DE10307593A1

DE10307593A1 - Method for recording the chamber wall temperature in coke oven plants

Info

Publication number: DE10307593A1
Application number: DE10307593A
Authority: DE
Inventors: Willy Pesy
Original assignee: Mannesmannroehren Werke AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2003-10-16
Also published as: DE50300773D1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Kammerwandtemperatur in Kokereianlagen, bei dem mindestens entlang zweier im Abstand voneinander liegender Höhenlinien die Temperatur mehrerer punktförmiger Bereiche jeder Kammerwand optisch ermittelt wird. Dazu werden in einem engen Raster Vertikalschnitte (7, 8) durch die Höhenlinien (5) gelegt und die abgegriffenen Temperaturwerte mittels eines mathematischen Verfahrens zur Ermittlung benachbarter Temperaturwerte herangezogen, wobei die durch jeweils zwei benachbarte Vertikalschnitte zweier Höhenlinien sich ergebenden Temperaturwerte eine Fläche aufspannen, innerhalb der weitere Temperaturpunkte ermittelt werden.The invention relates to a method for detecting the chamber wall temperature in coke oven plants, in which the temperature of a plurality of punctiform regions of each chamber wall is optically determined at least along two height lines that are spaced apart from one another. For this purpose, vertical sections (7, 8) are placed through the contour lines (5) in a narrow grid and the measured temperature values are used by means of a mathematical method to determine adjacent temperature values, the temperature values resulting from two adjacent vertical sections of two contour lines spanning an area within the further temperature points are determined.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Erfassung der Kammerwandtemperatur in Kokereianlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a method for detecting the chamber wall temperature in Coking plant according to the preamble of claim 1.

Für ein möglichst störungsfreies Betreiben einer Kokereianlage ist die Kammerwandtemperatur eine wesentliche Einflussgröße. Ist sie zu hoch, besteht die Gefahr, dass die Feuerfestausmauerung vorzeitig zerstört und ersetzt werden muss. Ist sie dagegen zu niedrig, läuft der Kokereiprozess nur unvollständig ab mit Auswirkungen auf die Qualität des Kokses und der Zusammensetzung des Rohgases. For the operation of a coking plant as trouble-free as possible Chamber wall temperature is an important factor. If it is too high, there is a risk that that the refractory brickwork must be destroyed and replaced prematurely. Is she on the other hand, too low, the coking process is incomplete with an impact on Quality of the coke and the composition of the raw gas.

Es ist deshalb ein Anliegen der Betreiber, Aussagen über die tatsächliche Kammerwandtemperatur zu erlangen. Dazu ist es bekannt, im Kopfbereich der Ausdrückmaschine auf jeder Seite mindestens zwei optische Messgeräte anzuordnen, um beim Ausdrücken des glühenden Kokses die Kammerwand entlang zweier Höhenlinien abzufahren, um wenigstens alle 50 mm Fahrweg eine Kammerwandtemperatur zu erfassen. Diese Art der Erfassung kann nur eine grobe Aussage über die Temperaturverteilung der gesamten Kammerwand ergeben. It is therefore a concern of the operator to make statements about the actual To achieve chamber wall temperature. It is known to do this in the head area of the squeezer Side to arrange at least two optical measuring devices, in order to express the glowing coke down the chamber wall along two contour lines, at least to record a chamber wall temperature every 50 mm of travel. This type of capture can only give a rough statement about the temperature distribution of the entire chamber wall result.

Ein anderes Verfahren ist aus der DE 29 48 160 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mittels eines oder mehrerer Pyrometer die Kokskuchentemperatur einer oder beider Wände während des Ausdrückens ermittelt und die gemessenen Temperaturwerte als Flächenbild aufgetragen. Dieses Flächenbild kann nur dann als Einstellgröße für die Beheizung verwendet werden, wenn davon ausgegangen wird, dass die Kokskuchentemperatur den gleichen Temperaturverlauf repräsentiert wie die Ofenwand. Dies ist aber nicht gegeben, da die Kokskuchentemperatur auch von der Gleichmäßigkeit der Austrittsgeschwindigkeit des Kokskuchens und der Umgebungstemperatur abhängig ist. Another method is known from DE 29 48 160 A1. With this procedure the coke cake temperature of one or both walls using one or more pyrometers determined during printing and the measured temperature values as an area image applied. This area can only be used as a setting variable for heating be used if it is assumed that the coke cake temperature represents the same temperature profile as the furnace wall. But this is not the case the coke cake temperature also depends on the uniformity of the exit speed of the Coke cake and the ambient temperature is dependent.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Erfassung der Kammerwandtemperatur in Kokereianlagen anzugeben, mit dem in möglichst einfacher Weise eine gesicherte Aussage über die Temperaturverteilung der gesamten Kammerwand gemacht werden kann. It is therefore an object of the invention a method for detecting the To specify the chamber wall temperature in coke oven plants with the simplest possible A reliable statement about the temperature distribution of the entire chamber wall can be made.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen. This task is based on the generic term in conjunction with the characteristic Features of claim 1 solved. Advantageous further developments are the subject matter of subclaims.

Nach der Lehre der Erfindung werden in einem engen Raster Vertikalschnitte durch die Höhenlinien gelegt und die abgegriffenen Temperaturwerte mittels eines mathematischen Verfahrens zur Ermittlung benachbarter Temperaturwerte herangezogen, wobei die durch jeweils zwei benachbarte Vertikalschnitte zweier Höhenlinien sich ergebenden Temperaturwerte eine Fläche aufspannen, innerhalb der weitere Temperaturpunkte ermittelt werden. According to the teaching of the invention, vertical sections through the are in a narrow grid Contour lines and the tapped temperature values using a mathematical Method for determining neighboring temperature values is used, the by two adjacent vertical sections of two contour lines each resulting Spread the temperature values over a surface within which further temperature points are determined become.

Der Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist darin, zu sehen, dass der messtechnisch erforderliche Aufwand gering gehalten werden kann und trotzdem die Aussage über die Temperaturverteilung der gesamten Kammerwand gesichert ist. The advantage of the proposed method is that it can be measured required effort can be kept low and still the statement about the Temperature distribution of the entire chamber wall is secured.

Als besonders aussagekräftig hat sich die Kombination dreier erfasster Höhenlinien, die etwa dem Kopf Mittel- und Fußbereich der Kammerwandfläche entsprechen, in Verbindung mit einem Rasterabstand der Vertikalschnitte von höchstens 50 mm herausgestellt. The combination of three recorded contour lines, for example, has proven to be particularly meaningful correspond to the head, middle and foot of the chamber wall surface in connection with a grid spacing of the vertical sections of at most 50 mm is emphasized.

Es ist naheliegend, dass die flächenhafte Erfassung der Kammerwandtemperatur um so genauer wird, je größer die Anzahl der Höhenlinien und je geringer der Rasterabstand der Vertikalschnitte ist. Die erste Maßnahme erhöht den messtechnischen Aufwand ganz erheblich, da an der Ausdrückmaschine weitere optische Messgeräte installiert und verkabelt werden müssen. Die Wartung dieser Messgeräte ist aufwendig und dementsprechend teuer. Die zweite Maßnahme erhöht den Rechen- und Auswerteaufwand, ohne dass möglicherweise die Aussagegenauigkeit signifikant zunimmt. It is obvious that the area coverage of the chamber wall temperature is all the more more precisely, the greater the number of contour lines and the smaller the grid spacing of the Is vertical sections. The first measure increases the metrological effort considerably, because additional optical measuring devices are installed and wired on the extrusion machine have to. The maintenance of these measuring devices is complex and accordingly expensive. The second measure increases the computation and evaluation effort, without possibly the Information accuracy increases significantly.

Die angenäherte flächenhafte Erfassung der Kammerwandtemperatur kann dazu genutzt werden, flächenhaft auftretende Unter- bzw. Überschreitungen einer vorgegebenen Solltemperatur unter Berücksichtigung einer Toleranzspanne zu erfassen. Der Betreiber kann dann gezielter als bisher die Heizzüge kontrollieren lassen, um die Ursache für die Abweichung zu beseitigen. The approximate area coverage of the chamber wall temperature can be used for this area-wide, falling below or exceeding a given Record the target temperature taking into account a tolerance range. The operator can then have the heating cables checked more specifically than before to determine the cause of the Eliminate deviation.

Fasst man die Temperaturverteilung der beiden Wände aller Kammern einer Koksofenbatterie zusammen, so erhält man eine räumliche Darstellung der Temperaturverteilung für die Batterie. Daraus ergibt sich die Möglichkeit einer exakten Einstellung der Beheizung, ein optimaler Energieeinsatz und eine längere Lebensdauer der Koksofenbatterie durch eine gleichmäßigere Temperaturbelastung der Ofenwände. If you summarize the temperature distribution of the two walls of all chambers of a coke oven battery together, you get a spatial representation of the temperature distribution for the Battery. This results in the possibility of an exact setting of the heating optimal use of energy and a longer lifespan of the coke oven battery through a more uniform temperature load on the furnace walls.

In mehreren Prinzipskizzen wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. The method according to the invention is explained in more detail in several schematic diagrams.

Es zeigen Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kammer einer Kokereianlage, Fig. 1 shows a longitudinal section through a chamber of a coke oven plant,

Fig. 2, 3 ein Temperatur/Kammerhöhe-Diagramm für je einen ausgewählten Vertikalschnitt, Fig. 2, 3, a temperature / chamber height-map for each a selected vertical section,

Fig. 4 Kammerwand mit einem Bereich einer unzulässigen Temperaturerhöhung. Fig. 4 chamber wall with an area of an impermissible temperature increase.

Fig. 5 schematisch ein Raster für das mathematische Auswerteverfahren. Fig. 5 shows diagrammatically a raster for the mathematical evaluation.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt eine Kammer einer Kokereianlage dargestellt. Man schaut auf eine Wand 1 der Kammer, in der die Verkokung stattfindet: Auf der linken Seite ist der Kopfbereich einer Ausdrückmaschine 2 dargestellt, die auf beiden Seitenflächen mit je drei optischen Temperaturmessgeräten 3.1-3.3 versehen ist. In Fig. 1, a chamber of a coking plant is shown in a longitudinal section. One looks at a wall 1 of the chamber in which the coking takes place: On the left side the head area of a squeezing machine 2 is shown, which is provided with three optical temperature measuring devices 3.1-3.3 on both side surfaces.

Beim Ausdrücken des glühenden Kokses in die Ablage 4 überfahren die drei optischen Messgeräte 3.1-3.3 die Kammerwand auf je einer Höhenlinie 5.1-5 : 3 (gestrichelte Linien). Von der Ablage 4 fällt der glühende Koks in den bereitgestellten Löschwagen 6. When the glowing coke is pressed out into the tray 4 , the three optical measuring devices 3.1-3.3 run over the chamber wall on a vertical line 5.1-5: 3 (dashed lines). The glowing coke falls from the shelf 4 into the fire truck 6 .

Entlang der Höhenlinien 5.1-5.3 wird in Abhängigkeit der Erstreckung der Heizzüge pro Heizung ein Temperaturmittelwert erfasst, so dass sich beispielsweise bei 34 Heizzügen pro Höhenlinie 34 Temperaturmittelwerte ergeben. Alternativ kann man aber auch die den Temperaturmittelwert bildenden Einzelwerte erfassen, so dass sich beispielsweise bei 10 Einzelmesswerten pro Heizzug für 34 Heizzüge 340 Temperaturmesswerte ergeben. A temperature mean value is recorded along the contour lines 5.1-5.3 depending on the extent of the heating trains per heating system, so that, for example with 34 heating trains per contour line, there are 34 temperature average values. Alternatively, however, the individual values forming the mean temperature value can also be recorded, so that, for example, with 10 individual measured values per heating train for 34 heating trains, 340 temperature measurement values result.

Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man gedanklich durch die drei Höhenlinien Vertikalschnitte 7, 8 legt, so dass jeder Vertikalschnitt 7, 8 drei Temperaturwerte ergibt (hier mit einem Kreuzchen markiert). Trägt man entsprechend den Darstellungen in Fig. 2 bzw. Fig. 3 diese drei Temperaturwerte über die Kammerhöhe auf, ist es möglich, mit Hilfe eines mathematischen Verfahrens die benachbarten Temperaturwerte zu ermitteln. Das angewandte mathematische Verfahren ist unter der Bezeichnung "Inverse Abstands-Gewichtungs-Methode" (Inverse Distance Weighted Method) bekannt. Bei diesem Verfahren werden durch jeweils zwei benachbarte Vertikalschnitte zweier Höhenlinien vier Temperatureckwerte festgelegt, die bei geraden Vertikalschnitten und geraden Höhenlinien eine Rechteckfläche aufspannen (Fig. 5). Um die Temperatur an einem beliebigen Punkt innerhalbder von T1.1; T1.2; T2.1 und T2.2 aufgespannten Fläche zu berechnen, gilt folgender Zusammenhang

α_i,j: Korrekturfaktor für die Temperaturverteilung
λ_i,j: Korrekturfaktor für das Temperaturniveau
β_i,j: Korrekturfaktor für die Gewichtung der Längen
γ_i,j: Korrekturfaktor für das Längenniveau The invention is now characterized in that one mentally places vertical sections 7 , 8 through the three contour lines, so that each vertical section 7 , 8 gives three temperature values (marked here with a cross). If these three temperature values are plotted over the chamber height in accordance with the representations in FIG. 2 or FIG. 3, it is possible to determine the adjacent temperature values with the aid of a mathematical method. The mathematical method used is known as the "inverse distance weighted method". In this method, four temperature basic values are defined by two adjacent vertical sections of two contour lines, which span a rectangular area in the case of straight vertical sections and straight contour lines ( FIG. 5). To set the temperature at any point within that of T1.1; T1.2; To calculate T2.1 and T2.2, the following relationship applies

α _{i, j} : correction factor for the temperature distribution
λ _{i, j} : correction factor for the temperature level
β _{i, j} : correction factor for the weighting of the lengths
γ _{i, j} : correction factor for the length level

Mit Hilfe dieses Zusammenhanges werden in der Betrachtungsebene weitere Temperaturpunkte ermittelt. Pro Betrachtungsebene werden beispielsweise in X-Richtung 10 weitere Punkte ermittelt und in Y-Richtung ebenfalls 10. Der Grund hierfür liegt darin, dass in der Nähe eines direkt gemessenen Temperaturpunktes der Fehler sehr klein ist. With the help of this connection, there are more in the observation level Temperature points determined. For example, there are 10 more per observation level in the X direction Points determined and also 10. in the Y direction. The reason for this is that in the Near a directly measured temperature point the error is very small.

Eine Verbesserung kann über eine weitere Höhenlinie 5 erreicht werden, dies bedeutet aber ein weiteres Temperaturmessgerät 3 einschließlich Verkabelung und Auswertung, so dass hier die Grenzen schnell gesetzt sind. An improvement can be achieved via a further contour line 5 , but this means a further temperature measuring device 3 including cabling and evaluation, so that the limits are quickly set here.

In Fig. 4 ist beispielhaft dargestellt ein flächenhafter Bereich 10, dessen Einzeltemperaturen alle über einen vorgegebenen Sollwert einschließlich Toleranzen liegen. Diesen hätte man nach der alten Methode nicht entdecken können, da er zwischen zwei Höhenlinien 5 liegt. Sorgt man dafür, dass in der Auswerteprogrammierung eine solche Stelle ein Warnsignal auslöst, wird sich der Betreiber diese Stelle genauer ansehen, um dann zu entscheiden, welche Abhilfemaßnahmen zweckmäßig und wirkungsvoll sind. Bezugszeichenliste 1 Kammerwand
2 Ausdrückmaschine
3 Temperaturmessgerät
4 Ablage
5 Höhenlinie
6 Löschwagen
7 Vertikalschnitt
8 Vertikalschnitt
9 Ausgleichspolynom
10 flächenhafter Bereich
In FIG. 4 is shown by way of example an areal region 10, whose individual temperatures are all above a predetermined setpoint, including tolerances. This could not have been discovered using the old method, since it lies between two contour lines 5 . If you ensure that such a point triggers a warning signal in the evaluation programming, the operator will take a closer look at this point in order to then decide which remedial measures are expedient and effective. LIST OF REFERENCES 1 chamber wall
2 extrusion machine
3 temperature measuring device
4 storage
5 contour line
6 fire trucks
7 vertical section
8 vertical section
9 compensation polynomial
10 area

Claims

1. A method for determining the chamber wall temperature in coke oven plants, in which the temperature of a plurality of punctiform regions of each chamber wall is optically determined at least along two spaced-apart contour lines, characterized in that vertical sections ( 7 , 8 ) through the contour lines ( 5 ) and the tapped temperature values are used by means of a mathematical method to determine adjacent temperature values, the temperature values resulting from two adjacent vertical sections of two contour lines spanning an area within which the further temperature points are determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature detection takes place along three contour lines ( 5.1-5.3 ).

3. The method according to claim 2, characterized in that the contour lines ( 5.1-5.3 ) correspond approximately to the head, the middle and the foot region of the chamber wall surface ( 1 ).

4. The method according to claim 1-3, characterized in that the grid spacing for the vertical cuts ( 7 , 8 ) corresponds to a maximum of 50 mm.

5. The method according to claims 1-4 characterized, that the individual temperatures of the approximate areal temperature distribution be compared with a specified target temperature and with area If a tolerance value is exceeded or fallen short of, a warning signal is generated becomes.