(57)【要約】【課題】安全かつ高精度で、コークス炉炭化室に装入された石炭の装入レベルを測定する方法およびその装置を提供する。【解決手段】本発明は、マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入された石炭層に、断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、該石炭層から反射してくるマイクロ波を該断熱ボードを透過させて受信するところに要旨がある。セラミックス製ボードは、マイクロ波を透過し、かつ、石炭装入口から噴出する炎や粉塵からマイクロ波距離計を保護することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層に、断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、該石炭層から反射してくるマイクロ波を該断熱ボードを透過させて受信することを特徴とするコークス炉における石炭装入レベルの測定方法。
【請求項２】
前記断熱ボードとして、セラミックス製ボードを使用する請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
マイクロ波を発信および受信するアンテナを有するマイクロ波距離計を有し、該アンテナ先端部に、該マイクロ波が透過するように断熱ボードが設けられていること特徴とするコークス炉における石炭装入レベルの測定装置。
【請求項４】
前記石炭装入レベルの測定装置は、コークス炉の装炭車に設置されているものである請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記断熱ボードは、セラミックス製ボードである請求項３または４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭の装入レベルを測定する方法、及び、その測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、一般に、炭化室と燃焼室とが交互に配置されて構成され、各炭化室ごとでコークスが製造されている。コークスの製造は、炉上に設けられた装炭車から炭化室内に石炭を装入し、装入された石炭を乾留することにより行われている。コークス炉炭化室内に装入された石炭の装入レベルを測定し、管理することは、生成するコークスの生産量を確保し、石炭装入後の炭化室内の圧力上昇抑制のための発生ガス通過道を確保する、或いは、コークス押出時の突き上げ詰まりを抑制する観点などから重要である。
【０００３】
コークス炉炭化室は、約４０ｃｍ程度の狭幅で、長さ約１６ｍ程度、高さ４〜７ｍ程度の狭幅の細長い空間であり、炭化室内に装入された石炭の装入レベルの測定は、通常、コークス炉上に設けられている石炭装入口から行われる。コークス炉炭化室内に装入された石炭の装入レベルを測定する方法としては、炭化室内へ石炭を装入し装入蓋を閉じた後に、装入蓋を再度開放し、作業員が装入口より炭化室内の石炭層上面まで測定用目盛付棒を降ろし、測定棒を降下させた値を読み取って石炭装入レベルを測定する方法、炭化室内へ石炭を装入した直後に、錘を吊り下げたワイヤーを装入口から降ろし、石炭層上面で荷重が変化するまでのストロークで石炭装入レベルを算出するサウンジング方式（例えば、特許文献１）、或いは、石炭装入車に設置された一定圧力の流体が供給されているパイプを石炭の装入に先立って炭化室内に挿入し、この状態で石炭を装入していき、石炭層上面がパイプ先端部に達したときの圧力変化を検知して石炭装入レベルを測定する方法（例えば、特許文献２）などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】実公平０５−２５８８号公報
【特許文献２】特開昭６０−２６０６８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
石炭装入後の炭化室内は、石炭装入操作と、その後の石炭の熱分解ガスの発生によって圧力が上昇し、石炭装入口からは炎が噴出している。上述した測定用目盛付棒を使用する方法では、作業員が、このような石炭装入口から測定棒を挿入しなければならず、極めて危険な作業である。また、サウンジング方式では、装入された石炭の空隙に錘が埋没したり、吊線のワイヤーなどの熱膨張の変形などにより測定精度上の問題がある。さらに、圧力変化を検知して石炭装入レベルを測定する方法では、装入された石炭の含水率によって、炭化室内の圧力が変化するためにやはり測定精度の問題がある。
【０００６】
ところで、高炉の原料の装入レベルを測定するために、マイクロ波距離計が使用されているが、コークス炉の石炭装入口のように炎が噴出しているような過酷な環境では、マイクロ波距離計をそのまま使用できない。特に、マイクロ波距離計を用いて、精度の高い測定をするためには、マイクロ波距離計と炭化室に装入されている石炭層までの距離を短くすることが好ましいが、装入された石炭層の表面までの距離が短くなればなるほど、マイクロ波距離計、特にアンテナ部が、炎が噴出しているという極めて過酷な環境に曝されることになる。一方、マイクロ波距離計のアンテナ部を保護するために、測定対象物からの距離を離すと、測定精度が低下する。また、マイクロ波距離計を用いた測定方法は、測定器周辺の環境が限定され、設置場所の選定が困難であるということから実用化されていない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安全かつ高精度で、コークス炉炭化室に装入された石炭の装入レベルを測定する方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のコークス炉における石炭装入レベルの測定方法は、マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層に、断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、該石炭層から反射してくるマイクロ波を該断熱ボードを透過させて受信することを特徴とする。本発明の測定方法では、石炭装入口から炭化室内に装入された石炭層表面までの距離を測定することによって、石炭の装入レベルを確認することができる。例えば、石炭装入口からの任意の距離を基準値として、基準値から一定の範囲を許容可能な管理値とすることにより、得られるコークスの生産量を安定化することができる。前記断熱ボードとしては、セラミックス製ボードを使用することが好ましい。
【０００９】
また、本発明のコークス炉における石炭装入レベルの測定装置は、マイクロ波を発信および受信するアンテナを有するマイクロ波距離計を有し、該アンテナ先端部に、該マイクロ波が透過するように断熱ボードが設けられていること特徴とする。前記石炭装入レベルの測定装置は、コークス炉の装炭車に設けられていることが好ましい。前記断熱ボードは、セラミックス製ボードであることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層に、断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、該石炭層から反射してくるマイクロ波を断熱ボードを透過させて受信するところに要旨がある。断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、或いは、受信するようにすれば、石炭装入口から噴出する炎および熱からマイクロ波距離計を保護することができる。
【００１１】
本発明で使用するマイクロ波距離計は、特に限定されるものではないが、例えば、対象物に向かってマイクロ波を発信してから、該対象物から反射してくるマイクロ波を受信するまでの時間を距離に換算することにより、対象物までの距離を測定する装置である。前記マイクロ波距離計は、例えば、マイクロ波を発信および受信するアンテナ、マイクロ波を発信してから受信するまでの時間を距離に換算するコントローラ、必要に応じて、該アンテナとコントローラを結合する導波管を有する。
【００１２】
前記断熱ボードは、マイクロ波距離計（特にアンテナ部）を保護できる程度に炭化室の石炭装入口から噴出する炎および熱を遮断でき、かつ、マイクロ波を透過できるものであれば、特に限定されないが、例えば、セラミックス製ボードを使用することが好ましい。セラミックス製ボードは、耐熱性に優れるとともにマイクロ波を透過することができるからである。前記セラミックス製ボードは、実質的に金属成分を含まないものを使用することが好ましい。金属はマイクロ波を反射するからである。特に、炭化室の石炭装入口の装入蓋は、耐火物から構成されているが、金属部分を有しているので、マイクロ波を反射してしまう場合がある。また、水はマイクロ波を吸収するので、セラミックス製ボードが保水や吸水しないようにしておくことが好ましい。
【００１３】
前記断熱ボードの大きさは、特に限定されないが、マイクロ波距離計のアンテナ全体を炎から保護できるように、該アンテナよりもやや大きめのものであることが好ましい。また、断熱ボードの厚さは、マイクロ波を透過できる程度であれば、特に限定されるものではないが、１０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上であって、１００ｍｍ以下、より好ましくは６０ｍｍ以下であることが望ましい。１０ｍｍ未満であると、耐熱性が低下し、１００ｍｍ超であるとマイクロ波の透過性が低下するからである。
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、図面に記載された発明に限定されるものではない。
【００１５】
本発明の石炭装入レベルの測定方法は、マイクロ波距離計を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層に、断熱ボードを透過させてマイクロ波を照射し、該石炭層から反射してくるマイクロ波を該断熱ボードを透過させて受信するものであれば、特に限定されない。例えば、図１の様に、マイクロ波距離計４を用いて、炭化室上部に設けられた開口部から、セラミックス製断熱ボード５を透過させてマイクロ波８を炭化室に装入された石炭層７に照射し、該石炭層７から反射してくるマイクロ波８をセラミックス製断熱ボード５を透過させて受信するとともに、該セラミックス製断熱ボード５によって、該開口部から噴出する粉塵や炎からマイクロ波距離計４を保護することも好ましい態様である。図１の態様では、炭化室上部に設けられた開口部は、石炭装入口の装入蓋６の中央部に設けられた空孔であるが、特に、このような装入蓋６を使用する態様に限定されるものではない。
【００１６】
また、図２のように炭化室上部の一部をセラミックス製断熱ボード５で構成し、或いは、炭化室上部の開口部の蓋をセラミックス製断熱ボード５で構成し、該セラミックス製断熱ボード５を透過させてマイクロ波８を、炭化室に装入されている石炭層７に照射し、該石炭層７から反射してくるマイクロ波８を該セラミックス製断熱ボード５を透過させて受信することも好ましい態様である。かかる態様は、炭化室上部の一部をセラミックス製断熱ボード５で構成するだけで、市販のマイクロ波距離計４を転用できるという長所がある。図２の態様では、マイクロ波距離計のコークス炉上からの距離（高さ）を一定にしておくことが好ましい。マイクロ波距離計は、マイクロ波距離計から炭化室内部の石炭層表面までの距離を測定するので、マイクロ波距離計の位置が、測定距離の基準位置となるからである。また、図１および図２のいずれの態様においても、マイクロ波８は、セラミックス製断熱ボード５の厚み方向に照射するようにすることが好ましい。マイクロ波の透過率を高めるためである。
【００１７】
本発明の石炭装入レベルの測定装置は、マイクロ波を発信および受信するアンテナを有するマイクロ波距離計を有し、該アンテナの先端部に、該マイクロ波が透過するように断熱ボードが設けられていること特徴とする。前記マイクロ波距離計としては、例えば、マイクロ波を発信および受信するアンテナ、マイクロ波を発信してから受信するまでの時間を距離に換算するコントローラ、必要に応じて、該アンテナとコントローラを結合する導波管を有するものを使用できる。また、該アンテナ先端部に設けられた断熱ボードは、炭化室の上部に設けられている開口部（石炭装入口）から噴出してくる炎や粉塵からマイクロ波距離計、特に、アンテナを保護することができる。また、前記断熱ボードとしては、上述したセラミックス製ボードと同一のものを好適に使用できる。
【００１８】
図１の態様では、マイクロ波を発信または受信するアンテナ１の先端部に、セラミックス製断熱ボード５が設けられている。導波管２は、アンテナ１で受信したマイクロ波をコントローラ３へと輸送するものであり、コントローラ３において、マイクロ波を発信してから受信するまでの時間を距離に換算することができる。
【００１９】
また、図３に示す様に、本発明の石炭装入レベルの測定装置を、コークス炉上に設置されている装炭車１２に設けることも好ましい態様である。装炭車１２に備えておけば、石炭装入直後に引き続いて、装入レベルを測定することができ、また、石炭装入レベルの測定の自動化を図ることにより、装入レベル測定の作業効率を高めることができる。装炭車１２に石炭装入レベルの測定装置を設ける態様では、石炭装入レベルの測定装置を駆動可能なように装炭車１２に設けておくことも好ましい態様である。石炭装入後に石炭装入レベルの測定装置を石炭装入口上部にまで駆動させて、石炭装入レベルを測定するようにすれば、石炭装入時の邪魔にならないからである。
【００２０】
図３の態様では、装炭車１２の下部に駆動可能な横行台車１０が設けられており、横行台車１０に該石炭装入レベルの測定装置が設置されている。横行台車１０は、滑車１１によって駆動可能なように装炭車１２に設けられているが、例えば、モータでベルトを回転させて駆動する方式や、油圧により駆動する方式を採用してもよい。
【００２１】
本発明の石炭装入レベルの測定装置を装炭車に設けた態様（図３）における石炭装入レベルの測定方法について説明する。まず、装炭車１２から、炭化室内に石炭が装入される。石炭装入の際、粉塵の飛散や炎の噴出を防止するために、装炭車１２からは、石炭装入口の周囲に防火フードが降ろされ、さらに防火フード内側において、石炭装入口内部に装入フードを降ろして、石炭を炭化室内に装入する。石炭装入後、装入フードおよび防火フードを上げて、石炭装入レベルの測定装置を石炭装入口上部にまで移動させた後（図例は、石炭装入口上部にまで移動させた状態）、炭化室内部に装入されている石炭層７にマイクロ波８を照射して、石炭装入レベルを測定する。装入レベルの測定終了後、石炭装入レベルの測定装置を所定の位置まで移動させた後（図例では、後進）、装入蓋を装着する。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。
［冷間時における本発明の測定精度の確認］
コークス炉と同じ形状の装置（冷間）に石炭を装入しながら石炭の装入レベルを変化させつつ、図１に示すように、マイクロ波距離計４を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層７に、セラミックス製断熱ボード５を透過させてマイクロ波８を照射し、該石炭層７から反射してくるマイクロ波を該セラミックス製断熱ボード５を透過させて受信し、石炭装入レベルを測定した。同時に、メジャーを用いて石炭装入レベルを測定した結果を対比した。結果を図４に示した。
図４中、縦軸は、ある基準位置から石炭層までの本発明による実測測定距離を示し、横軸はメジャーを用いて実測した測定距離である。図４の結果より、本発明の測定方法による測定距離は、メジャーを用いて測定した実測距離とよく一致をしており、測定精度が高いことが分かる。
［実生産における石炭装入レベルの測定］
図１に示すように、マイクロ波距離計４を用いて、コークス炉炭化室に装入されている石炭層７に、セラミックス製断熱ボード５を透過させてマイクロ波８を照射し、該石炭層７から反射してくるマイクロ波を該セラミックス製断熱ボード５を透過させて受信し、石炭装入レベルを測定した。本発明方法により石炭装入レベルを測定した結果と、従来の測定棒を使用して石炭装入レベルを測定して結果を図５に示した。図５の縦軸および横軸は、石炭装入口からの一定の位置を基準値（０）とし、基準値に対する石炭の装入レベルを示した。正の符号は、基準値より石炭の装入レベルが多いことを意味し、負の符号は、基準値より石炭の装入レベルが少ないことを意味する。図５より、従来の測定棒で測定した石炭装入レベルと、本発明の測定方法で測定した石炭装入レベルの測定結果はほぼ一致しており、本発明の測定方法により石炭装入レベルを精度よく測定できることが分かった。
【００２３】
尚、図５の実生産時の石炭装入レベルの測定において、本発明の測定方法による測定結果と従来の測定棒で測定した測定結果との間に多少の誤差があるが、これは、測定棒による測定結果が必ずしも正確ではないために生じているものと推定される。すなわち、測定棒による測定では、石炭層表面に存在する間隙に測定棒が挿入したりするために、多少の測定誤差が生じているおそれがある。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の石炭装入レベルの測定方法および測定装置によれば、安全、かつ、精度よく、炭化室に装入されている石炭装入レベルを測定することができる。また、マイクロ波距離計を使用するので、作業員毎の測定誤差なども小さい。さらに、石炭装入レベルの測定結果に応じて、次回の石炭装入量を調整でき、コークスの生産量を安定化できる。また、石炭装入レベルの測定装置を装炭車に設ければ、作業を自動化することができ、コークスの生産量の管理の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定方法および測定装置を例示する説明図である。
【図２】本発明の測定方法の別例の説明図である。
【図３】本発明の測定方法および測定装置の別例の説明図である。
【図４】冷間時における石炭装入レベルの測定結果を示すグラフである。
【図５】実生産における石炭装入レベルの測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１：アンテナ、２：導波管、３：コントローラ、４：マイクロ波距離計、５：セラミックス製断熱ボード、６：装入蓋、７：石炭層、８：マイクロ波、１０：横行台車、１１：滑車、１２：装炭車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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