WO2023001635A1 - Method and apparatus for determining the temperature of heating flues of the coke oven of a coke oven battery - Google Patents

Method and apparatus for determining the temperature of heating flues of the coke oven of a coke oven battery Download PDF

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WO2023001635A1
WO2023001635A1 PCT/EP2022/069455 EP2022069455W WO2023001635A1 WO 2023001635 A1 WO2023001635 A1 WO 2023001635A1 EP 2022069455 W EP2022069455 W EP 2022069455W WO 2023001635 A1 WO2023001635 A1 WO 2023001635A1
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temperature
heating
coke oven
measuring
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PCT/EP2022/069455
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Marcel Schulz
Jürgen Reger
Klaus REGER
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Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/08Measuring temperature
    • F23N2225/10Measuring temperature stack temperature

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery and a corresponding device.
  • Coke oven batteries consist of a large number (e.g. up to 90) coke ovens arranged side by side in the longitudinal direction. Each coke oven has an oven chamber, with each oven chamber being framed on both sides by a respective heating chamber. Viewed in the transverse direction, the heating chambers are in turn made up of a large number (e.g. up to 42) individual hollow channels lined up next to one another. In these hollow channels of the heating chambers, known as heating flues, heat is generated by burning fuel gases to heat the adjacent furnace chambers filled with coal. In total, the heating of a coke oven battery is guaranteed from individual combustion processes in up to approx. 3800 heating flues per coke oven battery.
  • coke oven batteries with a depth of the oven chambers and heating chambers of up to 20 m are known.
  • the finished coke is pressed out of the oven chamber using a spinning machine and transported for further processing.
  • the side of the coke oven battery where the spinning machines are located is called the "machine side”.
  • the side of the coke oven battery on which the finished coke exits the oven chamber is referred to as the "coke side”.
  • the oven chamber has a conically widening cross section, starting from its end on the machine side towards its end on the coke side.
  • This conical expansion of the oven chamber means that there is an increasing amount of coking coal in the oven chamber, starting from the machine side in the direction of the coke side, which is why the heating flues of a heating chamber, seen in the transverse direction of the battery, cannot be heated with the same temperature if a product that has been cooked evenly over the entire oven chamber Coke product is to be generated. Rather, each heating flue requires an individual heating setting in the transverse direction of the battery.
  • the heating of the heating chambers must be adjusted in such a way that the existing strict emission requirements are met.
  • temperature peaks must be avoided in order to minimize thermal nitrogen oxide formation.
  • the heating of the oven chambers in the transverse and/or longitudinal direction of the oven is not optimally set or not optimally controlled, this leads to an undesirable heterogeneous distribution of the coke quality over the base area of the coke oven battery.
  • an inconsistent thermal heating setting of the coke oven battery that is not adapted to the conical expansion of the oven chambers and is therefore incorrect is associated with a high level of emissions.
  • the temperature-dependent nitrogen oxide emission is of great importance, for which strict limit values are specified.
  • thermocouple can be used instead of an optical pyrometer to measure the temperature in the heating chamber.
  • the thermocouple may be located in a top portion of the heating chamber, or in the top portion of a partition between adjacent heating chambers, or in a refractory lining in the top portion of the flues.
  • all of these possibilities are attributed insufficient measurement accuracy.
  • the invention disclosed in DE 3205924 C2 provides a temperature measuring device for coking ovens, which are each combined with several heating chambers in a row to form a coke oven battery, each heating chamber having a plurality of inspection holes on the top, the temperature measuring device having a measuring carriage running on rails a temperature sensor for thermal radiation emitted from the heating chambers through the peepholes.
  • This temperature measuring device is characterized in that a driving device for continuously moving the measuring carriage on the rails in the longitudinal direction of the battery, a wireless transmitter for transmitting measured values of the temperature sensor and a receiving device in a control room for converting the received signal into a signal representing the measured temperature are provided.
  • the temperature measurement should only take place for specific heating chambers to be measured.
  • the temperature sensor can be designed as an optical pyrometer, as a thermal radiation pyrometer or as an infrared pyrometer.
  • the disadvantage of this measuring device is that the temperature measurements for each heating chamber are carried out successively, with each measuring process including opening and closing the inspection hole taking some time and also moving the measuring carriage from inspection hole to inspection hole takes some time. As a result, the measurements extend over a longer period of time. The temperature readings are taken at different times with a considerable time interval between them. The entirety of all measured values is only available after a longer period of time.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for determining the temperature of heating flues of the coke ovens of a coke oven battery, with which the temperature of the heating chambers can be measured very accurately and very quickly.
  • the method according to the invention for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery provides that the temperature measurements on selected control heating flues distributed over the coke oven battery are measured with the aid of infrared pyrometers, the infrared radiation of a nozzle block of each control heating flue and the temperature of the nozzle block of the respective control heating flue is measured from the radiation measurements is determined.
  • the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers, also referred to as MWL for short, with a measuring device permanently installed on each control heating flue, which comprises a quotient pyrometer, an evaluation unit for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit for forwarding the temperature data, wherein the temperature data is determined continuously on the basis of continuously measured radiation values in each measuring device, with the temperature data being determined by all measuring devices simultaneously, with the temperature data of each measuring device being sent by the respective transmission unit to at least one transfer point, and with the temperature data starting from the transfer point be transmitted to a further processing device.
  • MWL multi-wavelength pyrometers
  • the invention also relates to a device for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery using infrared pyrometers, the coke oven battery having defined control heating flues in which the infrared radiation of a nozzle block of the control heating flue is measured and the temperature of the nozzle block of the respective control heating flue is determined from the radiation measurement values .
  • the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers, also known as MWL for short, with a measuring device being permanently installed on each control heating flue, which Multi-wavelength pyrometer, an evaluation unit for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit for forwarding the temperature data, the evaluation unit being configured for a continuous determination of the temperature data on the basis of the continuously measured radiation values in each measuring device, with the temperature data from all measuring devices being transmitted simultaneously are determined, wherein at least one transfer point is provided which receives the temperature data transmitted simultaneously by the transmission units of the measuring devices, and wherein a further processing device is provided to which the temperature data from the transfer point can be transmitted.
  • MWL multi-wavelength pyrometers
  • Multi-wavelength pyrometers are therefore used in the method according to the invention and the device according to the invention.
  • the essential difference between multi-wavelength pyrometers and conventional infrared pyrometers, which are known from the prior art (cf. DE 3205924 C2) for the purpose in question here, is that the known infrared pyrometers are designed as so-called partial radiation pyrometers whose spectral sensitivity is corresponding filter is limited to a certain wavelength range, while multi-wavelength pyrometers have several measurement channels for measuring the radiation intensity of wavelength ranges that are close together.
  • the method and the device according to the invention ensure that all of the measured temperature values determined at various control heating flues distributed over the coke oven battery are present and can be evaluated at the same time, ie at a single point in time.
  • the temperature data is determined continuously in each measuring device in that each measuring device continuously measures the radiation measurement values with a ratio pyrometer and these Radiation readings then converted into temperature data by means of the evaluation unit.
  • the temperature data is determined simultaneously in all measuring devices, i.e. at the same time.
  • the transmission unit of a respective measuring device the temperature data are then also sent simultaneously from all measuring devices to a transfer point and transmitted from there to a further processing device.
  • the temperature data of various control heating flues distributed over the coke oven battery are determined simultaneously, and they are all available at the same time for further processing in the further processing device.
  • the individual measuring systems can each have a quick-action clamping device.
  • the measuring system can be mounted at the measuring point using the quick-release device without having to make any changes to the measuring system at the installation site.
  • an optical sighting device can be made available for aligning the measuring system, which precisely marks the measuring spot with crosshairs in order to carry out an absolute positioning.
  • the measuring device according to the invention does not require any auxiliary/operating means and guarantees a very long service life. Specific preparations are made for this with regard to the terminating unit of the measuring channel. Depending on the application and location, a replaceable sapphire glass can be installed in this closing unit to keep the measuring device free from disruptive influences.
  • the sapphire glass is heated to avoid the formation of condensate.
  • the individual measuring devices act as amplifiers during data transmission and form a so-called mesh network during wireless transmission.
  • Each measuring device offers an interface for a mobile evaluation device to provide information about the current measured values and the system status.
  • transmission technologies for the near-field range such as Bluetooth or NFC (Near Field Communication) used. All measuring devices can be configured centrally via an access point or on each individual device with standardized end devices.
  • the radiation measurement values are measured with the multi-wavelength pyrometer in a control heating flue of a heating chamber when the burner of this control heating flue is switched off.
  • half of the burners are in operation in the heating chambers, which are arranged next to and in the longitudinal direction of a furnace chamber. After a predetermined period of time, these burners are shut down, while at the same time the other half of the burners are started. Both halves of the burners are alternately started and stopped. If the shutter of an inspection hole is opened during combustion, the temperature of the flame inside the heating chamber would be measured instead of the temperature of the nozzle brick at the bottom of the heating chamber. The temperature inside a heating chamber rises from the machine side towards the coke side. The center portion within the length of the oven chamber is at an intermediate temperature.
  • the result of the measurement is not falsified or influenced by the effects of combustion. This is advantageous because in this way the average temperature inside the heating chamber can be measured. According to the invention, it is therefore advantageous to measure the temperature through peepholes of switched off, non-burning control heating flues.
  • the temperature drop in the control heating flue is included in the determined temperature data and an average heating chamber temperature is determined from the temperature data, which is lower than the actual mean heating chamber temperature. If, on the other hand, according to the present invention, the temperature data is determined at all measuring devices at the same time, at a given point in time, and transmitted at the same time to the further processing device, then the effect of a cooling of the temperature of the control heating flue in a phase with the burner switched off is not included in the temperature data.
  • the determined mean heating chamber temperature is higher and closer to the actual heating chamber temperature than in the case of determining the temperature data with successive, time-delayed measurements.
  • the transfer point is designed as a stationary storage medium or as an online data store (also referred to as a cloud) and the further processing device comprises an automation system for controlling or regulating the heating of the coke ovens, the Temperature data are stored on the storage medium or in the online data storage and are kept ready for transfer to the automation system (or - in the case of the device according to the invention - the storage medium or the online data storage and the automation system are set up so that the temperature data on the storage medium or the online data storage and can be transferred to the automation system.
  • the automation system for controlling or regulating the heating of the coke ovens
  • the temperature data can be used directly via the automation system to control or regulate the heating of the coke ovens.
  • the automation system includes a process control system for controlling and regulating the entire coke oven battery.
  • the temperature data can be processed directly in the process control system via standardized interfaces, with which not only the heating individual coke ovens is controlled or regulated, but with which the operation of the entire coke oven battery is controlled or regulated.
  • the further processing device comprises a computer system for operating a computer model with which a quantity of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom for optimized operation of the heating flues of the coke oven battery are calculated, with the measuring devices on the control heating flues being calculated determined actual temperatures are compared with the target temperature values calculated via the computer model for these control heating flues, and warning messages are generated by the further processing device if the actual/target comparison results in a deviation that exceeds a specified level.
  • the procedure is analogous in that the further processing device comprises a computer system for operating a calculation model with which an amount of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom can be calculated for optimized operation of the heating flues of the coke oven battery, with the further processing device being set up to do the to compare the actual temperatures determined by the measuring devices on the control heating flues with the target temperature values calculated using the computer model for these control heating flues, and with the further processing device being set up to generate warning messages or readjustments if the actual/target comparison exceeds a specified level further deviation results.
  • Controller setpoint values to be influenced can be the amount of heating medium to be supplied (pressure), the quality of the underlying heating medium (calorific value adjustment), the burning time or other controllers for influencing the temperature behavior of the coke oven battery.
  • the calculation model continuously monitors the process behavior by comparing the solst temperatures of the control heating flues. Such an approach is also referred to as "Level 2 Automation” and the underlying models as "Digital Twin".
  • heating flue to which the warning message relates is subjected to a maintenance or repair measure.
  • heating flues that require maintenance or repairs can be identified from the temperature data and repaired as part of a planned maintenance or repair measure.
  • cost-intensive failures of heating chambers or coke ovens of a coke oven battery which e.g. necessitate a production stop, can be avoided and the output of the entire system can be increased or optimized.
  • the transmission units in the measuring devices and the at least one transfer point are set up for wireless transmission of the temperature data.
  • the wireless transmission of the temperature data has the advantage that the measuring device can be used more flexibly, since it can be dismantled and relocated very easily.
  • the measuring devices are operable energy self-sufficient by the device at least has an energy conversion unit with which the forms of energy occurring in the coke oven battery, heat energy, light and flow energy, can be converted into electrical energy for the operation of the measuring devices.
  • an energy conversion unit with which the forms of energy occurring in the coke oven battery, heat energy, light and flow energy, can be converted into electrical energy for the operation of the measuring devices.
  • the measuring devices receive the energy required for their operation in the form of electrical energy via a power cable.
  • Laying cables on the oven ceiling of a coke oven battery is possible without any problems.
  • the energy supply for the operation of the device according to the invention can therefore be ensured in a simple and cost-effective manner.
  • the measuring devices can be operated temporarily (for several days) with battery voltage, in that the device has an energy store.
  • a separate energy supply unit that feeds external energy to the device according to the invention can be dispensed with.
  • 1 is a plan view of part of a coke oven battery designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a measuring device according to the invention
  • FIG 3 shows a comparative recording of measured values, in which the measured values determined using a measuring method known from the prior art are compared with the measured values determined using the measuring method according to the invention.
  • the coke oven battery 20 shown in a partial section comprises coke oven chambers 30 and heating chambers 40.
  • the coke oven chambers 30 and the heating chambers 40 are arranged alternately next to one another in the longitudinal direction L of the coke oven battery 20.
  • a heating chamber 40 has a multiplicity of individual heating flues 10 which are arranged next to one another in the transverse direction Q of the coke oven battery 20 .
  • the three points in the Heating chambers 40 indicate that each heating chamber 40 can have a larger number of additional heating flues 10 (not shown in FIG. 1). For example, a number of up to 42 heating flues can be provided in a heating chamber 40 in the transverse direction Q.
  • a coke oven battery can have, for example, 90 coke oven chambers.
  • Each heating flue 10 has a nozzle block 12 arranged on the bottom of the heating chamber 40 .
  • combustible gas is fed into the heating flues 11 via the nozzle blocks 12 .
  • the gas ignites and in this way the flues 10 and the entire heating chamber 40 are heated.
  • the amount of heat produced by the heating heats the coking coal contained in the coke oven chambers 30 so that the volatile constituents of the coking coal are removed and a fully cooked coke remains in the coke oven chamber 20 at the end of the cooking time.
  • the coke is pushed out of the coke oven chamber 30 in the direction of the coke side 22 by means of a pushing machine (not shown) from the machine side 21 .
  • the coke oven chambers 30 are designed in such a way that their cross section widens conically from the machine side 21 in the direction of the coke side 22 . This conical widening cannot be seen in the schematic representation according to FIG.
  • the conical widening of the cross section of the coke oven chambers 30 increases the amount of coking coal to be heated in the coke chambers 30 in the direction of the coke side 22 . It is therefore necessary to adapt the heating of the heating flues 10 to the amount of coking coal.
  • the amount of heat to be introduced into the coking coal must increase in the direction of the coke side 22 if a consistently high coke quality is to be achieved over the entire extent of the coke oven battery in the transverse direction Q. Therefore, the heating of the individual heating flues 10 must be controlled or regulated.
  • the heating flues 10 denoted by the reference numeral 11 in FIG. 1 represent selected control heating flues 11 by way of example.
  • the measuring devices 1 according to the invention are installed on these control heating flues 11 .
  • the determination of the temperature is concentrated on these control heating flues 11 for reasons of cost and economy.
  • the measuring devices 1 according to the invention are installed on all selected control heating flues 11 and the temperature of the nozzle blocks of the respective control heating flues 11 is determined simultaneously.
  • the temperature data determined by the evaluation unit 2 (cf. FIG. 2) from the radiation measurement values are transmitted by the transmission unit 3 (cf. FIG. 2) wirelessly or via a data transmission cable to a central transfer point 50 or several transfer points 50 .
  • a single transfer point 50 is provided.
  • this transfer point 50 is in the form of a stationary storage medium.
  • the transfer point 50 is used to receive the temperature data transmitted by the transmission units 3 of the measuring devices 1, to store them and to keep them ready for forwarding to a further processing device 60.
  • Further processing device 60 can advantageously be used for data transmission standardized interfaces.
  • the transfer point 50 can also be in the form of an online data store (cloud).
  • cloud online data store
  • the measuring devices 1 are then arranged, for example, 10 or 12 meters above the nozzle stone 12 arranged on the bottom of the Fleizzug 11 .
  • the measuring device 1 has a multi-wavelength pyrometer MWL arranged in a housing 13 .
  • the measuring device 1 is inserted via a connecting flange 9 into an inspection hole which is arranged in the oven roof 15 of the coke oven battery 20 .
  • a quick-release device 14 With the help of a quick-release device 14, the measuring device 1 can be installed quickly and securely in the inspection hole in the furnace roof 15.
  • the measuring device 1 In the vertical direction perpendicular to the furnace roof 15, the measuring device 1 only extends so far that the (in Fig. 2 not shown) filling car, which is moved in the horizontal direction parallel to the oven roof 15 and via which the coke oven chambers 30 are filled with coking coal, can be moved undisturbed over the measuring devices.
  • the measuring devices 1 therefore do not represent any obstacles for the filling wagon.
  • the measuring spot of the multi-wavelength pyrometer is aligned exactly to the measuring point on the nozzle block 12 (cf. FIG. 1) via the sighting unit 4 .
  • the infrared radiation emitted by the nozzle block 12 is conducted via an optical measuring channel 5 into the multi-wavelength spectrometer MWL and recorded there.
  • An evaluation unit 2 of the measuring device 1 converts the radiation measurement values into temperature data.
  • the temperature data are transmitted from the transmission unit 3 to the transfer point 50 (cf. FIG. 1).
  • the adjustment unit 6 is used to mechanically align the measuring system exactly and permanently to the desired measuring spot with the aid of the sighting unit 4 .
  • the optical measuring channel 5 includes the terminating unit 7, which serves to shield the measuring system from the heating flue to be measured.
  • This terminating unit can be implemented by a counter-pressure to be generated, an exchangeable, optionally heatable, sapphire glass pane, or by other measures.
  • the measuring device 1 also includes an energy conversion unit 8 which is designed to convert the energy forms occurring in the coke oven battery 20 , namely thermal energy, light and flow energy, into electrical energy for the operation of the measuring device 1 .
  • the aim here is that the measuring devices 1 can be operated in an energy self-sufficient manner.
  • an energy conversion unit 8 is provided, with which thermal energy can be converted into electrical energy for the operation of the measuring device 1 .
  • the obvious source of energy thermal energy, can be realized, for example, with the help of a thermal generator equipped with Peltier elements.
  • other secondary energy sources such as flow energy (wind) or radiant energy from the sun (photovoltaics) would also be conceivable.
  • Fig. 3 the temperature profile of a control heating flue 11 is shown over time.
  • the multi-wavelength pyrometer MWL used according to the invention can be operated both with a number of wavelengths and with only one wavelength. Hence Comparative measurements could be carried out on the same control heating flues 11 using the measuring device according to the invention.
  • the dashed curve at the bottom in Fig. 3 shows the temperature profile that is measured with a partial radiation pyrometer, i.e. with a pyrometer known from the prior art (e.g. DE 3205924 C2) for the present application, which uses only a single wavelength is working.
  • the dotted curve at the top in FIG. 3 reproduces the temperature profile which is measured according to the invention using a multi-wavelength pyrometer MWL.
  • the curve sections increasing from left to right characterize the temperature profile during heating of the control heating flue 11, ie while fuel gas is introduced through the nozzle block 12 into the control heating flue 11.
  • the curve sections falling from left to right characterize the temperature profile during a switch-off phase of the control heating flue 11, ie while no fuel gas is introduced through the nozzle block 12 into the control heating flue 11.
  • the actual temperature of the nozzle block 12 and thus also the actual temperature of the control heating flue 11 is significantly higher than the expert based on a temperature data determined by a wavelength pyrometer. If the heating of the heating flues 10 of a coke oven battery is controlled or regulated on the basis of measurements with a single-wavelength pyrometer, the heating flues 10 will regularly be overheated because the control or regulation system assumes a temperature that is significantly lower than the actual temperature.
  • Such an overheating of the heating flues 10 not only results in an unnecessarily high fuel gas consumption and an unnecessarily high thermal load on the heating chambers, but also an unnecessarily high thermal nitrogen oxide formation occurs due to excessively high operating temperatures.
  • control or regulation of the heating of the heating flues 10 is instead based on the higher actual temperatures determined using the method according to the invention or the device according to the invention, then fuel gas is saved to a considerable extent, the thermal load on the heating chambers and the associated need for repairs is significantly reduced , and thermal nitrogen oxide formation is reduced, so that the specified limit values can be met more easily.
  • the measuring points M1, M2, M3 and M4 plotted on the lower curve are intended to show schematically how, for example, different temperatures are determined with the temperature measuring device known from DE 3205924 C2 at different points in time on different control heating flues 11. These different temperatures are passed on to a control or regulation system at different times. An average temperature is then formed from the different measured values for the purpose of controlling or regulating the coke oven battery 20 . This is therefore in turn lower than a single temperature value, which is identified by M in FIG. This effect also contributes to the fact that the actual temperature values determined using the method according to the invention or with the device according to the invention are higher than the temperature values determined according to the prior art.
  • both the use of a multi-wavelength pyrometer MWL and the simultaneous determination of different Temperature readings at different selected control heating flues 11 and the simultaneous transmission of the temperature readings to a transfer point 50 and a further processing device 60 help to ensure that the heating flues 10 of the coke oven battery 20 can be controlled or regulated in such a way that fuel gas consumption, thermal wear, and nitrogen oxide emissions are reduced or eliminated .can be minimized.

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Abstract

In order to provide a method and an apparatus for determining the temperature of heating flues of the coke ovens of a coke oven battery, by means of which the temperature of the heating chambers can be measured very accurately and very quickly, according to the invention the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers (MWL). A measuring device (1) is fixedly installed on each inspection heating flue (11) and comprises a multi-wavelength pyrometer (MWL), an evaluation unit (2) for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit (3) for forwarding the temperature data. The temperature data are continuously determined in each measuring device (1) on the basis of continuously measured radiation values, wherein the temperature data are simultaneously ascertained from all measuring devices (1). The temperature data of each measuring device (1) are sent by the respective transmission units (3) to at least one transfer point (50), and wherein the temperature data are transmitted from the transfer point (50) to an apparatus (60) for further processing. In order to make available a method and an apparatus for determining the temperature of heating flues of the coke oven of a coke oven battery, by means of which the temperature of the heating chambers can be measured very accurately and very quickly, provision is made for the infrared pyrometers to be designed as multi-wavelength pyrometers (MWL), wherein at each inspection heating flue (11), a measuring device (1) is fixedly installed which comprises a multi-wavelength pyrometer (MWL), an evaluation unit (2) for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit (3) for forwarding the temperature data, wherein the temperature data is continuously determined in each measuring device (1) on the basis of continuously measured radiation values, wherein the temperature data is simultaneously ascertained from all measuring devices (1), wherein the temperature data of each measuring device (1) is sent by the respective transmission unit (3) to at least one transfer point (50), and wherein the temperature data is transmitted from the transfer point (50) to an apparatus (60) for further processing.

Description

Beschreibung description
Titel title
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen der Koksöfen einer Koksofenbatterie Method and device for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen der Koksöfen einer Koksofenbatterie sowie eine entsprechende Vorrichtung. The invention relates to a method for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery and a corresponding device.
Koksofenbatterien bestehen in Längsrichtung aus einer Vielzahl (z.B. bis zu 90) nebeneinander angeordneter Koksöfen. Jeder Koksofen weist eine Ofenkammer auf, wobei jede Ofenkammer beidseitig von jeweils einer Heizkammer eingerahmt wird. Die Heizkammern setzen sich in Querrichtung gesehen wiederum aus einer Vielzahl (z.B. bis zu 42) einzelnen, aneinander gereihten Hohlkanälen zusammensetzen. In diesen als Heizzüge bezeichneten Hohlkanälen der Heizkammern wird Wärme durch Verbrennung von Heizgasen zur Beheizung der benachbarten, mit Kohle gefüllten Ofenkammern erzeugt. In Summe wird die Beheizung einer Koksofenbatterie also aus individuellen Verbrennungsprozessen in bis zu ca. 3800 Heizzügen pro Koksofenbatterie gewährleistet. Coke oven batteries consist of a large number (e.g. up to 90) coke ovens arranged side by side in the longitudinal direction. Each coke oven has an oven chamber, with each oven chamber being framed on both sides by a respective heating chamber. Viewed in the transverse direction, the heating chambers are in turn made up of a large number (e.g. up to 42) individual hollow channels lined up next to one another. In these hollow channels of the heating chambers, known as heating flues, heat is generated by burning fuel gases to heat the adjacent furnace chambers filled with coal. In total, the heating of a coke oven battery is guaranteed from individual combustion processes in up to approx. 3800 heating flues per coke oven battery.
Die abwechselnde Anordnung von Ofenkammer und Heizkammer innerhalb einer Koksofenbatterie erzeugt große Bauwerkdimensionen mit Längen von bis zu 140 m und Tiefen von bis zu 25 m. In der Höhe sind Koksofenbatterien mit eine Tiefe der Ofenkammern und der Heizkammern von bis zu 20 m bekannt. The alternating arrangement of oven chamber and heating chamber within a coke oven battery creates large building dimensions with lengths of up to 140 m and depths of up to 25 m. In height, coke oven batteries with a depth of the oven chambers and heating chambers of up to 20 m are known.
In der Inbetriebnahmephase dieser Bauwerke ist es die Aufgabe des Fachpersonals, die Beheizung der Heizzüge einer Batterie individuell so einzustellen, dass sich die Kohleschüttungen in den dazwischenliegenden Ofenkammern gleichmäßig erwärmen und so durchgängig ein qualitativ hochwertiges Koksendprodukt erzeugt wird. In the commissioning phase of these buildings, it is the task of the specialist staff to individually adjust the heating of the heating flues of a battery in such a way that the coal heaps in the intermediate furnace chambers heat up evenly, thus consistently producing a high-quality coke end product.
Der fertige Koks wird nach dem Garprozess mittels einer Drückmaschine aus dem Ofenkammer gedrückt und zur Weiterverarbeitung transportiert. Die Seite der Koksofenbatterie, auf der sich die Drückmaschinen befinden, wird als „Maschinenseite“ bezeichnet. Die Seite der Koksofenbatterie, auf der der fertige Koks aus der Ofenkammer austritt, wird als „Koksseite“ bezeichnet. Um den Koks problemlos aus der Ofenkammer herausdrücken zu können, weist die Ofenkammer ausgehend von ihrem maschinenseitigen Ende hin zu ihrem koksseitigen Ende einen sich konisch erweiternden Querschnitt auf. Diese konische Erweiterung der Ofenkammerführt dazu, dass sich ausgehend von der Maschinenseite in Richtung Koksseite in der Ofenkammer eine zunehmende Menge an Kokskohle befindet, weshalb die Heizzüge einer Heizkammer in Batteriequerrichtung gesehen nicht mit derselben Temperatur beheizt werden können, wenn ein über die gesamte Ofenkammer gleichmäßig gegartes Koksprodukt erzeugt werden soll. Vielmehr erfordert jeder Heizzug in Batteriequerrichtung eine individuelle Beheizungseinstellung. After the cooking process, the finished coke is pressed out of the oven chamber using a spinning machine and transported for further processing. The side of the coke oven battery where the spinning machines are located is called the "machine side". The side of the coke oven battery on which the finished coke exits the oven chamber is referred to as the "coke side". In order to be able to press the coke out of the oven chamber without any problems, the oven chamber has a conically widening cross section, starting from its end on the machine side towards its end on the coke side. This conical expansion of the oven chamber means that there is an increasing amount of coking coal in the oven chamber, starting from the machine side in the direction of the coke side, which is why the heating flues of a heating chamber, seen in the transverse direction of the battery, cannot be heated with the same temperature if a product that has been cooked evenly over the entire oven chamber Coke product is to be generated. Rather, each heating flue requires an individual heating setting in the transverse direction of the battery.
Gleichzeitig muss die Beheizung der Heizkammern so eingestellt werden, dass die bestehenden strengen emissionstechnischen Anforderungen erfüllt werden. Um dies zu erreichen müssen z.B. Temperaturspitzen vermieden werden, um die thermische Stickoxidbildung zu minimieren. At the same time, the heating of the heating chambers must be adjusted in such a way that the existing strict emission requirements are met. In order to achieve this, for example, temperature peaks must be avoided in order to minimize thermal nitrogen oxide formation.
Eine nicht optimal eingestellte bzw. nicht optimal geregelte Beheizung der Ofenkammern in Ofenquer- und/oder -längsrichtung führt zu einer unerwünschten heterogenen Verteilung der Koksqualität über der Grundfläche der Koksofenbatterie. Gleichzeitig ist eine uneinheitliche, nicht an die konische Erweiterung der Ofenkammern angepasste und damit fehlerhafte thermische Beheizungseinstellung der Koksofenbatterie mit einer hohen Emissionsbelastung verbunden. Hier ist vor allem die temperaturabhängige Stickoxidemission von großer Bedeutung, für die strenge Grenzwerte vorgegeben sind. If the heating of the oven chambers in the transverse and/or longitudinal direction of the oven is not optimally set or not optimally controlled, this leads to an undesirable heterogeneous distribution of the coke quality over the base area of the coke oven battery. At the same time, an inconsistent thermal heating setting of the coke oven battery that is not adapted to the conical expansion of the oven chambers and is therefore incorrect is associated with a high level of emissions. Here, the temperature-dependent nitrogen oxide emission is of great importance, for which strict limit values are specified.
Aus den genannten Gründen ist es für die Erzeugung einer gleichmäßigen, hohen Koksqualität und die Einhaltung der Emissionsgrenzwerte bei dem Betrieb von Koksofenbatterien erforderlich, die Beheizung der Ofenkammern optimal zu steuern bzw. zu regeln. Um dies erreichen zu können, muss der Betreiber der Koksofenbatterie die tatsächlich in den Heizkammern und den Heizzügen einer Heizkammer vorhandene Temperatur möglichst genau bestimmen. For the reasons mentioned, it is necessary to optimally control or regulate the heating of the oven chambers in order to produce a uniform, high quality of coke and to comply with the emission limit values when operating coke oven batteries. In order to be able to achieve this, the operator of the coke oven battery must determine the actual temperature in the heating chambers and the heating flues of a heating chamber as precisely as possible.
Aus der Praxis ist es bekannt, die Temperatur der Heizkammern manuell mit Hilfe optischer Pyrometer zu messen. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, dass eine manuell durchgeführte Messung qualitative Einschränkungen durch Messungenauigkeiten mit sich bringt, da es bei dieser Messmethode keinen eindeutigen Fixpunkt als Messfleck gibt. Erhebliche Messungenauigkeiten resultieren auch daraus, dass die Erfassung des theoretischen Mess-Referenzpunkts aufgrund der Geometrie des Heizzugs und des Schaulochs in einer Höhe von bis zu 10m und mehr über der Messstelle schwierig und sehr schlecht reproduzierbar ist. It is known from practice to measure the temperature of the heating chambers manually using optical pyrometers. However, the problem arises that a manually performed measurement entails qualitative limitations due to measurement inaccuracies, since this measurement method does not have any there is a clear fixed point as a measuring spot. Significant measurement inaccuracies also result from the fact that recording the theoretical measurement reference point is difficult and very poorly reproducible due to the geometry of the heating flue and the inspection hole at a height of up to 10m and more above the measurement point.
Dadurch ergeben sich bereits Unterschiede in der Messwertaufnahme zwischen zwei ausführenden Personen und auch zwischen zwei zeitlich voneinander beabstandeten Messungen derselben Person. Auch der zeitliche Verzug der Messwertaufnahme sorgt für eine Ungenauigkeit und schränkt die Vergleichbarkeit der Messwerte von einer Messstelle zur anderen stark ein. Selbstverständlich ist die manuelle Messung der Temperatur durch das Schauloch in der Ofendecke auch unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit mit vielen Nachteilen behaftet. This already results in differences in the recording of measured values between two people carrying out the work and also between two measurements taken at different times by the same person. The delay in recording the measured values also causes inaccuracy and severely limits the comparability of the measured values from one measuring point to another. Of course, the manual measurement of the temperature through the inspection hole in the oven roof also has many disadvantages from the point of view of occupational safety.
Aufgrund der großen Anzahl der Heizkammern und insbesondere der Heizzüge ist es einem Betreiber einer Koksofenbatterie weder zeitlich noch unter Kostengesichtspunkten möglich, alle Heizzüge der gesamten Koksofenbatterie für den Betrieb und die Einstellung der Beheizung der Ofenkammern dauerhaft mit der manuellen Messmethode zu vermessen. Gängige Praxis ist es daher, so genannte Längsmessungen zur Ermittlung einer mittleren Batterietemperatur mit der voranstehend beschriebenen manuellen Messmethode durchzuführen. Diese Messungen werden ca. 3-6 Mal pro Tag durchgeführt. Dafür werden nur definierte Messheizheizzüge (Kontrollheizzüge) in Längsrichtung der Koksofenbatterie vermessen. Due to the large number of heating chambers and in particular the heating flues, it is not possible for an operator of a coke oven battery to permanently measure all heating flues of the entire coke oven battery for operation and adjustment of the heating of the oven chambers using the manual measuring method, neither in terms of time nor from a cost perspective. It is therefore common practice to carry out so-called longitudinal measurements to determine an average battery temperature using the manual measurement method described above. These measurements are taken about 3-6 times a day. For this purpose, only defined measurement heating trains (control heating trains) are measured in the longitudinal direction of the coke oven battery.
In der Druckschrift DE 3205924 C2 wird die voranstehend beschriebene manuelle Messmethode mit optischen Pyrometern ebenfalls als Stand der Technik beschrieben. Darüber hinaus beschreibt die DE 3205924 C2 auch nicht-manuelle Messmethoden als bekannten Stand der Technik. So wird angegeben, dass zur Messung der Temperatur in der Heizkammer anstelle eines optischen Pyrometers auch ein Thermoelement verwendet werden könne. Das Thermoelement könne in einem oberen Bereich der Heizkammer angeordnet sein, oder im oberen Bereich einer Trennwand zwischen benachbarten Heizkammern, oder in einer feuerfesten Auskleidung im oberen Bereich der Heizzüge. Jedoch wird allen diesen Möglichkeiten in der DE 3205924 C2 eine nicht ausreichende Messgenauigkeit zugeschrieben. Die in der DE 3205924 C2 offenbarte Erfindung sieht eine Temperaturmessvorrichtung für Verkokungsöfen vor, die jeweils mit mehreren Heizkammern in einer Reihe zu einer Koksofenbatterie zusammengefasst sind, wobei jede Heizkammer eine Mehrzahl von Schaulöchern an der Oberseite aufweist, wobei die Temperaturmessvorrichtung einen auf Schienen laufenden Messwagen mit einem Temperaturfühler für von den Heizkammern durch die Schaulöcher abgestrahlte Wärmestrahlung aufweist. Diese Temperaturmessvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsvorrichtung zur kontinuierlichen Bewegung des Messwagens auf den Schienen in Batterielängsrichtung, ein drahtloser Sender zur Aussendung von Messwerten des Temperaturfühlers und eine Empfangsvorrichtung in einem Steuerraum zur Umwandlung des Empfangssignals in ein die gemessene Temperatur darstellendes Signal vorgesehen sind. Die Temperaturmessung soll dabei nur für bestimmte zu messende Heizkammern erfolgen. Der Temperaturfühler kann gemäß der konkreten Offenbarung der DE 3205924 C2 als optisches Pyrometer, als thermisches Strahlungspyrometer oder als Infrarotpyrometer ausgebildet sein. In the publication DE 3205924 C2, the manual measurement method described above using optical pyrometers is also described as prior art. In addition, DE 3205924 C2 also describes non-manual measurement methods as known prior art. It is stated that a thermocouple can be used instead of an optical pyrometer to measure the temperature in the heating chamber. The thermocouple may be located in a top portion of the heating chamber, or in the top portion of a partition between adjacent heating chambers, or in a refractory lining in the top portion of the flues. However, in DE 3205924 C2 all of these possibilities are attributed insufficient measurement accuracy. The invention disclosed in DE 3205924 C2 provides a temperature measuring device for coking ovens, which are each combined with several heating chambers in a row to form a coke oven battery, each heating chamber having a plurality of inspection holes on the top, the temperature measuring device having a measuring carriage running on rails a temperature sensor for thermal radiation emitted from the heating chambers through the peepholes. This temperature measuring device is characterized in that a driving device for continuously moving the measuring carriage on the rails in the longitudinal direction of the battery, a wireless transmitter for transmitting measured values of the temperature sensor and a receiving device in a control room for converting the received signal into a signal representing the measured temperature are provided. The temperature measurement should only take place for specific heating chambers to be measured. According to the specific disclosure of DE 3205924 C2, the temperature sensor can be designed as an optical pyrometer, as a thermal radiation pyrometer or as an infrared pyrometer.
Nachteilig bei dieser Messvorrichtung ist, dass die Temperaturmessungen für jede Heizkammer sukzessive nacheinander erfolgen, wobei jeder Messvorgang inklusive Öffnen und Schließen des Schaulochs einige Zeit in Anspruch nimmt und auch das Verfahren des Messwagens von Schauloch zu Schauloch einige Zeit in Anspruch nimmt. Dadurch erstrecken sich die Messungen über einen längeren Zeitraum. Die Temperaturmesswerte werden zu unterschiedlichen Zeiten mit erheblichem zeitlichen Abstand zueinander erhoben. Die Gesamtheit aller Messwerte liegt erst nach einer längeren Zeit vor. The disadvantage of this measuring device is that the temperature measurements for each heating chamber are carried out successively, with each measuring process including opening and closing the inspection hole taking some time and also moving the measuring carriage from inspection hole to inspection hole takes some time. As a result, the measurements extend over a longer period of time. The temperature readings are taken at different times with a considerable time interval between them. The entirety of all measured values is only available after a longer period of time.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen der Koksöfen einer Koksofenbatterie zur Verfügung zu stellen, mit dem bzw. mit der die Temperatur der Heizkammern sehr genau und sehr schnell gemessen werden können. The object of the present invention is to provide a method and a device for determining the temperature of heating flues of the coke ovens of a coke oven battery, with which the temperature of the heating chambers can be measured very accurately and very quickly.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6. This object is achieved by a method having the features of claim 1 or by a device having the features of claim 6.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den auf den unabhängigen Verfahrensanspruch rückbezogenen Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den auf den unabhängigen Vorrichtungsanspruch rückbezogenen Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Advantageous developments of the method according to the invention result from the dependent claims, which refer back to the independent method claim description and the drawings. Advantageous developments of the device according to the invention result from the dependent claims referring back to the independent device claim, the description and the drawings.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen der Koksöfen einer Koksofenbatterie sieht vor, dass die Temperaturmessungen an ausgewählten, über die Koksofenbatterie verteilt angeordneten Kontrollheizzügen mit Hilfe von Infrarotpyrometern die Infrarotstrahlung eines Düsensteins jedes Kontrollheizzugs gemessen und aus den Strahlungsmesswerten die Temperatur des Düsensteins des jeweiligen Kontrollheizzugs bestimmt wird. The method according to the invention for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery provides that the temperature measurements on selected control heating flues distributed over the coke oven battery are measured with the aid of infrared pyrometers, the infrared radiation of a nozzle block of each control heating flue and the temperature of the nozzle block of the respective control heating flue is measured from the radiation measurements is determined.
Erfindungsgemäß sind die Infrarotpyrometer als Mehrwellenlängenpyrometer, auch abgekürzt als MWL bezeichnet, ausgebildet, wobei an jedem Kontrollheizzug eine Messeinrichtung fest installiert ist, welche ein Quotientenpyrometer, eine Auswerteeinheit zur Erzeugung von Temperaturdaten aus den gemessenen Strahlungsmesswerten und zumindest eine Übertragungseinheit zur Weiterleitung der Temperaturdaten umfasst, wobei die Bestimmung der Temperaturdaten auf Basis von kontinuierlich gemessenen Strahlungsmesswerten in jeder Messeinrichtung kontinuierlich erfolgt, wobei die Temperaturdaten von allen Messeinrichtungen simultan ermittelt werden, wobei die Temperaturdaten jeder Messeinrichtung von der jeweiligen Übertragungseinheit an mindestens einen Übergabepunkt gesendet werden, und wobei die Temperaturdaten von dem Übergabepunkt an eine Weiterverarbeitungsvorrichtung übermittelt werden. According to the invention, the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers, also referred to as MWL for short, with a measuring device permanently installed on each control heating flue, which comprises a quotient pyrometer, an evaluation unit for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit for forwarding the temperature data, wherein the temperature data is determined continuously on the basis of continuously measured radiation values in each measuring device, with the temperature data being determined by all measuring devices simultaneously, with the temperature data of each measuring device being sent by the respective transmission unit to at least one transfer point, and with the temperature data starting from the transfer point be transmitted to a further processing device.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen der Koksöfen einer Koksofenbatterie mit Hilfe von Infrarotpyrometern, wobei die Koksofenbatterie definierte Kontrollheizzüge aufweist, bei denen die Infrarotstrahlung eines Düsensteins des Kontrollheizzugs gemessen und aus den Strahlungsmesswerten die Temperatur des Düsensteins des jeweiligen Kontrollheizzugs bestimmt wird. The invention also relates to a device for determining the temperature of the heating flues of the coke ovens of a coke oven battery using infrared pyrometers, the coke oven battery having defined control heating flues in which the infrared radiation of a nozzle block of the control heating flue is measured and the temperature of the nozzle block of the respective control heating flue is determined from the radiation measurement values .
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Infrarotpyrometer als Mehrwellenlängenpyrometer, auch abgekürzt als MWL bezeichnet, ausgebildet, wobei an jedem Kontrollheizzug eine Messeinrichtung fest installiert ist, welche ein Mehrwellenlängenpyrometer, eine Auswerteeinheit zur Erzeugung von Temperaturdaten aus den gemessenen Strahlungsmesswerten und zumindest eine Übertragungseinheit zur Weiterleitung der Temperaturdaten umfasst, wobei die Auswerteeinheit für eine kontinuierliche Bestimmung der Temperaturdaten auf Basis der kontinuierlich gemessenen Strahlungsmesswerte in jeder Messeinrichtung konfiguriert ist, wobei die Temperaturdaten von allen Messeinrichtungen simultan ermittelt werden, wobei mindestens ein Übergabepunkt vorgesehen ist, der die von den Übertragungseinheiten der Messeinrichtungen simultan übermittelten Temperaturdaten entgegennimmt, und wobei eine Weiterverarbeitungsvorrichtung vorgesehen ist, an welche die Temperaturdaten von dem Übergabepunkt übermittelbar sind. In the device according to the invention, the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers, also known as MWL for short, with a measuring device being permanently installed on each control heating flue, which Multi-wavelength pyrometer, an evaluation unit for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit for forwarding the temperature data, the evaluation unit being configured for a continuous determination of the temperature data on the basis of the continuously measured radiation values in each measuring device, with the temperature data from all measuring devices being transmitted simultaneously are determined, wherein at least one transfer point is provided which receives the temperature data transmitted simultaneously by the transmission units of the measuring devices, and wherein a further processing device is provided to which the temperature data from the transfer point can be transmitted.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommen somit spezielle Mehrwellenlängenpyrometer zum Einsatz. Der wesentliche Unterschied zwischen Mehrwellenlängenpyrometern und herkömmlichen Infrarotpyrometern, die aus dem Stand der Technik (vgl. DE 3205924 C2) für den hier in Rede stehenden Einsatzzweck bekannt sind, besteht darin, dass die bekannten Infrarotpyrometer als so genannte Teilstrahlungspyrometer ausgebildet sind, deren spektrale Empfindlichkeit durch entsprechende Filter auf einen bestimmten Wellenlängenbereich beschränkt ist, während Mehrwellenlängenpyrometer mehrere Messkanäle zur Messung der Strahlungsintensität von nah beieinander liegenden Wellenlängenbereichen aufweisen. Durch Quotientenbildung der Intensitäten werden dabei erfindungsgemäß Einflussfaktoren auf die Signaldämpfung wie Rauch, Staub oder verschmutzte Messoptiken, wie sie in dem rauen und schmutzigen Umfeld bei Temperaturmessungen an Heizkammern von Koksöfen vorliegen, in einem signifikanten Umfang eliminiert. Dadurch wird die Messgenauigkeit sehr deutlich erhöht und die tatsächliche Temperatur der Heizkammer kann wesentlich genauer bestimmt werden. Special multi-wavelength pyrometers are therefore used in the method according to the invention and the device according to the invention. The essential difference between multi-wavelength pyrometers and conventional infrared pyrometers, which are known from the prior art (cf. DE 3205924 C2) for the purpose in question here, is that the known infrared pyrometers are designed as so-called partial radiation pyrometers whose spectral sensitivity is corresponding filter is limited to a certain wavelength range, while multi-wavelength pyrometers have several measurement channels for measuring the radiation intensity of wavelength ranges that are close together. By forming the quotient of the intensities, factors influencing the signal attenuation such as smoke, dust or soiled measuring optics, such as those present in the rough and dirty environment in temperature measurements on the heating chambers of coke ovens, are eliminated to a significant extent according to the invention. This significantly increases the measurement accuracy and the actual temperature of the heating chamber can be determined much more precisely.
Gleichzeitig wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, dass die Gesamtheit aller Temperaturmesswerte, die an verschiedenen, über die Koksofenbatterie verteilt angeordneten Kontrollheizzügen bestimmt werden, zeitgleich, d.h. in einem einzigen Zeitpunkt vorliegen und ausgewertet werden können. Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung der Temperaturdaten in jeder Messeinrichtung kontinuierlich, indem jede Messeinrichtung kontinuierlich die Strahlungsmesswerte mit einem Quotientenpyrometer misst und diese Strahlungsmesswerte dann mittels der Auswerteeinheit in Temperaturdaten umwandelt. Somit erfolgt die Ermittlung der Temperaturdaten in allen Messeinrichtungen simultan, also zeitgleich. Mit der Übertragungseinheit einer jeweiligen Messeinrichtung werden die Temperaturdaten dann ebenfalls gleichzeitig von allen Messeinrichtungen an einen Übergabepunkt gesendet und von diesem an eine Weiterverarbeitungsvorrichtung übermittelt. Auf diese Weise werden die Temperaturdaten verschiedener, über die Koksofenbatterie verteilt angeordneter Kontrollheizzüge gleichzeitig ermittelt, und sie liegen alle gleichzeitig zur Weiterverarbeitung in der Weiterverarbeitungsvorrichtung vor. Es vergeht daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kein längerer Zeitraum mehr, bis alle erforderlichen Temperaturdaten vorliegen, damit sie gemeinsam verarbeitet werden können. At the same time, the method and the device according to the invention ensure that all of the measured temperature values determined at various control heating flues distributed over the coke oven battery are present and can be evaluated at the same time, ie at a single point in time. According to the invention, the temperature data is determined continuously in each measuring device in that each measuring device continuously measures the radiation measurement values with a ratio pyrometer and these Radiation readings then converted into temperature data by means of the evaluation unit. Thus, the temperature data is determined simultaneously in all measuring devices, i.e. at the same time. With the transmission unit of a respective measuring device, the temperature data are then also sent simultaneously from all measuring devices to a transfer point and transmitted from there to a further processing device. In this way, the temperature data of various control heating flues distributed over the coke oven battery are determined simultaneously, and they are all available at the same time for further processing in the further processing device. With the method according to the invention, it is therefore no longer a long time before all the required temperature data are available so that they can be processed together.
Erfindungsgemäß können die einzelnen Messsysteme jeweils eine Schnellspannvorrichtung aufweisen. Mithilfe der Schnellspannvorrichtung kann das Messsystem an der Messstelle montiert werden, ohne am Einbauort Veränderungen an dem Messsystem vornehmen zu müssen. According to the invention, the individual measuring systems can each have a quick-action clamping device. The measuring system can be mounted at the measuring point using the quick-release device without having to make any changes to the measuring system at the installation site.
Zur Ausrichtung des Messsystems kann erfindungsgemäß eine optische Visiereinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die durch ein Fadenkreuz den Messfleck genauestens kennzeichnet, um eine absolute Positionierung vorzunehmen.According to the invention, an optical sighting device can be made available for aligning the measuring system, which precisely marks the measuring spot with crosshairs in order to carry out an absolute positioning.
Ferner kommt die erfindungsgemäße Messeinrichtung ohne Hilfs-/Betriebsm ittel aus und garantiert eine sehr lange Standzeit. Dafür sind spezifische Vorbereitungen hinsichtlich der Abschlusseinheit des Messkanals vorgesehen. Je nach Applikation und Örtlichkeit kann in dieser Abschlusseinheit ein auswechselbares Saphirglas eingebracht werden, um störende Einflüsse von der Messeinrichtung fern zu halten. Furthermore, the measuring device according to the invention does not require any auxiliary/operating means and guarantees a very long service life. Specific preparations are made for this with regard to the terminating unit of the measuring channel. Depending on the application and location, a replaceable sapphire glass can be installed in this closing unit to keep the measuring device free from disruptive influences.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Saphirglas zur Vermeidung einer Kondensatbildung beheizt wird. According to the invention, it can be provided that the sapphire glass is heated to avoid the formation of condensate.
Die einzelnen Messeinrichtungen fungieren bei der Datenübertragung als Verstärker und bilden bei der drahtlosen Übertragung ein so genanntes Mesh-Netzwerk. The individual measuring devices act as amplifiers during data transmission and form a so-called mesh network during wireless transmission.
Jede Messeinrichtung bietet eine Schnittstelle für ein mobiles Auswertegerät, um über die aktuellen Messwerte und den Systemzustand zu informieren. Dafür werden Übertragungstechnologien für den Nahfeldbereich, wie Bluetooth oder NFC (Near Field Communication) eingesetzt. Die Konfiguration aller Messeinrichtungen kann zentral über einen Zugangspunkt oder an jedem Einzelgerät mit standardisierten Endgeräten vorgenommen werden. Each measuring device offers an interface for a mobile evaluation device to provide information about the current measured values and the system status. For this purpose, transmission technologies for the near-field range, such as Bluetooth or NFC (Near Field Communication) used. All measuring devices can be configured centrally via an access point or on each individual device with standardized end devices.
Erfindungsgemäß erfolgt die Messung der Strahlungsmesswerte mit dem Mehrwellenlängenpyrometer in einem Kontrollheizzug einer Heizkammer dann, wenn der Brenner dieses Kontrollheizzuges abgeschaltet ist. According to the invention, the radiation measurement values are measured with the multi-wavelength pyrometer in a control heating flue of a heating chamber when the burner of this control heating flue is switched off.
Üblicherweise ist jeweils eine Hälfte der Brenner in den Heizkammern, die neben und in Längsrichtung einer Ofenkammer angeordnet sind, in Betrieb. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer werden diese Brenner abschaltet, während gleichzeitig die andere Hälfte der Brenner in Gang gesetzt wird. Beide Hälften der Brenner werden abwechselnd in Gang gesetzt und abgeschaltet. Wenn während der Verbrennung die Verschlussklappe eines Schauloches geöffnet wird, würde die Temperatur der Flamme innerhalb der Heizkammer anstelle der Temperatur des Düsensteins am Boden der Heizkammer gemessen werden. Die Temperatur innerhalb einer Heizkammer steigt von der Maschinenseite gegen die Koksseite an. Der Mittelteil innerhalb der Länge der Ofenkammer befindet sich auf einer mittleren Temperatur. Wenn die Temperatur des Ofens durch ein Schauloch nahe dem Zentrum der Koksofenbatterie in einem ruhenden oder nichtbrennenden Kontrollheizzug gemessen wird, wird das Ergebnis der Messung nicht durch Verbrennungseinflüsse verfälscht bzw. beeinflusst. Dieses ist vorteilhaft, da auf diese Weise die mittlere Temperatur innerhalb der Heizkammer gemessen werden kann. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft, die Temperatur durch Schaulöcher von abgeschalteten, nicht brennenden Kontrollheizzügen zu messen. Usually, half of the burners are in operation in the heating chambers, which are arranged next to and in the longitudinal direction of a furnace chamber. After a predetermined period of time, these burners are shut down, while at the same time the other half of the burners are started. Both halves of the burners are alternately started and stopped. If the shutter of an inspection hole is opened during combustion, the temperature of the flame inside the heating chamber would be measured instead of the temperature of the nozzle brick at the bottom of the heating chamber. The temperature inside a heating chamber rises from the machine side towards the coke side. The center portion within the length of the oven chamber is at an intermediate temperature. If the temperature of the oven is measured through an inspection hole near the center of the coke oven battery in a stationary or non-burning control flue, the result of the measurement is not falsified or influenced by the effects of combustion. This is advantageous because in this way the average temperature inside the heating chamber can be measured. According to the invention, it is therefore advantageous to measure the temperature through peepholes of switched off, non-burning control heating flues.
Im Rahmen der Erfindung wurde überraschend gefunden, dass - zusätzlich zu der Genauigkeitsverbesserung der Temperaturdaten durch die Verwendung von Mehrwellenlängenpyrometern - auch die Maßnahme der simultanen Ermittlung der Temperaturdaten in den Messeinrichtungen und die gleichzeitige Übermittlung der Temperaturdaten aller Messeinrichtungen an eine Weiterverarbeitungsvorrichtung zu einer weiteren signifikanten Erhöhung der Genauigkeit der ermittelten Heizkammertemperatur führt. Denn es hat sich herausgestellt, dass die Temperatur eines Heizzuges in der Phase, in welcher der Brenner dieses Heizzuges abgeschaltet ist, über die Zeit gesehen deutlich abfällt. Der Heizzug kühlt also bei abgeschaltetem Brenner in gewissem Umfang ab. Werden die Temperaturdaten an verschiedenen Kontrollheizzügen nacheinander und mit zeitlichem Abstand zueinander ermittelt (wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren/Vorrichtungen der Fall ist), so fließt der Temperaturabfall in dem Kontrollheizzug in die ermittelten Temperaturdaten ein und des wird aus den Temperaturdaten eine mittlere Heizkammertemperatur ermittelt, die geringer ist als die tatsächliche mittlere Heizkammertemperatur. Werden dagegen gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperaturdaten an allen Messeinrichtungen gleichzeitig, zu einem gegebenen Zeitpunkt, ermittelt und gleichzeitig an die Weiterverarbeitungsvorrichtung übermittelt, dann fließt der Effekt einer Abkühlung der Temperatur des Kontrollheizzuges in einer Phase mit abgeschaltetem Brenner nicht in die Temperaturdaten ein. Die ermittelte mittlere Heizkammertemperatur ist höher und liegt näher an der tatsächlichen Heizkammertemperatur, als im Falle der Ermittlung der Temperaturdaten mit aufeinanderfolgenden, zeitversetzten Messungen. In the context of the invention, it was surprisingly found that - in addition to the improvement in the accuracy of the temperature data through the use of multi-wavelength pyrometers - the measure of the simultaneous determination of the temperature data in the measuring devices and the simultaneous transmission of the temperature data of all measuring devices to a further processing device leads to a further significant increase in the accuracy of the determined heating chamber temperature. Because it has been found that the temperature of a heating flue falls significantly over time in the phase in which the burner of this heating flue is switched off. The heating flue therefore cools down to a certain extent when the burner is switched off. If the temperature data at different control heating flues are determined one after the other and with a time interval between them (as is the case with the methods/devices known from the prior art), the temperature drop in the control heating flue is included in the determined temperature data and an average heating chamber temperature is determined from the temperature data, which is lower than the actual mean heating chamber temperature. If, on the other hand, according to the present invention, the temperature data is determined at all measuring devices at the same time, at a given point in time, and transmitted at the same time to the further processing device, then the effect of a cooling of the temperature of the control heating flue in a phase with the burner switched off is not included in the temperature data. The determined mean heating chamber temperature is higher and closer to the actual heating chamber temperature than in the case of determining the temperature data with successive, time-delayed measurements.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Übergabepunkt als stationäres Speichermedium oder als Online-Datenablage (auch als Cloud bezeichnet) ausgebildet ist und die Weiterverarbeitungsvorrichtung ein Automatisierungssystem zur Steuerung oder Regelung der Beheizung der Koksöfen umfasst, wobei die Temperaturdaten auf dem Speichermedium oder in der Online-Datenablage gespeichert und zur Weitergabe an das Automatisierungssystem bereitgehalten werden (bzw. - im Fall der erfindungsgemäßen Vorrichtung - wobei das Speichermedium oder die Online-Datenablage und das Automatisierungssystem dazu eingerichtet sind, dass die Temperaturdaten auf dem Speichermedium oder der Online-Datenablage bereitgehalten und an das Automatisierungssystem übertragen werden können. According to one embodiment of the method and the device according to the invention, it is provided that the transfer point is designed as a stationary storage medium or as an online data store (also referred to as a cloud) and the further processing device comprises an automation system for controlling or regulating the heating of the coke ovens, the Temperature data are stored on the storage medium or in the online data storage and are kept ready for transfer to the automation system (or - in the case of the device according to the invention - the storage medium or the online data storage and the automation system are set up so that the temperature data on the storage medium or the online data storage and can be transferred to the automation system.
Auf diese Weise können die Temperaturdaten direkt über das Automatisierungssystem zur Steuerung oder Regelung der Beheizung der Koksöfen verwendet werden. In this way, the temperature data can be used directly via the automation system to control or regulate the heating of the coke ovens.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Automatisierungssystem ein Prozessleitsystem zur Steuerung und Regelung der gesamten Koksofenbatterie umfasst. Dadurch können die Temperaturdaten über standardisierte Schnittstellen direkt in dem Prozessleitsystem verarbeitet werden, mit dem nicht nur die Beheizung einzelner Koksöfen gesteuert oder geregelt wird, sondern mit dem der Betrieb der gesamten Koksofenbatterie gesteuert oder geregelt wird. According to one embodiment of the method according to the invention and the device according to the invention, it is provided that the automation system includes a process control system for controlling and regulating the entire coke oven battery. As a result, the temperature data can be processed directly in the process control system via standardized interfaces, with which not only the heating individual coke ovens is controlled or regulated, but with which the operation of the entire coke oven battery is controlled or regulated.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung ein Computersystem zum Betreiben eines Rechenmodells umfasst, mit dem eine einzubringende Wärmemenge und daraus abgeleitet Soll-Temperaturwerte für einen optimierten Betrieb der Heizzüge der Koksofenbatterie berechnet werden, wobei die von den Messeinrichtungen an den Kontrollheizzügen ermittelten Ist-Temperaturen mit den über das Rechenmodell für diese Kontrollheizzüge berechneten Soll-Temperaturwerten verglichen werden, und wobei von der Weiterverarbeitungsvorrichtung Warnmeldungen erzeugt werden, wenn der Ist/Soll-Vergleich eine über ein festgelegtes Maß hinausgehende Abweichung ergibt. According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the further processing device comprises a computer system for operating a computer model with which a quantity of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom for optimized operation of the heating flues of the coke oven battery are calculated, with the measuring devices on the control heating flues being calculated determined actual temperatures are compared with the target temperature values calculated via the computer model for these control heating flues, and warning messages are generated by the further processing device if the actual/target comparison results in a deviation that exceeds a specified level.
Analog ist nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung Vorgehen, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung ein Computersystem zum Betreiben eines Rechenmodells umfasst, mit dem eine einzubringende Wärmemenge und daraus abgeleitet Soll-Temperaturwerte für einen optimierten Betrieb der Heizzüge der Koksofenbatterie berechenbar sind, wobei die Weiterverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist die von den Messeinrichtungen an den Kontrollheizzügen ermittelten Ist- Temperaturen mit den über das Rechenmodell für diese Kontrollheizzüge berechneten Soll-Temperaturwerten zu vergleichen, und wobei die Weiterverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist Warnmeldungen oder Nachregelungen zu erzeugen, wenn der Ist/Soll-Vergleich eine über ein festgelegtes Maß hinausgehende Abweichung ergibt. According to one embodiment of the device according to the invention, the procedure is analogous in that the further processing device comprises a computer system for operating a calculation model with which an amount of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom can be calculated for optimized operation of the heating flues of the coke oven battery, with the further processing device being set up to do the to compare the actual temperatures determined by the measuring devices on the control heating flues with the target temperature values calculated using the computer model for these control heating flues, and with the further processing device being set up to generate warning messages or readjustments if the actual/target comparison exceeds a specified level further deviation results.
Dabei wird kontinuierlich der Gesamtwärmebedarf der Koksofenbatterie über Berechnungsmodelle ermittelt und die Ergebnisse dem übergeordneten Prozessleitsystem in Form von Sollwerten für einen ausgewählten Regler zur Verfügung gestellt. Zu beeinflussende Regler-Sollwerte können die Menge des zuzuführenden Beheizungsmediums (Druck) sein, die Qualität des zugrundeliegenden Beheizungsmediums (Heizwertanpassung), die Brenndauer oder weitere Regler zur Beeinflussung des Temperaturverhaltens der Koksofenbatterie. Das Berechnungsmodell überwacht das Prozessverhalten über den Vergleich der Sol st- Temperaturen der Kontrollheizzüge kontinuierlich. Eine solche Vorgehensweise wird auch als „Level 2 Automation“ und die zugrundeliegenden Modelle als „Digitaler Zwilling“ bezeichnet bezeichnet. Der Vorteil dieser Vorgehensweise gegenüber einer Direktverarbeitung der Temperaturdaten in einem Automatisierungssystem oder einem Prozessleitsystem besteht darin, das eine komplexe mathematische Berechnung (unter Berücksichtigung von Stoffdaten und Thermodynamik) außerhalb des Prozessleitsystems zuverlässiger und besser zu implementieren ist. The total heat requirement of the coke oven battery is continuously determined using calculation models and the results are made available to the higher-level process control system in the form of setpoints for a selected controller. Controller setpoint values to be influenced can be the amount of heating medium to be supplied (pressure), the quality of the underlying heating medium (calorific value adjustment), the burning time or other controllers for influencing the temperature behavior of the coke oven battery. The calculation model continuously monitors the process behavior by comparing the solst temperatures of the control heating flues. Such an approach is also referred to as "Level 2 Automation" and the underlying models as "Digital Twin". The advantage of this procedure compared to direct processing of the temperature data in an automation system or a process control system is that a complex mathematical calculation (taking into account material data and thermodynamics) can be implemented more reliably and better outside of the process control system.
Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung stehen der Modelltechnik alle notwendigen Parameter und Messdaten für eine autarke und mannlose Beheizung der Kokereianlage zur Verfügung. Eine zusätzliche Temperaturmessung des Endprodukts unterstützt den Betreiber bei der Qualitätsbeurteilung und schließt die Lücke der fehlenden Informationen zur vertikalen Temperaturverteilung im Ofen und im Heizzug. Fernerstellt der Einsatz einer Kammerwandtemperaturmessung zur Bewertung der vertikalen Temperaturverteilung und der Ofenzustände eine weitere nützliche Datenquelle dar.With this device according to the invention, all the necessary parameters and measurement data for self-sufficient and unmanned heating of the coking plant are available to the model technology. An additional temperature measurement of the end product supports the operator in the quality assessment and closes the gap in the missing information on the vertical temperature distribution in the furnace and in the heating flue. Additionally, using a chamber wall temperature measurement to evaluate vertical temperature distribution and furnace conditions is another useful source of data.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Reaktion auf eine Warnmeldung derjenige Heizzug, auf den sich die Warnmeldung bezieht, einer Wartungs- oder Instandhaltungsmaßnahme unterzogen wird. So können aus den Temperaturdaten wartungs- oder reparaturbedürftige Heizzüge identifiziert und im Rahmen einer geplanten Wartungs- oder Instandhaltungsmaßnahme repariert werden. Auf diese Weise können kostenintensive Ausfälle von Heizkammern bzw. Koksöfen einer Koksofenbatterie, die z.B. einen Produktionsstopp erforderlich machen, vermieden werden und das Ausbringen der Gesamtanlage kann erhöht bzw. optimiert werden. According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that, as a reaction to a warning message, that heating flue to which the warning message relates is subjected to a maintenance or repair measure. In this way, heating flues that require maintenance or repairs can be identified from the temperature data and repaired as part of a planned maintenance or repair measure. In this way, cost-intensive failures of heating chambers or coke ovens of a coke oven battery, which e.g. necessitate a production stop, can be avoided and the output of the entire system can be increased or optimized.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Übertragungseinheiten in den Messeinrichtungen und der mindestens eine Übergabepunkt zur kabellosen Übertragung der Temperaturdaten eingerichtet sind. Die kabellose Übertragung der Temperaturdaten hat den Vorteil, dass eine flexiblere Nutzung der Messeinrichtung erreicht werden kann, da diese sehr einfach demontierbar und versetzbar ist. According to one embodiment of the device according to the invention, it is provided that the transmission units in the measuring devices and the at least one transfer point are set up for wireless transmission of the temperature data. The wireless transmission of the temperature data has the advantage that the measuring device can be used more flexibly, since it can be dismantled and relocated very easily.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtungen energieautark betreibbar sind, indem die Vorrichtung mindestens eine Energieumwandlungseinheit aufweist, mit der die in der Koksofenbatterie anfallenden Energieformen Wärmeenergie, Licht und Strömungsenergie in elektrische Energie für den Betrieb der Messeinrichtungen umgewandelt werden kann. Auf diese Weise kann auf eine separate Energieversorgungseinheit verzichtet werden, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung externe Energie zuführt. According to one embodiment of the device according to the invention it is provided that the measuring devices are operable energy self-sufficient by the device at least has an energy conversion unit with which the forms of energy occurring in the coke oven battery, heat energy, light and flow energy, can be converted into electrical energy for the operation of the measuring devices. In this way, a separate energy supply unit that supplies external energy with the device according to the invention can be dispensed with.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtungen die für ihren Betrieb erforderliche Energie in Form von elektrischer Energie über ein Stromkabel erhalten. Das Verlegen von Kabeln auf der Ofendecke einer Koksofenbatterie ist ohne Probleme möglich. Daher kann hierdurch in einfacher und kostengünstiger Weise die Energieversorgung für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichergestellt werden. According to one embodiment of the device according to the invention, it is provided that the measuring devices receive the energy required for their operation in the form of electrical energy via a power cable. Laying cables on the oven ceiling of a coke oven battery is possible without any problems. The energy supply for the operation of the device according to the invention can therefore be ensured in a simple and cost-effective manner.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Messeinrichtungen temporär (mehrtägig) mit Batteriespannung betreibbar sind, indem die Vorrichtung über einen Energiespeicher verfügt. Auf diese Weise kann auf eine separate Energieversorgungseinheit verzichtet werden, die der erfindungsgemäßen Vorrichtung externe Energie zuführt. According to one embodiment of the device according to the invention, it is provided that the measuring devices can be operated temporarily (for several days) with battery voltage, in that the device has an energy store. In this way, a separate energy supply unit that feeds external energy to the device according to the invention can be dispensed with.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch The invention is explained in more detail below with reference to the figures. It show each schematically
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Koksofenbatterie 1 is a plan view of part of a coke oven battery designed according to the invention
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung2 shows a sectional side view of a measuring device according to the invention
Fig. 3 eine vergleichende Messwertaufschreibung, in der die mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Messverfahren ermittelten Messwerte mit den nach dem erfindungsgemäßen Messverfahren ermittelten Messwerten verglichen werden.3 shows a comparative recording of measured values, in which the measured values determined using a measuring method known from the prior art are compared with the measured values determined using the measuring method according to the invention.
Fig.1 zeigt schematisch den Aufbau einer Koksofenbatterie 20. Die in einem Teilausschnitt dargestellte Koksofenbatterie 20 umfasst Koksofenkammern 30 und Heizkammern 40. Die Koksofenkammern 30 und die Heizkammern 40 sind in Längsrichtung L der Koksofenbatterie 20 abwechselnd nebeneinander angeordnet. Eine Heizkammer 40 weist eine Vielzahl einzelner Heizzüge 10 auf, die in Querrichtung Q der Koksofenbatterie 20 nebeneinander angeordnet sind. Die drei Punkte in den Heizkammern 40 deuten an, dass jede Heizkammer 40 eine größere Anzahl weiterer (in Fig. 1 nicht dargestellter) Heizzüge 10 aufweisen kann. So kann beispielweise in einer Heizkammer 40 in Querrichtung Q eine Anzahl von bis zu 42 Heizzügen vorgesehen sein. In Längsrichtung L kann eine Koksofenbatterie z.B. 90 Koksofenkammern aufweisen. The coke oven battery 20 shown in a partial section comprises coke oven chambers 30 and heating chambers 40. The coke oven chambers 30 and the heating chambers 40 are arranged alternately next to one another in the longitudinal direction L of the coke oven battery 20. A heating chamber 40 has a multiplicity of individual heating flues 10 which are arranged next to one another in the transverse direction Q of the coke oven battery 20 . The three points in the Heating chambers 40 indicate that each heating chamber 40 can have a larger number of additional heating flues 10 (not shown in FIG. 1). For example, a number of up to 42 heating flues can be provided in a heating chamber 40 in the transverse direction Q. In the longitudinal direction L, a coke oven battery can have, for example, 90 coke oven chambers.
Jeder Heizzug 10 weist einen am Boden der Heizkammer 40 angeordneten Düsenstein 12 auf. Über die Düsensteine 12 wird im Heizbetrieb brennbares Gas in die Heizzüge 11 geleitet. Das Gas entzündet sich und auf diese Weise werden die Heizzüge 10 und die gesamte Heizkammer 40 beheizt. Die durch die Beheizung entstehende Wärmemenge erhitzt die in den Koksofenkammern 30 enthaltene Kokskohle, so dass die flüchtigen Bestandteile der Kokskohle entfernt werden und am Ende der Garzeit ein fertig gegarter Koks in der Koksofenkammer 20 verbleibt. Each heating flue 10 has a nozzle block 12 arranged on the bottom of the heating chamber 40 . In the heating mode, combustible gas is fed into the heating flues 11 via the nozzle blocks 12 . The gas ignites and in this way the flues 10 and the entire heating chamber 40 are heated. The amount of heat produced by the heating heats the coking coal contained in the coke oven chambers 30 so that the volatile constituents of the coking coal are removed and a fully cooked coke remains in the coke oven chamber 20 at the end of the cooking time.
Am Ende der Garzeit wird der Koks von der Maschinenseite 21 her mittels einer (nicht dargestellten) Drückmaschine aus der Koksofenkammer 30 heraus in Richtung Koksseite 22 gedrückt. Um das Drücken des Kokses zu erleichtern sind die Koksofenkammern 30 so ausgebildet, dass sich ihr Querschnitt von der Maschinenseite 21 in Richtung Koksseite 22 konisch erweitert. Diese konische Erweiterung ist in der schematischen Darstellung gemäß Fig.1 nicht zu erkennen. At the end of the cooking time, the coke is pushed out of the coke oven chamber 30 in the direction of the coke side 22 by means of a pushing machine (not shown) from the machine side 21 . In order to facilitate the pressing of the coke, the coke oven chambers 30 are designed in such a way that their cross section widens conically from the machine side 21 in the direction of the coke side 22 . This conical widening cannot be seen in the schematic representation according to FIG.
Durch die konische Erweiterung des Querschnitts der Koksofenkammern 30 nimmt die in den Kokskammern 30 enthaltene Menge an zu erhitzender Kokskohle in Richtung Koksseite 22 zu. Daher ist es erforderlich, die Beheizung der Heizzüge 10 an die Menge der Kokskohle anzupassen. Die in die Kokskohle einzubringende Wärmemenge muss in Richtung Koksseite 22 ansteigen, wenn über die gesamte Erstreckung der Koksofenbatterie in Querrichtung Q eine gleichbleibend hochwertige Koksqualität erzielt werden soll. Daher muss die Beheizung der einzelnen Heizzüge 10 gesteuert oder geregelt werden. The conical widening of the cross section of the coke oven chambers 30 increases the amount of coking coal to be heated in the coke chambers 30 in the direction of the coke side 22 . It is therefore necessary to adapt the heating of the heating flues 10 to the amount of coking coal. The amount of heat to be introduced into the coking coal must increase in the direction of the coke side 22 if a consistently high coke quality is to be achieved over the entire extent of the coke oven battery in the transverse direction Q. Therefore, the heating of the individual heating flues 10 must be controlled or regulated.
Die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Heizzüge 10 stellen beispielhaft ausgewählte Kontrollheizzüge 11 dar. An diesen Kontrollheizzügen 11 werden die erfindungsgemäßen Messeinrichtungen 1 installiert. Die Temperaturbestimmung wird aus Kosten- und Wirtschaftlichkeitsgründen auf diese Kontrollheizzüge 11 konzentriert. Im Rahmen der Erfindung werden die erfindungsgemäßen Messeinrichtungen 1 an allen ausgewählten Kontrollheizzügen 11 installiert und die Bestimmung der Temperatur der Düsensteine der jeweiligen Kontrollheizzüge 11 erfolgt gleichzeitig. Die von der Auswerteeinheit 2 (vgl. Fig. 2) aus den Strahlungsmesswerten ermittelten Temperaturdaten werden von der Übertragungseinheit 3 (vgl. Fig. 2) kabellos oder kabelgebunden über ein Datenübertragungskabel an einen zentralen Übergabepunkt 50 oder mehrere Übergabepunkte 50 übermittelt. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein einzelner Übergabepunkt 50 vorgesehen. Dieser Übergabepunkt 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als stationäres Speichermedium ausgebildet. The heating flues 10 denoted by the reference numeral 11 in FIG. 1 represent selected control heating flues 11 by way of example. The measuring devices 1 according to the invention are installed on these control heating flues 11 . The determination of the temperature is concentrated on these control heating flues 11 for reasons of cost and economy. Within the scope of the invention, the measuring devices 1 according to the invention are installed on all selected control heating flues 11 and the temperature of the nozzle blocks of the respective control heating flues 11 is determined simultaneously. The temperature data determined by the evaluation unit 2 (cf. FIG. 2) from the radiation measurement values are transmitted by the transmission unit 3 (cf. FIG. 2) wirelessly or via a data transmission cable to a central transfer point 50 or several transfer points 50 . In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, a single transfer point 50 is provided. In the exemplary embodiment shown, this transfer point 50 is in the form of a stationary storage medium.
Der Übergabepunkt 50 dient dazu, die von den Übertragungseinheiten 3 der Messeinrichtungen 1 übermittelten Temperaturdaten entgegenzunehmen, abzuspeichern und zur Weitergabe an eine Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 bereitzuhalten. The transfer point 50 is used to receive the temperature data transmitted by the transmission units 3 of the measuring devices 1, to store them and to keep them ready for forwarding to a further processing device 60.
Um die Temperaturdaten von dem Übergabepunkt an dieTo transfer the temperature data from the transfer point to the
Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 zu übertragen können vorteilhaft standardisierte Schnittstellen zu Datenübertragung genutzt werden. Further processing device 60 can advantageously be used for data transmission standardized interfaces.
Alternativ zu einem zentralen, stationären Speichermedium kann der Übergabepunkt 50 auch als Online-Datenablage (Cloud) ausgebildet sein. As an alternative to a central, stationary storage medium, the transfer point 50 can also be in the form of an online data store (cloud).
Die nachfolgend zu Fig. 2 noch näher erläuterten erfindungsgemäßen Messeinrichtungen 1 werden auf der Ofendecke der Koksofenbatterie 20 an den so genannten Schaulöchern, die in der Ofendecke 15 angeordnet sind, installiert. Die Messeinrichtungen 1 sind dann z.B. 10 oder 12 Meter über dem am Boden des Fleizzuges 11 angeordneten Düsenstein 12 angeordnet. The measuring devices 1 according to the invention, which are explained in more detail below with reference to FIG. The measuring devices 1 are then arranged, for example, 10 or 12 meters above the nozzle stone 12 arranged on the bottom of the Fleizzug 11 .
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Messeinrichtung 1. Die Messeinrichtung 1 weist ein in einem Gehäuse 13 angeordnetes Mehrwellenlängenpyrometer MWL auf. Die Messeinrichtung 1 ist über einen Anschlussflansch 9 in ein Schauloch eingesetzt, welches in der Ofendecke 15 der Koksofenbatterie 20 angeordnet ist. Mit Hilfe einer Schnellspannvorrichtung 14 kann die Messeinrichtung 1 schnell und standfest in dem Schauloch der Ofendecke 15 installiert werden. In vertikaler Richtung senkrecht zur Ofendecke 15 erstreckt sich die Messvorrichtung 1 nur so weit, dass der (in Fig. 2 nicht dargestellte) Füllwagen, der in horizontaler Richtung parallel zur Ofendecke 15 verfahren wird und über den die Koksofenkammern 30 mit Kokskohle befüllt werden, ungestört über den Messeinrichtungen verfahren werden kann. Die Messeinrichtungen 1 stellen somit keine Hindernisse für den Füllwagen dar. 2 shows a measuring device 1 according to the invention. The measuring device 1 has a multi-wavelength pyrometer MWL arranged in a housing 13 . The measuring device 1 is inserted via a connecting flange 9 into an inspection hole which is arranged in the oven roof 15 of the coke oven battery 20 . With the help of a quick-release device 14, the measuring device 1 can be installed quickly and securely in the inspection hole in the furnace roof 15. In the vertical direction perpendicular to the furnace roof 15, the measuring device 1 only extends so far that the (in Fig. 2 not shown) filling car, which is moved in the horizontal direction parallel to the oven roof 15 and via which the coke oven chambers 30 are filled with coking coal, can be moved undisturbed over the measuring devices. The measuring devices 1 therefore do not represent any obstacles for the filling wagon.
Über die Visiereinheit 4 wird der Messfleck des Mehrwellenlängenpyrometers exakt auf die Messstelle auf dem Düsenstein 12 (vgl. Fig.1 ) ausgerichtet. Die von dem Düsenstein 12 ausgesendete Infrarotstrahlung wird über einen optischen Messkanal 5 in das Mehrwellenlängenspektrometer MWL geleitet und dort erfasst. Eine Auswerteeinheit 2 der Messeinrichtung 1 wandelt die Strahlungsmesswerte in Temperaturdaten um. Die Temperaturdaten werden von der Übertragungseinheit 3 an den Übergabepunkt 50 (vgl. Fig. 1) übermittelt. The measuring spot of the multi-wavelength pyrometer is aligned exactly to the measuring point on the nozzle block 12 (cf. FIG. 1) via the sighting unit 4 . The infrared radiation emitted by the nozzle block 12 is conducted via an optical measuring channel 5 into the multi-wavelength spectrometer MWL and recorded there. An evaluation unit 2 of the measuring device 1 converts the radiation measurement values into temperature data. The temperature data are transmitted from the transmission unit 3 to the transfer point 50 (cf. FIG. 1).
Die Justageeinheit 6 dient dazu, das Messsystem exakt und permanent mechanisch auf den gewünschten Messfleck mit Hilfe der Visiereinheit 4 auszurichten. The adjustment unit 6 is used to mechanically align the measuring system exactly and permanently to the desired measuring spot with the aid of the sighting unit 4 .
Der optische Messkanal 5 umfasst die Abschlusseinheit 7, die dazu dient, das Messsystem gegenüber dem zu messenden Heizzug abzuschirmen. Diese Abschlusseinheit kann durch einen zu erzeugenden Gegendruck, eine austauschbare, ggf. beheizbare, Saphirglasscheibe oder durch andere Maßnahmen umgesetzt werden. The optical measuring channel 5 includes the terminating unit 7, which serves to shield the measuring system from the heating flue to be measured. This terminating unit can be implemented by a counter-pressure to be generated, an exchangeable, optionally heatable, sapphire glass pane, or by other measures.
Die Messeinrichtung 1 umfasst auch eine Energieumwandlungseinheit 8, die dazu ausgebildet ist, die in der Koksofenbatterie 20 anfallenden Energieformen Wärmeenergie, Licht und Strömungsenergie in elektrische Energie für den Betrieb der Messeinrichtung 1 umzuwandeln. Ziel ist es dabei, dass die Messeinrichtungen 1 energieautark betrieben werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Energieumwandlungseinheit 8 vorgesehen, mit der Wärmeenergie in elektrische Energie für den Betrieb der Messeinrichtung 1 umgewandelt werden kann. Die naheliegende Energiequelle = Wärmeenergie, kann z.B. mit Hilfe eines Thermogenerators, der mit Peltier-Elementen bestückt ist, realisiert werden. Je nach Einsatzzweck und Einsatzort wären auch weitere Sekundärenergiequellen wie Strömungsenergie (Wind) oder Strahlungsenergie der Sonne (Photovoltaik) denkbar.The measuring device 1 also includes an energy conversion unit 8 which is designed to convert the energy forms occurring in the coke oven battery 20 , namely thermal energy, light and flow energy, into electrical energy for the operation of the measuring device 1 . The aim here is that the measuring devices 1 can be operated in an energy self-sufficient manner. In the exemplary embodiment shown, an energy conversion unit 8 is provided, with which thermal energy can be converted into electrical energy for the operation of the measuring device 1 . The obvious source of energy = thermal energy, can be realized, for example, with the help of a thermal generator equipped with Peltier elements. Depending on the intended use and location, other secondary energy sources such as flow energy (wind) or radiant energy from the sun (photovoltaics) would also be conceivable.
In Fig. 3 ist der Temperaturverlauf eines Kontrollheizzuges 11 über die Zeit dargestellt. Das erfindungsgemäß verwendete Mehrwellenlängenpyrometer MWL kann sowohl mit mehreren Wellenlängen als auch mit nur einer Wellenlänge betrieben werden. Daher konnten mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung vergleichende Messungen an denselben Kontrollheizzügen 11 durchgeführt werden. In Fig. 3 the temperature profile of a control heating flue 11 is shown over time. The multi-wavelength pyrometer MWL used according to the invention can be operated both with a number of wavelengths and with only one wavelength. Hence Comparative measurements could be carried out on the same control heating flues 11 using the measuring device according to the invention.
Die in Fig. 3 untere, gestrichelte Kurve gibt den Temperaturverlauf wieder, den man mit einem Teilstrahlungspyrometer misst, d.h. also mit einem aus dem Stand der Technik (z.B. DE 3205924 C2) für die hier vorliegende Anwendung bekannten Pyrometer, welches mit nur einer einzigen Wellenlänge arbeitet. Die in Fig. 3 obere, gepunktete Kurve gibt den Temperaturverlauf wieder, den man erfindungsgemäß mit einem Mehrwellenlängen-Pyrometer MWL misst. The dashed curve at the bottom in Fig. 3 shows the temperature profile that is measured with a partial radiation pyrometer, i.e. with a pyrometer known from the prior art (e.g. DE 3205924 C2) for the present application, which uses only a single wavelength is working. The dotted curve at the top in FIG. 3 reproduces the temperature profile which is measured according to the invention using a multi-wavelength pyrometer MWL.
Die von links nach rechts gesehen ansteigenden Kurvenabschnitte kennzeichnen den Temperaturverlauf während einer Beheizung des Kontrollheizzuges 11, also während Brenngas durch den Düsenstein 12 in den Kontrollheizzug 11 eingeleitet wird. Die von links nach rechts gesehen abfallenden Kurvenabschnitte kennzeichnen den Temperaturverlauf während einer Abschaltphase des Kontrollheizzuges 11, also während kein Brenngas durch den Düsenstein 12 in den Kontrollheizzug 11 eingeleitet wird. The curve sections increasing from left to right characterize the temperature profile during heating of the control heating flue 11, ie while fuel gas is introduced through the nozzle block 12 into the control heating flue 11. The curve sections falling from left to right characterize the temperature profile during a switch-off phase of the control heating flue 11, ie while no fuel gas is introduced through the nozzle block 12 into the control heating flue 11.
In Fig. 3 wird sehr deutlich, dass durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Mehrwellenlängenpyrometers an demselben Kontrollheizzug 11 deutlich höhere Temperaturen ermittelt werden als man bei Verwendung eines Einwellenlängenpyrometers erhält. Es wurde überraschend gefunden, dass die Temperaturen, die mit dem MWL ermittelt werden, um etwa 70°C höher liegen als die mit Hilfe eines Einwellenlängenpyrometers ermittelten Temperaturen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Mehrwellenlängenpyrometer im Vergleich zu klassischen Teilstrahlungspyrometern eine höhere Resistenz gegen Messwertverfälschungen aufweisen. Bei Teilstrahlungspyrometern wird eine signifikante Verschlechterung des Messsignals bereits innerhalb kürzester Zeit sichtbar. Dafür sind nicht nur oberflächliche Verschmutzungen verantwortlich, sondern auch Partikel im Brennraum können zu einer Beeinflussung des Messsignals führen und den Messwert verfälschen. It is very clear in FIG. 3 that by using a multi-wavelength pyrometer according to the invention on the same control heating flue 11, significantly higher temperatures are determined than are obtained when using a single-wavelength pyrometer. Surprisingly, it was found that the temperatures determined using the MWL are about 70° C. higher than the temperatures determined using a single-wavelength pyrometer. This is due to the fact that multi-wavelength pyrometers have a higher resistance to falsification of measured values compared to classic partial radiation pyrometers. In the case of partial radiation pyrometers, a significant deterioration in the measurement signal becomes visible within a very short time. Not only superficial contamination is responsible for this, but also particles in the combustion chamber can influence the measuring signal and falsify the measured value.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Messverfahrens und der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wurde somit überraschend festgestellt, dass die tatsächliche Temperatur des Düsensteins 12 und damit auch die tatsächliche Temperatur des Kontrollheizzuges 11 deutlich höher ist, als der Fachmann dies auf Basis der mit einem Einwellenlängenpyrometer ermittelten Temperaturdaten erwartet hätte. Wird die Beheizung der Heizzüge 10 einer Koksofenbatterie auf Basis der Messungen mit einem Einwellenlängenpyrometer gesteuert oder geregelt, so werden die Heizzüge 10 regelmäßig überheizt werden, weil das Steuer- oder Regelungssystem von einer Temperatur ausgeht, die deutlich niedriger ist als die tatsächlich vorliegende Temperatur. Mit einer derartigen Überheizung der Heizzüge 10 geht nicht nur ein unnötig hoher Brenngasverbrauch und eine unnötig hohe thermische Belastung der Heizkammern einher, sondern es kommt aufgrund zu hoher Betriebstemperaturen auch zu einer unnötig hohen thermischen Stickoxidbildung. With the help of the measuring method according to the invention and the measuring device according to the invention, it was surprisingly found that the actual temperature of the nozzle block 12 and thus also the actual temperature of the control heating flue 11 is significantly higher than the expert based on a temperature data determined by a wavelength pyrometer. If the heating of the heating flues 10 of a coke oven battery is controlled or regulated on the basis of measurements with a single-wavelength pyrometer, the heating flues 10 will regularly be overheated because the control or regulation system assumes a temperature that is significantly lower than the actual temperature. Such an overheating of the heating flues 10 not only results in an unnecessarily high fuel gas consumption and an unnecessarily high thermal load on the heating chambers, but also an unnecessarily high thermal nitrogen oxide formation occurs due to excessively high operating temperatures.
Werden einer Steuerung oder Regelung der Beheizung der Heizzüge 10 stattdessen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelten höheren tatsächlichen Temperaturen zu Grunde gelegt, dann wird in erheblichem Umfang Brenngas eingespart, die thermische Belastung der Heizkammern und der damit einhergehende Reparaturbedarf wird deutlich verringert, und die thermische Stickoxidbildung wird reduziert, so dass die vorgegebenen Grenzwerte einfacher eingehalten werden können. If the control or regulation of the heating of the heating flues 10 is instead based on the higher actual temperatures determined using the method according to the invention or the device according to the invention, then fuel gas is saved to a considerable extent, the thermal load on the heating chambers and the associated need for repairs is significantly reduced , and thermal nitrogen oxide formation is reduced, so that the specified limit values can be met more easily.
Die an der unteren Kurve angetragenen Messunkte M1 , M2, M3 und M4 sollen schematisch zeigen, wie z.B. mit der aus der DE 3205924 C2 bekannten Temperaturmessvorrichtung zu zeitlich auseinanderliegenden Zeitpunkten an unterschiedlichen Kontrollheizzügen 11 unterschiedliche Temperaturen ermittelt werden. Diese unterschiedlich hohen Temperaturen werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten an ein Steuer- oder Regelsystem weitergegeben. Aus den unterschiedlich hohen Messwerten wird dann zum Zwecke der Steuerung oder Regelung der Koksofenbatterie 20 eine mittlere Temperatur gebildet. Diese liegt daher wiederum niedriger als ein einziger, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an verschiedenen Kontrollheizzügen 11 gleichzeitig ermittelter Temperaturwert, der in Fig. 3 mit M gekennzeichnet ist. Auch dieser Effekt trägt dazu bei, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelten tatsächlichen Temperaturwerte höher sind als die nach dem Stand der Technik ermittelten Temperaturwerte. The measuring points M1, M2, M3 and M4 plotted on the lower curve are intended to show schematically how, for example, different temperatures are determined with the temperature measuring device known from DE 3205924 C2 at different points in time on different control heating flues 11. These different temperatures are passed on to a control or regulation system at different times. An average temperature is then formed from the different measured values for the purpose of controlling or regulating the coke oven battery 20 . This is therefore in turn lower than a single temperature value, which is identified by M in FIG. This effect also contributes to the fact that the actual temperature values determined using the method according to the invention or with the device according to the invention are higher than the temperature values determined according to the prior art.
Im Rahmen der Erfindung trägt somit sowohl die Verwendung eines Mehrwellenlängenpyrometers MWL als auch die gleichzeitige Ermittlung verschiedener Temperaturmesswerte an unterschiedlichen ausgewählten Kontrollheizzügen 11 und die gleichzeitige Übermittlung der Temperaturmesswerte an einen Übergabepunkt 50 und eine Weiterverarbeitungsvorrichtung 60 dazu bei, dass die Steuerung oder Regelung der Heizzüge 10 der Koksofenbatterie 20 so erfolgen kann, dass der Brenngasverbrauch, der thermische Verschleiß und der Stickoxidausstoß reduziert bzw. minimiert werden können. Within the scope of the invention, both the use of a multi-wavelength pyrometer MWL and the simultaneous determination of different Temperature readings at different selected control heating flues 11 and the simultaneous transmission of the temperature readings to a transfer point 50 and a further processing device 60 help to ensure that the heating flues 10 of the coke oven battery 20 can be controlled or regulated in such a way that fuel gas consumption, thermal wear, and nitrogen oxide emissions are reduced or eliminated .can be minimized.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Messeinrichtung 1 measuring device
2 Auswerteeinheit 2 evaluation unit
3 Übertragungseinheit 3 transmission unit
4 Visiereinrichtung 4 sighting device
5 optischer Messkanal 5 optical measuring channel
6 Justageeinheit 6 adjustment unit
7 Abschlusseinheit 7 closing unit
8 Energieumwandlungseinheit8 energy conversion unit
9 Anschlussflansch 9 connection flange
10 Heizzug 10 heating flue
11 Kontrollheizzug 11 Control heater flue
12 Düsenstein 12 Nozzle Stone
13 Gehäuse 13 housing
14 Schnellspannvorrichtung 14 quick release device
15 Ofendecke 15 oven cover
20 Koksofenbatterie 20 coke oven battery
21 Maschinenseite 21 machine side
22 Koksseite 22 coke side
30 Koksofenkammer 30 coke oven chamber
40 Heizkammer 40 heating chamber
50 Übergabepunkt 50 transfer point
60 Weiterverarbeitungsvorrichtung MWL Mehrwellenlängenpyrometer 60 further processing device MWL multi-wavelength pyrometer

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen (10) der Koksöfen einer Koksofenbatterie (20), wobei an ausgewählten, über die Koksofenbatterie (20) verteilt angeordneten Kontrollheizzügen (11) mit Hilfe von Infrarotpyrometern die Infrarotstrahlung eines Düsensteins (12) jedes Kontrollheizzugs (11) gemessen und aus den Strahlungsmesswerten die Temperatur des Düsensteins (12) des jeweiligen Kontrollheizzugs bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotpyrometer als Mehrwellenlängenpyrometer (MWL) ausgebildet sind, wobei an jedem Kontrollheizzug (11) eine Messeinrichtung (1) fest installiert ist, welche ein Mehrwellenlängenpyrometer (MWL), eine Auswerteeinheit (2) zur Erzeugung von Temperaturdaten aus den gemessenen Strahlungsmesswerten und zumindest eine Übertragungseinheit (3) zur Weiterleitung der Temperaturdaten umfasst, wobei die Bestimmung der Temperaturdaten auf Basis von kontinuierlich gemessenen Strahlungsmesswerten in jeder Messeinrichtung (1) kontinuierlich erfolgt, wobei die Temperaturdaten von allen Messeinrichtungen (1) simultan ermittelt werden, wobei die Temperaturdaten jeder Messeinrichtung (1) von der jeweiligen Übertragungseinheit (3) an mindestens einen Übergabepunkt (50) gesendet werden, und wobei die Temperaturdaten von dem Übergabepunkt (50) an eine Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) übermittelt werden. 1. Method for determining the temperature of heating flues (10) of the coke ovens of a coke oven battery (20), wherein the infrared radiation of a nozzle stone (12) of each control heating flue ( 11) measured and the temperature of the nozzle block (12) of the respective control heating flue is determined from the radiation measurement values, characterized in that the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers (MWL), with a measuring device (1) being permanently installed on each control heating flue (11), which comprises a multi-wavelength pyrometer (MWL), an evaluation unit (2) for generating temperature data from the measured radiation values and at least one transmission unit (3) for forwarding the temperature data, the temperature data being determined on the basis of continuously measured radiation values in each measuring device (1) continually takes place, the temperature data from all measuring devices (1) being determined simultaneously, the temperature data from each measuring device (1) being sent by the respective transmission unit (3) to at least one transfer point (50), and the temperature data from the transfer point (50) be transmitted to a further processing device (60).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Übergabepunkt (40) als stationäres Speichermedium oder als Online- Datenablage (Cloud) ausgebildet ist und die Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) ein Automatisierungssystem zur Steuerung oder Regelung der Beheizung der Koksöfen umfasst, wobei die Temperaturdaten auf dem Speichermedium oder in der Online-Datenablage gespeichert und zur Weitergabe an das Automatisierungssystem bereitgehalten werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the transfer point (40) is designed as a stationary storage medium or as an online data storage (cloud) and the further processing device (60) comprises an automation system for controlling or regulating the heating of the coke ovens, the temperature data stored on the storage medium or in the online data store and made available for transfer to the automation system.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Automatisierungssystem ein Prozessleitsystem zur Steuerung und Regelung der gesamten Koksofenbatterie (20) umfasst. 3. The method according to claim 2, characterized in that the automation system comprises a process control system for controlling and regulating the entire coke oven battery (20).
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung ein Computersystem zum Betreiben eines Rechenmodells umfasst, mit dem eine einzubringende Wärmemenge und daraus abgeleitet Soll-Temperaturwerte für einen optimierten Betrieb der Heizzüge (10) der Koksofenbatterie (20) berechnet werden, wobei die von den Messeinrichtungen (1) an den Kontrollheizzügen (11) ermittelten Ist-Temperaturen mit den über das Rechenmodell für diese Kontrollheizzüge (11) berechneten Soll-Temperaturwerten verglichen werden, und wobei von der Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) Warnmeldungen oder Nachregelungen erzeugt werden, wenn der Ist/Soll-Vergleich eine über ein festgelegtes Maß hinausgehende Abweichung ergibt. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the further processing device comprises a computer system for operating a computer model with which a quantity of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom for optimized operation of the heating flues (10) of the coke oven battery (20) are calculated , the actual temperatures determined by the measuring devices (1) on the control heating flues (11) being compared with the target temperature values calculated using the computer model for these control heating flues (11), and the further processing device (60) generating warning messages or readjustments , if the actual/target comparison shows a deviation that exceeds a specified level.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktion auf eine Warnmeldung derjenige Heizzug (10), auf den sich die Warnmeldung bezieht, einer Wartungs- oder Instandhaltungsmaßnahme unterzogen wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that, in response to a warning message, that heating flue (10) to which the warning message relates is subjected to a maintenance or repair measure.
6. Vorrichtung zur Bestimmung der Temperatur von Heizzügen (10) der Koksöfen einer Koksofenbatterie (20) mit Hilfe von Infrarotpyrometern, wobei die Koksofenbatterie (20) definierte Kontrollheizzüge (11) aufweist, bei denen die Infrarotstrahlung eines Düsensteins (12) des Kontrollheizzugs (11) gemessen und aus den Strahlungsmesswerten die Temperatur des Düsensteins (12) des jeweiligen Kontrollheizzugs (11) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotpyrometer als Mehrwellenlängenpyrometer (MWL) ausgebildet sind, wobei an jedem Kontrollheizzug (11) eine Messeinrichtung (1) fest installiert ist, welche ein Mehrwellenlängenpyrometer (MWL), eine Auswerteeinheit (2) zur Erzeugung von Temperaturdaten aus den gemessenen Strahlungsmesswerten und zumindest eine Übertragungseinheit (3) zur Weiterleitung der Temperaturdaten umfasst, wobei die Auswerteeinheit (2) für eine kontinuierliche Bestimmung der Temperaturdaten auf Basis der kontinuierlich gemessenen Strahlungsmesswerte in jeder Messeinrichtung (1) konfiguriert ist, wobei die Temperaturdaten von allen Messeinrichtungen (1) simultan ermittelt werden, wobei mindestens ein Übergabepunkt (50) vorgesehen ist, der die von den Übertragungseinheiten (3) der Messeinrichtungen (1) simultan übermittelten Temperaturdaten entgegennimmt, und wobei eine Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) vorgesehen ist, an welche die Temperaturdaten von dem Übergabepunkt (50) übermittelbar sind. 6. Device for determining the temperature of heating flues (10) of the coke ovens of a coke oven battery (20) using infrared pyrometers, the coke oven battery (20) having defined control heating flues (11) in which the infrared radiation of a nozzle block (12) of the control heating flue (11 ) is measured and the temperature of the nozzle block (12) of the respective control heating flue (11) is determined from the radiation measurement values, characterized in that the infrared pyrometers are designed as multi-wavelength pyrometers (MWL), with a measuring device (1) permanently installed on each control heating flue (11). is a multi-wavelength pyrometer (MWL), an evaluation unit (2) for generating temperature data from the measured radiation readings and at least one transmission unit (3) for forwarding the temperature data wherein the evaluation unit (2) is configured for a continuous determination of the temperature data on the basis of the continuously measured radiation values in each measuring device (1), the temperature data being determined simultaneously by all measuring devices (1), with at least one transfer point (50) being provided which receives the temperature data transmitted simultaneously by the transmission units (3) of the measuring devices (1), and a further processing device (60) is provided to which the temperature data from the transfer point (50) can be transmitted.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Übergabepunkt (50) als stationäres Speichermedium oder als Online-Datenablage (Cloud) zur Speicherung der Temperaturdaten ausgebildet ist und die Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) ein Automatisierungssystem zur Steuerung oder Regelung der Beheizung der Koksöfen umfasst, wobei das Speichermedium oder die Online-Datenablage und das Automatisierungssystem dazu eingerichtet sind, dass die Temperaturdaten auf dem Speichermedium oder der Online-Datenablage bereitgehalten und an das Automatisierungssystem übertragen werden können. 7. The device according to claim 6, characterized in that the at least one transfer point (50) is designed as a stationary storage medium or as an online data store (cloud) for storing the temperature data and the further processing device (60) is an automation system for controlling or regulating the heating of the Includes coke ovens, wherein the storage medium or the online data storage and the automation system are set up so that the temperature data can be kept on the storage medium or the online data storage and transmitted to the automation system.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Automatisierungssystem ein Prozessleitsystem zur Steuerung und Regelung der gesamten Koksofenbatterie (20) umfasst. 8. The device according to claim 7, characterized in that the automation system comprises a process control system for controlling and regulating the entire coke oven battery (20).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) ein Computersystem zum Betreiben eines Rechenmodells umfasst, mit dem eine einzubringende Wärmemenge und daraus abgeleitet Soll-Temperaturwerte für einen optimierten Betrieb der Heizzüge (10) der Koksofenbatterie (20) berechenbar sind, wobei die Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) dazu eingerichtet ist die von den Messeinrichtungen (1) an den Kontrollheizzügen (11) ermittelten Ist-Temperaturen mit den über das Rechenmodell für diese Kontrollheizzüge (11 ) berechneten Soll- Temperaturwerten zu vergleichen, und wobei die Weiterverarbeitungsvorrichtung (60) dazu eingerichtet ist Warnmeldungen oder Nachregelungen zu erzeugen, wenn der Ist/Soll-Vergleich eine über ein festgelegtes Maß hinausgehende Abweichung ergibt. 9. Device according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the further processing device (60) comprises a computer system for operating a calculation model with which a quantity of heat to be introduced and target temperature values derived therefrom for optimized operation of the heating flues (10) of the coke oven battery (20) are calculable, wherein the further processing device (60) is set up by the Measuring devices (1) to compare the actual temperatures determined on the control heating flues (11) with the target temperature values calculated for these control heating flues (11) using the computer model, and the further processing device (60) is set up to generate warning messages or readjustments if the Actual/target comparison results in a deviation that exceeds a specified level.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheiten (3) in den Messeinrichtungen (1) und der mindestens eine Übergabepunkt (50) zur kabellosen Übertragung der Temperaturdaten eingerichtet sind. 10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the transmission units (3) in the measuring devices (1) and the at least one transfer point (50) are set up for wireless transmission of the temperature data.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (1) energieautark betreibbar sind, indem die Vorrichtung mindestens eine Energieumwandlungseinheit (8) aufweist, mit der die in der Koksofenbatterie (20) anfallenden Energieformen Wärmeenergie, Licht und Strömungsenergie in elektrische Energie für den Betrieb der Messeinrichtungen (1) umgewandelt werden können. 11. Device according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the measuring devices (1) can be operated with energy self-sufficiency in that the device has at least one energy conversion unit (8) with which the forms of energy occurring in the coke oven battery (20) are heat energy, light and Flow energy can be converted into electrical energy for the operation of the measuring devices (1).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtungen (1) die für ihren Betrieb erforderliche Energie in Form von elektrischer Energie über ein Stromkabel erhalten. 12. Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the measuring devices (1) receive the energy required for their operation in the form of electrical energy via a power cable.
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