コークス炉フリュー底部煉瓦の最新温度測定事例 SDカード対応によるデータ革命

はじめに

記事の目的

本記事では、製鉄所のコークス炉において重要なフリュー底部煉瓦の温度測定に焦点を当て、その具体的な測定事例と、IR-HAを活用したデータ管理、トラブル未然防止策について解説します。

製鉄現場での温度測定の重要性

製鉄工程において、コークス炉は石炭を乾留してコークスを製造する重要な設備です。コークスは高炉での鉄鉱石還元剤や熱源として不可欠であり、その品質はコークス炉の安定操業に大きく依存します。コークス炉の燃焼室、特にフリュー底部煉瓦の温度管理は、コークスの品質維持、省エネルギー、そして設備損傷の防止に直結する極めて重要な要素です。

コークス炉フリュー底部煉瓦の温度測定とは

フリュー底部煉瓦の役割と構造

コークス炉は、数十の炭化室と、これを加熱する燃焼室が交互に水平に配置された構造を持ちます。フリュー底部煉瓦は、この燃焼室の底部を構成する耐火煉瓦であり、石炭を高温で蒸し焼きにする際の熱を効率的に伝達し、炉内の均一な温度分布を維持する上で中心的な役割を担っています。炉団は長さ20～50メートル、奥行き15～20メートル、高さ10～20メートルにも及ぶ巨大な構造であり、この底部煉瓦は常に高温に晒されています。

底部煉瓦の損傷メカニズムと温度管理の関係

コークス炉は通常30～40年と長期間連続使用されるため、炉内の耐火物には高い耐久性が求められます。しかし、フリュー底部煉瓦は、高温負荷、温度変動、化学反応、機械的応力といった複合的な要因により、時間の経過とともに損傷や劣化が進行します。特に、不適切な温度管理は煉瓦の熱応力によるひび割れや変形、溶損を加速させ、炉の安定操業に深刻な影響を与えます。そのため、正確な温度測定と継続的な監視は、煉瓦損傷の早期発見と予防保全、ひいては炉の長寿命化に不可欠です。

巡回測定の現場運用イメージ

製鉄現場では、フリュー底部煉瓦の健全性を確保するため、定期的な巡回測定が実施されます。作業員が測定器を携行し、燃焼室の各測定ポイントで温度を計測します。従来の測定方法では、測定値を手書きで記録し、事務所に戻ってからPCに入力するといった手間がかかっていました。このプロセスは、記録ミスやデータ転記の手間などといった課題を抱えていました。

測定データの管理と現場DX

SDカードに1ファイル最大9999データ保存

IR-HAは、測定データをSDカード(最大2GB)に保存できます。これにより長時間の巡回測定で取得した最大9999の温度データを安全に保持できます。

PC/スマホとのデータ連携：日報作成・履歴保存の実践

IR-HAで収集したデータは、SDカードを通じてPCに転送でき、CSV形式で出力できます。これにより、現場で取得した温度データを基に、日報を自動で作成したり、過去の測定履歴をデジタルデータとして保存したりすることが容易になります。

• 日報作成の効率化：
  手動でのデータ入力が不要になるため、日報作成にかかる時間を大幅に短縮できます。測定日時、温度値などが自動で記録・整理されるため、ヒューマンエラーのリスクも低減します。
• 履歴保存とトレンド分析：
  過去の測定データをデジタルで一元管理することで、長期的な温度変化のトレンド分析が可能になります。特定のフリュー底部煉瓦における温度上昇や異常な挙動を早期に検知し、予防保全計画に役立てることができます。

巡回測定事例とトラブル未然防止

実測温度データ例（例：1218℃）と判読ポイント

コークス炉のフリュー底部煉瓦は、コークス化工程において1200℃を超える高温に達します。例えば、あるフリュー底部煉瓦で1218℃という実測温度データが得られた場合、この値が許容範囲内であるか、あるいは異常な傾向を示しているかを正確に判読することが重要です。

• 基準値との比較：
  過去の安定操業時のデータや設計上の基準温度と比較し、逸脱がないかを確認します。
• 局所的な高温部の特定：
  周囲の煉瓦と比較して、特定の箇所で異常に高い温度が観測された場合、その部位に煉瓦損傷や燃焼バランスの不均一が生じている可能性があります。
• 時間的変化の追跡：
  連続的な巡回測定により、特定の測定点における温度が時間とともに上昇傾向にある場合、潜在的な損傷の進行を示唆している可能性があります。

フリュー底部煉瓦の損傷検知・予兆保全

正確な温度データは、フリュー底部煉瓦の損傷検知と予兆保全に不可欠です。

• 早期検知：
  煉瓦内部のひび割れや剥離、溶損が発生すると、その部位の熱伝導率が変化し、表面温度に異常が現れることがあります。 高精度な温度測定により、これらの微細な変化を早期に捉え、大規模な損傷に至る前に対応できます。
• 劣化メカニズムの分析：
  長期的な温度履歴データを分析することで、煉瓦の劣化メカニズムをより深く理解し、将来的な損傷発生を予測する予兆保全モデルの構築に貢献します。
• 計画的な補修：
  温度データを基に、損傷リスクの高い部位を特定し、計画的な補修や交換を行うことで、突発的な炉の停止リスクを低減し、メンテナンスコストの最適化を図ることができます。

温度監視による操業最適化と品質・安全

コークス品質維持、省エネルギー、安全操業への寄与

フリュー底部煉瓦の適切な温度監視は、コークス炉の操業全体に多大なメリットをもたらします。

• コークス品質維持：
  均一な温度管理は、石炭の乾留プロセスを最適化し、強度が高く、不純物の少ない高品質なコークスの安定生産に貢献します。
• 省エネルギー：
  燃焼効率の最適化や、過剰な加熱の抑制により、燃料ガスの消費量を削減できます。これにより、操業コストの低減と、CO2排出量の削減にもつながります。
• 安全操業：
  煉瓦損傷の早期発見や、異常温度監視は、炉の突発的な故障や損傷拡大を防ぎ、作業員の安全確保に貢献します。

現場エンジニアの業務効率化事例

IR-HAは、現場エンジニアの業務効率を大幅に向上させます。

• コークス品質維持：
  均一な温度管理は、石炭の乾留プロセスを最適化し、強度が高く、不純物の少ない高品質なコークスの安定生産に貢献します。
• 省エネルギー：
  燃焼効率の最適化や、過剰な加熱の抑制により、燃料ガスの消費量を削減できます。これにより、操業コストの低減と、CO2排出量の削減にもつながります。
• 安全操業：
  煉瓦損傷の早期発見や、異常温度監視は、炉の突発的な故障や損傷拡大を防ぎ、作業員の安全確保に貢献します。