(57)【要約】【課題】補償導線断線のおそれがなく、燃焼室炉長ならびに炉幅方向の正確な温度分布が測定できる、コークス炉燃焼室の温度を測定する温度測定装置およびその温度測定装置を用いたコークス炉燃焼室の温度管理システムを提供することを課題とする。【解決手段】複数設置の、温度センサと温度データを書き込み送信する無線タグから構成される温度検出器と、該温度検出器に温度データの書き込み指示を行うとともに、前記無線タグに書き込まれた温度データおよび無線タグＩＤを受信する無線タグリーダと、前記温度データを温度値へ変換し、燃焼室の炉長方向温度分布を表示する温度測定装置とを備える。【選択図】図１
2010150528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室に沿って配列された燃焼室フリューの温度を測定するコークス炉燃焼室の温度測定装置であって、
複数設置の、温度センサと温度データを書き込み送信する無線タグから構成される温度検出器と、
前記無線タグに書き込まれた温度データおよび無線タグＩＤを受信する無線タグリーダと、
前記温度データを温度値へ変換し、燃焼室の炉長方向温度分布を表示する温度測定装置とを備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコークス炉燃焼室の温度測定装置を用いて得た炉長方向温度分布と目標とする炉長方向温度分布との比較に基づいて、燃焼状態を管理・制御する管理・制御装置を備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度管理システム。
【請求項３】
コークス炉の炭化室に沿って配列された燃焼室フリューの温度を測定するコークス炉燃焼室の温度測定装置であって、
複数設置の、温度センサと温度データを書き込み送信する無線タグから構成される温度検出器と、
前記無線タグに書き込まれた温度データおよび無線タグＩＤを受信する無線タグリーダと、
前記温度データを温度値へ変換し、複数の燃焼室の温度分布を表示する温度測定装置とを備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載のコークス炉燃焼室の温度測定装置を用いて得た複数の燃焼室の温度分布と、目標とする複数の燃焼室の温度分布との比較に基づいて、燃焼状態を管理・制御する管理・制御装置を備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉燃焼室の温度を測定する温度測定装置およびその温度測定装置を用いたコークス炉燃焼室の温度管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コークスの製造は、多数の炭化室を備えたコークス炉を用いて、数窯置きに石炭装入、乾留、コークス窯出しというサイクルを繰り返す、窯出しスケジュールに従って行われる。そして、炭化室の温度は、炭化室の両側にある燃焼室の温度を調整することによって管理されている。
【０００３】
通常、燃焼室は炉団単位で燃焼制御されるので、炉幅方向に並んだ燃焼室は各燃焼室間で燃焼にばらつきがないことが望ましい。また、一つの燃焼室は炉長方向に並んだ複数のフリュー列からなり、効率良く乾留、窯出しができるよう炉長方向に向かって緩やかな温度勾配をつけるように調整している。炉長方向の燃焼もばらつきがないことが望ましい。
【０００４】
燃焼室の炉長方向のフリュー温度分布にばらつきがあると、適性な温度勾配を保つことができずに、乾留不良による品質低下や、押詰まりによる操業トラブルを引き起こす可能性がある。
【０００５】
これまでのコークス炉の炉温測定技術としては、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、多数の隣り合った炭化室、燃焼室列をもつコークス炉において、燃焼室列内の燃焼室のヘヤピントップ下端から１ｍ下方の間の燃焼室雰囲気温度を測定するものである。これにより、炭化室上部の乾留状況を支配する温度を測定することができるので、コークス炉の乾留状況の管理が容易かつ正確に実施でき、操業の安定化、コークス品質の均一化が期待できるとしている。
【０００６】
また、特許文献２には、可搬式の熱電対と、可搬式のケース内に、温度変換器および温度データを無線で送信する送信手段を備え、送信される温度データを受信する受信手段を備えた温度測定装置、およびこの温度測定装置を用いたコークス炉燃焼室の温度管理システムが開示されている。
【特許文献１】特開昭５５−１２９４８４号公報
【特許文献２】特開２００６−７００７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術にあっては、燃焼室フリュー列の一部のフリューを測定して燃焼室の温度として代表させるものであり、また、熱電対の測定位置は固定されているため、任意の燃焼室フリューの温度を測定することができず燃焼室における炉長ならびに炉幅方向の温度バランスを把握することもできない、という問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示された技術にあっては、可搬式の熱電対と可搬式のケース内に設けられた温度変換器を接続する補償導線がコークス炉上に設置されるため、炭化室へのコークス装入作業や補修作業などと干渉して切断される場合がある、という問題がある。さらに、数十窯の燃焼室に温度計を設置する場合には、配線が多数となるため、収納スペースの確保、耐熱素材の採用、断線防止など課題が多くなる。
【０００９】
本発明では、これら従来技術の問題点に鑑み、補償導線断線のおそれがなく、燃焼室炉長ならびに炉幅方向の正確な温度分布が測定できる、コークス炉燃焼室の温度を測定する温度測定装置およびその温度測定装置を用いたコークス炉燃焼室の温度管理システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は次の発明により解決される。
【００１１】
［１］コークス炉の炭化室に沿って配列された燃焼室フリューの温度を測定するコークス炉燃焼室の温度測定装置であって、複数設置の、温度センサと温度データを書き込み送信する無線タグから構成される温度検出器と、前記無線タグに書き込まれた温度データおよび無線タグＩＤを受信する無線タグリーダと、前記温度データを温度値へ変換し、燃焼室の炉長方向温度分布を表示する温度測定装置とを備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度測定装置。
【００１２】
［２］上記［１］に記載のコークス炉燃焼室の温度測定装置を用いて得た炉長方向温度分布と目標とする炉長方向温度分布との比較に基づいて、燃焼状態を管理・制御する管理・制御装置を備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度管理システム。
【００１３】
［３］コークス炉の炭化室に沿って配列された燃焼室フリューの温度を測定するコークス炉燃焼室の温度測定装置であって、複数設置の、温度センサと温度データを書き込み送信する無線タグから構成される温度検出器と、前記無線タグに書き込まれた温度データおよび無線タグＩＤを受信する無線タグリーダと、前記温度データを温度値へ変換し、複数の燃焼室の温度分布を表示する温度測定装置とを備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度測定装置。
【００１４】
［４］上記［３］に記載のコークス炉燃焼室の温度測定装置を用いて得た複数の燃焼室の温度分布と、目標とする複数の燃焼室の温度分布との比較に基づいて、燃焼状態を管理・制御する管理・制御装置を備えることを特徴とするコークス炉燃焼室の温度管理システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱電対と温度変換器を接続する補償導線が不要なため、他作業との干渉が発生しないという効果がある。また、温度センサを常設することが可能となり、取付け、取り外し作業を省略することができることから、作業負荷を軽減できるメリットもある。さらに、容易に測定点数を増やすことができるため、燃焼室炉長ならびに炉幅方向の正確な温度分布が測定でき、より精度の高いコークス炉燃焼室の温度管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係るコークス炉燃焼室の温度測定装置および温度管理システムの構成例を示す図である。
【図２】温度検出器部分の詳細構成例(その１)を示す図である。
【図３】温度センサから無線タグリーダまでの構成ならびに情報の流れ(その１)を説明する図である。
【図４】管理方法の相違(その１)を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態に係るコークス炉燃焼室の温度測定装置および温度管理システムの構成例を示す図である。
【図６】温度検出器部分の詳細構成例(その２)を示す図である。
【図７】温度センサから無線タグリーダまでの構成ならびに情報の流れ(その２)を説明する図である。
【図８】管理方法の相違(その２)を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係るコークス炉燃焼室の温度測定装置および温度管理システムの構成例を示す図である。また、図２は、温度検出器部分の詳細構成例(その１)を示す図である。また、図３は、温度センサから無線タグリーダまでの構成ならびに情報の流れ(その１)を説明する図である。さらに、図４は、管理方法の相違(その１)を説明する図である。なお、以下では温度センサとして熱電対を用いた例で説明を行っているが、本発明はこれに限るものではない。
【００１８】
図中、１は熱電対を、１ａ、１ｂは熱電対(測定用)、熱電対(校正用)を、２は無線タグを、２ａ、２ｂは無線タグ(測定用)、無線タグ(校正用)を、３は温度検出器を、４は燃焼室を、５は炭化室を、６は無線タグリーダを、７は温度測定装置を、８は管理・制御装置を、２０は制御部を、２１はメモリを、２２は送受信部を、２３は無線タグ２のアンテナを、６０は無線タグリーダ６のアンテナを、７０は温度変換器を、および７１は温度分布表示器をそれぞれ表す。
【００１９】
先ず、図１を用いてシステム全体の概要を説明する。コークス炉の炉幅方向に燃焼室４と炭化室５が交互に配置されており、その燃焼室４の上部炉長方向に複数設けられた点検口に温度検出器３を設置する。
【００２０】
温度検出器３は、後述する熱電対１の起電力を測定し、後述する無線タグ２のアンテナ２３より温度データおよび無線タグＩＤを無線タグリーダ６に送信する。
【００２１】
無線タグリーダ６は、温度検出器３より送信された温度データおよび無線タグＩＤを受信し、温度測定装置７へ出力する。
【００２２】
温度測定装置７では、先ず、受信した上記温度データを温度変換器７０にて温度値へ変換する。さらに、この処理を複数の温度検出器３に対して行い、無線タグＩＤに該当する燃焼室位置に対応させて、温度分布表示器７１により、各温度検出器３にて検出された温度値を炉長方向の温度分布として表示する。そしてこれらの結果を、管理・制御装置８に出力する。
【００２３】
管理・制御装置８では、送られてきた燃焼室温度測定値と燃焼室温度目標値とを比較して、燃焼状態を管理・制御するために燃焼バルブなどを細かく調整する。
【００２４】
図４（ａ）は従来技術、（ｂ）は本発明における管理方法を説明している。従来技術では、例えば入側および出側のそれぞれ２点ならびに中央部１点の炉長方向計５点などと温度測定箇所が少ないのに対して、本発明では、温度測定箇所を容易に増やすことが可能である。このため、燃焼室温度目標に対して、温度偏差が発生していることを細かく検知できる。そして例えば、燃焼室温度目標に対して燃焼室温度測定値が下回っている場合は、低温による乾留不足が懸念されるため、燃焼系を制御する(バーナー調整など)。このように、燃焼室温度目標に燃焼室温度を精度よく合わせることができ、良好な乾留を実現することができる。
【００２５】
温度検出器３は、熱電対１と無線タグ２から構成され、測定箇所の温度に応じて発生する熱電対１からの起電圧（＝温度データ）を、無線タグ２内部の制御部２０に取り込み、無線タグ２内部にあるメモリ２１に書き込む。次に、上記メモリ２１に格納した温度データおよび無線タグＩＤを、無線タグ２の送受信部２２およびアンテナ２３を通して、無線タグリーダ６に送信する(図３、２参照)。
【００２６】
なおこの際、図２に示すように、温度検出器３に測定用の熱電対(測定用)１ａおよび無線タグ(測定用)２ａとは別に、冷接点補償用に熱電対(校正用)１ｂおよび無線タグ(校正用)２ｂを設けて、校正用データを同時に採取および送信すれば測定の精度がより増す。
【００２７】
無線タグリーダ６では、無線タグ２から送信された上記温度データおよび無線タグＩＤをアンテナ６０を通して受信し、無線タグＩＤに紐付けて温度データを温度測定装置７へ出力する。
【００２８】
温度測定装置７では、上記温度データを温度変換器７０にて温度値へ変換する。この処理を燃焼室の複数の位置について取り付けられた温度検出器３すべてについて行うことにより、窯毎の燃焼室の温度分布表示が温度分布表示器７１で行うことができる。前述した図４（ｂ）に示すような温度分布表示に基づいて、適切な温度管理を行うことにより、良好な乾留状況を実現することができる。
【００２９】
なお、無線タグリーダ６から発信される一度の温度計測指示に対して、複数の温度検出器が同時に温度測定結果を送信するようにすれば、入手する温度データの同時性が高まり好ましい。
【００３０】
また、本発明で用いる無線タグは、電池を内蔵するもの(アクティブ型)、電池を内蔵せずアンテナから電力供給を受けて動作するもの(パッシブ型)、および有線にて電源供給のみ受けるもののいずれの形式であってもよい。ただし、３タイプにはそれぞれ得失があり、測定対象によってどちらを選ぶかを決めればよい。
【００３１】
すなわち、電池を内蔵するものは、送受信距離を長くすることができるため、無線タグリーダを離して設置することが可能であり、同時に読み取れる温度検出器の数を多くできるものの、定期的に電池を交換する必要がある。これに対して電池を内蔵しないものは、送受信距離の制約を受けるものの、電池交換の必要がなく、コンパクトな機器とすることができる。
【００３２】
さらに、有線にて電源供給のみ受けるタイプでは、断線のリスクはあるものの、１本の線を複数の無線タグに引き回す方式を採ることにより収納スペースの問題はなくなるので、電源供給と送受信距離の制約を緩和でき、本実施形態のような複数窯の燃焼室温度分布計測に採用が可能である。
【００３３】
［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態に係るコークス炉燃焼室の温度測定装置および温度管理システムの構成例を示す図である。また、図６は、温度検出器部分の詳細構成例(その２)を示す図である。また、図７は、温度センサから無線タグリーダまでの構成ならびに情報の流れ(その２)を説明する図である。さらに、図８は、管理方法の相違(その２)を説明する図である。
【００３４】
図中で図１〜４と同じ符号ものは、同じであるので説明は省略する。なお、３ｘ１、３ｘ２〜３ｘ７は温度検出器、４ａ１、４ａ２〜４ａ１８は燃焼室および６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３〜は無線タグリーダをそれぞれ表す。
【００３５】
先ず、図５を用いてシステム全体の概要を説明する。図では、コークス炉の炉幅方向の燃焼室４ａ１、〜４ａ７の同じ炉長位置に温度検出器３ｘ１〜３ｘ７が配置されている例を示している。
【００３６】
無線タグリーダ６ｂ１からの指示により、温度検出器３ｘ１は、温度に応じて発生する熱電対１からの起電圧（＝温度データ）を、無線タグ２の制御部２０により取り込み、無線タグ内部にあるメモリ２１に書き込む。次に、上記メモリに格納した温度データおよび無線タグＩＤを無線タグのアンテナ２３を通して送信する。
【００３７】
この時、温度データとして、校正用データを同時に採取および送信してもよい（冷接点補償）。
【００３８】
無線タグリーダ６ｂ１は、無線タグから送信された上記温度データおよび無線タグＩＤを受信し、無線タグＩＤに紐付けて温度データを温度測定装置７へ出力する。温度測定装置７では、上記温度データを温度変換器７０にて温度値へ変換する。さらに、この処理を他の温度検出器３ｘ２、３ｘ３に対して行い、無線タグＩＤに該当する燃焼室位置に対応させて、各温度検出器３ｘ１〜３ｘ３にて検出された温度値を求める。
【００３９】
これらの処理を、次の無線タグリーダ６ｂ２(例えば、温度検出器３ｘ４、３ｘ５、３ｘ６に対応)とでも行い、図５の分布例に示すような炉幅方向の燃焼室温度分布として、温度分布表示器７１により表示する。他の無線タグリーダ６ｂ３〜にも同様の処理を行い、最終的に炉団全部にわたる炉幅方向の燃焼室温度分布を得る。そして得られた結果を、管理・制御装置８に出力する。
【００４０】
管理・制御装置８では、送られてきた炉幅方向の燃焼室温度分布と目標とする燃焼室温度分布とを比較して、燃焼状態を管理・制御するために燃焼バルブなどを細かく調整する。
【００４１】
熱電対と無線タグは、前述の図２で示した一体型のほか、図６に示す分離型のいずれを用いてもよい。また、上の説明では無線タグリーダから発信される一度の温度計測指示に対して、１つの温度検出器が温度測定結果を送信する場合について説明を行ったが、複数の温度検出器が同時に温度測定結果を送信してもよい。同時温度測定結果送信の場合は、温度データの同時性がより高まる。
【００４２】
図８（ａ）は従来技術、（ｂ）は本発明における管理方法を説明している。従来技術では、例えば炉幅方向計５点などと温度測定箇所が少ないのに対して、本発明では、図８（ｂ）のように温度測定箇所を容易に増やすことが可能である。このため、燃焼室温度目標に対して、炉幅方向のどの位置で温度偏差が発生しているかを細かく検知することができる。
【００４３】
そして例えば、燃焼室温度目標に対して燃焼室温度測定値が下回っている場合は、低温による乾留不足が懸念されるため、燃焼系を制御する(バーナー調整など)。また、窯毎の乾留特性が異なる場合には、窯毎の温度目標およびバーナー調整を適正化することもできる。このように、燃焼室温度目標に燃焼室温度を精度よく合わせることができ、良好な乾留を実現することができる。
【００４４】
従来は、複数窯の燃焼室に対して１つの窯の燃焼室温度測定値を用いて複数窯全体の燃焼管理を行っていたが、本発明により更に多くの窯に対して燃焼室の温度測定が可能となることから、窯毎の燃焼室温度目標値や燃焼バルブなどを細かく調整することが可能となり、窯毎の乾留状態のバラツキを軽減することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１            熱電対
１ａ、１ｂ    熱電対(測定用)、熱電対(校正用)
２            無線タグ
２ａ、２ｂ    無線タグ(測定用)、無線タグ(校正用)
３            温度検出器
３ｘ１、３ｘ２〜３ｘ７            温度検出器
４            燃焼室
４ａ１、４ａ２〜４ａ１８            燃焼室
５            炭化室
６            無線タグリーダ
６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３〜            無線タグリーダ
７            温度測定装置
８            管理・制御装置
２０          制御部
２１          メモリ
２２          送受信部
２３          アンテナ
６０          アンテナ
７０          温度変換器
７１          温度分布表示器
【図１】
2010150528.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010150528.tif 000009
【図８】
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