JPH02232533A - キルン内壁温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、回転する円筒状のキルンの温度を険出する装
置に関する。

（従来の技術） 石炭系及び石油系の重質油を原料として製造された生コ
ークスは、回転するキルン等のか焼装置によりか焼され
、人造黒鉛電極製造用原料等に広く使用されている。こ
の人造黒鉛電極等の原料であるか焼コτクスを得るため
のキルンの運転制御は、一般に、円筒状のキルンの一端
てあるキルン出口の温度を基準として行なわれてきた。

しかしながら近年、電気製鋼炉のＵ　Ｈ　Ｐ　（ＵＩＬ
ｒａ　ｌ！ＩｇｈＰｏｗｅｒ　）操業が行なわれるよう
になって以来、キルン出口の温度制御のみではＵＨＰ！
Ｉｌ業に要求される高品質のか焼コークス（例えばＲＤ
値のバラツキが極めて少ないか焼コークス）を得ること
が難しく、キルンの運転制御力法の技術改良が望まれて
いた。

そのため、本件出願人は、高品質のか焼コークスを得る
方法として、キルン内の燃焼領域（生コークスがキルン
人口から出口へ移動する間において燃え始める地点）の
検出を自動的に行なうとともに燃焼鎮域の位置制御を正
確に行なうことにより、高品質のか焼コークスを１ワる
ための技術を開発し、先に特許出願をした（特開昭６３
一２３０７８７号公！！）。

前記技術は、高品質のか焼コークスを得るという点にお
いて優れた技術ではあるが、更なるΔ品質のか焼コーク
スをｊリるためには、キルンの入口から出口に至るまで
のキルン内のコークス温度プロフィール（キルン内コー
クスの多点温度情）を検知・制御することが必要であっ
た。

しかしながら、キルン内における水分・揮発分の発生領
域や燃焼領域あるいはバーナー炎等が影響して、キルン
内のコークス温度プロフィールを険知することは事実上
不可能に近い情況であった。

（発明が解決しようとする課題） 前記したように、キルン内の広範囲の温度プロフィール
を検知することは、事実上不可能に近い状況であったが
、本件出願人が研究した結果、コークスの温度とほぼ等
両と見なせるキルン内壁の温度を検出することにより最
終的に知りたいコークスの温度を制御できること、及び
キルン内のコークスが安息角を形成しない内壁面であれ
ば、キルン内における水分・揮発分の発生頭域や燃焼６
ｎ域あるいはバーナー炎等の影響を殆ど受けることなく
温度を検出できることを見い出した。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、
キルン内の温度プロフィールをリアルタイムに検知する
ことができるキルン内壁温度検出装置を提供することを
目的とする。

〔允明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、円筒状のキルンの一端近傍で、該キルンの回
転により内部のコークスが安息角を形成する側の上部に
、赤外線センサを配置し、該赤外線センサを首振させる
首振機構を設け、この首振機構によって前記赤外線セン
サを、前紀キルン内壁であってコークスが安息角を形成
しない側のキルンの一端から他端を直線状にスキャンニ
ングさせるよう構成したキルン内壁温度検出装置である
。

（作　用） 赤外線センサを前記した位置に配置することにより、該
赤外線センサによりキルンの内壁を一端から他端に向け
てスキャンニングすることができ、従ってキルン内壁の
温度を回転軸方向全体にわたる広い範囲で検知できる。

またこのスキャンニングを首振機構によりおこなわせる
ことで、自動的にリアルタイムで検知がおこなえる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図〜第７図において説明する。

第２図は、本実施例の温度検出装置が取付けられるキル
ンの出口付近を示す側面図である。円筒状のキルン１は
、支持ローラ装置２に支持され、軸回りに所定の回転速
度で回転できるようになっている。またキルン１は回転
軸が水平線に対し所定角度傾斜している。従って図中右
側の端部すなわちキルン入口に投入された原料である生
コークスは、回転しながらキルンｌ内部を移動し、キル
ン出口３から下方へ落下する。キルン出口３、すなわち
キルン１のもう一つの端には、キルンフッド４と呼ばれ
る覆いが設けられ前記コークスが落下する落下口５へ連
続している。このキルンフッド４には、コークスへ着火
させるためのバーナーノズル６及び本実施例の温度検出
装置を取付けるためのハウジング７が設けられる。

第３図に、前記第２図のハウジング７近傍の縦断面図を
示す。キルンフッド４に対しノズルフランジ８が取付け
られ、このノズルフランジ８に対してコンビネーション
フランジ９が取付けられる。

このコンビネーションフランジ９に支持されたビュウバ
イブ１０がキルン１内部側に向って開口している。ビュ
ウバイブ１０の反対側すなわち図中左側には、本実施例
の温度検出装置を取付けるための前記ハウジング７が設
けられている。ノズルフランジ８にはプロセスエアーを
供給するためのエアーバイブ１１が接続され、このプロ
セスエアーによってキルン内部からの輻射熱及び伝導熱
によりビュウバイブ１０が過熱するのを防止する。

またハウジング７とノズルフランジ８の間には、気密を
保持するための石英フラットレンズ１２が設けられる。

この石英フラットレンズｌ２がコ−クスの汚れにより曇
ってしまイ）ないようにするため及び輻射熱や伝導熱に
より過熱するのを防止するため、計器用空気人口１３が
石英フラットレンズ１２の近くに設けられている。尚、
ハウジング７自体も、伝導熱やハウジング内部に収納す
る装置から発生する熱を除くために水冷ジャケット構造
になっている。尚、図中１４はレンズ焦点である。

次に第４図に赤外線センサのセンサーヘッドと首振機構
の概略図を示す。また、第１因に赤外線センサの配置位
置、及びスキャンニング方向を示す。センサーヘッド２
１は、キルン１の内壁から発する赤外線を超狭角レンズ
系によりスポット的にとらえるもので、とらえた赤外線
は先ファイバ２２により送る。センサーへッド２１は首
振軸２３に固定されており、この首振軸２３にはカムレ
パー２４が軸と直角方向に設けられている。このカムレ
パー２４はカム２５に対しスプリング２６の付勢力によ
り押圧されている。従クてカム２５が一定速度で回転す
ることによりセンサーへッド２１は所定角度で首振動作
を続けることになる。カム２５はカムシャフト２７に固
定されており、このカムシャフト２７にはギャ２８が設
けられ、このギャ２８がスキャンモータ２９のギャ３０
と噛み合うことによりカムシャフト２７は一定速度で回
転することができる。また力ムシャフ］・２７にはカッ
プリング３１を介してエンコーダ３２が設けられており
、四転角度が検出される。

第１図（Ａ）の平面図に示すようにセンサーヘッド２１
はキルン１の端部に向って右側に設けられている。また
同図（Ｂ）の側面図に示すように上部に設けられている
。その理由は、同図（Ｂ）の左側面図を表わす（Ｃ）に
示すように、キルン１の反時計回りの回転に対し、内部
のコークス４０が底部右側に片寄るためである。この場
合、この片寄りは、回転に伴いコークス４０が傾斜する
のと、この傾斜に伴いコークス４０が傾斜而を崩れ落ち
るのとがつり合った安息角４１を形成する。従ってキル
ン１の内壁を赤外線センサでスキャンするためには、コ
ークスの存在しない左側の壁面（第１図（Ｃ））をスキ
ャンするよう、赤外線センサを右側上方に配置している
。

図中赤外線センサが配置される位置をＡとし、キルン１
の出口から入口に向けて直線上にスキャンニングする際
の直線上の点を出口から順にＢ，Ｄ，　　Ｃとする。ま
たＤ’　Ｃ’　は、Ａに対しＢとほぼ同じ距離に設けた
投影仮想ｔ！ｉｌ４２に対し前記Ｄ及びＣを投影した点
である。このＢ，Ｄ’　，Ｃ’を正面から見た図を第１
図（Ｄ）に示す。このときのセンサーヘッド２１の首振
は、水平面内で角度α、垂直面内で角度βを有する。

また第５図に示すようにセンサーヘッド２１の首振によ
るスキャンは繰り返し行なわれる。この動きはカム２５
の形状によって制御される。

光ファイバ２２によって送られた赤外線は第６図に示す
ように、フィルタ５１により所定波長のもののみが通過
を許される。この所定波長の赤外線とは、キルン１の内
壁面からの赤外線には多く含まれるがバーナーノズル６
の炎からの赤外線にはあまり含まれない波長である。こ
のような波長のみを通過させることにより、バーナーノ
ズル６の炎が赤外線センサの視野を横切っても、炎の影
響を殆ど受けずにすむことになる。この通過した赤外線
はＰｂＳエレメント５２に達し電流信号に変換される。

これにより赤外線のエネルギーが強ければ強いほど大き
な電流に変換される。

このとき考えなければならないことは、放射率である。

すなわち物体から放射される赤外線が物体の表面温度と
一義的に対応するのは、物体表面が完全黒体であるとい
う特別の場合である。物体によっては完全黒体でなくて
もほぼ完全黒体と同様に取扱ってもよい場合がある。こ
のような場合には放射率はほぼ１であるという。

キルン内壁すなわちレンガ壁面の場合には経験的にほぼ
１に近いものと考えられることから現在は放射率を１．
０に設定してよいと考えられる。

しかし実際には若干１，０を下回っていることも考えら
れるので、正しい放射率を実験的に決めることもできる
。すなわちキルン１内壁のレンガ壁面と同材質のものを
測定温度近くまで加熱し、通常の熱電灼を用いた温度計
によりΔｐ１温し、次に同様の条件で赤外線センサによ
る測温をおこない、両方の８＃Ｊ温表示が一致するよう
に赤外線センサのレベルを合わせるものとする。このレ
ベルを合わせる機能を有するのが、第６図の赤外線温度
変換器５３のダイヤル５４である。この赤外！ｌｍ度変
換器５３から出力された温度信号は図示しないデータ処
理部へ送られ処理される。

尚、前記第４図においてご振機構の説明をしたが、実際
には第６図のようにｊｐ成して使用されている。両図と
も原理は同じであるがスキャンモータ２９の軸の方向と
カムシャフト２７の方向が異なっている。

カムシャフト２７の角度を検出するエンコーダ３２は、
レーザビームを使用した装置であり発生パルスレベルが
小さいため、エンコーダブりアンプ５５により増幅しセ
ンサーヘッドの位置信号としてデータ処理部へ送られる
。データ処理部からはアウトプットとしてスキャン速度
信号がスキャンモー夕へ送られる。尚、前記エンコーダ
ブリアンブ５５及び電源５６にはＡＣＩＯＯボルトが（
Ｂ給される。

以上の本実施例により実際にデータ処珪をおこなった結
果のグラフを第７図に示す。横軸がキルンの出口（図中
左側）から人口（図中右側）の長手ｈ゛向の位置を示す
。縦軸が赤外線センサによって測温された温度を示す。

図中ＮはＮ回目の現在のスキャンによって得られた長手
方向の温度プロファイルであり、図中Ｎ一１は１回前の
スキャンによって得られた同プロファイルである。図か
ら判かるようにグラフの右側で温度が急に低《なってお
り燃焼領域の位置がはっきりと判る。また出目に近くな
るに従い温度が＾くなっていることも判り全体の温度プ
ロファイルが表示されている。

尚、この図には現在のプロファイルと１回前のスキャン
によるプロファイルが示されているが、他の実施例にお
いては更に理想のグラフを同じ図の中に描くことにより
キルンの運転制御をよりしやすいものとしてもよい。更
に他の実施例においては横軸に時間あるいは過去のスキ
ャン番号を時間ごとに並べ、縦軸に温度をとり、キルン
の回転軸方向の代表的な点を複数えらび（これらの複数
点は順に温度が変化しているので縦軸に沿って並ぶこと
になる）各点の温度を時間に沿って表わすことも可能で
ある。このようにすることによりキルン１内の温度の時
間的変化を細かく観察することもできる。

以上説明したように本実施例によれば、キルン出口側か
らキルン奥側（キルン人口方向側）へ向って広範囲に、
キルン内壁の温度を連続的に測定できる。また、最終的
に知りたいコークスの温度とほぼ等碌に見なせるキルン
内壁の温度を検出することにより、従来のように燃焼鎮
域を把握してコークスのか焼条件を制御することに比べ
て、はるかに正確に温度制御を行なうことができる。ま
たスキャンヘッドの配置位置を、コークスの安息角４１
を考慮して、スキャン角度がもっとも人きくとれる場所
とした。これによりセンサーヘッド２１の首振りを大き
な角度とし、首振制御を容易にするとともに位置分解能
の向上を図っている。

またキルンの長手刀向の温度プロファイルを自動的にリ
アルタイムで知ることができるので、キルンの運転制御
をより完全自動化へ向けて進めることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、赤外線センサを
キルンの一端近傍で、大きく首振できる位置に配置し、
キルンの一端から他端に向けて直線上にスキャンニング
させることにより、牛ルンの端部のみならず深部に及ぶ
広範囲の温度プロファイルを正確に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は赤外線センサの配置位置とスキャンの方
向を示す概略平面図、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）の側面
図、第１図（Ｃ）は同図（Ｂ）の左側面図、第１図（Ｄ
）は同図（Ｃ）の各点の投影図、第２図は本実施例の赤
外線センサが設けられるキルン端部の全体部、第３図は
第２図の要部を示す拡大縦断面図、第４図は第３図のハ
ウジング７内に収納される赤外線センサの首振機構を示
す概略斜視図、第５図は第４図の動作を示す図、第６図
は第４図を含む温度検出装置の概略全体ブロック図、第
７図は本実施例によってデータ処理された一例を示す図
である。 １・・・キルン、４・・・キルンフッド、６・・・バー
ナーノズル、７・・・ハウジング、８・・・ノズルフラ
ンジ、９・・・コンビネーションフランジ、１０・・・
ビューバイブ、２１・・・センサーヘッド、２２・・・
光ファイバ、２３・・・口゛振軸、２４・・・カムレバ
ー、２５・・・カム、２６・・・スプリング、２７・・
・カムシャフト、２８・・・ギヤ、２９・・・スキャン
モータ、３１・・・カップリング、３２・・・エンコー
ダ、５１・・・フィルタ、５２・・・エレメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状のキルンの一端近傍で、該キルンの回転により内
   部のコークスが安息角を形成する側の上部に、赤外線セ
   ンサを配置し、該赤外線センサを首振させる首振機構を
   設け、この首振機構によって前記赤外線センサを、前記
   キルン内壁であってコークスが安息角を形成しない側の
   キルンの一端から他端を直線状にスキャンニングさせる
   よう構成したキルン内壁温度検出装置。