユニットによる検査状態の説明図である。
【図８】侵入検出器の出力変化の様子を示す図である。
【図９】図５に示す計測ユニットを用いた場合のデータ処理部におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る炉内状況検査装置の他の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図１１】図１０の炉内状況検査装置において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図１２】図１０に示す炉内状況検査装置におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 炭化室
２ 押出機
３ 計測ユニット
４ 位置検出器
５ データ処理部
６ 発光器
７ 受光器
10 炉壁
11 窯口
30 断熱容器
31 レーザ距離計
32 計測データ収録部
33 電池
34 観察窓
35 侵入検出器
40 位置データ収録部
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の炭化室等の炉において、炉壁の異常を含む炉内状況を炉内での位置に対応させて検査する方法、及びこの方法の実施に用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭化室内に原料炭を装炭し、該原料炭を、前記炉壁を介して相隣する燃焼室からの伝熱により加熱乾留せしめてコークスを生成するコークス炉においては、前記炭化室の炉壁に、原料炭の乾留に伴って発生するカーボンの付着、コークスの押出しに用いる押出機との接触による損傷、過酷な温度条件下での劣化等、種々の異常が発生する虞れがあり、これらの異常に気付かないまま操業を継続した場合、炉壁の亀裂、目地切れ、段差の発生、変形、剥落等、より重大な異常の発生を招来し、操業の継続に支障を来すと共に、炉の寿命低下を引き起こすことから、前記炉壁の異常を軽微な段階にて確実に認識し、適切な処置を施すことが重要な課題となっている。
【０００３】
このような事情により従来から、コークス炉の炭化室を対象として、その炉壁の異常を含めた炉内状況を検査するための方法及び装置の提案が種々なされている。特開平3-105195号公報には、炭化室の内部に、その一側の窯口から一対の撮像手段を導入し、これらにより両側の炉壁を撮像して、得られた画像に基づいて前記炉壁の異常の有無を判定する方法が開示されている。
【０００４】
また特開平3-105196号公報には、前記窯口から炭化室の内部に、両側の炉壁に対して所定角度傾斜するように角度設定された耐火性のミラーを導入し、これらのミラーに写る炉壁の像を前記窯口の外部に配した撮像手段により撮像して、得られた画像に基づいて前記炉壁の異常の有無を判定する方法が開示されている。
【０００５】
更に特開平5-180623号公報には、前記窯口から炭化室の内部に、その先端部に両側の炉壁に対して所定角度傾斜した一対のミラーを内蔵するゾンデを導入し、これらのミラーの夫々に窯口の外側に配した各別のレーザ距離計が発するレーザ光を反射させて炉壁に照射し、逆の経路を辿ってレーザ距離計に戻る反射光の受光結果に基づいて両側の炉壁間の距離を測定し、この測定結果に基づいて炉壁の異常を有無を判定する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、コークス炉の炭化室における炉内状況の検査は、生成されたコークスを押出機により押し出した後、次の原料炭が装炭されるまでの間に行われるのが一般的であり、このときの炭化室の内部温度は、1000℃前後にも達していることから、前記特開平3-105195号公報に開示された第１の方法においては、炉内に導入される撮像手段を、該撮像手段に炉外から給電するための給電線、該撮像手段の出力を炉外に導く信号線等の周辺機器を含めて水冷する冷却構造が不可欠であり、この冷却構造が複雑となるという問題がある。
【０００７】
またこの方法においては、炉内状況の検査中に、冷却水の給排管が損傷して冷却水が外部に漏れ出した場合、炭化室内部に導入された高価な撮像手段及び周辺機器が冷却不備により破損する虞れがあり、更には、漏洩水と接触した炭化室の内壁が急冷されて重大な損傷を受ける虞れがあって、これらの防止のために、前記給排管を含めた冷却構造の頻繁な点検を強いられるという問題がある。
【０００８】
一方、前記特開平3-105196号公報に開示された第２の方法においては、炭化室の内部に耐火性のミラーのみが導入される構成としてあり、複雑な水冷構造は不要である。しかしながら、前述の如く1000℃前後にも達する炭化室の内部においては、前記ミラーに熱による歪みが生じることが避けられない上、前記炭化室の内部は多くの粉塵が浮遊し、また高温の作用による空気の揺らぎが発生している環境下にあることから、炭化室内に導入されたミラーに写る炉壁の像を撮像して得られた画像は、実際の炉壁の状態とは大きく異なるものとなり、この画像に基づいて炉内状況を正確に知ることは難しい。
【０００９】
更に、前記特開平5-180623号公報に開示された第３の方法においては、炭化室の内部に導入されるゾンデの基端側にてレーザ距離計が発するレーザ光を、前記ゾンデの先端側に配したミラーに反射させて炉壁に照射する構成としてあり、これにより測定される距離は、測定対象となる両炉壁間の距離に、前記ゾンデの長さに相当する前記ミラーとレーザ距離計との離隔距離を加えた距離となる。
【００１０】
ここで検査対象となるコークス炉の炭化室は、15ｍを超える長さを有するものがあり、このような炭化室の全長に亘って炉内状況の検査を実施するためには、少なくとも、7.5m以上の長さを有するゾンデが必要であり、このゾンデの長さを含めた長寸の測定を高精度に実施し得るレーザ距離計は、高価であると共に、精度確保のための調整に多大の手間を要するという問題がある。
【００１１】
またレーザ光の光路となるゾンデの内部には、炭化室への挿入部と非挿入部との間に温度差が存在することから、両者の境界部での光の屈折及び揺らぎが発生し易く、これらに起因する測定誤差の増大を招くという問題があり、この問題を回避するためには、前記ゾンデ内部の冷却が必要であり、この冷却を水冷により行った場合、前記第１の方法におけると同様、漏洩水との接触により炉壁に重大な損傷が発生する虞れがある。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室等、炉内壁面の異常を含む炉内状況の検査を、水冷構造を必要とすることのない簡素な構成により、精度良く実施し得る炉内状況検査方法及び炉内状況検査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炉内状況検査方法は、炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットを、前記計測データ収録手段によるデータ収録を行わせつつ検査対象となる炉の内部に導入し、この導入の間に前記計測データ収録手段に収録された計測データと、前記炉の外部にて収録された導入位置を示す位置データとを対照することにより、前記炉内の各位置での炉内状況を検査することを特徴とする。
【００１４】
また本発明に係る炉内状況検査装置は、炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットと、該計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入する導入手段と、該導入手段による前記計測ユニットの導入位置を、前記炉の外部にて検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出値を収録する位置データ収録手段と、前記導入手段による導入の間に前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段の夫々に収録されたデータを対照し、前記炉の内部の各位置に対応する炉内状況を求めるデータ処理手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、撮像手段、レーザ距離計等の炉内状況の計測器、及びこの計測器の計測データを収録するデータ収録手段を、これらの電源と共に断熱容器の内部に収納してなる計測ユニットを用い、この計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入し、この間に、計測ユニットの内部にて前記計測器により計測される炉内状況の計測データを収録する一方、この計測ユニットの導入位置を炉の外部にて検出して位置データとして収録し、計測完了後に、計測データ及び位置データの収録結果を対照して、炉内の各位置での炉内状況を検査する。
【００１６】
また前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段は、夫々のデータ収録を時刻に対応させて行い、前記データ処理手段は、両収録手段の収録データの対照を、各データに対応する時刻に基づいて行う構成としてあることを特徴とする。
【００１７】
この発明においては、炉内に導入された計測ユニットの内部での計測データの収録と、炉外での位置データの収録とを夫々時刻に対応させて行い、計測完了後における両収録データの対照を、時刻を基準として行わせる。
【００１８】
また前記計測ユニットは、前記炉の内部への侵入を検出する侵入検出手段と、該侵入検出手段による検出に応じて前記計測器による計測、又は前記計測データ収録手段によるデータ収録を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、計測ユニットの炉内への侵入を検出し、この検出時点を起点として計測データの収録を行わせ、計測完了後における位置データとの対照を、前記侵入が生じる既知の位置データを起点として行わせる。
【００２０】
また前記侵入検出手段は、対象炉の炉壁が発する輻射光を検出すべく前記計測ユニットの内部に配された赤外線検出器であることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、高温下にある対象炉の炉壁が発生する輻射光を、計測ユニット内に配した赤外線検出器により検出し、該赤外線検出器による検出光のレベルが所定のしきい値を超えたとき計測ユニットが炉内に侵入したと判定して、簡素な構成により前記侵入を精度良く検出する。
【００２２】
また前記導入手段の動作開始に同期して前記計測ユニットに向けて光を発する発光器と、該発光器による発光に応じて前記位置データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段と、該発光器の発光を前記計測ユニットの内部にて受光する受光器と、該受光器による受光に応じて前記計測データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
この発明においては、炉内に導入される計測ユニット内部での計測データの収集と、炉外においてなされる位置データの収集とを、前記発光器による発光と、この発光の受光器による受光とにより略同時に開始させ、計測完了後における計測データと位置データとの対照を直接的に行わせる。
【００２４】
更に、コークス炉の炭化室を対象とする前述した炉内状況検査装置において、計測ユニットの導入手段として、生成されたコークスを前記炭化室から押し出す押出機を用いることを特徴とする。
【００２５】
この発明においては、コークス炉の炭化室を対象炉とする場合に、生成されたコークスを押し出すべく設けられた押出機を計測ユニットの導入手段として利用し、前記押し出しの工程において炉内状況の検査を実施する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る炉内状況検査装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【００２７】
図中１は、検査対象となるコークス炉の炭化室である。該炭化室１は、耐火煉瓦製の炉壁10により四方を囲い、平面視にて長寸狭幅の矩形形状を有して構成された室であり、その内部に装炭される原料炭を、幅方向の両側に相隣する図示しない燃焼室から夫々の側の炉壁10を介して伝えられる熱の作用により加熱乾留せしめてコークスを生成する構成としたものである。
【００２８】
炭化室１の長手方向の一側には、同側に開口する窯口11に臨ませて押出機２が配してある。該押出機２は、炭化室１の長手方向に延設された押出ビーム20の前記窯口11との対向端部に、該窯口11のそれらに対応する幅及び高さを有する押し板21を取付け、前記押出ビーム20の一部に所定長に亘って形成されたラック歯22に押出モータ23の出力端のピニオン24を噛合させて、前記押出モータ23の回転をピニオン24及びラック歯22を介して押出ビーム20に伝え、これの先端の押し板21を前記窯口11を経て炭化室１の内部に侵入せしめ、該炭化室１内に生成されたコークスを他側の窯口（図示せず）から外部に押し出す動作をなすように構成されている。
【００２９】
本発明に係る炉内状況検査装置は、以上の如き押出機２の前記押し板21の背面側に取付けられ、該押し板21と共に前記炭化室１内に導入される計測ユニット３と、該計測ユニット３の導入位置を検出する位置検出器４と、該位置検出器４の出力を所定時間毎に収集し、前記炭化室１の内部における計測ユニット３の位置データとして記録する位置データ収録部40と、該位置データ収録部40の収録データと、前記計測ユニット３に内蔵された計測データ収録部32（図２参照）の収録データとを後述の如く対照して、前記炭化室１の長手方向各位置に対応する炉内状況を求めるデータ処理部５とを備えてなる。
【００３０】
前記位置検出器４は、例えば、前記押出モータ23に装備されたロータリエンコーダにより前記ピニオン24の回転数を検出する構成とし、前記位置データ収録部40は、前記ロータリエンコーダの出力の累積値として前記押出ビーム20の押出長さを求め、この押出長さを前記計測ユニット３の位置を示す位置データとして収録する構成としてある。また位置データ収録部40は、位置データの記録手段としてのＲＡＭを備えると共に、時刻をカウントする時計を内蔵しており、前記押出長さとして算出される位置データの収録は、前記時刻に対応させて行われるようにしてある。
【００３１】
なお、炭化室１の内部に計測ユニット３を導入する手段としては、前記押出機２に限らず他の手段を用いることも可能であるが、この押出機２は、生成されたコークスを炭化室１に押し出すべく使用されるコークス炉に必須の装置であり、この押出機２を計測ユニット３の導入手段として用いることにより、専用の導入手段が不要となり構成の簡素化が図れるという効果があり、また、後述する炉内状況の検査がコークスの押し出しと同時に行われることから、コークス炉の操業に影響を及ぼすことがないという効果がある。
【００３２】
図２は、計測ユニット３の構成を略示する平面断面図、図３は、この計測ユニット３の外観斜視図である。図２に示す如く計測ユニット３は、矩形箱形をなす断熱容器30の内部に、炉内状況の計測器としての一対のレーザ距離計31，31と、該レーザ距離計31，31による計測データを収録する計測データ収録部32と、これらの電源としての電池33とを備えて構成されている。
【００３３】
断熱容器30は、金属材料又はセラミックス材料からなる内ケース3aの外側全面を断熱材料製の外ケース3bにより覆って構成されている。外ケース3bは、アルミナシリカ系のファイバを焼き固め、内ケース3aを収納可能な箱形に成形したものを用いることができる。また、内ケース3aの外側に断熱材を巻付け断熱合金製のワイヤにより固定して、前記外ケース3bを不定型に構成し、検査機会毎に使い捨てる構成としてもよい。前記ワイヤとしては、ニッケル含有量の多い耐熱合金を用いるのが望ましい。
【００３４】
以上の如く構成された断熱容器30の幅方向両側には、夫々の側の内ケース3a及び外ケース3bの周壁を内外に貫通する矩形の観察窓34，34が形成されており、前記レーザ距離計31，31は、これらの観察窓34，34の内側に夫々のレーザ光の出射面を臨ませて、両観察窓34，34を経て断熱容器30の外側にレーザ光を出射すべく固定されている。
【００３５】
なお前記観察窓34，34は、検査対象となる炭化室１の内部温度に耐えつつ前記レーザ光の出射を可能とすべく、石英ガラス等の耐熱性に富むガラス材により構成し、更に、検査対象となる炉の内壁面から発せられる輻射光を遮断して断熱容器30内への輻射入熱を抑制すべく、前記輻射光を反射するコーティングを施すのが望ましい。
【００３６】
前記輻射光の波長は、検査対象となる炉内の温度に依存し、炉内温度が1100℃である場合、この輻射光は２μｍ前後の波長を有する。これに対しレーザ距離計31，31から出射されるレーザ光は、 0.4〜0.8 μｍ程度の波長を有する場合が多く、この場合、１μｍ以上の波長を有する光を反射するコーティング層を形成することにより、前記レーザ光の出射に支障を来すことなく輻射入熱を有効に抑制することができる。例えば、 1.5μｍ以上の波長の光を反射するＩＴＯ（酸化インジウムすず）製の薄膜をコーティングした場合、観察窓34，34から断熱容器30内への輻射入熱量は、略15％に抑制される。
【００３７】
以上の如きコーティングは、輻射光の入射面となる観察窓34，34の外表面に対して行うのがよいが、この種のコーティング層は、1100℃前後の炉内温度に耐えられないことから、前記観察窓34，34を内外の２重構造とし、外側の窓により炉内温度から保護された内側の窓の表面にコーティングを施す構成とするのが望ましい。更に、レーザ距離計31，31から発せられるレーザ光の波長のみを透過する特性を有するフィルタを併用し、また観察窓34，34の開口面積を可及的に小さく設定することにより、輻射入熱を一層有効に防止することができる。
【００３８】
以上の如く構成された計測ユニット３は、炭化室１内部に生成されたコークスを前記押出機２の前述した動作により押し出すとき、これと共に、図２に示す如く、前記観察窓34，34が形成された断熱容器30の側面を炭化室１の幅方向両側の炉壁10，10に正対させた状態で導入される。計測ユニット３内部のレーザ距離計31，31は、前記電池33からの給電によりレーザ光を出射し、これらを前記観察窓34，34を経て夫々の側の炉壁10，10に略垂直に投射して、例えば、これらの投射光の炉壁10，10からの反射光を受光するまでの時間に対応する出力を発し、前記計測データ収録部32に与える。
【００３９】
計測データ収録部32は、レーザ距離計31，31の出力を所定の周期毎に取込み、これらから、炭化室１の炉内状況を示す計測データとして前記炉壁10，10間の離隔幅Ｗ（図２参照）を求め、夫々が取込まれた時刻に対応させて記録する動作をなす。前述の如く発せられるレーザ距離計31，31の出力は、各別の出射面から炉壁10，10までの距離Ｗ1 ，Ｗ2 （図２参照）に夫々相当するから、炉壁10，10間の離隔幅（窯幅）Ｗは、夫々のレーザ距離計31，31による測定距離Ｗ1 ，Ｗ2 と、レーザ距離計31，31の出射面間の離隔寸法Ｗ0 （図２参照）との和として求められる。
【００４０】
計測データ収録部32は、計測データ（窯幅Ｗ）の記録手段としてのＲＡＭを備えると共に、計測データに対応させる時刻をカウントする時計を内蔵し、更にレーザ距離計31，31と電池33との入切、計測の開始及び終了を制御するの制御手段を備えて構成されている。前記ＲＡＭは、内蔵ＲＡＭとして構成してもよいが、外部からの着脱が可能なＲＡＭカードとし、検査対象となる炭化室１への導入前に計測データ収録部32に装着し、データ収録を終え、炭化室１からの導出後に計測データ収録部32から外して、後述するデータ処理に用いるようにすることもできる。このようなＲＡＭカードは、前記位置データ収録部40における位置データの収録にも用いることができる。また、近年において技術的な進展が著しい小型のハードディスク等、他の記録手段を前記ＲＡＭカードに代えて用いることも可能である。
【００４１】
以上の実施の形態においては、炉内状況の計測器としてレーザ距離計31，31を用い、前記窯幅Ｗを計測データとして収録する構成としてあるが、前記計測器として、炉壁10，10を撮像する撮像手段（カメラ）を用い、これらにより撮像された炉壁10，10の画像を計測データとして利用することも可能であり、この場合、計測データの記録に大なる容量が必要となることから、前記計測データ収録部32は、磁気ディスク装置、磁気テープ装置等、画像収録に広く用いられている大容量の収録手段として構成するのが望ましい。
【００４２】
以上の如く本発明に係る炉内状況検査装置においては、レーザ距離計31，31と計測データ収録部32とが、これらの電源となる電池33と共に、押出機２により炭化室１に導入される計測ユニット３の内部に備えられ、炉内状況の計測と、この計測により得られた計測データ（窯幅Ｗ）の収録とが、前記電池33による給電下にて断熱容器30の内部において完結する。
【００４３】
従って、炭化室１の内部に給電線及び信号線を引き出す必要がなく、これらの配線及び計測ユニット３の内部機器の水冷が不要であり、簡素な構成にて炉内状況の計測が可能となる。また、計測器としてのレーザ距離計31，31は、検査対象となる炭化室１の炉壁10，10に、各別の観察窓34，34を介して近接して配設されるから、計測データとしての窯幅Ｗは、レーザ距離計31，31の検出結果から高精度に求めることができ、これらの変化に基づく炉壁10，10の異常の判定を正確に行わせることができる。
【００４４】
計測データ収録部32への計測データの収録は、押出機２と共に炭化室１に導入される計測ユニット３が、前記炭化室１の全長に亘って往復する間、前述の如く内蔵された時計により計時される時刻に対応させて行われる。なお、このデータ収集は、例えば、押出機２の動作開始後に、手動により入力されるトリガ信号を起点として開始されるようにしてもよく、また計測データ収録部32にタイマ機能を付加し、予め設定された開始時刻を起点として開始されるようにしてもよい。
【００４５】
このように計測データ収録部32に収録された計測データは、計測ユニット３を炭化室１の外部に引き出した後、断熱容器30を開放して取り出され、前記データ処理部５に受け渡される。この受け渡しは、計測データ収録部32での計測データの収録を、前述した如く、ＲＡＭカード、磁気ディスク等の外部記録媒体に行わせている場合には、これらを取り外し、データ処理部５に装着することにより容易に実現される。また、内蔵ＲＡＭを記録媒体として用いている場合には、計測データ収録部32に設けたデータ出力用の端子に、直接的又は間接的にデータ処理部５を接続し、内蔵ＲＡＭに収録された計測データをデータ処理部５に取り込むことにより実現される。
【００４６】
一方炭化室１の外部においては、計測ユニット３の内部での計測データの収録と並行して、前記位置データ収録部40による位置データの収録が行われている。この収録は、例えば、予め設定された開始時刻から、予め設定された終了時刻に至るまでの間、前記計測データの収録と同一の周期毎になされ、収録された位置データは、前記終了時刻に達した後、前記計測データの場合と同様に、ＲＡＭカード等の外部記録媒体を介して、又は直接的にデータ処理部５に受け渡される。
【００４７】
図４は、データ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図である。前述の如くデータ処理部５には、計測ユニット３に内蔵された計測データ収録部32に炭化室１の内部において収録された計測データと、位置データ収録部40に炭化室１の外部において収録された位置データとが与えられる。ここで、計測データ収録部32及び位置データ収録部40は、前述の如く、夫々のデータ収録を内蔵時計により計時される時刻に対応させて行っており、データ処理部５は、前記計測データと位置データとを夫々に対応する時刻に基づいて対照することにより、図示の如く、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データを求める。
【００４８】
なおこのように求められた検査データは、適宜の表示手段に表示させ、この表示を視認したオペレータにより炉内状況の良否を判定させる構成としてもよく、また、所定の基準に従って炉内状況の良否を判定する判定部に与え、炉内状況の良否を自動判定させる構成としてもよい。
【００４９】
以上の構成においては、計測データと位置データとの対照が、夫々の収録時刻に基づいて行われており、両者を正確に対応付けするためには、計測データ収録部32と位置データ収録部40とに内蔵された時計を、検査の開始に先立って正確に時刻合わせしておく必要がある。この時刻合わせは、炭化室１の内部への計測ユニット３の導入速度の増加に伴って正確性が要求される。
【００５０】
例えば、全長が16ｍの炭化室１を対象とし、計測ユニット３の導入手段として利用する押出機２が、炭化室１の内部を往復するのに要する時間を２分と仮定すると、炭化室１の内部での計測ユニット３の平均移動速度は、267 mm／sec となる。このような条件下において、前記時刻合わせが１秒の誤差を有してなされた場合、データ処理部５における対照の結果として得られる検査データは、炉内での位置と窯幅とが、267mm の位置誤差を有して対応付けられたものとなる。
【００５１】
また逆に、前記位置誤差をｍｍ単位の精度に抑えるためには、前記時計の時刻合わせに、1/100 〜1/1000秒単位の精度が要求されることとなり、この要求に応えるためには高価な電子時計が必要であり、このような電子時計を、計測ユニット３内部の温度的に過酷な条件下にて要求精度を保って動作させることは難しいという技術的な問題がある。
【００５２】
この問題は、以下に述べる実施の形態により解消される。図５は、この実施の形態において用いる計測ユニット３の構成を略示する平面断面図、図６は、この計測ユニット３の外観斜視図である。計測ユニット３は、図２及び図３に示す計測ユニット３と同様に、断熱容器30の内部に、レーザ距離計31，31と、計測データ収録部32と、電池33とを備え、これらに加えて、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入したことを検出するための侵入検出器35を備えて構成されている。この侵入検出器35は、前記観察窓34，34に並べて断熱容器30の周壁に開設された光窓36の内側に面して配してあり、該光窓36を経て断熱容器30内に侵入する赤外線を検出する赤外線検出器として構成されている。
【００５３】
図７は、以上の如き計測ユニット３を用いた炭化室１の検査状態の説明図である。前述の如く計測ユニット３は、その長手方向の一側の窯口11から炭化室１の内部に導入されるが、このとき炭化室１の内部は、1000℃前後の高温状態にあって、その炉壁10，10は、赤外線の波長を有する輻射光を発している。
【００５４】
従って、図７（ａ）に示す如く計測ユニット３が炭化室１の外部にある場合には、計測ユニット３内部の侵入検出器35の出力は低レベルに保たれる一方、図７（ｂ）に示す如く、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入した後は、前記侵入検出器35の出力は、前記炉壁10，10からの輻射光の受光に応じて高レベルに転換する。
【００５５】
図８は、侵入検出器35の出力変化の様子を示す図である。図示の如く赤外線検出器を用いてなる侵入検出器35の出力は、炭化室１の内部への侵入の前後にて急激な変化を示すから、このような変化状態を示す侵入検出器35の出力が予め設定された基準レベルを超えたとき、計測ユニット３が炭化室１の内部（炉内）に侵入したと判定することができる。なお前記基準レベルは、複数回の検査実績に基づいて決定すればよい。
【００５６】
以上の如き侵入検出器35による検出結果は、前記計測データ収録部32による計測データの収録の開始、又はレーザ距離計31，31の動作開始のためのトリガとして用いられ、これにより、計測データ収録部32においては、計測ユニット３が炭化室１の内部に侵入した時点を起点とし、所定の周期毎に得られる計測データが収録される。一方、炭化室１の外部における前記位置データ収録部40による位置データの収録は、導入手段として用いられている押出機２の動作開始時点を起点として所定の周期毎に行わせる。
【００５７】
図９は、このように得られた計測データ及び位置データが与えられたデータ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図である。データ処理部５には、計測データ収録部32に収録された計測データと、位置データ収録部40に収録された位置データとが与えられるが、これらは、夫々の収録開始時点からの経過時間に対応させて収録されており、両者の収録開始時点が前述の如く異なることから、前記両データを直接的に対応付けることはできない。
【００５８】
ここで、押出機２が動作を開始する時点における計測ユニット３の位置、より詳細には、計測ユニット３内部の侵入検出器35の位置は、休止期間中の押出機２の待機位置、該押出機２上での計測ユニット３の取付け位置等、設備各部の寸法関係により、図７（ａ）中に示す如く、炭化室１の窯口11からの離隔長さＬとして与えられる。従って、位置データ収録部40に収録された位置データが前記離隔長さＬと等しくなったとき、位置データの収録開始時点に対応する。
【００５９】
データ処理部５においては、まず、位置データ収録部40から与えられる位置データを調べ、前記Ｌなる位置データが得られている収録時点を探し、この時点を起点として位置データを再構成し、その後、再構成された位置データと前記計測データとを対照して、図示の如く、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データを求める。
【００６０】
以上の構成によれば、計測データ収録部32における計測データの収録と、位置データ収録部40における位置データの収録とを互いに異なる時点を起点として行わせ、収録後に両者を対照させることが可能となり、前記時刻合わせが不要となり、前記位置誤差の少ない検査データが得られる。
【００６１】
図10は、本発明に係る炉内状況検査装置の他の実施の形態を示す模式的ブロック図、図11は、この実施の形態において用いる計測ユニット３の構成を略示する平面断面図である。
【００６２】
この炉内状況検査装置は、図１に示す装置と同様、検査対照となるコークス炉の炭化室１の一側の窯口11からコークスを押し出す押出機２に計測ユニット３を取付け、該計測ユニット３の内部において、レーザ距離計31，31が発するレーザ項を炭化室１の炉壁10，10に照射し、これにより得られる窯幅Ｗの計測データを計測データ収録部32に収録する一方、炭化室１の内部での計測ユニット３の位置を炭化室１の外部にて位置検出器４により検出し、この検出結果を位置データ収録部40に収録して、これらの収録データをデータ処理部５においてて対照することにより、前記炭化室１の長手方向各位置に対応する炉内状況、具体的には、窯幅Ｗを求める構成としたものである。
【００６３】
この実施の形態の特徴は、前記計測データと位置データとのデータ処理部５での対照が、直接的に行えるようにしたところにあり、このことは、図10に示す如く、前記押出機２が押し出し動作を開始する前の待機位置にあるとき、これに取付けられた計測ユニット３に向けて光を発する発光器６を備え、また図11に示す如く、計測ユニット３の断熱容器30の内部に、前記侵入検出器35と同様、観察窓34，34に並設された光窓36の内側に面して受光器７を備えることにより達成される。
【００６４】
受光器７は、前記発光器６からの発光を前記光窓36を経て受光し、所定の出力を発する光検出器として構成されており、この検出結果は、計測データ収録部32にデータ収録を開始させるためのトリガ信号として用いられている。また前記発光器６は、前記押出機２に押し出し動作を開始させるべく、コークス炉の操業制御のための図示しないプロセス制御部から与えられる動作指令が与えられ、前記押し出し動作の開始に同期して所定の発光を行う構成としてある。前記動作指令は、前記位置データ収録部40にも与えられ、該位置データ収録部40にデータ収録を開始させるためのトリガ信号として用いられている。
【００６５】
以上の構成により位置データ収録部40による位置データの収録は、押出機２が押し出し動作を開始した時点において開始され、また計測データ収録部32による計測データの収録は、計測ユニット３内部の受光器７が、前記発光器６による発光を受光した時点において開始されることとなり、前述の如く、発光器６による発光が押出機２の押し出し動作の開始と同期してなされることから、計測データ収録部32及び位置データ収録部40によるデータ収録を略同時に開始させることができ、以降のデータ収集を同一周期にて行わせた場合、予め相互に対応付けられた計測データ及び位置データが得られる。
【００６６】
図12は、このような計測データ及び位置データが与えられたデータ処理部５におけるデータ処理の内容を示す説明図であり、計測データ収録部32に収録された計測データと、位置データ収録部40に収録された位置データとは、前述の如く、相互に対応付けられた状態で収録されているから、データ処理部５においては、これらを直接的に対照することにより、計測データとしての窯幅Ｗと、炭化室１内部における長手方向の位置とを対応付けた検査データが作成される。
【００６７】
以上の構成によれば、データ処理部５での検査データの作成が容易に行え、また作成された検査データは、前記位置誤差の少ない正確なものとなる。更に、計測データ収録部32と位置データ収録部40との間での収録時期の対応が、前記発光器６と受光器７との間での光の授受により、非接触下での通信によって実現されるから、計測ユニット３の内外間での電気信号の授受を行わせるための信号線、及び該信号線を保護するための冷却構造は不要である。
【００６８】
なお以上の実施の形態においては、コークス炉の炭化室１への適用例について述べたが、本発明は、前記炭化室１に限らず、種々の炉における炉内状況の検査に用い得ることは言うまでもない。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る炉内状況検査方法及び炉内状況検査装置においては、炉内状況の計測器と、該計測器の計測データを収録するデータ収録手段とを、これらの電源を含めて断熱容器の内部に収納してなる計測ユニットを用い、この計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入し、炉内状況の計測データを収録する一方、計測ユニットの導入位置を炉の外部にて検出し、これを位置データとして収録し、計測完了後に計測データと位置データとを対照して炉内の各位置での炉内状況を求めるから、各種の炉における炉内状況の検査を水冷構造を必要としない簡素な構成により、精度良く実施することができる。
【００７０】
また計測データ及び位置データの収録を時刻に対応させて行い、これらの対照を前記時刻を基準として実施するから、位置データと計測データとを正確に対応付けることができ、炉内各位置での炉内状況の検査を精度良く実施することが可能となる。
【００７１】
また計測ユニットの炉内への侵入を検出し、この検出に応じて計測データの収録を開始する構成としたから、このように得られた計測データと位置データとの対照を、これらのデータの収録部間での時刻合わせを必要とせずに容易に行わせることができ、炉内各位置での炉内状況の検査を精度良く実施することが可能となる。
【００７２】
また計測ユニットの内部に配された赤外線検出器により対象炉の炉壁が発する輻射光を検出することにより前記侵入の検出を行わることにより、計測データと位置データとの対照を、簡素な構成により精度良く行わせることが可能となる。
【００７３】
また炉外においてなされる位置データの収集と、炉内に導入される計測ユニット内部での計測データの収集とを、炉外での発光と、この発光を計測ユニットの内部での前記発光の受光とに応じて互いに同期して行わせたから、計測完了後における計測データと位置データとの対照を直接的に行わせることができる。
【００７４】
更に、コークス炉の炭化室を対象炉とする場合に、炭化室内に生成されたコークスの押出機を計測ユニットの導入手段として用いたから、専用の導入手段を用いることなく、またコークスの押し出しの工程において炉内状況の検査を実施することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炉内状況検査装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【図２】本発明において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図３】図２に示す計測ユニットの外観斜視図である。
【図４】データ処理部におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図６】図５に示す計測ユニットの外観斜視図である。
【図７】図５に示す計測ユニットによる検査状態の説明図である。
【図８】侵入検出器の出力変化の様子を示す図である。
【図９】図５に示す計測ユニットを用いた場合のデータ処理部におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る炉内状況検査装置の他の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図１１】図１０の炉内状況検査装置において用いられる計測ユニットの構成を略示する平面断面図である。
【図１２】図１０に示す炉内状況検査装置におけるデータ処理の内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 炭化室
２ 押出機
３ 計測ユニット
４ 位置検出器
５ データ処理部
６ 発光器
７ 受光器
10 炉壁
11 窯口
30 断熱容器
31 レーザ距離計
32 計測データ収録部
33 電池
34 観察窓
35 侵入検出器
40 位置データ収録部
Claims (7)
- 炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットを、前記計測データ収録手段によるデータ収録を行わせつつ検査対象となる炉の内部に導入し、この導入の間に前記計測データ収録手段に収録された計測データと、前記炉の外部にて収録された導入位置を示す位置データとを対照することにより、前記炉内の各位置での炉内状況を検査することを特徴とする炉内状況検査方法。
- 炉内状況の計測器と、該計測器による計測データを収録する計測データ収録手段とを、これらの電源と共に断熱容器の内部に備える計測ユニットと、該計測ユニットを検査対象となる炉の内部に導入する導入手段と、該導入手段による前記計測ユニットの導入位置を、前記炉の外部にて検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出値を収録する位置データ収録手段と、前記導入手段による導入の間に前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段の夫々に収録されたデータを対照し、前記炉の内部の各位置に対応する炉内状況を求めるデータ処理手段とを具備することを特徴とする炉内状況検査装置。
- 前記計測データ収録手段及び位置データ収録手段は、夫々のデータ収録を時刻に対応させて行い、前記データ処理手段は、両収録手段の収録データの対照を、各データに対応する時刻に基づいて行う構成としてある請求項２記載の炉内状況検査装置。
- 前記計測ユニットは、前記炉の内部への侵入を検出する侵入検出手段と、該侵入検出手段による検出に応じて前記計測データ収録手段によるデータ収録を開始させる制御手段とを備える請求項２又は請求項３記載の炉内状況検査装置。
- 前記侵入検出手段は、対象炉の炉壁が発する輻射光を検出すべく前記計測ユニットの内部に配された赤外線検出器である請求項４記載の炉内状況検査装置。
- 前記導入手段の動作開始に同期して前記計測ユニットに向けて光を発する発光器と、該発光器による発光に応じて前記位置データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段と、該発光器の発光を前記計測ユニットの内部にて受光する受光器と、該受光器による受光に応じて前記計測データ収集手段によるデータ収集を開始させる制御手段とを備える請求項２記載の炉内状況検査装置。
- コークス炉の炭化室を対象とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の炉内状況検査装置において、前記導入手段として、生成されたコークスを前記炭化室から押し出す押出機を用いることを特徴とする炉内状況検査装置。
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