JP2015117389A - Hot stove control calculation device, hot stove operation index derivation method, and computer program - Google Patents

Hot stove control calculation device, hot stove operation index derivation method, and computer program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To set a heat storage amount of a hot stove using a process state of the hot stove which can be actually measured so as to determine an operation condition of the hot stove.SOLUTION: When mixed cooling is performed, an opening of a cool air butterfly valve 123 is used as an index of a residual heat amount of a heat-storing brick when a blowing period ends. On the other hand, when the mixed cooling is not performed, a blowing butterfly valve 125 or a blowing temperature is used as the index of the residual heat amount of the heat-storing brick when the blowing period ends. An amount of change ΔTof a lower limit Tof a lowest temperature of a stove classified/cycle classified silica brick is derived using a target value and an actual value of the index of the residual heat amount of the heat-storing brick when the blowing period ends, and the lower limit Tof the lowest temperature of the stove classified/cycle classified silica brick is derived from the derived result. A heat input quantity Qis derived using the lower limit Tof the lowest temperature of the stove classified/cycle classified silica brick.

Description

本発明は、熱風炉制御計算装置、熱風炉操業指標導出方法及びコンピュータプログラムに関し、特に、熱風炉に対して操業指示を行うために用いて好適なものである。   The present invention relates to a hot stove control calculation apparatus, a hot stove operation index derivation method, and a computer program, and is particularly suitable for use in instructing an operation to a hot stove.

高炉に熱風を供給するために、高炉には熱風炉が付帯されている。熱風炉は、高炉から要求される送風条件に基づいて、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、蓄熱煉瓦に冷風を通して蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを1つずつ含む期間を1サイクルとして、燃焼期間と送風期間とを交互に繰り返して高炉に熱風を供給するものである。   In order to supply hot air to the blast furnace, the blast furnace is accompanied by a hot air furnace. The hot stove generates hot air by supplying heat to the blast furnace by heat exchange with the heat storage brick through the combustion period in which the heat storage brick is heated by the combustion gas to store heat based on the air blowing conditions required from the blast furnace, and cold air is supplied to the heat storage brick. A period including one blowing period is set as one cycle, and the combustion period and the blowing period are alternately repeated to supply hot air to the blast furnace.

熱風炉では、高炉から要求される送風条件を満足する熱風を高炉に供給しなければならない。このため、熱風炉に対する投入熱量を適切に定めて、熱風炉の燃焼制御を行うことが望まれる。熱風炉に対する投入熱量を定める技術として、特許文献1に記載の技術がある。   In the hot blast furnace, hot blast that satisfies the blowing conditions required from the blast furnace must be supplied to the blast furnace. For this reason, it is desirable to appropriately determine the amount of heat input to the hot stove and control the combustion of the hot stove. As a technique for determining the amount of heat input to the hot stove, there is a technique described in Patent Document 1.

特許文献1に記載の技術では、まず、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の最適値を、熱風炉の時定数よりも長い時間である最適化時間範囲において導出し、熱風炉における蓄熱量の各サイクルにおける推移(蓄熱量の目標軌道)の最適化を行う。そして、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値が、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の最適値に追従するように、炉別・サイクル別投入熱量を導出する。   In the technique described in Patent Document 1, first, an optimum value of the minimum temperature of target silica bricks by furnace and cycle is derived in an optimization time range that is longer than the time constant of the hot stove, and the amount of heat stored in the hot stove Optimize the transition in each cycle (target trajectory of heat storage amount). Then, the input heat quantity for each furnace and cycle is derived so that the predicted value of the minimum temperature for silica brick for each furnace / cycle follows the optimum value for the minimum temperature for target silica brick for each furnace / cycle.

前述した蓄熱量の目標軌道の最適化に際し、特許文献1では、炉別・サイクル別送風温度の予測値と目標送風温度との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値と炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度(の候補)との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを満足するように、炉別・サイクル別投入熱量が小さいほど値が小さくなる目的関数の値が最小となるまで、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の候補の値を変更する。   In optimizing the target trajectory of the heat storage amount described above, in Patent Document 1, a constraint equation indicating that the absolute value of the difference between the predicted value of the blowing temperature for each furnace and the cycle and the target blowing temperature is equal to or less than a threshold value, Furnace to satisfy the constraint formula indicating that the absolute value of the difference between the predicted value of the minimum temperature of silica bricks by cycle and by cycle and the target minimum temperature of quartz brick by cycle and by cycle (candidate) is below the threshold. The value of the candidate minimum temperature for the target quarry brick by furnace / cycle is changed until the value of the objective function, which decreases as the amount of heat input by cycle / cycle decreases, is minimized.

特開2013−82983号公報JP 2013-82883 A

ところで、熱風炉に対する投入熱量を定めるに際しては、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いることが望ましい。予測モデルの誤差の影響を受けにくくなり、熱風炉に対する投入熱量を可及的に小さくすることができるからである。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、蓄熱量の目標軌道の最適化に際し、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いていない。このため、熱風炉に対する投入熱量を必ずしも高い精度で定めることができなかった。
このように、熱風炉の操業条件を決定するために、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握できるようにすることが望まれる。
By the way, when determining the amount of heat input to the hot stove, it is desirable to use an actual measurement value of the process state of the hot stove. This is because it is less susceptible to errors in the prediction model, and the amount of heat input to the hot stove can be made as small as possible.
However, the technique described in Patent Document 1 does not use the actual measurement value of the process state of the hot stove when optimizing the target trajectory of the heat storage amount. For this reason, the amount of heat input to the hot stove cannot always be determined with high accuracy.
As described above, in order to determine the operating conditions of the hot stove, it is desired to be able to grasp the heat storage amount of the hot stove using the actual measured value of the process state of the hot stove.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、熱風炉の操業条件を決定するために、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in order to determine the operating conditions of the hot stove, it is possible to grasp the heat storage amount of the hot stove using the measured values of the process state of the hot stove. The purpose is to.

本発明の熱風炉制御計算装置は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第1の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第1の導出手段と、前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第2の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第2の導出手段と、前記第1の導出手段又は前記第2の導出手段により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第3の導出手段と、を有し、前記第1の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、前記第2の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする。   The hot stove control calculation apparatus according to the present invention includes a combustion period in which heat storage bricks are heated and stored by combustion gas, and a blowing period in which hot air is generated by heat exchange with the heat storage bricks through cold air and supplied to the blast furnace. And a heat storage chamber having a heat storage brick including a silica brick, a combustion chamber for heating the heat storage chamber, and an inflow from the heat storage chamber through the combustion chamber A hot stove control calculation device that performs calculations for controlling the operation of a hot stove comprising a mixed cooling chamber that performs temperature adjustment of the hot air by mixing cold air with the hot air, When operating by mixing cold air, using the first residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends, the silica brick when the air blowing period ends Lowest temperature The first deriving means for deriving the amount of change with respect to the limit value as the amount of change of the quartz brick minimum temperature lower limit, and when operating without mixing the cold air in the mixed cooling chamber, the time when the blowing period ends The second residual heat index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick is used to derive the change amount with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the blowing period ends as the minimum temperature limit value of the quartz brick. 2 derivation means, the change amount with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ended, derived by the first derivation means or the second derivation means, and the air blowing period From the current value of the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick when finished, the lower limit value of the lowest temperature of the quartz brick when the blowing period in the next cycle is finished is below the lowest temperature of the quartz brick. And a first residual heat index is determined based on an opening degree of a cold air butterfly valve for adjusting the flow rate of the cold air flowing into the mixed cooling chamber. And the second residual heat index is the opening of a blower butterfly valve for adjusting the flow rate of the cold air flowing into the combustion chamber or the temperature of hot air discharged from the hot air furnace to the blast furnace It is determined based on temperature.

本発明の熱風炉操業指標導出方法は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉操業指標導出方法であって、前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第1の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第1の導出工程と、前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第2の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第2の導出工程と、前記第1の導出工程又は前記第2の導出工程により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第3の導出工程と、を有し、前記第1の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、前記第2の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする。   The hot blast furnace operation index deriving method of the present invention is a method of generating heat air by supplying heat to a blast furnace by generating heat by heat exchange with the heat storage brick through a combustion period in which the heat storage brick is heated and stored by combustion gas and passing cold air to the heat storage brick. Is a hot stove operating as a cycle including a period, a heat storage chamber having a heat storage brick including a silica brick, a combustion chamber for heating the heat storage chamber, and from the heat storage chamber through the combustion chamber A hot stove operation index derivation method for performing calculation for controlling the operation of a hot stove equipped with a mixed cooling chamber for adjusting the temperature of the hot air flowing in by mixing the hot air with cold air, the mixed cooling chamber In the case where the cold air is mixed and operated, the first residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends, and the silica stone when the air blowing period ends. The best of brick The first derivation step for deriving the change amount with respect to the lower limit value of the temperature as the change amount of the quartz brick minimum temperature lower limit value, and when the operation is performed without mixing the cold air in the mixed cooling chamber, when the blowing period ends. Using the second residual heat index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick, the amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends is derived as the minimum temperature limit value of the quartz brick A second derivation step, a change amount derived from the first derivation step or the second derivation step with respect to a lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, and the air blowing From the current lower limit value of the minimum temperature of the silica brick at the end of the period, the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick at the end of the blowing period in the next cycle is determined as the lowest value of the quartz brick. A third deriving step for deriving as a temperature lower limit value, wherein the first residual heat index is based on an opening degree of a cold air butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the mixed cooling chamber And the second residual heat index is an opening degree of a blow butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the combustion chamber or a temperature of hot air discharged from the hot air furnace to a blast furnace. It is determined based on a certain blowing temperature.

本発明のコンピュータプログラムは、前記熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。   The computer program of the present invention causes a computer to function as each means of the hot stove control calculation apparatus.

本発明によれば、混冷室で冷風を混合させる場合には、冷風バタフライ弁の開度を残熱量指標として、次のサイクルにおける送風期間が終了したときの珪石煉瓦の最低温度の下限値を導出し、混冷室で冷風を混合させない場合には、送風バタフライ弁の開度又は送風温度を残熱量指標として、次のサイクルにおける送風期間が終了したときの珪石煉瓦の最低温度の下限値を導出するようにした。したがって、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握することが可能になる。   According to the present invention, when the cold air is mixed in the mixed-cooling chamber, the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick when the air blowing period in the next cycle is ended, using the opening degree of the cold air butterfly valve as the residual heat amount index. Derived and when the cold air is not mixed in the mixed cooling chamber, the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick when the air blowing period in the next cycle is ended, using the opening degree or air temperature of the air blowing butterfly valve as the residual heat amount index. Derived. Therefore, it becomes possible to grasp the heat storage amount of the hot stove using the actual measurement value of the process state of the hot stove.

熱風炉の概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of a hot stove. 熱風炉における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the outline | summary of the operation | movement of the combustion period and ventilation period in a hot stove. 熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the control system of a hot stove. スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the outline of the operation schedule in a staggered parallel system. 熱風炉制御計算機の機能的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a functional structure of a hot stove control computer. 送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度と、操業目標値(操業条件)の一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of the target quartz brick minimum temperature classified by furnace at the time of the ventilation period end, and an operation target value (operation conditions). 送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度と、送風期間終了時の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値と、操業目標値(操業条件)と、炉別・サイクル別投入熱量の一例を概念的に示す図である。Target quartz brick minimum temperature by furnace and cycle at the end of the blowing period, predicted value of minimum temperature of silica brick by furnace and cycle at the end of the blowing period, operation target value (operation conditions), and furnace and cycle It is a figure which shows notionally an example of input heat amount. 混冷室に流入する冷風流量と時間との関係と、送風温度と時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the flow rate of the cool air flowing into the mixed cooling chamber and time, and the relationship between the blowing temperature and time. 冷風バタフライ弁の開度と時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the opening degree of a cold wind butterfly valve, and time. 送風バタフライ弁の開度と時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the opening degree of a ventilation butterfly valve, and time. 混冷を行う場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the specific residual-heat quantity parameter | index in the case of performing mixed cooling. 1サイクルにおける或る熱風炉の冷風バタフライ弁の開度と時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the opening degree of a cold wind butterfly valve of a certain hot stove in one cycle, and time. 混冷を行わない場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the concrete residual heat quantity parameter | index when not performing mixed cooling. 残熱量指標設定画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a residual heat amount parameter | index setting screen. 熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally an example of a hot stove model. 第2のプロセス状態予測部の詳細な機能構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detailed functional structure of a 2nd process state estimation part. 各送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する際の熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a process of the hot stove control computer at the time of deriving | requiring the target quartz brick minimum temperature classified by furnace at the time of completion | finish of each ventilation period. 珪石煉瓦最低温度下限値導出処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a silica brick minimum temperature lower limit derivation process. 現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量を導出する際の熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a process of the hot stove control computer at the time of deriving | requiring the calorie | heat amount classified by furnace and cycle after the present time. 図19のステップS1905の熱風炉シミュレータ実行処理の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the hot stove simulator execution process of step S1905 of FIG. 残熱量指標変更テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the residual heat amount parameter | index change table.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
[熱風炉100の構成]
図1は、熱風炉100の概略構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。
図1において、熱風炉100は、不図示の高炉に熱風を供給するための蓄熱式熱交換器である。熱風炉100は、高炉への送風に熱を与える蓄熱室101と、蓄熱室101を加熱するための燃焼室102と、熱風の温度調節を行うための混冷室103と、を有している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Hot Air Furnace 100]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a hot stove 100. In each figure, for the convenience of explanation, only necessary portions are simplified as necessary.
In FIG. 1, a hot stove 100 is a regenerative heat exchanger for supplying hot air to a blast furnace (not shown). The hot stove 100 has a heat accumulating chamber 101 that gives heat to the blast furnace air, a combustion chamber 102 for heating the heat accumulating chamber 101, and a mixed cooling chamber 103 for adjusting the temperature of the hot air. .

燃焼室102では、ガス供給ダクト112から吹き込まれるBFGとCOGとLDGとの混合ガス(尚、以下の説明では、これらの混合ガスを必要に応じて「燃焼ガス」と総称する)及び燃焼空気供給ダクト113から吹き込まれる燃焼空気とを燃焼バーナ108で燃焼させ、この燃焼ガスを蓄熱室101の内部に積層された蓄熱煉瓦の間を通過させて加熱して熱を蓄える。   In the combustion chamber 102, a mixed gas of BFG, COG, and LDG blown from the gas supply duct 112 (in the following description, these mixed gases are collectively referred to as “combustion gas” as necessary) and combustion air supply The combustion air blown from the duct 113 is combusted by the combustion burner 108, and this combustion gas is passed through the heat storage bricks stacked inside the heat storage chamber 101 to be heated and stored.

図1に示す例では、この蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、シリカを主成分とする珪石煉瓦111が積層されており、これらの粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111には、上下方向に延びる複数の通過口が形成されている。
ガス供給ダクト112には、ガス遮断弁130、ガスバタフライ弁131、及び燃焼ガス流量計132が設けられており、ガスバタフライ弁131を開閉することにより、燃焼室102に流入する燃焼ガスの流入量を調節することができる。
In the example shown in FIG. 1, as the heat storage brick, a clay brick 109, a high alumina brick 110, and a silica brick 111 mainly composed of silica are laminated in this order from the bottom, and these clay brick 109, high alumina brick are laminated. 110 and the quartz brick 111 are formed with a plurality of passage openings extending in the vertical direction.
The gas supply duct 112 is provided with a gas shut-off valve 130, a gas butterfly valve 131, and a combustion gas flow meter 132. Can be adjusted.

燃焼空気供給ダクト113は、燃焼空気ファンから送風された空気を熱風炉100に送風する。
燃焼空気供給ダクト113には、空気流量計127、空気バタフライ弁128、及び空気遮断弁129が設けられている。燃焼空気供給ダクト113には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入されるようにしている。
蓄熱室101の下端部には、ダクト114が設けられており、このダクト114は、N2、CO2等を含む燃焼ガスを排出するためのガス排出ダクト119と、ダクト114を介して蓄熱室101に冷風を供給するための冷風導入ダクト116と、に分岐される。
ガス排出ダクト119には、煙道弁126が設けられている。
The combustion air supply duct 113 sends the air blown from the combustion air fan to the hot stove 100.
The combustion air supply duct 113 is provided with an air flow meter 127, an air butterfly valve 128, and an air shut-off valve 129. An amount of air necessary for combustion is introduced into the combustion air supply duct 113 in accordance with the flow rate of the combustion gas.
A duct 114 is provided at the lower end of the heat storage chamber 101, and this duct 114 is provided with a gas discharge duct 119 for discharging combustion gas containing N 2 , CO 2 and the like, and the heat storage chamber via the duct 114. Branched into a cold air introduction duct 116 for supplying cold air to 101.
The gas exhaust duct 119 is provided with a flue valve 126.

冷風導入ダクト116には、送風弁124、及び送風バタフライ弁125が設けられており、送風バタフライ弁125を開閉させることにより、熱風炉100に流入する冷風の流入量を調節することができる。
また、混冷室103には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト117が接続されている。この熱風排出ダクト117には、熱風弁121が設けられている。
また、冷風導入ダクト116の送風バタフライ弁125より上流側には、混冷室103に繋がるダクト118が設けられている。このダクト118には、冷風弁122と、冷風バタフライ弁123とが設けられている。
The cold air introduction duct 116 is provided with a blower valve 124 and a blower butterfly valve 125, and by opening and closing the blower butterfly valve 125, the inflow amount of the cold wind flowing into the hot air furnace 100 can be adjusted.
The mixed cooling chamber 103 is connected to a hot air discharge duct 117 for discharging hot air for the blast furnace. The hot air discharge duct 117 is provided with a hot air valve 121.
In addition, a duct 118 connected to the mixed cooling chamber 103 is provided on the upstream side of the air blowing butterfly valve 125 of the cold air introduction duct 116. The duct 118 is provided with a cold air valve 122 and a cold air butterfly valve 123.

図2は、熱風炉100における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
図2(a)に示すように、燃焼期間において、蓄熱室101に熱を蓄える場合には、送風弁124、冷風弁122、及び熱風弁121を完全に閉じて、ガス供給ダクト112及び燃焼空気供給ダクト113を介して燃焼室102内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気はバーナ108によって燃焼され、この燃焼ガスは、蓄熱室101の粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111に形成された開口部を通って、粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111を蓄熱する。粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト119を介して排ガスとして煙道に排出される。ここで、珪石煉瓦111の最下部での最低温度は、珪石煉瓦111の変態点温度以下となることのないように管理される。また、粘土煉瓦109の最下部での温度の下限値は(排ガス温度が高くならないようにできるだけ低く)一定値に管理される。以下の説明では、送風期間終了時の珪石煉瓦111の下端部の最低温度を、必要に応じて「珪石煉瓦最低温度」と略称する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an outline of operations in the combustion period and the blowing period in the hot stove 100.
As shown in FIG. 2A, when heat is stored in the heat storage chamber 101 during the combustion period, the air supply valve 124, the cold air valve 122, and the hot air valve 121 are completely closed, and the gas supply duct 112 and the combustion air Combustion gas and combustion air are introduced into the combustion chamber 102 via the supply duct 113.
These combustion gas and combustion air are burned by the burner 108, and this combustion gas passes through the openings formed in the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the quartz brick 111 in the heat storage chamber 101, and the clay brick 109, high The alumina brick 110 and the quartz brick 111 are stored with heat. The combustion gas that has passed through the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica brick 111 is discharged to the flue as an exhaust gas through the gas discharge duct 119. Here, the lowest temperature at the lowermost part of the quartz brick 111 is managed so as not to be lower than the transformation point temperature of the quartz brick 111. In addition, the lower limit value of the temperature at the bottom of the clay brick 109 is controlled to a constant value (as low as possible so that the exhaust gas temperature does not increase). In the following description, the minimum temperature of the lower end portion of the silica brick 111 at the end of the air blowing period is abbreviated as “quartz brick minimum temperature” as necessary.

蓄熱室101への蓄熱が完了すると、図2(b)に示すように、煙道弁126、空気遮断弁129、及びガス遮断弁130を完全に閉じて、冷風導入ダクト116を介して蓄熱室101に冷風を流入させる。蓄熱室101に流入した冷風は、粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111に形成された開口部を通過して900〜1300℃に加熱された後、高炉用の熱風として熱風排出ダクト117から排出される。   When the heat storage in the heat storage chamber 101 is completed, as shown in FIG. 2B, the flue valve 126, the air shut-off valve 129, and the gas shut-off valve 130 are completely closed, and the heat storage chamber is connected via the cold air introduction duct 116. Cold air is caused to flow into 101. The cold air that has flowed into the heat storage chamber 101 passes through openings formed in the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica brick 111, and is heated to 900 to 1300 ° C. Then, the hot air discharge duct 117 serves as hot air for the blast furnace. Discharged from.

図3は、熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。図3において、実線は信号の流れを示し、破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、燃焼空気の流れを示している。
図3では、1基の高炉に対して4基の熱風炉100a〜100dを付帯させた場合を例に挙げて示している。また、これら4基の熱風炉100a〜100dは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図4は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図4に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で1サイクルを構成するようにしている(図4に示す「1サイクル=切り替え時間401+燃焼時間402+切り替え時間401+送風時間403」の部分を参照)。1サイクルは、例えば、180[min]である。そして、熱風を供給する順番で前後(隣接)する2基(例えば熱風炉1と熱風炉2)の送風時間の一部をラップさせるようにする。更に、図4に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしているので、熱風を供給する順番で隣接しない2基(例えば熱風炉1と熱風炉3)については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となり、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となるようにする。また、図4に示すように、4つの熱風炉のうち1つの熱風炉だけが送風期間となる状態が生じるように操業することができる。本実施形態では、全てのサイクルにおいて、送風時間が同じ時間である場合を例に挙げて説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a hot stove control system. In FIG. 3, the solid line indicates the flow of signals, and the broken line indicates the flow of cold air, hot air, combustion gas, and combustion air.
FIG. 3 shows an example in which four hot stoves 100a to 100d are attached to one blast furnace. Moreover, these four hot stove 100a-100d shall operate | move by a staggered parallel system.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an outline of an operation schedule in the staggered parallel system.
In the example shown in FIG. 4, switching from blowing to combustion from left to right, combustion, switching from combustion to blowing, and blowing are performed in this order, and one cycle is configured by combining these periods. (See “1 cycle = switching time 401 + combustion time 402 + switching time 401 + air blowing time 403” shown in FIG. 4). One cycle is, for example, 180 [min]. And it is made to wrap a part of ventilation time of 2 units | sets (for example, hot stove 1 and hot stove 2) which back and forth (adjacent) in the order which supplies hot air. Further, in the example shown in FIG. 4, the air blowing time and the combustion time are set to the same length for the sake of simplicity, so two units (for example, the hot air furnace 1 and the hot air furnace 3) that are not adjacent in the order in which hot air is supplied. When one hot stove is in the blowing period, the other hot stove is in the burning period, and when one hot stove is in the burning period, the other hot stove is in the blowing period. Moreover, as shown in FIG. 4, it can operate so that the state which only one hot stove among four hot stoves may be in a ventilation period may arise. In the present embodiment, the case where the blowing time is the same in all cycles will be described as an example.

[制御装置300の構成]
図3の説明に戻り、熱風炉の制御システムは、熱風炉100a〜100dの操業を制御する制御装置300を有している。制御装置300は、熱風炉制御計算機301と、入出力装置302と、流量調節計304と、温度調節計305と、開度調節計313a〜313dと、を有している。
熱風炉制御計算機301は、予め設定される入力データをもとに熱風炉100a〜100dの操業指標を導出するための演算を行う。熱風炉制御計算機301に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置302を介して行われる。入出力装置302に入力される情報としては、例えば、以下のようなものがある。
[Configuration of Control Device 300]
Returning to the description of FIG. 3, the control system for the hot stove includes a control device 300 that controls the operation of the hot stoves 100 a to 100 d. The control device 300 includes a hot stove control computer 301, an input / output device 302, a flow rate controller 304, a temperature controller 305, and opening degree controllers 313a to 313d.
The hot stove control computer 301 performs a calculation for deriving an operation index of the hot stove 100a to 100d based on preset input data. Data input to the hot stove control computer 301 is performed via an input / output device 302 as an interface unit. Examples of information input to the input / output device 302 include the following.

まず、熱風炉のオペレータによる入力装置312の操作に基づく情報として、例えば、以下の情報がある。
・熱風炉100a〜100dの操業を、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の操業目標値(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、目標送風時間BTimeref(time))。尚、本実施形態では、目標送風時間BTimeref(time)は固定値であるとする。
・設備負荷(炉別・サイクル別熱効率η(i,n+j)、炉別・サイクル別投入熱量Qin(i,n+j)、炉別・サイクル別蓄熱量Qbf(i,n+j)、炉別・サイクル別蓄熱分担比率α(i,n+j)の候補の初期値。
First, as information based on the operation of the input device 312 by a hot stove operator, for example, there is the following information.
-Operation target values (target air blowing temperature BT ref (time), target air flow rate BV ref (time), target air blowing time BTime ref when the operation of the hot stove 100a to 100d is changed to a state according to a request from the blast furnace (Time)). In the present embodiment, it is assumed that the target air blowing time BTime ref (time) is a fixed value.
・ Equipment load (by furnace / thermal efficiency η (i, n + j), furnace / cycle input heat Qin (i, n + j), furnace / cycle heat storage Q bf (i, n + j), furnace / cycle Initial values of candidates for the separate heat storage share ratio α (i, n + j).

・炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値
・熱風炉のプロセスモデルを表す線形時系列モデルの係数a0x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)、a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)
・目的関数J1(i)の重み係数w1(i)、w2(i)
・ Initial value of candidate target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace ・ Coefficients of linear time series model representing hot stove process model a 0x (i), b0 ・x (I), c0 · x (i), a1 · x (i), b1 · x (i), c1 · x (i)
The weighting factors w 1 (i) and w 2 (i) of the objective function J 1 (i)

・炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適化時間範囲602を定めるサイクル数q(qは正の整数)
ここで、サイクル数qが、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクル数となるように、サイクル数qが設定される。例えば、現在時刻が属するサイクルに対応するサイクル数をnとし、熱風炉100a〜100dの時定数が3日である場合、現在時刻が属するサイクルから、3日以上先のサイクルに対応するサイクル数がn+qとなるように、サイクル数qが設定される(図6を参照)。尚、時定数とは、熱風炉100a〜100dに対して操業指示(送風流量や送風温度の指示)を行ってから、(外乱による影響を受けずに)熱風炉100の各部の温度が平衡状態(操業条件を反映した状態)になるまでの時間をいう。
・ Number of cycles q (q is a positive integer) that defines the optimization time range 602 of the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace and cycle
Here, the cycle number q is set so that the cycle number q becomes a cycle number corresponding to a time longer than the time constant of the hot stove 100a to 100d. For example, when the number of cycles corresponding to the cycle to which the current time belongs is n and the time constant of the hot stove 100a to 100d is 3 days, the number of cycles corresponding to the cycle 3 days or more after the cycle to which the current time belongs is The number of cycles q is set so as to be n + q (see FIG. 6). The time constant means that the temperature of each part of the hot stove 100 is in an equilibrium state (without being affected by the disturbance) after the operation instruction (instruction of the air flow rate or air temperature) is given to the hot stove 100a to 100d. Time until it becomes (a state that reflects the operating conditions).

・現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の導出対象となる制御区間702を定めるサイクル数s(sは正の整数)
ここで、サイクル数sは、制御区間702の最後のサイクルを定めるものであり、サイクル数n+sは、熱風炉100a〜100dの時定数及びサイクル数n+qを下回る値である(図6、図7を参照)。
・炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)の予測区間701を定めるサイクル数d、m(d、mは正の整数。d<m)
ここで、サイクル数d(dは正の整数)は、予測区間701の最初のサイクルを定めるものである(図7を参照)。また、サイクル数dはサイクル数sよりも大きい(サイクル数s以上となる)値である(図7を参照)。
サイクル数mは、予測区間701の最後のサイクルを定めるものである(図7を参照)。サイクル数mは、熱風炉100a〜100dの時定数及びサイクル数qを下回る値である(図6、図7を参照)。
このように、予測区間701と制御区間702は、熱風炉100a〜100dの時定数及び最適化時間範囲602を下回る期間であり、制御区間702の最後のサイクルは、予測区間701の最初のサイクルよりも(時間的に)前のサイクルとなる。
・ Number of cycles s (s is a positive integer) that defines the control section 702 for deriving the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the current time
Here, the cycle number s defines the last cycle of the control section 702, and the cycle number n + s is a value lower than the time constant of the hot stove 100a to 100d and the cycle number n + q (see FIGS. 6 and 7). reference).
・ Number of cycles d and m (d and m are positive integers, d <m) defining the prediction interval 701 of the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica brick by furnace and cycle
Here, the cycle number d (d is a positive integer) defines the first cycle of the prediction interval 701 (see FIG. 7). The cycle number d is a value larger than the cycle number s (becomes greater than or equal to the cycle number s) (see FIG. 7).
The number of cycles m determines the last cycle of the prediction interval 701 (see FIG. 7). The cycle number m is a value lower than the time constant and the cycle number q of the hot stove 100a to 100d (see FIGS. 6 and 7).
As described above, the prediction interval 701 and the control interval 702 are periods shorter than the time constant and the optimization time range 602 of the hot stove 100a to 100d, and the last cycle of the control interval 702 is more than the first cycle of the prediction interval 701. Is also the previous cycle (in time).

予測区間701としては、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)が、目標値(炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n))によく追従するような区間が、オペレータにより適宜設定される。送風流量BVや送風温度BTといった操業条件の変更をしても、熱風炉100a〜100dの蓄熱量は、直ぐにはその操業条件の変更を反映しない。よって、例えば、熱風炉100a〜100dの蓄熱量が、操業条件の変更を反映し始めた後の時間に対応するサイクル数を、サイクル数dとして設定することができる。一方、サイクル数mとしては、例えば、8時間〜1日先の時間に対応するサイクル数を設定することができる。 As the prediction interval 701, the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of siliceous brick by furnace / cycle is the target value (the minimum temperature of target siliceous brick Tsi, ref (i, n) by furnace / cycle). A section that closely follows)) is appropriately set by the operator. Even if the operating conditions such as the blowing flow rate BV and the blowing temperature BT are changed, the heat storage amount of the hot stove 100a to 100d does not immediately reflect the change of the operating conditions. Therefore, for example, the cycle number corresponding to the time after the heat storage amount of the hot stove 100a to 100d starts to reflect the change of the operation condition can be set as the cycle number d. On the other hand, as the cycle number m, for example, a cycle number corresponding to a time of 8 hours to 1 day ahead can be set.

・熱風炉100を構成する設備(粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111等)・ガス(燃焼ガス・燃焼空気等)の既知データ(物理定数・設備定数)。
・蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量の目標値(R1目標〜R4目標、R6目標〜R11目標、T5目標)。
・蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量を規定するための基準時間(T1、T3、T6、T8、T9)。
・珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを算出する際の補正ゲインk(k11、k12、k21、k22、k31、k32、k41、k42、k51、k52、k61、k62、k71、k72、k81、k82、k91、k92、k101、k102)。
尚、蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量の目標値と、蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量を規定するための基準時間と、珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを算出する際の補正ゲインkの詳細については、図8〜図14を参照しながら後述する。
この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入出力装置302に入力される。
-Equipment (the clay brick 109, high alumina brick 110, silica brick 111, etc.) constituting the hot stove 100. Known data (physical constants / equipment constants) of gas (combustion gas, combustion air, etc.).
-Physical quantity target values (R1 target to R4 target, R6 target to R11 target, T5 target) that serve as an index of the residual heat amount of the heat storage brick.
Reference time (T1, T3, T6, T8, T9) for defining a physical quantity that serves as an index of the residual heat amount of the heat storage brick.
Correction gain k (k11, k12, k21, k22, k31, k32, k41, k42, k51, k52, k61, k62, k71, k72, k81 when calculating the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick , K82, k91, k92, k101, k102).
In addition, the target value of the physical quantity that is an index of the residual heat amount of the heat storage brick, the reference time for defining the physical quantity that is the index of the residual heat amount of the heat storage brick, and the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick are calculated. Details of the correction gain k will be described later with reference to FIGS.
In addition to this, information set by the operator in advance in calculations described later is also input to the input / output device 302.

ここで、添字refは、目標値であることを表し、添字pは、将来の値であることを表す。
また、(i,n+j)、(i)のiは、熱風炉100によって値が異なり得ることを表す。本実施形態では、熱風炉100a〜100dは4基なので、iは1〜4となる。また、(i,n+j)、(i,t)のn、j、tは、サイクルによって値が異なり得ることを表す。nは、現在時刻が属するサイクルのサイクル数を、n+jは、現在時刻が属するサイクルよりもjだけ先のサイクルのサイクル数をそれぞれ表す。tは、現在時刻が属するサイクルよりも先のサイクル数を表す。
また、(time)のtimeは、時刻(例えば、分(min)を最小単位とする時刻)によって値が異なり得ることを表す。
Here, the subscript ref represents a target value, and the subscript p represents a future value.
Further, i in (i, n + j) and (i) represents that the value may differ depending on the hot stove 100. In this embodiment, since the hot stove 100a-100d is four sets, i becomes 1-4. In addition, n, j, and t in (i, n + j) and (i, t) indicate that values can be different depending on the cycle. n represents the cycle number of the cycle to which the current time belongs, and n + j represents the cycle number of the cycle that is j ahead of the cycle to which the current time belongs. t represents the number of cycles ahead of the cycle to which the current time belongs.
In addition, time of (time) represents that the value can be different depending on the time (for example, time having minute (min) as the minimum unit).

本実施形態では、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値として、Tsi,ref(i,n)、Tsi,ref(i,n+1)、・・・、Tsi,ref(i,n+q)が設定される。
また、サイクル数n〜n+qに対応する時間(最適化時間範囲602)において、目標送風温度BTref(time)と、目標送風流量BVref(time)が設定される。
In this embodiment, T si, ref (i, n), T si, ref (i, n + 1) are used as initial values of candidates for the furnace-by-cycle and target-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j). ,..., T si, ref (i, n + q) is set.
In addition, in the time corresponding to the number of cycles n to n + q (optimization time range 602), the target blast temperature BT ref (time) and the target blast flow rate BV ref (time) are set.

また、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)として、Tsi,ref(i,n)、Tsi,ref(i,n+1)、・・・、Tsi,ref(i,n+q)が導出される。
また、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)として、Tsi,p(i,n+d+g)、Tsi,p(i,n+d+1+g)、・・・、Tsi,p(i,n+m+g)が導出される。ここで、gは、0(ゼロ)からq−mまでの整数である。すなわち、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)として、Tsi,p(i,n+d)〜Tsi,p(i,n+m)、Tsi,p(i,n+d+1)〜Tsi,p(i,n+m+1)、Tsi,p(i,n+d+2)〜Tsi,p(i,n+m+2)、・・・、Tsi,p(i,n+d+q−m)〜Tsi,p(i,n+m+q−m)が、この順で導出される。導出された炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)のうち、重複するサイクルの値については、最新の値が採用される。
Moreover, T si, ref (i, n), T si, ref (i, n + 1),..., T si, ref as target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace and cycle . ref (i, n + q) is derived.
Moreover, T si, p (i, n + d + g), T si, p (i, n + d + 1 + g),..., T, as predicted values T si, p (i, t) si, p (i, n + m + g) is derived. Here, g is an integer from 0 (zero) to q−m. That is, Tsi, p (i, n + d) to Tsi , p (i, n + m), Tsi, p ( Tsi, p (i, n + d) to Tsi , p (i, t)) i, n + d + 1) to Tsi , p (i, n + m + 1), Tsi, p (i, n + d + 2) to Tsi , p (i, n + m + 2),..., T si, p (i, n + d + q−m) ~ T si, p (i, n + m + q-m) is derived in this order. Among the predicted values T si, p (i, t) of the derived furnace-by-furnace and cycle-specific quartz brick minimum temperature, the latest value is adopted as the value of the overlapping cycle.

また、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)として、Qin,p(i,n+g)、Qin,p(i,n+1+g)、・・・、Qin,p(i,n+s+g)が導出される。すなわち、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)として、Qin,p(i,n)〜Qin,p(i,n+s)、Qin,p(i,n+1)〜Qin,p(i,n+s+1)、・・・、Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)が、この順で導出される。導出された現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)のうち、重複するサイクルの値については、最新の値が採用される。 In addition, as the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time, Q in, p (i, n + g), Q in, p (i, n + 1 + g),..., Q in, p (i, n + s + g) is derived. That is, Q in, p (i, n) to Q in, p (i, n + s), Q in, p (i, p ) are input heat amounts Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time. n + 1) to Q in, p (i, n + s + 1),..., Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) are derived in this order. Of the input heat amounts Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the derived current time, the latest value is adopted for the value of the overlapping cycle.

操業実績を示す情報としては、例えば、以下のようなものがある。
・熱風炉100a〜100dから高炉に排出される熱風の温度(送風温度)を測定する熱風温度計310により測定された送風温度BT。
・珪石煉瓦111の下端の温度を炉毎に測定する珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された珪石煉瓦下端温度Tsi
・送風機306から送風された冷風の流量(冷風流量)を測定する送風流量計307で測定された冷風流量(=送風流量BV)。
・送風機306から送風された冷風の温度を測定する冷風温度計308により測定された冷風温度。
・混冷室103に流入する冷風の流入量を調節する冷風バタフライ弁123の開度。
・熱風炉100に流入する冷風の流入量を調節する送風バタフライ弁125の開度。
弁の開度は0[%](=全閉)〜100[%]の値をとるものとする。
また、図示を省略するが、各熱風炉100a〜100dに付帯するその他センサから出力されるその他の操業実績を示す情報も入出力装置302に入力される。
Examples of the information indicating the operation results include the following.
A blowing air temperature BT measured by a hot air thermometer 310 that measures the temperature (air blowing temperature) of hot air discharged from the hot air furnaces 100a to 100d to the blast furnace.
A quartz brick lower end temperature T si measured by a quartz brick thermometer 315a to 315d that measures the temperature of the lower end of the quartz brick 111 for each furnace.
The cold air flow rate (= the air flow rate BV) measured by the air flow meter 307 that measures the flow rate of the cold air blown from the blower 306 (cold air flow rate).
A cold air temperature measured by a cold air thermometer 308 that measures the temperature of the cold air blown from the blower 306.
The opening degree of the cold air butterfly valve 123 that adjusts the amount of cold air flowing into the mixed cooling chamber 103.
The opening degree of the blower butterfly valve 125 that adjusts the amount of cool air flowing into the hot stove 100.
The opening degree of the valve takes a value of 0 [%] (= fully closed) to 100 [%].
Although not shown, information indicating other operation results output from other sensors attached to the hot stove 100a to 100d is also input to the input / output device 302.

以下に、熱風炉制御計算機301が行う処理の一例の概要を説明する。
本実施形態では、熱風炉制御計算機301は、入力された情報等をもとに、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行して、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクル(サイクル数n+q)が経過するまで(例えば3日以上先まで)の各サイクルにおいて、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を導出する。ここで、jは以下の(1)式で表される。
j=0,1,・・・,q ・・・(1)
Below, the outline | summary of an example of the process which the hot stove control computer 301 performs is demonstrated.
In the present embodiment, the hot stove control computer 301 executes a heat storage target trajectory derivation program based on the input information and the like, and the hot stove 100a to 100d from the cycle (number of cycles n) to which the current time belongs. In each cycle until a cycle corresponding to a time longer than the time constant (cycle number n + q) elapses (for example, 3 days or more ahead), the target quartz brick-specific minimum temperature T si, ref (i, n + j) is derived. Here, j is expressed by the following equation (1).
j = 0, 1,..., q (1)

次に、熱風炉制御計算機301は、入力された情報等をもとに、投入熱量導出プログラムを実行して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)が、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に追従するように、各熱風炉100a〜100dへの現時点以降の投入熱量Qin,p(i,t)を熱風炉100a〜100d毎に個別に計算する。次に、熱風炉制御計算機301は、各熱風炉100a〜100dへの現時点以降の投入熱量Qin,p(i,t)を用いて、燃焼ガスの流量を熱風炉100a〜100d毎に個別に計算する。次に、熱風炉制御計算機301は、熱風炉制御計算機301は、各熱風炉100a〜100dに対応して設けられている流量調節計304a〜304dに対して、燃焼ガスの流量を指示する。
流量調節計304a〜304dは、熱風炉制御計算機301から指示された流量が指示通りになるように、ガスバタフライ弁131a〜131dの開閉動作を調節する。
Next, the hot stove control computer 301 executes the input heat quantity derivation program based on the input information and the like, and predicts the minimum temperature of the brick bricks for each furnace and for each cycle T si, p (i, t) However, the amount of heat input Q in, p (i, t) after the present time to each hot stove 100a to 100d is set so as to follow the target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace and cycle. It calculates for every hot stove 100a-100d. Next, the hot stove control computer 301 individually sets the flow rate of the combustion gas for each hot stove 100a to 100d using the heat input Q in, p (i, t) after the present time to each hot stove 100a to 100d. calculate. Next, the hot stove control computer 301 instructs the flow rate of the combustion gas to the flow rate controllers 304a to 304d provided corresponding to the hot stove 100a to 100d.
The flow rate controllers 304a to 304d adjust the opening and closing operations of the gas butterfly valves 131a to 131d so that the flow rate instructed from the hot stove control computer 301 becomes as instructed.

また、熱風炉制御計算機301は、オペレータによる入力装置312の操作に基づいて得られた温度を、熱風炉100a〜100dから排出される熱風の温度の目標値として、温度調節計305に設定する。温度調節計305は、送風バタフライ弁125a〜125dの開閉動作を調節する開度調節計313a〜313dに対して、目標開度を指示する。例えば、2基の熱風炉100で送風している期間であれば、温度調節計305は、送風温度が高ければ、先行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を開けると共に、後行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を閉める。逆に、送風温度が低ければ、温度調節計305は、先行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を閉めると共に、後行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を開ける。先行して送風する熱風炉100は、熱交換が進んでいるため、熱風温度が低く、後行して送風する熱風炉100は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高いので、これらの送風バタフライ弁125の開度(風量の配分)を調節することによって送風温度を制御することができる。また、送風期間中に冷風バタフライ弁123を徐々に閉めて送風温度を調節する。
送風機306は、送風流量調節計309に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計309の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算機301は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置302を介して表示装置303に行わせる。
Moreover, the hot stove control computer 301 sets the temperature obtained based on the operation of the input device 312 by the operator in the temperature controller 305 as a target value of the temperature of the hot air discharged from the hot stove 100a to 100d. The temperature controller 305 instructs the target opening degree to the opening degree controllers 313a to 313d that adjust the opening and closing operations of the blower butterfly valves 125a to 125d. For example, if it is a period during which air is blown by the two hot stoves 100, the temperature controller 305 opens the opening degree of the blow butterfly valve 125 of the hot stove 100 that blows in advance if the blow temperature is high, The opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot stove 100 that blows and blows the air is closed. On the other hand, if the blowing temperature is low, the temperature controller 305 closes the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot stove 100 that blows in advance, and also sets the blowing butterfly valve 125 of the hot stove 100 that blows behind. Open the opening. Since the hot blast furnace 100 that blows air first is undergoing heat exchange, the hot air temperature is low, and the hot blast furnace 100 that blows air afterwards is sufficiently stored, so the hot air temperature is high. The blowing temperature can be controlled by adjusting the opening degree of the blowing butterfly valve 125 (distribution of air volume). Further, during the air blowing period, the cold air butterfly valve 123 is gradually closed to adjust the air blowing temperature.
The air blower 306 blows the cool air of the air volume set in the air flow rate controller 309. The setting of the blower flow rate controller 309 is changed at the blower factory.
Further, the hot stove control computer 301 causes the display device 303 to display a screen based on the calculation result as described above via the input / output device 302.

以下に、熱風炉制御計算機301が行う処理の一例を詳細に説明する。尚、以下の説明では、熱風炉制御計算機301が行う処理のうち、本実施形態を説明するのに必要な部分のみの構成及び動作を説明し、本実施形態の説明に不要な部分の構成及び動作の詳細な説明を省略する。
熱風炉制御計算機301は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDDを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。また、前述したプログラムは、例えば、HDDに記憶され、CPUにより実行される。
Below, an example of the process which the hot stove control computer 301 performs is demonstrated in detail. In the following description, among the processes performed by the hot stove control computer 301, only the configuration and operation necessary for describing the present embodiment will be described, and the configuration and operation of portions unnecessary for describing the present embodiment will be described. Detailed description of the operation is omitted.
The hot stove control computer 301 can be realized by using, for example, a computer including a CPU, a ROM, a RAM, and an HDD. The above-described program is stored in, for example, the HDD and executed by the CPU.

[熱風炉制御計算機301の機能構成]
図5は、熱風炉制御計算機301の機能的な構成の一例を示す図である。
図5に示すように、熱風炉制御計算機301は、蓄熱量目標軌道最適化部501と、第1のプロセス状態予測部502と、最適追従制御部503と、第2のプロセス状態予測部504と、を有する。
[Functional configuration of hot stove control computer 301]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the hot stove control computer 301.
As shown in FIG. 5, the hot stove control computer 301 includes a heat storage target trajectory optimization unit 501, a first process state prediction unit 502, an optimal follow-up control unit 503, and a second process state prediction unit 504. Have.

(蓄熱量目標軌道最適化部501、第1のプロセス状態予測部502)
蓄熱量目標軌道最適化部501及び第1のプロセス状態予測部502は、前述した蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行する部分である。前述したように、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行することにより、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)が、最適化時間範囲602(j=0、1、・・・、q)において導出される。最適化時間範囲602とは、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクル(サイクル数n+q)が経過するまでの時間である。このように長期間に亘って、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を導出するのは、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を、熱風炉100a〜100dの各部の温度が平衡状態になるまでの状態を反映したものにするためである。
以下に、蓄熱量目標軌道最適化部501及び第1のプロセス状態予測部502が有する機能の一例を説明する。
(Heat storage target trajectory optimization unit 501 and first process state prediction unit 502)
The heat storage amount target trajectory optimization unit 501 and the first process state prediction unit 502 are portions for executing the above-described heat storage amount target trajectory derivation program. As described above, by executing the heat storage amount target trajectory derivation program, the furnace-by-cycle target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) becomes the optimization time range 602 (j = 0, 1, .., Q). The optimization time range 602 is the time from the cycle to which the current time belongs (cycle number n) until the cycle (cycle number n + q) corresponding to a time longer than the time constant of the hot stove 100a to 100d elapses. Thus, the furnace-specific / cycle-specific target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) is derived over a long period of time, because the furnace-specific / cycle-specific target silica brick minimum temperature T si, ref (i , N + j) reflects the state until the temperature of each part of the hot stove 100a to 100d reaches an equilibrium state.
Hereinafter, an example of the functions of the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 and the first process state prediction unit 502 will be described.

図6は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)と、操業目標値(操業条件)の一例を概念的に示す図である。
蓄熱量目標軌道最適化部501は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から、最適化時間範囲602が経過する時刻が属するサイクル(サイクル数n+q)までの間に、操業目標値601が変動するか否かを判定する。操業目標値601とは、操業条件を指し、例えば、目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time))、又はこれらから得られる目標送風熱量である。
この判定の結果、操業目標値601が変動する場合に、以下の処理が実行される。図6に示す例では、最適化時間範囲602内で、操業目標値601が3回変動している。尚、この判定は、例えば、1[min]毎に行われる。
FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating an example of the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) and the operation target value (operation condition) by furnace and cycle.
In the heat storage target trajectory optimization unit 501, the operation target value 601 varies between the cycle to which the current time belongs (cycle number n) and the cycle to which the time at which the optimization time range 602 passes (cycle number n + q). It is determined whether or not to do. The operation target value 601 indicates an operation condition, and is, for example, a target blowing temperature BT ref (time), a target blowing flow rate BV ref (time)), or a target blowing heat amount obtained therefrom.
As a result of this determination, when the operation target value 601 varies, the following processing is executed. In the example illustrated in FIG. 6, the operation target value 601 varies three times within the optimization time range 602. This determination is made, for example, every 1 [min].

以上のようにして操業目標値601が変動していると判定すると、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補を第1のプロセス状態予測部502に出力する。尚、最初は、入出力装置302に入力された「炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値」を第1のプロセス状態予測部502に出力する。 When it is determined that the operation target value 601 is fluctuating as described above, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 selects candidates for the furnace- and cycle-specific target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j). Output to the first process state prediction unit 502. Initially, the “initial values of candidates for the furnace-by-cycle / target-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j)” input to the input / output device 302 are output to the first process state prediction unit 502. To do.

図7は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tp,ref(i,t)と、操業目標値(操業条件)と、炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の一例を概念的に示す図である。
第1のプロセス状態予測部502は、熱風炉100a〜100dに対する炉別・サイクル別投入熱量Qinを入力して当該熱風炉100a〜100dのプロセス状態を個別に計算する計算モデルであるプロセスモデルを用いて、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。本実施形態では、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)とを含む。ここで、tは、予測区間701又は制御区間702におけるサイクル数を表すものであり、以下の(2a)式、(2b)式で表される。
予測区間; t=n+d+g、n+d+1+g、・・・、n+m+g ・・・(2a)
制御区間; t=n+g、n+1+g、・・・、n+s+g ・・・(2b)
FIG. 7 shows the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace and cycle, the predicted value T p, ref (i, t) of the minimum temperature of quartz brick by furnace and cycle, and the operation target. It is a figure which shows notionally an example of a value (operation conditions) and the input calorie | heat amount Qin , p (i, t) according to a furnace and a cycle.
The first process state predicting unit 502 receives a process model that is a calculation model for individually calculating the process state of the hot stove 100a to 100d by inputting the input heat amount Q in for each hot stove and the cycle for the hot stove 100a to 100d. The predicted value of the process state of each hot stove 100a-100d is derived. In the present embodiment, the predicted value of the process state of each hot stove 100a to 100d is the amount of heat input Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the current time and the minimum temperature of quartz brick by furnace and cycle. It includes the predicted value T si, p (i, t) and the predicted value BT p (i, t) of the blowing temperature by furnace and by cycle. Here, t represents the number of cycles in the prediction interval 701 or the control interval 702, and is expressed by the following equations (2a) and (2b).
Prediction interval; t = n + d + g, n + d + 1 + g,..., N + m + g (2a)
Control period; t = n + g, n + 1 + g,..., N + s + g (2b)

前述したように、nは、現在時刻が属するサイクル数である。dは、予測区間701の最初のサイクルに対応するサイクル数を表す。mは、予測区間701の最後のサイクルに対応するサイクル数を表す。gは、0(ゼロ)からq−mまでの整数である。すなわち、予測区間701は、サイクル数m−dの範囲の区間である。
以上のように、予測区間701は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がn+q−mとなるまで、サイクル数m−dの範囲の区間を1サイクルずつ後ろにずらしたものとなる。また、制御区間702は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がn+s+q−mになるまで、サイクル数sの範囲の区間を1サイクルずつ後ろにずらしたものとなる。
As described above, n is the number of cycles to which the current time belongs. d represents the number of cycles corresponding to the first cycle of the prediction interval 701. m represents the number of cycles corresponding to the last cycle of the prediction interval 701. g is an integer from 0 (zero) to q−m. That is, the prediction interval 701 is an interval in the range of the cycle number md.
As described above, the prediction interval 701 is obtained by shifting the interval in the range of the cycle number md backward by one cycle until the cycle number corresponding to the last cycle becomes n + q−m. Further, the control section 702 is obtained by shifting the section in the range of the cycle number s backward by one cycle until the cycle number corresponding to the last cycle becomes n + s + q−m.

本実施形態では、第1のプロセス状態予測部502は、プロセスモデルとして、線形時系列モデルを用いる。プロセス状態の予測値をサイクル毎に計算する統計解析モデルの一つである。
具体的に、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)は、以下の(3)式を用いることにより求められる。
In the present embodiment, the first process state prediction unit 502 uses a linear time series model as a process model. This is one of the statistical analysis models for calculating the predicted value of the process state for each cycle.
Specifically, the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace and cycle is obtained by using the following equation (3).

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(3)式において、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力された係数である。例えば、これらの係数として、熱風炉100a〜100dの過去の操業結果に(3)式の形が最も合うときの係数が別途求められ、求められた係数が入力装置312の操作に基づいて入力される。熱風炉100a〜100dの過去の操業結果に(3)式の形を合わせるための手法としては、最小二乗法等の手法が用いられる。
ΔTsi,p(i,n+j+1)は、以下の(4)式で表される。
ΔTsi,p(i,n+j+1)=Tsi,p(i,n+j+1)−Tsi,p(i,n+j) ・・・(4)
In the equation (3), coefficients a0 · x (i), b0 · x (i), and c0 · x (i) are coefficients input based on the operation of the input device 312. For example, as these coefficients, a coefficient when the form of equation (3) best fits the past operation results of the hot stove 100a to 100d is separately obtained, and the obtained coefficient is input based on the operation of the input device 312. The As a method for adjusting the shape of the expression (3) to the past operation results of the hot stove 100a to 100d, a method such as a least square method is used.
ΔT si, p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (4).
ΔT si, p (i, n + j + 1) = T si, p (i, n + j + 1) −T si, p (i, n + j) (4)

ΔTsi(i,n+j−x)は、以下の(5)式で表される。
ΔTsi(i,n+j−x)=Tsi(i,n+j−x)−Tsi(i,n+j−x−1) ・・・(5)
第1のプロセス状態予測部502は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度Tsi(i,n+j−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された珪石煉瓦下端温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに(4)式により得られている炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を設定する。
ΔT si (i, n + j−x) is expressed by the following equation (5).
ΔT si (i, n + j−x) = T si (i, n + j−x) −T si (i, n + j−x−1) (5)
The first process state prediction unit 502 sets the bottom temperature of the quartz brick that is input as the operation result for the past value of the minimum temperature T si (i, n + j−x) of the quartz brick by furnace and cycle. . On the other hand, for the future value, the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature for each brick and furnace for each cycle obtained by the equation (4) is set.

ΔQin(i,n+j+1−x)は、以下の(6)式で表される。
ΔQin(i,n+j+1−x)=Qin(i,n+j+1−x)−Qin(i,n+j−x) ・・・(6)
第1のプロセス状態予測部502は、Qin(i,n+j+1−x)のうち、過去の値については、炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の過去の値を設定する。一方、将来の値については、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)と、現時点で計算対象となっている制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補とを設定する。
ΔQ in (i, n + j + 1−x) is expressed by the following equation (6).
ΔQ in (i, n + j + 1−x) = Q in (i, n + j + 1−x) −Q in (i, n + j−x) (6)
The first process state prediction unit 502 sets the past value of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and cycle for the past value of Q in (i, n + j + 1−x). To do. On the other hand, with regard to future values, the amount of heat input Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time already derived at the present time and the present time and later in the control section 702 that is the object of calculation at the present time. Are set as candidates for the heat input Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g).

ΔQout(i,n+j+1−x)は、以下の(7)式で表される。
ΔQout(i,n+j+1−x)=Qout(i,n+j+1−x)−Qout(i,n+j−x) ・・・(7)
outは、送風熱量[J]である。第1のプロセス状態予測部502は、炉別・サイクル別送風熱量Qout(i,n+j+1−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度及び送風流量から求められる炉別・サイクル別送風熱量を設定する。一方、将来の値については、操業目標値(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time))から求められる炉別・サイクル別送風熱量を設定する。
第1のプロセス状態予測部502は、以上のようにして、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、少なくとも、i=1〜4、t=n〜n+m+gについてそれぞれ導出する。そして、第1のプロセス状態予測部502は、導出した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)のうち、i=1〜4、t=n+d+g〜n+m+gの値を、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)として採用する。
ΔQ out (i, n + j + 1−x) is expressed by the following equation (7).
ΔQ out (i, n + j + 1−x) = Q out (i, n + j + 1−x) −Q out (i, n + j−x) (7)
Q out is the blast heat quantity [J]. The first process state prediction unit 502 determines the past value of the blast heat quantity Q out (i, n + j + 1−x) by furnace and cycle, and the furnace obtained from the blast temperature and the blast flow rate input as the operation results. Set the blast heat quantity for each cycle. On the other hand, for the future value, the blown heat amount for each furnace / cycle determined from the operation target values (target blown temperature BT ref (time), target blown flow rate BV ref (time)) is set.
As described above, the first process state prediction unit 502 sets at least the predicted values T si, p (i, t) of the quartz brick minimum temperature by furnace and by cycle at i = 1 to 4, t = n. Each of ˜n + m + g is derived. And the 1st process state prediction part 502 of i = 1-4, t = n + d + g-n + m + g among prediction value Tsi , p (i, t) of the derived siliceous brick minimum temperature classified by furnace and cycle. The value is adopted as the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of the silica brick by furnace and cycle in the prediction interval 701.

また、炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)は、以下の(8)式を用いることにより求められる。 Moreover, the predicted value BT p (i, t) of the ventilation temperature by furnace and by cycle is obtained by using the following equation (8).

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(8)式において、係数a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力された係数である。これらの係数a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)も、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)と同様にして予め求められるものである。
ΔBTp(i,n+j+1)は、以下の(9)式で表される。
ΔBTp(i,n+j+1)=BTp(i,n+j+1)−BTp(i,n+j) ・・・(9)
In the equation (8), coefficients a 1 · x (i), b 1 · x (i), and c 1 · x (i) are coefficients input based on the operation of the input device 312. These coefficients a1 · x (i), b1 · x (i), c1 · x (i) be a coefficient a0 · x (i), b0 · x (i), in the same manner as c0 · x (i) It is obtained in advance.
ΔBT p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (9).
ΔBT p (i, n + j + 1) = BT p (i, n + j + 1) −BT p (i, n + j) (9)

ΔBT(i,n+j−x)は、以下の(10)式で表される。
ΔBT(i,n+j−x)=BT(i,n+j−x)−BT(i,n+j−x−1) ・・・(10)
第1のプロセス状態予測部502は、炉別・サイクル別送風温度BT(i,n+j−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに(8)式により得られている炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)を設定する。
ΔQin(i,n+j+1−x)、ΔQout(i,n+j+1−x)については、それぞれ、前述した(6)式、(7)式で表される。
ΔBT (i, n + j−x) is expressed by the following equation (10).
ΔBT (i, n + j−x) = BT (i, n + j−x) −BT (i, n + j−x−1) (10)
The first process state prediction unit 502 sets the blowing temperature input as the operation result for the past value among the blowing temperature BT (i, n + j−x) for each furnace and each cycle. On the other hand, for the future value, the predicted value BT p (i, t) of the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle blowing temperature obtained so far by the equation (8) is set.
ΔQ in (i, n + j + 1−x) and ΔQ out (i, n + j + 1−x) are expressed by the above-described equations (6) and (7), respectively.

第1のプロセス状態予測部502は、以上のようにして、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)とを導出すると、以下の(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値を、以下の(12)式及び(13)式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、GA、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。第1のプロセス状態予測部502は、この変更量に基づいて、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小と見なせるまで、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値を変更して、前述した(3)式〜(13)式の計算を繰り返し行う。 As described above, the first process state predicting unit 502 performs the predicted values of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace and cycle in the prediction interval 701 from T si, p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g). ) And predicted values BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) of the blowing temperature by furnace and cycle in the prediction section 701 are derived, the furnace-specific objective function J 1 of the following equation (11) In order to minimize the value of the evaluation value of (i) within the range satisfying the constraint conditions of the following equations (12) and (13), the input heat quantity Q in, p (i , T), it is determined using an optimization method how much each candidate value should be changed. This determination logic can be realized by a known method such as GA, hill climbing, and linear programming. The amount of change in candidate heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time in the control section 702 is determined according to this logic. Based on this change amount, the first process state predicting unit 502 determines whether the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) in the equation (11) is the minimum value in the control section 702 after the present time. By changing the candidate value of the input heat amount Q in, p (i, t) for different / cycle, the calculation of the above-described equations (3) to (13) is repeated.

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(11)式において、Tsi,err(i,t)は、以下の(14)式で表され、ΔQin(i,t)は、以下の(15)式で表される。
si,err(i,t)=Tsi,ref(i,t)−Tsi,p(i,t) ・・・(14)
ΔQin(i,t)=Qin(i,t)−Qin(i,t−1) ・・・(15)
また、(12)式、(13)式において、Th1(i)、Th2(i)は、閾値であり、予め設定されているものである。また、BTp,min(i,t)は、炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)の最低値であることを示す。また、BTref(i,t)は、目標送風温度である。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風温度BTref(time)は、炉iに依存せず時間timeに依存するので、サイクルtに対応する時間timeの目標送風温度BTref(time)がBTref(i,t)として採用される。
(11)式の右辺の第1項は、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に良く追従させることを目的とする目的関数である。(11)式の右辺の第2項は、同一の熱風炉100において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別投入熱量Qin(i,t)の変動を小さくすることを目的とする目的関数である。(11)式に示す炉別目的関数は、これらの目的関数の重み付き線形和で表される。(11)式におけるW1(i)、W2(i)は、(11)式に示す炉別目的関数の各項に対する重み係数である。
In the equation (11), T si, err (i, t) is represented by the following equation (14), and ΔQ in (i, t) is represented by the following equation (15).
T si, err (i, t) = T si, ref (i, t) −T si, p (i, t) (14)
ΔQ in (i, t) = Q in (i, t) −Q in (i, t−1) (15)
Further, in the expressions (12) and (13), Th 1 (i) and Th 2 (i) are threshold values and are set in advance. Moreover, BT p, min (i, t) indicates that it is the lowest value of the predicted value BT p (i, t) of the blowing temperature by furnace and by cycle. BT ref (i, t) is a target air temperature. As described above, in the present embodiment, the target blowing temperature BT ref (time) is dependent on the time without depending on the furnace i time, the target blowing temperature time time corresponding to the cycle t BT ref (time ) Is adopted as BT ref (i, t).
The first term on the right side of the equation (11) is the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace / cycle in the prediction interval 701, and the target minimum temperature T of silica bricks by furnace / cycle. It is an objective function whose purpose is to follow si, ref (i, n + j) well. The second term on the right side of the equation (11) is an objective function that aims to reduce the fluctuation of the input heat quantity Q in (i, t) for each furnace in cycles adjacent to each other in the same hot stove 100. It is. The furnace specific objective function shown in the equation (11) is expressed by a weighted linear sum of these objective functions. W 1 (i) and W 2 (i) in equation (11) are weighting factors for each term of the furnace-specific objective function shown in equation (11).

第1のプロセス状態予測部502は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となったときの「炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n)〜Qin(i,n+s+g)(の候補の値)」を、蓄熱量目標軌道最適化部501に出力(返信)する。 The first process state predicting unit 502 calculates the “predicted value T of the minimum temperature of quartz brick by furnace and by cycle when the evaluation value of the objective function by furnace J 1 (i) of equation (11) is minimized. Candidates of si, p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) and furnace and cycle input heat amounts Q in, p (i, n) to Q in (i, n + s + g) ) ”Is output (returned) to the heat storage target trajectory optimization unit 501.

以上のような各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値の導出は、予測区間701と制御区間702をそれぞれ1サイクルずつ後ろにずらして順次行われる。例えば、予測区間701として、サイクル数n+d〜n+mのサイクルの区間を設定すると共に、制御区間702として、サイクル数n〜n+sのサイクルの区間を設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出すると、その次に、予測区間701として、サイクル数n+d+1〜n+m+1のサイクルの区間を設定すると共に、制御区間702として、サイクル数n+1〜n+s+1のサイクルの区間を設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。
そして、予測区間701の最後のサイクルが、サイクル数n+qのサイクルになったときのプロセス状態の予測値が導出されると、プロセス状態の予測値の導出を終了する。このようにすることにより、サイクル数n〜n+q−mの各サイクルにおけるプロセス状態の予測値が導出される。ここで、同一のサイクルにおいて導出されたプロセス状態の予測値のうち、最新のプロセス状態の予測値が採用される。
The derivation of the predicted values of the process states of the hot stoves 100a to 100d as described above is sequentially performed by shifting the prediction interval 701 and the control interval 702 backward by one cycle. For example, a cycle section of the cycle number n + d to n + m is set as the prediction section 701, and a cycle section of the cycle number n to n + s is set as the control section 702, so that the process state of each hot stove 100a to 100d When the predicted value is derived, next, a cycle interval of cycle number n + d + 1 to n + m + 1 is set as prediction interval 701, and a cycle interval of cycle number n + 1 to n + s + 1 is set as control interval 702. A predicted value of the process state of the furnaces 100a to 100d is derived.
When the predicted value of the process state when the last cycle of the prediction section 701 is the cycle of the number of cycles n + q is derived, the derivation of the predicted value of the process state is terminated. By doing in this way, the predicted value of the process state in each cycle of the number of cycles n to n + q−m is derived. Here, the predicted value of the latest process state among the predicted values of the process state derived in the same cycle is adopted.

蓄熱量目標軌道最適化部501は、第1のプロセス状態予測部502から、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を入力すると、以下の(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値を最小化するために、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、GA、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。この変更量に基づいて、(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値が最小であると見なせるまで、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の値を変更して、前述した(3)式〜(16)式の計算が繰り返し行われる。 When the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 receives the predicted values of the process states of the hot stove 100a to 100d from the first process state prediction unit 502, the furnace specific objective function J 2 (Equation 16) below ( In order to minimize the evaluation value of i), optimize how much each candidate value of the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) should be changed Judge using a method. This determination logic can be realized by a known method such as GA, hill climbing, and linear programming. The candidate change amount of the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace / cycle is determined according to this logic. Based on this change amount, the target quartz brick minimum temperature T si, ref (i) for each furnace / cycle until the value of the evaluation value of the objective function J 2 (i) for each furnace in equation (16) can be regarded as the minimum. , N + j), the values of the above equations (3) to (16) are repeated.

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(16)式において、Tsi,m(i,t)は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値である。
(16)式の右辺第1項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)との差の絶対値の最適化時間範囲602における最大値を表す。したがって、(16)式の右辺の第1項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,t)に良く追従させることを目的とする目的関数である。
In the equation (16), T si, m (i, t) is a lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle.
The first term on the right side of the equation (16) includes the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica bricks by furnace and cycle, and the target minimum temperature of bricks T si, ref (i, by cycle and furnace). n + j) represents the maximum value in the optimization time range 602 of the absolute value of the difference from n + j). Therefore, the first term on the right side of equation (16) is that the predicted value T si, p (i, t) of the furnace-by-cycle-by-cycle quartz brick minimum temperature is used as the furnace-by-cycle-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref. It is an objective function intended to follow (i, t) well.

また、(16)式の右辺第2項は、炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適化時間範囲602における総和を表す。したがって、(16)式の右辺の第2項は、炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を小さくすることを目的とする目的関数である。
また、(16)式の右辺の第3項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を減算した値と0(ゼロ)とのうち大きい方の値の最適化時間範囲602における最大値を表す。したがって、(16)式の右辺の第3項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)が炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)よりも大きくなることを抑制することを目的とする目的関数である。(16)式の炉別目的関数は、これらの重み付き線形和で表される。(16)式におけるW3(i)、W4(i)、W5(i)は、(16)式に示す炉別目的関数の各項に対する重み係数である。
Further, the second term on the right side of the equation (16) represents the total sum in the optimization time range 602 of the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle. Therefore, the second term on the right side of the equation (16) is an objective function for the purpose of reducing the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle.
In addition, the third term on the right side of the equation (16) is the predicted value T si , m of the minimum temperature of silica bricks by furnace / cycle from the lower limit value T si, m (i, t) of each furnace / cycle. , p (i, t) and the maximum value in the optimization time range 602 of the larger value of 0 (zero). Therefore, the third term on the right side of the equation (16) is that the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of siliceous brick by furnace / cycle is the predicted value T si of the minimum temperature of silica brick by furnace / cycle. , p (i, t) is an objective function whose purpose is to suppress the increase. The furnace-specific objective function of equation (16) is represented by these weighted linear sums. W 3 (i), W 4 (i), and W 5 (i) in equation (16) are weighting factors for each term of the furnace-specific objective function shown in equation (16).

炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)が、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)よりも小さくなると、蓄熱量が不足し、高炉に必要な熱風を供給することができなくなる。そこで、(16)式の第3項に示す目的関数を導入する。
ここで、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)を導出する方法の一例を説明する。
When the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace / cycle is smaller than the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of silica bricks by furnace / cycle, heat storage The amount is insufficient and the hot air necessary for the blast furnace cannot be supplied. Therefore, the objective function shown in the third term of equation (16) is introduced.
Here, an example of a method for deriving the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle will be described.

本実施形態では、送風期間の終了時における珪石煉瓦の残熱量の指標であって、実測することができる指標を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)を導出する。以下の説明では、この指標を必要に応じて「残熱量指標」と称する。
本実施形態では、残熱量指標として、冷風バタフライ弁123の開度と、送風バタフライ弁125の開度と、熱風温度計310により測定される送風温度との何れかを用いる。
具体的には、冷風バタフライ弁123を開いて混冷室103に冷風を流入させる(いわゆる混冷を行う)場合には、冷風バタフライ弁123の開度を残熱量指標として用いる。一方、冷風バタフライ弁123を閉じて混冷室103に冷風を流入させない(いわゆる混冷を行わない)場合には、送風バタフライ弁125の開度と、熱風温度計310により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いる。
In the present embodiment, the lower limit value T si, m (i of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle, which is an index of the residual heat amount of the quartz brick at the end of the blowing period and can be measured. , T). In the following description, this index is referred to as “residual heat index” as necessary.
In the present embodiment, any one of the opening degree of the cold air butterfly valve 123, the opening degree of the blowing butterfly valve 125, and the blowing temperature measured by the hot air thermometer 310 is used as the residual heat amount index.
Specifically, when the cold air butterfly valve 123 is opened to allow cold air to flow into the mixed cooling chamber 103 (so-called mixed cooling is performed), the opening degree of the cold air butterfly valve 123 is used as a residual heat amount index. On the other hand, in the case where the cool air butterfly valve 123 is closed and the cool air is not allowed to flow into the mixed cooling chamber 103 (so-called mixed cooling is not performed), the opening degree of the blow butterfly valve 125 and the blowing temperature measured by the hot air thermometer 310 Any of these is used as a residual heat amount index.

ここで、混冷を行う場合に冷風バタフライ弁123の開度を残熱量指標として用いる理由を説明する。
図8は、混冷室103に流入する冷風流量と時間との関係と、熱風温度計310により測定される送風温度と時間との関係の一例を示す図である。尚、図8の波形は、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図8の上から一番目の波形801は、冷風バタフライ弁123を全閉にした場合の送風温度の波形を示す。図8の上から二番目の波形802は、図8の上から一番目の波形801を図8の上から三番目の波形803にするための或る1つの熱風炉100における冷風流量の波形を示す。図8の上から三番目の波形803に示す送風温度は、操業上の目標となる送風温度に対応する。
Here, the reason why the opening degree of the cold air butterfly valve 123 is used as a residual heat amount index when performing mixed cooling will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the flow rate of cold air flowing into the mixed cooling chamber 103 and time, and the relationship between the blowing temperature measured by the hot air thermometer 310 and time. Note that the waveforms in FIG. 8 are shown for explanation, and the actual waveforms are not necessarily like this.
The first waveform 801 from the top in FIG. 8 shows the waveform of the blowing temperature when the cold-air butterfly valve 123 is fully closed. The second waveform 802 from the top in FIG. 8 is the waveform of the cold air flow rate in one hot stove 100 for changing the first waveform 801 from the top in FIG. 8 to the third waveform 803 from the top in FIG. Show. The blowing temperature shown in the third waveform 803 from the top in FIG. 8 corresponds to the blowing temperature that is an operational target.

冷風バタフライ弁123の開度は、1[sec]毎に、送風期間の終了時の開度が目標値(ここでは0(ゼロ))になることを目標として予め定められた開度パターンに従って変更されるものとし、且つ、冷風バタフライ弁123を開いている間は、送風バタフライ弁125は一定の開度に保たれているものとする。また、先行する熱風炉100において冷風バタフライ弁123を開いている間は、後行する熱風炉100においては、冷風バタフライ弁123は全閉であるものとする。波形801、802の一つの山が先行する熱風炉100の一送風期間に対応する。   The opening degree of the cold-air butterfly valve 123 is changed every 1 [sec] according to a predetermined opening pattern with the goal that the opening degree at the end of the blowing period becomes a target value (here, 0 (zero)). It is assumed that the blower butterfly valve 125 is maintained at a constant opening while the cold air butterfly valve 123 is open. Further, while the cold air butterfly valve 123 is open in the preceding hot air furnace 100, the cold air butterfly valve 123 is fully closed in the subsequent hot air furnace 100. One mountain of the waveforms 801 and 802 corresponds to one blowing period of the hot stove 100 preceded.

図8に示すように、送風温度が高いときには冷風流量を増大させる。一方、送風温度が低いときには冷風流量を減少させる。そして、或る1つの熱風炉100の送風期間が終了するときの当該熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度が目標値(ここでは0(ゼロ))であれば、当該熱風炉100の当該サイクルの燃焼期間に蓄熱された熱量を無駄なく高炉に供給することができており、当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。尚、厳密には、当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量が、1サイクル前の残熱量から変化がないと言えるのは、冷風バタフライ弁123の開度の目標値が0(ゼロ)である場合である。しかしながら、実際の操業では、余裕を見て0(ゼロ)よりも少し大きな値を目標値とすることがある。   As shown in FIG. 8, when the air temperature is high, the cold air flow rate is increased. On the other hand, when the air temperature is low, the cold air flow rate is decreased. And if the opening degree of the cold wind butterfly valve 123 of the said hot stove 100 when the ventilation period of one certain hot stove 100 is complete | finished is a target value (here 0 (zero)), the said hot stove 100 The amount of heat stored during the combustion period of the cycle can be supplied to the blast furnace without waste, and the amount of residual heat of the heat storage brick of the hot stove 100 can be regarded as unchanged from the amount of residual heat before one cycle. Strictly speaking, it can be said that the residual heat amount of the regenerative brick of the hot stove 100 does not change from the residual heat amount one cycle before the target value of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 is 0 (zero). Is the case. However, in actual operation, a value slightly larger than 0 (zero) may be set as a target value with a margin.

図9は、冷風バタフライ弁123の開度と時間との関係を示す図である、尚、図9の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図9の波形901は、熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度の波形を示す。
図9において、時刻tEは、先行する熱風炉100の送風期間が終了する時刻であり、時刻tCは、後行する熱風炉100の送風期間が開始する時刻である(先行する熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度が0(ゼロ)になる時刻である)。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the opening degree of the cold air butterfly valve 123 and the time, and the waveform of FIG. 9 is also shown for explanation, and the actual waveform is not necessarily in this way. Don't be.
A waveform 901 in FIG. 9 shows a waveform of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 of the hot stove 100.
In FIG. 9, time t E is the time when the blowing period of the preceding hot stove 100 ends, and time t C is the time when the blowing period of the succeeding hot stove 100 starts (preceding hot stove 100. Is the time when the opening degree of the cold air butterfly valve 123 becomes 0 (zero)).

図9に示すように、送風期間が終了する前に冷風バタフライ弁123の開度を0(ゼロ)にすることを目標にして操業することがある。この場合、或る1つの熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度が0(ゼロ)になってから送風期間が終了するまでの期間(=tE−tC)が目標通りであると、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1つ前のサイクルの残熱量から変化がないとみなすことができる。また、この期間が、目標よりも長いと、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも小さく、逆に、短いと、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも大きいとみなすことができる。以下の説明では、この期間を必要に応じて「全閉期間」と称する。 As shown in FIG. 9, there is a case where the operation is performed with the goal of setting the opening degree of the cold air butterfly valve 123 to 0 (zero) before the air blowing period ends. In this case, if the period (= t E −t C ) from when the opening degree of the cold air butterfly valve 123 of a certain hot stove 100 becomes 0 (zero) until the air blowing period ends is as the target, It can be considered that the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 when the air blowing period ends does not change from the residual heat amount of the previous cycle. Further, if this period is longer than the target, the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 at the end of the air blowing period is smaller than the residual heat amount of one cycle before. It can be considered that the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 when the period ends is larger than the residual heat amount one cycle before. In the following description, this period is referred to as a “fully closed period” as necessary.

また、前述したように、送風期間が終了する時に冷風バタフライ弁123の開度を0(ゼロ)にすることを目標にしても、送風期間が終了する前に冷風バタフライ弁123の開度が0(ゼロ)になることがある。この場合、全閉期間が長ければ長いほど、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。
以上のように、冷風バタフライ弁123の開度は、熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量と相関関係を有することから、本実施形態では、混冷を行う場合には冷風バタフライ弁123の開度を残熱量指標として用いるようにしている。
Further, as described above, even if the opening degree of the cold air butterfly valve 123 is set to 0 (zero) when the air blowing period ends, the opening degree of the cold air butterfly valve 123 becomes 0 before the air blowing period ends. (Zero). In this case, it can be considered that the longer the fully closed period, the smaller the remaining heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 when the blowing period ends is smaller than the remaining heat amount before one cycle.
As described above, since the opening degree of the cold air butterfly valve 123 has a correlation with the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100, in the present embodiment, the opening degree of the cold air butterfly valve 123 is used when performing mixed cooling. Is used as a residual heat index.

次に、混冷を行わない場合に送風バタフライ弁125の開度と、熱風温度計310により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いる理由を説明する。
図10は、送風バタフライ弁125の開度と時間との関係の一例を示す図である、尚、図10の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図10の波形1001は、先行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度の波形を示し、波形1002は、後行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度の波形を示す。
図10において、時刻tEは、先行する熱風炉100の送風期間が終了する時刻であり、時刻tCは、後行する熱風炉100の送風期間が開始する時刻である。
Next, the reason why either the opening degree of the blower butterfly valve 125 or the blower temperature measured by the hot air thermometer 310 is used as the residual heat amount index when no mixed cooling is performed will be described.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the opening degree of the blower butterfly valve 125 and time. Note that the waveform of FIG. 10 is also shown for explanation, and the actual waveform is not necessarily like this. It will not be.
A waveform 1001 in FIG. 10 shows a waveform of the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the preceding hot stove furnace 100, and a waveform 1002 shows a waveform of the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the subsequent hot stove furnace 100.
In FIG. 10, time t E is the time when the blowing period of the preceding hot stove 100 ends, and time t C is the time when the blowing period of the subsequent hot stove 100 starts.

図10に示すように、先行する熱風炉100の送風期間が開始すると、先行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度は一定の目標値(全開または全開に近い値)に保たれており、また、後行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度も一定の目標値(全閉または全閉に近い値)に保たれている。   As shown in FIG. 10, when the blowing period of the preceding hot stove 100 starts, the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the preceding hot stove 100 is maintained at a constant target value (a value that is fully opened or close to fully opened). Further, the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot stove 100 that follows is also maintained at a constant target value (a value that is fully closed or a value close to full closing).

その後、先行する熱風炉100の送風バタフライ弁125と後行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を調節して、送風温度を調整する。具体的に説明すると、先行する熱風炉100から高炉に送風される熱風の温度は低下しているので、先行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を徐々に小さくすると共に、高温の熱風を高炉に供給できる状態(燃焼期間が終了した状態)の後行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を徐々に大きくする(図10の波形1001、1002を参照)。   Thereafter, the opening temperature of the blower butterfly valve 125 of the preceding hot stove 100 and the blower butterfly valve 125 of the succeeding hot stove 100 are adjusted to adjust the blowing temperature. More specifically, since the temperature of the hot air blown from the preceding hot stove 100 to the blast furnace is decreasing, the opening degree of the blow butterfly valve 125 of the preceding hot stove 100 is gradually reduced and the hot hot air is heated. Is gradually increased (see waveforms 1001 and 1002 in FIG. 10).

ここでは、先行する熱風炉100の送風期間が終了するとき(時刻tE)に、当該先行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度が、目標値(全閉または全閉に近い値)になるようにすると共に、先行する熱風炉100の送風期間が終了するとき(時刻tE)に、後行する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度が、目標値(全開または全開に近い値)になるようにする。 Here, when the blowing period of the preceding hot stove 100 ends (time t E ), the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the preceding hot stove 100 is the target value (a value close to or fully closed). In addition, when the blowing period of the preceding hot stove 100 ends (time t E ), the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the succeeding hot stove 100 is the target value (fully open or close to fully open). Value).

したがって、先行する熱風炉100の送風期間が終了したとき(時刻tE)の当該熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度が目標値(全閉または全閉に近い値)であれば、当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。尚、厳密には、当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量が、1サイクル前の残熱量から変化がないと言えるのは、送風バタフライ弁125の目標値が0(ゼロ)である場合であるが、実際の操業では、余裕を見て0(ゼロ)よりも少し大きな値を目標値とすることがある。また、先行する熱風炉100の送風期間が終了したとき(時刻tE)の当該熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度が目標値よりも大きければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも大きく、小さければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。 Therefore, if the opening degree of the blower butterfly valve 125 of the hot stove 100 at the end of the blowing period of the preceding hot stove 100 (time t E ) is the target value (fully closed or close to fully closed), It can be considered that the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 does not change from the residual heat amount one cycle before. Strictly speaking, it can be said that there is no change in the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 from the residual heat amount before one cycle when the target value of the blow butterfly valve 125 is 0 (zero). However, in actual operation, a value slightly larger than 0 (zero) may be set as a target value with a margin. Moreover, if the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot stove 100 at the time when the blowing period of the preceding hot stove 100 ends (time t E ) is larger than the target value, the hot air at the end of the blowing period. If the residual heat amount of the regenerative brick of the furnace 100 is larger than the residual heat amount before one cycle, and if it is smaller, the residual heat amount of the regenerative brick of the hot air furnace 100 when the blowing period ends is larger than the residual heat amount before one cycle. Can also be considered small.

以上のことは、送風温度についても同じであり、先行する熱風炉100の送風期間が終了したとき(時刻tE)の送風温度が目標値であれば、当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。また、先行する熱風炉100の送風期間が終了したとき(時刻tE)の送風温度が目標値よりも大きければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも大きく、小さければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量は、1サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。
以上のように送風バタフライ弁125の開度と、熱風温度計310により測定される送風温度は、熱風炉100の蓄熱煉瓦の残熱量と相関関係を有することから、本実施形態では、混冷を行わない場合には、送風バタフライ弁125の開度と、熱風温度計310により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いるようにしている。
The above also applies to the blowing temperature. If the blowing temperature at the preceding hot stove 100 ends (time t E ) is the target value, the residual heat amount of the regenerative brick of the hot stove 100 is as follows. It can be considered that there is no change from the amount of residual heat before one cycle. Also, if the blowing temperature at which the blowing period of the hot air furnace 100 the preceding has ended (time t E) is greater than the target value, the residual heat of the heat storage bricks of the hot air oven 100 when the blowing period is completed, If it is larger and smaller than the remaining heat amount before one cycle, it can be considered that the remaining heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100 when the blowing period ends is smaller than the remaining heat amount before one cycle.
As described above, since the opening degree of the blowing butterfly valve 125 and the blowing temperature measured by the hot air thermometer 310 have a correlation with the residual heat amount of the heat storage brick of the hot stove 100, in this embodiment, mixed cooling is performed. When not performing, either the opening degree of the ventilation butterfly valve 125 or the ventilation temperature measured by the hot air thermometer 310 is used as the residual heat amount index.

次に、混冷を行う場合の具体的な残熱量指標を説明する。
図11は、混冷を行う場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。
図11に示すように、本実施形態では、以下の5つのうちの何れか1つを、混冷を行う場合の残熱量指標とする。
(1)送風終了n分前
図11に示す送風終了n分前とは、送風期間が終了する時刻のn分前における冷風バタフライ弁123の開度を残熱量指標とすることを意味する。この残熱量指標の目標値をR1目標、実測値をR1実績、補正ゲインをk1_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(17)式で表される。
ΔTsi,m=k1_×(R1目標−R1実績) ・・・(17)
ここで、R1目標≧R1実績の場合の補正ゲインk1_はk11、R1目標<R1実績の場合の補正ゲインk1_はk12とする。これらの補正ゲインk11、k12の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記nに対応する基準時間T1が設定される。
Next, a specific residual heat index when performing mixed cooling will be described.
FIG. 11 is a diagram for explaining an example of a specific residual heat amount index when mixed cooling is performed.
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, any one of the following five is used as a residual heat index when mixed cooling is performed.
(1) N minutes before the end of blowing The n minutes before the end of blowing shown in FIG. 11 means that the opening degree of the cold wind butterfly valve 123 n minutes before the end of the blowing period is used as a residual heat amount index. If the target value of this residual heat index is the R1 target, the actual measurement value is the R1 actual result, and the correction gain is k1_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (17).
ΔT si, m = k1_ × (R1 target−R1 actual result) (17)
Here, the correction gain k1_ in the case of R1 target ≧ R1 results is k11, and the correction gain k1_ in the case of R1 target <R1 results is k12. These correction gains k11 and k12 may be the same or different. Further, a reference time T1 corresponding to the n is set.

図12は、1サイクルにおける或る熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度と時間との関係の一例を示す図である。尚、図12の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図12の波形1201は、熱風炉100の冷風バタフライ弁123の開度の波形を示す。
図12において、時刻tSは、熱風炉100の送風期間が開始する時刻であり、時刻tEは、熱風炉100の送風期間が終了する時刻である。
図12に示すように、熱風炉100の送風期間が終了する時刻tEよりも基準時間T1だけ前の時刻における冷風バタフライ弁123の開度1202の目標値と実測値とを比較すれば、冷風バタフライ弁123の開度1202の実測値が目標値よりもどのくらい低いのか(送風期間が終了する時の蓄熱煉瓦の残熱量が、1サイクル前よりもどのくらい小さくなっているのか)を評価することができる。これに対し、熱風炉100の送風期間が終了する時刻tEで冷風バタフライ弁123の開度1202の目標値と実測値とを比較すると、このような評価ができない。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the opening degree and time of the cold air butterfly valve 123 of a certain hot stove 100 in one cycle. Note that the waveforms in FIG. 12 are also shown for explanation, and the actual waveforms are not necessarily like this.
A waveform 1201 in FIG. 12 shows a waveform of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 of the hot stove 100.
In FIG. 12, time t S is the time when the blowing period of the hot stove 100 starts, and time t E is the time when the blowing period of the hot stove 100 ends.
As shown in FIG. 12, if the target value of the opening 1202 of the cold air butterfly valve 123 at the time before the reference time T1 before the time t E when the air blowing period of the hot stove 100 ends is compared with the actual measurement value, It is possible to evaluate how much the measured value of the opening 1202 of the butterfly valve 123 is lower than the target value (how much the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends is smaller than that before one cycle). it can. On the other hand, when the target value of the opening degree 1202 of the cold air butterfly valve 123 is compared with the actual measurement value at time t E when the air blowing period of the hot stove 100 ends, such an evaluation cannot be performed.

(2)送風開始n分間Max
図11に示す送風開始n分間Maxとは、送風期間が開始してからn分間における冷風バタフライ弁123の開度の最大値を意味する。この残熱量指標の目標値をR2目標、実測値をR2実績、補正ゲインをk2_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(18)式で表される。
ΔTsi,m=k2_×(R2目標−R2実績) ・・・(18)
ここで、R2目標≧R2実績の場合の補正ゲインk2_はk21、R1目標<R1実績の場合の補正ゲインk2_はk22とする。これらの補正ゲインk21、k22の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記nに対応する基準時間T2が設定される。
(2) Max for 1 minute to start blowing
The air blowing start n minutes Max shown in FIG. 11 means the maximum value of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 in the n minutes after the air blowing period starts. Assuming that the target value of this residual heat index is R2 target, the actual measurement value is R2 actual, and the correction gain is k2_ (> 0 (zero)) , the change amount of the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (18).
ΔT si, m = k2_ × (R2 target−R2 actual result) (18)
Here, the correction gain k2_ in the case of R2 target ≧ R2 results is k21, and the correction gain k2_ in the case of R1 target <R1 results is k22. The values of these correction gains k21 and k22 may be the same or different. Also, a reference time T2 corresponding to the n is set.

(3)一基送風Max
図11に示す一基送風Maxとは、1つの熱風炉100のみで送風を行っている期間(1つの熱風炉100のみが送風期間となっている間)における冷風バタフライ弁123の開度の最大値を意味する。
この残熱量指標の目標値をR3目標、実測値をR3実績、補正ゲインをk3_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(19)式で表される。
ΔTsi,m=k3_×(R3目標−R3実績) ・・・(19)
ここで、R3目標≧R3実績の場合の補正ゲインk3_はk31、R3目標<R3実績の場合の補正ゲインk3_はk32とする。これらの補正ゲインk31、k32の値は同じであっても異なっていてもよい。
(3) Single fan Max
The single blower Max shown in FIG. 11 is the maximum opening degree of the cold air butterfly valve 123 during a period when only one hot stove 100 is blowing (while only one hot stove 100 is in the blowing period). Mean value.
If the target value of this residual heat index is the R3 target, the actual measurement value is the R3 actual result, and the correction gain is k3_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (19).
ΔT si, m = k3_ × (R3 target−R3 result) (19)
Here, the correction gain k3_ in the case of R3 target ≧ R3 results is k31, and the correction gain k3_ in the case of R3 target <R3 results is k32. The values of these correction gains k31 and k32 may be the same or different.

(4)送風終了時開度
図11に示す送風終了時開度とは、送風期間が終了するときの冷風バタフライ弁123の開度を意味する。
この残熱量指標の目標値をR4目標、実測値をR4実績、補正ゲインをk4_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(20)式で表される。
ΔTsi,m=k4_×(R4目標−R4実績) ・・・(20)
ここで、R4目標≧R4実績の場合の補正ゲインk4_はk41、R4目標<R4実績の場合の補正ゲインk4_はk42とする。これらの補正ゲインk41、k42の値は同じであっても異なっていてもよい。尚、開度に負の値はないので、R4目標が0(ゼロ)である場合には、R4目標>R4実績の条件が成立することはない。
(4) Opening degree at the end of blowing The opening degree at the end of blowing shown in FIG. 11 means the opening degree of the cold air butterfly valve 123 when the blowing period ends.
Assuming that the target value of this residual heat index is R4 target, the actual measurement value is R4 actual, and the correction gain is k4_ (> 0 (zero)) , the change amount of the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (20).
ΔT si, m = k4_ × (R4 target−R4 result) (20)
Here, the correction gain k4_ in the case of R4 target ≧ R4 results is k41, and the correction gain k4_ in the case of R4 target <R4 results is k42. The values of these correction gains k41 and k42 may be the same or different. In addition, since there is no negative value for the opening, when the R4 target is 0 (zero), the condition of R4 target> R4 performance is not satisfied.

(5)送風終了前全閉時間
図11に示す送風終了前全閉時間とは、全閉時間が設定されている場合の全閉時間を意味する。
この残熱量指標の目標値をT5目標、実測値をT5実績、補正ゲインをk5_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(21)式で表される。
ΔTsi,m=k5_×(T5実績−T5目標) ・・・(21)
ここで、T5目標≧T5実績の場合の補正ゲインk5_はk51、T5目標<T5実績の場合の補正ゲインk5_はk52とする。これらの補正ゲインk51、k52の値は同じであっても異なっていてもよい。
(5) Fully closed time before the end of blowing The fully closed time before the end of blowing shown in FIG. 11 means the fully closed time when the fully closed time is set.
When the target value of this residual heat index is T5 target, the actual measurement value is T5 actual, and the correction gain is k5_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (21).
ΔT si, m = k5_ × (T5 result−T5 target) (21)
Here, the correction gain k5_ in the case of T5 target ≧ T5 results is k51, and the correction gain k5_ in the case of T5 target <T5 results is k52. The values of these correction gains k51 and k52 may be the same or different.

図13は、混冷を行わない場合の具体的な残熱量指標を説明する図である。
図13は、混冷を行わない場合の残熱量指標の一例を説明する図である。具体的に、図13(a)は、残熱量指標が送風バタフライ弁125の開度である場合、図13(b)は、残熱量指標が送風温度である場合について示す図である。
図13(a)、図13(b)に示すように、本実施形態では、以下の5つのうちの何れか1つを、混冷を行わない場合の残熱量指標とする。
(6)送風終了n分前
図13(a)に示す送風終了n分前とは、送風期間が終了する時刻のn分前における送風バタフライ弁125の開度を残熱量指標とすることを意味する。
この残熱量指標の目標値をR6目標、実測値をR6実績、補正ゲインをk6_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(22)式で表される。
ΔTsi,m=k6_×(R6目標−R6実績) ・・・(22)
ここで、R6目標≧R6実績の場合の補正ゲインk6_はk61、R6目標<R6実績の場合の補正ゲインk6_はk62とする。これらの補正ゲインk61、k62の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記nに対応する基準時間T6が設定される。
FIG. 13 is a diagram for explaining a specific residual heat index when no cooling is performed.
FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a residual heat index when no cooling is performed. Specifically, FIG. 13A shows the case where the remaining heat index is the opening degree of the blower butterfly valve 125, and FIG. 13B shows the case where the remaining heat index is the blowing temperature.
As shown in FIGS. 13A and 13B, in the present embodiment, any one of the following five is used as a residual heat amount index when no cooling is performed.
(6) N minutes before the end of air blowing n minutes before the end of air blowing shown in FIG. 13 (a) means that the opening degree of the butterfly valve 125 n minutes before the time when the air blowing period ends is used as a residual heat amount index. To do.
Assuming that the target value of this residual heat index is R6 target, the actual measurement value is R6 actual, and the correction gain is k6_ (> 0 (zero)) , the change amount of the minimum temperature Tsi , m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (22).
ΔT si, m = k6_ × (R6 target−R6 actual result) (22)
Here, the correction gain k6_ in the case of R6 target ≧ R6 results is k61, and the correction gain k6_ in the case of R6 target <R6 results is k62. The values of these correction gains k61 and k62 may be the same or different. Further, a reference time T6 corresponding to the n is set.

(7)送風終了時開度
図13(a)に示す送風終了時開度とは、送風期間が終了するときの送風バタフライ弁125の開度を意味する。
この残熱量指標の目標値をR7目標、実測値をR7実績、補正ゲインをk7_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(23)式で表される。
ΔTsi,m=k7_×(R7目標−R7実績) ・・・(23)
ここで、R7目標≧R7実績の場合の補正ゲインk7_はk71、R7目標<R7実績の場合の補正ゲインk7_はk72とする。これらの補正ゲインk71、k72の値は同じであっても異なっていてもよい。尚、開度に負の値はないので、R7目標が0(ゼロ)である場合には、R7目標>R7実績の条件が成立することはない。
(7) Opening degree at the end of blowing The opening degree at the end of blowing shown in FIG. 13A means the opening degree of the blowing butterfly valve 125 when the blowing period ends.
Assuming that the target value of this residual heat index is R7 target, the actual measurement value is R7 actual, and the correction gain is k7_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (23).
ΔT si, m = k7_ × (R7 target−R7 actual result) (23)
Here, the correction gain k7_ in the case of R7 target ≧ R7 results is k71, and the correction gain k7_ in the case of R7 target <R7 results is k72. The values of these correction gains k71 and k72 may be the same or different. In addition, since there is no negative value for the opening, when the R7 target is 0 (zero), the condition of R7 target> R7 performance is not satisfied.

(8)送風終了n分間Ave
図13(b)に示す送風終了n分間Aveとは、送風期間が終了する時刻までのn分間(当該n分前の時刻から当該送風期間が終了する時刻までの期間)における送風温度の平均値を意味する。
この残熱量指標の目標値をR8目標、実測値をR8実績、補正ゲインをk8_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(24)式で表される。
ΔTsi,m=k8_×(R8目標−R8実績) ・・・(24)
ここで、R8目標≧R8実績の場合の補正ゲインk8_はk81、R8目標<R8実績の場合の補正ゲインk8_はk82とする。これらの補正ゲインk81、k82の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記nに対応する基準時間T8が設定される。
(8) Ave end n minutes Ave
The blast end n minutes Ave shown in FIG. 13B is the average value of the blast temperature in n minutes up to the time when the blast period ends (the period from the time before n minutes to the time when the blast period ends). Means.
If the target value of this residual heat index is R8 target, the actual measurement value is R8 actual result, and the correction gain is k8_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (24).
ΔT si, m = k8_ × (R8 target−R8 actual result) (24)
Here, the correction gain k8_ in the case of R8 target ≧ R8 results is k81, and the correction gain k8_ in the case of R8 target <R8 results is k82. The values of these correction gains k81 and k82 may be the same or different. Further, a reference time T8 corresponding to the n is set.

(9)送風終了n分間Min
図13(b)の送風終了n分間Minとは、送風期間が終了する時刻までのn分間(当該n分前の時刻から当該送風期間が終了する時刻までの期間)における送風温度の最低値を意味する。この残熱量指標の目標値をR9目標、実測値をR9実績、補正ゲインをk9_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(25)式で表される。
ΔTsi,m=k9_×(R9目標−R9実績) ・・・(25)
ここで、R9目標≧R9実績の場合の補正ゲインk9_はk91、R9目標<R9実績の場合の補正ゲインk9_はk92とする。これらの補正ゲインk91、k92の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記nに対応する基準時間T9が設定される。
(9) Min for min for blowing
The air blowing end n minutes Min in FIG. 13B is the minimum value of the air blowing temperature in n minutes until the time when the air blowing period ends (the period from the time before n minutes to the time when the air blowing period ends). means. If the target value of this residual heat index is R9 target, the actual measurement value is R9 actual, and the correction gain is k9_ (> 0 (zero)), the amount of change in the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (25).
ΔT si, m = k9_ × (R9 target−R9 actual result) (25)
Here, the correction gain k9_ in the case of R9 target ≧ R9 results is k91, and the correction gain k9_ in the case of R9 target <R9 results is k92. The values of these correction gains k91 and k92 may be the same or different. Further, a reference time T9 corresponding to the n is set.

(10)送風終了時温度
図13(b)の送風終了時温度とは、送風期間が終了するときの送風温度を意味する。
この残熱量指標の目標値をR10目標、実測値をR10実績、補正ゲインをk10_(>0(ゼロ))とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mは、以下の(26)式で表される。
ΔTsi,m=k10_×(R10目標−R10実績) ・・・(26)
ここで、R10目標≧R10実績の場合の補正ゲインk10_はk101、R10目標<R10実績の場合の補正ゲインk10_はk102とする。これらの補正ゲインk101、k102の値は同じであっても異なっていてもよい。
(10) Air blow end temperature The air blow end temperature in FIG. 13B means the air blow temperature when the air blowing period ends.
Assuming that the target value of this residual heat index is R10 target, the actual measurement value is R10 actual, and the correction gain is k10_ (> 0 (zero)) , the change amount of the lower limit value T si, m of the minimum brick temperature for each furnace and cycle ΔT si, m is expressed by the following equation (26).
ΔT si, m = k10_ × (R10 target−R10 actual result) (26)
Here, the correction gain k10_ in the case of R10 target ≧ R10 results is k101, and the correction gain k10_ in the case of R10 target <R10 results is k102. These correction gains k101 and k102 may be the same or different.

尚、本実施形態では、前述した(6)〜(10)の残熱量指標である送風温度は、前述したように熱風温度計310により測定される。また、本実施形態では、前述したR1実績〜R10実績は、現在時刻で既に終了している送風期間のうち最新の送風期間で得られる実績値である。   In the present embodiment, the air temperature, which is the residual heat index of (6) to (10) described above, is measured by the hot air thermometer 310 as described above. In the present embodiment, the R1 results to the R10 results described above are actual values obtained in the latest blowing period among the blowing periods that have already ended at the current time.

図14は、以上の残熱量指標を設定するための残熱量指標設定画面の一例を示す図である。
熱風炉制御計算機301は、図5に示す各部の処理が開始される前に、残熱量指標設定画面1400を表示装置303に表示し、残熱量指標設定画面1400に対する入力装置312を用いたオペレータによる操作の内容に基づいて、4つの熱風炉100a〜100d(熱風炉1〜4)のそれぞれにおいて前述した(1)〜(10)の残熱量指標から適用する残熱量指標を選択するとともに、選択した残熱量指標に対応する目標値と補正ゲインを取得する。尚、選択した残熱量指標が基準時間を必要とするものである場合、熱風炉制御計算機301は、基準時間も併せて取得する。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a residual heat amount index setting screen for setting the above remaining heat amount index.
The hot stove control computer 301 displays the remaining heat amount index setting screen 1400 on the display device 303 before the processing of each unit shown in FIG. 5 is started, and is performed by an operator using the input device 312 for the remaining heat amount index setting screen 1400. Based on the contents of the operation, the remaining heat amount index to be applied is selected and selected from the remaining heat amount indexes of (1) to (10) described above in each of the four hot stove furnaces 100a to 100d (hot air furnaces 1 to 4). A target value and a correction gain corresponding to the remaining heat amount index are acquired. If the selected residual heat index requires a reference time, the hot stove control computer 301 also acquires the reference time.

図10に示す例では、判定条件の欄がプルダウンメニューを表示する欄になっており、前述した(1)〜(10)の何れか1つの残熱量指標を選択することができるようになっている。図10に示す例では、前述した(4)送風終了時開度が全ての熱風炉100a〜100d(熱風炉1〜4)に対して設定されている場合を例に挙げて示している。前述したように、(4)送風終了時開度は基準時間を有しない残熱量指標であるので、基準時間を設定することはできないようにしている。   In the example illustrated in FIG. 10, the determination condition column is a column for displaying a pull-down menu, and any one of the remaining heat index (1) to (10) described above can be selected. Yes. In the example illustrated in FIG. 10, the case where the above-described (4) opening degree at the time of air blowing is set for all the hot stoves 100 a to 100 d (hot stoves 1 to 4) is shown as an example. As described above, (4) the opening degree at the time of the end of blowing is a residual heat amount index that does not have a reference time, so that the reference time cannot be set.

ここで、本実施形態では、各熱風炉100a〜100d(熱風炉1〜4)に対して異なる残熱量指標を設定することができるものとする。ただし、混冷を行う場合の残熱量指標(前述した(1)〜(5)の残熱量指標)と、混冷を行わない場合の残熱量指標(前述した(6)〜(10)の残熱量指標)とを同時に設定することはできないものとする。また、各熱風炉100a〜100d(熱風炉1〜4)に対して異なる目標値を設定することができるものとする。このことは、基準時間についても同じである。
尚、本実施形態では、補正ゲインk1_〜k10_は、予め熱風炉制御計算機301に設定されているものとする。ただし、残熱量指標設定画面1400に対し、補正ゲインk1_〜k10_の入力欄を追加し、この入力欄を用いて補正ゲインk1_〜k10_を設定するようにしてもよい。
残熱量指標設定画面1400のOKボタン1401が押下されると、熱風炉制御計算機301は、残熱量指標設定画面1400に入力された内容を、残熱量指標の情報として設定する。一方、残熱量指標設定画面1400のキャンセルボタン1402が押下されると、熱風炉制御計算機301は、残熱量指標設定画面1400に入力された内容を、受け付けずに、残熱量指標設定画面1400の表示を消す。
Here, in this embodiment, it is assumed that different residual heat index can be set for each of the hot stoves 100a to 100d (hot stoves 1 to 4). However, the residual heat index when performing mixed cooling (remaining heat index of (1) to (5) described above) and the remaining heat index when not performing mixed cooling (remaining heat indexes of (6) to (10) described above) It is assumed that the heat quantity index) cannot be set at the same time. Moreover, a different target value shall be set with respect to each hot stove 100a-100d (hot stove 1-4). The same applies to the reference time.
In this embodiment, it is assumed that the correction gains k1_ to k10_ are set in the hot stove control computer 301 in advance. However, an input field for correction gains k1_ to k10_ may be added to the residual heat amount index setting screen 1400, and the correction gains k1_ to k10_ may be set using the input field.
When an OK button 1401 on the remaining heat index setting screen 1400 is pressed, the hot stove control computer 301 sets the content input on the remaining heat index setting screen 1400 as information on the remaining heat index. On the other hand, when the cancel button 1402 on the remaining heat amount index setting screen 1400 is pressed, the hot stove control computer 301 displays the remaining heat amount index setting screen 1400 without accepting the content input to the remaining heat amount index setting screen 1400. Turn off.

蓄熱量目標軌道最適化部501は、各熱風炉iに対して設定されている残熱量指標に基づいて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)の変更量ΔTsi,mを導出し、炉別・サイクル別炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)の現在の値に、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを加算して、炉別・サイクル別炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)を更新する。蓄熱量目標軌道最適化部501は、このようにして得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)を(16)式に設定する。 The heat storage target trajectory optimizing unit 501 determines the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle based on the residual heat index set for each hot stove i. The amount of change ΔT si, m is derived, and the minimum value of the minimum temperature T si, m (i, t) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace, by furnace and by cycle is changed to the minimum value of siliceous brick by furnace and by cycle. The change amount ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the temperature is added to update the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of the quartz brick by furnace, by furnace, and by cycle. The heat storage target trajectory optimizing unit 501 sets the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature for each furnace and cycle for the silica brick obtained in this way to the equation (16).

例えば、図14に示すように、前述した(4)送風終了時開度が残熱量指標として設定された場合、蓄熱量目標軌道最適化部501は、各熱風炉100a〜100d(熱風炉1〜4)の直近の送風期間が終了したときの冷風バタフライ弁123の開度をR4実績として取得すると共に、図14に示す残熱量指標設定画面1400に設定されたR4目標を取得する。さらに、蓄熱量目標軌道最適化部501は、R4目標がR4実績以上である場合には、補正ゲインk41を取得し、そうでない場合には、補正ゲインk42を取得する。そして、蓄熱量目標軌道最適化部501は、取得した情報を(20)式に代入して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを導出し、現在の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mに加算する。 For example, as illustrated in FIG. 14, when the above-described (4) opening degree at the end of blowing is set as the residual heat amount index, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 includes the hot air furnaces 100a to 100d (hot air furnaces 1 to 1). The opening degree of the cold air butterfly valve 123 at the time when the latest blowing period of 4) ends is acquired as the R4 performance, and the R4 target set in the residual heat amount index setting screen 1400 shown in FIG. 14 is acquired. Furthermore, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 acquires the correction gain k41 when the R4 target is equal to or greater than the R4 performance, and acquires the correction gain k42 otherwise. Then, the heat storage target trajectory optimization unit 501 substitutes the acquired information into the equation (20) , and derives the change amount ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the silica brick by furnace and by cycle. In addition, it is added to the lower limit value T si, m of the current minimum temperature of silica bricks by furnace and cycle.

ただし、以上のようにして更新された炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mが、珪石煉瓦111の変態点温度を下回る場合に、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mとして、珪石煉瓦111の変態点温度を設定する。
尚、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの初期値としては、例えば、投入熱量の制御を開始するタイミングで珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された珪石煉瓦下端温度Tsiを採用する。
However, when the lower limit value T si, m of the furnace-by-furnace and quartz-by-cycle minimum temperature updated as described above is lower than the transformation point temperature of the silica-brick 111, the heat storage target trajectory optimization unit 501 The transformation point temperature of the quartz brick 111 is set as the lower limit value T si, m of the minimum quartz brick temperature by furnace and cycle.
In addition, as an initial value of the lower limit value T si, m of the quartz brick minimum temperature by furnace and cycle, for example, the quartz brick lower end temperature measured by the quartz brick thermometers 315a to 315d at the timing when the control of the input heat amount is started. T si is adopted.

(最適追従制御部503、第2のプロセス状態予測部504)
最適追従制御部503及び第2のプロセス状態予測部504は、前述した投入熱量導出プログラムを実行する部分である。前述したようにして蓄熱量目標軌道最適化部501により、最適化時間範囲602における炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)が導出されると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)を予測区間701において導出する。前述したように、予測区間701は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)よりもサイクル数d〜mだけ先の期間である。また、サイクル数n+mに対応する時間は、熱風炉100a〜100dの時定数を下回る時間である。このように、サイクル数n+mに対応する時間を、熱風炉100a〜100dの時定数を下回る時間としているのは、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)を、余りに先の時間まで導出すると、操業の変更等があった場合に、導出した値の多くが無駄になってしまう虞があるからである。
(Optimal follow-up control unit 503, second process state prediction unit 504)
The optimum follow-up control unit 503 and the second process state prediction unit 504 are portions that execute the aforementioned input heat amount derivation program. As described above, when the heat storage target trajectory optimization unit 501 derives the furnace-by-cycle target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) in the optimization time range 602, the furnace-by-furnace / cycle A predicted value T si, p (i, n + j) of another minimum temperature of silica brick is derived in the prediction interval 701. As described above, the prediction interval 701 is a period ahead of the cycle number d to m from the cycle (cycle number n) to which the current time belongs. Moreover, the time corresponding to the cycle number n + m is a time shorter than the time constant of the hot stove 100a to 100d. As described above, the time corresponding to the number of cycles n + m is set to be the time that is less than the time constant of the hot stove 100a to 100d. The predicted value T si, p (i, n + j) If too much time is derived, if there is a change in operation or the like, many of the derived values may be wasted.

そして、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)が、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に追従するように、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)が導出される。制御区間702は、サイクル数sの範囲の期間である。
以下に、最適追従制御部503及び第2のプロセス状態予測部504が有する機能の一例を説明する。
And, the predicted value T si, p (i, n + j) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace and by cycle follows the target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace and cycle, The amount of heat input Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and cycle after the present time in the control section 702 is derived. The control section 702 is a period in the range of the cycle number s.
Hereinafter, an example of the functions of the optimum tracking control unit 503 and the second process state prediction unit 504 will be described.

最適追従制御部503は、熱風炉100a〜100d毎に、各サイクルの燃焼期間が開始する前の切り替え時間内の所定の時間になったか否かを判定する。
この判定の結果、熱風炉100a〜100dの何れかにおいて、各サイクルの燃焼期間が開始する前の切り替え時間内の所定の時間になると、以下の処理が実行される。
The optimum tracking control unit 503 determines for each hot stove 100a to 100d whether or not a predetermined time within the switching time before the combustion period of each cycle has started.
As a result of this determination, when any of the hot stoves 100a to 100d reaches a predetermined time within the switching time before the combustion period of each cycle starts, the following processing is executed.

最適追従制御部503は、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を第2のプロセス状態予測部504に出力する。尚、最初は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)よりもs−1だけ前のサイクル(サイクル数n−s−1)から、現在時刻が属するサイクルよりも1だけ前のサイクル(サイクル数n−1)までの現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の値Qin,p(i,n−s−1)〜Qin,p(i,n−1)を、第2のプロセス状態予測部504に出力する。 The optimum follow-up control unit 503 sets candidates for the input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and cycle after the current time in the control section 702 as the second process state prediction unit. Output to 504. First, from the cycle (cycle number n-s-1) that is s-1 ahead of the cycle to which the current time belongs (cycle number n-s-1), the cycle that is one cycle before the cycle to which the current time belongs (cycle number). The values of the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time until n-1) Q in, p (i, ns-1) to Q in, p (i, n− 1) is output to the second process state prediction unit 504.

第2のプロセス状態予測部504は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉100で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。熱風炉シミュレータも、線形時系列モデルと同様に、熱風炉100a〜100dに対する炉別・サイクル別投入熱量Qinを入力して当該熱風炉100a〜100dのプロセス状態を個別に計算する計算モデルであるプロセスモデルである。ただし、熱風炉シミュレータは、1サイクルを下回る時間間隔でプロセス状態の予測値を計算するものであり、線形時系列モデルよりもプロセス状態の予測値を厳密に計算することができる。
図15は、熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。ここでは、蓄熱室101における熱風炉モデルの一例を示す。
本実施形態で説明する熱風炉モデルでは、蓄熱室101の形が円筒であるとする。そして、その円筒を軸に沿って切った断面(二次元平面)における熱収支を表すモデル式を構築する。
The second process state prediction unit 504 executes a hot stove simulator. The hot stove simulator is constructed using a hot stove model that faithfully reproduces the heat exchange performed in the hot stove 100 by using combustion and blowing by utilizing thermophysics. Similarly to the linear time-series model, the hot stove simulator is a calculation model that inputs the heat input Q in for each furnace and cycle for the hot stove 100a to 100d and individually calculates the process state of the hot stove 100a to 100d. It is a process model. However, the hot stove simulator calculates the predicted value of the process state at a time interval less than one cycle, and can calculate the predicted value of the process state more strictly than the linear time series model.
FIG. 15 is a diagram conceptually illustrating an example of a hot stove model. Here, an example of a hot stove model in the heat storage chamber 101 is shown.
In the hot stove model described in this embodiment, it is assumed that the shape of the heat storage chamber 101 is a cylinder. And the model formula showing the heat balance in the cross section (two-dimensional plane) which cut the cylinder along the axis is constructed.

図15に示すように、例えば、珪石煉瓦111は、蓄熱煉瓦(珪石)1501と、炉壁煉瓦1502とにより表され、この炉壁煉瓦1502は、更に、鉄皮1502a、耐火煉瓦(A)〜(C)1502b〜1502d、キャスタブル1502e、鉄皮1502fにより構成される。珪石煉瓦111のモデル式では、これらについての前述した二次元平面の伝熱が表現される。他の粘土煉瓦109及びハイアルミナ煉瓦110についても、珪石煉瓦111と同様に、前述した二次元平面の伝熱が表現される。   As shown in FIG. 15, for example, the quartz brick 111 is represented by a heat storage brick (silica stone) 1501 and a furnace wall brick 1502, and the furnace wall brick 1502 further includes an iron skin 1502 a, a refractory brick (A) ˜ (C) 1502b to 1502d, castable 1502e, and iron skin 1502f. In the model formula of the quartz brick 111, the above-described two-dimensional plane heat transfer is expressed. For the other clay bricks 109 and high alumina bricks 110, the heat transfer in the two-dimensional plane described above is expressed in the same manner as the silica bricks 111.

本実施形態の熱風炉モデルでは、燃焼時において、燃焼ガスと蓄熱煉瓦(珪石)1501との間と、蓄熱煉瓦(珪石)1501と炉壁煉瓦1502との間の伝熱は、対流熱伝達と輻射熱伝達によるものとする。また、送風時において、冷風と蓄熱煉瓦(珪石)1501との間と、蓄熱煉瓦(珪石)1501と炉壁1502との間と、炉壁1502と大気との間の伝熱は、対流熱伝達によるものとする。また、炉壁1502内は、熱伝導による伝熱がなされるものとする。また、蓄熱煉瓦(珪石)1501は、通過口が存在することによる寸法換算を行う。また、高さ方向の熱伝導は無視するものとする。これらの仮定は、他の粘土煉瓦109及びハイアルミナ煉瓦110についても同じである。   In the hot stove model of this embodiment, during combustion, heat transfer between the combustion gas and the heat storage brick (silica stone) 1501 and between the heat storage brick (silica stone) 1501 and the furnace wall brick 1502 is convection heat transfer. It shall be by radiant heat transfer. Further, during the ventilation, heat transfer between the cold air and the heat storage brick (silica stone) 1501, between the heat storage brick (silica stone) 1501 and the furnace wall 1502, and between the furnace wall 1502 and the atmosphere is convection heat transfer. According to. In addition, heat transfer by heat conduction is performed inside the furnace wall 1502. Further, the heat storage brick (silica stone) 1501 performs dimensional conversion due to the existence of the passage opening. In addition, heat conduction in the height direction is ignored. These assumptions are the same for the other clay bricks 109 and high alumina bricks 110.

まず、ガスの熱収支を表すモデル式は、以下の(27)式で表される。また、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の(28)式で表される。また、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の(29)式で表される。   First, a model formula representing the heat balance of gas is represented by the following formula (27). Moreover, the model formula showing the heat balance of a thermal storage brick is represented by the following (28) formulas. Moreover, the model formula showing the heat balance of a furnace wall brick is represented by the following (29) Formula.

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(27)式〜(29)式における記号の意味は、以下の通りである。   The meanings of symbols in the equations (27) to (29) are as follows.

ρ:密度[kg/m3
p:比熱[J/kg・K]
S:断面積[m2](前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の(正味の)切り口面積)
v:流速[m/s]
T:温度[K]
h:熱伝達率[W/m2・K]
A:接触面積[m2
L:高さ[m](炉底を0とする)
ε:放射率[−]
z:高さ方向の位置[m]
t:時間[s]
G:ガス
CH:蓄熱煉瓦
W:炉壁煉瓦
Wb:炉壁煉瓦の構成煉瓦(珪石煉瓦111であれば、耐火煉瓦(珪石)1502a、耐熱煉瓦(A)〜(C)1502b〜1502d、キャスタブル1502e、鉄皮1502f)
Wb−1、Wb+1:Wbで特定される煉瓦の隣の煉瓦(耐熱煉瓦(A)がWbであれば、Wb−1は耐火煉瓦(珪石)1502aであり、Wb+1は、耐熱煉瓦(B))
δ:ステファンボルツマン定数
ρ: Density [kg / m 3 ]
C p : Specific heat [J / kg · K]
S: Cross-sectional area [m 2 ] ((net) cut area of the brick obtained by subtracting the sum of the cross-sectional areas of the passage openings from the cross-sectional area obtained by cutting the above-mentioned cylinder along its axis)
v: Flow velocity [m / s]
T: Temperature [K]
h: Heat transfer coefficient [W / m 2 · K]
A: Contact area [m 2 ]
L: Height [m] (the furnace bottom is 0)
ε: Emissivity [−]
z: position in the height direction [m]
t: Time [s]
G: Gas CH: Regenerative brick W: Furnace wall brick Wb: Constituent brick of the furnace wall brick (if the quartz brick 111, refractory brick (silica stone) 1502a, heat resistant bricks (A) to (C) 1502b to 1502d, castable 1502e , Iron skin 1502f)
Wb-1, Wb + 1: Brick next to the brick specified by Wb (If heat-resistant brick (A) is Wb, Wb-1 is refractory brick (silica) 1502a, Wb + 1 is heat-resistant brick (B))
δ: Stefan Boltzmann constant

第2のプロセス状態予測部504は、(27)式〜(29)式のモデル式を使って、以下に示す機能を実現するものである。
図16は、第2のプロセス状態予測部504の詳細な機能構成の一例を示す図である。
第2のプロセス状態予測部504は、燃焼時シミュレーション部1601と、送風時シミュレーション部1602とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部1601))
燃焼時シミュレーション部1601は、燃焼期間における各熱風炉100a〜100bの状態をシミュレーションするためのものである。
燃焼時シミュレーション部1601は、使用ガス容量算出部1601aと、モデル式計算部1601bとを有する。
The second process state predicting unit 504 implements the following functions using model equations (27) to (29).
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a detailed functional configuration of the second process state prediction unit 504.
The second process state prediction unit 504 is roughly divided into a combustion simulation unit 1601 and a blowing simulation unit 1602.
((Simulation unit 1601 during combustion))
The combustion simulation unit 1601 is for simulating the state of each hot stove 100a-100b during the combustion period.
The combustion simulation unit 1601 includes a used gas capacity calculation unit 1601a and a model formula calculation unit 1601b.

<使用ガス容量算出部1601a>
使用ガス容量算出部1601aは、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)と、現時点で計算対象となっている制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補と、を入力する。ここで、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)は、1サイクルずつ制御区間702を後ろにずらして導出されるものである。よって、既に計算が行われた制御区間702を示すサイクル数がn〜n+s+vであるとすると、現時点で計算対象となっている制御区間702は、n+v+1〜n+s+v+1となる。
<Used gas capacity calculation unit 1601a>
The used gas capacity calculation unit 1601a calculates the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the current time already derived at the present time and the current time and later in the control section 702 that is the current calculation target. And a candidate of input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle. Here, the amount of heat input Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time is derived by shifting the control section 702 backward by one cycle. Therefore, if the number of cycles indicating the control section 702 that has already been calculated is n to n + s + v, the control section 702 that is the current calculation target is n + v + 1 to n + s + v + 1.

また、使用ガス容量算出部1601aは、BFG、COG、及びLDGの各使用ガスの使用比率[−]を入力する。この使用ガスの使用比率は、燃焼期間中に変化するものとし、1つの燃焼期間を分割した複数の期間毎に個別に設定することができる。
さらに、使用ガス容量算出部1601aは、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスのガスカロリー(ガス組成単位熱量)[J/Nm3]を入力する。
使用ガス容量算出部1601aは、以上の入力した情報に基づいて、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスの容量[Nm3]を算出してモデル式計算部1601bに出力する。
In addition, the used gas capacity calculation unit 1601a inputs the use ratio [-] of each used gas of BFG, COG, and LDG. The use ratio of the use gas is assumed to change during the combustion period, and can be set individually for each of a plurality of periods obtained by dividing one combustion period.
Further, the used gas capacity calculation unit 1601a inputs gas calories (gas composition unit calorie) [J / Nm 3 ] of each used gas of BFG, COG, LDG, and air.
Based on the above input information, the used gas capacity calculation unit 1601a calculates the capacity [Nm 3 ] of each used gas of BFG, COG, LDG, and air, and outputs it to the model formula calculation unit 1601b.

<モデル式計算部1601b>
モデル式計算部1601bは、使用ガス容量算出部1601aから、BFG、COG、LDG、及び空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部1601bは、ガス燃焼温度TG[℃]、密度ρG[kg/m3]、比熱Cp,G[J/kg・K]を入力する。ここで、添字Gは、ガスを表す。
そして、モデル式計算部1601bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((27)式〜(29)式)を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで(1つの燃焼期間)の、熱風炉100a〜100dにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)
・炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb(i,t)
・炉別・サイクル別排ガス温度Tex(i,t)
・炉別・サイクル別燃焼効率η(i,t)
<Model Formula Calculation Unit 1601b>
The model formula calculation unit 1601b inputs the volume of each gas of BFG, COG, LDG, and air from the used gas capacity calculation unit 1601a.
The model formula calculation unit 1601b inputs the gas combustion temperature T G [° C.], the density ρ G [kg / m 3 ], and the specific heat C p, G [J / kg · K]. Here, the subscript G represents gas.
Then, the model formula calculation unit 1601b uses the above-described model formulas (formulas (27) to (29)) using the input information, and from the start of combustion to the end of combustion (one combustion period), The heat balance in the hot stove 100a to 100d is calculated, and the following values at the end of combustion are output.
-Thermal storage brick temperature by furnace and cycle T CH (i, t)
・ Furnace wall bricks (by component brick) temperature T Wb (i, t)
・ Exhaust gas temperature T ex (i, t) by furnace and cycle
・ Combustion efficiency η (i, t) by furnace and cycle

尚、ガスボリュームVGは、(27)式の左辺の「SG×vG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別排ガス温度Tex(i,t)は、計算対象の燃焼期間において蓄熱されなかった熱量と、ガスボリュームVGと、ガスの成分とを用いて算出されるものである。
以上の使用ガス容量算出部1601aとモデル式計算部1601bの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。
The gas volume V G is reflected in “S G × v G ” on the left side of the equation (27). Further, filtrated cycle by the exhaust gas temperature T ex (i, t) is the amount of heat which has not been heated in the combustion period to be calculated, and the gas volume V G, are those calculated by using the components of the gas .
The processing of the used gas capacity calculation unit 1601a and the model formula calculation unit 1601b is repeatedly performed for each cycle.

((送風時シミュレーション部1602))
送風時シミュレーション部1602は、送風期間における各熱風炉100a〜100bの状態をシミュレーションするためのものである。
送風時シミュレーション部1602は、各炉運転内容指示部1602aと、モデル式計算部1602bと、送風流量・温度決定部1602cとを有する。
((Simulation unit 1602 during blowing))
The simulation unit 1602 at the time of ventilation is for simulating the state of each hot stove 100a-100b in a ventilation period.
The blowing simulation unit 1602 includes each furnace operation content instruction unit 1602a, a model formula calculation unit 1602b, and a blowing flow rate / temperature determination unit 1602c.

<各炉運転内容指示部1602a>
各炉運転内容指示部1602aは、モデル式計算部1601bから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)と炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb(i,t)とを入力する度に(燃焼時シミュレーション部1601において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に)計算を開始する。ここでは、3秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
<Each furnace operation content instruction unit 1602a>
Each furnace operation content instructing section 1602a receives from the model formula calculation section 1601b a furnace-specific / cycle-specific heat storage brick temperature T CH (i, t) and a furnace-specific / cycle-specific furnace wall brick (component brick) temperature T Wb (i). , T) (every time when the calculation at the end of combustion in the combustion period is completed in the combustion time simulation unit 1601). Here, it is assumed that the calculation is repeatedly performed so that a calculation result every 3 seconds is obtained.

各炉運転内容指示部1602aは、後述する送風流量・温度決定部1602cで決定された「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time+3)」を、計算対象の時間の「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」とする。ここで、timeは時間(時刻)を表し、time+3は、時間timeの3秒後であることを表す。
そして、各炉運転内容指示部1602aは、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)をモデル式計算部1602bに出力すると共に、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)を送風流量・温度決定部1602cに出力する。ここで、通過送風流量とは、図1に示すダクト114、蓄熱室101、燃焼室102を通って混冷室103に進入した冷風の流量である。また、混冷流量とは、図1に示すダクト118を通って混冷室103に進入した冷風の流量である。これらの通過送風流量と混冷流量との加算値が送風流量BV(i,time)になる。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部1602cで「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time+3)」が決定されていないので、各炉運転内容指示部1602aは、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)の初期値を採用する。
Each furnace operation content instructing section 1602a includes “furnace / hourly passing blast flow rate BHS (i, time + 3) and furnace / hourly mixed cooling flow Air (i) determined by a blast flow rate / temperature determination unit 1602c, which will be described later. , Time + 3) ”is set as the“ calculation flow rate BHS (i, time) by furnace / time and mixed cooling flow rate Air (i, time) by furnace / time ”of the calculation target time. Here, time represents time (time), and time + 3 represents 3 seconds after time time.
And each furnace operation content instruction | indication part 1602a outputs the passage ventilation flow rate BHS (i, time) classified by furnace and time to the model type | formula calculation part 1602b, and mixed cooling flow Air (i, time) classified by furnace and time. Is output to the air flow rate / temperature determination unit 1602c. Here, the passing air flow rate is the flow rate of cold air that has entered the mixed cooling chamber 103 through the duct 114, the heat storage chamber 101, and the combustion chamber 102 shown in FIG. Further, the mixed cooling flow rate is a flow rate of cold air that has entered the mixed cooling chamber 103 through the duct 118 shown in FIG. The added value of the passing air flow rate and the mixed cooling flow rate becomes the air flow rate BV (i, time).
Incidentally, in the first calculation, “air flow rate by furnace / hourly flow rate BHS (i, time + 3) and air flow rate by mixed cooling by air / air (i, time + 3)” are calculated by the air flow rate / temperature determination unit 1602c described later. Since it has not been determined, each furnace operation content instruction section 1602a adopts initial values of the flow rate BHS (i, time) for each furnace and time and the mixed flow rate Air (i, time) for each furnace and time. To do.

<モデル式計算部1602b>
モデル式計算部1602bは、モデル式計算部1601bから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦の温度TCH(i,t)と、炉別・サイクル別炉壁煉瓦の構成煉瓦の温度TWb(i,t)とを入力する。
また、モデル式計算部1602bは、密度ρG、及び比熱Cp,Gを入力する。
また、モデル式計算部1602bは、各炉運転内容指示部1602aから、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)を入力する。ここで、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)に時間timeを掛けた値がガスボリュームVGとなる。
そして、モデル式計算部1602bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((27)式〜(29)式)を使用して、送風期間における計算対象の時間timeでの熱収支の計算を繰り返し行い、炉別・時間別ガス温度TG(i,time)と炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,time)を、送風流量・温度決定部1602cに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式((27)式及び(28)式)熱伝達率hG,CHの値が異なる。
<Model Formula Calculation Unit 1602b>
The model formula calculation unit 1602b obtains, from the model formula calculation unit 1601b, the temperature T CH (i, t) of the heat storage brick by furnace and cycle and the temperature T Wb (i, t t).
Further, the model formula calculation unit 1602b inputs the density ρ G and the specific heat C p, G.
In addition, the model formula calculation unit 1602b inputs the furnace-by-furnace / time-by-hour passage blast flow rate BHS (i, time) from each furnace operation content instruction unit 1602a. Here, filtrated & Hourly pass blower flow BHS (i, time) value obtained by multiplying the time time to become gas volume V G.
Then, the model formula calculation unit 1602b uses the input information to calculate the heat balance at the time time to be calculated in the blowing period using the above-described model formulas (formulas (27) to (29)). Are repeated, and the furnace-specific / time-specific gas temperature T G (i, time) and the furnace-specific / cycle-specific heat storage brick temperature T CH (i, time) are output to the air flow / temperature determining unit 1602c. It should be noted that the values of the model equations (equation (27) and equation (28)) heat transfer coefficient h G, CH differ between combustion and blowing.

<送風流量・温度決定部1602c>
送風流量・温度決定部1602cは、操業目標値601(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、目標送風時間BTimeref(time))を入力する。
また、送風流量・温度決定部1602cは、各炉運転内容指示部1602aから、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)を入力する。
また、送風流量・温度決定部1602cは、モデル式計算部1602bから、炉別・時間別のガスの温度TG(i,time)を入力する。
また、送風流量・温度決定部1602cは、冷風温度TCWを入力する。
<Blowing flow rate / temperature determination unit 1602c>
The blower flow rate / temperature determination unit 1602c inputs an operation target value 601 (target blower temperature BT ref (time), target blower flow rate BV ref (time), target blower time BTime ref (time)).
Also, the blower flow rate / temperature determination unit 1602c receives the furnace-by-furnace / hourly mixed cooling flow Air (i, time) from each furnace operation content instruction unit 1602a.
Further, the blower flow rate / temperature determination unit 1602c inputs the gas temperature T G (i, time) for each furnace and each time from the model formula calculation unit 1602b.
Further, the blower flow / temperature determination unit 1602c inputs the cold air temperature T CW .

そして、送風流量・温度決定部1602cは、入力した情報を用いて、以下の(30)式〜(32)式により、目標送風温度BTref(time)及び目標送風流量BVref(time)が得られるように、「炉別・時間別送風流量BV(i,time+3)、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time+3)、炉別・時間別混冷流量Air(i,time+3)」を算出する。そして、算出された「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time+3)」は、前述したように、各炉運転内容指示部1602aに出力される。すなわち、「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time+3)」は、次の計算対象の時間における炉別の通過送風流量・混冷流量となる。 The blower flow rate / temperature determination unit 1602c uses the input information to obtain the target blower temperature BT ref (time) and the target blower flow rate BV ref (time) from the following equations (30) to (32). As shown in the table, “Blast flow rate by furnace / time BV (i, time + 3), Passage flow rate by furnace / time BHS (i, time + 3), Furnace / time mixed cooling flow Air (i, time + 3)” calculate. Then, the calculated “flow rate of blown air per furnace / time BHS (i, time + 3) and mixed cooling air flow per furnace / time Air (i, time + 3)” are as described above, each furnace operation content instruction section. It is output to 1602a. That is, “the furnace-by-furnace / by-hour passage blast flow rate BHS (i, time + 3) and the furnace-by-furnace / hourly mixed cooling flow rate Air (i, time + 3)” It becomes a mixed cooling flow rate.

Figure 2015117389
Figure 2015117389

送風流量・温度決定部1602cは、予測区間701において得られた「炉別・時間別のガスの温度TG(i,time)、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」を、(30)式〜(32)式の右辺に与えて、予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)を算出する。
また、送風流量・温度決定部1602cは、送風期間の終了時(送風終了時)に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)の中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)とする。送風流量・温度決定部1602cは、このような炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)の抽出を、予測区間701における送風期間の終了時の夫々において行う。
The blower flow rate / temperature determining unit 1602c obtains “the temperature T G (i, time) of the gas for each furnace / time, the flow rate BHS (i, time) for each furnace / time, A separate / time mixed cooling airflow Air (i, time) ”is given to the right side of the equations (30) to (32), and the predicted value BT p (i, t) is calculated.
Also, the blower flow rate / temperature determining unit 1602c calculates the temperature of the lower end of the quartz brick from the furnace-by-cycle heat storage brick temperature T CH (i, t) obtained at the end of the blowing period (at the end of blowing). The extracted temperature is set as the predicted value T si, p (i, t) of the bottom temperature of the quartz brick by furnace and by cycle. The ventilation flow rate / temperature determination unit 1602c extracts the predicted values T si, p (i, t) of the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle silica brick bottom temperatures at the end of the blowing period in the prediction interval 701, respectively. .

そして、送風流量・温度決定部1602cは、これらの「予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)、と、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)」を、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値として最適追従制御部503に出力する。 The blast flow rate / temperature determination unit 1602c then selects the predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace / cycle in the prediction section 701, and the bottom of the quartz brick for each furnace / cycle in the prediction section 701. The predicted temperature value T si, p (i, t) ”is output to the optimum tracking control unit 503 as the predicted value of the process state of each hot stove 100a-100d.

図5の説明に戻り、最適追従制御部503は、以上のようにして、第2のプロセス状態予測部504から、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)とを入力すると、前述した(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値を、(12)式及び(13)式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。最適追従制御部503は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となるまで、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値を変更し、その変更値を第2のプロセス状態予測部504に出力する。 Returning to the description of FIG. 5, the optimum follow-up control unit 503, from the second process state prediction unit 504 as described above, predicts the predicted value of the minimum brick temperature for each furnace and cycle in the prediction interval 701 T si, p When (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) and predicted values BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) for each furnace and cycle in the prediction interval 701 are input. In order to minimize the value of the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) of the above-described equation (11) within a range that satisfies the constraint conditions of the equations (12) and (13), It is statistically determined how much each candidate value of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time should be changed. The optimum follow-up control unit 503 performs the furnace-by-furnace / cycle-by-cycle input heat amount Q in, p after the present time in the control section 702 until the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) in equation (11) is minimized. The candidate value of (i, t) is changed, and the changed value is output to the second process state prediction unit 504.

そして、最適追従制御部503は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となったときの現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n)〜Qin,p(i,n+s+q−m)(の候補の値)を操業指令として実熱風炉プロセス510に対して指示する。 Then, the optimum follow-up control unit 503 inputs the amount of heat input Q in, p for each furnace and each cycle after the present time when the value of the evaluation value of the objective function J 1 (i) for each furnace in the equation (11) becomes the minimum. i, n) to Q in, p (i, n + s + q−m) (candidate values) are instructed to the actual hot stove process 510 as an operation command.

以上のような各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値の導出は、予測区間701と制御区間702をそれぞれ1サイクルずつ後ろにずらして順次行われる。例えば、予測区間701として、サイクル数n+d〜n+mのサイクルの区間を設定すると共に、制御区間702として、サイクル数n〜n+sのサイクルの区間をそれぞれ設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出すると、予測区間701として、サイクル数n+d+1〜n+m+1のサイクルの区間を設定すると共に、制御区間702として、サイクル数n+1〜n+s+1のサイクルの区間をそれぞれ設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。
そして、予測区間701の最後のサイクルが、サイクル数n+qに対応するサイクルになったときのプロセス状態の予測値が導出されると、プロセス状態の予測値の導出を終了する。このようにすることにより、サイクル数n〜n+q−mの各サイクルにおけるプロセス状態の予測値が導出される。ここで、同一のサイクルにおいて導出される複数のプロセス状態の予測値については、最新のプロセス状態の予測値が採用される。
The derivation of the predicted values of the process states of the hot stoves 100a to 100d as described above is sequentially performed by shifting the prediction interval 701 and the control interval 702 backward by one cycle. For example, a cycle section with the cycle number n + d to n + m is set as the prediction section 701, and a cycle section with the cycle number n to n + s is set as the control section 702, so that the process state of each hot stove 100a to 100d is set. When the predicted value is derived, the cycle interval of the cycle number n + d + 1 to n + m + 1 is set as the prediction interval 701, and the cycle interval of the cycle number n + 1 to n + s + 1 is set as the control interval 702, respectively. A predicted value of the process state of ˜100d is derived.
When the predicted value of the process state when the last cycle of the prediction section 701 is a cycle corresponding to the cycle number n + q is derived, the derivation of the predicted value of the process state is terminated. By doing in this way, the predicted value of the process state in each cycle of the number of cycles n to n + q−m is derived. Here, the predicted value of the latest process state is adopted as the predicted value of the plurality of process states derived in the same cycle.

(動作フローチャート)
次に、図17のフローチャートを参照しながら、各送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する際の熱風炉制御計算機301の処理の一例を説明する。
まず、ステップS1701において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングであるか否かを判定する。本実施形態では、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から最適化時間範囲602が経過する時刻が属するサイクル(サイクル数n+q)が経過するまでの間に、操業目標値601が変動しているか否かを1[min]に判定することによりステップS1701の判定が行われる。
(Operation flowchart)
Next, an example of the process of the hot stove control computer 301 when deriving the furnace-by-cycle / target-by-cycle target quartz brick minimum temperature at the end of each blowing period will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1701, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 determines whether it is time to start the process of deriving the furnace-by-cycle / by-cycle target silica brick minimum temperature. In the present embodiment, whether the operation target value 601 has changed from the cycle to which the current time belongs (cycle number n) until the cycle to which the time at which the optimization time range 602 elapses (cycle number n + q) has elapsed. Determination of step S1701 is performed by determining whether it is 1 [min].

この判定の結果、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングでない場合には、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングになるまで待機する。そして、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングになると、ステップS1702に進む。   If it is not the timing to start the process for deriving the target quarry brick minimum temperature for each furnace / cycle as a result of this determination, wait until the timing for starting the process for deriving the target quarry brick minimum temperature for each furnace / cycle is reached. To do. Then, when it is time to start the process for deriving the furnace-by-cycle and target-by-cycle target quartz brick minimum temperature, the process proceeds to step S1702.

ステップS1702に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップS1703の判定が行われる。
この判定の結果、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解が導出された場合には、後述するステップS1712に進む。
In step S1702, the heat storage target trajectory optimization unit 501 determines whether or not an optimum solution for the furnace-by-cycle / by-cycle target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) has been derived. In the present embodiment, the determination in step S1703 is performed by determining whether or not the evaluation value of the furnace specific objective function J 2 (i) in equation (16) is the minimum.
As a result of the determination, when the optimum solution for the furnace-by-cycle and target-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) is derived, the process proceeds to step S1712 described later.

一方、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解が導出されていない場合には、ステップS1703に進む。
ステップS1703に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補を第1のプロセス状態予測部502に出力(設定)する。
On the other hand, if the optimum solution of the furnace-by-cycle / by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) has not been derived, the process proceeds to step S1703.
In step S 1703, the heat storage target trajectory optimization unit 501 outputs (sets) candidates for the furnace-by-cycle and target-by-cycle target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) to the first process state prediction unit 502. )

次に、ステップS1704において、第1のプロセス状態予測部502は、予測区間701と制御区間702を定める変数gとして初期値(=0(ゼロ))を設定する。
次に、ステップS1705において、第1のプロセス状態予測部502は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップS1705の判定が行われる。
Next, in step S1704, the first process state prediction unit 502 sets an initial value (= 0 (zero)) as a variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702.
Next, in step S1705, the first process state predicting unit 502 determines whether or not an optimum solution for the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle input heat amount Q in, p (i, t) after the current time has been derived. In the present embodiment, the determination in step S1705 is performed by determining whether or not the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) in equation (11) is the minimum.

この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出された場合には、後述するステップS1709に進む。
一方、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されていない場合には、ステップS1706に進む。
ステップS1706に進むと、第1のプロセス状態予測部502は、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を設定する。
As a result of the determination, if the optimum solution of the furnace-by-furnace / cycle-by-cycle input heat amount Q in, p (i, t) after the present time is derived, the process proceeds to step S1709 described later.
On the other hand, if the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the current time has not been derived, the process proceeds to step S1706.
When the process proceeds to step S1706, the first process state prediction unit 502 determines whether the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) in the control section 702 after the current time. Set candidates.

次に、ステップS1707において、第1のプロセス状態予測部502は、(3)式〜(10)式に示す線形時系列モデルを用いて、プロセス状態の予測値を導出する。具体的に本実施形態では、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)とが導出される。 Next, in step S1707, the first process state prediction unit 502 derives a predicted value of the process state using the linear time series model expressed by the equations (3) to (10). Specifically, in the present embodiment, the predicted values T si, p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) of the minimum temperature for each brick and furnace in the prediction section 701 and the furnace in the prediction section 701 are shown. The predicted values BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) of the blast temperature for different / cycle are derived.

次に、ステップS1708において、第1のプロセス状態予測部502は、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値の変更量を、GA、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、第1のプロセス状態予測部502は、(11)式〜(13)式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップS1705に戻り、第1のプロセス状態予測部502は、ステップS1708で判断した変更量に基づいて、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されたか否かを判定する。
Next, in step S 1708, the first process state predicting unit 502 uses the change amount of the candidate value of the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle input heat amount Q in, p (i, t) in the control section 702 after the current time as GA. Judgment is made using optimization techniques such as mountain climbing and linear programming. Specifically, in the present embodiment, the first process state prediction unit 502 performs the processing described using the equations (11) to (13).
Then, the process returns to step S1705, and the first process state predicting unit 502 determines the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the current time based on the change amount determined in step S1708. It is determined whether or not is derived.

以上のようにして現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されると、ステップS1709に進む。
ステップS1709に進むと、第1のプロセス状態予測部502は、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mとなったか否かを判定する。すなわち、予測区間701の最後のサイクルが最適化時間範囲602の最後のサイクルになったか否かを判定する。この判定の結果、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mとなっていない場合には、ステップS1710に進む。
As described above, when the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time is derived, the process proceeds to step S1709.
In step S1709, the first process state prediction unit 502 determines whether or not the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702 has become q−m. That is, it is determined whether or not the last cycle of the prediction interval 701 is the last cycle of the optimization time range 602. As a result of the determination, if the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702 is not q−m, the process proceeds to step S1710.

ステップS1710に進むと、第1のプロセス状態予測部502は、予測区間701と制御区間702を定める変数gに「1」を加算する。そして、ステップS1705以降の処理を行い、予測区間701と制御区間702とを1サイクルずつ後ろにずらして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解を導出する。
以上のようにして、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mになると、ステップS1711に進む。
In step S 1710, the first process state prediction unit 502 adds “1” to the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702. Then, the processing after step S1705 is performed, the prediction interval 701 and the control interval 702 are shifted backward by one cycle, and the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time is obtained. To derive.
As described above, when the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702 becomes q−m, the process proceeds to step S1711.

ステップS1711に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の値の変更量を、GA、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、蓄熱量目標軌道最適化部501は、(16)式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップS1702に戻り、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1711で判断した変更量に基づいて、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解が導出されたか否かを判定する。
In step S1711, the heat storage target trajectory optimization unit 501 sets the change amount of the candidate value of the target silicic acid brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) by furnace, GA, hill climbing method, and Judgment is made using an optimization method such as linear programming. Specifically, in the present embodiment, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 performs the processing described using Equation (16).
Then, returning to step S1702, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 determines the optimum solution of the furnace-by-cycle and target-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) based on the change amount determined in step S1711. It is determined whether or not is derived.

以上のようにして炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解が導出されると、ステップS1712に進む。
ステップS1712に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部501は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適解を記憶する。そして、ステップS1701に戻る。
図17のフローチャートによる処理は、熱風炉100a〜100d毎に個別に行われる。
When the optimum solution for the furnace-by-cycle and target-by-cycle target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) is derived as described above, the process proceeds to step S1712.
In step S1712, the heat storage target trajectory optimization unit 501 stores the optimum solution of the furnace-by-cycle / by-cycle target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j). Then, the process returns to step S1701.
The process according to the flowchart of FIG. 17 is performed individually for each hot stove 100a to 100d.

次に、図18のフローチャートを参照しながら、(16)式の右辺の第3項の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)を導出する珪石煉瓦最低温度下限値導出処理の一例を説明する。図18のフローチャートは、熱風炉100a〜100dの送風期間が終了するたびに、熱風炉100a〜100d毎に個別に行われる。尚、図18のフローチャートが開始する前に、残熱量指標設定画面1400を用いた設定が完了しているものとする。また、図18のフローチャートが開始する前に、直前の送風期間における「冷風バタフライ弁123の開度、送風バタフライ弁125の開度、及び送風温度」が測定されているものとする。 Next, referring to the flowchart of FIG. 18, the lowest value of the quartz brick for deriving the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature by furnace and cycle in the third term on the right side of the equation (16). An example of the temperature lower limit derivation process will be described. The flowchart of FIG. 18 is performed individually for each hot stove 100a to 100d every time the blowing period of the hot stove 100a to 100d ends. It is assumed that the setting using the residual heat amount index setting screen 1400 has been completed before the flowchart of FIG. 18 starts. Further, it is assumed that “the opening degree of the cold air butterfly valve 123, the opening degree of the blower butterfly valve 125, and the blowing temperature” in the immediately preceding blowing period are measured before the flowchart of FIG. 18 starts.

まず、ステップS1801において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、残熱量指標設定画面1400のOKボタン1401が押下されたときに、残熱量指標設定画面1400の判定条件の欄に入力されている蓄熱量指標を読み出す。具体的には、前述した(1)〜(10)の蓄熱量指標の何れかが読み出される。
次に、ステップS1802において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、残熱量指標設定画面1400のOKボタン1401が押下されたときに、残熱量指標設定画面1400の目標値の欄に入力されている目標値を読み出す。具体的には、前述したR1目標〜R10目標の何れかが読み出される。また、蓄熱量目標軌道最適化部501は、基準時間が設定されている場合には、当該基準時間を読み出す。具体的には、前述した(1)、(2)、(6)、(8)、(9)の残熱量指標がステップS1801で読み出された場合に、読み出された残熱量指標に対応する基準時間T1、T2、T6、T8、T9の何れかが読み出される。
First, in step S1801, the heat storage target trajectory optimization unit 501 stores the heat stored in the judgment condition column of the remaining heat index setting screen 1400 when the OK button 1401 on the remaining heat index setting screen 1400 is pressed. Read the quantity indicator. Specifically, any one of the heat storage amount indexes (1) to (10) described above is read out.
Next, in step S1802, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 is input to the target value column of the remaining heat amount index setting screen 1400 when the OK button 1401 of the remaining heat amount index setting screen 1400 is pressed. Read the target value. Specifically, any of the R1 target to R10 target described above is read. In addition, when the reference time is set, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 reads the reference time. Specifically, when the residual heat index of (1), (2), (6), (8), (9) described above is read in step S1801, it corresponds to the read residual heat index. Any one of the reference times T1, T2, T6, T8, and T9 is read out.

次に、ステップS1803において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1801で読み出した残熱量指標に応じた実績値を取得する。
次に、ステップS1804において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1802で読み出した目標値と、ステップS1803で読み出した実績値との大小関係を導出し、導出した結果から、ステップS1801で読み出した残熱量指標に応じた補正ゲインk1_〜k10_を1つ読み出す。
Next, in step S1803, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 acquires a performance value corresponding to the remaining heat amount index read in step S1801.
Next, in step S1804, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 derives a magnitude relationship between the target value read in step S1802 and the actual value read in step S1803, and the read result is read in step S1801. One correction gain k1_ to k10_ corresponding to the remaining heat amount index is read out.

次に、ステップS1805において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1801〜S1804で読み出した結果から、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを導出する。具体的には、ステップS1801で読み出した残熱量指標に応じて、(17)式〜(26)式の何れかの計算が行われる。
次に、ステップS1806において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、現在の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mに対し、ステップS1805で導出した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを加算して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを設定(更新)する。
Next, in step S1805, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 determines the amount of change ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the minimum temperature of silica brick by furnace and by cycle from the results read in steps S1801 to S1804. Is derived. Specifically, any one of equations (17) to (26) is calculated according to the remaining heat index read in step S1801.
Next, in step S1806, the heat storage target trajectory optimizing unit 501 uses the current furnace-specific / cycle-specific minimum quartz brick temperature T si, m to calculate the furnace-specific / cycle-specific silica brick derived in step S1805. The change amount ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the minimum temperature is added to set (update) the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the silica brick by furnace and by cycle.

次に、ステップS1807において、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1806で設定した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mが珪石煉瓦111の変態点温度を下回るか否かを判定する。
この判定の結果、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mが珪石煉瓦111の変態点温度を下回る場合には、ステップS1808に進む。ステップS1808に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1806で設定した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを珪石煉瓦111の変態点温度に設定する。そして、図18のフローチャートによる処理を終了する。
一方、ステップS1807において、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mが珪石煉瓦111の変態点温度を下回らない場合には、ステップS1808の処理を行わずに図18のフローチャートによる処理を終了する。
以上のようにして図18のフローチャートで最終的に設定された炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)は、図17のステップS1701で(16)式の計算を行う際に使用される。
Next, in step S1807, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 determines whether or not the lower limit value T si, m of the lowest temperature for each brick and cycle set in step S1806 is lower than the transformation point temperature of the quartz brick 111. Determine whether.
As a result of the determination, if the lower limit value T si, m of the furnace-by-cycle / by-cycle minimum quartz brick temperature is lower than the transformation point temperature of the quartz brick 111, the process proceeds to step S1808. When the processing proceeds to step S1808, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 sets the lower limit value T si, m of the furnace-by-cycle-by-cycle quartz brick minimum temperature set at step S1806 as the transformation point temperature of the quartz brick 111. And the process by the flowchart of FIG. 18 is complete | finished.
On the other hand, in step S1807, if the lower limit value T si, m of the minimum temperature of siliceous brick by furnace and by cycle does not fall below the transformation temperature of the siliceous brick 111, the process of step S1808 is not performed and the flowchart of FIG. The process ends.
As described above, the lower limit value T si, m (i, t) of the furnace-by-cycle and quartz-by-cycle minimum temperature bricks finally set in the flowchart of FIG. 18 is expressed by the equation (16) in step S1701 of FIG. Used when performing calculations.

次に、図19のフローチャートを参照しながら、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を導出する際の熱風炉制御計算機301の処理の一例を説明する。
まず、ステップS1901において、最適追従制御部503は、予測区間701と制御区間702を定める変数gとして初期値(=0(ゼロ))を設定する。
次に、ステップS1902において、最適追従制御部503は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を導出する処理を開始するタイミングであるか否かを判定する。本実施形態では、熱風炉100a〜100d毎に、各サイクルの燃焼期間が開始する前の切り替え時間内の所定の時間になったか否かを判定することにより、このステップS1902の判定が行われる。
Next, an example of the processing of the hot stove control computer 301 when deriving the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S1901, the optimum tracking control unit 503 sets an initial value (= 0 (zero)) as a variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702.
Next, in step S1902, the optimum follow-up control unit 503 determines whether or not it is the timing to start the process of deriving the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle input heat quantity Q in, p (i, t) after the current time. In the present embodiment, for each hot stove 100a to 100d, the determination in step S1902 is performed by determining whether or not a predetermined time within the switching time before the combustion period of each cycle has started.

この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を導出する処理を開始するタイミングでない場合には、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を導出する処理を開始するタイミングになるまで待機する。そして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)を導出する処理を開始するタイミングになると、ステップS1903に進む。 As a result of this decision, this time after the furnace another cycle by heat input Q in, p (i, t ) If this is not the time to start the process of deriving the will, the moment after the furnace another cycle by heat input Q in, Wait until it is time to start the process of deriving p (i, t). Then, when it is time to start the process of deriving the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the current time, the process proceeds to step S1903.

ステップS1903に進むと、最適追従制御部503は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップS1903の判定が行われる。
この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出された場合には、後述するステップS1907に進む。
一方、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されていない場合には、ステップS1904に進む。
In step S1903, the optimum follow-up control unit 503 determines whether or not an optimum solution for the furnace-by-reactor-by-cycle input heat amount Q in, p (i, t) after the current time has been derived. In the present embodiment, the determination in step S1903 is performed by determining whether or not the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) in equation (11) is the minimum.
As a result of this determination, if the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time is derived, the process proceeds to step S1907 described later.
On the other hand, if the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time has not been derived, the process proceeds to step S1904.

ステップS1904に進むと、最適追従制御部503は、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を第2のプロセス状態予測部504に出力(設定)する。
次に、ステップS1905において、第2のプロセス状態予測部504は、熱風炉シミュレータ処理を実行する。熱風炉シミュレータ処理により、予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)、と、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)とが導出される。尚、熱風炉シミュレータ処理の詳細については、図20を参照しながら後述する。
In step S1904, the optimum follow-up control unit 503 sets the candidates for the input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and cycle in the control section 702 after the current time. 2 is output (set) to the process state prediction unit 504.
Next, in step S1905, the second process state prediction unit 504 executes a hot stove simulator process. By the hot stove simulator process, the predicted value BT p (i, t) of the blown temperature for each furnace and cycle in the predicted section 701 and the predicted value T si, p of the bottom temperature of the quartz brick for each furnace and cycle in the predicted section 701 are calculated. (I, t) is derived. Details of the hot stove simulator process will be described later with reference to FIG.

次に、ステップS1906において、最適追従制御部503は、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値の変更量を、GA、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、最適追従制御部503は、(11)式〜(13)式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップS1903に戻り、最適追従制御部503は、ステップS1906で判断した変更量に基づいて、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されたか否かを判定する。
Next, in step S1906, the optimum follow-up control unit 503 uses the change amount of the candidate value of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and cycle in the control section 702 after the current time as the GA, hill climbing method. And an optimization method such as linear programming. Specifically, in the present embodiment, the optimum tracking control unit 503 performs the processing described using the equations (11) to (13).
Then, returning to step S1903, the optimal follow-up control unit 503 derives an optimal solution for the furnace-by-furnace and cycle-by-cycle input heat quantity Q in, p (i, t) from the present time based on the change amount determined in step S1906. It is determined whether or not.

以上のようにして現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解が導出されると、ステップS1907に進む。
ステップS1907に進むと、最適追従制御部503は、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mとなったか否かを判定する。すなわち、予測区間701の最後のサイクルが最適化時間範囲602の最後のサイクルになったか否かを判定する。この判定の結果、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mとなっていない場合には、ステップS1908に進む。
As described above, when the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time is derived, the process proceeds to step S1907.
In step S1907, the optimum tracking control unit 503 determines whether or not the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702 has become q−m. That is, it is determined whether or not the last cycle of the prediction interval 701 is the last cycle of the optimization time range 602. As a result of this determination, if the variable g defining the prediction interval 701 and the control interval 702 is not q−m, the process proceeds to step S1908.

ステップS1908に進むと、最適追従制御部503は、予測区間701と制御区間702を定める変数gに「1」を加算する。そして、ステップS1903以降の処理を行い、予測区間701と制御区間702とを1サイクルずつ後ろにずらして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解を導出する。
以上のようにして、予測区間701と制御区間702を定める変数gがq−mになると、ステップS1909に進む。ステップS1909に進むと、最適追従制御部503は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,t)の最適解を操業指令として実熱風炉プロセス510に対して指示する。尚、同一のサイクルにおける最適解については、最新の値が採用される。そして、ステップS1901に戻る。
図19のフローチャートによる処理は、熱風炉100a〜100d毎に個別に行われる。
In step S1908, the optimum tracking control unit 503 adds “1” to the variable g that defines the prediction interval 701 and the control interval 702. Then, the processing after step S1903 is performed, the prediction interval 701 and the control interval 702 are shifted backward by one cycle, and the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time is obtained. To derive.
As described above, when the variable g defining the prediction interval 701 and the control interval 702 becomes q−m, the process proceeds to step S1909. In step S1909, the optimum follow-up control unit 503 instructs the actual hot stove process 510 as the operation command with the optimum solution of the input heat quantity Q in, p (i, t) by furnace and cycle after the present time. Note that the latest value is adopted for the optimum solution in the same cycle. Then, the process returns to step S1901.
The process according to the flowchart of FIG. 19 is performed individually for each hot stove 100a to 100d.

次に、図20のフローチャートを参照しながら、図19のステップS1905の熱風炉シミュレータ実行処理の一例を説明する。
まず、ステップS2001において、使用ガス容量算出部1601aは、使用ガス容量算出部1601aは、制御区間702における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を取得する。
次に、ステップS2002において、使用ガス容量算出部1601aは、計算を行うサイクル数tとして最初のサイクルを示す「1」を指定する。
次に、ステップS2003において、使用ガス容量算出部1601aは、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスの容量を算出する。
Next, an example of the hot stove simulator execution process in step S1905 of FIG. 19 will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S2001, the used gas capacity calculation unit 1601a determines that the used gas capacity calculation unit 1601a determines the input heat amount Q in, p (i, n + g) to Q in, p for each furnace and cycle after the current time in the control section 702. A candidate for (i, n + s + g) is acquired.
Next, in step S2002, the used gas capacity calculation unit 1601a designates “1” indicating the first cycle as the number of cycles t to be calculated.
Next, in step S2003, the used gas capacity calculation unit 1601a calculates the capacity of each used gas of BFG, COG, LDG, and air.

次に、ステップS2004において、モデル式計算部1601bは、モデル式((27)式〜(29)式)を使用して、サイクル数tにおける燃焼開始から燃焼終了までの、熱風炉100a〜100dにおける熱収支の計算を行う。この計算により、サイクル数tのサイクルの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)、炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb(i,t)、炉別・サイクル別排ガス温度Tex(i,t)、炉別・サイクル別燃焼効率η(i,t)」が得られる。
次に、ステップS2005において、モデル式計算部1601bは、サイクル数tのサイクルの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)、炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb(i,t)」を各炉運転内容指示部1602aに出力する。
Next, in step S2004, the model formula calculation unit 1601b uses the model formula (formulas (27) to (29)) in the hot stove 100a to 100d from the start of combustion to the end of combustion at the cycle number t. Calculate the heat balance. According to this calculation, at the time of completion of combustion of the cycle of the number t of cycles, “thermal furnace brick temperature by furnace / cycle, T CH (i, t), furnace wall brick by furnace / cycle temperature (component brick) temperature T Wb ( i, t), furnace / cycle exhaust gas temperature T ex (i, t), and furnace / cycle combustion efficiency η (i, t) ”.
Next, in step S2005, the model formula calculation unit 1601b displays “the furnace temperature / cycle-specific thermal storage brick temperature T CH (i, t), the furnace wall / cycle-specific furnace wall” at the end of the combustion of the cycle of the cycle number t. “Brick (component brick) temperature T Wb (i, t)” is output to each furnace operation content instruction section 1602a.

次に、ステップS2006において、送風流量・温度決定部1602cは、操業目標値(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、目標送風時間BTimeref(time))を取得する。
次に、ステップS2007において、各炉運転内容指示部1602aは、計算対象の時間timeとしてtime=1[秒]を設定する。
次に、ステップS2008において、各炉運転内容指示部1602aは、計算対象の時間(time=1)の「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」の初期値を決定し、モデル式計算部1602bに与える。
Next, in step S2006, the blower flow rate / temperature determination unit 1602c acquires operation target values (target blower temperature BT ref (time), target blower flow rate BV ref (time), target blower time BTime ref (time)). .
Next, in step S2007, each furnace operation content instruction | indication part 1602a sets time = 1 [second] as time time to be calculated.
Next, in step S2008, each furnace operation content instructing unit 1602a displays the “target-by-furnace / hourly passing blast flow rate BHS (i, time) and the furnace-by-furnace / hourly mixed cooling for the calculation target time (time = 1). The initial value of “flow rate Air (i, time)” is determined and given to the model formula calculation unit 1602b.

次に、ステップS2009において、モデル式計算部1602bは、モデル式((27)式〜(29)式)を使用して、送風期間における計算対象の時間timeでの熱収支の計算を行う。この計算により、送風期間における計算対象の時間timeでの「炉別・時間別ガス温度TG(i,time)、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,time)」が得られる。
次に、ステップS2010において、モデル式計算部1602bは、送風期間が終了したか否かを判定する。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風期間BTimeref(i,n+j))を固定値としているので、この送風期間も固定値である。この判定の結果、送風期間が終了していない場合には、ステップS2011に進む。ステップS2011に進むと、送風流量・温度決定部1602cは、計算対象の時間timeに「3[秒]」を加算する。
Next, in step S2009, the model formula calculation unit 1602b uses the model formulas (formulas (27) to (29)) to calculate the heat balance at the time time to be calculated in the blowing period. By this calculation, “furnace / time-specific gas temperature T G (i, time), furnace-specific / cycle-specific heat storage brick temperature T CH (i, time)” at the time time to be calculated in the blowing period is obtained.
Next, in step S2010, the model formula calculation unit 1602b determines whether or not the air blowing period has ended. As described above, in the present embodiment, the target blowing period BTime ref (i, n + j)) is a fixed value, so this blowing period is also a fixed value. If the result of this determination is that the air blowing period has not ended, processing proceeds to step S2011. In step S2011, the blower flow rate / temperature determination unit 1602c adds “3 [seconds]” to the time time to be calculated.

次に、ステップS2012において、送風流量・温度決定部1602cは、(30)式〜(29)式により、目標送風温度BTref(time)及び目標送風流量BVref(time)が得られるように、「炉別・時間別送風流量BV(i,time)、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」を(決定)する。そして、送風流量・温度決定部1602cは、各炉運転内容指示部1602aを介して、計算対象の時間timeの「炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」をモデル式計算部1602bに与える。そして、送風期間が終了するまでの3秒毎の「炉別・時間別送風流量BV(i,time)、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」が得られるまで、ステップS2009〜S2012の処理を繰り返し行う。 Next, in step S2012, the blast flow rate / temperature determination unit 1602c is configured so that the target blast temperature BT ref (time) and the target blast flow rate BV ref (time) are obtained from the equations (30) to (29). (Determine) “Blowing flow rate BV (i, time) by furnace / time, passing flow rate BHS (i, time) by furnace / time, mixed cooling flow rate Air (i, time) by furnace / time” . Then, the blowing flow rate / temperature determination unit 1602c, through each furnace operation content instructing unit 1602a, calculates “time-by-furnace / by-hour passage blowing flow rate BHS (i, time) and by furnace / time-by-furnace. The mixed cooling flow rate Air (i, time) "is given to the model formula calculation unit 1602b. Then, every 3 seconds until the air blowing period ends, “flow rate BV (i, time) by furnace / time, passage flow rate BHS (i, time) by furnace / time, mixed cooling by furnace / time” Until the flow rate Air (i, time) "is obtained, the processes in steps S2009 to S2012 are repeated.

そして、ステップS2010において、送風期間が終了したと判定すると、ステップS2013に進む。ステップS2013に進むと、送風流量・温度決定部1602cは、サイクル数tが、予測区間701の最後のサイクルに対応するサイクル数n+m+gとなったか否かを判定する。この判定の結果、サイクル数tが、予測区間701の最後のサイクルに対応するサイクル数n+m+gとなっていない場合には、ステップS2014に進む。ステップS2014に進むと、使用ガス容量算出部1601aは、計算を行うサイクルtに「1」を加算する。そして、サイクル数tが、予測区間701の最後のサイクルに対応するサイクル数n+m+gとなるまで、ステップS2003〜S2014の処理を繰り返し行う。   And if it determines with the ventilation period having been complete | finished in step S2010, it will progress to step S2013. In step S2013, the blast flow / temperature determination unit 1602c determines whether or not the cycle number t has reached the cycle number n + m + g corresponding to the last cycle of the prediction interval 701. As a result of the determination, if the cycle number t is not the cycle number n + m + g corresponding to the last cycle of the prediction interval 701, the process proceeds to step S2014. In step S2014, the used gas capacity calculation unit 1601a adds “1” to the cycle t in which the calculation is performed. Then, the processes in steps S2003 to S2014 are repeated until the cycle number t reaches the cycle number n + m + g corresponding to the last cycle of the prediction interval 701.

そして、サイクル数tが、予測区間701の終最後のサイクルに対応するサイクル数n+m+gになると、ステップS2015に進む。ステップS2015に進むと、送風流量・温度決定部1602cは、各予測区間701において得られた「炉別・時間別のガスの温度TG(i,time)、炉別・時間別通過送風流量BHS(i,time)、炉別・時間別混冷流量Air(i,time)」を、(30)式〜(32)式の右辺に与えて、各予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)を算出する。
また、送風流量・温度決定部1602cは、各予測区間701における送風期間の終了時(送風終了時)に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH(i,t)の中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)とする。
When the cycle number t reaches the cycle number n + m + g corresponding to the last cycle of the prediction interval 701, the process proceeds to step S2015. In step S2015, the blower flow rate / temperature determination unit 1602c obtains “the temperature T G (i, time) of the gas by furnace / time, the flow rate of blown air by furnace / time BHS obtained in each prediction section 701”. (I, time), furnace-specific / time-specific mixed cooling flow rate Air (i, time) "is given to the right side of the equations (30) to (32), and the air temperature for each furnace / cycle in each prediction section 701 The predicted value BT p (i, t) is calculated.
Also, the blower flow / temperature determining unit 1602c uses the brick-by-furnace and cycle-specific heat storage brick temperature T CH (i, t) obtained at the end of the blowing period (at the end of blowing) in each prediction section 701. The temperature of the lower end is extracted, and the extracted temperature is set as the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle.

そして、送風流量・温度決定部1602cは、これらの「各予測区間701における送風期間終了時の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、各予測区間701における炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)」を、これらの情報を要求した最適追従制御部503に出力する。尚、予測値が重複する場合には、最新の値を採用して最適追従制御部503に出力する。これにより、図20のフローチャートによる処理が終了する。 The blast flow rate / temperature determination unit 1602c then calculates the predicted values T si, p (i, t) of the minimum temperature of the bricks by furnace and by cycle at the end of the blast period in each prediction section 701, and each prediction section. The predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace / cycle in 701 is output to the optimum follow-up control unit 503 that requested the information. When the predicted values overlap, the latest value is adopted and output to the optimum tracking control unit 503. Thereby, the process according to the flowchart of FIG.

(まとめ)
以上のように本実施形態では、混冷を行う場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量の指標として、冷風バタフライ弁123の開度を用いる。一方、混冷を行わない場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標として、送風バタフライ弁125又は送風温度を用いる。そして、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標の目標値と実績値とを用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを導出し、導出した結果から、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを導出する。そして、この炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを用いて投入熱量Qin,pを導出する。したがって、熱風炉100a〜100dに対する投入熱量Qin,pを決定するために、熱風炉100a〜100dにおける各サイクルの蓄熱量を反映する珪石煉瓦最低温度の下限値を、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて導出することができる。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, when performing mixed cooling, the opening degree of the cold wind butterfly valve 123 is used as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends. On the other hand, when the mixed cooling is not performed, the blower butterfly valve 125 or the blower temperature is used as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the blower period ends. Then, by using the target value and the actual value of the residual heat index of the regenerative brick when the air blowing period ends , the change amount ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the silica brick by furnace and by cycle is calculated. The lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle is derived from the derived result. Then, the input heat quantity Q in, p is derived using the lower limit value T si, m of the minimum temperature of silica bricks by furnace and cycle. Therefore, in order to determine the input heat quantity Q in, p for the hot stove 100a to 100d, the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick reflecting the heat storage amount of each cycle in the hot stove 100a to 100d is obtained by actually measuring the process state of the hot stove. It can be derived using the value.

また、本実施形態では、予測区間701における珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,pが、最適化時間範囲602で設定した目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refの候補に近く、且つ、制御区間702において隣接するサイクル間での炉別・サイクル別投入熱量Qinの差が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数J1の値を最小化するような、制御区間702における現時点以降の投入熱量Qin,pを、熱風炉100の計算モデルであるプロセスモデルを用いて導出する。そして、最適化時間範囲602における投入熱量Qin,pの総和と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,t)との差の絶対値の最適化時間範囲602における最大値と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を減算した値の最適化時間範囲602における最大値(と0(ゼロ)との大きい方の値)との重み付き線形和が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数J2の値を最小化する目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refが得られるまで、目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refの候補を変更して、前述した処理を繰り返し行う。最適化時間範囲602は、熱風炉100の時定数よりも長い時間である。したがって、蓄熱量の目標軌道である炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,t)を最適化するために、熱風炉100a〜100dにおける各サイクルの蓄熱量を反映する珪石煉瓦最低温度の下限値を、熱風炉のプロセス状態の実績値を用いて設定することができる。 In the present embodiment, the predicted value T si, p of the minimum quartz brick temperature in the predicted interval 701 is close to the candidate of the target minimum temperature of the silica brick T si, ref set in the optimization time range 602 and is in the control interval. 702 so as to minimize the filtrated cycle by heat input Q value of the difference becomes higher evaluation the smaller the filtrated objective function J 1 of the in between adjacent cycles in, heat input since the present time in the control section 702 Q in, p is derived using a process model that is a calculation model of the hot stove 100. Then, the sum of the input heat quantity Q in, p in the optimization time range 602 , the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of siliceous bricks by furnace and cycle, and the minimum target silicic brick by furnace and cycle From the maximum value in the optimization time range 602 of the absolute value of the difference from the temperature T si, ref (i, t) and the lower limit value T si, m (i, t) Weight of the maximum value in the optimization time range 602 (and the larger value of 0 (zero)) of the value obtained by subtracting the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica brick by cycle target silica brick lowest temperature T si to minimize the value of the linear sum as evaluation increases less filtrated objective function J 2, until ref is obtained, the target silica brick lowest temperature T si, by changing the candidate ref The above-described process is repeated. The optimization time range 602 is a time longer than the time constant of the hot stove 100. Therefore, in order to optimize the target ore-by-cycle target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i, t), which is the target trajectory of the heat storage amount, the silica reflecting the heat storage amount of each cycle in the hot stove 100a to 100d. The lower limit value of the brick minimum temperature can be set using the actual value of the process condition of the hot stove.

また、本実施形態では、予測区間701における珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,pが、以上のようにして導出した目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refに近く、且つ、制御区間702において隣接するサイクル間での炉別・サイクル別投入熱量Qinの差が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数J1の値を最小化するような、制御区間702における現時点以降の投入熱量Qin,pを、熱風炉100の計算モデルであるプロセスモデルを用いて導出する。そして、導出した制御区間702における現時点以降の投入熱量Qin,pを、実熱風炉プロセス510に対する操業指令値とする。したがって、熱風炉100における蓄熱量を反映する物理量の時間変化が目標に追従するように熱風炉100に対する投入熱量Qinを決定することができる。 Further, in the present embodiment, the predicted value T si, p of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section 701 is close to the target minimum temperature of the brick brick T si, ref derived as described above and is adjacent in the control section 702. The amount of heat input Q in, after the current time in the control section 702, which minimizes the value of the furnace-specific objective function J 1 , the evaluation of which becomes higher as the difference between the furnace and cycle input heat amounts Q in is smaller . p is derived using a process model which is a calculation model of the hot stove 100. Then, the input heat amount Q in, p after the present time in the derived control section 702 is set as an operation command value for the actual hot stove process 510. Therefore, the amount of heat input Q in for the hot stove 100 can be determined so that the time change of the physical quantity reflecting the amount of heat stored in the hot stove 100 follows the target.

また、本実施形態では、目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refを導出する際に使用するプロセスモデルとして、プロセス状態の予測値を、サイクル毎に導出する線形時系列モデルを採用した。したがって、熱風炉100の時定数よりも長い時間の予測の計算負荷を低減することができる。
また、本実施形態では、投入熱量Qin,pの操業指令値を導出する際に使用するプロセスモデルとして、熱風炉100におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行う熱風炉シミュレータを採用した。したがって、投入熱量Qin,pの計算精度を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, a linear time series model for deriving the predicted value of the process state for each cycle is adopted as a process model used for deriving the target quartz brick minimum temperature Tsi, ref . Therefore, it is possible to reduce the calculation load for prediction for a time longer than the time constant of the hot stove 100.
In the present embodiment, a hot stove simulator that calculates the gas heat balance and the brick heat balance in the hot stove 100 is employed as a process model used when deriving the operation command value of the input heat quantity Q in, p. did. Therefore, the calculation accuracy of the input heat quantity Q in, p can be improved.

(変形例)
[変形例1]
本実施形態では、珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを算出するようにした。珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mは、珪石煉瓦111の最低温度としてこれ以上下げてはいけない温度である。したがって、珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mは、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量として最も小さくできる量を指標化したものとなる。
しかしながら、実際の操業では、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量に余裕を持たせた方がよい場合がある。例えば、操業変動が激しく、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量が(一時的に)小さくなりすぎることを防止するために、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量を大きくする必要がある。また、正確な時刻は不明であるが、近い将来、増風(送風温度・送風流量を増加)させる可能性がある場合には、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量を早めに大きくする必要がある。熱風炉100a〜100dの時定数は3日程度と大きいからである。
(Modification)
[Modification 1]
In the present embodiment, the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick is calculated. The lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick is a temperature that cannot be further lowered as the minimum temperature of the quartz brick 111. Therefore, the lower limit value T si, m of the minimum temperature of the quartz brick is an index of the amount that can be minimized as the residual heat amount of the heat storage brick when the blowing period ends.
However, in actual operation, it may be better to give a margin to the amount of residual heat of the heat storage brick when the air blowing period ends. For example, in order to prevent the residual heat amount of the heat storage brick when the operation period is severe and the air blowing period ends (temporarily) becoming too small, the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends is increased. There is a need. Also, the exact time is unknown, but if there is a possibility of increasing the wind (increase the blowing temperature / flow rate) in the near future, increase the residual heat amount of the heat storage bricks at the end of the blowing period as soon as possible. There is a need to. This is because the time constant of the hot stove 100a to 100d is as large as about 3 days.

このような場合に、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量に余裕を持たせないと、操業変動や増風があった場合に、珪石煉瓦111の最低温度が低くなり、場合によっては、珪石煉瓦111の変態点温度を下回る虞がある。
そこで、前述した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mを増加させるようにしてもよい。
具体的には、(送風流量計307で測定される)送風温度と(冷風温度計308により測定される)送風流量とから定まる送風熱量の変更量ΔQout(増加量)をオペレータが決定する。
そして、オペレータは、決定した送風熱量の変更量ΔQoutを入力装置312に入力する。
In such a case, if there is no allowance for the amount of residual heat of the heat storage brick when the air blowing period ends, the minimum temperature of the quartz brick 111 becomes low when there are operational fluctuations and wind increases, and in some cases There is a risk that the transformation point temperature of the quartz brick 111 may be lower.
Therefore, the amount of change ΔT si, m of the lower limit value T si, m of the above-mentioned furnace-by-cycle and quartz-by-cycle minimum temperature of bricks may be increased.
Specifically, the operator determines a change amount ΔQ out (increase) of the blast heat amount determined from the blast temperature (measured by the blast flow meter 307) and the blast flow rate (measured by the cold air thermometer 308).
Then, the operator inputs the determined change amount ΔQ out of the blast heat amount to the input device 312.

その後、蓄熱量目標軌道最適化部501は、ステップS1801で読み出した残熱量指標に対応する残熱量指標変更テーブルを読み出す。
図21は、残熱量指標変更テーブルの一例を示す図である。
図21において、残熱量指標変更テーブル2100は、送風熱量の変更量ΔQoutと、残熱量指標の変更量Δzanとの関係を残熱量指標ごとに記憶するものである。前述した例では、前述した(1)〜(10)の残熱量指標ごとに、送風熱量の変更量ΔQoutと、残熱量指標の変更量Δzanとの関係が記憶される。送風熱量の変更量ΔQoutと、残熱量指標の変更量Δzanとの関係は、例えば、実績データを用いた統計解析処理により得ることができる。
Thereafter, the heat storage amount target trajectory optimization unit 501 reads the remaining heat amount index change table corresponding to the remaining heat amount index read in step S1801.
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of a residual heat amount index change table.
In FIG. 21, a residual heat amount index change table 2100 stores the relationship between the change amount ΔQ out of the blown heat amount and the change amount Δzan of the residual heat amount index for each residual heat amount index. In the above-described example, the relationship between the change amount ΔQ out of the blown heat amount and the change amount Δzan of the remaining heat amount index is stored for each of the remaining heat amount indexes (1) to (10) described above. The relationship between the change amount ΔQ out of the blown heat amount and the change amount Δzan of the residual heat amount index can be obtained by, for example, statistical analysis processing using actual data.

そして、蓄熱量目標軌道最適化部501は、オペレータが決定した送風熱量の変更量ΔQoutに対応する残熱量指標の変更量Δzanを読み出し、ステップS1802で読み出した目標値に加算する。
このようにすれば、操業変動や増風があった場合でも、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量が小さくなることを防止することができる。
The heat storage amount target trajectory optimization unit 501 reads the change amount Δzan of the residual heat amount index corresponding to the change amount ΔQ out of the blown heat amount determined by the operator, and adds it to the target value read in step S1802.
If it does in this way, even if there is an operational fluctuation and wind increase, it can prevent that the amount of residual heat of the heat storage brick when the ventilation period ends becomes small.

尚、残熱量指標変更テーブル2100の替わりに、送風熱量の変更量ΔQoutと、残熱量指標の変更量Δzanとの関係を示す関係式を用いてもよい。また、送風熱量ではなく、送風温度の変更量(増加量)と残熱量指標の変更量Δzanとの関係と、送風熱量の変更量(増加量)と残熱量指標の変更量Δzanとの関係とを個別に用意してもよい。 Instead of the residual heat amount index change table 2100, a relational expression indicating the relationship between the change amount ΔQ out of the blown heat amount and the change amount Δzan of the residual heat amount index may be used. In addition, the relationship between the change amount (increase amount) of the blowing temperature and the change amount Δzan of the residual heat amount index, not the amount of blown heat amount, and the relationship between the change amount (increase amount) of the blown heat amount and the change amount Δzan of the residual heat amount index May be prepared individually.

[変形例2]
本実施形態では、炉別目的関数J2を(16)式で表現する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。
[[変形例2−1]]
例えば、(16)式の代わりに、以下の(33)式〜(35)式を採用してもよい。
[Modification 2]
In the present embodiment, the case where the furnace specific objective function J 2 is expressed by the equation (16) has been described as an example. However, this is not always necessary.
[[Modification 2-1]]
For example, the following formulas (33) to (35) may be adopted instead of the formula (16).

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(33)式は、(16)式の右辺の第1項〜第3項のうち、第2項のみを目的関数として採用したものである。(34)式は、(16)式の右辺の第3項に対応するものであり、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,m(i,t)から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を減算した値が0(ゼロ)以上になるという制約を示す制約式である。(35)式は、(16)式の右辺の第1項に対応するものであり、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,t)との差の絶対値が閾値Th3(i)以下であるという制約を示す制約式である。
[[変形例2−2]]
また、例えば、(16)式の代わりに、以下の(36)式と前記(34)式を採用してもよい。
Expression (33) employs only the second term as the objective function among the first to third terms on the right side of Expression (16). The equation (34) corresponds to the third term on the right side of the equation (16), and from the lower limit value T si, m (i, t) of the minimum temperature of the quartz brick by furnace and by cycle, by furnace and by cycle. It is a constraint equation showing a constraint that the value obtained by subtracting the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of quartz brick is 0 (zero) or more. Equation (35) corresponds to the first term on the right side of Equation (16), and the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of quartz brick by furnace and cycle, and the furnace and cycle It is a constraint equation showing a constraint that the absolute value of the difference from the different target quartz brick minimum temperature T si, ref (i, t) is equal to or less than the threshold Th 3 (i).
[[Modification 2-2]]
Further, for example, instead of the expression (16), the following expression (36) and the expression (34) may be adopted.

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(36)式は、(16)式の右辺の第1項〜第3項のうち、第1項と第2項のみを目的関数として採用したものである。   Expression (36) employs only the first and second terms as the objective function among the first to third terms on the right side of Expression (16).

[変形例3]
炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを用いて炉別・サイクル別投入熱量Qin,pを決定していれば、必ずしも前述した蓄熱量目標軌道最適化部501、第1のプロセス状態予測部502、最適追従制御部503、及び第2のプロセス状態予測部504による演算を行わなくてもよい。例えば、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを複数の変数のうちの1つとし、且つ、炉別・サイクル別投入熱量Qin,pを決定変数として、目的関数と制約式との少なくとも何れか一方に導入して、最適化計算により、炉別・サイクル別投入熱量Qin,pの最適値を導出してもよい。また、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを表示し、オペレータが、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mを見て、熱風炉100の操業条件(炉別・サイクル別投入熱量Qin,p等)を決定してもよい。
[Modification 3]
If the input heat quantity Q in, p for each furnace / cycle is determined using the lower limit value T si, m of the minimum temperature of silica brick for each furnace / cycle , the heat storage target trajectory optimization unit 501 described above is not necessarily required. The calculation by the first process state prediction unit 502, the optimum follow-up control unit 503, and the second process state prediction unit 504 may not be performed. For example, the lower limit value T si, m of the minimum temperature of siliceous brick by furnace / cycle is one of a plurality of variables, and the input heat quantity Q in, p by furnace / cycle is a decision variable, It may be introduced into at least one of the constraint equations, and the optimum value of the input heat quantity Q in, p for each furnace / cycle may be derived by optimization calculation. Also, the lower limit value T si, m of the minimum temperature of silica bricks by furnace and cycle is displayed, and the operator sees the lower limit value T si, m of the minimum temperature of silica bricks by furnace and cycle and operates the hot stove 100. Conditions (furnace / cycle input heat quantity Q in, p, etc.) may be determined.

[変形例4]
目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refが導出されると、導出された目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refを出力(表示)してもよい。オペレータは、この目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refを見て、熱風炉100の操業条件を決定することもできるからである。このように、必ずしも、操業指令として、現時点以降の投入熱量Qin,pを導出する必要はない(最適追従制御部503及び第2のプロセス状態予測部504の機能は必ずしも必要ではない)。
[変形例5]
所定時間(例えば、数時間)の周期が経過した場合に、目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refを導出する処理を開始してもよい(図17のステップS1701でYesと判断されるようにしてもよい)。
[Modification 4]
When the target quartz brick minimum temperature T si, ref is derived, the derived target quartz brick minimum temperature T si, ref may be output (displayed). This is because the operator can also determine the operating conditions of the hot stove 100 by referring to the target quartz brick minimum temperature Tsi, ref . As described above, it is not always necessary to derive the input heat amount Q in, p after the current time as the operation command (the functions of the optimum tracking control unit 503 and the second process state prediction unit 504 are not necessarily required).
[Modification 5]
When a period of a predetermined time (for example, several hours) elapses, processing for deriving the target quartz brick minimum temperature Tsi, ref may be started (as determined as Yes in step S1701 in FIG. 17). Also good).

[変形例6]
目標珪石煉瓦最低温度Tsi,refを導出する際に使用するプロセスモデルは、線形時系列モデルに限定されない。例えば、線形時系列モデル以外の統計解析モデル等を使用してもよい。また、熱風炉100における操業実績から同定したプロセスモデル(ステップ応答モデルやインパルス応答モデル)を使用してもよい。プロセス状態の予測値を、サイクル毎に導出するプロセスモデルを採用すれば、前述したように計算負荷を低減できるので好ましいが、計算負荷の制約が小さい場合には、熱風炉シミュレータを使用してもよい。
[Modification 6]
The process model used for deriving the target quartz brick minimum temperature Tsi, ref is not limited to the linear time series model. For example, a statistical analysis model other than the linear time series model may be used. Further, a process model (step response model or impulse response model) identified from the operation results in the hot stove 100 may be used. Adopting a process model that derives the predicted value of the process state for each cycle is preferable because the calculation load can be reduced as described above. However, if the calculation load is limited, a hot stove simulator can be used. Good.

[変形例7]
(11)式の右辺の第2項を炉別目的関数に含めれば、同一の熱風炉100において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別投入熱量Qin(i,t)の変動を小さくすることができるので好ましい。しかしながら、この項がなくても、(11)式の右辺の第1項により、予測区間701における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に良く追従させることができる。よって、必ずしも(11)式の右辺の第2項は必要ではない。
[Modification 7]
If the second term on the right side of the equation (11) is included in the furnace-specific objective function, the fluctuation of the heat input Q in (i, t) for each furnace in each adjacent cycle in the same hot stove 100 is reduced. This is preferable. However, even if this term is not present, the predicted value T si, p (i, t) of the lowest temperature for each furnace and cycle in the prediction interval 701 can be calculated by the first term on the right side of equation (11). -The target quartz brick minimum temperature by cycle T si, ref (i, n + j) can be made to follow well. Therefore, the second term on the right side of equation (11) is not necessarily required.

[変形例8]
投入熱量Qin,pの操業指令値を導出する際に使用するプロセスモデルは、熱風炉シミュレータに限定されない。計算精度の制約が小さい場合には、例えば、前述した線形時系列モデル等の統計解析モデルを使用してもよい。
[変形例9]
スタッガードパラレル方式で操業せず、例えば、各熱風炉100a〜100dのサイクルが相互に重複しないように操業する場合には、操業目標値が、各炉において異なる値であってもよい(すなわち、炉別・時間別操業目標値であってもよい)。
また、熱風炉100の数は1基以上であれば、必ずしも4基である必要はない。
[Modification 8]
The process model used when deriving the operation command value of the input heat quantity Q in, p is not limited to the hot stove simulator. If the calculation accuracy is limited, a statistical analysis model such as the linear time series model described above may be used.
[Modification 9]
When the staggered parallel method is not used, for example, when the operations of the hot stove 100a to 100d are performed so as not to overlap each other, the operation target value may be a different value in each furnace (that is, It may be the operation target value by furnace and hour).
Moreover, if the number of the hot stove 100 is one or more, it is not necessarily four.

[変形例10]
プロセス状態の予測値として、炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)の代わりに、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁123の開度の最低値(送風期間終了時の炉別・サイクル別冷風バタフライ弁123の開度)の予測値KBp(i,t)を用いてもよい。線形時系列モデルにおいては、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁123の開度の最低値の予測値KBp(i,t)を、以下の(37)式を用いることにより求められる。
[Modification 10]
As the predicted value of the process state, instead of the predicted value BT p (i, t) of the blowing temperature by furnace and cycle, the minimum value of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 by furnace and cycle (furnace at the end of the blowing period) The predicted value KB p (i, t) of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 for each cycle may be used. In the linear time series model, the predicted value KB p (i, t) of the minimum value of the opening degree of the cold air butterfly valve 123 by furnace and cycle is obtained by using the following equation (37).

Figure 2015117389
Figure 2015117389

(37)式において、係数a2・x(i)、b2・x(i)、c2・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力されるものである。これらの係数a2・x(i)、b2・x(i)、c2・x(i)も、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)と同様にして予め求められるものである。
ΔKBp(i,n+j+1)は、以下の(38)式で表される。
ΔKBp(i,n+j+1)=KBp(i,n+j+1)−KBp(i,n+j) ・・・(38)
In the equation (37), the coefficients a 2 · x (i), b 2 · x (i), and c 2 · x (i) are input based on the operation of the input device 312. These coefficients a2 · x (i), b2 · x (i), and c2 · x (i) are the same as the coefficients a0 · x (i), b0 · x (i), and c0 · x (i). It is obtained in advance.
ΔKB p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (38).
ΔKB p (i, n + j + 1) = KB p (i, n + j + 1) −KB p (i, n + j) (38)

ΔKB(i,n+j−x)は、以下の(39)式で表される。
ΔKB(i,n+j−x)=KB(i,n+j−x)−KB(i,n+j−x−1) ・・・(39)
また、送風温度と冷風バタフライ弁123の開度とは相関関係を有する。よって、これらの関係を定式化することにより、熱風炉シミュレータを用いても、炉別・サイクル別送風温度の予測値BTp(i,t)から、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁123の開度の最低値の予測値KBp(i,t)を求めることができる。
ΔKB (i, n + j−x) is expressed by the following equation (39).
ΔKB (i, n + j−x) = KB (i, n + j−x) −KB (i, n + j−x−1) (39)
Further, the blowing temperature and the opening degree of the cold air butterfly valve 123 have a correlation. Therefore, by formulating these relations, even if a hot stove simulator is used, the opening of the cold air butterfly valve 123 for each furnace / cycle is estimated from the predicted value BT p (i, t) of the air temperature for each furnace / cycle. The predicted value KB p (i, t) of the lowest value can be obtained.

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

(請求項との関係)
第1の導出手段、第2の導出手段、第3の導出手段、選択手段、目標蓄熱量導出手段は、例えば、蓄熱量目標軌道最適化部501により実現される。
第1の残熱量指標は、例えば、図11の判定条件の欄に示す残熱量指標で実現され、第2の残熱量指標は、例えば、図13の判定条件の欄に示す残熱量指標で実現される。
送風期間が終了したときの珪石煉瓦最低温度下限値の変更量は、例えば、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Tsi,mの変更量ΔTsi,mで実現される。
第1のプロセス状態予測手段は、例えば、第1のプロセス状態予測部502により実現される。
第1のプロセスモデルは、例えば、(3)式〜(10)式に示される線形時系列モデルにより実現される。
第1の目的関数は、例えば、(11)式により実現される。
第2の目的関数は、例えば、(16)式(請求項4)、(33)式(請求項5)、又は(36)式(請求項6)により実現される。
第1の目的関数に対する制約式は、例えば、(12)式、(13)式により実現される。
第2の目的関数に対する制約式は、(34)式、(35)式により実現される。
最適追従制御手段は、例えば、最適追従制御部503により実現される。
第2のプロセス状態予測手段は、例えば、第2のプロセス状態予測部504により実現される。
第2のプロセスモデルは、例えば、熱風炉シミュレータにより実現される。
第3の目的関数は、例えば、(11)式により実現される。
第3の目的関数に対する制約式は、例えば、(12)式、(13)式により実現される。
(Relationship with claims)
The first deriving unit, the second deriving unit, the third deriving unit, the selecting unit, and the target heat storage amount deriving unit are realized by, for example, the heat storage target trajectory optimization unit 501.
The first residual heat index is realized by, for example, the residual heat index shown in the determination condition column of FIG. 11, and the second residual heat index is realized by, for example, the residual heat index shown in the determination condition column of FIG. Is done.
Change amount of silica brick minimum temperature limit value when the blowing period has ended, for example, the lower limit value T si of filtrated cycle by silica brick minimum temperature change amount of m [Delta] T si, is realized by m.
The first process state prediction unit is realized by the first process state prediction unit 502, for example.
The first process model is realized by, for example, a linear time series model represented by Expressions (3) to (10).
The first objective function is realized by, for example, equation (11).
The second objective function is realized by, for example, Expression (16) (Claim 4), Expression (33) (Claim 5), or Expression (36) (Claim 6).
The constraint equation for the first objective function is realized by, for example, Equation (12) and Equation (13).
The constraint equation for the second objective function is realized by equations (34) and (35).
The optimum tracking control unit is realized by the optimum tracking control unit 503, for example.
The second process state prediction unit is realized by the second process state prediction unit 504, for example.
The second process model is realized by, for example, a hot stove simulator.
The third objective function is realized by, for example, equation (11).
The constraint equation for the third objective function is realized by, for example, Equation (12) and Equation (13).

100 熱風炉
101 蓄熱室
102 燃焼室
103 混冷室
109 粘度煉瓦
110 ハイアルミナ煉瓦
111 珪石煉瓦
301 熱風炉制御計算機
501 蓄熱量目標軌道最適化部
502 第1のプロセス状態予測部
503 最適追従制御部
504 第2のプロセス状態予測部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Hot stove 101 Heat storage chamber 102 Combustion chamber 103 Mixed cooling chamber 109 Viscous brick 110 High alumina brick 111 Silica brick 301 Hot stove control computer 501 Heat storage target trajectory optimization section 502 First process state prediction section 503 Optimal tracking control section 504 Second process state prediction unit

Claims (21)

燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、
前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第1の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第1の導出手段と、
前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第2の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第2の導出手段と、
前記第1の導出手段又は前記第2の導出手段により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第3の導出手段と、
を有し、
前記第1の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、
前記第2の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする熱風炉制御計算装置。
A period including a combustion period in which the heat storage brick is heated by the combustion gas to store heat and a blowing period in which hot air is generated by heat exchange with the heat storage brick through the cold air and supplied to the blast furnace is operated as one cycle. A hot air furnace, a heat storage chamber having a heat storage brick including silica brick, a combustion chamber for heating the heat storage chamber, and temperature adjustment of hot air flowing from the heat storage chamber through the combustion chamber to the hot air A hot stove control calculation device that performs calculations for controlling the operation of a hot stove equipped with a mixed cooling chamber that is performed by mixing cold air,
When the cold air is mixed and operated in the mixed cooling chamber, the air blowing period is ended by using the first residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends. First deriving means for deriving the amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick as the amount of change of the minimum temperature limit value of the quartz brick;
When operating without mixing the cold air in the mixed-cooling chamber, using the second residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends, the air blowing period ends. Second deriving means for deriving the amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick as the amount of change of the minimum temperature limit value of the quartz brick;
The amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, derived by the first deriving means or the second deriving means, and the silica stone when the air blowing period ends. From the current value of the lower limit value of the minimum brick temperature, a third lower limit value for the minimum temperature of the quartz brick at the end of the blowing period in the next cycle is derived as the lower limit temperature of the quartz brick temperature. Deriving means;
Have
The first residual heat amount index is determined based on an opening degree of a cold air butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the mixed cooling chamber,
The second residual heat index is an opening degree of a blow butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the combustion chamber, or a blow air temperature which is a temperature of hot air discharged from the hot air furnace to the blast furnace. A hot stove control calculation apparatus characterized by being determined based on the above.
前記第1の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記冷風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間において前記冷風バタフライが全閉である時間であり、
前記第2の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風温度であることを特徴とする請求項1に記載の熱風炉制御計算装置。
The first residual heat index is an opening degree of the cold wind butterfly valve at a predetermined timing or period in the blowing period, or a time when the cold wind butterfly is fully closed in the blowing period,
The second residual heat index is an opening degree of the blow butterfly valve at a predetermined timing or period in the blowing period, or the blowing temperature at a predetermined timing or period in the blowing period. Item 4. The hot stove control calculation apparatus according to Item 1.
前記第1の残熱量指標および第2の残熱量指標から1つの残熱量指標をオペレータによる入力操作に基づいて選択する選択手段を有し、
前記第1の導出手段または前記第2の導出手段は、前記選択手段により選択された残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出することを特徴とする請求項1または2に記載の熱風炉制御計算装置。
Selecting means for selecting one residual heat index from the first residual heat index and the second residual heat index based on an input operation by an operator;
The first derivation means or the second derivation means uses the residual heat amount index selected by the selection means to change the amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the blowing period ends. The hot stove control calculation apparatus according to claim 1, wherein the hot stove control calculation apparatus is derived as a change amount of the minimum temperature limit of the quartz brick.
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第1のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第1のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第1のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第1のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第1の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、前記第1のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記第3の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回る場合に当該上回る量が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The target value of the quartz brick minimum temperature, which is the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, is a period longer than the time constant of the hot stove, and is an optimization time range that is a period of the cycle unit A target heat storage amount deriving means derived in
First process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a first process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove Means,
The first process state prediction means provides a candidate for the amount of heat input to the hot stove to the first process model, and is a period that is less than the time constant of the hot stove, and is a period of the cycle unit. A predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the section is derived, and the predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section is the minimum temperature of the silica brick derived by the target heat storage amount deriving unit in the optimization time range. A candidate for the amount of heat input to the hot stove when the value of the first objective function, the value of which becomes smaller as it approaches the target value, is obtained as the amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time. Until the heat input candidate for the hot stove is reset, and the heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is determined. And,
The target heat storage amount deriving means predicts the quartz brick minimum temperature derived when the candidate value of the minimum temperature of the quartz brick and the input heat amount to the hot stove are determined by the first process state prediction means. An objective function that decreases as the value is closer to the objective function, and an objective that decreases as the total amount of heat input to the hot stove in the predetermined cycle after the present time determined by the first process state predicting means decreases. A minimum temperature of the quartz brick derived from the function and the minimum temperature of the quartz brick derived by the third deriving unit is derived when the amount of heat input to the hot stove is determined by the first process state predicting unit. The value of the second objective function, which is a weighted sum of the objective function that decreases as the amount exceeding the predicted value decreases, is minimized. Until the candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick is obtained, the target value of the target value of the minimum temperature of the quartz brick is reset, and the target value of the minimum temperature of the quartz brick is determined. The hot stove control calculation apparatus of any one of Claims 1-3.
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第1のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第1のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第1のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第1のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第1の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記第3の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が所定値以下であるという制約を示す制約式とを満足する範囲で、前記第1のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The target value of the quartz brick minimum temperature, which is the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, is a period longer than the time constant of the hot stove, and is an optimization time range that is a period of the cycle unit A target heat storage amount deriving means derived in
First process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a first process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove Means,
The first process state prediction means provides a candidate for the amount of heat input to the hot stove to the first process model, and is a period that is less than the time constant of the hot stove, and is a period of the cycle unit. A predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the section is derived, and the predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section is the minimum temperature of the silica brick derived by the target heat storage amount deriving unit in the optimization time range. A candidate for the amount of heat input to the hot stove when the value of the first objective function, the value of which becomes smaller as it approaches the target value, is obtained as the amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time. Until the heat input candidate for the hot stove is reset, and the heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is determined. And,
The target heat storage amount deriving unit was derived when the minimum temperature of the quartz brick temperature derived by the third deriving unit was determined by the first process state predicting unit as the amount of heat input to the hot stove. When the amount of heat input to the hot stove is determined by a constraint equation indicating a constraint that the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick is not exceeded, a candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick and the first process state prediction means In the range satisfying the constraint equation showing the constraint that the absolute value of the difference between the predicted value of the quartz brick minimum temperature derived in the above is a predetermined value or less, was determined by the first process state prediction means, When the value of the second objective function, which is an objective function that becomes smaller as the total amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is smaller, is minimized. The target value of the minimum temperature of the quartz brick is determined by resetting the target value of the minimum temperature of the quartz brick until the candidate of the target value of the minimum temperature of the quartz brick is obtained. The hot stove control calculation apparatus according to any one of?
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第1のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第1のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第1のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第1のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第1の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記第3の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式を満足する範囲で、前記第1のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The target value of the quartz brick minimum temperature, which is the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, is a period longer than the time constant of the hot stove, and is an optimization time range that is a period of the cycle unit A target heat storage amount deriving means derived in
First process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a first process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove Means,
The first process state prediction means provides a candidate for the amount of heat input to the hot stove to the first process model, and is a period that is less than the time constant of the hot stove, and is a period of the cycle unit. A predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the section is derived, and the predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section is the minimum temperature of the silica brick derived by the target heat storage amount deriving unit in the optimization time range. A candidate for the amount of heat input to the hot stove when the value of the first objective function, the value of which becomes smaller as it approaches the target value, is obtained as the amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time. Until the heat input candidate for the hot stove is reset, and the heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is determined. And,
In the target heat storage amount deriving unit, the lower limit value of the quartz brick minimum temperature derived by the third deriving unit does not exceed the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick derived by the first process state predicting unit. An objective function whose value becomes smaller as the total sum of the input heat amounts to the hot stove furnace in a predetermined cycle after the present time determined by the first process state predicting means is within a range satisfying a constraint equation indicating a constraint. The value of the target value of the minimum temperature of the quartz brick is closer to the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick derived when the input heat amount to the hot stove is determined by the first process state prediction means. Until a candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick is obtained when the value of the second objective function, which is a weighted sum of the objective function that is smaller, is minimized. The hot-blast furnace control calculation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a target value of the minimum temperature of the quartz brick is reset and a target value of the minimum temperature of the quartz brick is determined. .
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記第1のプロセス状態予測手段は、前記予測区間と前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出すると共に、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the current time is a section determined in units of cycles, and in the control section where the last cycle of the section is a cycle before the first cycle of the prediction section The amount of heat input from the amount of heat input to the hot stove,
The first process state predicting unit is configured to differentiate the prediction section and the control section on a cycle basis to derive a predicted value of the quartz brick minimum temperature in the plurality of prediction sections, and in the plurality of control sections. The hot stove control calculation apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein an amount of heat input to the hot stove after the present time is determined for each cycle.
前記第1の目的関数の値に対する制約式は、前記第1のプロセスモデルにより計算された、前記熱風炉における送風温度の予測値の最低値と前記熱風炉における送風温度の目標との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値と、前記第1のプロセスモデルにより計算された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを含むことを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。   The constraint equation for the value of the first objective function is the absolute difference between the lowest value of the predicted value of the blast temperature in the hot stove and the target of the blast temperature in the hot stove calculated by the first process model. The absolute value of the difference between the constraint equation indicating that the value is less than or equal to the threshold value, the target value of the minimum temperature of the quartz brick and the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick calculated by the first process model is equal to or less than the threshold value. The hot stove control calculation apparatus according to any one of claims 4 to 7, further comprising a constraint expression indicating that 前記目標蓄熱量導出手段により前記珪石煉瓦最低温度の目標値が導出された後に、前記熱風炉に対する投入熱量の操業指令値を導出する最適追従制御手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第2のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第2のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第2のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第2のプロセスモデルに与えて、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温の予測値を導出し、
前記最適追従制御手段は、前記第2のプロセス状態予測手段により導出された前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる目的関数と、現時点以降の相互に隣接するサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の変動が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第3の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定のサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、前記熱風炉に対する現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項4〜8の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
After the target value of the quartz brick minimum temperature is derived by the target heat storage amount deriving unit, optimum tracking control unit for deriving an operation command value of the input heat amount for the hot stove,
A second process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a second process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove Means,
The second process state prediction means gives the second process model a candidate for the amount of heat input to the hot stove, and derives a predicted value of the lowest temperature of the silica brick in the prediction section,
The optimum follow-up control means is configured such that the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick in the prediction interval derived by the second process state prediction means is the target of the minimum temperature of the quartz brick derived by the target heat storage amount deriving means. A third objective that is a weighted sum of an objective function that decreases in value as it approaches the value, and an objective function that decreases in value as the change in the amount of heat input to the hot stove in a cycle adjacent to each other after the current time decreases. The input heat quantity candidate for the hot stove is reset until the input heat quantity candidate for the hot stove when the function value is minimized is obtained as the input heat quantity for the hot stove in a predetermined cycle after the present time. The input heat amount for the cycle unit after the present time for the hot stove is determined. A hot-air furnace control computing device.
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記最適追従制御手段は、前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定し、
前記第2のプロセス状態予測手段は、前記予測区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出することを特徴とする請求項9に記載の熱風炉制御計算装置。
The amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the current time is a section determined in units of cycles, and in the control section where the last cycle of the section is a cycle before the first cycle of the prediction section The amount of heat input from the amount of heat input to the hot stove,
The optimal follow-up control means determines the amount of heat input in units of cycles after the current time to the hot stove in the plurality of control sections by varying the control section in units of cycles,
10. The hot air according to claim 9, wherein the second process state prediction unit derives a predicted value of the minimum temperature of the quartz brick in the plurality of prediction sections by changing the prediction sections in units of cycles. Furnace control calculator.
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉操業指標導出方法であって、
前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第1の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第1の導出工程と、
前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第2の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第2の導出工程と、
前記第1の導出工程又は前記第2の導出工程により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第3の導出工程と、
を有し、
前記第1の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、
前記第2の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする熱風炉操業指標導出方法。
A period including a combustion period in which the heat storage brick is heated by the combustion gas to store heat and a blowing period in which hot air is generated by heat exchange with the heat storage brick through the cold air and supplied to the blast furnace is operated as one cycle. A hot air furnace, a heat storage chamber having a heat storage brick including silica brick, a combustion chamber for heating the heat storage chamber, and temperature adjustment of hot air flowing from the heat storage chamber through the combustion chamber to the hot air A hot stove operation index deriving method for performing calculation for controlling the operation of a hot stove equipped with a mixed cooling chamber performed by mixing cold air,
When the cold air is mixed and operated in the mixed cooling chamber, the air blowing period is ended by using the first residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends. A first derivation step for deriving a change amount with respect to a lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick as a change amount of the minimum temperature limit value of the quartz brick;
When operating without mixing the cold air in the mixed-cooling chamber, using the second residual heat amount index as an index of the residual heat amount of the heat storage brick when the air blowing period ends, the air blowing period ends. A second derivation step of deriving the amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick as the change amount of the minimum temperature limit value of the quartz brick;
The amount of change with respect to the lower limit value of the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, derived from the first deriving step or the second deriving step, and the silica stone when the air blowing period ends. From the current value of the lower limit value of the minimum brick temperature, a third lower limit value for the minimum temperature of the quartz brick at the end of the blowing period in the next cycle is derived as the lower limit temperature of the quartz brick temperature. A derivation process;
Have
The first residual heat amount index is determined based on an opening degree of a cold air butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the mixed cooling chamber,
The second residual heat index is an opening degree of a blow butterfly valve for adjusting a flow rate of the cold air flowing into the combustion chamber, or a blow air temperature which is a temperature of hot air discharged from the hot air furnace to the blast furnace. A method for deriving a hot stove operation index characterized by being determined based on
前記第1の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記冷風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間において前記冷風バタフライが全閉である時間であり、
前記第2の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風温度であることを特徴とする請求項11に記載の熱風炉操業指標導出方法。
The first residual heat index is an opening degree of the cold wind butterfly valve at a predetermined timing or period in the blowing period, or a time when the cold wind butterfly is fully closed in the blowing period,
The second residual heat index is an opening degree of the blow butterfly valve at a predetermined timing or period in the blowing period, or the blowing temperature at a predetermined timing or period in the blowing period. Item 12. The method for deriving a hot stove operation index according to Item 11.
前記第1の残熱量指標および第2の残熱量指標から1つの残熱量指標をオペレータによる入力操作に基づいて選択する選択工程を有し、
前記第1の導出工程または前記第2の導出工程は、前記選択工程により選択された残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出することを特徴とする請求項11または12に記載の熱風炉操業指標導出方法。
A selection step of selecting one residual heat index from the first residual heat index and the second residual heat index based on an input operation by an operator;
In the first derivation step or the second derivation step, an amount of change with respect to a lower limit value of the minimum temperature of the quartz brick when the air blowing period ends, using the residual heat index selected in the selection step. The method for deriving a hot stove operation index according to claim 11 or 12, wherein the method is derived as a change amount of the minimum temperature limit value of the quartz brick minimum temperature.
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第1のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第1のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第1のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第1のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第1の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出工程は、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、前記第1のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記第3の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回る場合に当該上回る量が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
The target value of the quartz brick minimum temperature, which is the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, is a period longer than the time constant of the hot stove, and is an optimization time range that is a period of the cycle unit A target heat storage amount deriving step derived in
First process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a first process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove And having a process
In the first process state prediction step, a candidate for the amount of heat input to the hot stove is given to the first process model, and is a period that is less than the time constant of the hot stove, and is a period of the cycle unit. A predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the section is derived, and the predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section is the minimum temperature of the silica brick derived in the optimization time range by the target heat storage amount derivation step. A candidate for the amount of heat input to the hot stove when the value of the first objective function, the value of which becomes smaller as it approaches the target value, is obtained as the amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time. Until the heat input candidate for the hot stove is reset, and the heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is determined. And,
In the target heat storage amount deriving step, the candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick and the prediction of the minimum temperature of the brick brick derived when the input heat amount to the hot stove is determined by the first process state prediction step. An objective function that decreases as the value is closer to the objective function, and an objective that decreases as the total amount of heat input to the hot stove in the predetermined cycle after the present time determined by the first process state prediction step decreases. The minimum temperature of the quartz brick derived from the function and the minimum temperature of the quartz brick derived from the third deriving step is determined when the amount of heat input to the hot stove is determined by the first process state prediction step. The value of the second objective function, which is a weighted sum of the objective function that decreases as the amount exceeding the predicted value decreases, is minimized. Until the candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick is obtained, the target value of the target value of the minimum temperature of the quartz brick is reset, and the target value of the minimum temperature of the quartz brick is determined. The hot-blast furnace operation parameter | index derivation method of any one of Claims 11-13.
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第1のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第1のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第1のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第1のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第1の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出工程は、前記第3の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が所定値以下であるという制約を示す制約式とを満足する範囲で、前記第1のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
The target value of the quartz brick minimum temperature, which is the minimum temperature of the silica brick when the air blowing period ends, is a period longer than the time constant of the hot stove, and is an optimization time range that is a period of the cycle unit A target heat storage amount deriving step derived in
First process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a first process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove And having a process
In the first process state prediction step, a candidate for the amount of heat input to the hot stove is given to the first process model, and is a period that is less than the time constant of the hot stove, and is a period of the cycle unit. A predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the section is derived, and the predicted value of the minimum temperature of the silica brick in the predicted section is the minimum temperature of the silica brick derived in the optimization time range by the target heat storage amount derivation step. A candidate for the amount of heat input to the hot stove when the value of the first objective function, the value of which becomes smaller as it approaches the target value, is obtained as the amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time. Until the heat input candidate for the hot stove is reset, and the heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is determined. And,
The target heat storage amount derivation step was derived when the silica brick minimum temperature lower limit value derived by the third derivation step was determined when the input heat amount to the hot stove was determined by the first process state prediction step. When the amount of heat input to the hot stove is determined by a constraint equation indicating a constraint that the predicted value of the minimum temperature of the silica brick is not exceeded, a candidate for the target value of the minimum temperature of the silica brick and the first process state prediction step In the range satisfying the constraint equation indicating the constraint that the absolute value of the difference between the predicted value of the quartz brick minimum temperature derived in the above is a predetermined value or less, determined by the first process state prediction step, When the value of the second objective function, which is an objective function that becomes smaller as the total amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the present time is smaller, is minimized. The target value for the minimum temperature of the quartz brick is determined by resetting the target value for the minimum temperature of the quartz brick until a candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick is obtained. The hot-blast furnace operation parameter | index derivation method of any one of ~ 13.
前記目標蓄熱量導出工程は、前記第3の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第1のプロセス状態予測工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式を満足する範囲で、前記第1のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第1のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である目的関数である第2の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項11〜13の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。   In the target heat storage amount deriving step, the lower limit value of the quartz brick minimum temperature derived by the third deriving step does not exceed the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick derived by the first process state prediction step. In a range satisfying a constraint equation indicating a constraint, an objective function, which is determined by the first process state prediction step, has a value that decreases as the total amount of heat input to the hot stove in the predetermined cycle after the current time decreases. In addition, the closer the candidate value of the target value of the minimum temperature of the quartz brick and the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick derived when the amount of heat input to the hot stove is determined by the first process state prediction step is, the closer the value is. A candidate for the target value of the minimum temperature of the quartz brick when the value of the second objective function, which is the objective function that is a weighted sum of the objective function that becomes smaller, is minimized. The hot air according to any one of claims 11 to 13, wherein a target value of the minimum temperature of the quartz brick is reset and a target value of the minimum temperature of the quartz brick is determined until it is obtained. Derivation method of furnace operation index. 現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記第1のプロセス状態予測工程は、前記予測区間と前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出すると共に、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項14〜16の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
The amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the current time is a section determined in units of cycles, and in the control section where the last cycle of the section is a cycle before the first cycle of the prediction section The amount of heat input from the amount of heat input to the hot stove,
In the first process state prediction step, the prediction interval and the control interval are made different for each cycle to derive a predicted value of the minimum temperature of the brick in the plurality of prediction intervals, and in the plurality of control intervals The hot stove operation index derivation method according to any one of claims 14 to 16, wherein an amount of heat input to the hot stove after the present time is determined for each cycle.
前記第1の目的関数の値に対する制約式は、前記第1のプロセスモデルにより計算された、前記熱風炉における送風温度の予測値の最低値と前記熱風炉における送風温度の目標との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値と、前記第1のプロセスモデルにより計算された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを含むことを特徴とする請求項14〜17の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。   The constraint equation for the value of the first objective function is the absolute difference between the lowest value of the predicted value of the blast temperature in the hot stove and the target of the blast temperature in the hot stove calculated by the first process model. The absolute value of the difference between the constraint equation indicating that the value is less than or equal to the threshold value, the target value of the minimum temperature of the quartz brick and the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick calculated by the first process model is equal to or less than the threshold value. The hot-blast furnace operation index derivation method according to claim 14, further comprising a constraint expression indicating that 前記目標蓄熱量導出工程により前記珪石煉瓦最低温度の目標値が導出された後に、前記熱風炉に対する投入熱量の操業指令値を導出する最適追従制御工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第2のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第2のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第2のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第2のプロセスモデルに与えて、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温の予測値を導出し、
前記最適追従制御工程は、前記第2のプロセス状態予測工程により導出された前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる目的関数と、現時点以降の相互に隣接するサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の変動が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第3の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定のサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、前記熱風炉に対する現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項14〜18の何れか1項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
After the target value of the quartz brick minimum temperature is derived by the target heat storage amount derivation step, an optimal follow-up control step of deriving an operation command value of the input heat amount for the hot stove,
A second process state prediction for deriving a predicted value of the process state of the hot stove using a second process model that is a calculation model for calculating the process state of the hot stove by inputting the amount of heat input to the hot stove And having a process
In the second process state prediction step, a candidate for the amount of heat input to the hot stove is given to the second process model to derive a predicted value of the quartz brick lowest temperature in the prediction section,
In the optimum follow-up control step, the predicted value of the minimum temperature of the quartz brick in the prediction section derived in the second process state prediction step is the target of the minimum temperature of the quartz brick derived in the target heat storage amount deriving step. A third objective that is a weighted sum of an objective function that decreases in value as it approaches the value, and an objective function that decreases in value as the change in the amount of heat input to the hot stove in a cycle adjacent to each other after the current time decreases. The input heat quantity candidate for the hot stove is reset until the input heat quantity candidate for the hot stove when the function value is minimized is obtained as the input heat quantity for the hot stove in a predetermined cycle after the present time. The heat input for each cycle after the present time for the hot stove is determined. A hot-air furnace operation index derivation method described.
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記最適追従制御工程は、前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定し、
前記第2のプロセス状態予測工程は、前記予測区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出することを特徴とする請求項19に記載の熱風炉操業指標導出方法。
The amount of heat input to the hot stove in a predetermined cycle after the current time is a section determined in units of cycles, and in the control section where the last cycle of the section is a cycle before the first cycle of the prediction section The amount of heat input from the amount of heat input to the hot stove,
The optimum follow-up control step determines the amount of heat input in units of cycles after the current time to the hot stove in a plurality of the control sections by changing the control sections in units of cycles.
The hot air according to claim 19, wherein the second process state prediction step derives a predicted value of the minimum temperature of the quartz brick in the plurality of prediction sections by changing the prediction sections in units of cycles. Derivation method of furnace operation index.
請求項1〜10の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。   A computer program for causing a computer to function as each means of the hot stove control calculation apparatus according to any one of claims 1 to 10.
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