JP6197837B2 - Coke oven length measurement method and coke oven furnace deterioration evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、コークス炉の炉長を測定する測定方法および測定結果に基づいてコークス炉炉体の劣化状態を評価する方法に関する。 The present invention relates to a measuring method for measuring a furnace length of a coke oven and a method for evaluating a deterioration state of a coke oven furnace body based on a measurement result.
鉄鋼業においては、石炭からコークスを製造するためにコークス炉が用いられている。近年、コークス炉は建設から40年を経過した老朽炉が多くなっている。 In the steel industry, coke ovens are used to produce coke from coal. In recent years, coke ovens have become more and more old in the past 40 years.
コークス炉は、レンガを薄いモルタルの層で接着し積上げ、前後左右から締め付けて形状を保つ(炉締め)構造となっており、基礎の上に蓄熱室があり、その上側に高さ7m程度、幅400mm程度、奥行き16m程度の石炭を乾留する炭化室と、高さ7m程度、幅900mm程度、奥行き16m程度の燃料ガスを燃焼させる燃焼室が交互に並び、上部にレンガの天井を配し、炉団を形成している。 The coke oven has a structure in which bricks are bonded and stacked in a thin mortar layer and tightened from the front, rear, left and right to maintain the shape (furnace tightening). There is a heat storage chamber on the foundation, and a height of about 7 m above it. A carbonization chamber for carbonizing coal with a width of about 400 mm and a depth of about 16 m, and a combustion chamber for burning a fuel gas with a height of about 7 m, a width of about 900 mm, and a depth of about 16 m are alternately arranged, and a brick ceiling is arranged at the top. A furnace group is formed.
コークス炉は、燃焼室内部で燃料を燃焼させた熱によりレンガ壁を通して、炭化室を1000℃以上に保ち、炭化室上部の装入孔から石炭を装入し、その石炭を乾留させてコークスを製造する。出来上がったコークスは、炭化室の両端の高さ7m程度、幅400mm程度の窯口の一方から押出しラムを挿入し、炭化室内部のコークスを他の一方の窯口から排出する。 The coke oven keeps the carbonization chamber at 1000 ° C or higher through the brick wall by the heat generated by burning the fuel in the combustion chamber, charges coal from the charging hole at the top of the carbonization chamber, and dry-coalizes the coal to produce coke. To manufacture. The finished coke is inserted with an extrusion ram from one of the kilns having a height of about 7 m and a width of about 400 mm at both ends of the coking chamber, and the coke in the coking chamber is discharged from the other kiln.
コークス炉は、建設完了後、燃焼室内部で燃料を燃焼させ、炭化室内部の温度を徐々に1000℃以上まで昇温させ、以降炉を休止するまでその温度を保ち続ける。 After the construction is completed, the coke oven burns fuel in the combustion chamber, gradually raises the temperature in the carbonization chamber to 1000 ° C. or higher, and then keeps the temperature until the furnace is stopped.
燃焼室と炭化室の間のレンガ壁は、炉壁と呼ばれ、燃焼ガスが炭化室に流入しないように遮蔽するとともに、燃焼熱を炭化室に伝え、且つ天井を支える重要な役割を担っている。 The brick wall between the combustion chamber and the carbonization chamber is called the furnace wall, shields the combustion gas from flowing into the carbonization chamber, plays an important role in transferring the combustion heat to the carbonization chamber and supporting the ceiling. Yes.
炉壁には、常に天井荷重と炉締め力が作用し、押出し時には押出しラム荷重、押出し摩擦力が一時的にかかる。 A ceiling load and a furnace tightening force always act on the furnace wall, and an extrusion ram load and an extrusion frictional force are temporarily applied during extrusion.
天井荷重と炉締め力は炉壁構造を安定にする役割がある。一方コークス炉の老朽化が進むと、炉壁のレンガの接合部に隙間ができる目地切れ、レンガが1個ないし複数個外れてしまう欠損、広い面でレンガが磨耗・減肉するエグレや、広い面でレンガが倒れて炭化室側に出てくる張出しなどが起こる。このような状態で炉壁に天井荷重、炉締め力、押出し力が作用すると、損傷の更なる進行、場合によっては炉壁等の倒壊が起こる。また、このようなレンガの欠損、エグレ、張出し等によって壁面に凹凸が生じると、炭化室の左右の炉壁面の間隔(窯幅)が設計寸法から変化してしまうことに繋がり、コークスの押出し性が悪化する。
このような状況の背景には、レンガの膨張による寸法増大、レンガの収縮による目地の隙間発生、目地隙間へのカーボン侵入による隙間増大等の現象がある。これら現象により炉体が奥行き方向(炉長方向)に伸びる寸法変化が起きる。
The ceiling load and furnace tightening force have the role of stabilizing the furnace wall structure. On the other hand, as aging of coke ovens progresses, there are gaps in the joints between bricks on the furnace wall, defects where one or more bricks come off, aggression where bricks wear and thin on a wide surface, and wide The brick collapses on the surface, and the overhang that comes out to the carbonization chamber side occurs. When ceiling load, furnace tightening force, and pushing force act on the furnace wall in such a state, further progress of damage, and in some cases collapse of the furnace wall or the like occurs. In addition, if the wall surface becomes uneven due to such brick breakage, aggression, or overhang, the spacing between the left and right furnace walls (kiln width) in the carbonization chamber will change from the design dimensions, and the coke extrudability. Gets worse.
The background of such a situation includes phenomena such as an increase in size due to expansion of bricks, generation of joint gaps due to contraction of bricks, and increase in gaps due to carbon intrusion into joint gaps. These phenomena cause a dimensional change in which the furnace body extends in the depth direction (furnace length direction).
これらの現象が起きると、レンガ壁のガスシール性の劣化による燃焼室と炭化室でガスの漏れ、レンガの締め付けの劣化による炉壁の変形、という不具合が発生しやすくなる。 When these phenomena occur, problems such as gas leakage in the combustion chamber and the carbonization chamber due to deterioration of the gas sealing property of the brick wall, and deformation of the furnace wall due to deterioration of brick tightening are likely to occur.
そのため、炉体の伸び(寸法変化)を測定し、炉長の経時変化からコークス炉の劣化状況を推定することが行われている。 For this reason, the elongation (dimension change) of the furnace body is measured, and the deterioration state of the coke oven is estimated from the change over time of the furnace length.
このため、従来より炉体寸法測定方法が提案されている。 For this reason, a furnace body dimension measuring method has been conventionally proposed.
炉団の両側の端から端までピアノ線を張り、その間の距離を測定し基準とし、ピアノ線と各炭化室の特定の場所の距離を測定することで炉長方向の長さの変形を測定する方法がある。この方法は、測定精度が確保できず、また高温のコークス炉上部での作業が発生するなど安全性にも問題がある。 Measuring the distance between the piano wire and a specific location of each carbonization chamber by measuring the distance between the piano wires from both ends of the furnace group. There is a way to do it. This method has a problem in safety because the measurement accuracy cannot be ensured and work on the upper part of the high temperature coke oven occurs.
他に、個々の炭化室の測定をトランジット等の土木測量技術で測定する方法がある。図1に測定方法を示す。図中のAからFを結ぶ線は、測定する経路を示している。図1に示すように、測量によりある炭化室の端点Aまでの距離をBから測定し、BからC、CからD、DからE、Eから炭化室反対側の端点Fまでの距離を測定し、AF間の距離を算出していた。多数の炭化室の端点を測定する場合、CD間を除き、同じ方法で測定を繰り返す必要があり、手間が多くなり、測定の作業時間が長くなるという問題がある。また、複数回の測定の組み合わせのため誤差が生じやすいという問題もある。 Another method is to measure individual carbonization chambers using civil engineering surveying techniques such as transit. FIG. 1 shows the measurement method. A line connecting A to F in the figure indicates a path to be measured. As shown in FIG. 1, the distance from an end point A of a coking chamber is measured from B by surveying, and the distance from B to C, C to D, D to E, E to the end point F on the opposite side of the coking chamber is measured. The distance between AFs was calculated. When measuring the end points of a large number of carbonization chambers, it is necessary to repeat the measurement by the same method except for the interval between CDs. Another problem is that errors are likely to occur due to the combination of multiple measurements.
さらに最近では移動機(例えば押し出し機)に備え付けたレーザー測長機により、移動機を移動させながら測定し、移動機の位置とあわせて炉体の長さを測る測定方法が、特許文献1で提案されている。特許文献1では測定は移動機に備え付けたレーザー測長機により行う。移動機の位置の変動は基準点からの距離の測定で補正することが可能であるが、移動機の姿勢の変化(移動機の向き)による測定誤差が発生することや、装置が大掛かりになることが問題となる。
More recently,
特許文献2は、レーザースキャナで炉体のバックステーとの距離を測定する方法であり、バックステーの変形から炉長の変化を間接的に推測することができる。しかし直接炉長を測定していないため精度が確保できない問題がある。また基準としたバックステーの位置が変わってしまうため、前回の測定結果との比較ができなくなる。さらに、バックステーは炉体と接触しているのが基本だが、経年変化で炉体との間に隙間が生じていることもあり、誤差が加算される問題もある。
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、老朽化したコークス炉における炉長の測定を、炭化室外部から炭化室内部を通して、直接、簡便に精度良く測定することができるコークス炉の炉長測定方法を提供することを目的とするものである。さらに、炉長測定結果を用いてコークス炉炉体の劣化状況を評価するコークス炉の炉体劣化評価方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the furnace length in an aged coke oven can be measured directly and easily from the outside of the coking chamber through the inside of the coking chamber with high accuracy. An object of the present invention is to provide a method for measuring the length of a coke oven. Furthermore, it aims at providing the furnace body deterioration evaluation method of a coke oven which evaluates the deterioration condition of a coke oven furnace body using a furnace length measurement result.
近年、測量の分野では、従来の光波式測量装置に代わりレーザー式測量装置を使用した距離の測定が主流となっている。これは従来の光波式測量装置では気温・湿度等の気象条件やその他の測定環境の影響を受けやすく、さらに測定距離が長くなると測定誤差が大きくなるためである。一方レーザー式測量装置は、測定環境の影響を受けにくく、数百メートルの測定距離でもミリメートル単位での測定が可能と、非常に精度良く測定することが可能であることによるものである。さらに、3次元レーザースキャナなどとも呼ばれるレーザー3次元測定装置も土木測量などで使用されている。 In recent years, in the field of surveying, distance measurement using a laser surveying instrument instead of a conventional lightwave surveying instrument has become the mainstream. This is because the conventional light wave type surveying instrument is easily influenced by weather conditions such as temperature and humidity and other measurement environments, and further, the measurement error increases as the measurement distance becomes longer. On the other hand, the laser surveying instrument is not easily affected by the measurement environment, and is capable of measuring in millimeters even at a measurement distance of several hundred meters. Furthermore, a laser three-dimensional measuring device called a three-dimensional laser scanner is also used in civil engineering surveys.
このレーザー3次元測定装置は、レーザーを測定対象物に発射して、反射光が戻るまでの時間を測定する方式の距離計で、鉛直平面内で放射状にレーザーを回転照射し、この鉛直平面を鉛直方向の軸として0°〜180°の範囲で水平回転させ、水平回転角度とレーザーの発射仰角とレーザー測定距離の3つによる極座標系の測定を行い、これをXYZの直交座標系に変換し、レーザーの当たった位置までの距離を測定する。 This laser three-dimensional measuring device is a rangefinder that measures the time until the reflected light returns by launching the laser onto the object to be measured, and irradiates the laser radially in the vertical plane. Rotate horizontally in the range of 0 ° to 180 ° as the vertical axis, measure the polar coordinate system by three of the horizontal rotation angle, laser launch elevation angle and laser measurement distance, and convert this to the XYZ orthogonal coordinate system Measure the distance to the laser hit position.
その際に、水平回転角と発射仰角を細かく分割して多数の位置を測定(スキャン)することで多数のデータ(以下点群データという)を得、これを表示することで3次元形状を測定することができ、レーザー3次元形状測定装置として用いることができる。 At that time, the horizontal rotation angle and the launch elevation angle are divided finely to measure (scan) a large number of positions to obtain a large amount of data (hereinafter referred to as point cloud data), and this is displayed to measure the three-dimensional shape. Can be used as a laser three-dimensional shape measuring apparatus.
一点ごとの測定では何らかの原因で誤差が発生することも考えられ、炭化室内部を通しての測定のため、通常1000℃以上に保たれている炭化室内部の温度の影響により、誤差の発生確率が上昇することも考えられるが、この点を考慮しても、レーザー式測量装置での距離の測定が有効であり、さらにレーザー3次元測定装置を使用し、距離の測定を多くの点で行い、その形状を点群データで表現し、形状を認識してその測定対象の位置を算出するようにすることで、個々の測定誤差の測定結果への影響をより小さくすることが可能となる。 An error may occur due to some cause in the measurement for each point. The measurement through the carbonization chamber increases the probability of error occurrence due to the temperature inside the carbonization chamber, which is normally maintained at 1000 ° C or higher. However, even if this point is taken into account, it is effective to measure the distance with a laser surveying instrument. Furthermore, using a laser three-dimensional measuring instrument, the distance is measured at many points. By expressing the shape with point cloud data, recognizing the shape and calculating the position of the measurement object, it is possible to further reduce the influence of individual measurement errors on the measurement result.
そこで、本発明においては、測量の分野で精度の良い距離測定の実績のあるレーザー式測量装置を使用し、さらにはレーザー3次元測定装置の使用も考慮し、炉長を直接測定することにした。 Therefore, in the present invention, a laser surveying instrument with a proven track record of accurate distance measurement in the field of surveying is used, and further, the use of a laser three-dimensional measuring instrument is taken into account, and the furnace length is directly measured. .
上記の知見に基づいて、本発明は以下の特徴を有している。
[1]コークス炉の炭化室の炉長を測定する方法であって、両方の炉蓋を開放した炭化室の一方の窯口側に、該窯口から離れた位置にレーザー式測量装置を配置し、他方の窯口側に所定の形状を有する基準物を他方の窯口から所定の距離の位置に配置し、レーザー式測量装置によってレーザーを炭化室内を通して前記基準物に照射し、前記基準物までの距離を測定し、次にレーザー式測量装置と一方の窯口までの距離を測定し、一方の窯口までの距離と前記基準物までの距離とから炉長を算出することを特徴とするコークス炉炉長測定方法。
[2]前記レーザー式測量装置をレーザー3次元測定装置とし、前記基準物を球体もしくはチェッカーボードとし、球体までの距離を点群データとして測定し、前記球体の中心までの距離を算出することを特徴とする[1]に記載されたコークス炉炉長測定方法。
[3]他方の炉蓋を開放せずに、該炉蓋を基準物とすることを特徴とする[1]または[2]に記載のコークス炉炉長測定方法。
[4][1]〜[3]のいずれか1項に記載のコークス炉炉長測定方法を用いて定期的に炉長測定を行い、炉長の経時変化を算出することで、コークス炉の炉体の劣化の進行度合いを評価することを特徴とするコークス炉炉体劣化評価方法。
Based on the above findings, the present invention has the following features.
[1] A method for measuring the length of the coking chamber of the coke oven, wherein a laser type surveying device is arranged at a position away from the kiln opening on one kiln opening side of the coking chamber with both furnace lids open. A reference object having a predetermined shape on the other side of the kiln is disposed at a position at a predetermined distance from the other kiln, and the reference object is irradiated with a laser through a carbonization chamber by a laser surveying instrument. And then measuring the distance to the laser surveying instrument and one kiln, and calculating the furnace length from the distance to one kiln and the distance to the reference object Coke oven furnace length measurement method.
[2] The laser type surveying device is a laser three-dimensional measuring device, the reference object is a sphere or a checkerboard, the distance to the sphere is measured as point cloud data, and the distance to the center of the sphere is calculated. The coke oven furnace length measuring method described in [1], which is characterized.
[3] The coke oven furnace length measuring method according to [1] or [2], wherein the furnace lid is used as a reference object without opening the other furnace lid.
[4] The coke oven furnace length measurement method according to any one of [1] to [3] is used to periodically measure the furnace length and calculate the change over time in the coke oven. A method for evaluating deterioration of a coke oven furnace body, characterized by evaluating a progress degree of deterioration of the furnace body.
本発明により、稼働中のコークス炉の炭化室の炉長をレーザーにより、直接測定することで、容易に従来の間接的な炉長測定方法よりも精度良く炉長を測定することができ、また、測定時間を短縮することができる。
さらに、定期的な測定を継続し、結果を蓄積することにより炉長の経時変化を正確に把握することができ、コークス炉の劣化進行度合いの定量的な評価も可能となる。
According to the present invention, by directly measuring the furnace length of the coking oven of the coke oven in operation with a laser, the furnace length can be easily measured with higher accuracy than the conventional indirect furnace length measurement method, Measurement time can be shortened.
Furthermore, by continuing regular measurement and accumulating the results, it is possible to accurately grasp the change in the furnace length with time, and to quantitatively evaluate the degree of deterioration of the coke oven.
[実施形態1]
図2に基づいて、本発明の実施形態1を説明する。実施形態1では、レーザー式測量装置を使用して炉長を測定する。
[Embodiment 1]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In
炉長の測定は炭化室1の長さを測定することにより行う。炭化室1の両端には窯口がある。一方のマシンサイド(MS)にある窯口の周囲には金属フレームからなる炉枠3a、3bがあり、他方のコークスサイド(CS)にある窯口の周囲にも同様に金属フレームからなる炉枠4a、4bがある。通常は両端の窯口は炉蓋で閉じられている。図2は炉蓋を開放した状態を示している。
The furnace length is measured by measuring the length of the
炉長を測定するためには炭化室1の両端の炉蓋を開放する。炭化室のコークスサイド(CS)の窯口周囲にある炉枠4aと4bを結ぶ線(図1では点線)から、所定の距離Gを離して、基準物6を置く。一方、マシンサイド(MS)にレーザー式測量装置5を設置する。この時、基準物6とレーザー式測量装置5の設置高さを揃えておくことが望ましい。
In order to measure the furnace length, the furnace lids at both ends of the
レーザー式測量装置5で、マシンサイド(MS)の炉枠3aまでの距離d2aと、炉枠3bまでの距離d2bを測定する。また、レーザー式測量装置5で、炭化室を通して基準物6までの距離d1を計測する。 The laser surveying instrument 5 measures the distance d2a to the furnace frame 3a on the machine side (MS) and the distance d2b to the furnace frame 3b. Further, the laser surveying instrument 5 measures the distance d1 to the reference object 6 through the carbonization chamber.
なお、レーザー式測量装置5において、距離d2a、d2bおよびd1を計測する際には、レーザーの水平(XY軸)方向の水平回転角θxおよび鉛直(Z軸)方向の発射仰角θzも測定する必要がある。 When measuring the distances d2a, d2b, and d1 in the laser surveying instrument 5, it is necessary to also measure the horizontal rotation angle θx in the horizontal (XY axis) direction and the launch elevation angle θz in the vertical (Z axis) direction of the laser. There is.
これらの角度のデータは、後述する距離d1およびd2の算出の際に使用する。 These angle data are used when calculating distances d1 and d2 described later.
マシンサイド(MS)の炉枠3aおよび3bまでの距離d2a、d2bの計測データから、マシンサイド(MS)の窯口の炉枠3aと3bを結ぶ線(図1では点線)までの距離d2を算出する。以下、距離d2を、マシンサイド(MS)の窯口までの距離という。 The distance d2 from the measurement data of the distances d2a and d2b to the furnace frames 3a and 3b on the machine side (MS) to the line (dotted line in FIG. 1) connecting the furnace frames 3a and 3b at the furnace side of the machine side (MS). calculate. Hereinafter, the distance d2 is referred to as a distance to the machine side (MS) kiln.
マシンサイド(MS)の窯口までの距離d2を以下の手順で算出する。 A distance d2 to the machine side (MS) kiln is calculated according to the following procedure.
炉枠3aまでの測定距離(実測値)d2aを鉛直方向の発射仰角θzで補正し、水平方向の炉枠3aまでの距離d2a’を算出する。具体的には以下の式による。 The measured distance (actually measured value) d2a to the furnace frame 3a is corrected by the vertical elevation angle θz to calculate the horizontal distance d2a 'to the furnace frame 3a. Specifically, according to the following formula.
d2a’ = d2a×cosθz
次に、水平方向の水平回転角θxによりマシンサイド(MS)の窯口までの距離d2を算出する。具体的には以下の式による。
d2a ′ = d2a × cos θz
Next, the distance d2 to the machine side (MS) kiln is calculated from the horizontal rotation angle θx in the horizontal direction. Specifically, according to the following formula.
d2 = d2a’×cosθx
なお、炉枠3bまでの測定距離(実測値)d2bからマシンサイド(MS)の窯口までの距離d2を算出する場合も同様の手順で算出することができる。距離d2は、炉枠3aまでの測定距離(実測値)d2aおよび炉枠3bまでの測定距離(実測値)d2bのいずれか一方から算出してもよく、また、両方から算出された値の平均値としてもよい。
d2 = d2a ′ × cos θx
The same procedure can be used to calculate the distance d2 from the measured distance (actually measured value) d2b to the furnace frame 3b to the machine side (MS) kiln. The distance d2 may be calculated from either one of the measurement distance (actual value) d2a to the furnace frame 3a and the measurement distance (actual value) d2b to the furnace frame 3b, or an average of values calculated from both It may be a value.
次に、炭化室を介して測定されたコークスサイド(CS)の基準物6までの距離d1を算出する。 Next, the distance d1 to the reference object 6 of coke side (CS) measured through the carbonization chamber is calculated.
基準物6までの距離d1もマシンサイド(MS)の窯口までの距離d2の場合と同様の手順で算出する。 The distance d1 to the reference object 6 is also calculated in the same procedure as in the case of the distance d2 to the machine side (MS) kiln.
なお、基準物6までの距離d1を算出する場合、水平方向の角度補正は省略しても構わない。これは、コークス炉炭化室(幅約400mm、奥行き約16m)を介しての距離測定であり、水平方向の角度はほとんどの場合1°以下となり、補正による変動が非常に小さくなるためである。 When calculating the distance d1 to the reference object 6, the angle correction in the horizontal direction may be omitted. This is a distance measurement through a coke oven carbonization chamber (width: about 400 mm, depth: about 16 m), because the horizontal angle is almost 1 ° or less in most cases, and fluctuation due to correction becomes very small.
計算によって求められた基準物6までの距離d1とマシンサイド(MS)の窯口までの距離d2と、基準物6とコークスサイド(CS)の窯口までの距離Gを使用し、炭化室1の炉長Dを次の計算式により求める。距離Gは、コークスサイド(CS)の窯口から所定の距離に基準物6を置くため、既知である。
Using the distance d1 to the reference object 6 obtained by calculation, the distance d2 to the machine side (MS) kiln, and the distance G to the reference object 6 and the coke side (CS) kiln, the
D = (d1 − d2) − G
炉枠3a、3b、4a、4bは、炭化室1の一部であり、炉壁に完全に接触しているため、炉長測定の基準物として適している。そのため本実施形態1では、マシンサイド(MS)は、炉側測定の基準物として炉枠3a、3bを使用した。しかしながら、マシンサイド(MS)の基準物として、コークスサイド(CS)と同様に、マシンサイド(MS)の窯口から所定の距離gに基準物を置いて、その基準物との距離を測定してもよい。その場合の炉長Dを求める計算式は以下のようになる。この場合、d2’はレーザー式測量装置5からマシンサイド(MS)に置いた基準物までの距離である。
D = (d1−d2) −G
The furnace frames 3a, 3b, 4a, and 4b are part of the
D = (d1 − d2’cosθx) − G − g
マシンサイド(MS)のレーザー式測量装置5の設置場所は、コークスサイド(CS)の基準物6を炭化室1越しに見通せる場所であれば、特に制約はないが、炉枠や窯口などの基準となるものとの距離が既知である所定の位置に設置することが望ましい。
D = (d1−d2′cos θx) −G−g
The installation location of the machine-side (MS) laser surveying instrument 5 is not particularly limited as long as it can see the reference material 6 of the coke-side (CS) through the
なお、この測定を複数回繰り返し、平均値を得ることで測定精度の向上が計れることはいうまでもない。 Needless to say, the measurement accuracy can be improved by repeating this measurement a plurality of times and obtaining an average value.
こうして得られる炉長Dの測定を定期的に継続すれば、炉長Dの経時変化を以下の式により把握でき、コークス炉の炉体の劣化の進行度合いを評価することができる。 If the measurement of the furnace length D obtained in this way is continued regularly, the temporal change of the furnace length D can be grasped by the following formula, and the progress of deterioration of the furnace body of the coke oven can be evaluated.
δD = D2 − D1
ここで、D1はある測定時の炉長、D2はD1測定時より一定期間経過した時点での炉長、δDは一定期間の炉長の変化量を表す。
δD = D2-D1
Here, D1 represents the furnace length at a certain measurement, D2 represents the furnace length when a certain period has elapsed from the time of D1 measurement, and δD represents the amount of change in the furnace length over a certain period.
このδDの値から炉体の劣化の進行度合いの評価が可能となる。また、複数回の測定で得られた炉長データから回帰計算等により炉長変化量の予測式を導出し、炉メンテナンスに役立てることも可能である。
[実施形態2]
図3に基づいて、本発明の実施形態をレーザー3次元測定装置を使用して実施する場合を説明する。
The degree of progress of deterioration of the furnace body can be evaluated from the value of δD. It is also possible to derive a prediction formula for the amount of change in the furnace length by regression calculation or the like from the furnace length data obtained by a plurality of measurements, and use it for furnace maintenance.
[Embodiment 2]
Based on FIG. 3, the case where embodiment of this invention is implemented using a laser three-dimensional measuring apparatus is demonstrated.
炉長の測定は炭化室1で行う。炭化室1の両方に窯口があり、一方の窯口の周囲には炉枠と呼ぶ炉枠(金属フレーム)3a、3bがあり、他方の窯口の周囲にも同様に炉枠(金属フレーム)4a、4bがあり、通常は両方の窯口は炉蓋で閉じられている。図2は炉蓋をすでに開放した状態を示している。
The furnace length is measured in the
炉長を測定するためには炭化室1の両側の炉蓋を開放する。他方の端のコークスサイド(以下、CSという)の炭化室の窯口周囲にある炉枠4aおよび4bを結ぶ線から、所定の距離Gを離して、直径が明らかな球体の基準物6を置く。一方の端のマシンサイド(以下、MSという)にレーザー3次元測定装置7を設置する。
In order to measure the furnace length, the furnace lids on both sides of the
レーザー3次元測定装置7で、MSの炉枠3aおよび3bまでの距離、炭化室を通して基準物6までの距離を点群データとして計測する。
With the laser three-
MSの炉枠3aおよび3bの点群データから炭化室MS側の窯口の平面(以下MS平面という)までの距離d2を算出する。次に炭化室越しのCS側の基準物6である球体の点群データから求められる球体の中心位置までの距離d1を算出する。計算によって求められた基準物6までの距離d1とMS平面までの距離d2と、所定の距離Gを使用し、炭化室の炉長Dを次の計算式により求めることができる。 A distance d2 from the point cloud data of the furnace frames 3a and 3b of the MS to the plane of the furnace port on the carbonization chamber MS side (hereinafter referred to as the MS plane) is calculated. Next, a distance d1 to the center position of the sphere obtained from the point cloud data of the sphere that is the reference object 6 on the CS side through the carbonization chamber is calculated. Using the distance d1 to the reference object 6 obtained by calculation, the distance d2 to the MS plane, and the predetermined distance G, the furnace length D of the coking chamber can be obtained by the following calculation formula.
D = (d1 − d2) − G
炉枠は炭化室の一部であり、炉壁に完全に接触しており、炉長測定の基準物として適している。そのため本実施形態では、MSは炉枠を基準物として使用したが、CSと同様にMS平面から、所定の距離gに直径の明らかな球体等の基準物を置くことも可能である。その場合の炉長Dを求める計算式は以下のようになる。この場合、d2’はレーザー3次元測定装置7からMS側に置いた基準物までの距離である。
D = (d1−d2) −G
The furnace frame is a part of the carbonization chamber and is completely in contact with the furnace wall and is suitable as a reference for measuring the furnace length. Therefore, in the present embodiment, the MS uses the furnace frame as a reference object, but it is also possible to place a reference object such as a sphere with a clear diameter at a predetermined distance g from the MS plane as in the case of CS. The calculation formula for obtaining the furnace length D in that case is as follows. In this case, d2 ′ is the distance from the laser three-
D = (d1 − d2’cosθx) − G − g
基準物に球体を使用した場合、球体表面の点群データから球体の中心の位置を点として特定することができ、d1の値をより正確な数値として得ることが可能となる。
D = (d1−d2′cos θx) −G−g
When a sphere is used as the reference object, the position of the center of the sphere can be specified as a point from point cloud data on the surface of the sphere, and the value of d1 can be obtained as a more accurate numerical value.
基準物は、球体であることが最も望ましいが、チェッカーボードなど、Gまたはgを定義することができ、レーザー3次元測定装置の点群データから測定の基準となる点を算出できるものであればよい。 The reference object is most preferably a sphere, but it can define G or g, such as a checkerboard, as long as it can calculate a point serving as a measurement reference from point cloud data of a laser three-dimensional measurement apparatus. Good.
MSのレーザー3次元測定装置7の設置場所は、CSの基準物6を炭化室越しに見通せる場所であれば、特に制約はないが、MS平面からの距離が特定されている所定の位置に設置することが望ましい。
The MS laser three-
レーザー3次元測定装置7を使用した場合、レーザー式測量装置5を使用した場合に必要であった角度補正は不要となる。
When the laser three-
なお、この測定を複数回繰り返し、平均値を得ることで測定精度の向上が計れることはいうまでもない。 Needless to say, the measurement accuracy can be improved by repeating this measurement a plurality of times and obtaining an average value.
こうして得られる炉長Dの測定を定期的に継続していくことで、炉長の経時変化を以下の式により把握でき、コークス炉の炉体の劣化の進行度合いを評価することができる。 By continuously measuring the furnace length D obtained in this way, the change with time of the furnace length can be grasped by the following formula, and the degree of progress of deterioration of the furnace body of the coke oven can be evaluated.
δD = D2 − D1
ここで、D1はある測定時の炉長、D2はD1測定時より一定期間経過した時点での炉長、δDは一定期間の炉長の変化量を表す。
δD = D2-D1
Here, D1 represents the furnace length at a certain measurement, D2 represents the furnace length when a certain period has elapsed from the time of D1 measurement, and δD represents the amount of change in the furnace length over a certain period.
このδDの値から炉体の劣化の進行度合いの評価が可能となる。また、複数回の測定で得られた炉長データから回帰計算等により炉長変化量の予測式を導出し、炉メンテナンスに役立てることも可能である。
[実施形態3]
炭化室のCSの炉蓋を開放せず、炉蓋内側の耐火物面を基準物とし、実施形態2と同様の手順により炭化室の炉長を測定することも可能である。
The degree of progress of deterioration of the furnace body can be evaluated from the value of δD. It is also possible to derive a prediction formula for the amount of change in the furnace length by regression calculation or the like from the furnace length data obtained by a plurality of measurements, and use it for furnace maintenance.
[Embodiment 3]
It is also possible to measure the furnace length of the carbonization chamber by the same procedure as in the second embodiment without opening the CS furnace lid of the carbonization chamber and using the refractory surface inside the furnace lid as a reference object.
炉蓋は、ナイフエッジと呼ばれる気密を保つシール構造を有しており、これを炉枠に押し付けるようにして炉蓋内側の耐火物を炭化室内に入れて、断熱と気密を確保している。炉蓋内側の耐火物も長期間使用を継続すると厚みの減少・形状変化が起きる。ただし、炉蓋内側の耐火物は定期的に交換されており、寸法精度については確保されていると考えてよい。炉蓋を炉枠に押し付けた状態で、耐火物の位置が決まり、炉蓋内側の耐火物面と炉枠の距離は一定に保たれる。このことから、炉蓋内側の耐火物面をCSの基準物として使用が可能となる。 The furnace lid has an airtight seal structure called a knife edge, and the refractory inside the furnace lid is placed in the carbonization chamber so as to be pressed against the furnace frame to ensure heat insulation and airtightness. If the refractory inside the furnace lid is also used for a long time, the thickness will decrease and the shape will change. However, it may be considered that the refractory inside the furnace lid is regularly replaced and the dimensional accuracy is ensured. With the furnace lid pressed against the furnace frame, the position of the refractory is determined, and the distance between the refractory surface inside the furnace lid and the furnace frame is kept constant. This makes it possible to use the refractory surface inside the furnace lid as a CS reference.
炉長の測定方法については、基準物が炉蓋内側の耐火物となったことの他は、実施形態2と同じである。 The method for measuring the furnace length is the same as that of the second embodiment except that the reference object is a refractory inside the furnace lid.
本実施形態は、CS、MSの両方の炉蓋を開放する実施形態2の方法に比べ、CSの炉蓋を開放しないことから、測定時の外部の空気の流入が減り、炉内温度の低下、燃焼エネルギーロス、急激な温度変化によるレンガの劣化といったデメリットを極力小さくすることができる。 Compared with the method of the second embodiment in which both the CS and MS furnace lids are opened, the present embodiment does not open the CS furnace lid, so the inflow of external air during measurement is reduced and the furnace temperature is lowered. The disadvantages such as loss of combustion energy and deterioration of bricks due to rapid temperature changes can be minimized.
実施例1として図4に示す測定を実施した。 As Example 1, the measurement shown in FIG.
基準物となる直径の明らかな球体AをMSに、同様の球体BをCSに、AB間の距離Lを20mで設置した。基準物となる球体AB間の距離Lの確定は、次の手順で行った。中間デッキのMSのZ1に設置したレーザー3次元測定装置7から、中間デッキに置いた同様の球体CおよびDとMSの球体Aの方向(角度)と距離を測定し、同じく中間デッキのCSのZ2に設置したレーザー3次元測定装置7から、中間デッキに置いた球体CおよびDとCSの球体Bの方向(角度)と距離を測定し、球体A、B、C、Dの位置関係を確定させ、四角形ABCDのAB間が20mとなるように設置した。
A sphere A with a clear diameter serving as a reference object was set in MS, a similar sphere B was set in CS, and a distance L between AB was set at 20 m. The determination of the distance L between the spheres AB serving as the reference object was performed according to the following procedure. The direction (angle) and distance of the same sphere C and D placed on the intermediate deck and the sphere A of the MS are measured from the laser three-
レーザー3次元測定装置7による、AB間の距離Lの測定は次の手順で行った。
The measurement of the distance L between AB by the laser three-
S1に設置したレーザー3次元測定装置7から球体Aの距離を測定し、点群データを得た。同様に球体Bの距離を炭化室を通して測定し、点群データを得た。
The distance of the sphere A was measured from the laser three-
球体AおよびBの測定点群データから、球体AおよびBの球体の中心の位置を算出し、中心間の距離Lを求めた。結果を以下の表1に示す。表中のX、Y、Zはレーザー3次元測定装置7から球体AまたはBの中心の位置までの距離のX軸、Y軸、Z軸方向を示している。表中のδは、各軸方向の球体AとBの距離を示している。従って、各軸方向の距離の2乗の和の平方根を求めれば、球体AB間の距離Lを算出することができる。
From the measurement point cloud data of the spheres A and B, the positions of the centers of the spheres A and B were calculated, and the distance L between the centers was obtained. The results are shown in Table 1 below. X, Y, and Z in the table indicate the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the distance from the laser three-
設定したAB間の距離L=20mに対し、測定値は20.00226mとなり、誤差0.01%と良好な結果を得た。すなわち、四角形ABCDから定めたAB間距離と炭化室越しに測定して得られたAB間距離は高精度で一致することが確認できた。 With respect to the set distance L between AB = 20 m, the measured value was 20.00226 m, and an excellent result of 0.01% error was obtained. That is, it was confirmed that the AB distance determined from the square ABCD and the AB distance obtained by measurement through the coking chamber coincide with each other with high accuracy.
なお、図1に示した方法(従来方法)と図3に示す方法(本発明方法)を用いて炉長を測定したところ、本発明方法は従来方法の約1/3の時間で測定することできた。 In addition, when the furnace length was measured using the method shown in FIG. 1 (conventional method) and the method shown in FIG. 3 (invention method), the invented method should be measured in about 1/3 time of the conventional method. did it.
1 炭化室
2 燃焼室
3a 炉枠
3b 炉枠
4a 炉枠
4b 炉枠
5 レーザー式測量装置
6 基準物
7 レーザー3次元測定装置
8 基準物
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