特開 2024-172660 コークス炉の装炭レベル測定装置及び操業方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172660

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】コークス炉の装炭レベル測定装置及び操業方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 37/02 20060101AFI20241205BHJP

   C10B 41/00 20060101ALI20241205BHJP

   G01F 23/284 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

C10B37/02

C10B41/00

G01F23/284

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090516

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】593207271

【氏名又は名称】株式会社ＷＡＤＥＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】萱野 早衛

【テーマコード（参考）】

2F014

4H012

【Ｆターム（参考）】

2F014FC02

4H012EA01

(57)【要約】

【課題】コークス炉からの高温や粉塵等の影響を防ぐとともに、ノイズレベルを低くして装炭レベルをより正確に測定する。
【解決手段】装炭車１の受炭ホッパー１０から給炭装置１２により石炭投入シュート１１に送られ、コークス炉１００の装炭口１０２を通じてコークス炉１００の内部に供給され、堆積している石炭Ｃの表面に検出波Ｍを送信し、石炭Ｃの表面で反射された検出波Ｍの反射波Ｍ′を受信して装炭レベルを測定するために、装炭車１の内部に設置される装置であって、検出波Ｍの送受信手段２０と、石炭投入シュート１１の天井面１１ａの開口１１ｂとをガイドパイプ４０で連結し、送受信手段２０からの検出波Ｍをガイドパイプ４０及び石炭投入シュート１１の内部を伝搬させるとともに、装炭車１を、石炭投入シュート１１が装炭口１０２の直上となる位置にて停止させ、停止位置にて複数回装炭レベルを測定し、その平均値を求める測定モードを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装炭車の受炭ホッパーから給炭装置により石炭投入シュートに送られ、コークス炉の装炭口を通じて前記コークス炉の内部に供給され、堆積している石炭の表面に検出波を送信し、前記石炭の表面で反射された前記検出波の反射波を受信して装炭レベルを測定するために、前記装炭車の内部に設置される装置であって、
前記検出波の送受信手段と、前記石炭投入シュートの天井面の開口とをガイドパイプで連結し、前記送受信手段からの前記検出波を前記ガイドパイプ及び前記石炭投入シュートの内部を伝搬させるとともに、
前記装炭車を、前記石炭投入シュートが前記装炭口の直上となる位置にて停止させ、停止位置にて複数回装炭レベルを測定し、その平均値を求める測定モードを備えることを特徴とするコークス炉の装炭レベル測定装置。

【請求項2】

複数回装炭レベルを測定し、得られた受信ビート波形と前記受信ビート波形をFFT処理することにより得られる距離スペクトル波形のいずれか一方または両方を加算平均することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。

【請求項3】

前記ガイドパイプは、一端が前記石炭投入シュートに連結し、９０°屈曲部を介して他端に前記送受信手段に連結するアンテナを収容するとともに、前記９０°屈曲部に反射板を備え、前記反射板により管内を開閉することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。

【請求項4】

前記ガイドパイプの前記石炭投入シュートとの連結箇所に、防塵・防熱フィルタを備えることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。

【請求項5】

請求項１～４の何れか１項に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置を用いて装炭レベルを測定するとともに、装炭レベルの測定結果を基に装炭を行うことを特徴とするコークス炉の操業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コークス炉における装炭レベルを測定するための測定装置に関する。また、本発明は、前記測定装置を用いて装炭作業を行う操業方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コークス炉では、上面に複数の装炭口が設けられており、石炭を積んだ装炭車を移動させながら石炭を装炭口から順次投入している。その際、コークス炉内に投入された石炭の装炭レベルを測定し、できるだけ多く装炭して生産性を上げることが求められている。

【0003】

本出願人も先に、装炭レベルを正確に、更にはコークス炉からの粉塵や熱の影響を防ぐために、特許文献１、２に示す装炭レベル測定装置を提案している。これらの装炭レベル測定装置では、コークス炉の装炭口に石炭を投入するための石炭投入シュートにガイドパイプの一端を連結し、ガイドパイプの多端にマイクロ波やミリ波の送受信手段を配置して検出波をガイドパイプの内部を伝搬させる構成となっている。そのため、ガイドパイプにより検出波の送受信手段をコークス炉の装炭口から離間させることができ、装炭口を通じてコークス炉からの粉塵や熱の影響を低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４９５６７５号公報

【特許文献2】特許第６６６９９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１、２に記載の装炭レベル測定装置では、検出波を石炭投入シュートやガイドパイプの内部を伝搬させる構成となっているため、装炭口を通じてコークス炉からの粉塵がガイドパイプの内壁やアンテナのアンテナ面に付着してノイズレベルが高くなるおそれがある。

【0006】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、コークス炉からの高温や粉塵等の影響を防ぐとともに、ノイズレベルを低くして装炭レベルをより正確に測定できる装炭レベル測定装置を提供することを目的とする。また、装炭レベルの測定値を基に装炭を行い、効率よくコークス炉を操業する方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本発明は、下記（１）～（４）のコークス炉の装炭レベル測定装置を提供する。

【0008】

（１） 装炭車の受炭ホッパーから給炭装置により石炭投入シュートに送られ、コークス炉の装炭口を通じて前記コークス炉の内部に供給され、堆積している石炭の表面に検出波を送信し、前記石炭の表面で反射された前記検出波の反射波を受信して装炭レベルを測定するために、前記装炭車の内部に設置される装置であって、
前記検出波の送受信手段と、前記石炭投入シュートの天井面の開口とをガイドパイプで連結し、前記送受信手段からの前記検出波を前記ガイドパイプ及び前記石炭投入シュートの内部を伝搬させるとともに、
前記装炭車を、前記石炭投入シュートが前記装炭口の直上となる位置にて停止させ、停止位置にて複数回装炭レベルを測定し、その平均値を求める測定モードを備えることを特徴とするコークス炉の装炭レベル測定装置。
（２） 複数回装炭レベルを測定し、得られた受信ビート波形と前記受信ビート波形をFFT処理することにより得られる距離スペクトル波形のいずれか一方または両方を加算平均することを特徴とする（１）に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。
（３） 前記ガイドパイプは、一端が前記石炭投入シュートに連結し、９０°屈曲部を介して他端に前記送受信手段に連結するアンテナを収容するとともに、前記９０°屈曲部に反射板を備え、前記反射板により管内を開閉することを特徴とする（１）または（２）に記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。
（４） 前記ガイドパイプの前記石炭投入シュートとの連結箇所に、防塵・防熱フィルタを備えることを特徴とする（１）～（３）の何れか１つに記載のコークス炉の装炭レベル測定装置。

【0009】

また、上記課題を解決するために本発明は、下記（５）のコークス炉の操業方法を提供する。

【0010】

（５） （１）～（４）の何れか１つに記載のコークス炉の装炭レベル測定装置を用いて装炭レベルを測定するとともに、装炭レベルの測定結果を基に装炭を行うことを特徴とするコークス炉の操業方法。

【発明の効果】

【0011】

本発明の装炭レベル測定装置によれば、コークス炉からの高温や粉塵等の影響を防ぐとともに、ノイズレベルを低くして装炭レベルをより正確に測定することができる。

【0012】

また、本発明のコークス炉の操業方法によれば、ノイズレベルを低くして装炭レベルをより正確に測定することにより、正確な装炭が可能になり、効率的にコークス炉を操業することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の装炭レベル測定装置の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、ガイドパイプの他の例を示す断面図である。

【図3】図３は、防塵・防熱フィルタを示す断面図である。

【図4A】図４Ａは、反射板の開閉動作を説明する図であり、反射板による「開状態」についてガイドパイプの傾斜部における反射板の取り付け部分を示す断面図である。

【図4B】図４Ｂは、反射板の開閉動作を示す図であり、反射板による「閉状態」を図４Ｃの矢印Ａ方向から見た上面図である。

【図4C】図４Ｃは、反射板の開閉動作を示す図であり、反射板による「閉状態」を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

【0015】

［装炭レベル測定装置］
図１は、本発明の装炭レベル測定装置（以下、「測定装置」という。）の全体構成を示す断面図である。図示されるように、測定装置の全体が一般的な装炭車１の内部に設置される。装炭車１は、外部から供給された石炭Ｃを貯留する受炭ホッパー１０と、受炭ホッパー１０の石炭Ｃを石炭投入シュート１１に送るための給炭装置１２とを備えている。なお、給炭装置１２は、スクリューフィーダーやテーブルフィーダー等が一般的である。また、石炭投入シュート１１の下方端部には、下端が内方に狭窄してコークス炉１００の装炭口１０２の口径に合わせたスリーブ１３が外装されている。そして、装炭車１は、コークス炉１００の上面に固定されたレール１０１に沿って、例えば図示されるように紙面の前後方向に移動する。

【0016】

石炭投入シュート１１の天井面１１ａの中央部分には開口１１ｂが形成されており、開口１１ｂにガイドパイプ４０の一端が取り付けられている。ガイドパイプ４０は、略Ｌ字状を呈しており、石炭投入シュート１１の開口１１ｂに連結する第１の立管部４０Ａと、石炭投入シュート１１の天井面１１ａと平行な水平管部４０Ｂとで構成されている。また、第１の立管部４０Ａと水平管部４０Ｂとの連結部分となる傾斜部４０Ｄは９０°屈曲部であり、傾斜部４０Ｄは第１の反射板４１を備えている。第１の反射板４１は４５°反射板であり、反射面が石炭投入シュート１１の開口１１ｂとアンテナ２２を向くように４５°下方に傾斜している。更に、水平管部４０Ｂの第１の反射板４１とは反対側の端部にアンテナ２２が収容されており、アンテナ２２には検出波Ｍの送受信手段２０が取り付けられている。なお、アンテナ２２には、誘電体レンズ（アンテナレンズ）２３が付設されていてもよい。

【0017】

このように構成される装炭車１では、スリーブ１３がコークス炉１００の装炭口１０２の直上となる位置にて停止し、受炭ホッパー１０の石炭Ｃを給炭装置１２で石炭投入シュート１１に送り、スリーブ１３から装炭口１０２を通じて石炭Ｃをコークス炉１００に投入する。そして、送受信手段２０からの検出波Ｍを、図中に一点鎖線で示すように、アンテナ２２を介してガイドパイプ４０、次いで石炭投入シュート１１を伝搬させ、装炭口１０２を通じてコークス炉１００に堆積している石炭Ｃ′へと送る。石炭Ｃ′の表面で反射された検出波Ｍの反射波Ｍ′は、これとは逆の経路を辿って送受信手段２０で受信され、送受信の時間差を基に、装炭レベルを測定する。

【0018】

このような装炭レベルの測定に際して、ガイドパイプ４０の内壁やアンテナ２２のアンテナ面、誘電体レンズ２３が付設されている場合は誘電体レンズ２３のレンズ面、第１の反射板４１の反射面、更に後述するように断熱板３１（図３参照）を付設した場合には断熱板３１に。コークス炉１００からの粉塵が付着して、ノイズレベルが高くなるおそれがある。そこで、本発明では、装炭車１を、スリーブ１３がコークス炉１００の装炭口１０２の直上となる位置にて停止させ、停止した状態で、装炭を止めて、複数回（Ｎ回）繰り返して装炭レベルの測定を行い、得られた受信データスペクトル波形を加算平均することにより、フロアノイズ電力を１／Ｎだけ下げる。この測定モードにより、ノイズレベルの低減とともに、アンテナ２２の開口径をより小さくすることができ、省スペースにできる。

【0019】

また、上記と同様にして複数回の装炭レベルの測定を行い、得られた受信ビート波形と前記受信ビート波形をＦＦＴ処理することにより得られる距離スペクトル波形のいずれか１方または両方を加算平均することにより、フロアノイズ電力を１／Ｎだけ下げることもできる。

【0020】

また、ガイドパイプ４０は、図２に示すように、水平管部４０Ｂから図中の上方垂直に延びる第２の立管部４０Ｃで構成し、第２の立管部４０Ｃにアンテナ２２を収容することもできる。また、ガイドパイプ４０の水平管部４０Ｂと第２の立管部４０Ｃとの連結部に、第２の反射板４２を設ける。第２の反射板４２は、４５°反射板であり、反射面が第１の反射板４１と第２の立管部４０Ｃのアンテナ２２を向くように４５°上方に傾斜している。

【0021】

このようなガイドパイプ４０により、図１に比べて、コークス炉１００の装炭口１０２から送受信手段２０をより遠くに離間させることができる。

【0022】

更には、装炭口１０２を通じてコークス炉１００からの粉塵の侵入を防ぐために、図３に示すように、石炭投入シュート１１の開口１１ｂを塞いで防塵・防熱フィルタ３０を取り付けてもよい。防塵・防熱フィルタ３０は、耐熱材料からなり、ミリ波またはマイクロ波を透過し、気体を透過しない非通気性の断熱板３１と、断熱材料からなり、ミリ波またはマイクロ波を透過する板材の全面に貫通孔３２ａを多数形成して通気性を持たせたフィルタ板３２とを離間させ、枠体３３で包囲したものである。断熱板３１及びフィルタ板３２は、例えばセラミック製とすることができる。

【0023】

また、枠体３３には、断熱板３１とフィルタ板３２との間の空間Ｓにパージ用ガスを供給するためのガス供給口３５が付設されている。尚、枠体３３の内壁に隔壁３６を設けるとともに、隔壁３６にフィルタ板側に傾斜している突出口３７を形成してもよい。これにより、ガス供給口３５からのパージ用ガスが効率よくフィルタ板３２へと供給され、貫通孔３２ａを通じて開口１１ｂへと流出させることにより、粉塵の侵入を防ぐことができる。

【0024】

パージ用ガスで防ぎきらなかった粉塵が断熱板３１に付着するが、断熱板３１は、装炭中にコークス炉１００の装炭口１０２からの火炎を受けて高温になるため、タールを含んだ付着物となり、溶けて落下する。そのため、断熱板３１に付着物があっても、装炭レベルの測定に対する影響は殆どない。

【0025】

なお、図示は省略するが、断熱板３１及びフィルタ板３２に把手を取り付け、枠体３３の外部に引き出す構成とすることもでき、引き出した断熱板３１及びフィルタ板３２の清掃を簡便することができる。また、断熱板３１を第１の立管部４０Ａの軸線に対して傾斜させてもよい。また、断熱板３１のみとしフィルタ板３２を省略することもできる。
なお、断熱板３１をつけるとガイドパイプ４０内への粉塵の侵入を防止できる。したがって、ガイドパイプ４０、反射板４１及び誘電体レンズ（アンテナレンズ）２３に粉塵除去対策をする必要もない。そして、断熱板３１のみに粉塵除去対策をすればよい。

【0026】

上記した図１及び図２の測定装置において、ガイドパイプ４０の第１の反射板４１及び第２の反射板４２を開閉式にすることもできる。ここでは、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに、図１に示した測定装置における第１の反射板４１を例にして示す。

【0027】

なお、図４Ａ～図４Ｃは、第１の反射板４１の開閉動作を示す図である。そして、図４Ａは、ガイドパイプ４０の傾斜部４０Ｄにおける第１の反射板４１の取り付け部分を示す断面図であり、第１の反射板４１による「開状態」を示す図である。また、図４Ｂは、第１の反射板４１による「閉状態」を図４Ｃの矢印Ａ方向から見た上面図である。また、図４Ｃは、第１の反射板４１による「閉状態」を示す側面図である。

【0028】

図１に示すように、ガイドパイプ４０の第１の立管部４０Ａと水平管部４０Ｂとは、第１の立管部４０Ａから水平管部４０Ｂに向かって４５度の角度で上方に傾斜する傾斜部４０Ｄで連結されており、傾斜部４０Ｄに第１の反射板４１が設けられる。図４Ｂに示すように、第１の反射板４１は、四角形状の板材であり、その一方の反射面４１ａに沿ってヒンジ４４が取り付けられている。図４Ａに示すように、ヒンジ４４は傾斜部４０Ｄに設けられた取付片４５の一方の側のヒンジ取付部４５ａに取り付けられている。そして、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１の反射板４１は、ヒンジ４４を起点として符号Ｒで示すように回動する。

【0029】

図４Ｂに示すように、ガイドパイプ４０の傾斜部４０Ｄは一部が開口しており、第１の反射板４１を図中の右側に回動させ、開口４９に蓋をすることにより「閉状態」を形成する。また、図４Ａに示すように、第１の反射板４１を図中の左方向に回動させ、開口４９を解放することにより「開状態」を形成する。

【0030】

また、第１の反射板４１の「閉状態」を維持するために、図４Ｂに示すように、第１の反射板４１の他方の辺４１ｂを係止する。係止方法としては、例えば、図４Ａに示すように、傾斜部４０Ｄの取付片４５の他方の側に屈曲した垂下片４５ｂを形成し、この垂下片４５ｂに、ヒンジ４４と対向して止め金具４７を取り付ける。一方、第１の反射板４１の他方の辺４１ｂには、止め金具４７と対向する位置に、断面Ｌ字状に突出する係止部４６を付設する。また、止め金具４７には、符号Ｔで示す方向に回動するピン４８を有しており、第１の反射板４１で傾斜部４０Ｄの開口４９を塞いだ状態で、ピン４８を図中の上方に回動して係止部４６に係合させる。これにより、図４Ｃに示すように、「閉状態」を構成する。

【0031】

このように第１の反射板４１を開閉式とし、図４Ａに示すように、「開状態」とすることにより、第１の反射板４１の反射面４１ａへの付着物や、ガイドパイプ４０の内壁への付着物、アンテナ２２への付着物を容易に除去することができる。

【0032】

なお、図２に示すガイドパイプ４０においても、第２の反射板４２を同様の開閉式にする。

【0033】

［操業方法］
本発明はまた、上記の測定装置を用いて装炭作業を行う方法に関する。即ち、測定装置を用い、装炭レベルを正確に測定し、コークス炉１００を効率よく操業する。

【符号の説明】

【0034】

１ 装炭車
１０ 受炭ホッパー
１１ 石炭投入シュート１１
１１ａ 天井面
１１ｂ 開口
１２ 給炭装置
２０ 送受信手段
２２ アンテナ
３０ 防塵・防熱フィルタ
３１ 断熱板
３２ フィルタ板
４０ ガイドパイプ
４０Ａ 第１の立管部
４０Ｂ 水平管部
４０Ｃ 第２の立管部
４０Ｄ 傾斜部
４１ 第１の反射板
４２ 第２の反射板
４４ ヒンジ
４５ 取付片
４６ 係止部
４７ 止め金具
４８ ピン
４９ 開口
１００ コークス炉
１０１ レール
１０２ 装炭口
Ｃ、Ｃ′ 石炭
Ｍ 検出波
Ｍ′ 反射波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】