JP7485246B1

JP7485246B1 - 炭化室の使用可能期間予測方法および炭化室の補修方法

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Publication number: JP7485246B1
Application number: JP2024500137A
Authority: JP
Inventors: 征太郎秋山; 康雅福島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2023-03-15
Filing date: 2023-03-15
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2043-03-15

Abstract

炭化室の張出量に関わらず当該張出量を高い精度で予測でき、予測された張出量に基づいて炭化室の使用可能期間を予測する炭化室の使用可能期間予測方法および炭化室の補修方法を提供する。炭化室の使用可能期間予測方法であって、炭化室の炉壁はダボ付き煉瓦が積み上げられることによって構成され、炭化室の炉壁形状を形状測定装置で測定することで、コークス炉の建設時の熱間寸法に基づいた初期位置よりも内側に張り出している張出部を特定し、張出部について、測定日時を変えて前記炉壁形状を複数回測定することで、張出量が下記（１）式で算出されるＤ１以下の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第１の回帰式と、張出量が下記（２）式で算出されるＤ２以上の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第２の回帰式と、をそれぞれ求め、第１の回帰式または第２の回帰式を用いて算出される張出量が予め定められる閾値となる日時を算出することで炭化室の使用可能期間を予測する。Ｄ１＝ｇ－（ｄＲ１＋ｄＬ１）・・・（１）Ｄ２＝ｇ＋（ｄＲ２＋ｄＬ２）・・・（２）上記（１）、（２）式において、ｇはダボ付き煉瓦側面からダボまで距離であり、ｄＲ１はダボ付き煉瓦側面からダボまでのマイナス側の製造誤差値であり、ｄＲ２はダボ付き煉瓦側面からダボまでのプラス側の製造誤差値であり、ｄＬ１は形状測定装置のマイナス側の測定誤差値であり、ｄＬ２は形状測定装置のプラス側の測定誤差値である。

Description

本発明は、老朽化したコークス炉において、炉壁が内側に張り出した炭化室の使用可能期間を予測する炭化室の使用可能期間予測方法および炭化室の補修方法に関する。

近年、コークス炉の老朽化に伴い、コークス炉を構成する耐火物の一部が摩耗して変形したり、耐火物間の目地が広がるなどして、コークス炉の建設時には平坦であった炭化室の炉壁の一部が内側に張り出してくる。コークス炉の操業において、炭化室の炉壁の張出量が大きくなると、コークスが排出し難くなる押し詰まりが発生する。押し詰まりが発生すると、単位時間当たりのコークスの生産量が低下する。また、炉壁の一部の張出量が更に大きくなると、押出ラムのラムヘッドがその一部に接触してしまい、押出ラムによってコークスを炭化室から排出できなくなったり、当該接触により炉壁耐火物が崩壊したりする。

このような事態を避けるために、炭化室の張出量が大きくなる前に炭化室の炉壁耐火物を積み替えて補修する必要があるが、当該補修を行うには、補修対象の内壁の位置及び補修すべき時期を把握することが必要になる。特許文献１には、炭化室の内壁のうちの張出部分を把握し、当該張出部分の補修が必要となる時期、すなわち、炭化室の使用可能期間を予測する方法が開示されている。

特許第６１０７７７６号公報

特許文献１によると測定日時ｔと張出量ｗとの関係は一次関数式で表されるとしている。しなしながら、測定日時ｔと張出量ｗとからなるデータセットを多数取得して確認した所、ある張出量から測定日時ｔと張出量ｗの関係が一次関数式に当てはまらなくなり、当該一次関数式では炭化室の張出量を正確に予測できないという課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、炭化室の張出量に関わらず当該張出量を高い精度で予測でき、予測された張出量に基づいて炭化室の使用可能期間を予測する炭化室の使用可能期間予測方法および炭化室の補修方法を提供することである。

上記課題を解決できる本発明の要旨は以下の通りである。
［１］コークス炉の炭化室の使用可能期間を予測する炭化室の使用可能期間予測方法であって、前記炭化室の炉壁はダボ付き煉瓦が積み上げられることによって構成され、前記炭化室の炉壁形状を形状測定装置で測定することで、前記コークス炉の建設時の熱間寸法に基づいた初期位置よりも内側に張り出している張出部を特定し、前記張出部について、測定日時を変えて前記炉壁形状を複数回測定することで、張出量が下記（１）式で算出されるＤ_１以下の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第１の回帰式と、前記張出量が下記（２）式で算出されるＤ_２以上の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第２の回帰式と、をそれぞれ求め、前記第１の回帰式または前記第２の回帰式を用いて算出される張出量が予め定められる閾値となる日時を算出することで前記炭化室の使用可能期間を予測する、炭化室の使用可能期間予測方法。
Ｄ_１＝ｇ－（ｄＲ_１＋ｄＬ_１）・・・（１）
Ｄ_２＝ｇ＋（ｄＲ_２＋ｄＬ_２）・・・（２）
上記（１）、（２）式において、ｇは前記ダボ付き煉瓦の側面からダボまで距離（ｍｍ）であり、ｄＲ_１は前記側面から前記ダボまでのマイナス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＲ_２は前記側面から前記ダボまでのプラス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_１は前記形状測定装置のマイナス側の測定誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_２は前記形状測定装置のプラス側の測定誤差値（ｍｍ）である。
［２］前記閾値は、押出ラムのラムヘッドと建設時の熱間寸法に基づいた前記張出部の前記張出部の初期位置との間隔ｓｄに基づいて定められる、［１］に記載の炭化室の使用可能期間予測方法。
［３］［１］または［２］に記載の炭化室の使用可能期間予測方法を用いて予測される使用可能期間に基づいて炭化室の補修計画を作成し、前記補修計画に従って炭化室を補修する炭化室の補修方法。

本発明によれば、第１の回帰式と第２の回帰式とを用いて炭化室の張出量を予測することで、炭化室の張出量に関わらず、炭化室の張出量を高い精度で予測できる。この張出量に基づいて炭化室の使用可能期間を予測することで、炭化室の使用可能期間を高い精度で予測できるようになる。

図１は、コークス炉の一例を示す斜視図である。図２は、コークス炉の炭化室を示す水平断面図である。図３は、コークス炉の炭化室を示す水平断面図である。図４は、張出量ｗの時間変化を示すグラフである。図５は、窯口から見た炉壁の煉瓦積み状態を示す模式図である。図６は、炉壁を構成するダボ付き煉瓦の正面図である。図７は、図４に最小値Ｄ_１以下の範囲と最大値Ｄ_２以上の範囲を示したグラフである。図８は、張出量ｗの時間変化を示すグラフである。図９は、コークス炉の炭化室の水平断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な一例を示すものであり、これらの例によって何ら限定されるものではない。

図１は、コークス炉１０の一例を示す斜視図である。図１を用いて、まず、コークス炉１０について説明する。コークス炉１０は、蓄熱室が複数並べられて構成される蓄熱部１２と、当該蓄熱部１２の上に設けられる複数の炭化室１４と燃焼室１６とを有する。炭化室１４と燃焼室１６とは交互に隣接して並べられている。装炭車１８は、炭化室１４および燃焼室１６の上をコークス炉１０の長手方向Ｌに沿って走行する。炭化室１４の上壁には装炭孔（不図示）が、コークス炉１０の短手方向Ｓに沿って複数形成されており、当該装入孔からコークスの原料となる石炭が炭化室１４に装入される。炭化室１４の両側には窯口１４ａが設けられており、窯口１４ａは脱着可能な炉蓋（不図示）で覆われて塞がれている。炭化室１４の一方の窯口１４ａ側には押出機２０が配置され、他方の窯口１４ａ側にはガイド車２２が配置されている。押出機２０およびガイド車２２は炉長手方向Ｌに沿って走行する。

炭化室１４では、石炭が乾留されてコークスケーキとなる。石炭を乾留するために、蓄熱部１２の各蓄熱室から燃料ガスを燃焼室１６に供給して燃焼させ、当該燃焼熱を隣接する炭化室１４に伝えることで当該炭化室１４を加熱する。これにより、炭化室１４の温度が上昇して石炭が乾留される。石炭の乾留が終了すると、炉蓋を取外し、押出機２０の押出ラムを炭化室１４に挿入する。押出ラムを挿入することで石炭の乾留で得られるコークスケーキを炭化室１４から押し出して、当該押出機２０の反対側にあるガイド車２２で受け止める。ガイド車２２の下側には、蓄熱部１２の前を炉長手方向Ｌに沿って走行可能な消火車２４が配置されて、ガイド車２２から消火車２４がコークスケーキを受ける。消火車２４は、コークスケーキを所定の場所まで搬送する。

コークス炉１０の操業では、炭化室１４からのコークスケーキの押し出し、炭化室１４への石炭の装入が繰り返し行われる。この操業が繰り返し実行されるうちに、炭化室１４の炉壁が損耗し、変形していく。図２は、コークス炉１０の炭化室１４を示す水平断面図である。図２（ａ）は、コークス炉１０の建設時の炭化室１４を示し、図２（ｂ）は、炭化室１４の炉壁３２が変形して、炉壁３２の一部が内側に張り出している状態の炭化室１４を示す。炭化室１４は、対向する一対の炉壁３２により形成される。炉壁３２は、ダボが設けられた煉瓦が垂直に積み上げて構成されている。

コークスケーキの押し出しは、押出ラム２６によって行われる。押出ラム２６は、ラムヘッド２８と該ラムヘッド２８が取り付けられたラムビーム３０とを有する。押出機２０は、押出ラム２６と当該押出ラム２６のラムビーム３０に接続する押出ラム駆動装置（不図示）とを有する。押出ラム駆動装置によってラムビーム３０が駆動されることで、ラムヘッド２８が炭化室１４に挿入され、炭化室１４内のコークスケーキはラムヘッド２８によって炭化室１４から押し出される。

図２（ａ）に示す炭化室１４では、炉壁３２の凹凸に起因するコークスケーキの押し詰まりは生じない。しかしながら、図２（ｂ）に示す炭化室１４では、炉壁３２に張出部３４が形成されており、コークスケーキがラムヘッド２８に押し出される際、コークスケーキが当該張出部３４に接触することでコークスケーキの押出抵抗が高くなって押し詰まりが発生する場合がある。この張出部３４は、コークス炉１０の老朽化に伴い、耐火物の一部が損耗して変形したり、耐火物の目地が広がったりして、平坦であった炉壁３２の一部が内側に張り出すことで形成される。

また、張出部３４が更に内側に張り出し、ラムヘッド２８がその張出部３４の一部に接触すると、接触部やその周辺の炉壁３２を構成する燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が起きたり、押出ラム２６が機能しなくなる可能性がある。特に、燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が起こると、その補修に長期間を要することが多いので、ラムヘッド２８と張出部３４との接触は避けなければならない。

このため、張出部３４の張出量が大きくなって、コークスケーキの押し詰まりや、燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が起きる前に、耐火物の積み替えなどを行って炭化室１４の炉壁３２を補修する必要がある。そこで、本実施形態に係る炭化室の使用可能期間予測方法では、以下に示す１～４の手順で炭化室１４の使用可能期間を予測する。

１．炭化室１４の炉壁形状を形状測定装置で測定して張出部を特定する。
２．測定日時を変えて張出部の炉壁形状を複数回測定して、複数の測定日時ｔと張出量ｗとからなるデータセットを複数取得する。
３．張出量ｗが下記（１）式で算出されるＤ_１以下の範囲内における時間と張出量ｗとの対応関係を示す第１の回帰式と、張出量ｗが下記（２）式で算出されるＤ_２以上の範囲内における時間と張出量ｗとの対応関係を示す第２の回帰式とを求める。
Ｄ_１＝ｇ－（ｄＲ_１＋ｄＬ_１）・・・（１）
Ｄ_２＝ｇ＋（ｄＲ_２＋ｄＬ_２）・・・（２）
上記（１）、（２）式において、ｇはダボ付き煉瓦の側面からダボまで距離（ｍｍ）であり、ｄＲ_１はダボ付き煉瓦の側面の側面からダボまでのマイナス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＲ_２はダボ付き煉瓦の側面からダボまでのプラス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_１は形状測定装置のマイナス側の測定誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_２は形状測定装置のプラス側の測定誤差値（ｍｍ）である。
４．第１の回帰式または第２の回帰式を用いて算出される張出量ｗが予め定められる閾値となる日時を算出する。この日時までの期間が、炭化室１４の使用可能期間になる。

まず、炭化室１４の炉壁形状を形状測定装置で測定して張出部を特定する方法について説明する。図３は、コークス炉１０の炭化室１４を示す水平断面図である。炭化室１４の炉壁形状は、例えば、レーザー式３次元形状測定装置３６によって熱間で測定される。なお、レーザー式３次元形状測定装置３６は、炭化室１４の炉壁形状を熱間で測定する形状測定装置の一例である。レーザー式３次元形状測定装置３６は、炭化室１４のコークスケーキが排出される側の窯口１４ａの前方に設置される。レーザー式３次元形状測定装置３６では、レーザー照射孔から炉壁３２に向けて斜めにレーザーを照射し、炉壁３２からの反射光を検出孔で受光することで、炭化室１４の炉壁形状を点群として測定する。これにより、炭化室１４の炉壁形状の熱間寸法を取得できる。

レーザー式３次元形状測定装置３６を用いて、炭化室１４の左右の炉壁形状を同時に測定してもよいが、炭化室１４の左右の炉壁形状を別々に測定することが好ましい。炭化室１４は上側に高さ６ｍ程度、幅４００ｍｍ程度、奥行き１６ｍ程度の大きさで、窯口１４aが幅４００ｍｍ程度、高さ６ｍ程度の細長い構造になっている。炭化室１４の外側からレーザーを照射する場合に、左右両側の炉壁形状を一度に測定しようとすると、レーザーの入射角度が炉壁３２に対して浅くなる。このように浅い角度でレーザーが入射すると、炉壁３２が内側に張り出している場合には、その奥が陰になってレーザーが届かなくなり、炉壁形状が測定できない場合がある。一方、炉壁形状を左右別々に測定することで、レーザーの入射角度を炉壁３２に対して大きくできるので、炉壁３２が内側に張り出している場合であっても炉壁形状を測定できる。

レーザー式３次元形状測定装置３６によって測定された左右の内壁形状データは、別々に評価してもよく、これら２つの内壁形状データを炭化室１４の周辺の基準物を元に合成して、一つの合成炉壁形状データとして評価してもよい。このように、レーザー式３次元形状測定装置３６を用いることで、コークス炉１０における炭化室１４の炉壁形状を測定できる。

再び、図２（ｂ）を参照する。レーザー式３次元形状測定装置３６を用いて炭化室１４の炉壁形状を測定し、当該測定により取得した炉壁形状データと炭化室１４の建設直後の熱間測定データとを比較して差分形状データを求める。この差分形状データのうち、コークス炉１０の建設時の熱間寸法に基づいた初期位置よりも内側に張り出している部分が張出部３４となる。このようにして、張出部３４の位置を特定できる。

なお、初期位置よりも内側に張り出している張出部が複数存在している場合には、最も張出量ｗが大きい部分を張出部と特定することが好ましい。この理由は、張出量ｗが最も大きい張出部の張出量ｗが最も早く大きくなると考えられるからである。張出部の位置は、炭化室１４の使用可能期間を予測する前に少なくとも１回特定しておけばよい。但し、当初、最も張り出している張出部の位置を特定したとしても、次第に最も張り出している部位が変わる場合がある。このような場合には、当初特定した張出部に代えて、又は、特定した張出部に加えて、別の新たな張出部の位置を特定してもよい。

次いで、測定日時を変えて炉壁形状を複数回測定して、測定日時ｔと特定した張出部の張出量ｗとからなるデータセットを複数取得する。ここで、図２（ｂ）の点線は、コークス炉１０の建設時の熱間寸法に基づいた炉壁３２の初期位置を示し、点線上の黒丸はコークス炉１０の建設時の熱間寸法に基づいた張出部３４の初期位置を示す。図２（ｂ）の実線は、点線と平行であって張出部３４の最も突出している部位に接する線である。張出部３４の初期位置は、張出部３４の最も突出している部位から点線に垂直に下した交点である、張出量ｗは、張出部３４の初期位置から点線までの距離である。上述したように、張出部３４が特定されていれば、張出部３４の初期位置も特定されるので、レーザー式３次元形状測定装置３６によって測定された炉壁形状データを取得することで張出部３４の張出量ｗが求められる。

張出量ｗの測定間隔は特に限定されるものではないが、張出量ｗの経時変化を確認するために、数日、数週間あるいは数月毎に定期的に張出量ｗを測定することが好ましい。例えば、コークス炉１０を操業している間、張出量ｗは、６時間や１日経過しても、あまり変化しない可能性が高いが、例えば数日経過すると、張出量ｗが変化する可能性がある。このため、測定の期間を２週間や１カ月と定め、定めた測定期間毎に張出量ｗを測定することが好ましい。一方、張出量ｗが大きい炭化室では、測定期間を、例えば１週間などに短くしてもよい。これにより、回帰式を用いる張出量ｗの予測精度を高めることができる。具体的には、張出部３４の初期位置とラムヘッド２８との間隔と、張出量ｗとの差が１０ｍｍ以下となった場合には、張出量ｗの測定頻度を高くすることが好ましい。

図４は、張出量ｗの時間変化を示すグラフである。図４の横軸は年／月であり、縦軸は張出量ｗ（ｍｍ）である。図４に示したグラフは、レーザー式３次元形状測定装置を用いて、測定日時を変えてコークス炉の炭化室の炉壁形状を１６回測定し、当該測定データを用いて取得した測定日時ｔと張出量ｗとからなる１６組のデータセットをプロットしたグラフである。図４から、時間当たりの張出量ｗの傾向は、張出量３０～４０ｍｍの範囲を境に大きく変化していることが見て取れる。このため、張出量が小さい範囲のプロットから求められる回帰式では、張出量が大きい領域の張出量ｗが正しく予測できないと考えられる。

図５は、窯口から見た炉壁３２の煉瓦積み状態を示す模式図である。図５（ａ）は、炉壁３２が内側（炭化室側）に張り出す前の状態を示し、図５（ｂ）は、炉壁３２が内側（炭化室側）に張り出した後の状態を示す。炭化室１４の炉壁３２は、ダボ付き煉瓦４０が垂直に積み上げられて構成される。このダボ付き煉瓦４０は、不図示のビンダー煉瓦によって支持されている。

炉壁３２が内側に張り出す前は、図５（a）に示すように、ダボ付き煉瓦４０の自重は、その下に位置するダボ付き煉瓦４０によって支えられている。しかしながら、炉壁３２の張出量ｗが所定量以上になると、ダボ付き煉瓦４０はビンダー煉瓦の支持から切り離され、図５（ｂ）に示すように、ダボ付き煉瓦４０の自重によりさらに内側に張り出してくることがわかった。このダボ付き煉瓦４０の自重で張り出してくる張出量ｗを確認した所、張出量ｗがダボ付き煉瓦４０のダボ４２から当該煉瓦の側面までの距離以上になると、ダボ付き煉瓦４０の自重により当該煉瓦が内側に張り出してくることがわかった。

また、ダボ付き煉瓦４０のダボ４２から当該煉瓦の側面までの距離には製造誤差が生じる。このため、ダボ付き煉瓦４０の側面からダボ４２までの距離をｇとし、当該側面からダボ４２までのマイナス側の製造誤差値をｄＲ_１とすると、製造誤差を含む煉瓦側面からダボ４２までの距離の最小値Ｄ_１はｇ－ｄＲ_１となる。同様に、ダボ付き煉瓦４０の側面からダボ４２までの距離をｇとし、当該側面からダボ４２までのプラス側の製造誤差値をｄＲ_２とすると製造誤差を含む煉瓦側面からダボ４２までの距離の最大値Ｄ_２はｇ＋ｄＲ_２となる。

また、形状測定機を用いた炉壁形状の測定にも測定誤差が生じる。このため、マイナス側の測定誤差値をｄＬ_１とし、プラス側の測定誤差値をｄＬ_２とすると、ダボ付き煉瓦４０の側面からダボ４２までの距離ｇの最小値Ｄ_１はｇ－（ｄＲ_１＋ｄＬ_１）となり、最大値Ｄ_２はｇ＋（ｄＲ_２＋ｄＬ_２）となる。

図６は、炉壁を構成するダボ付き煉瓦４０の正面図である。本実施形態において、ダボ付き煉瓦４０のダボ４２から側面までの距離は３３ｍｍである。また、ダボ付き煉瓦４０の上記部位の製造誤差は±２ｍｍであり、レーザー式３次元形状測定装置により炉壁形状の測定誤差は±５ｍｍである。したがって、炉壁３２において、ダボ付き煉瓦４０の側面からダボ４２までの距離ｇの最小値Ｄ_１は２６ｍｍとなり、当該煉瓦の側面からダボ４２まで距離ｇの最大値Ｄ_２は４０ｍｍとなる。

図７は、図４に最小値Ｄ_１（２６ｍｍ）以下の範囲と最大値Ｄ_２（４０ｍｍ）以上の範囲を示したグラフである。図７では、最小値Ｄ_１以下の範囲内のプロットを白色で示し、最大値Ｄ_２以上の範囲内のプロットを黒色で示し、最小値Ｄ_１より大きくＤ_２未満の範囲内のプロットを灰色で示す。また、最小値Ｄ_１以下の範囲内のプロットから求められる第１の回帰の回帰直線を実線で示し、最大値Ｄ_２以上の範囲内のプロットから求められる第２の回帰式の回帰直線を点線で示す。

測定日時ｔと張出量ｗのプロットを、最小値Ｄ_１以下の範囲内と最大値Ｄ_２以上の範囲内とに分け、それぞれの範囲内のプロットを用いて第１の回帰式および第２の回帰式を求めた。この結果、第１の回帰式および第２の回帰式を示す回帰直線は、各範囲内のプロット近傍に配置され、各範囲内のプロットに高い相関関係を有する回帰式となった。この結果から、１つの回帰式を用いて張出量ｗを予測していた従来技術では、炉壁３２の張出量が大きくなる範囲では高い精度で張出量ｗを予測できなかったのに対し、本実施形態に係る炭化室の使用可能期間予測方法では、第１の回帰式および第２の回帰式を用いて張出量ｗを予測することで、炉壁３２の張出量に関わらず、炉壁３２の張出量ｗを高い精度で予測できることがわかる。

図８は、別の炭化室における張出量ｗの時間変化を示すグラフである。図８（ａ）～（ｃ）は、図６に示したダボ付き煉瓦４０によって炉壁が構成されているものの、図７に張出量を示した炭化室とは異なる別の３つの炭化室の炉壁形状を測定することによって取得された測定日時ｔと張出量ｗとのプロットである。

図８（ａ）～（ｃ）に示すように、別の３つの炭化室においても最小値Ｄ_１～最大値Ｄ_２を境に大きく変化し、図７と同様の傾向があることが確認された。このため、図７と同様に、最小値Ｄ_１以下の範囲内と、最大値Ｄ_２以上の範囲内とに分け、それぞれの範囲内のプロットを用いて第１の回帰式および第２の回帰式を求めたところ、第１の回帰式および第２の回帰式は、各範囲内のプロットに高い相関関係を有する回帰式になった。

これらの結果から、ダボ付き煉瓦４０によって炉壁３２が構成された炭化室１４では、張出量が下記（１）式で算出される最小値Ｄ_１以下の範囲内における時間と張出量ｗとの対応関係を示す第１の回帰式と、張出量が下記（２）式で算出される最大値Ｄ_２以上の範囲内における時間と張出量ｗとの対応関係を示す第２の回帰式とを求め、当該回帰式を用いて張出量ｗを予測することで、張出量に関わらず、高い精度で張出量ｗを予測できることが確認された。
Ｄ_１＝ｇ－（ｄＲ_１＋ｄＬ_１）・・・（１）
Ｄ_２＝ｇ＋（ｄＲ_２＋ｄＬ_２）・・・（２）
上記（１）、（２）式において、ｇは煉瓦の端部からダボまで距離（ｍｍ）であり、ｄＲ_１は煉瓦の端部からダボまでのマイナス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＲ_２は煉瓦の端部からダボまでのプラス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_１は形状測定装置のマイナス側の測定誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_２は形状測定装置のプラス側の測定誤差値（ｍｍ）である。

次に、第１の回帰式または第２の回帰式を用いて、炭化室１４の使用可能期間を予測する方法について説明する。炉壁３２の張出量ｗが大きくなると張出部にコークスケーキが接触することでコークスケーキの押出抵抗が高くなり、押し詰まりが発生する。さらに、張出部３４がラムヘッド２８に接触すると燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が発生する。このため、まず、実験等を行うことで、押し詰まりや燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が発生する炉壁３２の張出量ｗを把握する。この張出量ｗを閾値として予め定めておき、閾値が最小値Ｄ_１以下の場合は第１の回帰式を用いて、また、閾値が最大値Ｄ_２以上の場合は第２の回帰式を用いて算出される張出量ｗが当該閾値になる日時を算出する。この日時が炭化室１４の使用可能期間となる。このようにして、第１の回帰式または第２の回帰式を用いて、炭化室１４の使用可能期間を予測できる。

また、張出量ｗの閾値を張出部３４の初期位置と押出ラム２６のラムヘッド２８との間隔ｓｄに基づいて定めてよい。図９は、コークス炉の炭化室の水平断面図である。図９を用いて間隔ｓｄについて説明する。

間隔ｓｄは、ラムヘッド２８が張出部３４に最も接近する位置でのラムヘッド２８と張出部３４の初期位置との間隔である。図６の一点鎖線はラムヘッド２８の側面位置であり、点線上の黒丸はコークス炉１０の建設時の熱間寸法に基づいた張出部３４の初期位置を示す。間隔ｓｄは、張出部３４の初期位置から一点鎖線までの距離である。

炉壁形状の測定により張出部３４の位置が特定されていれば、張出部３４の初期位置も特定される。ラムヘッド２８の側面位置は、炭化室１４を移動するラムヘッド２８の側面位置を実際に計測してもよいし、ラムヘッド２８の中心が、炭化室１４の中心を通過するとして、ラムヘッド２８の寸法から計算によって求めてもよい。そして、張出部３４の初期位置と、実測又は計算によって求められた側面位置とから、張出部３４の初期位置とラムヘッド２８との間隔ｓｄが求められる。

上述したように、張出部３４の張出量ｗが間隔ｓｄよりも大きくなると張出部３４とラムヘッド２８とが接触し、燃焼室の炉壁煉瓦の崩壊が起きる可能性が高くなる。このため、例えば、間隔ｓｄに所定の安全率を乗じた値を閾値としてもよい。このように、間隔ｓｄに基づいて閾値を定めることで、張出部３４とラムヘッド２８とが接触し、燃焼室の炉壁煉瓦が崩壊することを抑制できるようになる。

以上説明したように、本実施形態に係る炭化室の使用可能期間予測方法では、第１の回帰式および第２の回帰式を用いて張出量ｗを予測する。これにより、炉壁３２の張出量に関わらず、高い精度で炉壁の張出量ｗを予測でき、当該張出量ｗを用いることで炭化室１４の使用可能期間を高い精度で予測できる。また、炭化室１４の使用可能期間を予測することで、適切な時期に炭化室の補修が実施できるようになる。適切な時期に炭化室の補修を実施することで、炭化室１４の押し詰まりや炉壁崩壊の発生を抑制しつつ炭化室１４を限界まで使用することができるようになる。

さらに、本実施形態に係る炭化室の使用可能期間予測方法で予測された炭化室の使用可能期間に基づいて炭化室の補修計画を作成してもよい。具体的には、炭化室の使用可能期間が過ぎる前に炭化室の炉壁を補修する補修計画を作成する。このように、炭化室の使用可能期間を予測した上で補修計画を作成することで炭化室の補修計画の作成も容易になる。

１０コークス炉
１２蓄熱部
１４炭化室
１４ａ窯口
１６燃焼室
１８装炭車
２０押出機
２２ガイド車
２４消火車
２６押出ラム
２８ラムヘッド
３０ラムビーム
３２炉壁
３４張出部
３６レーザー式３次元形状測定装置
４０ダボ付き煉瓦
４２ダボ

Claims

コークス炉の炭化室の使用可能期間を予測する炭化室の使用可能期間予測方法であって、
前記炭化室の炉壁はダボ付き煉瓦が積み上げられることによって構成され、
前記炭化室の炉壁形状を形状測定装置で測定することで、前記コークス炉の建設時の熱間寸法に基づいた初期位置よりも内側に張り出している張出部を特定し、
前記張出部について、測定日時を変えて前記炉壁形状を複数回測定することで、張出量が下記（１）式で算出されるＤ_１以下の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第１の回帰式と、前記張出量が下記（２）式で算出されるＤ_２以上の範囲内における時間と張出量との対応関係を示す第２の回帰式と、をそれぞれ求め、
前記第１の回帰式または前記第２の回帰式を用いて算出される張出量が予め定められる閾値となる日時を算出することで前記炭化室の使用可能期間を予測する、炭化室の使用可能期間予測方法。
Ｄ_１＝ｇ－（ｄＲ_１＋ｄＬ_１）・・・（１）
Ｄ_２＝ｇ＋（ｄＲ_２＋ｄＬ_２）・・・（２）
上記（１）、（２）式において、ｇは前記ダボ付き煉瓦の側面からダボまで距離（ｍｍ）であり、ｄＲ_１は前記側面から前記ダボまでのマイナス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＲ_２は前記側面から前記ダボまでのプラス側の製造誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_１は前記形状測定装置のマイナス側の測定誤差値（ｍｍ）であり、ｄＬ_２は前記形状測定装置のプラス側の測定誤差値（ｍｍ）である。
前記閾値は、押出ラムのラムヘッドと建設時の熱間寸法に基づいた前記張出部の初期位置との間隔ｓｄに基づいて定められる、請求項１に記載の炭化室の使用可能期間予測方法。
請求項１または請求項２に記載の炭化室の使用可能期間予測方法を用いて予測される使用可能期間に基づいて炭化室の補修計画を作成し、前記補修計画に従って炭化室を補修する炭化室の補修方法。