WO2007099897A1 - 炉幅測定装置およびそれを備えた押出ラム - Google Patents

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WO2007099897A1
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furnace width
cooling
measuring device
width measuring
furnace
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PCT/JP2007/053493
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Inventor
Hironobu Inamasu
Nobuki Takayama
Manabu Sato
Hirofumi Yamashita
Original Assignee
Kansai Coke And Chemicals Co., Ltd.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B33/00—Discharging devices; Coke guides
    • C10B33/08—Pushers, e.g. rams
    • C10B33/10—Pushers, e.g. rams for horizontal chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B45/00—Other details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means

Definitions

  • Furnace width measuring device and extrusion ram provided with the same
  • the present invention relates to a furnace width measuring device suitable for measuring the furnace width in a high-temperature furnace and an extrusion ram provided with the apparatus.
  • a coke oven has a structural force in which carbonization chambers and combustion chambers are alternately arranged in the direction of the furnace group. Coal is introduced into the carbonization chamber from a coal charging vehicle that runs in the direction of the furnace group of the cotass furnace. The charged coal is transferred to the carbonizing chamber, and the charged coal is carbonized to produce coatas.
  • Refractory bricks (hereinafter referred to as the furnace wall) have a cycle in which the carbon adhering to the damaged part of the furnace wall is peeled off by coatus extrusion or coal charging, and the furnace wall is further damaged. Therefore, factors that hinder operation, such as the deformation of the furnace wall, are becoming apparent.
  • the furnace walls face each other with a narrow width, and if the furnace walls are worn away, the distance between the two wall faces increases. Therefore, if the furnace width is measured, the wear state of the furnace walls can be estimated. can do.
  • This furnace width measuring device houses a non-contact distance meter in a water-cooled jacket so that it can be measured in a carbonization chamber at 1,000 ° C or higher.
  • cooling water must be supplied to the water-cooled jacket, and cooling pipes must be installed to return the water that has been heated and returned from the water-cooled jacket.
  • Large cooling device Inevitable to type.
  • furnace width measuring device having no cooling pipe for example, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-213922, a furnace width distance meter and a power supply device are housed in an endothermic box, and furnace width measurement data is stored in the furnace width measuring device.
  • a furnace width measuring device configured to transmit wirelessly by a transmitting device provided in an endothermic box is disclosed.
  • the absorption box is composed of a jacket filled with a liquid, and the outside of the absorption box is covered with a heat insulating material. According to such a furnace width measuring device, there is no restriction on the measuring range because no cooling pipe is required.
  • the present invention has been made in consideration of the problems in the conventional furnace width measuring apparatus as described above, and is a continuous and stable furnace that is not limited by any of the measurement range and measurement time.
  • a furnace width measuring device capable of measuring the width and an extrusion ram equipped with the device are provided.
  • a furnace width measuring apparatus includes a laser displacement sensor in which a light emitting element and a light receiving element are housed in an exterior, and a plurality of elements disposed so as to surround the exterior and have a heat absorption surface facing the exterior.
  • the plate-type thermoelectric cooling element, the heat conductor that fills the gap between the exterior and the heat absorption surface of the thermoelectric cooling element, and the cooling fins arranged on the heat radiation surface side of the thermoelectric cooling element are integrated into a sensor unit,
  • the gist is that this sensor unit is housed in a housing having a cooling air introduction part, a discharge part for discharging the cooling air used for cooling, and a measurement window through which laser light passes. To do.
  • the furnace width measuring apparatus if the sensor unit is housed in the housing via a cylindrical heat insulating portion, cooling for flowing cooling air between the outer wall of the heat insulating portion and the inner wall of the housing.
  • a passage can be formed.
  • the gap between the cooling fins can be configured as a second cooling passage for flowing cooling air.
  • An extrusion ram with a furnace width measuring device is summarized in that the furnace width measuring device having the above-described configuration is installed in a ram beam of an extrusion ram arranged in a coke oven.
  • thermoelectric cooling element in a heat insulating pipe laid on the ram beam.
  • a cable for outputting the furnace width measurement data and a cable for transmitting a control signal for controlling the temperature of the thermoelectric cooling element can be accommodated.
  • a tank for storing cooling air and a compressor for maintaining the cooling air in the tank at a predetermined pressure can be mounted on the extrusion ram.
  • FIG. 1 is a side view showing a state in which a furnace width measuring apparatus according to the present invention is installed in an extrusion ram.
  • FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the furnace width measuring apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 (a) is a perspective view with a partly cutaway showing the configuration of the sensor unit
  • FIG. 3 (b) is a front view thereof.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system for a furnace width measuring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a configuration when a furnace width measuring apparatus according to the present invention is installed in a ram beam of a coatus extruder.
  • the coatus extruder includes an extrusion ram 3 mainly composed of a ram head 1 and a ram beam 2 for reciprocating the ram head 1 in the horizontal direction.
  • the red hot coatas carbonized in the coke oven carbonization chamber are pushed out of the furnace by the ram head 1.
  • a support stand 4 is erected on the ram beam 2 and close to the ram head 1, and a furnace width measuring device 5 is installed on the support stand 4.
  • A indicates the pushing direction of the extrusion ram 3.
  • the signal system of the furnace width measuring device 5 is connected to a controller (described later) in an extruder operating room (not shown) via a signal Z power cable 7 unwound from one side of the drum of the scraping device 6. ing.
  • the signal system specifically includes a laser displacement sensor and a power line for supplying power to a Peltier element (described later) as a thermoelectric cooling element, and a furnace width measured by the laser displacement sensor. It includes an output line for outputting data and a control signal line for controlling the temperature of the Peltier element.
  • a cooling system for cooling the furnace width measuring device 5 is connected to a tank 9 for storing cooling air via a hose 8 unwound from the other side of the drum of the same scraping device 6,
  • the tank 9 is connected with a compressor 10 for holding the cooling air at a predetermined pressure (pressure capable of supplying pressure lost due to pressure loss of piping or the like, for example, 0.4 to 0.7 MPa).
  • a predetermined pressure pressure capable of supplying pressure lost due to pressure loss of piping or the like, for example, 0.4 to 0.7 MPa.
  • [0030] 11 is a variable including an amplifier unit for amplifying the furnace width signal output from the laser displacement sensor in the furnace width measuring device 5, a laser displacement sensor, and a power supply device for the Peltier element. It is arranged on the rear end side of the ram beam 2 which is not easily affected by the heat of the coking chamber force in the state.
  • the signal Z power cable 7 and the hose 8 pass from the rear end of the ram beam 2 through the heat insulating pipe 12 laid in the ram beam 2 to the furnace width measuring device 5 installed on the front end side of the ram beam 2. It is connected.
  • the signal Z power cable 7 uses a heat-resistant cable.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the furnace width measuring device 5 shown from above.
  • a furnace width measuring device 5 has a heat-insulated box-shaped casing 13.
  • a minimum amount of equipment such as a laser-type displacement sensor, Peltier element, and thermocouple for temperature management is housed.
  • the housing 13 is disposed on the front side of a rectangular tube portion 13a, a rear plate 13b that closes a rear end surface of the rectangular tube portion 13a (which is the rear side in the furnace cover direction B). And a front plate 13c.
  • a ceramic heat insulating material 14 is attached to each of the inner surface of the rectangular tube portion 13a and the inner surface of the rear plate 13b.
  • the rear plate 13b is provided with a connecting portion 15 for connecting the heat insulating pipe 12, and the cooling air ca is introduced into the housing 13 through the heat insulating pipe 12! /, Ru.
  • power is supplied to the pair of laser displacement sensors 16 and 17 through the power cable in the signal Z power cable 7, and the measured furnace width signal is output through the signal cable.
  • a control signal for controlling the temperature of the Peltier elements 20, 21 is transmitted through the cable.
  • the heat insulating pipe 12 in the connecting portion 15 functions as an introduction portion for the cooling air ca.
  • the laser displacement sensors 16, 17 are known ones in which a light emitting element and a light receiving element each having a semiconductor laser power are housed in an exterior (case) made of aluminum die cast, and collect laser light through a light projecting lens. It is configured to detect light on the light receiving element through a light receiving lens through light irradiation, irradiation on the furnace wall, and reflection of the furnace wall force.
  • the laser displacement sensors 16, 17, it is preferable to use, for example, an ultra-long range type measuring range of 320 mm ⁇ 150 mm.
  • the laser displacement sensors 16, 17 are arranged in parallel along the moving direction of the ram beam 2, and their light projecting portions are arranged in the direction opposite to the arrow B direction.
  • Fig. 3 shows the configuration of a sensor unit SU in which a cooling structure is attached to the laser displacement sensors 16 and 17 and integrated together, (a) is a perspective view, (b ) Is a front view.
  • the lid 24 in front of the laser displacement sensor 16, 17 is removed and each part is shown in a partially cut-out state so that each component can be easily understood. Yes.
  • the sensor unit SU is arranged so as to surround the laser displacement sensors 16, 17 arranged side by side and the circumferences of these laser displacement sensors 16, 17.
  • An aluminum inner frame 18 as a heat conductor arranged in a rectangular tube shape, and this inner frame 18 Four Peltier elements 20a to 20d arranged in close contact with the outer peripheral surface of the aluminum, and an aluminum outer frame part 19 arranged in a rectangular tube shape in close contact with the outer surfaces of these Peltier elements 20a to 20d, and It is mainly composed of cooling fin groups 21a to 21d integrally formed on each outer peripheral surface of the outer frame portion 19.
  • the inner frame 18 has a split structure so that maintenance can be easily performed.
  • Each of the Peltier elements 20a to 20d is configured by stacking two plate-shaped Peltier elements.
  • the heat absorption surface side is directed to the laser displacement sensors 16, 17, and the heat radiation surface side is cooled. It arrange
  • a cord connected to each of the sensors 16 and 17 is wired in the gap S between the laser type displacement sensors 16 and 17.
  • 16a and 17a indicate light projecting portions
  • 16b and 17b indicate light receiving portions, respectively.
  • the surface temperature of the laser displacement sensors 16 and 17 is controlled by the Peltier elements 20a to 20d through the inner frame portion 18, and the Peltier elements 20a to 20d
  • the heat generated in 20d is formed in the outer frame portion 19 and is dissipated by the cooling fin groups 2la to 21d that are struck!
  • the light projecting part side of the laser displacement sensors 16, 17 is closed by a cover part 24 which also has a heat insulating material force, so that the cooling air ca does not flow except for the cooling fin groups 21a to 21d. .
  • the laser light from the laser type displacement sensors 16, 17 is projected through through holes 24a, 24b formed in a part of the lid portion 24.
  • a reflecting mirror 25 deposited with aluminum is disposed, and the optical path of the laser light projected from the laser displacement sensor 16 is 90 ° by the reflecting mirror 25.
  • the laser beam is irradiated to the furnace wall through the measurement window 26 formed in the rectangular tube portion 13a, and the reflected light from the furnace wall is received.
  • reflectors 27 having the same configuration as the reflector 25 are arranged on the left and right sides. 90 ° change Further (in the direction of arrow D), the reactor wall is irradiated through the measurement window 28 formed in the rectangular tube portion 13a, and the reflected light is received.
  • the measurement windows 26 and 28 have a small opening area, the radiant heat from the furnace wall passing through the windows can be replaced by the cooling air ca. These measurement windows 26 and 28 On the other hand, if a glass plate in which quartz glass is coated with a heat ray cut filter is arranged, the supply amount of the cooling air ca can be suppressed.
  • the rectangular tube-shaped partition member (cylindrical heat insulating portion) 30 is slightly smaller than the inner wall force of each of the rectangular tube portions 13 a of the housing 13 with a predetermined gap therebetween. Is stored.
  • the partition member 30 is composed of a stainless steel thin plate and ceramic.
  • the gap serves as a cooling passage Pa for allowing a part of the cooling air ca to flow along the inner wall of the casing.
  • the partition member 30 and the inner wall of the casing are partially connected by a plurality of rod-shaped members (not shown) arranged along the longitudinal direction of the casing.
  • the sensor unit SU is housed in the partition member 30.
  • the outer peripheral edges of the fins of the cooling fin groups 21a to 21d are connected to the inner wall of the partition member 30, and the cooling fins of the cooling fin groups 21a to 21d are also used for cooling. Air ca begins to flow.
  • the passages communicating with the gaps of these cooling fins constitute the second cooling passage Pb.
  • a heat insulating material 31 is provided between the laser type displacement sensors 16, 17 and the front plate 13c so as to block heat from entering the housing 13 from the outside via the front plate 13c. It has become.
  • the surface temperature of the laser displacement sensors 16 and 17 is increased.
  • the operating temperature range of the laser displacement sensors 16 and 17 is normally 0 to + 50 ° C, so the temperature of the cooling air ca that has been raised to 100 ° C needs to be lowered by about 50 ° C.
  • a CCD camera is mounted as an electronic device and the inside of the furnace is observed, for example, in which a plurality of Peltier elements are arranged in the device as a cooling means.
  • the space inside the equipment where the electronic equipment is placed is cooled, and the electronic equipment is indirectly cooled by the cooled atmosphere, so it is impossible to lower it to about 50 ° C.
  • the laser displacement sensors 16 and 17 are housed in an aluminum inner frame portion 18 excellent in heat conduction, and the Peltier element 20a is placed in the inner frame portion 18.
  • Laser type displacement sensor by attaching heat sink side of ⁇ 20d and attaching cooling fin groups 21a-21d to the heat dissipation side of Peltier elements 20a-20d via aluminum outer frame part 19 16 and 17 can be cooled with high efficiency.
  • the surface temperature of the laser displacement sensors 16, 17 is monitored with a thermocouple, and if it exceeds 50 ° C, the Peltier elements 20a to 20d are turned on.
  • the heat dissipation side temperature is approximately the same as the temperature of the cooling air ca, so that the Peltier elements 20a to 20d can cool the laser displacement sensors 16, 17 stably. You can.
  • the surface temperature of the laser displacement sensors 16, 17 can be kept below 50 ° C, and the laser displacement sensors 16, 17 can be operated stably.
  • the heat that enters the furnace width measuring device 5 from the outside of the housing 13 is first blocked by the heat insulating material 14 attached to the inner wall of the housing 13, and part of the heat is the heat insulating material. Even if it passes through 14, most of it is taken away by the cooling air ca flowing through the cooling passage Pa. For this reason, there is little influence on the cooling air ca passing through the cooling fin groups 21a to 21d arranged in the second cooling passage Pb.
  • the light projecting portions and the light receiving portions of the laser displacement sensors 16, 17 may be disposed in the direction opposite to the force that is disposed to face the flow of the cooling air ca. Yes, it is possible.
  • the furnace width measuring device 5 installed in the extrusion ram 3 continuously increases the furnace width of the carbonization chamber from the extruder side to the guide wheel side. To measure.
  • the cooling air ca is always supplied to the furnace width measuring device 5 through the pipe 12, and the cooling air ca supplied to the furnace width measuring device 5 is The cooling passage Pa and the second cooling passage Pb flow into the housing 13 separately.
  • the cooling air ca flowing through the cooling passage Pa absorbs heat that enters the casing 13 through the heat insulating material 14 attached to the inner wall of the casing 13, and is used for heat exchange.
  • the cooling air ca thus produced is released to the outside of the opening force housing 13 provided on the front plate 13c.
  • the Peltier elements 20a-20d are controlled by the controller 40. It is cooled by temperature control.
  • the heat generated in the Peltier elements 20a to 20d is transmitted to the cooling fin groups 21a to 21d via the outer frame portion 19 (see Fig. 3 (b)), and these cooling fin groups 21a to 21d are arranged. Since the cooling air ca always flows through the second cooling passage Pb, the heat generated by the Peltier elements 20a to 20d as a result is dissipated by the cooling air ca.
  • a rack 2a is formed in the longitudinal direction of the ram beam 2, and a pinion 2b is engaged with the rack 2a, and the pinion 2b is not shown.
  • the ram beam 2 is moved by rotating it with an extrusion motor.
  • the pinion is performed by the rotary encoder provided in the extrusion motor.
  • the moving distance of the extrusion ram 3 can be obtained based on the rotational speed.
  • the position data Sa of the extrusion ram 3 output from the rotary encoder is stored in the position data storage unit 40 a of the controller 40.
  • controller 40 is disposed in the extruder electric chamber 42.
  • the furnace width data Sb measured by the furnace width measuring device 5 at a predetermined cycle is stored in the furnace width data storage unit 40b of the controller 40 via the amplifier unit for the laser displacement sensor in the converter 11.
  • the above position data and furnace width data are the measurement start timing. are matched with each other and stored in the storage units 40a and 40b.
  • the furnace width data Sb includes furnace width data Sb output from the laser displacement sensor 16 and furnace width data Sb output from the laser displacement sensor 17.
  • the controller 40 adds the date of measurement, the measurement time, and the kiln number of the carbonization chamber to be measured as data to the associated position data and furnace width data, and transfers them to the database 43 for storage.
  • a personal computer 44 is connected to the database 43 via a LAN. As a result, it becomes possible to manage the trend of the furnace wall surface and to determine the repair timing by accessing the database 43 from the personal computer 44 and examining the transition of the furnace width measurement value.
  • the controller 40 displays the measured furnace width in a graph on the monitor 46 in the extruder operating room 45.
  • the horizontal axis shows the measurement position
  • the vertical axis shows the furnace width
  • the left side of the graph shows the extruder side
  • the right side of the graph shows the guide car side!
  • the measurement by the furnace width measuring device 5 is not limited to the coatus extrusion operation by the extrusion ram 3 but may be performed at the return operation of the extrusion ram 3.
  • the present invention is not limited to an apparatus for measuring the width of a coking chamber in a coke oven, and is not limited to this.

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Abstract

　測定範囲および測定時間のいずれにも制限を受けることがなく、連続して炉幅を測定することができる炉幅測定装置は、発光素子と受光素子を外装内に収納したレーザ式変位センサ１６，１７と、外装を取り囲むとともに、吸熱面側をその外装に向けて配置される複数のプレート状ペルチェ素子２０ａ～２０ｄと、上記外装とペルチェ素子の吸熱面との隙間を埋めるアルミ製内枠部１８と、ペルチェ素子の放熱面側に配置される冷却フィン群２１ａ～２１ｄと、を一体化してセンサユニットＳＵとし、このセンサユニットＳＵを、冷却用空気の導入部と、冷却に供せられたその冷却用空気を排出する排出部と、レーザ光を通過させる計測窓２６，２８とを備えた筺体１３内に収納したことを特徴とする。

Description

明 細 書
炉幅測定装置およびそれを備えた押出ラム
技術分野
[0001] 本発明は、高温の炉内で炉幅を測定するのに好適な炉幅測定装置およびそれを 備えた押出ラムに関するものである。
背景技術
[0002] コークス炉は炭化室と燃焼室が炉団方向に交互に配置されている構造力 なり、コ 一タス炉の炉上を炉団方向に走行する石炭装入車から炭化室内に石炭が装入され 、燃焼室の熱をその炭化室に伝えることにより装入された石炭を乾留しコータスを製 造するようになっている。
[0003] この種のコークス炉の多くは築炉から 30年を経過し老朽ィ匕しており、炭化室の側壁
(以下、炉壁と呼ぶ)を構築している耐火煉瓦については、炉壁損傷部分に付着した カーボンがコータス押出し或いは石炭装入によって剥離し、炉壁がさらに損傷すると いったサイクルが繰り返されているため、炉壁が変形する等、操業を阻害する要因が 顕在化しつつある。
[0004] このような事情から、炉壁の状態を把握することは安定操業を得るために極めて重 要な検査項目になって!/、る。
[0005] コークス炉の炭化室では炉壁が狭い幅で対向しており、炉壁が損耗すれば両壁面 間の距離が大きくなることから、炉幅を測定すれば炉壁の損耗状態を推測することが できる。
[0006] そこで炉幅を測定する装置として、例えば、特開昭 62— 293112号公報には、炭化 室の各炉壁に指向する一対の非接触式距離計をコータス押出機のラムビームに設 けた構成が開示されている。
[0007] この炉幅測定装置は、 1,000°C以上となる炭化室内で測定することができるように、 非接触式距離計を水冷ジャケット内に収納している。この構成では、その水冷ジャケ ットに対して冷却水を供給し、冷却に供せられて昇温した水を水冷ジャケットから戻 すための冷却用配管を敷設しなければならず、炉幅測定装置に伴う冷却装置が大 型化することが避けられな 、。
[0008] さらに、ポンプの吐出能力等によって冷却水を供給できる距離に制限があるため、 各炭化室を移動しながら炉幅測定を連続的に実施することができないという不都合 がある。
[0009] また、冷却用配管を持たない炉幅測定装置として、例えば特開 2002— 213922号公 報には、炉幅距離計と電源装置を吸熱箱内に収納し、炉幅測定データをその吸熱 箱内に設けられた送信装置によってワイヤレスで送信する構成の炉幅測定装置が開 示されている。
[0010] 上記吸収箱は、液体を充填したジャケットで構成されており吸収箱の外側は断熱材 で覆われている。このような炉幅測定装置によれば、冷却用配管を必要としないため 測定範囲に制限を受けることがない。
[0011] し力しながら、上記した特開 2002— 213922号公報に記載の炉幅測定装置では、水 冷ジャケット内の液体が炉幅測定装置の使用限界温度に到達した時点で測定を続 行することができなくなり、時間的制限を受ける。
発明の開示
[0012] 本発明は以上のような従来の炉幅測定装置における課題を考慮してなされたもの であり、測定範囲および測定時間のいずれにも制限を受けることがなぐ連続且つ安 定して炉幅を測定することができる炉幅測定装置およびそれを備えた押出ラムを提 供するものである。
[0013] 本発明に係る炉幅測定装置は、発光素子と受光素子を外装内に収納したレーザ 式変位センサと、上記外装を取り囲むとともに、吸熱面側をその外装に向けて配置さ れる複数のプレート状熱電冷却素子と、外装と熱電冷却素子の吸熱面との隙間を埋 める熱伝導体と、熱電冷却素子の放熱面側に配置される冷却フィンと、を一体化して センサユニットとし、このセンサユニットを、冷却用空気の導入部と、冷却に供せられ たその冷却用空気を排出する排出部と、レーザ光を通過させる計測窓とを備えた筐 体内に収納したことを要旨とする。
[0014] 上記炉幅測定装置において、上記センサユニットを筒状の断熱部を介して筐体内 に収納すれば、この断熱部外壁と筐体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却 通路を形成することができる。
[0015] また、上記筐体内壁には断熱材を貼着することが好ましい。
[0016] また、上記冷却フィンの外周部を筒状の断熱部によって閉塞すれば、各冷却フィン の隙間を、冷却空気を流すための第二の冷却通路として構成することができる。
[0017] 本発明に係る炉幅測定装置付き押出ラムは、上記構成を有する炉幅測定装置を、 コークス炉に配置される押出ラムのラムビームに設置したことを要旨とする。
[0018] 上記炉幅測定装置付き押出ラムにおいて、ラムビームに敷設された断熱配管内に 、冷却用空気を炉幅測定装置に供給するホースと、レーザ式変位センサおよび熱電 冷却素子に電源を供給するとともに炉幅測定データを出力するためのケーブルと、 熱電冷却素子の温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルを収納すること ができる。
[0019] 上記押出ラムには、冷却用空気を貯溜するためのタンクと、このタンク内の冷却用 空気を所定圧に保持するためのコンプレッサを搭載することができる。
[0020] 本発明の炉幅測定装置およびそれを備えた押出ラムによれば、測定範囲および測 定時間のいずれにも制限を受けることがなぐ連続且つ安定して炉幅を測定すること が可能になる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明に係る炉幅測定装置を押出ラムに設置した状態を示す側面図である。
[図 2]図 1に示す炉幅測定装置の平面断面図である。
[図 3](a)はセンサユニットの構成を示す一部切欠きを有する斜視図、 （b)はその正面 図である。
[図 4]本発明に係る炉幅測定装置の制御システムを示したブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
[0023] 図 1は、本発明に係る炉幅測定装置をコータス押出し機のラムビームに設置した場 合の構成を示したものである。
[0024] 同図においてコータス押出機は、ラムヘッド 1と、このラムヘッド 1を水平方向に往復 移動させるためのラムビーム 2とから主として構成される押出ラム 3を備えており、コー クス炉炭化室内で乾留された赤熱コータスをラムヘッド 1によって炉外に押し出すよう になっている。
[0025] ラムビーム 2上で且つラムヘッド 1寄りには支持スタンド 4が立設されており、この支 持スタンド 4に炉幅測定装置 5が設置されている。
[0026] なお、図中、 Aは押出ラム 3の押し出し方向を示している。
[0027] 炉幅測定装置 5の信号系統は、卷取装置 6のドラム一方側から巻き解かれた信号 Z電源ケーブル 7を介して図示しない押出機運転室内のコントローラ (後述する）と接 続されている。
[0028] 上記信号系統とは、具体的には、レーザ式変位センサおよび熱電冷却素子として のペルチヱ素子 (後述する）に電源を供給する電源ライン、レーザ式変位センサによ つて測定された炉幅データを出力する出力ライン、ペルチェ素子を温度制御するた めの制御信号ライン等が含まれる。
[0029] 炉幅測定装置 5を冷却するための冷却系統は、同じ卷取装置 6のドラム他方側から 巻き解かれたホース 8を介して冷却用空気を貯留するタンク 9と接続されており、この タンク 9には冷却用空気を所定圧 (配管等の圧力損失で失われる圧力を供給できる 圧力、例えば 0. 4〜0. 7MPa)に保持するためのコンプレッサ 10が接続されている 。なお、上記卷取装置 6、タンク 9およびコンプレッサ 10は、押出機に搭載されている
[0030] 11は炉幅測定装置 5内のレーザ式変位センサから出力される炉幅信号を増幅する ためのアンプユニット、レーザ式変位センサおよびペルチェ素子用の電源供給装置 を含む変 であり、高温状態にある炭化室力 の熱の影響を受けにくいラムビーム 2の後端側に配置されている。
[0031] また、信号 Z電源ケーブル 7およびホース 8は、ラムビーム 2後端部よりラムビーム 2 内に敷設された断熱配管 12内を通り、ラムビーム 2先端側に設置された炉幅測定装 置 5に接続されている。なお、信号 Z電源ケーブル 7は耐熱ケーブルを使用している
[0032] 図 2は上記炉幅測定装置 5を拡大し、平面から示した断面図である。
[0033] 同図において炉幅測定装置 5は、断熱された箱形の筐体 13を有し、この筐体 13内 にレーザ式変位センサ、ペルチェ素子、温度管理用の熱電対等、必要最小限の装 置を収納している。
[0034] 詳しくは、筐体 13は角筒部 13aと、この角筒部 13aの後側端面 (炉蓋方向 Bに向い て後側となる）を閉塞する後面板 13bと、前側に配置される前面板 13cとから構成さ れている。角筒部 13aの内面および後面板 13bの内面にはそれぞれセラミック製の 断熱材 14が貼着されている。
[0035] また、後面板 13bには上記断熱配管 12を接続するための接続部 15が備えられて おり、断熱配管 12を通じて冷却用空気 caが筐体 13内に導入されるようになって!/、る 。また、信号 Z電源ケーブル 7内の電源ケーブルを通じて一対のレーザ式変位セン サ 16および 17に電源が供給され、測定された炉幅信号が信号ケーブルを通じて出 力され、また、信号ケーブルのうちの制御ケーブルを通じてペルチェ素子 20, 21を 温度制御するための制御信号が送信されるようになっている。なお、上記接続部 15 における断熱配管 12は冷却用空気 caの導入部として機能する。
[0036] レーザ式変位センサ 16, 17は、半導体レーザ力 なる発光素子と受光素子をアル ミダイキャストからなる外装 (ケース）内に収納した公知のものであり、レーザ光を投光 レンズを通して集光させ、炉壁に照射させ、炉壁力 反射した光線の一部を受光レン ズを通して受光素子上で検出するように構成されている。上記レーザ式変位センサ 1 6, 17としては、例えば測定範囲が 320mm± 150mmの超ロングレンジタイプのもの を使用することが好ましい。
[0037] このレーザ式変位センサ 16, 17は、ラムビーム 2の移動方向に沿って平行に配置 されており、それらの投光部は矢印 B方向と反対方向に向けて配置されている。
[0038] 図 3はレーザ式変位センサ 16, 17に冷却構造を付カ卩して一体ィ匕させたセンサュ- ット SUの構成を示したものであり、（a)は斜視図、（b)は正面図である。なお、図 3(a)に おいては各構成が理解しやすいように、レーザ式変位センサ 16, 17前方の蓋部 24 ( 図 2参照）を取り外し、各部を一部切欠いた状態で示している。
[0039] 図 3(a)および (b)において、センサユニット SUは、左右に並べて配置されたレーザ 式変位センサ 16, 17と、これらのレーザ式変位センサ 16, 17の周囲を囲むようにし て角筒状に配置される熱伝導体としてのアルミニウム製内枠部 18と、この内枠部 18 の外周面に密着して配置される 4枚のペルチヱ素子 20a〜20dと、これらのペルチェ 素子 20a〜20dの外面に密着した状態で角筒状に配置されるアルミニウム製外枠部 19と、この外枠部 19の外周各面に一体に形成される冷却フィン群 21a〜21dとから 主として構成されている。
[0040] なお、上記内枠部 18はメンテナンスが容易に行なえるよう二つ割構造になっている
[0041] また、各ペルチェ素子 20a〜20dは、二枚のプレート状のペルチェ素子を積層する ことによって構成されており、その吸熱面側をレーザ変位センサ 16, 17に向け、放熱 面側を冷却フィン群 21a〜21dに向けて配置している。
[0042] また、レーザ式変位センサ 16, 17の隙間 Sには各センサ 16, 17に接続されるコー ドが配線されている。
[0043] また、図 3(b)において、 16a, 17aは投光部を、 16b, 17bは受光部をそれぞれ示し ている。
[0044] センサユニット SUをこのように構成することにより、レーザ式変位センサ 16, 17の表 面温度は、内枠部 18を通じペルチェ素子 20a〜20dによって制御されることになり、 ペルチェ素子 20a〜20dで生じた発熱は外枠部 19に形成されて!ヽる冷却フィン群 2 la〜21dによって放散されるようになって!/、る。
[0045] 図 2に戻って説明する。
[0046] レーザ式変位センサ 16, 17の投光部側は断熱材力もなる蓋部 24で塞がれており 、冷却用空気 caが冷却フィン群 21a〜21d以外に流れないようになつている。なお、 レーザ式変位センサ 16, 17からのレーザ光は、上記蓋部 24の一部に形成された貫 通孔 24a, 24bを通じて投光されるようになっている。
[0047] レーザ式変位センサ 16の投光側にはアルミニウムを蒸着した反射鏡 25が配置され ており、レーザ式変位センサ 16から投光されたレーザ光の光路をその反射鏡 25にて 90° 変更させ（図中矢印 C方向）、角筒部 13aに形成された計測窓 26を通して炉壁 にレーザ光を照射し、炉壁からの反射光を受光するようになって 、る。
[0048] また、レーザ式変位センサ 17の投光側にも、上記反射鏡 25と同じ構成からなる反 射鏡 27が左右対象に配置されており、この反射鏡 27にてレーザ光の光路を 90° 変 更させ (矢印 D方向）、角筒部 13aに形成された計測窓 28を通して炉壁に照射し、反 射光を受光するようになって 、る。
[0049] なお、上記計測窓 26, 28はその開口面積が小さいため、窓を通過している炉壁か らの輻射熱は冷却用空気 caで置換することができる力 それらの計測窓 26, 28に対 し、石英ガラスに熱線カットフィルタをコーティングしたガラスプレートを配置すれば、 冷却用空気 caの供給量を抑制することができる。
[0050] 一方、筐体 13内の前側には、筐体 13の角筒部 13a各内壁力も所定の隙間を空け た状態で一回り小さい角筒状の仕切部材 (筒状の断熱部） 30が収納されている。こ の仕切部材 30はステンレス製の薄板とセラミックとから構成されている。
[0051] 上記隙間は冷却用空気 caの一部を筐体内壁に沿って流すための冷却通路 Paとな つている。なお、仕切部材 30と筐体内壁とは筐体長手方向に沿って配置された複数 の棒状部材（図示しな 、）によって部分的に接続されて 、る。
[0052] この仕切部材 30内に上記センサユニット SUが収納されている。
[0053] このセンサユニット SUが収納された状態で冷却フィン群 21a〜21dのフィン外周端 と仕切部材 30の内壁とが接続され、冷却フィン群 21a〜21dの各冷却フィンの隙間 にも冷却用空気 caが流れるようになる。これらの冷却フィンの各隙間に連通する通路 は第二の冷却通路 Pbを構成する。
[0054] なお、レーザ式変位センサ 16, 17と前面板 13cとの間には断熱材 31が設けられ、 外部から前面板 13cを介して筐体 13内に侵入しょうとする熱を遮断するようになって いる。
[0055] ところで、冷却用空気 caをラムビーム 2の先端側に設置された炉幅測定装置 5に供 給する場合、冷却用空気 caを供給するホースを断熱配管 12内に収納したとしても、 炉幅測定装置 5に到達した時点で供給した冷却用空気 caの温度は 100°C程度に昇 温してしまう。
[0056] このように昇温した冷却用空気 caが筐体 13内に導入されると、レーザ式変位セン サ 16, 17の表面温度を上昇させることになる。一方、レーザ式変位センサ 16, 17の 動作温度範囲は通常、 0〜 + 50°Cであるため、 100°Cに昇温した冷却用空気 caの 温度を 50°C程度降下させる必要がある。 [0057] 従来、電子機器として例えば CCDカメラを搭載して炉内を観察する装置には冷却 手段として装置内にペルチヱ素子を複数配設したものもあるが、単にペルチェ素子を 配置したものは、まず、電子機器が配置されている装置内の空間を冷却し、冷却され た雰囲気によって間接的に電子機器を冷却するものであるから、 50°C程度に降下さ せることは不可會である。
[0058] これに対し、本発明の炉幅測定装置 5では、レーザ式変位センサ 16, 17を熱伝導 に優れたアルミニウム製の内枠部 18に収納し、その内枠部 18にペルチェ素子 20a 〜20dの吸熱側を密着させ、そのペルチェ素子 20a〜20dの放熱側に、アルミニウム 製の外枠部 19を介して冷却フィン群 21a〜21dを取り付けて一体ィ匕することでレー ザ式変位センサ 16, 17を高効率で冷却できるようにして 、る。
[0059] 具体的には、レーザ式変位センサ 16, 17の表面温度を熱電対で監視し、 50°Cを 超える場合にはペルチェ素子 20a〜20dを ON動作させる。ペルチェ素子 20a〜20 dを ON動作させると、放熱側温度は冷却用空気 caの温度と略同じ温度であるからぺ ルチェ素子 20a〜20dは安定してレーザ式変位センサ 16, 17を冷却することができ る。それにより、レーザ式変位センサ 16, 17の表面温度を 50°C以下に保つことが可 能になり、レーザ式変位センサ 16, 17を安定動作させることが可能になる。
[0060] また、筐体 13外部から炉幅測定装置 5内に侵入する熱については、まず筐体 13内 壁に貼着されている断熱材 14によって遮断し、熱の一部がその断熱材 14を通過し たとしても冷却通路 Paを流れる冷却用空気 caによってそのほとんどが奪われる。その ため、第二の冷却通路 Pbに配置されている冷却フィン群 21a〜21dを通過する冷却 用空気 caに与える影響は少ない。
[0061] なお、上記実施形態ではレーザ式変位センサ 16, 17の投光部及び受光部を、冷 却用空気 caの流れと対向して配置している力 逆向きに配置することも、もちろん可 能である。
[0062] 次に、上記構成を有する炉幅測定装置 5の制御動作について図 4を参照しながら 説明する。
[0063] 炭化室で乾留された赤熱コークスを炉外に押し出す押出作業にお!、て炉蓋が外さ れると、押出ラム 3が炭化室内に挿入され、ラムビーム 2先端のラムヘッド 1によって赤 熱コータスが押し出される。
[0064] 押出ラム 3が炭化室内を移動していく際、押出ラム 3に設置されている炉幅測定装 置 5は、炭化室の炉幅を押出機側からガイド車側に向けて連続的に測定する。
[0065] このとき、炉幅測定装置 5には図 2に示したように、冷却用空気 caが配管 12を通じ て常時供給されており、炉幅測定装置 5に供給された冷却用空気 caは、冷却通路 P aと第二の冷却通路 Pbとに別れて筐体 13内を流れる。
[0066] 冷却通路 Paを流れる冷却用空気 caは、筐体 13内壁に貼着された断熱材 14を通 過して筐体 13内に侵入してくる熱を吸収し、熱交換に供せられた冷却用空気 caは前 面板 13cに設けられた開口力 筐体 13外部に放出される。
[0067] レーザ式変位センサ 16, 17はその周囲に配設された内枠部 18を介してペルチェ 素子 20a〜20dの吸熱側と接触しているため、ペルチェ素子 20a〜20dがコントロー ラ 40によって温度制御されることによって冷却される。
[0068] また、ペルチヱ素子 20a〜20dで生じる発熱は、外枠部 19 (図 3(b)参照）を介して 冷却フィン群 21a〜21dに伝達され、これらの冷却フィン群 21a〜21dが配置されて いる第二の冷却通路 Pbには冷却用空気 caが常時流れているため、結果としてペル チェ素子 20a〜20dによって生じた発熱はその冷却空気 caによって放熱される。
[0069] また、図 1に示したように、ラムビーム 2にはその長手方向にラック 2aが形成されて おり、このラック 2aにピ-オン 2bが歯合し、このピ-オン 2bを図示しない押出モータ で回転させることによりラムビーム 2を移動させるようになって 、る。
[0070] したがって、上記押出モータに備えられているロータリエンコーダによってピ-オン
2bの回転数を検出すれば、その回転数に基づいて押出ラム 3の移動距離を求めるこ とがでさる。
[0071] 図 4において、上記ロータリエンコーダから出力される押出ラム 3の位置データ Saは コントローラ 40の位置データ記憶部 40aに記憶される。
[0072] なお、コントローラ 40は押出機電気室 42内に配置されている。
[0073] 一方、炉幅測定装置 5によって所定の周期で測定された炉幅データ Sbは変換器 1 1内のレーザ式変位センサ用のアンプユニットを介してコントローラ 40の炉幅データ 記憶部 40bに記憶される。なお、上記位置データと炉幅データは測定開始タイミング を一致させることによって対応づけられ各記憶部 40aおよび 40bに記憶される。
[0074] 上記炉幅データ Sbは、レーザ式変位センサ 16から出力される炉幅データ Sbとレ 一ザ式変位センサ 17から出力される炉幅データ Sbを有し、炉幅データ Sbはレー
2 1 ザ式変位センサ 16の投光部から一方の炉壁までの距離に相当し、炉幅データ Sb
2 はレーザ式変位センサ 17の投光部から他方の炉壁までの距離に相当するため、炉 幅データ Sb , Sbの和をデータ処理部 40cにおいて求めることにより炭化室の炉幅
1 2
を測定することができる。ただし、本実施形態では反射鏡 25, 27を使用しているため 、レーザ式変位センサ 16, 17の投光部から反射鏡 25, 27までの距離を減算するとと もに両反射鏡 25, 27の離間距離を加算する補正が必要である。
[0075] 上記コントローラ 40は上記対応付けられた位置データおよび炉幅データに、さらに 測定年月日、測定時刻、測定対象の炭化室の窯番号をデータとして付加し、データ ベース 43に転送し蓄積させる。
[0076] このデータベース 43には LANを介してパーソナルコンピュータ 44が接続されてい る。それにより、パーソナルコンピュータ 44からデータベース 43にアクセスして炉幅 測定値の推移を調べることにより炉幅壁面の傾向を管理したり、補修時期の判断を 行なうことが可能になる。
[0077] また、コントローラ 40は押出機運転室 45内のモニタ 46上に炉幅測定値をグラフで 表示するようになっている。グラフは横軸が測定位置を、縦軸が炉幅を、グラフ左側 が押出機側を、グラフ右側がガイド車側をそれぞれ示して!/ヽる。
[0078] なお、炉幅測定装置 5によって測定された炉幅測定値が異常に大きい値を示す場 合には炉壁が破孔して 、る可能性があるため、コントローラ 40はスピーカ 47から警報 を出力させる。
[0079] また、上記炉幅測定装置 5による測定は、上記押出ラム 3によるコータス押出し操作 時に限らず押出ラム 3の戻り操作時に行なってもよい。
産業上の利用可能性
[0080] 本発明は、コークス炉における炭化室の炉幅を測定する装置として、また、これに 限らず、転炉、焼成炉、焼却ボイラー、発電用ボイラー、その他の高温炉内の炉幅を 測定する装置として利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 発光素子と受光素子を外装内に収納したレーザ式変位センサと、
上記外装を取り囲むとともに、吸熱面側をその外装に向けて配置される複数のプレ ート状熱電冷却素子と、
上記外装と上記熱電冷却素子の吸熱面との隙間を埋める熱伝導体と、 上記熱電冷却素子の放熱面側に配置される冷却フィンと、
を一体化してセンサユニットとし、このセンサユニットを、
冷却用空気の導入部と、冷却に供せられたその冷却用空気を排出する排出部と、 レーザ光を通過させる計測窓とを備えた筐体内に収納したことを特徴とする炉幅測 定装置。
[2] 上記センサユニットが筒状の断熱部を介して上記筐体内に収納され、この断熱部 外壁と上記筐体内壁との間に冷却用空気を流すための冷却通路が形成されている 請求項 1記載の炉幅測定装置。
[3] 上記筐体内壁に断熱材が貼着されて!、る請求項 2記載の炉幅測定装置。
[4] 上記冷却フィンの外周部が上記筒状の断熱部によって閉塞され、各冷却フィンの 隙間が冷却空気を流すための第二の冷却通路を構成している請求項 2記載の炉幅 測定装置。
[5] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の炉幅測定装置を、コークス炉に配置される押 出ラムのラムビームに設置したことを特徴とする炉幅測定装置付き押出ラム。
[6] 上記ラムビームに敷設された断熱配管内に、冷却用空気を上記炉幅測定装置に 供給するホースと、上記レーザ式変位センサおよび上記熱電冷却素子に電源を供 給するとともに炉幅測定データを出力するためのケーブルと、上記熱電冷却素子の 温度制御を行うための制御信号を送信するケーブルが収納されている請求項 5記載 の炉幅測定装置付き押出ラム。
[7] 上記押出ラムに、上記冷却用空気を貯溜するためのタンクと、このタンク内の冷却 用空気を所定圧に保持するためのコンプレッサが搭載されている請求項 6記載の炉 幅測定装置付き押出ラム。
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