Brevet FR2479984A1 — publié le 19811009

La présente invention concerne les dispositifs de contrôle de température et les procédés de contrôle de température, et elle porte plus particulièrement sur de tels dispositifs et procédés destinés à contrôler la température du coke au moment o il est éjecté d'un four à coke. L'invention concerne également le problème géné- ral du contrôle de la température et donc du fonctionne- ment d'un four à coke. Un aspect de l'invention porte sur un disposi- tif de contrôle de la température du coke au moment o il est éjecté d'un four à coke, comprenant: un capteur de température monté le long de l'orifice d'éjection d'un four à coke, ce capteur de température étant conçu de façon à fournir des signaux électriques représenta- tifs de la température détectée du coke au moment o il est éjecté en passant devant le capteur; et un cir- cuit qui est conçu de façon à diviser les signaux élec- triques provenant du capteur de température en incréments de temps, à déterminer le niveau de signal indiquant la température maximale détectée dans chacun de ces incré- ments de temps, et à fournir séquentiellement un signal de sortie qui correspond à l'ensemble de ces températu- res maximales détectées. Un second aspect de l'invention porte sur un procédé de contrôle de la température du coke au mo- ment o il est éjecté d'un four à coke, selon lequel on détecte continuellement la température du coke lorsqu'il est éjecté d'un four à coke, on;produit des si- gnaux électriques continus qui sont représentatifs des températures détectées, on divise les signaux élec- triques en incréments de temps, on détermine le niveau de signal représentant la température maximale détectée dans chacun de ces incréments de temps, et on produit séquentiellement un signal de sortie correspondant à toutes ces températures maximales détectées. L'invention est fondée sur la considération du fait qu'en analysant la température détectable du coke au moment o il sort d'un four à coke, on peut ef- fectivement avoir une bonne approximation des températu- res sur l'étendue des parois du four à coke. L'invention permet ainsi d'obtenir des renseignements de valeur et très souhaitables concernant le fonctionnement du four à coke et des régions froides ou des points chauds qui ap- paraissent à l'intérieur. On notera que lorsque la masse de colke sort du four, sa surface est refroidie par l'action de refroidis- sement de l'air ambiant, dans une mesure qui dépend des conditions climatiques existantes. Cependant, il existe à la surface du coke des fissures à l'intérieur desquel- les la température demeure pratiquement indépendante des conditions climatiques et ne dépend que de la tempé- rature locale de la majeure partie de la masse de coke. Une caractéristique importante de l'invention réside donc dans l'utilisation d'un circuit qui est conçu de façon àidentifier les températures de crête dans des incréments de temps finis, et donc dans des incréments de distance sur la masse de coke au fur et à mesure qu'elle est éjectée, ce qui permet d'obtenir des si- gnaux lisibles et utilisables concernant la variation de température dans la masse de coke. Le capteur de température peut commodément consister en un pyromètre. On peut employer des capteurs de température de façon à contrôler simultanément chaque côté de la mas- se de coke. On peut employer un réseau vertical de cap- teurs de température de façon à obtenir des mesures de température à plusieurs niveaux du four à coke. Au moment o la masse de coke est éjectée du four à coke, elle traverse habituellement un chariot de guidage avant de tomber dans des chariots à coke pour être évacuée., et, dans ce cas, le ou les capteurs peu- vent 9tre montés sur le chariot de guidage ou être as- sociés à ce dernier. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation schémati- que d'un dispositif correspondant à l'invention, monté à côté des ouvertures de sortie d'un four à coke La figure 2 est un schéma d'une partie du cir- cuit électrique du dispositif de la figure 1 La figure 3 est une représentation des fenêtres temporelles qui sont établies au cours du fonctionnement du circuit de la figure 2; et La figure 4 est un graphique montrant des si- gnaux de sortie caractéristiques qui apparaissent au cours du fonctionnement du dispositif de la figure 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, le coke 1 qui est éjecté par une sortie 2 d'une batterie de fours à coke 3 traverse un chariot de guidage 4 avant de tom- ber dans des chariots à coke (non représentés). Le cha- riot de guidage est associé à un chariot de commande 5. Un pyromètre optique à balayage 6 est monté sur le chariot de guidage et il est connecté au point de vue électrique à un circuit ou unité de traitement de signal 7 qui est porté par le chariot de commande-. Com- me le montre. la figure,l'éjection du coke à travers le chariot de guidage 4 permet au pyromètre 6 de ba- layer toute la longueur de la masse de coke, en pro- duisant des signaux électriques qui sont transmis par des fenêtres temporelles indiquées sur la figure 3 au circuit qui se trouve dans le chariot de commande et qui se présente sous la forme indiquée sur la figure 2. L'unité de traitement de signal accepte les signaux provenant du pyromètre 6 (figure 1) pendant que le coke est poussé hors du four, et elle les divise en intervalles de temps dans lesquels elle calcule auto- matiquement la température de crête absolue du coke. Connaissant la vitesse de poussée, on peut régler ces intervalles de façon qu'ils représentent des régions particulières de la paroi du four. Le pyromè- tre est choisi de façon à être sensible à la températu- re d'une région d'aire minimale et à avoir un temps de ré- ponsesuffisamment court pour être capable de séparer les températures dans les fissures. La commande d'ensemble du circuit de traitement- est effectuée à l'aide d'un détecteur de coke chaud 8, situé le long du pyromètre 6 sur le chariot de guidage 4. Ce dispositif est conçu de façon à détecter, pendant la poussée, la présence de coke dans la structure de guida- ge un certain temps avant que le coke atteigne la région qui est visée par le pyromètre. Pendant cette durée de retard, le circuit est mis en fonction et un enregistreur graphique à défilement est mis en marche de façon à pou- voir atteindre sa vitesse normale avant la réception de la température. Inversement, à la fin de la poussée, le signal du détecteur est lui-même retardé de façon que la masse de coke puisse quitter la région visée par le -pyromètre avant que l'enregistreur soit arrêté et que le circuit soit mis hors fonction. La figure 2 représente le schéma du dispositif. Le dispositif comprend essentiellement deux parties, à savoir un circuit de prélèvement de température de crête et le circuit logique de commande associé, dont les fonc- tions sont décrites ci-après. On notera que dans la description qui suit, le terme "haut" désigne un état logique "lue ( 12 V) et le terme "bas" désigne un état logique "O" (= O V). Le circuit de prélèvement de température de crête est constitué par des circuits intégrés 9, 10, 11, 12 et 13. Le circuit 9 est un circuitéchantillonneur- bloqueur qui fait fonction d'amplificateur à gain unité lorsque son entrée logique 14 est à l'état haut. Cepen- dant, lorsque l'entrée 14 passe à l'état bas, la derniè- re valeur présente à l'entrée est maintenue sur la bro- che de sortie 15. Si les entrées 16 et 17 du circuit 12 sont à l'étathaut, le signal d'entrée qui provient du pyromè- tre 6 et qui est transmis par le circuit amplificateur- séparateur 10 est appliqué sur la broche d'entrée 18 du circuit 9, et une certaine fraction de ce signal (fixée par la résistance variable 19) est appliquée sur la broche d'entrée non inverseuse 20 du circuit 11 (fonc- tionnant en comparateur). Si la tension d'entrée dépasse la tension présente sur la broche de sortie 15 du circuit 9, la sortie du comparateur il commute à l'état haut ce qui valide le circuit 9 par l'intermédiaire des circuits 12 et 13 qui sont des portes NON-ET triples. Le niveau de la sortie du circuit 9 s'élève vers la valeur d'en- trée et lorsqu'elle tente de dépasser la valeur présen- te sur la broche 20 de l'entrée inverseuse du circuit 11, la sortie de ce circuit passe à l'état bas ce qui invalide le circuit 9. Une fraction de la tension d'en- trée est ainsi conservée en mémoire. Si maintenant la tension d'entrée tombe au-dessous de la valeur conser- vée en mémoire, la sortie du comparateur 11 demeure à l'état bas. Le circuit 9 ne sera donc validé que si son signal d'entrée dépasse la valeur courantequi est conservée en mémoire, si bien que ce circuit fait fonc- tion de dispositif de détection de crête. On supposera que le circuit est dans l'état restauré. Lorsque le détecteur de coke 8 détecte la présence de coke dans le guide, il fait passer à l'état bas une broche d'entrée d'attaque de relais, 21* Le signal présent sur cette broche est inversé par un circuit 22 (porte NON- ET) qui bloque un transistor 24 par l'intermédiaire d'un circuit intégré 23 (porte NON-OU), ce qui valide un oscillateur maitre 25. Si- multanément, la sortie du circuit intégré 26 (porte NON-OU) passe à l'état haut, ce qui commute à l'état conducteur un transistor 27 qui fait démarrer l'en- registreur graphique à défilement 28 par l'intermé- diaire d'un relais 29. Le premier front de sens po- sitif de l'oscillateur 25 (broche 30) déclenche un circuit intégré monostable (31) dont la sortie (broche 32) passe à l'état haut, ce qui invalide le circuit intégré 9 par l'intermédiaire des cir- cuits intégrés 12 et 13. L'autre sortie du circuit 31 (broche 33) déclenche le circuit intégré monostable 34 au bout d'un court retard, et la sor- tie du circuit 34 (broche 35) valide un circuit intégré 36 (circuit échantillonneur-bloqueur) pendant 0,5 ms. La dernière valeur mémorisée par lecircuit intégré 9 avant qu'il soit invalidé est ainsi appliquéeau circuit intégré 36, et donc à l'enregistreur graphique à défile- ment, par l'intermédiaire de la broche de sortie 49. Une fois que le circuit 31 est arrivé à la fin de sa durée de temporisation, la broche 32 passe à l'état haut. Cette transition de sens positif est inversée par un circuit intégré 37 (double porte NON-ET), re- tardée et inversée à nouveau par un circuit intégré 38 (double porte NONET) et différentié. Cette impulsion de sens positif commute un transistor 39 à l'état con- ducteur, ce qui décharge le condensateur de mémoire du circuit 9 et force donc la sortie à zéro. Du fait que la broche 17 du circuit 12 est maintenant à l'état haut, le circuit de prélèvement de valeur de crête est main- tenant validé et prêt à accepter les signaux provenant du pyromètre 6. La séquence de fonctionnement ci-dessus se répète à chaque transition positive de l'oscillateur dont la période est fixée par une résistance varia- ble 40 de façon à représenteru une région con- plète à la vitesse de poussée qui intervient. On peut résumer de la manière suivante le fonctionnement d'ensemble du circuit: 1. Le circuit de prélèvement de valeur de crête accep- te les signaux du pyromètre. 2. Le circuit de prélèvement de valeur de cr8te est in- validé. 3. La dernière valeur est échantillonnée et appliquée à l'enregistreur graphique à défilement. 4. Le circuit de prélèvement de valeur de crête est mis à zéro. 5. Le circuit de prélèvement de valeur de crête est validé. 6. Le circuit de prélèvement de valeur de crête accep- te les signaux de pyromètre. La figure 3 représente un diagramme logique séquentiel. Sur cette figure, la ligne 41 représente le signal de sortie de l'oscillateur 25, la ligne 42 repré- sente le signal dé la sortie 32 du circuit 31, la ligne 43 représente le signal de la sortie 35 du circuit 34 et la ligne 44 représente le signal sur la base du transistor 39. La durée qui est indiquée par la ligne représente la période d'horloge réglable. Le dispositif continue à fonctionner jusqu'à ce que la poussée se termine, et à ce moment le détec- teur de coke 8 détecte la fin de la masse de coke et force l'entrée 21 à l'état haut. Le signal de sortie de sens négatif du circuit 22 déclenche le circuit intégré monostable 46, dont la sortie 47 passe à l'état haut pendant environ 3 s, ce qui maintient le circuit en fonctionnement jusqu'à ce que le coke ait quitté le guide. L'examen de la figure 4 et la comparaison des signaux de sortie caractéristiques 48 qui provien- nent directement du pyromètre à balayage et des si- gnaux de sortie finals 49 du dispositif, après traite- ment par le circuit de la figure 2, montrent l'impor- tance réelle de la caractéristique apportée par l'in- vention. Les signaux de sortie du pyromètre donnent une courbe complexe et confuse qui ne peut réellement pas être employée utilement. Le signal de sortie de l'instrument four- nissant, sur le graphique représenté, un histogramme pour des intervalles discrets finis s'étendant sur la masse de coke,permet l'identification des températures sur la longueur du carneau du four à coke, ce qui per- met de détecter et de traiter tous problèmes ou défauts se manifestant dans des zones du carneau. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et répré- senté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de la température du coke (1) au moment o il est éjecté d'un four à coke (3), caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de tempéra- ture (6) monté le long de l'ouverture d'éjection (2) du four à coke, ce capteur de température étant conçu de fa- çon à fournir des signaux électriques représentatifs de la température détectée du coke lorsqu'il est éjecté en passant devant le capteur; et un circuit (7) qui est conçu de façon à diviser en incréments de temps les signaux électriques qui proviennent du capteur de tempé- rature, à déterminer un niveau de signal indicatif de la température maximale détectée dans chacun des ces incréments de temps, et à fournir séquentiellement un signal de sortie correspondant à toutes ces tempéra- tures maximales détectées. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le capteur de température (6) consiste en un pyromètre. 3. Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 ou 2, caractérisé en ce que des capteurs de température (6) sont disposés de façon à contrôler si- multanément la température de chaque côté de la masse de coke. 4. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un réseau vertical de capteurs de température (6) destiné à fournir des mesures de température à plusieurs niveaux du four à coke. 5. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou les cap- teurs de température (6) sont montés sur un chariot de guidage (4) ou sont associés à un tel chariot, et le coke traverse ce chariot en passant du four à coke vers des chariots à coke. 6. Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de coke chaud (8) qui est conçu de façon à détecter l'éjection du coke chaud à partir du four à coke et à déclencher le fonctionnement du ou des cap- teurs de température (6) sous la dépendance de cette éjection. 7. Procédé de contr8le de la température du coke (1) au moment o il est éjecté d'un four à coke (3),caractérisé en ce qu'on détecte de façon continue la température du coke lorsqu'il est éjecté d'un four à coke, on produit des signaux électriques continus qui sont représentatifs des températures détectées, on divise les signaux électriques en incréments de temps, on détermine le niveau de signal indiquant la température maximale détectée dans chacun de ces in- créments de temps, et on produit séquentiellement un signal de sortie qui correspond à toutes ces tempé- ratures maximales détectées.