JP2000273455A - コークス炉装入口火炎監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装入炉口からのガス及び火炎噴出の発生を検
出して、発生ガスの炉外への放散や、火災等による設備
破損を未然に防ぐことができる装置を提供する。 【解決手段】 エジェクター装置、装炭車の集塵装置な
どの設備異常又は操業異常に起因して、多量のガス及び
火炎がコークス炉外に噴出することがある。本実施の形
態においては、火炎検出装置１８を装炭車８に取り付
け、火炎検出装置１８により、火炎検出エリア１７を光
学的に監視する。そして、火炎検出エリア内において所
定以上の火炎が検出されたとき、車上制御装置１５に信
号を送り、音声告知装置１９で警報を出したり、地上制
御装置に遠隔で警報を出したりする。また、車上制御装
置１５は、緊急蓋着（装炭車設備保護）を行って装入作
業を中断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無人運転コークス炉
装炭車が炉に石炭を装入する際、エジェクター装置、集
塵装置などの設備異常及び操業異常に起因して発生する
多量のガス及び火炎噴出を検出して、オペレータに警報
を発する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３にコークス炉の断面の概要図を示
す。コークス炉においては、炭化室１内の石炭が乾留し
た段階で、集気本管（ドライメーン）４と炭化室１との
縁を切るため、ベント管３内の縁切りダンパー３ａを全
閉とし、上昇管２のトップカバー２ａを開放する。その
後、炉蓋５、６を取り外して、コークス化した石炭を炭
化室１の外に排出し、再度炉蓋５、６を炉体に取り付け
て、炭化室１に新しい石炭を装入する。

【０００３】コークス炉に石炭を装入する際、一時的に
多量のガスが発生する。この発生ガスを極力ドライメー
ン４中に引き込み、炉外への放散を防止するため、上昇
管２に高圧安水を使用したエジェクター装置が設置され
ている。すなわち、コークス炉への石炭装入の際、トッ
プカバー２ａを全閉とし、縁切りダンパー３ａを全開と
した後、安水高低圧切替弁１３を高圧とする。これによ
り、高圧安水配管１２からの安水が、安水高低圧切替弁
１３を介して、安水噴射ノズル１１から安水１６として
噴出し、そのエジェクター効果で、コークス炉の炭化室
１内を負圧に保ち、発生ガスをドラーメーン４中に吸引
する。

【０００４】しかし、このエジェクターのみで石炭装入
中の炭化室１内を完全に負圧に保ち、炉外へのガス放散
を完全に無くすことは不可能なので、装炭車８に設けら
れた集塵装置と併用することにより、炉外へのガス放散
を極力防止している。すなわち、装炭車８には、吸引ダ
クト９が設けられ、装炭口７からの排出ガスを吸い込
み、固定ダクト１０に排出する。これにより、炭化室１
内は負圧に保たれる。

【０００５】新しい石炭の装入が完了した時点で、安水
高低圧切替弁１３を低圧とし、エジェクター効果を弱め
る。以降この作業を１日に数十回から百数十回操り返
す。これらの制御は、安水制御装置１４、車上制御装置
１５により行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、エジェクタ
ー装置、装炭車の集塵装置などの設備異常又は操業異常
に起因して、多量のガス及び火炎がコークス炉外に噴出
することがある。通常、コークス炉装炭車の有人運転時
においては、石炭装入作業時には、常時オペレーター
が、装入炉口からのガス及び火炎噴出発生の有無を目視
にて監視し、発生の際には装入作業中断、緊急蓋着など
の処置をとることより噴出ガスの炉外への放散防止、装
炭車設備保護（焼損事故などの防止）を行なっている。

【０００７】しかしながら、装炭車に人間が乗り込むこ
となく、遠隔運転を行う場合には、前記のような装入炉
口の監視を行うことができないため、装入炉口からのガ
ス及び火炎噴出が発生してもこれを検知できず、発生ガ
スの炉外への放散や、火災等による設備破損の恐れがあ
った。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、装炭車の遠隔運転を行う場合においても、装入
炉口からのガス及び火炎噴出の発生を検出して、オペレ
ーターに警報を発することにより、発生ガスの炉外への
放散や、火災等による設備破損を未然に防ぐことができ
る装置、さらには、自動的に装入口に蓋を装着し、発生
ガスの炉外への放散や、火災等による設備破損を未然に
防ぐことができる装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、装炭車に設置され石炭装入口を視野に
入れた光学的火炎検出装置と、当該光学的火炎検出装置
が火炎を検出して出力を出したとき、それをオペレータ
ーに報知する警報装置とを有してなるコークス炉装入口
火炎監視装置（請求項１）である。

【００１０】本手段においては、光学的火炎検出装置
が、石炭装入口の火炎を監視し、所定条件の火炎が検出
されたときに出力を発する。警報装置はこの出力を受
け、ブザーや音声告知による警報等、オペレータが認識
可能な警報を出力する。これにより、オペレーターは、
装入作業を中断し、緊急蓋着を遠隔操作で行ったり、そ
れでも不充分で装炭車等の設備が破損する恐れがある場
合には、装炭車等の退避を遠隔操作で行うことができ
る。よって、発生ガスの炉外への放散や、火災等による
設備破損を未然に防ぐことができる。

【００１１】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、火炎検出装置が火炎を検出し
て出力を出したとき、自動的に装入作業を中断し、装入
口の緊急蓋着を行う装置を有してなることを特徴とする
もの（請求項２）である。

【００１２】本手段においては、オペレーターに警報を
発すると共に、自動的に装入作業を中断し、装入口の緊
急蓋着を行う。よって、迅速に、発生ガスの炉外への放
散や、火災等による設備破損を防ぐことができる。な
お、自動的に装入作業を中断し、装入口の緊急蓋着を行
う装置は、特別の装置を設ける必要はなく、通常の装入
口の蓋の脱着を行う機構を利用し、そのシーケンスを改
造して上述のような機能を持つものにすればよい。

【００１３】前記課題を解決するための第３の手段は、
前期第１の手段または第２の手段であって、火炎検出装
置が火炎を検出して出力を出す期間が、装入口の蓋取り
の開始から蓋取りの完了までの間であることを特徴とす
るもの（請求項３）である。

【００１４】本手段においては、警報出力を出す期間
を、装入口の蓋取りの開始から蓋取りの完了までの間に
限定することにより、その後に発生する装入一旦停止や
装入末期での、残量粉石炭落下により一時的に発生する
火炎検出による緊急蓋着動作等の過剰動作を防止するこ
とができる。

【００１５】前記課題を解決するための第４の手段は、
前期第１の手段から第３の手段のいずれかであって、火
炎検出装置が、抽出側に一番近い装入口の近傍を監視す
るものであることを特徴とするもの（請求項４）であ
る。

【００１６】蓋取り作業は、通常、抽出側に一番近い装
入口から順に行われる。よって、抽出側に一番近い装入
口における火炎の発生を監視することにより、他の装入
口における火炎の発生も推定することができる。

【００１７】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前
記光学的火炎検出装置は、視野内の火炎温度を２次元的
に検出するものであり、所定以上の火炎温度を有する領
域が所定視野面積以上を占める状態が、所定時間連続し
たときに出力を発するものであることを特徴とするもの
（請求項５）である。

【００１８】本手段においては、所定以上の火炎温度を
有する領域が所定視野面積以上を占める状態が、所定時
間連続したときに、はじめて装入炉口からのガス及び火
炎噴出が発生したものと判断しているので、小さな火炎
の噴出等で誤動作することがなく、有害なガスと火炎の
噴出のみを確実に検出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例
を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の
形態の例を示す概要図である。図１において、１はコー
クス炉炭化室、２は上昇管、２ａはトップカバー、３は
ベント管、３ａは縁切りダンパー、４はドライメーン
（集気本管）、５はガイド車側炉蓋、６は押出機側炉
蓋、７は装炭ロ（装入口）、８は装炭車、９は吸引ダク
ト（集塵装置）、１０は固定ダクト（集塵装置）、１１
は安水噴射ノズル、１２は高圧安水配管、１３は安水高
低圧切替弁、１４は安水制御装置、１５は車上制御装
置、１６は安水、１７は火炎検出工リア、１８は火炎検
出装置、１９は音声告知装置である。なお、以下の図に
おいて、同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を
省略する。

【００２０】コークス炉に石炭を装入する際、一時的に
多量のガスが発生する。この発生ガスを極力ドライメー
ン４中に引き込み、炉外への放散を防止するため、上昇
管２に高圧安水を使用したエジェクター装置が設置され
ている。すなわち、コークス炉への石炭装入の際、トッ
プカバー２ａを全閉とし、縁切りダンパー３ａを全開と
した後、安水高低圧切替弁１３を高圧とする。これによ
り、高圧安水配管１２からの安水が、安水高低圧切替弁
１３を介して、安水噴射ノズル１１から安水１６として
噴出し、そのエジェクター効果で、コークス炉の炭化室
１内を負圧に保ち、発生ガスをドラーメーン４中に吸引
する。

【００２１】しかし、このエジェクターのみで石炭装入
中の炭化室１内を完全に負圧に保ち、炉外へのガス放散
を完全に無くすことは不可能なので、装炭車８に設けら
れた集塵装置と併用することにより、炉外へのガス放散
を極力防止している。すなわち、装炭車８には、吸引ダ
クト９が設けられ、装炭口７からの排出ガスを吸い込
み、固定ダクト１０に排出する。これにより、炭化室１
内は負圧に保たれる。新しい石炭の装入が完了した時点
で、安水高低圧切替弁１３を低圧とし、エジェクター効
果を弱める。

【００２２】ところが、エジェクター装置、装炭車の集
塵装置などの設備異常又は操業異常に起因して、多量の
ガス及び火炎がコークス炉外に噴出することがある。本
実施の形態においては、火炎検出装置１８を装炭車８に
取り付け、火炎検出装置１８により、火炎検出エリア１
７を光学的に監視する。そして、火炎検出エリア内にお
いて所定以上の火炎が検出されたとき、車上制御装置１
５に信号を送り、音声告知装置１９で警報を出したり、
地上制御装置に遠隔で警報を出したりする。

【００２３】図２に、石炭装入口７の火炎噴出を監視す
るための火炎検出装置（赤外線センサー等）１８の取付
位置の例を示す。図２において、２１はコークス炉、２
２は石炭投入スリーブカバー、２３は防塵フード、２４
は防塵フードの切り欠き部、２５は火炎検出器サポート
である。

【００２４】火炎検出装置１８はエジェクター装置の設
備異常又は操業異常が迅速に把握できるN0.４装入口を
監視できる位置に設置されている（蓋取りは通常No.４
装入口より順次開始する）。石炭装入作業に際しては、
まず防塵フード２３を下げ、次いで、防塵フード２３の
切り欠き部２４よりリフマグ（図示せず）を装入して、
リフマグにより装入口７の蓋（図示せず）を吸着して、
防塵フード２３の外側に引き出す。次いで、石炭投入ス
リーブカバー２２を下降させ、その先端を装入口７に近
接させて、石炭投入スリーブカバー２２を介して装入口
７に石炭を落下させて装入を行う。

【００２５】火炎検出装置１８は、２次元ＣＣＤカメラ
からなり、撮像の輝度により画素に対応する場所の火炎
の温度を検出すると共に、所定温度になっている画素数
を検出することにより、火炎の大きさを検出する能力を
有するものである。火炎検出装置１８は、火炎検出器サ
ポート２５を介して装炭車に取りつけられており、防塵
フード２３の切り欠き部２４を通して、装入口７の近傍
を監視する。

【００２６】火炎検出装置１８は、(a)に示すように、
リフマグの動きと干渉しない位置に設けられており、防
塵フード２２の切り欠き部を斜めから監視するようにな
っている。火炎検出装置１８は、リフマグ下げ、リフマ
グ励磁、リフマグ上げ蓋取り完了までを監視し、装入一
旦停止や装入末期での残量粉石炭落下により、一時的に
発生する火炎検出による緊急蓋着動作等の過剰動作を防
止する。

【００２７】火炎検出装置１８は、火炎噴出の判断基準
として、火炎温度600度以上で火炎視野300mm×50mm以上
の大きさの火炎が、ある設定時間以上継続するかどうか
を蓋取り完了まで監視しており、もし、設定時間以上継
続した場合には異常と判断して車上制御装置１５に信号
を送る。これにより車上制御装置１５は、緊急蓋着（装
炭車設備保護）を行って装入作業を中断すると共に、音
声告知装置１９による警報出力を行なう。

【００２８】すなわち、本発明の実施の形態によれば、
無人運転コークス炉装単車が石炭を装入する際、工ジエ
クタ一装置、集塵装置等の設備異常又は操業異常に起因
して発生する多量のガス及び火炎噴出を自動検出して装
入作業中断、緊急蓋着制御することによりこの発生ガス
の炉外への放散防止及び装炭車設備破損を未然に防止す
ることができる。

【００２９】装入口からの火炎の噴出を間接的に検出す
る方法としては、動作確認センサー付安水高低圧切替弁
を全窯エジェクター装置への取付け、安水噴射ノズル異
常監視を行なう方法がある。しかし、この方法は、窯数
の多いコークス炉では大きな投資が必要であり困難であ
る。これに対し、本実施の形態のように、火炎検出器に
よって直接火炎を検出する方法を採用すれば、自動処理
及び移動機退避動作など無人化対応可能で安価なシステ
ムとすることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、光学的火炎検出装置が、石
炭装入口の火炎を監視し、所定条件の火炎が検出された
ときに警報装置がオペレータに警報を出力するので、オ
ペレーターは、発生ガスの炉外への放散や、火災等によ
る設備破損を未然に防ぐような措置をとることができ
る。

【００３１】請求項２に係る発明においては、オペレー
ターに警報を発すると共に、自動的に装入作業を中断
し、装入口の緊急蓋着を行うので、迅速に、発生ガスの
炉外への放散や、火災等による設備破損を防ぐことがで
きる。

【００３２】請求項３に係る発明においては、警報出力
を出す期間を、装入口の蓋取りの開始から蓋取りの完了
までの間に限定することにより、その後に発生する装入
一旦停止や装入末期での、残量粉石炭落下により一時的
に発生する火炎検出による緊急蓋着動作等の過剰動作を
防止することができる。

【００３３】請求項４に係る発明においては、抽出側に
一番近い装入口における火炎の発生を監視することによ
り、他の装入口における火炎の発生も推定することがで
きる。

【００３４】請求項５に係る発明においては、所定以上
の火炎温度を有する領域が所定視野面積以上を占める状
態が、所定時間連続したときに、はじめて装入炉口から
のガス及び火炎噴出が発生したものと判断しているの
で、小さな火炎の噴出等で誤動作することがなく、有害
なガスと火炎の噴出のみを確実に検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例を示す概要図である。

【図２】石炭装入口の火炎噴出を監視するための火炎検
出装置の取付位置の例を示す図である。

【図３】従来のコークス炉の断面を示す概要図である。

【符号の説明】

１…コークス炉炭化室、２…上昇管、２ａ…トップカバ
ー、３…ベント管、３ａ…縁切りダンパー、４…ドライ
メーン（集気本管）、５…ガイド車側炉蓋、６…押出機
側炉蓋、７…装炭ロ（装入口）、８…装炭車、９…吸引
ダクト（集塵装置）、１０…固定ダクト（集塵装置）、
１１…安水噴射ノズル、１２…高圧安水配管、１３…安
水高低圧切替弁、１４…安水制御装置、１５…車上制御
装置、１６…安水、１７…火炎検出工リア、１８…火炎
検出装置、１９…音声告知装置、２１…コークス炉、２
２…石炭投入スリーブカバー、２３…防塵フード、２４
…防塵フードの切り欠き部、２５…火炎検出器サポート

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【手続補正書】

【提出日】平成１１年５月７日（１９９９．５．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】 前記課題を解決するための第４の手段
は、前期第１の手段から第３の手段のいずれかであっ
て、火炎検出装置が、装入側に一番近い装入口の近傍を
監視するものであることを特徴とするもの（請求項４）
である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】 蓋取り作業は、通常、装入側に一番近い
装入口から順に行われる。よって、装入側に一番近い装
入口における火炎の発生を監視することにより、他の装
入口における火炎の発生も推定することができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装炭車に設置され石炭装入口を視野に入
   れた光学的火炎検出装置と、当該光学的火炎検出装置が
   火炎を検出して出力を出したとき、それをオペレーター
   に報知する警報装置とを有してなるコークス炉装入口火
   炎監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコークス炉装入口火炎
   監視装置であって、火炎検出装置が火炎を検出して出力
   を出したとき、自動的に装入作業を中断し、装入口の緊
   急蓋着を行う装置を有してなるコークス炉装入口火炎監
   視装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の装入口火
   炎監視装置であって、火炎検出装置が火炎を検出して出
   力を出す期間が、装入口の蓋取りの開始から蓋取りの完
   了までの間であることを特徴とするコークス炉装入口火
   炎監視装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に記載のコークス炉装入口火炎監視装置であって、火
   炎検出装置は、抽出側に一番近い装入口の近傍を監視す
   るものであることを特徴とするコークス炉装入口火炎監
   視装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載のコークス炉装入口火炎監視装置であって、前
   記光学的火炎検出装置は、視野内の火炎温度を２次元的
   に検出するものであり、所定以上の火炎温度を有する領
   域が所定視野面積以上を占める状態が、所定時間連続し
   たときに出力を発するものであることを特徴とするコー
   クス炉装入口火炎監視装置。