JP6945535B2 - コークス炉に動的に装入するための方法およびシステム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月２８日に出願された米国特許仮出願第６２／２７１,９６３号の優先権の恩恵を主張する。その開示は全体が参照により本出願に含まれるものとする。

本技術は、一般に、コークス・プラントの運転および生産に関連する熱回収コークス炉における動的な装入に関する。

コークスは、鋼の生産において鉄鉱石を溶かし還元するために用いられる、固体炭素燃料および炭素源である。「トンプソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）コークス化プロセス」として知られる、１つのプロセスにおいては、炉内に微粉炭を一括投入し、密閉し、精密に制御された大気条件の下で約４８時間非常に高い温度まで加熱することによって、コークスは生産される。コークス炉は、石炭を冶金用コークスに変えるために、長年、用いられてきた。コークス化プロセスの間、細かく粉砕された石炭は、この石炭を脱揮して、所定の有孔率および強度を有する融着されたコークスの塊を作るために、制御された温度条件の下で加熱される。

石炭粒子または石炭粒子の混合物が高温の炉内に装入または充填され、これらの石炭はこれらの炉で加熱される。装入プロセスの間の炉の高い温度のために、石炭供給プロセスは、炉の中に水平に石炭粒子を運び込んで石炭の細長い層を提供するためのコンベヤを用いなければならない。このコンベヤは、オペレータによって手動制御されるが、押出機側開口から炉内に入り、炉の反対端のコークス側開口の方へ向かって延びながら、炉内に石炭を装入する。コンベヤが反対側の端に到達して、その層の装入を終えると、コンベヤは入ったと同じ側から炉から引き戻される。装入されると、コークスを作るために炉は密閉され、加熱される。

このように手動で炉内に装入すると、結果として、一般に、石炭の層の輪郭形状が平坦でなくなる。より具体的には、石炭の層の両端は、しばしば異なる材料厚を有し、押出機側開口の近くの石炭はコークス側開口の近くの石炭よりかなり大きな厚さを有する。層の輪郭形状が平坦でないことの結果として、石炭の薄い側の部分は非常に速くコークスになり、より大きな燃焼損失を被る。また、炉内にこのように装入することは、一般に結果として、コークス品質のばらつき、および、（炉の可能な全容量より小さい容量の石炭が装入されるという）炉への装入不足をもたらす。全体的な影響として、コークス品質、コークス生産量、および、コークス製造施設の収益が減少する。

本発明の非限定的で非網羅的な実施形態（好適な実施形態を含む）は以下の図面を参照して記述される。ここで、別途明記されない限り、様々の図面の全体にわたって、同様の参照符号は同様の構成要素を示している。

図１は、本技術による押出・装入マシン（ｐｕｓｈｅｒ ｃｈａｒｇｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ）の１つの実施形態の概略を示す図である。 図２は、本技術による、手動装入動作の間の装入ラム（ｃｈａｒｇｉｎｇ ｒａｍ）の位置および装入圧の試験データを示すグラフである。 図３は、本技術による、装入ラムおよびコークス炉の１つの実施形態を示す横上方向からの斜視図である。 図４は、本技術による、石炭装入システムの炉内に動的に装入する方法を示すブロック図である。 図５は、本技術による自動装入動作の間の、装入ラムの位置および装入ラム圧の試験データを示すグラフである。 図６は、本技術による、装入ラムに連結された走査システムの１つの実施形態を示す横上方向からの斜視図である。 図７は、本技術による制御システムの様々の入力および出力を例示する概略図である。 図８は、本技術による、石炭装入システムの炉内に動的に装入するためのフローチャートである。 図９Ａ〜９Ｈは、本技術により炉内に石炭を装入している間の、様々の位置にある、装入ラムの実施形態を示す側面透視図である。 図１０Ａは、図３に示される装入フレームの１つの実施形態の上平面図である。 図１０Ｂは、本技術によるローラを有する装入フレームの１つの実施形態の横上方向からの斜視図である。 図１１Ａは、本技術による補剛板およびリブ支持部材によって支持される交差ブレースの１つの実施形態を示す斜め横下方向からの斜視図である。図１１Ｂは、本技術による補剛板およびリブ支持部材によって支持される交差ブレースの１つの実施形態を示す斜め横下方向からの斜視図である。 図１２は、本技術による石炭装入システムの装入フレームおよび装入ヘッドの１つの実施形態を示す前側からの斜視図である。 図１３は、本技術による装入ヘッドの１つの実施形態を示す側面図である。 図１４は、本技術による突出板の１つの実施形態を示す前側からの斜視図である。 図１５は、本技術による突出板の１つの実施形態を示す側面斜視図である。 図１６は、本技術による石炭層装入動作において突出板が使用されたとき、および、使用されないときにおける石炭層の密度の違いを示しつつ、本技術による装入ヘッドの１つの実施形態を示す正面図である。 図１７は、本技術による突出板を使わずに装入された石炭の層の長さに亘って石炭層の密度を示すグラフである。 図１８は、本技術による突出板を用いて装入された石炭の層の長さに亘って石炭層の密度を示すグラフである。

本技術は、一般に、コークス炉の石炭処理速度を増加させる方法に関する。本技術の１つの態様は、炉の容量、コークス化プロセス、生産高、および、コークス品質を最適化するために、装入ラムが１つの炉内に動的に装入するための制御システムを開発することである。この制御システムは、より均一な密度で各炉に装入されることを可能にする。結果として、炉内における均一な温度分布およびコークス化サイクルタイムのより良い制御が実現される。幾つかの実施形態においては、石炭装入システムは、自動的に装入ラムを動かすように構成された制御システムと通信する装入ラムを含む。装入ラムを自動的に動かすことは、同時に炉内に石炭を装入する間は安定した装入圧（例えば、チェーン圧）を維持することを基にするか、或いは、炉輪郭形状に応じて炉に装入することを基にすることができる。本技術の他の１つの態様は、動的レベラー・システム（ｌｅｖｅｌｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）を開発することである。幾つかの実施形態においては、装入プロセス全体を通して装入ラムの初期装入高さ、または、望ましい高さを維持するように装入ラムの鉛直方向の高さを自動的に調整するように制御システムは構成され得る。本技術の他の１つの態様は、制御システムと連携して使用される走査システムを開発することである。幾つかの実施形態においては、走査システムは、装入ラムに結合され、コークス化のための炉の容量および／または炉床輪郭形状を決定するために炉床を走査するために設置される。制御システムは、決定された炉の容量および／または炉床輪郭形状を用いて、炉内に石炭を装入している間にその鉛直方向の位置を自動的に調節するように構成される。本技術の更に他の１つの態様は、完全にコークス化された後に押出機ラムが炉からコークスを取り出すときに、押出機ラムから炉床輪郭形状を決定することである。本技術の更に１つの態様は、装入ラムの遠位端のたわみの大きさを減少させるために装入ラムを強化することである。幾つかの実施形態においては、装入フレームは、補剛板、リブ（ＲＩＢ）支持部材、および、ローラの組合せを用いて強化される。

本技術の幾つかの実施形態の具体的な詳細は、図面を参照して以下に記述される。本技術の様々の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、しばしば押出機システム、装入システム、および、コークス炉と関連付けられる良く知られた構造およびシステムを記述している他の詳細事項は以下の開示では記述しなかった。図面に示された詳細事項、寸法、角度、空間配向、および、その他の特徴の多くは、本技術の特定の実施形態を単に例示するのみである。したがって、他の実施形態は、本技術の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の詳細事項、寸法、角度、空間的配向、および、特徴を有することができる。したがって、本技術が付加的要素を具備する他の複数の実施形態を包含することができ、或いは、図面を参照して以下に示され記述された特徴の幾つかを有しない他の複数の実施形態を包含することができることを、当該技術分野における通常の技量を有する者は理解するであろう。

図１は押出・装入マシン（ｐｕｓｈｅｒ ｃｈａｒｇｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ（ＰＣＭ））１００の１つの実施形態を示す。ＰＣＭ１００は、運転室１１６、計装エンクロージャ１０６、主エネルギー・トランスミッション１１０、メインフレーム１１４、押出機ラム（ｐｕｓｈｅｒ ｒａｍ）１０２、ドア取外し装置（ｄｏｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）１０４、および、油圧システム１０８を含む。本開示の態様に従い、ＰＣＭ１００は、典型的には、幾つかの異なる動作のために使用される。これらの動作は、石炭側炉ドアを取外し、元に戻すこと、装入されている１バッチ分のコークスを複数の炉から押し出すこと、炉の脱炭を行うこと、または、複数の炉内に石炭を装入することを含む。１つの実施形態によれば、炉団の前を走る一組のレールに沿ってＰＣＭ１００が定められた炉まで動かされると、ＰＣＭ動作シーケンスが始まる。ＰＣＭ１００は、その石炭装入システムを炉の位置に合わせ、ドア取外し装置１０４を用いて石炭装入システムから押出機側炉ドアを取り外す。それから、ＰＣＭ１００は、ＰＣＭ１００の押出機ラム１０２を炉の中心の位置に合わせるように動かされ、押出機ラム１０２は炉の内部からコークスを押し出すように付勢される。ＰＣＭ１００は再び石炭装入システムを炉の中心の位置に合わせるように動かされ、石炭はトリッパ・コンベヤ（ｔｒｉｐｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｅｒ）によってＰＣＭ１００の石炭装入システムに届けられる。それから、石炭装入システムは、炉の内部に石炭を装入する。その後、装入コンベヤは、挿入されたときと同じ側から、炉から引き戻される。最後に、ＰＣＭ１００のドア取外し装置１０４は、押出機側炉ドアを元に戻して掛け金をかける。或いは、別々の押出装置と装入装置とが使用されてもよい。

本技術の幾つかの実施形態は、各炉内の石炭の一定の厚さと一定の密度を達成するように炉内に石炭を装入することに向けられている。他の実施形態は、各炉内において石炭の最大量を達成するように炉内に石炭を装入することに向けられている。したがって、炉への装入がどのように改善されるかについてより良く理解するために、装入手順を詳述する。前に記述された装入手順に加えて、ＰＣＭ１００が炉からコークスを押し出した後、ＰＣＭ１００は運搬機で右方へ移動し、石炭装入システムを炉の位置に合わせる。１つの実施形態によれば、一旦位置合わせが完了すると、補助のドアが炉内に延び、装入ラムが炉内へ移動する。トリッパ車両からＰＣＭ上のホッパーまで、そして、最後に補助のドアの上へ石炭を届けるために、コンベヤまたは装入チェーンのような装入送出し装置が前進する。石炭は、装入ラム上のチェーンのような送出し装置によって炉内に装入される。石炭が炉内に装入されるにつれ、炉内の石炭の高さは増加し始める。装入ラムの特定の位置において炉内に装入されている石炭の量の表示として、オペレータは、装入ラムの、検知された装入圧（例えば、チェーン圧）をモニターし、用いることができる。装入圧が増加するにつれ、オペレータは、炉の押出機側開口から炉のコークス側開口の方に向かって装入ラムを手動で動かすことによって、装入圧を減少させ、そして／または、装入圧を望ましい圧力に維持することができる。石炭装入動作は、オペレータ制御（例えば、運転室１１６のジョイスティック）によって、手動で制御される。

図２は、手動で炉内に装入しているオペレータの例示的な手順の傾向を示す。線２２０は、装入ラムが炉の押出機側からコークス側の方へ向かって移動するときの装入ラムの位置を示す。線２３０は、装入ラムが炉のコークス側から押出機側の方へ向かって移動するときの装入圧を示す。図示の通り、装入ラムは、装入ラムが炉内に石炭を装入し始めるときの初期位置まで、炉の内側に約５〜１５フィート動かされる。この初期位置にある間に装入圧は高まり始める。（点２０２と２０６との間における）線２２０の僅かな低下は、増加する装入圧の結果としてチェーンの張力による後方への引きによって後ろ向きに動いている装入ラムを示す。装入圧が所定の圧力まで高まると、オペレータは、炉内に装入しつつ、炉のコークス側開口の方に向かって装入ラムを動かし始める（２０６）。装入ラムがほぼ炉の端に達する（２１０）まで、石炭は炉内に装入される。この装入期間の間、オペレータは装入圧をほぼ所定の設定点に維持しようとしている。しかし、装入の全体にわたって、点２０８を囲む期間において示されるように、装入圧２３０は劇的に変動する。オペレータによる装入ラムの手動操作に加えて、装入プロセスにおける装入圧を変え得る幾つかの要因がある。これらの要因は、炉床上の不規則な炭素レベル、装入ラムの反りおよびたわみ、石炭の湿気、および、不規則な炉装入重量を含む。

図３は、本技術の実施形態に従って構成された石炭装入システム３００の概略図である。石炭装入システム３００は、複数の水平コークス炉３０４、１つの装入ラム３０２、および、１つの制御システム３４０を含むことができる。装入ラム３０２は、近位端部分３１６と、鉛直方向に向いた装入ラムヘッド３２４を有する遠位端部分３１４とを含む。また、装入ラム３０２は、鉛直方向に向いた、互いに反対の位置にある側部３１８を含む。これらの側部３１８は、装入ラム３０２の近位端部分３１６と遠位端部分３１４との間に延び、装入ラム３０２の長さを定める。

各炉３０４は、押出機側開口３０６、押出機側開口３０６の反対の位置にあるコークス側開口３０８、および、互いに反対の位置にある側壁３１０を含む。これらの互いに反対の位置にある側壁３１０が炉床３１２の境界を定める。各炉３０４は、炉床３１２の反対側に炉の天井を有している。炉３０４の押出機側開口３０６は、装入ラム３０２の遠位端部分３１４が炉床３１２の上に石炭を装入するために通常そこを通って炉３０４に入る側である。複数の炉３０４は、例えば、熱回収炉および非熱回収炉を含む、複数の水平コークス炉の如何なる列でも含むことができる。幾つかの実施形態においては、図３に示されているように、炉床３１２は通常水平である。他の実施形態においては、炉床３１２は水平でなく、傾斜した（即ち、上向きに、下向きに、または、側面に向けて、傾斜した）表面、谷、ディボット（ｄｉｖｏｔ）、または、炭素材料の盛り上がりを含む場合がある。更に、炉床３１２の下に位置する送気管トンネルもまた炉床３１２の凹凸の原因となり得る。

本開示の１つの実施形態に従い、石炭装入システム３００は、更に、継ぎ目無し循環可能なコンベヤ・システム３３０を含む。コンベヤ・システム３３０は、装入ラム３０２に動作可能に連結され、炉３０４内に石炭を装入するために使用される。コンベヤ・システム３３０は、装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側壁３１８の各々に回転可能に取り付けられた複数のギア３３６に結合された、チェーンとフライホイールの機構（ｃｈａｉｎ ａｎｄ ｆｌｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）３３２を含む。コンベヤ・システム３３０が炉３０４内に石炭を装入するにつれ、石炭が積み上がり始めてコンベヤ・システム３３０の下位レベルに達し、最後にはコンベヤ・システム３３０のチェーン３３２に接触する。この接触は、コンベヤ・システム３３０に作用する抵抗力を生じさせる。この抵抗力は、結果として、装入圧（例えば、チェーン圧）と呼ばれ得るものになる。装入圧は圧力センサで測定され得る。この圧力センサは、装入ラム３０２に連結され、装入ラム３０２の特定の位置においてどれだけの量の石炭が炉内に装入されたかということを間接的に示すものとして使用され得る。

更に、石炭装入システム３００は制御システム３４０を含む。制御システム３４０は、装入ラム３０２と通信しており、装入ラム３０２の炉３０４への出し入れの動きを制御するために使用される。制御システム３４０は、コンベヤ・システム３３０を制御するためにも使用され、コンベヤ・システム３３０と通信する。制御システム３４０は、オペレータが離れた位置からＰＣＭの態様を制御することを可能にする。制御システム３４０の多くの実施形態、および／または、以下に記述される技術は、（プログラム可能なコンピュータで実行されるルーチンを含む）コンピュータ実行可能命令の形をとることができる。制御システム３４０は、例えば、監視制御およびデータ取得（ＳＣＡＤＡ）システム、分配制御システム（ＤＣＳ）、プログラマブル論理回路コントローラ（ＰＬＣ）、制御装置、および、コンピュータ実行可能命令を処理するように構成された複数のプロセッサの組合せを含む。ここに記述されるもの以外のコンピュータシステム上でも本技術が実施され得ることを、関連した技術に熟達した者は理解するであろう。本技術は、以下に記述されるコンピュータ実行可能命令のうちの１つまたは複数を実行するように特別にプログラムされた、設定された、または、構成された専用計算機またはデータプロセッサにおいて実施され得る。したがって、ここで一般に使用された、「制御システム」および「コンピュータ」という用語は、何らかのデータプロセッサを意味する。これらのコンピュータで処理される情報は、（ＣＲＴディスプレイまたはＬＣＤを含む）如何なる適当なディスプレイ媒体によってでも提示され得る。

本技術は、また、分散環境においても実施され得る。ここでは、タスクまたはモジュールが、通信ネットワークを介して結ばれた複数の遠隔の処理装置によって実行される。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールまたはサブルーチンは、局所で遠隔のメモリ記憶デバイス内に配置され得る。以下に記述される本技術の態様は、電子的に複数のネットワークに亘って分布され得るだけでなく、磁気的または光学的に読み込み可能なコンピュータのディスク装置、或いは、取り外し可能なコンピュータのディスク装置を含む、コンピュータで読取り可能な媒体に保存または分布され得る。本技術の態様に特有のデータ構造およびデータの通信もまた、開示された技術の特定の実施形態の範囲内に含まれる。

本出願では、制御システム３４０は、（１）コークス側開口３０８と炉の押出機側開口３０６との間ではほぼｚ軸３５０に沿った第１の方向に、（２）炉３０４の互いに反対の位置にある側壁３１０間ではほぼｘ軸３５４に沿った第２の方向に、そして、（３）炉床３１２と炉床３１２の反対側に位置する炉３０４の天井との間ではほぼｙ軸３５２に沿った第３の方向に、装入ラム３０２を自動的に動かすように構成される。制御システム３４０は更に、ほぼｚ軸３５０の周りで回転可能な（３５６）第４の方向に装入ラム３０２を自動的に動かして、装入ラム３０２が捻じられるときに装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側壁３１８のうちの１つが側壁３１８のうちの他方より高くまたは低くなるように、装入ラム３０２を時計回り方向または反時計回り方向に捻じることができる。幾つかの実施形態においては、制御システム３４０は更に、ほぼｘ軸３５４の周りで回転可能な（３５８）第５の方向に装入ラム３０２を自動的に動かして、装入ラム３０２の遠位端３１４が炉床３１２から離れて上方に、または、炉床３１２の方に向かって下方に傾けられ得るようにすることができる。幾つかの実施形態においては、装入ラムを自動的に動かすことは、少なくとも部分的には、コンベヤ・システムが受ける装入圧によって決定される。制御システム３４０の詳細は、後に更に詳しく記述される。上記の複数の方向に装入ラム３０２を動かすことは、装入ラム３０２に動作可能に連結され制御システム３４０と通信する駆動システムを用いて為され得る。当該分野において知られているように、駆動システムは、油圧式駆動装置、電気的駆動装置、ネジ駆動装置、または、他の駆動装置を含むことができる。

図４は、本技術の実施形態に従って石炭装入システムを動的に装入する方法４００のブロック図である。ブロック４０２において、方法４００は、装入ラムをコークス炉の初期装入位置に置くことを含む。幾つかの実施形態においては、初期装入位置は、少なくともｘ座標およびｚ座標の（即ち、水平方向の）位置を含む。他の実施形態においては、初期装入位置は、ｙ座標だけの（即ち、鉛直方向だけの）位置を、または、ｘ座標とｚ座標位置に加えてｙ座標位置を含むことができる。装入ラムを初期装入位置に置くことは、ステップ４０４に進んで炉３０４内に装入する自動的機能を実行し始めるために制御システム３４０が満たさなければならない前提条件ともなる。装入ラム３０２を置くことは、装入ラム３０２が押出機側開口３０６の方に向かって後方に移動することを防ぐために初期装入位置に装入ラム３０２を係止することをも含んでよい。

ブロック４０４において、方法４００は、コンベヤ・システム３３０によって初期装入位置で炉３０４内に石炭を装入することを含む。炉へ石炭を装入することは、炉床３１２上に石炭を積んで、コンベヤ・システム３３０に装入圧を及ぼす石炭の層を形成することを含む。幾つかの実施形態においては、係止機構が装入ラムを初期装入位置から解放する前に装入圧が１７００ｐｓｉを超える予め設定された係止圧に到達することが要求され得る。他の実施形態においては、係止機構が解除される前に係止圧が３０００ｐｓｉ以上にまで高まる必要がある場合がある。特に、一旦予め設定された係止圧に達すると、制御システムは自動的に係止機構を解除するようにプログラムされ得る。

ブロック４０６において、方法４００は、同時に炉３０４内に石炭を装入しつつ、制御システム３４０を用いて装入ラム３０２を自動的に動かすことを含む。制御システム３４０を用いることは、炉３０４内に動的に装入するために制御システム３４０への入力を用いることを含むことができる。制御システム３４０への入力は、図７を参照して以下に記述される事項を含むことができる。装入ラム３０２を自動的に動かすことは、オペレータによる手動介入無しに、または、オペレータによる手動介入に加えて、入力に対して自動的に対応することを含むことができる。前述のように、装入ラム３０２を動かすことは、（１）コークス側開口３０８と炉の押出機側開口３０６との間ではほぼｚ軸３５０に沿った第１の方向、（２）炉３０４の互いに反対の位置にある側壁３１０間ではほぼｘ軸３５４に沿った第２の方向、（３）炉床３１２と炉床３１２の反対側に位置する炉３０４の天井との間ではほぼｙ軸３５２に沿った第３の方向、（４）ほぼｚ軸３５０の周りで回転可能な（３５６）第４の方向、そして、（５）ほぼｘ軸３５４に平行で装入ラム３０２の近位端３１６に位置する軸の周りで回転可能な（３５８）第５の方向のうちの少なくとも１つの方向に装入ラム３０２を動かすことを含み得る。そのように、回転された状態の遠位端３１４が装入ラム３０２の対応する近位端３１５より上または下に位置し得るように装入ラム３０２は回転され得る。

ブロック４０８においては、方法４００は、炉が完全装入されるまで、装入圧を予め設定された動作範囲内に維持することを含む。幾つかの実施形態においては、装入圧の予め設定される動作範囲は２０００〜３５００ｐｓｉの間に設定されるであろうが、他の実施形態においては、予め設定された動作範囲は２３００〜２９００ｐｓｉの間に設定されるであろう。更に他の複数の実施形態においては、予め設定された動作範囲は、より狭く２５００〜２７００ｐｓｉの間にさえ設定されるであろう。装入圧を維持することは、装入圧を作るために定められた位置に装入ラムを維持するか、装入圧を減少させるために定められた方向に装入ラムを動かすか、或いは、装入ラムの速度を変えることによって装入圧を維持することを含み得る。他の実施形態においては、装入圧は、オペレータによって入力された単一の設定点に維持されるであろう。

図５は、本技術による装入ラム位置５２０および装入ラム圧５３０の試験データのグラフ５００を示す。図示の通り、グラフ５００は、制御システム３４０を用いる炉の自動装入の間に（ｚ方向３５０の）装入ラムの位置との関係で装入圧がどのように変動するかを示している。図２を参照した上述の方法と一致して、ＰＣＭ１００が炉３０４からコークスを押し出すと、ＰＣＭは石炭装入システムを炉３０４の位置に合わせる。この時点において、装入ラム３０２のレベラーの設定は油圧によって調整され（即ち、上下され）得る。一旦このレベルが決められると、補助のドアおよび装入ラム３０２は炉３０４内に延びるであろう。点５０２において、装入ラム３０２は炉内に移動され、装入圧を上げるために初期装入位置で停止される。幾つかの実施形態においては、装入ラム３０２は係止機構によってこの初期装入位置に係止される。係止機構は装入ラム３０２をＰＣＭ１００に機械的に結合させる。先に図２に示されたように、この係止機構は、炉に装入されるときに装入ラム３０２が押出機側開口３０６の方に向かって後方に移動することを防ぐことができる。ステップ５０４に示すように、この初期位置にある間、装入ラムが動かない間に石炭は炉床３１２上に装入され、装入圧は高まり始める。

一旦予め設定された装入圧に達すると、制御システム３４０は係止機構を解除して、装入ラム３０２を自動的に動かし始める。装入ラム３０２が第１の位置から次の第２の異なる位置まで動く各々の場合において、装入圧は、一旦減少し、その後、第２の位置における石炭の積み上げのレベルは上昇するであろう。前述のように、装入圧は、装入ラム３０２のその特定の位置においてどれだけの量の石炭が炉３１２内に装入されているかということの間接的な尺度として制御システム３４０によって用いられる。この実施形態では、圧力のこの変化は、コークス側開口の方または互いに反対の位置にある側壁のうちの１つの方へ向かう位置であっても、或いは、炉床から離れた位置であっても、この第２の位置が、第１の位置に存在したより少ない石炭の積み上げを有する炉の位置であることによるものである。この動きは、段５０６に示されるように、装入ラムの位置の階段状の形によって示されている。段５０８に示されるような、この装入期間の間の略安定した装入圧は、装入圧変化に対応した装入ラムの位置の、制御システムによる継続的な調整によって維持される。

図２に示された変化する装入圧と比較して図５に示される装入圧が安定しているのも、オペレータによる手動制御より優れた、本制御システムが有する他の固有の利点のためである。例えば、制御システム３４０は、より良く予測して、変化する装入圧に適応するために、フィルタリングまたは比例積分微分（ＰＩＤ）制御のようなパラメータを有することができる。制御システム３４０は更に、特定の炉のために、それらの炉の以前の装入に基づいて特別にプログラムされ得る。段５１０は、装入ラム３０２が、炉３０４の端に到達して、炉３０４の押出機側開口３０６の方に向かって後方に引き戻されていることを示している。装入ラム３０２が炉３０４の押出機側開口３０６の方に向かって後方に引き戻されると、装入圧は減少する。

図５の装入ラムの位置５２０はほぼｚ軸３５０に沿ったその水平方向の位置を意味するが、同じ原理が、ｘ軸３５４およびｙ軸３５２に沿った装入ラム３０２の動きに当てはまる。例えば、ｘ軸３５４またはｙ軸３５２に沿った第１の位置から次の第２の異なる位置までの移動は、同様に装入圧を減少させ、第２の位置において石炭のレベルが上がると、その後、装入圧を増加させる。

装入圧が、特定の位置で炉３０４内に装入された石炭の量を決定するために用いられ得る手段のうちの１つに過ぎないことは注意するに値する。実際には、如何なる反応的な力でも、例えば、圧力または重量、或いは、炉３０４内に装入したことの結果として生み出される（例えば、体積または高さのような）変化する寸法も、装入された石炭の量を決定する手段として使用され得る。例えば、他の実施形態において、（例えば、力、電圧、電流等の）電気信号、（例えば、レーザー等の）光信号、視覚信号（例えば、カメラ等の）等の、または、（例えば、レーダー等の）電波もまた、装入圧の代わりに、或いは、それに加えて使用され得る。

図６は、本技術の実施形態に従って構成された石炭装入システムの他の１つの概要の実例である。図６は、上述の図３の特徴と略類似している多くの特徴を有する。特に、図６は、装入ラム３０２に機械的に連結され、そして、制御システム３４０と電気的に通信する走査システム３４２を含む。幾つかの実施形態においては、走査システム３４２は、代わりに、装入ヘッド３２４または装入ラム・フレーム３２０に取り付けられ得る。更に他の実施形態においては、走査システム３４２は装入ラム３０２以外のＰＣＭ１００の構造にも取り付けられ得る。例えば、走査システム３４２は、押出機ラム１０２にも、または、炉床３０４が見える如何なる構造にも取り付けられ得る。

走査システム３４２は、撮像するか、位置にマーカを割り当てることができる如何なる装置でも含むことができる。幾つかの実施形態においては、走査システム３４２は、炉床３１２の二次元または三次元画像を撮ることができるカメラを含むであろう。これらのカメラは、ＵＶカメラ、赤外線カメラ、高速度カメラ、または、当該分野で知られている様々のスペクトルを含む他のカメラを含むことができる。走査システム３４２は、結果として平坦でない炉床３１２をもたらす異常なものまたは物質を決定するために、炉３０２および炉床３１２を走査する複数のレーザーまたはレーダーをも含むことができる。

走査システム３４２の利点のうちの１つは、炉３０４の全体にわたって一定の厚さで炉３０４内に装入されていることを確実にするために用いられ得るリアルタイム装入マップを作ることである。炉３０４の全体にわたる一定の厚さは、コークス品質が最高であることを確実にする。特に、石炭の層の厚さは、装入された石炭の上面と装入された石炭の底との差として測定され、必ずしも装入された石炭の上面から炉床３１２の底まで計られるというわけではない。例えば、残されたコークスの一区分が炉３０４の中に残ると、その区分についての実測された厚さはその残されたコークスより直ぐ上に置かれる炭素材料の上面と底との差である。したがって、炉３０４を走査することは、石炭装入システムが炉床３１２の平坦でない部分を特定して、その炉３０４のための装入計画を先行的に調整することを可能にすることができる。例えば、材料の盛り上がりを有する炉３０４の一区分に装入するとき、炉３０４の全体にわたって均一な厚さを確実にするために、制御システム３１２は、その区分において装入ラム３０２を鉛直方向３５２に先行的に調整することができる。走査システム３４２の他の１つの利点は、炉３０４内に装入される石炭の量を最大にするように厚さを変化させて炉内に装入することを確実にするために用いられ得るリアルタイム装入マップを作ることである。この特徴は、図６を参照して以下に記述される。

図６の実施形態に示されるように、走査システム３４２は仮想グリッド３４４を炉床３１２に投影することができる。この仮想グリッド３４４は、炉床３１２の各区分をｘ−ｚ座標領域またはｘ−ｙ−ｚ座標領域に分類することができる。例えば、グリッド３４４の各区分３４６が炉床３１２の実際の位置と対応するように、グリッド３４４は炉床３１２を複数の区分３４６に分割し、特徴づけることができる。それから、各区分３４６は、残された材料３６０（例えば、石炭、コークス、クリンカ、石炭試験箱等）の炉床上での相対位置を特定するために用いられ得る。図６の仮想グリッド３４４は、４２個の別々の区分３４６を有して成る７×６のディメンションによって表せられる。他の実施形態においては、仮想グリッド３４４は、更に、炉床で材料３６０のより正確な相対位置を獲得するためにより多くの区分（即ち、５００超）を有して成るディメンションによっても表せられ得る。

幾つかの実施形態においては、走査システム３４２は、炉床の如何なる盛り上がり（即ち、残された材料３６０）または凹凸をも決定するために炉床３１２を走査するように構成される。走査システム３４２による各走査は、その特定の炉のために炉の容量、炉床輪郭形状、および／または、炉輪郭形状を生成することができる。他の実施形態においては、炉の容量、炉床輪郭形状、および／または、炉輪郭形状は、走査システム無しで決定され得る。例えば、炉３０４からコークスを押し出す押出機ラム１０２もまた、炉床輪郭形状を作り出すために用いられ得る。押出機ラム１０２が装入されたコークスを炉３０４の押出機側開口３０６から炉３０４のコークス側開口３０８の方に向かって押すとき、押出機ラム１０２は、装入されたコークスの層の高さおよび／または重量に少なくとも部分的には基づく抵抗を受ける。ここで、より高い抵抗は、その特定の位置における、装入されたコークスのより厚い層を暗示する。例えば、油圧または電気信号における変化に反映され得る、変化する抵抗は、それから、制御システム３４０により、先に述べたように、装入ラム３０２の高さを動的に変えるために用いられるべき炉輪郭形状を作り出すために用いられ得る。

押出機１０２が受ける抵抗に加えて、自動平坦化（ｌｅｖｅｌｉｎｇ）システムもまた押出機ラム１０２上に含まれ得る。押出機ラム１０２は、如何なる方向にでも（即ち、ｘ−ｙ−ｚ軸のどれに沿ってでも）動的に動くことができ、スキッドシュー（ｓｋｉｄ ｓｈｏｅｓ）を有する。スキッドシューは、押出機ラムの後方に配置され、炉床３１２と接触している。したがって、炉床輪郭形状が捕えられ得、それから後に続く炉内装入の間の使用のために制御システム３４０へ転送され得る。

炉の容量は、１サイクルの間に炉内に装入され得る石炭の量の推定量を意味する。炉の容量は、盛り上がりによって覆われる炉床３１２の表面積を決定して、この表面積と関連した体積を推定するための、炉床３１２の走査を用いて計算され得る。この推定された体積は、特定の炉に対する設計炉容量から差し引かれ得る。

炉床輪郭形状は、炉床３１２における変化を定量化する。残された盛り上がりを考慮することに加えて、炉床輪郭形状においては、炉床３１２の変化または凹凸に寄与し得る、永続的な盛り上がり、炉構造変化、溝、谷、ディボット等を考慮することができる。凹凸の領域を決定して、例えば、領域仮想グリッド３４６を使用してそれらの領域に位置を割り当てた後に、炉輪郭形状からリアルタイム装入マップを作ることができる。それから、後に続く装入の間に各区分で装入ラム３０２が位置する必要がある高さを提供するためにリアルタイム装入マップが用いられ得る。したがって、走査システム３４２は、制御システム３４０が、石炭の層の厚さが全体にわたって一定であるように炉３０４内に動的に装入することを可能にする。例えば、炉３０４内に装入する前に、走査システム３４２は、炉床３１２を走査して、残っている炭素量がｘ−ｙ座標領域に沿ったどの区分にあるかを決定することができる。図６の実施形態に示されるように、区分Ａ３およびＣ４に残されたコークスの面積および位置が制御システム３４０に移される。後に続く装入の間、制御システム３４０はｘ−ｙ座標を考慮して、システムが特定のｘ−ｙ座標において炉３０４内に装入しているときに、その鉛直方向の動き、および／または、費やされる時間の長さを調節することができる。これらのパラメータを、単に反応的（例えば、装入圧に応じて）ではなく、先行的に調整することは、石炭の各層を一定の厚さおよび均一な密度で装入することに一層寄与することができる。

炉床３１２を走査することに加えて、炉輪郭形状を作るべく炉３０４全体を走査するためにも、走査システム３４２を用いられ得る。このことにより、炉３０４内に追加の石炭を装入して、各炉サイクルで最大量のコークスを実現する他の機会を決定することを助けることができる。例えば、幾つかの炉は導管（即ち、下降管）を有する。これらの導管は、炉床３１２の下の複数の送気管トンネルに接続され、炉３０４の互いに反対の位置にある側壁３１０の一方または両方に接して存在する。これらの下降管は、通常、炉３０４の側壁３１０を中程まで上ったところに位置する開口を有する。装入された石炭のレベルがこれらの開端より高いならば、石炭は下降管に落ちて、それらをブロックする可能性がある。走査システム３４２は、これらの下降管が存在する位置と存在しない位置とを特定するために用いられ得る。これらの場所を知って制御システム３４０へ移すことによって、制御システム３４０は、下降管の開口に隣接した相互に離れた領域に石炭を装入することを避けることができ、下降管の開口に隣接しない領域に追加の石炭を装入することができる。この例では、「隣接した」とは、下降管の開口を囲む領域を意味する。この領域に装入された石炭は下降管の開口に落ち込むであろう。したがって、炉３０４内には、走査システム３４２により提供された炉輪郭形状に基づいて、下降管の開口に隣接しない領域に追加の石炭を装入することによってその炉の容量を最大にするように装入され得る。

追加の石炭が装入された後、走査システム３４２は炉３０４のために炉輪郭形状を作り出すためにも用いられ得る。例えば、一旦炉３０４内に完全に装入されると、装入ラム３０２は押出機側開口３０６の方に向かって引き戻され、後続の炉内に装入し始めるために炉３０４を出る。幾つかの実施形態においては、装入ラム３０２が炉３０４を出た後、そして、それが後続の炉内に装入し始める前に、走査システム３４２は炉輪郭形状を作り出すことができる。この炉輪郭形状は実際の炉輪郭形状（炉３０４内の石炭のレベルまたは厚さを含む）を意味し、後続の装入においてその特定の炉内に装入する方法を調整するために用いられ得る。例えば、炉３０４内に装入される前に炉床輪郭形状を知り、炉３０４内に装入された後に実際の炉輪郭形状を知ることによって、オペレータは絶えず装入のための方法を調整することができ、これらの調整が改善に導いているかどうかを知ることができる。更なる実施形態によれば、炉３０４内には、その炉３０４の１回の焼成に対して複数回装入され得る。例えば、炉３０４を走査して炉床および／または炉の第１の輪郭形状を生成し、この炉床および／または炉輪郭形状に基づいて炉３０４内に装入し、装入ラム３０２を引き戻し、炉３０４を再走査して炉の第２の輪郭形状を生成し、石炭が炉３０４の全体にわたって一定の厚さを有することを確実にするために、または、炉３０４内の石炭の量を最大にするために炉３０４内に追加の石炭を装入するように、制御システム３４０は構成され得る。走査システム３４２は更に、炉３０４のコークスが外へ出された後に炉３０４について炉輪郭形状を作り出すために用いられ得る。

図７は、本技術による制御システム３４０への様々の入力７０２および出力７０４を例示する概略図である。これらの入力は、装入ラムの位置７０６、装入圧７０８、炉装入重量７１０、炉床輪郭形状７１２、予め設定された動作圧力範囲７１４、予め設定された動作装入圧７１６、初期装入位置７１８、および、炉輪郭形状７２０を含むことができる。これらの入力７０２を使用して、制御システム３４０は複数の出力７０４を有することができる。係止機構を作動／解除し（７２０）、水平方向である第１の方向において装入ラムの位置を調節し（７２４）、水平方向である第２の方向において装入ラムの位置を調節し（７２６）、鉛直方向である第３の方向において装入ラムの位置を調節し（７２２）、回転可能な第４の、および／または、第５の方向において装入ラムの位置を調節し（７２８）、コンベヤ・システムによって石炭を装入することを開始および／または停止し（７３０）、コンベヤ・システムによって石炭を装入する速度を調節する（７３２）ための出力が、前記複数の出力７０４に含まれる。制御システム３４０への他の様々の入力と、それからの出力とが存在するので、入力７０２および出力７０４のこのリストは全てを含むことを意味するものではない。各入力７０２および出力７０４は、更に複数の源からの入力をも表し得る。例えば、炉床輪郭形状入力７１２は、先に述べたように、走査システム３４２からの入力または押出機ラム１０２への抵抗を表し得る。更に、各入力７０２が、制御システム３４０への複数の入力を表す場合もある。例えば、炉輪郭形状入力７２０は、これから装入すべき炉３０４の第１の炉輪郭形状入力、既に装入された炉３０４のための第２の炉輪郭形状入力、および、既に装入されて、コークス化された炉３０４のための第３の炉輪郭形状入力を有することができる。更に、各入力７０２が、複数の出力７０４と対応する場合もある。例えば、炉床輪郭形状入力７１２は、鉛直方向の装入ラムの位置（７２２）、（前から後への）水平方向の装入ラムの位置（７２４）、および、（横から横への）水平方向の装入ラムの位置（７２６）に影響を及ぼすことができた。

図８は、本技術による、石炭装入システムの炉３０４内に動的に装入する方法のフローチャートを示す。方法８００は分岐ブロック８０２から始まる。分岐ブロック８０２では、制御システム３４０が、装入ラム３０２が初期装入位置に置かれているかどうかを決定する。前に述べたように、初期装入位置はｘ−ｚ座標に沿った特定の位置および／またはｙ座標に沿った特定の位置と対応することができる。この初期装入位置は、典型的にはオペレータによって決められる。幾つかの実施形態においては、例えば、初期装入位置は、炉３０４の押出機側開口３０６を約５フィート超えた位置である場合がある。制御システム３４０が、装入ラム３０２が初期装入位置にないと決定すると、（制御システム３４０が装入ラム３０２を初期装入位置まで動かす）ブロック８０４へと処理は進む。一旦システムが、装入ラム３０２が初期装入位置にあると決定すると、この方法はブロック８０６に進んで、装入ラム３０２をその初期装入位置に係止するために係止機構を作動させる。次に、制御システム３４０は、炉３０４内に石炭を装入し始めるためにブロック８０８に進む。前述のとおり、石炭が炉３０４内に装入されるにつれ、装入圧は高まり始める。分岐ブロック８１０において、制御システム３４０は、装入圧が予め設定された装入圧を超えるかどうかを決定する。前述のように、予め設定された装入圧はオペレータによって設定され、幾つかの実施形態においては２３００ｐｓｉに設定される。制御システム３４０が決定した現在の装入圧が予め設定された装入圧を超えると、制御システム３４０は係止機構を自動的に解除することができる。現在の装入圧が予め設定された装入圧を超えないならば、制御システム３４０は係止機構を自動的に解除しなくてもよい。

一旦係止機構が解除されると、方法８００は、（現在の装入圧が予め設定された動作装入圧を超えるかどうかを制御システム３４０が決定する）分岐ブロック８１６に進む。幾つかの実施形態においては、予め設定された動作装入圧は、予め設定された係止装入圧と等しいか、または、僅かに超える。制御システム３４０が決定した現在の装入圧が予め設定された動作装入圧を超えないと、制御システム３４０はその現在位置を維持することができ、装入圧が上昇し続けるのを待つことができる。現在の装入圧が予め設定された動作装入圧を超えると、制御システム３４０は、ほぼ炉３０４のコークス側開口３０８の方に向かって、装入ラム３０２を自動的に動かすことができる。コークス側開口３０８の方に向かって装入ラム３０２を動かすことは、炉３０４の互いに反対の位置にある側壁３１０の方に向かって装入ラム３０２を動かすか、または、炉床３１２から離れるように装入ラムを動かすことをも含むことができる。制御システム３４０が装入ラム３０２を自動的に動かすとき、分岐ブロック８２２では、炉３０４が完全装入されているかどうかを決定する。制御システム３４０は、装入ラム３０２が炉のコークス側開口３０８の近くの設定された位置に置かれるならば炉３０４が完全装入されていると決定することができる。この位置はオペレータによる手操作入力でもよく、或いは、制御システム３４０によって自動的に測定されてもよい。炉３０４が完全装入されていると制御システム３４０が決定すると、上記の方法は終了する。炉３０４が完全装入されていないと制御システム３４０が決定すると、制御システムが決定した装入圧が予め設定された動作装入圧を超えるかどうかを決定するために、制御システム３４０は分岐ブロック８１６の前に戻る。

図９Ａ〜図９Ｈは、本技術による炉３０４内に石炭３９４を装入する間の様々の位置における装入ラム３０２の側面透視図である。より詳しくは、図９Ａ〜図９Ｄは、装入ラム３０２の遠位端３１４が炉３０４のコークス側開口３０８の方に向かって移動するときの装入ラムのたわみ（即ち、Ｓ₁およびＳ₂）の影響を示し、更に、制御システム３４０の動的平坦化機能がどのようにこの問題に対処することができるかを示す。図９Ａに示されるように、装入ラム３０２は初期装入高さ（ｈ）で炉３０４の押出機側開口３０６に入り、炉３０４内に石炭３９４を装入し始める。図９Ｂは、コークス側開口３０８の方に向かって更に進んだ後の装入ラム３０２を示す。特に、装入ラム３０２の遠位端３１４が、装入ラム３０２の近位端３１６にある構造支持部材（図示せず）から離れて更に延びるにつれ、装入ラム３０２の遠位端３１４はたわみ始め、Ｓ_1、初期装入高さ（ｈ）より低く下がる。その結果、石炭３８４は初期装入高さ（ｈ）より低く装入される。図９Ｃは、装入ラム３０２の遠位端３１４が、更に一層、炉３０４内にまで延びたときの更なるたわみ（Ｓ２）を示す。図９Ｄは、装入された炉の輪郭形状の概略側面透視図である。特に、コークス側開口３０８における石炭の層３８４の厚さは、押出機側開口３０６における石炭の層の厚さよりかなり小さい。

図９E〜図９Ｈは、制御システム３４０の動的平坦化機能がどのように炉輪郭形状に影響を及ぼし得るかについて示す。図９Eは（図９Ａと同様に）、炉３０４の押出機側開口３０６に入り、初期装入高さ（ｈ）で炉３０２に石炭３９４を装入する装入ラム３０２を示す。装入ラム３０２がコークス側開口３０８の方に向かって進むと、動的レベラー・システムは、予想される装入ラムたわみ（即ち、Ｓ₁およびＳ₂）を考慮して、装入ラム３０２の遠位端３１４を初期装入高さ（ｈ）に維持するように、装入ラム３０２の遠位端３１４を自動的に上げる。図９Fに示されるように、装入ラム３０２は、その特定の装入ラムの位置において、たわみＳ１と等しい高さだけ上げられる。幾つかの実施形態においては、制御システム３４０の動的平坦化機能は、制御システム３４０と通信し装入ラム３０２の遠位端３１４の高さを測定するセンサ（図示せず）によって、装入ラム３０２の遠位端３１４が初期装入高さ（ｈ）またはその近くにあることを確実にすることができる。他の複数の実施形態においては、装入が始まる前に、配備された各位置における装入ラム３０２のたわみ（即ち、Ｓ₁およびＳ₂）は知られており、制御システム３４０内にプログラムされている。図９Gは、更に展開された位置における装入ラム３０２を示す。ここで、制御システム３４０の動的平坦化機能は、装入ラム３０２の遠位端３１４を初期装入高さに維持するために、装入ラム３０２の近位端３１６をたわみＳ２と等しい高さだけ上げている。図９Ｈは、押出機側開口３０６とコークス側開口３０８の間で一定の厚さを有する炉輪郭形状の理論的な側面透視図である。

特に、制御システム３４０の動的平坦化機能は、装入ラム３０２が炉３０４の押出機側面３０６の方に向かって炉から後方に引き戻される間に制装入ラム３０２の高さを調節するためにも利用され得る。装入ラム３０２が引き戻されるとき、装入ラム３０２は石炭に接触しないように上げられ得る。或いは、装入ラム３０２が引き戻されるとき、装入ラム３０２は、炉全体で石炭を均一に分散させることを助けるべく、または、装入されることになる石炭の量を最大にするべく、装入ラム３０２によって石炭が後方に引きずられるように装入ラム３０２が石炭と接触するように調整され得る。幾つかの実施形態においては、炉３０４内に装入するために用いられる炉輪郭形状および／または炉の容量は、装入ラム３０２の引き戻しの間に各炉３０４の装入を更に最適化するためにも利用され得る。装入ラム３０２の引き戻しは、以下に図１２〜図１６を参照して更に詳細に議論される。

前に述べたように、コークス炉で動的な装入を最適化する１つの方法は、自動炉装入制御システム、走査システム、および／または、動的レベラー・システムを用いることである。装入を最適化する他の１つの方法は、装入ラムのたわみを減らすために装入ラムを機械的に強化することである。次に図１０Ａおよび１０Ｂを参照して、装入ラム・フレーム３２０は、装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側部３１８に機械的に接続された複数の水平方向に配向された横断支持ブレース３２２を有する。装入ラム３０２自体は、遠位端３１４は自由であるが、近位端３１６においてＰＣＭ１００に連結されＰＣＭ１００によって支持される。したがって、支持ブレース３２２の１つの目的は、装入ラム３０２全体の構造的完全性を維持することである。支持ブレース３２２は、装入ラム３０２の鉛直方向に配向された側部３１８に対して垂直または斜めに配置され得る。幾つかの実施形態においては、各支持ブレース３２２はダイヤモンドのような形を有し得、支持ブレース３２２の上部３８８および下部３８６がダイヤモンドの頂点および底点を示すように配置され得る。特に、支持ブレース３２２は装入ラム３０２の両側の内側面３７６に接続され、装入ラム３２２の互いに反対の位置にある側部３１８の外側面３７８を貫通しない。支持ブレース３２２は、中空ビーム（ｂｅａｍ）を備えてなり、各支持ブレース３２２の下部３８６に空けられた開孔３９０（図１１Ａ）を含んでもよい。これにより、支持ブレース３２２内に流体（例えば、水）やガスがトラップされないことを確実にする。本開示の更なる態様によれば、自動炉装入制御システム、走査システム、および／または、動的レベラー・システムは、更に、石炭の量、石炭の密度、または、炉の中の石炭の均一性を最大にするために、機械的に強化された装入ラムと組合せられ得る。

図１０Ａに示されるように、装入ラム３０２は、装入ラム３０２の近位端３１６に取り付けられた係止機構３４８を更に含む。係止機構３４８は、ＰＣＭ１００の固定された構造に取り付けられた対応するカップリングに機械的に結合することができる、雄または雌の単一のカップリング、または、雄または雌のカップリングの対を有することができる。前述のとおり、係止機構３４８は、最初の石炭供給プロセスの間に装入ラム３０２が炉３０４の押出機側開口３０６の方に向かって後方に移動することを防ぐことができる。

図１０Ｂは、本技術による、複数のローラ３８６を有する装入フレーム３２０の１つの実施形態の横上方向からの斜視図である。ローラ３８６は、装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側部３１８の上部３２８および下部３２６に取り付けられる。ローラ３８６は、装入ラム３０２の遠位端３１４を機械的に保持することを制御し支援する。このように、互いに反対の位置にある側部３１８両方の上部３２８および下部３２６上に複数のローラを付加すると、装入ラム３０２が伸ばされた時の装入ラム３０２のたわみを減らすことができる。

各支持ブレース３２２は、遠位端３０２がＰＣＭ１００の構造支持部材から離れて更に延びるとき、装入フレーム３２０のたわみを更に制限するために追加の構造支持部材を提供する。このたわみを更に制限するために、追加の構造支持部材は、横断支持ブレース３２２の各端に結合され得る。図１１Ａおよび図１１Ｂは、本技術による補剛板３７０およびリブ支持部材３８０によって支持される斜めブレース３２２の横下方向からの斜視図である。各補剛板３７０は、各横断支持ブレース３２２の一端と装入ラム３０２の側部３１８との間に位置する。これにより、補剛板３７０は、各支持ブレース３２２の一端の少なくとも一部を覆う。そのように、ダイヤモンド支持ブレースの上部３８８および下部３８６の負荷から生じている応力は、補剛板３７０のより大きな領域に亘って分散する。補剛板３７０は、横断支持ブレース３２２に機械的に接続された（例えば、溶接された）内側向き面３７２、および、内側向き面３７２の反対側にあって装入ラム３０２の１つの側部に密着された外側向き面３７４を有する。補剛板３７０は、如何なる炭素鋼または金属材料から形成されてもよい。１つの実施形態においては、補剛板は、２４〜３０インチの全長、８〜１４インチの高さ、そして、１／２〜１インチの厚さを有してよい。他の実施形態においては、これらの寸法は支持ブレース３２２の一端および装入ラム３０２の側壁３１０の表面積に応じて変化し得る。

更なる機械的支持を各横断支持ブレース３２２に提供するために、更に、リブ支持部材３８０が含まれる。具体的には、ダイヤモンド形の支持ブレース３２２、および、装入ラム３０２の側壁３１８へのカップリングの構成は、結果として、支持ブレース３２２の下部３８６または底隅部における荷重を追加することになる。リブ支持部材３８０は、荷重を分散することと、その領域の溶接長さを増加させることとを助ける。こうして、リブ支持部材３８０の第１の面３８２が補剛板３７０の内側向き面３７２に機械的に結合され、リブ支持部材３８０の第２の面３８４が支持ブレース３２２の下部３８６に機械的に結合されるようにして、各リブ支持部材３８０は支持ブレース３２２の下部３８６に配置される。リブ支持部材３８０は、補剛板３７０と同様の材料から形成され得る。

取り付けられた補剛板３７０およびリブ支持部材３８０の試験の間に採られたデータは、支持ブレース３２２が受ける応力の大きさの劇的な改善を示している。例えば、補剛板３７０またはリブ支持部材３８０無しで支持ブレース３２２の下部３８６の近くで装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側壁３１８の内側面３７２において示された最大応力は３４００ｐｓｉ以上であった。補剛板３７０を有する支持ブレース３２２の下部３８６において示された最大応力は約１７４０ｐｓｉに減少し、リブ支持部材３８０をも有する場合は更に約１６６５ｐｓｉに減少した。支持ブレース３２２の下部３８６の近くの装入ラム３０２の互いに反対の位置にある側壁３１８の外側面３７８における同様の試験は、補剛板３７０またはリブ支持部材３８０無しで５０００ｐｓｉの最大応力を、補剛板３７０を有する場合は３５８５ｐｓｉの最大応力を、そして、補剛板３７０およびリブ支持部材３８０を有する場合は３５３０ｐｓｉの最大応力を示している。減少した最大応力における上記の約４０%の改善は、幾つかの実験的解析試験を通して首尾一貫していた。

図１２は、本技術による石炭装入システムの装入フレーム３２０および装入ヘッド６０４の１つの実施形態の前側からの斜視図である。様々の実施形態においては、装入ヘッド６０４は平坦ボディ６１４によって輪郭が定められる。平坦ボディ６１４は、上縁部６１６、下縁部６１８、互いに反対の位置にある部分６２０および６２２、そして、前面６２４および後面６２６を有する。幾つかの実施形態においては、ボディ６１４のうちの実質的な部分は、装入ヘッド平面内にある。このことは、本技術の実施形態が１または複数の更なる平面を占める複数の態様を有する複数の装入ヘッドボディを備えないことを示唆するということではない。様々の実施形態においては、平坦ボディは、正方形または長方形の断面形状を有する複数のチューブから作られる。特定の実施形態においては、これらのチューブは６インチ〜１２インチの幅を有している。少なくとも１つの実施形態においては、これらのチューブは、８インチの幅を有し、装入動作の間の撓みに対してかなりの抵抗を示した。装入ヘッド６０４に関して記述される特徴の多くは、上述の装入ヘッド３２４と共有され得る。

装入ヘッド６０４の様々の実施形態は、自由端部分６３２および６３４を有するように形作られる一対の対向するウィング６２８および６３０を有する。幾つかの実施形態においては、自由端部分６３２および６３４は、装入ヘッド平面より前方に間隔を空けられた関係に配置される。特定の実施形態においては、自由端部６３２および６３４は、装入ヘッド６０４のサイズおよび対向するウィング６２８および６３０の幾何学的配置に依存して６インチ〜２４インチの距離だけ装入ヘッド平面より前方に間隔を空けられる。この位置においては、対向するウィング６２８および６３０は、これらの対向するウィング６２８および６３０から後方に、装入ヘッド平面を貫通して、空いたスペースを定める。これらの空いたスペースの構成のサイズが増やされるにつれ、より多くの材料が石炭の層の両側に分布される。空いたスペースがより小さくなるにつれ、より少ない材料が石炭の層の両側に分布される。したがって、特定の特徴がコークス化システム毎に提供されるので、本技術は適応性を有する。

例えば、図１３Ａ〜図１３Ｃに示されるような、幾つかの実施形態においては、対向するウィング６２８および６６０は、装入ヘッド平面から外向きに延びる第１の面６３６および６３８を有する。特定の実施形態においては、第１の面６３６および６３８は、装入平面から外向きに４５度の角度で延びる。この第１の面が装入ヘッド平面から逸れる角度は、石炭装入システム３００の特定の意図を有する用途によって増減され得る。例えば、特定の実施形態においては、装入と平坦化動作の間に予想される状況によって、１０度〜６０度の角度を使用し得る。幾つかの実施形態においては、対向するウィング６２８および６３０は、自由遠位端部分６３２および６３４の方に向かって第１の面６３６および６３８から外向きに延びる第２の面６４０および６４２を更に有する。特定の実施形態においては、対向するウィング６２８および６３０の第２の面６４０および６４２は、装入ヘッド平面と平行であるウィング平面内にある。幾つかの実施形態においては、第２の面６４０および６４２は、長さが約１０インチであるように提供される。しかし、他の実施形態においては、第２の面６４０および６４２は、第１の面６３６および６３８のために選ばれた長さと第１の面６３６および６３８が装入平面から離れて延びる角度とを含む１または複数の設計検討事項に依存して、ゼロから１０インチまでの長さを有し得る。図１３Ａ〜図１３Ｃに示されるように、石炭装入システム３００が装入されている石炭の層全体を越えて引き戻される間に装入ヘッド６０４の後面から遊離した石炭を受け、遊離した石炭を石炭の層の両側方の縁の方へ向けて漏斗またはそれ以外の方法で送るようにウィング６２８および６３０は形作られる。少なくともこのようにして、石炭装入システム３００は、石炭の層の両側部において空隙の可能性を減らすことができる。むしろ、ウィング６２８および６３０は、前述の平坦な石炭の層を改善することを助ける。対向するウィング６２８および６３０を使用すると、これらの側部の空隙を埋めることにより、装入重量を１〜２トン増加させ得ることを、試験は示している。更に、ウィング６２８および６３０の形状は、石炭の後方への引きずり、および、炉の押出機側からのこぼれを減らす。こぼれを減らすことは、こぼれた石炭を取り戻すための無駄と労働経費とを減らす。

図１４を参照して、本技術の様々の実施形態では、装入ヘッド３２４の後面６２６に作用的に接続された突出板６６６を配備する。幾つかの実施形態においては、突出板６６６は、装入ヘッド６０４に対して後方且つ下方へ向くように配向された石炭エンゲージ面（ｃｏａｌ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ ｆａｃｅ）６６８を有する。このように、装入ヘッド６０４の後で炉内に装入される遊離した石炭は、突出板６６６の石炭エンゲージ面６６８を占有するであろう。装入ヘッド６０４の後ろに堆積している石炭の圧力のために、石炭エンゲージ面６６８は石炭を下方へ圧縮して、突出板６６６の下の石炭の層の石炭密度を上昇させる。様々の実施形態においては、石炭の層のかなりの幅全体に亘って密度を最大にするために、突出板６６６は、実質的に装入ヘッド６０４の長さに沿って延びる。図１５および図１６を続けて参照して、突出板６６６は、装入ヘッド６０４に対して後方且つ上方へ向くように配向された上方偏向面６７０を更に有する。このように、石炭エンゲージ面６６８および上方偏向面６７０は互いに結合されて、装入ヘッド６０４から離れて後方に向く峰状の隆起を有するピーク形状を定める。したがって、上方偏向面６７０の頂上に落ちる如何なる石炭も、それが押し出される前に、突出板６６６から離れて、入って来る石炭に加わるように方向付けられる。

使用中、石炭は、装入ヘッド６０４の後ろで、石炭装入システム３００の前端部分まで引きずられてゆく。石炭はコンベヤと装入ヘッド６０４との間の開口で積み上がり、コンベヤ装入圧は約２５００〜２８００ｐｓｉに達するまで徐々に上がり始める。図１５を参照して、石炭は装入ヘッド６０４の後でシステムに入れられ、装入ヘッド６０４は炉を通って後方に引き戻される。突出板６６６は石炭を圧縮し、それを石炭の層の中に押し込む。

図１６は、突出板６６６の恩恵を受けた所（石炭の層の左側）、そして、突出板６６６の恩恵を受けなかった所（石炭の層の右側）における石炭装入の密度への影響を示す。図示されるように、突出板６６６の使用は、石炭の層の容積密度が増加した領域「Ｄ」と、突出板が存在しない石炭の層の容積密度がより小さい領域「ｄ」とを提供する。このように、突出板６６６は面密度の改善を示すだけでなく、更に全体的な内部の層の容積密度をも改善する。

（以下の図１７および１８に示される）試験結果は、突出板６６６を用いたとき（図１８）、そして、突出板６６６を用いないとき（図１７）の層密度の改善を示す。これらのデータは、石炭の層の面密度および表面下２４インチの密度の両方へのかなりの影響を示す。ある試験では、装入ヘッド６０４の後ろから突出板６６６の（石炭エンゲージ面６６８と上方偏向面６７０とが接続する位置にある）峰状の隆起までの距離が１０インチのピークを有する突出板６６６。６インチのピークが使用された他の試験では、石炭密度は増加したが、１０インチのピークの突出板６６６の使用から生じたレベルまでではなかった。これらのデータは、１０インチのピークの突出板の使用が石炭の層の密度を増加させたことを明らかにしている。この増加は装入重量の約２トン半の増加を可能にした。本技術の幾つかの実施形態においては、より小さな（例えば、ピーク高さ５〜１０インチの）突出板、または、より大きな（例えば、ピーク高さ１０〜２０インチの）突出板が、使用され得たと考えられる。

ここでは本技術の多くの特徴が別々の実施形態として記述されているが、これらの実施形態は更に互いに結合され得る。例えば、対向するウィング６２８および６３０並びに突出板６６６の態様は、本出願の全体にわたって記述されている制御システム３４０の複数の実施形態に組み込まれ得る。

具体例
以下の例は、本技術の幾つかの実施形態の具体例となる。
１．石炭装入システムであって、
押出機側開口と、押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、押出機側開口、コークス側開口、および、互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床とを有するコークス炉と、
近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、少なくとも押出機側開口からコークス側開口の方に向けて動かすことが可能である装入ラムと、
装入ラムに動作可能に連結され、炉内に石炭を装入することができ、動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムと、
装入ラムと通信する制御システムであって、装入ラムを自動的に動かすことは少なくとも部分的にはコンベヤ・システムが受けるチェーン圧によって決定されるようにして、少なくとも押出機側開口とコークス側開口との間で装入ラムを自動的に動かすように構成される制御システムと
を備えてなる石炭装入システム。
２．装入ラムを初期装入位置に保持するように構成された係止機構を更に備えてなる、請求項１に記載の石炭装入システム。
３．制御システムは、予め設定された係止装入圧に達した後、自動的に係止機構を解除しコークス側開口の方に向かって装入ラムを動かすように構成されており、制御システムは更に、動作チェーン圧を予め設定された動作範囲内に維持するように構成されている、請求項２に記載の石炭装入システム。
４．予め設定された係止装入圧が１７００ｐｓｉより大きい、請求項３に記載の石炭装入システム。
５．予め設定された動作範囲が２０００〜３５００ｐｓｉの間にある、請求項３に記載の石炭装入システム。
６．予め設定された動作範囲が２３００〜２９００ｐｓｉの間にある、請求項３に記載の石炭装入システム。
７．押出機側開口との間のコークス側開口の方に向かう装入ラムの動きは、第１の方向の水平移動である、請求項１に記載の石炭装入システム。
８．炉の互いに反対の位置にある側壁のうちの少なくとも１つの方に向かって装入ラムを自動的に動かすように制御システムが構成されるようにして、装入ラムは、互いに反対の位置にある側壁の間において第２の方向に水平に動かすことが可能である、請求項７に記載の石炭装入システム。
９．装入圧がチェーン圧である、請求項１に記載の石炭装入システム。
１０．石炭装入システムであって、
押出機側開口と、押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、押出機側開口、コークス側開口、および、互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床とを有するコークス炉と、
近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、押出機側開口からコークス側開口の方に向けて水平方向に動かすことが可能で、炉床から離れて鉛直方向に動かすことが可能である装入ラムと、
装入ラムに動作可能に連結され、炉内に石炭を装入することができ、動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムと、
装入ラムと通信し、装入ラムを、コークス側開口の方に向けて水平方向に、そして、炉床から離れて鉛直方向に、自動的に動かすように構成される制御システムであって、装入ラムを自動的に動かすことは少なくとも部分的にはコンベヤ・システムが受ける装入圧によって決定される制御システムと
を備えてなる石炭装入システム。
１１．制御システムと通信する駆動システムを更に備えてなり、駆動システムは装入ラムに動作可能に連結され、制御システムは、少なくとも、第３の方向に鉛直方向に装入ラムを動かすために、駆動システムを利用する、請求項１０に記載の石炭装入システム。
１２．駆動システムは、油圧駆動、電気駆動、または、ネジ駆動装置のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載の石炭装入システム。
１３．装入ラムは、炉の互いに反対の位置にある側壁の少なくとも１つの方に向かって水平に動かすことが可能であり、制御システムが炉の互いに反対の位置にある側壁の少なくとも１つの方に向かって装入ラムを自動的に動かすように構成される、請求項１０に記載の石炭装入システム。
１４．装入ラムに取り付けられ、制御システムと通信する走査システムを更に備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
１５．走査システムは、炉床輪郭形状または炉輪郭形状のうちの少なくとも１つを決定するように構成されている、請求項１４に記載の石炭装入システム。
１６．制御システムは、決定された炉床輪郭形状または炉輪郭形状に応じて炉床から離れて鉛直方向に装入ラムを自動的に動かすように構成される、請求項１５に記載の石炭装入システム。
１７．走査システムが、カメラ、レーザー、または、レーダーのうちの少なくとも１つである、請求項１４に記載の石炭装入システム。
１８．装入ラムの互いに反対の位置にある側部の各々が内側面および外側面を有し、装入ラムは更に、
装入ラムの互いに反対の位置にある側部に機械的に連結された、複数の水平方向に配向された横断支持ブレースと、
複数の横断支持ブレースの少なくとも一部に機械的に連結された複数の補剛板であって、各補剛板が、複数の横断支持ブレースと装入ラムの互いに反対の位置にある側部との間に、各補剛板の外側向き面が装入ラムの互いに反対の位置にある側部の各々の内側面に密着され、各補剛板の内側向き面が複数の横断支持ブレースのうちの１つに密着されるように配置された、複数の補剛板と
を有する、請求項１０に記載の石炭装入システム。
１９．補剛板および横断支持ブレースに機械的に接続された支持部材を更に備えてなる、請求項１８に記載の石炭装入システム。
２０．支持部材が横断支持ブレースの下部に配置され、支持部材が互いに略垂直に構成された第１および第２の面を有し、支持部材の第１の面は補剛板の内側向き面に接続され、支持部材の第２の面は横断支持ブレースの下部に接続された、請求項１９に記載の石炭装入システム。
２１．複数の横断支持ブレースは中空で、横断支持ブレースの下部に開孔を有し、開孔は、流体を開孔から排出するように構成されている、請求項１８に記載の石炭装入システム。
２２．装入ラムの互いに反対の位置にある側部が上部および下部を有し、石炭装入システムは更に、
装入ラムの互いに反対の位置にある側部の上部に取り付けられた第１の複数のローラと、
装入ラムの互いに反対の位置にある側部の下部に取り付けられた第２の複数のローラと
を備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
２３．装入ラムの遠位端部分は炉の押出機側開口の鉛直平面を通過するように構成され、石炭装入システムは更に、
装入ラムの遠位端部分に作用的に接続される鉛直方向に配向された装入ヘッドであって、装入ヘッド平面内に位置する平坦ボディと、下縁部と、下縁部と反対の位置にある上縁部と、前面と、前面と反対の位置にある後面とを有し、後面は装入ラムの近位端部分の方を向くように配置された、装入ヘッドと、
装入ヘッドの後面に作用的に接続され、装入ヘッドに対して後方且つ下方に向くように配向された下側の石炭エンゲージ面を有する突出板と
を備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
２４．突出板は更に、装入ヘッドに対して後方且つ上方に向くように配置された上方偏向面を有し、石炭エンゲージ面および偏向面は互いに作用的に接続され、装入ヘッドから離れて後方を向く峰状の隆起を定める、請求項２３に記載の石炭装入システム。
２５．制御システムは、２０００〜３５００ｐｓｉの間に予め設定された動作範囲内に動作装入圧を維持するように構成されている、請求項２３に記載の石炭装入システム。
２６．装入ラムの遠位端部分は、炉の押出機側開口の鉛直平面を通過するように構成され、石炭装入システムは更に、
装入ラムの遠位端部分に作用的に接続される鉛直方向に配向された装入ヘッドであって、装入ヘッド平面内に位置する平坦ボディと、下縁部と、下縁部と反対の位置にある上縁部と、前面と、前面と反対の位置にある後面とを有し、後面は装入ラムの近位端部分の方を向くように配向された、装入ヘッドを備えてなり、
装入ヘッドは更に、装入ヘッドの下端部分に一対の対向するウィングを有し、各ウィングは、装入ヘッドから間隔を空けられた関係に配置された自由端部分を有し、対向するウィングの各々は、対向するウィングの内側の面から装入ヘッド平面を貫通して拡がる、空いたスペースを定める、請求項１０に記載の石炭装入システム。
２７．各ウィングは、装入ヘッド平面に隣接する第１の面と、第１の面から自由端部分の方に向かって延びる第２の面とを有し、第１の面は、装入ラム平面から装入ラムの隣接する側部の方に向かって斜めに配置され、第２の面は、装入ヘッド平面と平行なウィング平面内に位置する、請求項２６に記載の石炭装入システム。
２８．装入圧がチェーン圧である請求項１０に記載の石炭装入システム。
２９．炉内に複数の下降管開口を更に備えてなり、複数の下降管開口の各々は、炉床と反対の方向を向いており、制御システムは、複数の下降管の開口に隣接する石炭の第１の厚さが複数の下降管の開口に隣接しない石炭の第２の厚さより大きいようにして炉に装入された石炭の量を最大にするように炉の範囲内にある石炭の厚さを変化させるように構成される、請求項１０に記載の石炭装入システム。
３０．石炭システムに動的に装入する方法であって、
押出機側開口と、押出機側開口の反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、押出機側開口、コークス側開口、および、互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められる炉床とを有するコークス炉の、押出機側開口に隣接する初期装入位置に装入ラムを置くことと、
装入ラムに動作可能に連結され動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムによって、石炭を炉内の初期装入位置に装入することと、
同時にコンベヤ・システムによって炉内に石炭を装入する間に自動的に装入ラムを動かす、制御システムを用いることと、
炉に装入されるまで予め設定された動作範囲内に装入圧を維持することと
を含む方法。
３１．装入ラムを自動的に動かすことは、水平方向である第１の方向に装入ラムを自動的に動かすことと水平方向である第２の方向に装入ラムを自動的に動かすこととの両方を含み、水平方向である第１の方向はｚ軸に沿って炉のコークス側開口の方へ向かい、水平方向である第２の方向はｘ軸に沿って炉の互いに反対の位置にある側壁のうちの１つの方へ向かう、請求項３０に記載の方法。
３２．装入ラムを自動的に動かすことは更に、炉床から離れてｙ軸に沿った鉛直方向である第３の方向に装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項３０に記載の方法。
３３．鉛直方向である第３の方向に装入ラムを自動的に動かすために駆動システムを利用することを更に含み、駆動システムは、油圧駆動、電気駆動、または、ネジ駆動装置のうちの少なくとも１つを含む、請求項３２に記載の方法。
３４．装入ラムを自動的に動かすことは更に、ｚ軸の周りに回転可能な第４の方向に装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項３０に記載の方法。
３５．装入ラムを自動的に動かすことは更に、ｘ軸の周りに回転可能な第５の方向に装入ラムが動かされるとき、装入ラムが上方または下方に傾けられ、そして、装入ラムの近位端は装入ラムの遠位端より低いか、または、より高くなるようにして、第５の方向に装入ラムの近位端を自動的に動かすことを含む、請求項３０に記載の方法。
３６．装入ラムは更に、近位端部分、遠位端部分、および、装入ラムの長さを定める互いに反対の位置にある側部を有し、初期装入位置は初期装入高さを含み、方法は更に、
コークス側開口の方に向かって装入ラムを動かしている間、装入ラムの遠位端部分を初期装入高さに維持すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
３７．初期装入位置が初期装入高さを含み、そして、装入ラムを自動的に動かすことは、初期装入高さを維持するために鉛直方向である第３の方向に装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項３０に記載の方法。
３８．完全に装入されたコークス炉は、ほぼ一定の厚さを有する石炭の層を含む、請求項３０に記載の方法。
３９．炉は更に、炉の互いに反対の位置にある側壁に近接して配置された複数の下降管開口を含み、方法は更に、
第１の厚さを有する石炭の第１の層を作るために第１の領域において炉へ石炭を装入することと、
第１の厚さより大きい第２の厚さを有する石炭の第２の層を作るために第２の領域において炉へ石炭を装入することと
を含み、
第１の領域は複数の下降管開口のうちの少なくとも１つに隣接しており、第２の領域は複数の下降管開口から間隔を空けられている、請求項３０に記載の方法。
４０．完全に装入されたコークス炉は、全体にわたってほぼ均一な密度を有する石炭の層を有する、請求項３０に記載の方法。
４１．予め設定された装入圧に到達するまで装入ラムを初期装入位置に係止することを更に含む、請求項３０に記載の方法。
４２．炉輪郭形状または炉床輪郭形状の少なくとも１つを決定するために炉を走査することを更に含む、請求項３０に記載の方法。
４３．炉床を走査することは、初期装入位置で炉内に石炭を装入する前に発生し、
方法は更に、
炉へ装入された後で炉から装入ラムを引き戻すことと、
炉内に石炭を装入し炉内に追加の石炭を装入した後に炉を再走査することと
を更に含む、請求項４２に記載の方法。
４４．炉輪郭形状を決定するために炉床を走査することは、炉が完全装入された後に発生し、炉輪郭形状は装入された炉の厚さまたは高さを含む、請求項４２に記載の方法。
４５．炉床輪郭形状を決定するために炉床を走査することと、
炉床を走査することに応じて、炉輪郭形状に含まれる如何なる炭素材料にも位置を割り当てることと、
鉛直方向である第３の方向において装入ラムを自動的に調節することと
を更に含む請求項３２に記載の方法。
４６．装入ラムを自動的に調節することは、炉の全体にわたってほぼ一定の厚さを達成するために鉛直方向である第３の方向において装入ラムを調節することを含む、請求項４５に記載の方法。
４７．石炭を炉内の初期装入位置に装入することは、石炭を炉内の初期装入高さで装入することを含み、方法は更に、
初期装入高さを維持するように装入ラムを鉛直方向に自動的に調整することを含む、請求項３０に記載の方法。
４８．炉内に装入された石炭の少なくとも一部分を、装入ラムに作用的に接続された突出板に石炭の一部分を捕えさせることにより、押し出すことを更に含み、押し出すことは、石炭の一部分が突出板の石炭エンゲージ面の下で圧縮されるようにして実行される、請求項３０に記載の方法。
４９．炉に装入された後で炉から装入ラムを引き戻すことと、
引き戻しの間に炉床から離れｙ軸に沿って鉛直方向である第３の方向に装入ラムを自動的に動かす、制御システムを用いることと
を更に含む、請求項３０に記載の方法。
５０．石炭装入システムであって、
押出機側開口と、押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、押出機側開口、コークス側開口、および、互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床とを有するコークス炉と、
近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、少なくとも、押出機側開口とコークス側開口との間で動かすことが可能である装入ラムであって、更に、炉内に石炭を装入することができるコンベヤ・システムを含む装入ラムと、
コンピュータに以下の動作を行わせるために１または複数のプロセッサで実行可能な、コンピュータ読取り可能な非一時的媒体と
を備えてなり、
コンピュータに行わせる動作は、
炉輪郭形状の少なくとも１つを決定するために炉を走査すること、
装入ラムにより炉内に石炭を装入すること、そして
同時に炉内に石炭を装入する間に、炉輪郭形状に応じて装入ラムを自動的に動かすこと
であり、
装入ラムは（１）水平方向にｘ軸に沿って動かすことが可能であり、（２）水平方向にｚ軸に沿って動かすことが可能であり、且つ、（３）鉛直方向にｙ軸に沿って動かすことが可能である
石炭装入システム。
５１．炉は更に、炉の互いに反対の位置にある側壁に隣接して配置された複数の下降管開口を有し、炉内に石炭を装入することは結果として炉の範囲内に、ある厚さの石炭をもたらし、１または複数のプロセッサは更にコンピュータに、
下降管開口に隣接する石炭の厚さが複数の下降管開口から間隔をおいて離れた石炭の厚さより大きいようにして炉に装入された石炭の量を最大にするように炉の範囲内にある石炭の厚さを炉の炉輪郭形状に基づいて変化させる
という動作を行わせる請求項５０に記載の石炭装入システム。
５２．石炭システムへ自動的に装入する方法を処理装置に実行させるための複数のコンピュータ実行可能命令を含むコンピュータ読取り可能な媒体であって、
方法は、
石炭システムへの装入の間に石炭システムによって維持されるべき所望の装入圧と対応する設定点を受け取ることと、
石炭システムから処理装置に送信された圧力に対応する実際の装入圧の現在の値を受け取ることと、
現在の値が設定点を超えるとき、現在の値が設定点より下へ降下するという結果をもたらす、第１の位置から第２の位置へ石炭システムを移動するようにという命令を送ることと、
現在の値が設定点を超えないとき、石炭システムを第１の位置に維持するようにという命令を送ることと
を含む、コンピュータ読取り可能な媒体。

Claims (48)

1. 石炭装入システムであって、
   押出機側開口と、前記押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、前記押出機側開口、前記コークス側開口、および、前記互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床とを有するコークス炉と、
   近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、前記互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、少なくとも前記押出機側開口から前記コークス側開口の方に向けて動かすことが可能である装入ラムと、
   前記装入ラムに動作可能に連結され、前記炉内に石炭を装入することができ、動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムと、
   前記装入ラムと通信する制御システムであって、前記装入ラムを自動的に動かすことは少なくとも部分的には前記コンベヤ・システムが受けるチェーン圧によって決定されるようにして、少なくとも前記押出機側開口と前記コークス側開口との間で前記装入ラムを自動的に動かすように構成される制御システムと
   を備えてなる石炭装入システム。
2. 前記装入ラムを初期装入位置に保持するように構成された係止機構を更に備えてなる、請求項１に記載の石炭装入システム。
3. 前記制御システムは、予め設定された係止装入圧に達した後、自動的に前記係止機構を解除し前記コークス側開口の方に向かって前記装入ラムを動かすように構成されており、前記制御システムは更に、前記チェーン圧を予め設定された動作範囲内に維持するように構成されている、請求項２に記載の石炭装入システム。
4. 前記予め設定された係止装入圧が１７００ｐｓｉより大きい、請求項３に記載の石炭装入システム。
5. 前記予め設定された動作範囲が２０００〜３５００ｐｓｉの間にある、請求項３に記載の石炭装入システム。
6. 前記予め設定された動作範囲が２３００〜２９００ｐｓｉの間にある、請求項３に記載の石炭装入システム。
7. 前記押出機側開口から前記コークス側開口への前記装入ラムの動きは、第１の方向の水平移動である、請求項１に記載の石炭装入システム。
8. 前記炉の前記互いに反対の位置にある側壁のうちの少なくとも１つの方に向かって前記装入ラムを自動的に動かすように前記制御システムが構成されるようにして、前記装入ラムは、前記炉の前記互いに反対の位置にある側壁の間において第２の方向に水平に動かすことが可能である、請求項７に記載の石炭装入システム。
9. 前記装入圧がチェーン圧である、請求項１に記載の石炭装入システム。
10. 石炭装入システムであって、
    押出機側開口と、前記押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、前記押出機側開口、前記コークス側開口、および、前記互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床とを有するコークス炉と、
    近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、前記互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、前記押出機側開口から前記コークス側開口の方に向けて水平方向に動かすことが可能で、前記炉床から離れて鉛直方向に動かすことが可能である装入ラムと、
    前記装入ラムに動作可能に連結され、前記炉内に石炭を装入することができ、動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムと、
    前記装入ラムと通信し、前記装入ラムを、前記コークス側開口の方に向けて水平方向に、そして、前記炉床から離れて鉛直方向に、自動的に動かすように構成される制御システムであって、前記装入ラムを前記自動的に動かすことは少なくとも部分的には前記コンベヤ・システムが受ける前記装入圧によって決定される制御システムと
    を備えてなる石炭装入システム。
11. 前記制御システムと通信する駆動システムを更に備えてなり、前記駆動システムは前記装入ラムに動作可能に連結され、前記制御システムは、少なくとも、第３の方向である鉛直方向に前記装入ラムを動かすために、前記駆動システムを利用する、請求項１０に記載の石炭装入システム。
12. 前記駆動システムは、油圧駆動、電気駆動、または、ネジ駆動装置のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載の石炭装入システム。
13. 前記装入ラムは、前記炉の前記互いに反対の位置にある側壁の少なくとも１つの方に向かって水平に動かすことが可能であり、前記制御システムが前記炉の前記互いに反対の位置にある側壁の少なくとも１つの方に向かって前記装入ラムを自動的に動かすように構成される、請求項１０に記載の石炭装入システム。
14. 前記装入ラムに取り付けられ、前記制御システムと通信する走査システムを更に備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
15. 前記走査システムは、炉床輪郭形状または炉輪郭形状のうちの少なくとも１つを決定するために前記炉を走査するように構成されている、請求項１４に記載の石炭装入システム。
16. 前記制御システムは、前記決定された炉床輪郭形状または炉輪郭形状に応じて前記炉床から離れて鉛直方向に前記装入ラムを自動的に動かすように構成される、請求項１５に記載の石炭装入システム。
17. 前記走査システムが、カメラ、レーザー、または、レーダーのうちの少なくとも１つである、請求項１４に記載の石炭装入システム。
18. 前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部の各々が内側面および外側面を有し、前記装入ラムは更に、
    前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部に機械的に連結された、複数の水平方向に配向された横断支持ブレースと、
    前記複数の横断支持ブレースの少なくとも一部に機械的に連結された複数の補剛板であって、各補剛板が、前記横断支持ブレースと前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部との間に、各補剛板の外側向き面が前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部の各々の前記内側面に密着され、各補剛板の内側向き面が前記横断支持ブレースのうちの１つに密着されるように配置された、複数の補剛板と
    を有する、請求項１０に記載の石炭装入システム。
19. 前記補剛板および前記横断支持ブレースに機械的に接続された支持部材を更に備えてなる、請求項１８に記載の石炭装入システム。
20. 前記支持部材が前記横断支持ブレースの下部に配置され、前記支持部材が互いに略垂直に構成された第１および第２の面を有し、前記支持部材の前記第１の面は前記補剛板の前記内側向き面に接続され、前記支持部材の前記第２の面は前記横断支持ブレースの前記下部に接続された、請求項１９に記載の石炭装入システム。
21. 前記複数の横断支持ブレースは中空で、前記横断支持ブレースの下部に開孔を有し、前記開孔は、流体を前記開孔から排出するように構成されている、請求項１８に記載の石炭装入システム。
22. 前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部が上部および下部を有し、前記石炭装入システムは更に、
    前記装入ラムの前記互いに反対の位置にある側部の前記上部に取り付けられた第１の複数のローラと、
    前記装入ラムの互いに反対の位置にある側部の前記下部に取り付けられた第２の複数のローラと
    を備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
23. 前記装入ラムの前記遠位端部分は前記炉の前記押出機側開口の鉛直平面を通過するように構成され、前記石炭装入システムは更に、
    前記装入ラムの前記遠位端部分に作動可能に接続される鉛直方向に配置された装入ヘッドであって、前記装入ヘッドは、装入ヘッド平面内に位置する平坦ボディと、下縁部と、前記下縁部と反対の位置にある上縁部と、前面と、前記前面と反対の位置にある後面とを有し、前記後面は装入ラムの前記近位端部分の方を向くように配向された、装入ヘッドと、
    前記装入ヘッドの前記後面に作動可能に接続され、前記装入ヘッドに対して後方且つ下方に向くように配向された下側の石炭エンゲージ面を有する突出板と、
    を備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
24. 前記突出板は更に、前記装入ヘッドに対して後方且つ上方に向くように配向された上方偏向面を有し、前記石炭エンゲージ面および偏向面は互いに作動可能に接続され、前記装入ヘッドから離れて後方を向く峰状の隆起を定める、請求項２３に記載の石炭装入システム。
25. 前記制御システムは、２０００〜３５００ｐｓｉの間に予め設定された動作範囲内に前記装入圧を維持するように構成されている、請求項２３に記載の石炭装入システム。
26. 前記装入ラムの前記遠位端部分は、前記炉の前記押出機側開口の鉛直平面を通過するように構成され、前記石炭装入システムは更に、
    前記装入ラムの前記遠位端部分に作動可能に接続される鉛直方向に配向された装入ヘッドであって、装入ヘッド平面内に位置する平坦ボディと、下縁部と、前記下縁部と反対の位置にある上縁部と、前面と、前記前面と反対の位置にある後面とを有し、前記後面は装入ラムの前記近位端部分の方を向くように配向され、前記装入ヘッドは更に、前記装入ヘッドの下端部分に一対の対向するウィングを有し、各ウィングは、前記装入ヘッドから間隔を空けられた関係に配置された自由端部分を有し、前記対向するウィングの各々は、前記対向するウィングの後方側の面から前記装入ヘッド平面まで拡がる、空いたスペースを定める、装入ヘッドを備えてなる、請求項１０に記載の石炭装入システム。
27. 各ウィングは、前記装入ヘッド平面に隣接する第１の面と、該第１の面から前記自由端部分の方に向かって延びる第２の面とを有し、前記第１の面は、前記装入ラム平面から装入ラムの隣接する側部の方に向かって斜めに配置され、前記第２の面は、前記装入ヘッド平面と平行なウィング平面内に位置する、請求項２６に記載の石炭装入システム。
28. 前記装入圧がチェーン圧である、請求項１０に記載の石炭装入システム。
29. 石炭システムに動的に装入する方法であって、前記方法は、
    コークス炉の初期装入位置に装入ラムを置くことであって、前記炉が、押出機側開口と、前記押出機側開口の反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、前記押出機側開口、前記コークス側開口、および、前記互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められる炉床とし、前記初期装入位置は前記押出機側開口に隣接する、置くことと、
    前記装入ラムに動作可能に連結され動作中には装入圧を受けるコンベヤ・システムによって、石炭を前記炉内の前記初期装入位置に装入することと、
    同時に前記コンベヤ・システムによって前記炉内に石炭を装入する間に自動的に前記装入ラムを、前記押出機側開口に隣接する前記初期装入位置から前記コークス側開口に向けて、動かす、制御システムを用いることと、
    前記炉に装入されるまで予め設定された動作範囲内に前記装入圧を維持することと、
    を含む方法。
30. 前記装入ラムを自動的に動かすことは、前記炉の前記互いに反対の位置にある側壁のうちの１つの方へ向かうｘ軸に沿って、水平方向に前記装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 前記装入ラムを自動的に動かすことは更に、前記炉床から離れてｙ軸に沿った鉛直方向である第３の方向に前記装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項２９に記載の方法。
32. 前記鉛直方向である第３の方向に前記装入ラムを自動的に動かすために駆動システムを利用することを更に含み、前記駆動システムは、油圧駆動、電気駆動、または、ネジ駆動装置のうちの少なくとも１つを含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記装入ラムを自動的に動かすことは更に、ｚ軸の周りに回転可能な第４の方向に前記装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項２９に記載の方法。
34. 前記装入ラムを自動的に動かすことは更に、ｘ軸の周りに回転可能な第５の方向に前記装入ラムが動かされるとき、前記装入ラムが上方または下方に傾けられ、そして、前記装入ラムの近位端は前記装入ラムの遠位端より低いか、または、より高くなるようにして、前記第５の方向に前記装入ラムの前記近位端を自動的に動かすことを含む、請求項２９に記載の方法。
35. 前記装入ラムは更に、近位端部分、遠位端部分、および、前記装入ラムの長さを定める互いに反対の位置にある側部を有し、前記初期装入位置は初期装入高さを含み、前記方法は更に、
    前記コークス側開口の方に向かって前記装入ラムを動かしている間、前記装入ラムの前記遠位端部分を前記初期装入高さに維持すること
    を含む、請求項３１に記載の方法。
36. 前記初期装入位置が初期装入高さを含み、そして、前記装入ラムを自動的に動かすことは、前記初期装入高さを維持するために鉛直方向である第３の方向に前記装入ラムを自動的に動かすことを含む、請求項２９に記載の方法。
37. 完全に装入された前記コークス炉は、ほぼ一定の厚さを有する石炭の層を含む、請求項２９に記載の方法。
38. 完全に装入された前記コークス炉は、全体にわたってほぼ均一な密度を有する石炭の層を有する、請求項２９に記載の方法。
39. 予め設定された装入圧に到達するまで前記装入ラムを前記初期装入位置に係止することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
40. 炉輪郭形状または炉床輪郭形状の少なくとも１つを決定するために前記炉を走査することを更に含む、請求項２９に記載の方法。
41. 前記炉床の走査は、前記初期装入位置で前記炉内に石炭を装入する前に実行され、前記方法は更に、
    前記炉へ装入された後で前記炉から前記装入ラムを引き戻すことと、
    前記炉内に石炭を装入し前記炉内に追加の石炭を装入した後に前記炉を再走査することと、
    を含む、請求項４０に記載の方法。
42. 炉輪郭形状を決定するための前記炉床の走査は、前記炉が完全装入された後に実行され、前記炉輪郭形状は前記装入された炉の厚さまたは高さを含む、請求項４０に記載の方法。
43. 炉床輪郭形状を決定するために前記炉床を走査することと、
    前記炉床を走査することに応じて、炉輪郭形状に含まれる如何なる炭素材料にも位置を割り当てることと、
    前記鉛直方向である第３の方向において前記装入ラムを自動的に調節することと、
    を更に含む請求項３１に記載の方法。
44. 前記装入ラムを自動的に調節することは、前記炉の全体にわたってほぼ一定の厚さを達成するために前記鉛直方向である第３の方向において前記装入ラムを調節することを含む、請求項４３に記載の方法。
45. 石炭を前記炉内の前記初期装入位置に装入することは、石炭を前記炉内の初期装入高さで装入することを含み、前記方法は更に、
    前記初期装入高さを維持するように前記装入ラムを鉛直方向に自動的に調整することを含む、請求項２９に記載の方法。
46. 前記炉内に装入された前記石炭の少なくとも一部分を、前記装入ラムに作動可能に接続された突出板に前記石炭の前記一部分を捕えさせることにより、押し出すことを更に含み、前記押し出すことは、前記石炭の前記一部分が前記突出板の石炭エンゲージ面の下で圧縮されるようにして実行される、請求項２９に記載の方法。
47. 前記炉に装入された後で前記炉から前記装入ラムを引き戻すことと、
    前記引き戻しの間に前記炉床から離れｙ軸に沿って鉛直方向である第３の方向に前記装入ラムを自動的に動かす、前記制御システムを用いることと、
    を更に含む、請求項２９に記載の方法。
48. 石炭装入システムであって、
    押出機側開口と、前記押出機側開口と反対の位置にあるコークス側開口と、互いに反対の位置にある側壁と、前記押出機側開口、前記コークス側開口、および、前記互いに反対の位置にある側壁によって境界を定められた炉床と、を有するコークス炉と、
    近位端部分、遠位端部分、および、互いに反対の位置にある側部を有し、前記互いに反対の位置にある側部がその長さを定め、少なくとも、前記押出機側開口と前記コークス側開口との間で動かすことが可能である装入ラムであって、更に、前記炉内に石炭を装入することができるコンベヤ・システムを含む、装入ラムと、
    コンピュータに以下の動作を行わせるために１または複数のプロセッサで実行可能な、コンピュータ読取り可能な非一時的媒体と
    を備えてなり、
    前記コンピュータに行わせる動作は、
    炉輪郭形状の少なくとも１つを決定するために前記炉を走査すること、
    前記装入ラムにより前記炉内に石炭を装入すること、そして
    同時に前記炉内に石炭を装入する間に、前記炉輪郭形状に応じて前記装入ラムを自動的に動かすことであって、前記装入ラムは（１）水平方向にｘ軸に沿って動かすことが可能であり、（２）水平方向にｚ軸に沿って動かすことが可能であり、且つ、（３）鉛直方向にｙ軸に沿って動かすことが可能である、
    石炭装入システム。

Images