JP3945239B2

JP3945239B2 - Measuring method of shrinkage of coke cake

Info

Publication number: JP3945239B2
Application number: JP2001380007A
Authority: JP
Inventors: 哲也山本; 浩二花岡; 晃一主代; 幸一石原
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP2003183668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コークスケーキの収縮量を効率よく、かつ正確に測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の室炉式コークス炉を用いた乾留において、該炉の炭化室内の石炭層は、炉壁レンガを加熱面として加熱されるため、炉壁面に近い部分の石炭から乾留されてコークスケーキを形成する。そして、乾留終了後では、コークスケーキ自体が炉の幅方向（水平方向）に収縮するため、炉壁とコークスケーキの間、およびコークスケーキ中心部に隙間が生じる。この隙間の存在により、生成したコークスを押出し機によりコークス炉から容易に押し出すことができるのである。
【０００３】
ここで、コークスケーキの収縮量が不十分な場合には、上記の隙間が小さくなるため、コークスの押出し不良を生じることになり、生産性が低下することに加え、押出し機のプッシャーロッドからコークスケーキを介して炉壁に大きな横圧がかかり、場合によってはコークス炉の炉壁を損傷するという重大なトラブルに発展する。
【０００４】
従って、コークスケーキの収縮量を正確に把握することが、コークス炉の操業安定化および炉体長寿命化を実現する上で必須であると考えられている。
従来、コークスケーキの炉幅方向での収縮量は、例えば２〜500kg 規模の小型の試験コークス炉を用いて測定されている。すなわち、この試験コークス炉を用いたコークスケーキ収縮量の測定方法として、コークス温度および炉壁温度が1000℃以上の熱間状態においては、炉壁に開口した窓孔からロッドを挿入してコークス面に直接押し当て、そのロッドの変位を読み取ることが行われている。
【０００５】
しかしながら、上記の測定方法では、開口した窓孔の部分的な情報しか得ることができず、データの信頼性に欠けるきらいがあった。
【０００６】
一方、コークス温度および炉壁温度が室温の冷間状態においては、図１に示すように、試験コークス炉１内に装入した石炭２を乾留して、コークスケーキ３を生成させ、該乾留後のコークス炉１の壁面と生成したコークスケーキ３の表面との間に形成された空隙にガラスビーズ４を装入して、その装入量からコークスケーキの収縮量ｔを算出する方法が用いられている。
【０００７】
しかしながら、この測定方法では、ガラスビーズがコークスケーキ表面の亀裂に入り込む結果測定誤差を生じたりすること、また測定精度を確保するのに小径のガラスビーズを使用するため、取り扱いが困難になって測定効率が低いこと、などの問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、従来技術が抱えている上述した問題点を解消し、コークスケーキの平均収縮量を、正確かつ効率良く測定する方法について提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記目的を実現するための方途を鋭意究明したところ、特に小規模の試験コークス炉の炉壁内面からコークスケーキ表面までの水平距離を透過放射線像により正確に求められることを知見し、この発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、この発明は、コークス炉におけるコークスケーキの収縮量を測定するに当り、コークス炉の透過放射線像を撮影し、該透過放射線像における、コークス炉に装入した石炭に熱を付与する加熱面とコークスケーキ表面との間に生じた空隙の面積から、該空隙の水平方向の平均距離を算出することによって、コークスケーキの収縮量を求めることを特徴とするコークス収縮量の測定方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２に、この発明に係る透過放射線像を用いたコークスケーキの収縮量測定方法の概念図を示す。すなわち、この発明では、コークスケーキの収縮量を炉の加熱面から生成したコークスケーキ表面までの水平距離にて求めるようにしたものである。以下、コークスケーキの収縮量の求め方について詳述する。
【００１２】
まず、石炭の乾留を行うコークス炉としては、測定の容易な小規模の試験コークス炉を用いることが好ましい。この試験コークス炉は、図２に示すように、一般のコークス炉の炉壁に相当する加熱面１ａおよび１ｂが２面あり、コークス炉の炉幅に相当する方向、すなわち加熱面１ａおよび１ｂと直交する方向に加熱される。すると、乾留後には、炉壁に相当する加熱面１ａおよび１ｂとコークスケーキ３との間にそれぞれ空隙５が生じる。
【００１３】
次に、コークス炉の炉幅方向に相当する方向、すなわち石炭の乾留が進行する方向、具体的には図２の試験コークス炉における加熱面１ａおよび１ｂと直交する方向（以下、炉幅方向という）を含む断面における、コークスケーキの透過放射線像を撮影する。
【００１４】
すなわち、図２に示すように、加熱面１ａおよび１ｂの外側に対向して配置した、Ｘ線管６および検出器７は、その対向した状態を保持したまま、図中点線で示す円軌道上を同期して移動可能に設けてある。従って、Ｘ線管６および検出器７の移動により、２次元の断層像が得られるのである。なお、Ｘ線管６および検出器７の移動により切り取られる面の方向は、上記の炉幅方向と一致させておく必要がある。
【００１５】
なお、図２において符号８はＸ線管６および検出器７の制御と測定されたＸ線の強度から各部位の透過率を算出して２次元の透過放射線像へ変換する操作盤および同９は透過放射線像の２値化処理を行う画像解析装置である。
【００１６】
かくして得られる透過放射線像は、例えば図３（ａ）に示すように、各部位での放射線の透過度に対応した濃淡で表わされた２次元画像である。従って、適切な閾値を用いて２値化処理を行うことによって、例えば図３（ｂ）に示すように、コークスケーキ３または加熱面１ａ，１ｂと空隙５との区別を容易に行うことができる。
【００１７】
ここで、コークスケーキは、通常、炉幅方向での収縮率は30％未満であり、また高さ方向での収縮率は20％未満であるため、２値化処理を行う領域は、加熱面から炉幅方向の30％、高さ方向は底部から石炭装入高さの80％とすればよい。なお、乾留時の加熱は通常２つの加熱面（炉壁）から行われるため、その場合、各加熱面毎に、該加熱面から炉幅の15％かつ石炭装入高さの80％の領域について、それぞれ解析すればよい。このように解析領域を設定することによって、コークスケーキ内に発生した亀裂と空隙とを区別することができる。なぜなら、亀裂はコークスケーキ中にある空隙であり、コークスケーキの外側すなわち炉壁との間に生成した空隙と区別することができるからである。
【００１８】
次いで、これらの解析領域における空隙の面積を求め、この面積を解析領域の高さで割ることによって容易にコークスケーキと加熱面（炉壁）との間にできた空隙の水平方向距離の平均値ｔを求めることができる。この平均値が、コークスケーキの収縮量である。
【００１９】
さらに、上述の方法では一断面でコークスケーキと加熱面（炉壁）との間にできた空隙を求める手法を示したが、図２に示したＸ線管６および検出器７を移動して、先に観測した断面と平行する複数の断面について上記の操作を繰り返すことによって、コークスケーキの厚み方向にも平均化を進めれば、測定精度をより向上することが可能である。
【００２０】
なお、透過放射線像撮影装置の測定部内に加熱炉を設置することで熱間でのコークスケーキと加熱面（炉壁）との間の空隙も測定することができる。また、実際に加熱面または炉壁がなくても、加熱面の位置が分かれば、仮想的に加熱面を設定することによって、上記の方法を適用できる。
【００２１】
【実施例】
図４に示す、加熱面１ａ，１ｂと底板10および天板11がれんが製の、コークスケーキの平均収縮量測定用の小型模擬レトルトを用いて、40kg規模の乾留炉において、表１に示す乾留条件の下で乾留を行った。この乾留後に、小型模擬レトルトを透過放射線像の撮影装置の所定位置にセットし、透過放射線像を撮影した。透過放射線像は、図３（ａ）に示したように、各部位での放射線の透過度に対応した濃淡で表わされた２次元画像であり、付属のコンピュータに取り込まれる。なお、透過放射線像は、コークスケーキの炉奥行き方向100mm の中心部分、すなわち端面から50mmの断面で撮影を行った。
【００２２】
【表１】

【００２３】
ここで用いた、100mm 幅の小型模擬レトルトでは、通常コークスケーキの収縮量は30mm以下であることから、加熱面（炉壁）から15mmおよび高さ方向は炉底から160mm の範囲である、各加熱面毎の解析領域、合計で２つの領域に対して解析を行った。かように解析領域を加熱面（炉壁）から15mmと限定することによって、亀裂の影響を少なくしている。
【００２４】
この２つの解析領域にてコークスケーキと空隙とを２値化処理により区別し、空隙と見做した部分の面積を解析領域の高さ160mm で除したのち、それぞれ足し合わせたものを、空隙の水平方向の平均成分、つまりコークスケーキの収縮量として求めた。その結果を、表２に示す。
【００２５】
また、比較として、工場で使用している配合炭を乾留したのち、得られたコークスケーキの収縮量を、図１に示した従来の手法に従って、コークスケーキの収縮量の測定を行った。その結果を表２に併記する。なお、比較例１では、ガラスビーズを用いて亀裂に粘土を埋込んでビーズが亀裂内に入らないようにして測定を行った。一方、比較例２では、ガラスビーズを用いて亀裂に何も施さないで測定を行った。
【００２６】
【表２】

【００２７】
表２に示すように、比較例１ではガラスビーズが亀裂に入らないため、コークスケーキの収縮量は１回目の測定で8.7mm および２回目の測定で8.8mm と、ほぼ再現性の良い測定を行うことができた。しかしながら、１回目の測定に２時間１分も要してしまった。これに対して、亀裂に何も施さないで測定した比較例２では測定時間は短くなったが、亀裂にビーズが侵入して収縮量が大きくなると同時に再現性も悪くなった。これらの比較例に対して、この発明に従う測定では、測定時間も31.5分以下と大幅に短縮され、さらに再現性も非常に良く、コークスケーキの平均収縮量の測定には大変効果的であることがわかる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、コークスケーキの収縮量を効率よく迅速に、かつ正確に測定することができるため、石炭配合条件や乾留条件がコークス平均収縮量に対して与える影響を把握するのに極めて有効な手段が与えられる。その結果、コークス炉の操業の安定化および炉体の長寿命化の実現が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラスビーズによるコークス収縮量の測定方法を示す図である。
【図２】この発明に従ってコークス収縮量を測定する方法の概要を示す図である。
【図３】撮影した透過放射線像と２値化処理を行った後の透過放射線像とを示す図である。
【図４】クリアランス測定用に用いた小型模擬レトルトを示す図である。
【符号の簡単な説明】
１試験コークス炉
１ａ，１ｂ加熱面
２石炭
３コークスケーキ
４ビーズ
５空隙
６Ｘ線管
７検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for efficiently and accurately measuring the amount of shrinkage of coke cake.
[0002]
[Prior art]
In the dry distillation using a normal chamber furnace coke oven, the coal layer in the carbonization chamber of the furnace is heated with the furnace wall bricks as the heating surface, so it is carbonized from the coal near the furnace wall surface to form a coke cake. To do. And after completion | finish of dry distillation, since coke cake itself shrink | contracts in the width direction (horizontal direction) of a furnace, a clearance gap will arise between a furnace wall and coke cake, and coke cake center part. Due to the presence of this gap, the produced coke can be easily extruded from the coke oven by an extruder.
[0003]
Here, when the amount of shrinkage of the coke cake is insufficient, the above gap becomes small, resulting in poor coke extrusion, resulting in lower productivity, and from the pusher rod of the extruder to the coke. A large lateral pressure is applied to the furnace wall through the cake, which may lead to a serious trouble that damages the furnace wall of the coke oven.
[0004]
Therefore, accurately grasping the amount of contraction of the coke cake is considered to be indispensable in order to achieve stable operation of the coke oven and long life of the furnace body.
Conventionally, the amount of shrinkage of the coke cake in the furnace width direction is measured using a small test coke oven having a scale of, for example, 2 to 500 kg. That is, as a method for measuring the amount of coke cake shrinkage using this test coke oven, in a hot state where the coke temperature and the furnace wall temperature are 1000 ° C. or higher, a rod is inserted through a window hole opened in the furnace wall and the coke surface The displacement of the rod is read by pressing directly on the rod.
[0005]
However, in the above measurement method, only partial information of the opened window hole can be obtained, and there is a tendency that data reliability is lacking.
[0006]
On the other hand, in the cold state where the coke temperature and the furnace wall temperature are room temperature, as shown in FIG. 1, the coal 2 charged in the test coke oven 1 is dry-distilled to form a coke cake 3. The glass bead 4 is charged into the gap formed between the wall surface of the coke oven 1 and the surface of the generated coke cake 3, and the coke cake shrinkage t is calculated from the charged amount. ing.
[0007]
However, in this measurement method, measurement errors may occur as a result of glass beads entering the cracks on the surface of the coke cake, and because small glass beads are used to ensure measurement accuracy, measurement becomes difficult. There were problems such as low efficiency.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to propose a method for measuring the average shrinkage of coke cake accurately and efficiently by solving the above-mentioned problems of the prior art.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors diligently studied a way to achieve the above object, and found that the horizontal distance from the inner surface of the furnace wall of the small-scale test coke oven to the coke cake surface can be obtained accurately from the transmitted radiation image. The present invention has been completed.
[0010]
That is, this invention, when measuring the amount of shrinkage of the coke cake in the coke oven, takes a transmission radiation image of the coke oven, and in the transmission radiation image, a heating surface for applying heat to the coal charged in the coke oven And the coke cake surface, the amount of shrinkage of the coke cake is obtained by calculating the average distance in the horizontal direction of the space from the area of the space formed between the surface of the coke cake and the surface of the coke cake.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 2, the conceptual diagram of the shrinkage | contraction amount measuring method of the coke cake using the transmitted radiation image which concerns on this invention is shown. That is, according to the present invention, the amount of contraction of the coke cake is obtained from the horizontal distance from the heating surface of the furnace to the surface of the coke cake generated. Hereinafter, the method for obtaining the amount of shrinkage of the coke cake will be described in detail.
[0012]
First, as a coke oven that performs coal carbonization, it is preferable to use a small-scale test coke oven that is easy to measure. As shown in FIG. 2, this test coke oven has two heating surfaces 1a and 1b corresponding to the furnace wall of a general coke oven, and a direction corresponding to the furnace width of the coke oven, that is, the heating surfaces 1a and 1b, Heated in the orthogonal direction. Then, after dry distillation, voids 5 are generated between the heating surfaces 1a and 1b corresponding to the furnace wall and the coke cake 3, respectively.
[0013]
Next, the direction corresponding to the furnace width direction of the coke oven, that is, the direction in which coal carbonization proceeds, specifically, the direction orthogonal to the heating surfaces 1a and 1b in the test coke oven of FIG. 2 (hereinafter referred to as the furnace width direction). The transmission radiation image of the coke cake is taken in the cross section including).
[0014]
That is, as shown in FIG. 2, the X-ray tube 6 and the detector 7 arranged facing the outside of the heating surfaces 1a and 1b are on a circular orbit indicated by a dotted line in the figure while maintaining the facing state. Are provided to be movable in synchronization with each other. Therefore, a two-dimensional tomographic image is obtained by moving the X-ray tube 6 and the detector 7. In addition, the direction of the surface cut by the movement of the X-ray tube 6 and the detector 7 needs to coincide with the furnace width direction.
[0015]
In FIG. 2, reference numeral 8 denotes an operation panel for controlling the X-ray tube 6 and the detector 7 and calculating the transmittance of each part from the measured X-ray intensity and converting it to a two-dimensional transmitted radiation image. Is an image analysis apparatus that performs a binarization process of a transmitted radiation image.
[0016]
The transmitted radiation image thus obtained is a two-dimensional image represented by shading corresponding to the radiation transmittance at each part, for example, as shown in FIG. Therefore, by performing a binarization process using an appropriate threshold value, for example, as shown in FIG. 3B, the coke cake 3 or the heating surfaces 1a and 1b and the gap 5 can be easily distinguished. .
[0017]
Here, the coke cake usually has a shrinkage ratio in the furnace width direction of less than 30% and a shrinkage ratio in the height direction of less than 20%. To 30% in the furnace width direction, and the height direction may be 80% of the coal charging height from the bottom. In addition, since heating during dry distillation is usually performed from two heating surfaces (furnace walls), in that case, for each heating surface, an area of 15% of the furnace width and 80% of the coal charging height from the heating surface. Each of these may be analyzed. By setting the analysis region in this way, it is possible to distinguish between a crack generated in the coke cake and a void. This is because cracks are voids in the coke cake and can be distinguished from voids formed outside the coke cake, that is, between the furnace wall.
[0018]
Next, obtain the area of the voids in these analysis areas, and divide this area by the height of the analysis area to easily average the horizontal distance between the coke cake and the heating surface (furnace wall). t can be obtained. This average value is the amount of shrinkage of the coke cake.
[0019]
Furthermore, in the above-described method, the method for obtaining the gap formed between the coke cake and the heating surface (furnace wall) in one section has been shown. However, the X-ray tube 6 and the detector 7 shown in FIG. By repeating the above operation for a plurality of cross sections parallel to the previously observed cross section, it is possible to further improve the measurement accuracy by proceeding with averaging in the thickness direction of the coke cake.
[0020]
In addition, the space | gap between hot coke cake and a heating surface (furnace wall) can also be measured by installing a heating furnace in the measurement part of a transmission radiographic imaging apparatus. Further, even if there is no actual heating surface or furnace wall, if the position of the heating surface is known, the above method can be applied by virtually setting the heating surface.
[0021]
【Example】
Using the small simulated retort for measuring the average shrinkage of the coke cake made of brick, which is made of brick, as shown in FIG. Dry distillation was performed under conditions. After the dry distillation, a small simulated retort was set at a predetermined position of the transmission radiation image capturing device, and a transmission radiation image was captured. As shown in FIG. 3 (a), the transmitted radiation image is a two-dimensional image represented by shading corresponding to the transmittance of the radiation at each part, and is taken into an attached computer. The transmitted radiation image was taken at a central portion of the coke cake in the furnace depth direction of 100 mm, that is, at a cross section of 50 mm from the end face.
[0022]
[Table 1]

[0023]
The small simulated retort with a width of 100 mm used here usually has a coke cake shrinkage of 30 mm or less, so the range from the heating surface (furnace wall) to 15 mm and the height direction from the furnace bottom to 160 mm. Analysis was performed on the analysis area for each heating surface, a total of two areas. By limiting the analysis area to 15 mm from the heating surface (furnace wall), the effect of cracks is reduced.
[0024]
Coke cakes and voids are differentiated by binarization in these two analysis areas, and the area considered as a void is divided by the height of the analysis area of 160 mm. The average component in the horizontal direction, that is, the amount of contraction of the coke cake was obtained. The results are shown in Table 2.
[0025]
Further, as a comparison, after carbonizing the blended coal used in the factory, the amount of shrinkage of the obtained coke cake was measured according to the conventional method shown in FIG. The results are also shown in Table 2. In Comparative Example 1, measurement was performed by using glass beads to embed clay in the crack so that the beads did not enter the crack. On the other hand, in Comparative Example 2, the measurement was performed without applying anything to the cracks using glass beads.
[0026]
[Table 2]

[0027]
As shown in Table 2, since the glass beads do not crack in Comparative Example 1, the amount of shrinkage of the coke cake is 8.7 mm in the first measurement and 8.8 mm in the second measurement. Could be done. However, it took 2 hours and 1 minute for the first measurement. On the other hand, in Comparative Example 2 in which nothing was applied to the crack, the measurement time was shortened, but the bead entered the crack and the shrinkage increased, and at the same time, the reproducibility deteriorated. Compared to these comparative examples, the measurement according to the present invention significantly reduces the measurement time to 31.5 minutes or less, and also has very good reproducibility, which is very effective for measuring the average shrinkage of coke cake. I understand.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of shrinkage of the coke cake can be measured efficiently, quickly and accurately, so the influence of coal blending conditions and dry distillation conditions on the average amount of shrinkage of coke. A very effective means to grasp is given. As a result, it can be expected that the operation of the coke oven is stabilized and the life of the furnace body is extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a method for measuring coke shrinkage using glass beads.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a method for measuring coke shrinkage according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a captured transmission radiation image and a transmission radiation image after binarization processing is performed.
FIG. 4 is a diagram showing a small simulated retort used for clearance measurement.
[Brief description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test coke oven 1a, 1b Heating surface 2 Coal 3 Coke cake 4 Bead 5 Cavity 6 X-ray tube 7 Detector

Claims

In measuring the amount of coke cake shrinkage in the coke oven, a transmission radiation image of the coke oven is taken, and in the transmission radiation image, the heating surface for applying heat to the coal charged in the coke oven and the coke cake surface A method for measuring the amount of coke shrinkage, wherein the amount of shrinkage of coke cake is obtained by calculating the average distance in the horizontal direction of the space from the area of the space formed therebetween.