EP0864632A1 - Dispositif de mesure de la hauteur de coke dans une cellule de carbonisation - Google Patents
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- EP0864632A1 EP0864632A1 EP98870042A EP98870042A EP0864632A1 EP 0864632 A1 EP0864632 A1 EP 0864632A1 EP 98870042 A EP98870042 A EP 98870042A EP 98870042 A EP98870042 A EP 98870042A EP 0864632 A1 EP0864632 A1 EP 0864632A1
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B33/00—Discharging devices; Coke guides
- C10B33/14—Coke guides
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B41/00—Safety devices, e.g. signalling or controlling devices for use in the discharge of coke
Definitions
- the present invention relates to a device for measurement of the height of coke qualified as "profilocoke” in a coking plant carbonization cell according to the preamble of the claim.
- a carbonization cell has a shape parallelepipedic with a length ranging from 12 to 18 meters, a width of 0.4 to 0.6 meters and a height of 4 at 8 meters and is made of refractory bricks heated to over 1000 ° C. It is closed to both ends by doors. It presents, on its face upper, 4 to 6 circular openings closed by removable covers, openings that allow the loading coking coal into the cell as well than a distillation gas discharge hole.
- a coking cycle breaks down first into loading of coal through a charging machine equipped with four to six tanks corresponding to the openings circulars provided, tanks which allow the transfer of coal contained in a storage tower towards the cell, then the carbonization operation takes place and finally, the coke obtained after distillation is pushed outside of the cell through a feeder.
- the coke salmon coming out of the cell, crosses a mobile "metallic corridor" called coke guide and then falls into a wagon called a coke-car. This guide) coke also allows placement and removal of the door closing the cell on the rear side.
- Another function of the feeder is to allow placement and removal of side door before.
- This skidder also allows, thanks to an arm called repaleuse and which is introduced into the cell by a small opening in the front door (side to level the upper surface of the loading of coal, an operation called repalage.
- repaleuse an arm which is introduced into the cell by a small opening in the front door (side to level the upper surface of the loading of coal, an operation called repalage.
- filling the cell with four or six openings provided for this purpose leads to a hilly loading with peaks under openings and valleys between these.
- the resetting operation which can be automatic or manual, and which is done through to and fro of the spreader, is not controllable since the loading profile is never visible during the operation. The final result therefore depends, in a large measure of the skill and experience of the responsible for the maneuver.
- US-A-3,501,380 describes a device and a method for measure the temperature of the walls of a coke oven via the radiant energy emitted by it.
- the method and the device used do not not to measure the height of the coke but to temperature only.
- JP-A-55062791 measures the temperature through a groove extending over all the height of the wall of the carbonization furnace. This temperature profile is then converted to give a indication of the height of the coke inside the oven.
- the document EP-A-0 077 409 aims to measure a temperature profile using sensors thermals placed in the upper part of the coke guide when the coke is pushed out of the oven.
- the sensors used are optical pyrometers which provide an analog signal to the variation of the temperature. Therefore, these signals which are transformed in contour lines, depend on the measurement of coke temperature.
- the object of the present invention is to provide a new coke height measuring device which, performed automatically, provides precise measurements and reliable during each service.
- this invention provides a device for measuring the height of coke out of the oven of the kind described in the preamble.
- control is carried out at the out of the oven and no longer through the mouths open, it removes the risk personnel accidents and, moreover, it does not disturb the thermal efficiency of the furnace, nor operation.
- the measuring device is not intended to measure the temperature but the spatial displacement of the change in emissivity (upper coke / air warm), a more precise measurement of the height profile of the coke salmon is obtained.
- the oven shown in the figure has a narrow and elongated parallelepiped cell 10 with a sole 12, an entry door 14, an exit door 16 and a vault 18 with four non-charging vents represented.
- a feeder 20 On the side of the oven entrance is a feeder 20 whose ram 22 can be moved to through the oven to push coke salmon 24 out of cell 10.
- Reference 26 designates the upper profile coke salmon 24 which can be accurately determined during charging thanks to the proposed measuring device by the present invention.
- This coke guide 28 includes a movable passage 32 which has, in the upper part, an opening elongated vertical 34 about 4 cm wide and one meter from above. Facing this opening is a sensor infrared 36, known per se, for example of the RotaSonde type TS 2006 from Delta S.A. radiation sensitive scanning measurement sensor infrared, which can detect the difference emissivity of the upper part of the coke compared to that of hot air.
- the interface between these two environments solid-gaseous is bounded by the fact that the salmon of coke is hotter and emits a brighter light than the hot air above it.
- this sensor delivers an analog signal under the form of an electrical voltage which is a function of the angular position of this place of change emissivity detected in the measurement field of the sensor.
- This type of sensor has a large bandwidth and allows good elimination of the influence of flames above coke salmon and good detection in the presence smoke and dust.
- This sensor thus makes it possible to measure in a way analog the height variation of coke salmon 24 during of its passage in front of this window 34 during the charging.
- this system can be implemented on any which coke guide, whatever the operating mode of the coking plant.
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Abstract
La cellule (10) de carbonisation de four à coke
comporte une porte d'entrée (14) et une porte de sortie
(16), une voûte (18) avec plusieurs bouches de chargement
de la cellule avec du coke, une défourneuse (20) pour faire
pénétrer un bélier (22) à travers la porte d'entrée (14)
dans la cellule (10) et pour pousser le saumon de coke (24)
longitudinalement hors de la cellule (10) à travers la
porte de sortie (16) et le long d'un guide-coke (28)
disposé à la sortie de la cellule (10). Un capteur infrarouge
(36) à large bande passante est disposé dans la
partie supérieure de la paroi du guide-coke (34) pour
mesurer, de manière analogique, la variation de hauteur du
saumon de coke (24) lors de son défournement.
Description
La présente invention concerne un dispositif de
mesure de la hauteur de coke qualifié de "profilocoke" dans
une cellule de carbonisation de cokerie selon le préambule
de la revendication.
Une cellule de carbonisation présente une forme
parallélépipédique d'une longueur pouvant aller de 12 à 18
mètres, une largeur de 0,4 à 0,6 mètres et une hauteur de 4
à 8 mètres et est constituée de briques réfractaires
chauffées à plus de 1 000°C. Elle est fermée aux deux
extrémités par des portes. Elle présente, sur sa face
supérieure, 4 à 6 ouvertures circulaires fermées par des
couvercles amovibles, ouvertures qui permettent le
chargement du charbon à cokéfier dans la cellule, ainsi
qu'un trou d'évacuation des gaz de distillation.
Un cycle de cokéfaction se décompose d'abord en
chargement du charbon par l'intermédiaire d'une enfourneuse
munie de quatre à six cuves correspondant aux ouvertures
circulaires prévues, cuves qui permettent le transfert du
charbon contenu dans une tour de stockage vers la cellule,
ensuite à lieu l'opération de carbonisation et enfin, le
coke obtenu après distillation est poussé à l'extérieur de
la cellule par l'intermédiaire d'une défourneuse. Lors de
cette opération, le saumon de coke, en sortant de la
cellule, traverse un "couloir métallique" mobile appelé
guide-coke et tombe ensuite dans un wagon appelé coke-car.
Ce guide)coke permet également le placement et le retrait
de la porte obturant la cellule côté arrière.
Une autre fonction de la défourneuse est de
permettre le placement et le retrait de la porte côté
avant. Cette défourneuse permet, en outre, grâce à un bras
appelé repaleuse et qui est introduit dans la cellule par
une petite ouverture prévue dans la porte avant (côté
défourneuse), de niveler la surface supérieure du
chargement du charbon, opération appelée repalage. En
effet, le remplissage de la cellule par les quatre ou six
ouvertures prévues à cet effet amène un vallonnement du
chargement avec des pics sous les ouvertures et des creux
entre ceux-ci. Néanmoins, l'opération de repalage, qui
peut être automatique ou manuelle, et qui s'effectue grâce
au va-et-vient de la repaleuse, n'est pas contrôlable
puisque le profil de chargement n'est jamais visible
pendant l'opération. Le résultat final dépend donc, dans
une large mesure, de l'habilité et de l'expérience du
responsable de la manoeuvre.
Or, il faut bien savoir que, bien que les poids,
et par là les volumes, soient contrôlés, ces derniers
peuvent varier selon la teneur en humidité, la nature du
charbon et la densité du chargement, ce qui peut amener des
variations dans les quantités déversées. De ce fait, des
enfournements répétitifs mal répartis peuvent provoquer des
ennuis graves au revêtement de briques réfractaires des
cellules et à la décantation des goudrons.
Le seul contrôle effectué jusqu'à présent est un
contrôle de la hauteur de chargement et non du profil du
chargement. Ce contrôle présente toutefois un certain
caractère artisanal, dans la mesure où il se fait
manuellement et consiste à introduire, par chacune des
bouches de chargement, une barre munie d'un plateau qui
vient prendre appui sur la surface supérieure de la charge
de coke. La distance de la barre restant hors du four
permet de mesurer la hauteur de chargement en dessous de la
bouche en question. En général, cette mesure est correcte
mais il n'y a que quatre à sic points de mesure pour une
longueur de plus de douze mètres du four et les résultats
sont, de ce fait, peu précis. Cette opération de contrôle
est, en outre, pénible et dangereuse pour le personnel en
raison des conditions sévères, notamment des flammes, des
fumées, des températures et du matériel lourd et encombrant
à manipuler. En plus, ces contrôles ne sont pas effectués
systématiquement car ils freinent la production, en général
une fois par semaine, et ne portent alternativement que sur
une vingtaine de fours alors que les cokeries en comptent
plus d'une centaine.
De manière générale, des méthodes sont connues dans
l'état de la technique pour mesurer la température à
l'intérieur d'un four à coke. Tout d'abord le brevet US-A-3,501,380
décrit un dispositif et un procédé pour
mesurer la température des parois d'un four à coke via
l'énergie radiante émise par celle-ci.
La méthode ainsi que le dispositif utilisés ne
prévoient pas la mesure de la hauteur du coke mais bien de
la température uniquement.
Ensuite, des dispositifs de mesure ont été décrits
dans les documents JP-A-55062791 et EP-A-0 077 409 qui, au
moyen de capteurs thermiques, permettent d'établir un
profil de température du saumon de coke, lorsque celui-ci
est poussé hors du four de carbonisation par le bélier de
la défourneuse.
Plus particulièrement, le JP-A-55062791 mesure la
température au travers d'une rainure s'étendant sur toute
la hauteur de la paroi du four de carbonisation. Ce
profil de température est ensuite converti pour donner une
indication de la hauteur du coke à l'intérieur du four.
Cependant, il est à remarquer que la conductibilité
du revêtement réfractaire des parois opposées à la rainure
ainsi que la radiation du coke, rend cette mesure de la
hauteur du coke très peu précise.
De la même manière, le document EP-A-0 077 409 vise à
mesurer un profil de température au moyen de capteurs
thermiques placés dans la partie supérieure du guide-coke
lorsque le coke est poussé hors du four.
Les capteurs utilisés sont des pyromètres optiques
qui fournissent un signal analogique à la variation de la
température. Dès lors, ces signaux qui sont transformés
en courbes de niveau, dépendent de la mesure de
température du coke.
Dès lors, du fait de la conductibilité thermique des
matériaux et de la capacité radiative élevée du coke, il
est impossible de déterminer un profil de hauteur précis
du saumon de coke par cette méthode.
Le but de la présente invention est de prévoir un
nouveau dispositif de mesure de la hauteur de coke qui,
réalisée automatiquement, fournit des mesures précises et
fiables lors de chaque défournement.
Pour atteindre cet objectif, la présente
invention prévoit un dispositif de mesure de la hauteur de
coke à sa sortie du four du genre décrit dans le préambule.
Il est caractérisé par une ouverture verticale
dans la partie supérieure de la paroi du guide-coke et par
un capteur infra-rouge à large bande passante disposé en
face de ladite ouverture pour mesurer de manière analogique
la variation de hauteur du saumon de coke lors du
défournement.
Cette mesure est donc réalisée en automatique et
sans intervention manuelle. Il n'est donc plus nécessaire
d'avoir du personnel disponible et, surtout, qui est exposé
aux conditions sévères et dangereuses décrites ci-dessus.
Les mesures sont effectuées à chaque défournement
d'un saumon de coke. Il est donc aisément possible de
constater le profil du saumon et d'en vérifier les
variations au cours des défournements consécutifs.
Etant donné que la mesure se fait sur toute la
longueur du saumon de coke et pendant le mouvement de
celui-ci, il est possible de déterminer, non pas seulement
les hauteurs à certains endroits, mais tout le profil de la
surface de chargement et ceci avec une assez grande
précision.
Etant donné que le contrôle est effectué à la
sortie du four et non plus à travers les bouches
d'enfournement ouvertes, il supprime les risques
d'accidents du personnel et, de plus, il ne perturbe ni le
rendement thermique du four, ni l'exploitation.
Par intégration des résultats de mesure, il
devient, en outre, possible de vérifier les chargements
(séquences de repalage, bascule, densité de chargement,
etc...)
Etant donné que le dispositif de mesure ne vise pas à
mesurer la température mais le déplacement spatial du
changement d'émissivité (partie supérieure coke/air
chaud), une mesure plus précise du profil de hauteur du
saumon de coke est obtenue.
D'autres particularités ressortiront de la
description d'un mode de réalisation avantageux présenté
ci-dessous, à titre d'illustration, en référence à la
figure unique qui représente schématiquement une coupe
longitudinale à travers un four à coke équipé d'un
dispositif de mesure selon la présente invention.
Le four représenté sur la figure comporte une
cellule parallélépipédique étroite et allongée 10 avec une
sole 12, une porte d'entrée 14, une porte de sortie 16 et
une voûte 18 avec quatre bouches d'enfournement non
représentées. Du côté de l'entrée du four se trouve une
défourneuse 20 dont le bélier 22 peut être déplacé à
travers le four pour pousser le saumon de coke 24 hors de
la cellule 10. La référence 26 désigne le profil supérieur
du saumon de coke 24 qui peut être déterminé avec précision
lors du défournement grâce au dispositif de mesure proposé
par la présente invention.
A la sortie du four, le saumon de coke traverse un
guide-coke 28 avant d'être déversé dans un wagon à coke 30
(car-coke) . Ce guide-coke 28 comporte un couloir mobile 32
qui présente, dans la partie supérieure, une ouverture
verticale allongée 34 d'environ 4 cm de large et un mètre
de haut. Face à cette ouverture se trouve un capteur
infra-rouge 36, connu en soi, par exemple du type RotaSonde
TS 2006 de la société Delta S.A. Il s'agit d'un
capteur de mesure à balayage sensible aux rayonnements
infrarouges, qui permet de détecter la différence
d'émissivité de la partie supérieure du coke par rapport à
celle de l'air chaud.
En particulier, l'interface entre ces deux milieux
solides-gazeux est délimitée par le fait que le saumon de
coke est plus chaud et émet une luminosité plus intense
que l'air chaud se trouvant au dessus de celui-ci.
Pour établir une mesure de la hauteur du saumon de
coke, ce capteur délivre un signal analogique sous la
forme d'une tension électrique qui est fonction de la
position angulaire de cet endroit de changement
d'émissivité détecté dans le champs de mesure du capteur.
La précision du système est remarquable.
Ce type de capteur a une large bande passante et
permet une bonne élimination de l'influence des flammes au-dessus
du saumon de coke et une bonne détection en présence
des fumées et poussières.
Ce capteur permet ainsi de mesurer de manière
analogue la variation de hauteur du saumon de coke 24 lors
de son passage en face de cette fenêtre 34 pendant le
défournement. Ces mesures permettent, après enregistrement
et par calcul, de se rendre compte de la qualité du
remplissage du four aussi bien du point de vue quantitatif
que du point de vue répartition et permet dès lors
d'optimiser le remplissage, de mieux contrôler les
résultats de l'opération d'écrêtage des monticules à l'aide
d'une repaleuse 38 et par là de rectifier la manoeuvre à
effectuer et ainsi minimiser les problèmes de détérioration
du revêtement réfractaire.
De plus, ce système est réalisable sur n'importe
quel guide-coke, quel que soit le mode d'exploitation de la
cokerie.
Claims (4)
- Dispositif de mesure de la hauteur de coke dans une cellule (10) de carbonisation de cokerie avec une porte d'entrée (14) et une porte de sortie (16), une voûte (18) avec plusieurs bouches de chargement de la cellule avec du coke, une défourneuse (20) pour faire pénétrer un bélier (22) à travers la porte d'entrée (14) dans la cellule (10) et pour pousser le saumon de coke (24) longitudinalement hors de la cellule (10) à travers la porte de sortie (16) et le long d'un guide-coke (28) disposé à la sortie de la cellule (10), caractérisé par une ouverture verticale (34) dans la partie supérieure de la paroi (32) du guide-coke (28) et par un capteur infra-rouge (36) à large bande passante disposé en face de ladite ouverture (34) pour mesurer, de manière analogique, la variation de hauteur du saumon de coke (24) lors de son défournement.
- Dispositif de mesure de la hauteur de coke selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit capteur infrarouge délivre une tension électrique qui est fonction de la position de l'endroit de changement d'émissivité entre le coke et l'air dans le champs de mesure du capteur.
- Procédé de mesure de la hauteur de coke sortant d'une cellule (10) de carbonisation de cokerie comprenant un capteur infrarouge qui mesure l'intensité de l'émission dans tout le champs de mesure, caractérisé par les étapes de :détecter la différence d'émissivité entre le saumon de coke et de l'air se trouvant au dessus de celui-ci;délimiter l'interface située entre le corps solide formé par la surface supérieure du coke et l'air;délivrer un signal analogique en fonction du changement de position de cette interface dans le champs de mesure du capteur.
- Procédé de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal analogique est donné sous la forme d'une variation de tension électrique.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE9700206A BE1011036A3 (fr) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | Dispositif de mesure de la hauteur de coke dans une cellule de carbonisation. |
| BE9700206 | 1997-03-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0864632A1 true EP0864632A1 (fr) | 1998-09-16 |
Family
ID=3890393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP98870042A Withdrawn EP0864632A1 (fr) | 1997-03-10 | 1998-03-03 | Dispositif de mesure de la hauteur de coke dans une cellule de carbonisation |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0864632A1 (fr) |
| BE (1) | BE1011036A3 (fr) |
| PL (1) | PL325227A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1997
- 1997-03-10 BE BE9700206A patent/BE1011036A3/fr not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-03-03 EP EP98870042A patent/EP0864632A1/fr not_active Withdrawn
- 1998-03-10 PL PL32522798A patent/PL325227A1/xx unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL325227A1 (en) | 1998-09-14 |
| BE1011036A3 (fr) | 1999-04-06 |
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