JP2023039670A - Controller for coke production process, method and program - Google Patents

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稜二 榊原
Ryoji Sakakibara
章 藤井
Akira Fujii
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Abstract

To enable a physical amount representing a carbonized state of coke to be adjusted according to a target value and reduce variations in the physical amount representing the carbonized state of coke.SOLUTION: A controller for a coke production process 100 controls a heat input so as to bring a coke temperature to close to a target temperature. A target furnace temperature calculator 102 uses a coke temperature prediction model to predict a coke temperature on the basis of an influencer including an oven battery temperature. On the basis of an evaluation function including a term representing a difference between the coke temperature predicted by the coke temperature prediction model and the target temperature, the target furnace temperature calculator calculates a target oven battery temperature for a plurality of inter-block times to come, so that the coke temperature is adjusted according to the target temperature. A heat input calculator 103 calculates a heat input according to the target oven battery temperature calculated by the target furnace temperature calculator 102. Thus, considering how the coke temperature for each block will change depending on the oven battery temperature, it is possible to dynamically calculate the target oven battery temperature for a plurality of inter-block times to come.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、コークス製造プロセスの制御装置、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a coke production process control device, method and program.

コークス製造プロセスの制御に関する技術として、特許文献1に記載の技術がある。特許文献1では、ブロック窯出し法を用いており、コークス炉が備える全炭化室を複数の通り(ブロック)にグループ分けしている。そして、将来の装入炭の予測装炭量、予想水分、計画乾留時間、及び実績炉温から各通りの目標炉温をモデルにより演算し、重み付け平均して目標炉団温度(適正炉温)を求め、該目標炉団温度となるよう投入熱量を算出するようにしている。 As a technique related to control of the coke production process, there is a technique described in Patent Document 1. In Patent Document 1, a block kiln discharge method is used, and all the coking chambers provided in the coke oven are grouped into a plurality of streets (blocks). Then, each target furnace temperature is calculated by a model from the predicted coal charge amount, predicted moisture content, planned carbonization time, and actual furnace temperature of the future coal charge, and the weighted average is taken to obtain the target furnace temperature (appropriate furnace temperature). is obtained, and the input heat amount is calculated so as to achieve the target furnace bundle temperature.

特開平9-302350号公報JP-A-9-302350 特開2009-75737号公報JP 2009-75737 A

Flower Pollination Algorithm for Grobal Optimization, arXiv.org, Dec 19, 2013Flower Pollination Algorithm for Global Optimization, arXiv.org, Dec 19, 2013 モデル予測制御-III:一般化予測制御(GPC)とその周辺、増田士朗、山本透、大嶋正裕、システム/制御/情報、2002、Vol46(9)、pp.578-584Model predictive control-III: Generalized predictive control (GPC) and its surroundings, Shiro Masuda, Toru Yamamoto, Masahiro Oshima, System/Control/Information, 2002, Vol46(9), pp. 578-584

しかしながら、上述した特許文献1では、各通りの目標炉温を重み付け平均して目標炉団温度を求めるため、目標炉団温度は各通りの目標炉温と異なる値となる。つまり、この最終決定した目標炉団温度によって各通りのコークス温度がどのような値となるかは考慮されておらず、静的な計算となっている。このため、乾留後のコークス温度を目標温度に近づけることと、乾留後のコークス温度のばらつきを抑制することと、を実現するのが難しい。 However, in Patent Literature 1 described above, the target furnace temperature is determined by weighting and averaging the target furnace temperatures for each pattern, so the target furnace temperature is different from the target furnace temperature for each pattern. In other words, it is a static calculation that does not take into account what values each coke temperature will take depending on the finally determined target furnace bund temperature. For this reason, it is difficult to bring the coke temperature after carbonization closer to the target temperature and suppress variations in the coke temperature after carbonization.

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、コークスの乾留状態を表す物理量を目標値に応じた値にすることと、コークスの乾留状態を表す物理量のばらつきを抑制することと、を実現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 points, and sets the physical quantity representing the carbonization state of coke to a value according to the target value, and suppresses variations in the physical quantity representing the carbonization state of coke. The purpose is to enable the realization of

本発明のコークス製造プロセスの制御装置は、複数の炭化室と複数の燃焼室とを備えるコークス炉において、コークスの乾留状態を表す物理量が目標値に応じた値になるように前記燃焼室に対する投入熱量を制御するコークス製造プロセスの制御装置であって、前記燃焼室の温度である炉温を含む第1影響因子に基づいて前記物理量を予測する物理量予測モデルと、前記第1影響因子の実績値及びスケジュール値のうちの少なくとも一方と、を用いて、前記物理量を予測し、予測した前記物理量と前記物理量の目標値との差を表す項を含む第1の評価関数の値を算出し、算出した第1の評価関数の値に基づいて、目標炉温を算出する目標炉温算出部と、前記目標炉温算出部で算出した前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する投入熱量算出部と、を備える。
本発明のコークス製造プロセスの制御方法は、複数の炭化室と複数の燃焼室とを備えるコークス炉において、コークスの乾留状態を表す物理量が目標値に応じた値になるように前記燃焼室に対する投入熱量を制御するコークス製造プロセスの制御方法であって、前記燃焼室の温度である炉温を含む第1影響因子に基づいて前記物理量を予測する物理量予測モデルと、前記第1影響因子の実績値及びスケジュール値のうちの少なくとも一方と、を用いて、前記物理量を予測し、予測した前記物理量と前記物理量の目標値との差を表す項を含む第1の評価関数の値を算出し、算出した第1の評価関数の値に基づいて、目標炉温を算出する目標炉温算出工程と、前記目標炉温算出工程で算出した前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する投入熱量算出部工程、を備える。
本発明のプログラムは、前記コークス製造プロセスの制御装置の各部としてコンピュータを機能させる。
A control device for a coke production process of the present invention is a coke oven having a plurality of carbonization chambers and a plurality of combustion chambers, wherein the physical quantity representing the carbonization state of coke is a value corresponding to a target value. A control device for a coke production process that controls heat quantity, comprising: a physical quantity prediction model for predicting the physical quantity based on a first influencing factor including a furnace temperature that is the temperature of the combustion chamber; and an actual value of the first influencing factor. and at least one of a schedule value, predicting the physical quantity, calculating a value of a first evaluation function including a term representing a difference between the predicted physical quantity and a target value of the physical quantity, and calculating a target furnace temperature calculation unit for calculating a target furnace temperature based on the value of the first evaluation function calculated; and an input heat amount calculation unit for calculating an input heat amount corresponding to the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit And prepare.
A method for controlling a coke production process according to the present invention is a coke oven having a plurality of carbonization chambers and a plurality of combustion chambers, wherein the physical quantity representing the carbonization state of coke is a value corresponding to a target value. A control method for a coke production process that controls heat quantity, comprising: a physical quantity prediction model for predicting the physical quantity based on a first influencing factor including furnace temperature, which is the temperature of the combustion chamber; and an actual value of the first influencing factor. and at least one of a schedule value, predicting the physical quantity, calculating a value of a first evaluation function including a term representing a difference between the predicted physical quantity and a target value of the physical quantity, and calculating a target furnace temperature calculating step for calculating a target furnace temperature based on the value of the first evaluation function calculated; a process.
The program of the present invention causes a computer to function as each part of the control device for the coke production process.

本発明によれば、コークスの乾留状態を表す物理量を目標値に応じた値にすることと、コークスの乾留状態を表す物理量のばらつきを抑制することと、を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to set the physical quantity representing the carbonization state of coke to a value corresponding to a target value, and to suppress variations in the physical quantity representing the carbonization state of coke.

第1実施形態に係るコークス製造プロセスの制御装置の機能構成を示す図である。1 is a diagram showing a functional configuration of a control device for a coke production process according to a first embodiment; FIG. コークス炉の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a coke oven. 乾留中のコークス炉の様子の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the appearance of the coke oven during carbonization. 窯出し(押出)作業中のコークス炉の様子の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the appearance of the coke oven during kiln discharge (extrusion) work. 一の炭化室における装炭から押出までのコークス温度及び炉団温度の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in coke temperature and furnace bundle temperature from charging to extrusion in one coking chamber; 第1実施形態における目標炉温算出部の処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing processing of a target furnace temperature calculator in the first embodiment; 図5のフローチャートにおける処理の概要を説明するための図である。6 is a diagram for explaining an outline of processing in the flowchart of FIG. 5; FIG. 第1実施形態における投入熱量算出部の処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows processing of an input calorific value calculation part in a 1st embodiment. 炉団温度、コークス温度、及び投入熱量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between furnace bed temperature, coke temperature, and input heat amount. 第2実施形態におけるコークス温度予測モデルを説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a coke temperature prediction model in the second embodiment; FIG. 実施例1の結果を示す特性図である。4 is a characteristic diagram showing the results of Example 1. FIG. 第3実施形態における目標炉温算出部及び投入熱量算出部の処理を示すフローチャートである。10 is a flow chart showing processing of a target furnace temperature calculator and an input heat amount calculator in the third embodiment. 図11のフローチャートにおける処理の概要を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an outline of processing in the flowchart of FIG. 11; 実施例2の結果を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the results of Example 2; 窯出しの遅れがコークス温度に与える影響を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of the delay in taking out from the kiln on the coke temperature; 第4実施形態に係るコークス製造プロセスの制御装置の機能構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the functional configuration of a control device for coke production process according to a fourth embodiment; 第4実施形態における目標炉温算出部、投入熱量算出部、及び乾留時間補正部の処理を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows processing of a target furnace temperature calculation part, an input heat quantity calculation part, and a carbonization time correction part in a 4th embodiment. 窯出しの遅れの一例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a delay in taking out the kiln; 窯出しの遅れの他の一例を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the delay in taking out the kiln; 実施例3の結果を示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing the results of Example 3; 窯出しの遅れの発生時のオペレータの判断による操業がコークス温度に与える影響を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the influence of the operator's judgment on the coke temperature when the kiln-out is delayed. 乾留予定時間の補正の方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of correction|amendment of a dry distillation scheduled time. 第6実施形態に係るコークス製造プロセスの制御装置の機能構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the functional configuration of a coke production process control device according to a sixth embodiment; 第6実施形態における目標炉温算出部、投入熱量算出部、及び目標炉温補正部の処理を示すフローチャートである。14 is a flow chart showing processing of a target furnace temperature calculator, an input heat quantity calculator, and a target furnace temperature corrector in the sixth embodiment. 目標炉団温度パターンを補正する処理の概要を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of processing for correcting a target furnace bundle temperature pattern;

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図2、図3A及び図3Bを参照して、コークス炉1の概略構成、及びコークス製造プロセスの概要を説明する。
コークス炉1では、炭化室(窯)2と燃焼室3とが炉壁4を介して交互に配置されている。炭化室2は、装炭された石炭を乾留してコークスを得る。燃焼室3は、燃料ガスを燃焼させることにより、炭化室2を高温に保つ。
Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]
A schematic configuration of the coke oven 1 and an overview of the coke production process will be described with reference to FIGS. 2, 3A and 3B.
In a coke oven 1 , carbonization chambers (kilns) 2 and combustion chambers 3 are alternately arranged with oven walls 4 interposed therebetween. The carbonization chamber 2 dry-distills the charged coal to obtain coke. The combustion chamber 3 keeps the carbonization chamber 2 at a high temperature by burning the fuel gas.

コークス炉1によるコークス製造プロセスにおいて、窯出し装炭作業には、所謂ブロック窯出し法が採用される。窯出し装炭作業とは、押出機により炭化室2からコークスを押し出す作業(窯出し作業)と、引き続きその炭化室2に石炭を供給する作業(装炭作業)とで構成される。なお、以下では、窯出しのことを押出とも呼ぶ。ブロック窯出し法では、全炭化室2を複数のブロック(以下、通りと呼ぶ)に分割する。本実施形態では5の通りに分割している。具体的には1の通り(炭化室No.1、6、11、16…)、2の通り(炭化室No.2、7、12、17…)、3の通り(炭化室No.3、8、13、18…)、4の通り(炭化室No.4、9、14、19…)、及び5の通り(炭化室No.5、10、15、20…)のように5窯間隔で分割している。そして、窯出し装炭順序は、例えば1の通り、3の通り、5の通り、2の通り、4の通りの順として、急激な温度低下を防止するようにしている。また、各通りの中では、若番から順に窯出し装炭作業を行う。ある通りで窯出し装炭作業を終了したタイミングから、次の通り(上記例では例えば1の通りの次の3の通り)で窯出し装炭作業を終了するタイミングまでの時間を通り時間と呼ぶ。通り時間は、一般的に3~6時間程度になる。なお、本実施形態は、ブロック窯出し法に限定されない。例えば、以下の説明において、通り(ブロック)を個々の炭化室2として扱えば、1つの炭化室2の単位で窯出し装炭作業を実行する場合についても適用することができる。 In the coke production process by the coke oven 1, a so-called block kiln discharging method is adopted for the kiln discharging coal charging operation. The unloading coal charging operation consists of the operation of pushing out coke from the coking chamber 2 with an extruder (kiln unloading operation) and the subsequent operation of supplying coal to the coking chamber 2 (charging operation). In addition, below, taking out from a kiln is also called extrusion. In the block kiln method, the entire carbonization chamber 2 is divided into a plurality of blocks (hereinafter referred to as blocks). In this embodiment, it is divided into 5 ways. Specifically, as shown in 1 (carbonization chambers No. 1, 6, 11, 16, . . . ), 2 (carbonization chambers No. 2, 7, 12, 17, . 8, 13, 18 . . . ), 4 streets (carbonization chamber No. 4, 9, 14, 19 . is divided by Then, the charging order of unloading from the kiln is, for example, 1st, 3rd, 5th, 2nd, and 4th order to prevent rapid temperature drop. Also, in each street, the kiln loading work is carried out in order from the young number. The time from the timing when the coal charging work for taking out the kiln is completed in a certain way to the timing when the charging work for taking out the kiln is completed in the following way (for example, in the above example, the third way after the 1st way) is called time. . Travel time is generally around 3-6 hours. In addition, this embodiment is not limited to the block kiln extraction method. For example, if each block is treated as an individual coking chamber 2 in the following description, it can also be applied to the case where the kiln charging work is carried out in units of one coking chamber 2 .

また、コークス炉製造プロセスにおいては、全燃焼室3の投入熱量を一括で調整し、各通りの平均的な乾留状態を制御する炉団制御を行う。すなわち、コークス炉1への投入熱量は、全燃焼室3に対して設置された一の調整弁5を操作するにより制御される。調整弁5は、燃料ガス及び燃焼用空気の混合気体の流量を調整するための弁である。また、調整弁5は、後述するコークス製造プロセスの制御装置100の制御下で、不図示のアクチュエータを介して操作される。全燃焼室3の温度の代表値を炉団温度と呼ぶ。例えば全燃焼室3のうちの複数の燃焼室3に、燃焼室3の雰囲気温度を測定する温度計6を設置し、温度計6が設置された燃焼室の平均温度を炉団温度とする。本実施形態では、コークス炉1の燃焼室3における温度である炉温が炉団温度であるものとする。なお、本実施形態の手法は、全燃焼室3の投入熱量を一括で調整する場合に限定されない。例えば、1つの炭化室2の単位で窯出し装炭作業を実行する場合、各燃焼室3に調整弁及びアクチュエータを設置し、炭化室2ごとに乾留状態(投入熱量)を制御しても良い。また、温度計6は、全燃焼室3のそれぞれに設置されていても、一部の燃焼室3にのみ設置されていても良い。例えば、全ての燃焼室3に温度計6を設置し、炉団温度に代えて各燃焼室3の温度を炉温として用いても良い。 Further, in the coke oven manufacturing process, the amount of heat input to all the combustion chambers 3 is collectively adjusted, and furnace group control is performed to control the average carbonization state of each process. That is, the amount of heat input to the coke oven 1 is controlled by operating one regulating valve 5 installed for all the combustion chambers 3 . The adjustment valve 5 is a valve for adjusting the flow rate of the mixed gas of fuel gas and combustion air. In addition, the regulating valve 5 is operated via an actuator (not shown) under the control of a control device 100 for the coke production process, which will be described later. A representative value of the temperature of all the combustion chambers 3 is called a furnace bundle temperature. For example, a plurality of combustion chambers 3 out of all the combustion chambers 3 are provided with thermometers 6 for measuring the ambient temperature of the combustion chambers 3 , and the average temperature of the combustion chambers in which the thermometers 6 are provided is defined as the furnace bundle temperature. In the present embodiment, the oven temperature, which is the temperature in the combustion chamber 3 of the coke oven 1, is assumed to be the oven bundle temperature. Note that the method of the present embodiment is not limited to the case of collectively adjusting the amount of heat input to all the combustion chambers 3 . For example, when the kiln charging work is carried out in units of one coking chamber 2, a control valve and an actuator may be installed in each combustion chamber 3 to control the dry distillation state (input heat amount) for each coking chamber 2. . Further, the thermometers 6 may be installed in each of all the combustion chambers 3 or may be installed only in some of the combustion chambers 3 . For example, thermometers 6 may be installed in all the combustion chambers 3, and the temperature of each combustion chamber 3 may be used as the furnace temperature instead of the furnace bundle temperature.

上述したようにコークスは、押出機により炭化室2から押し出される。図3Bに示す例では、押出機に備わる押出ラム7により炭化室2から押し出されたコークス10は、ガイド車9を経由して、ガイド車9の下方に配置された不図示の消火車に排出され、当該消火車により下工程に運搬される。なお、ガイド車9は、窯出し装炭作業を行う炭化室2の位置に移動する。図3Bでは、図3Bの下に位置する炭化室2で製造されたコークス10を、ガイド車9を経由して不図示の消火車に排出して窯出し装炭作業が終了した後、ガイド車9が図3Bの上に位置する炭化室2に移動することを、移動後のガイド車9を二点鎖線で示すことにより表している。また、図3Bでは、ガイド車9の内部に、非接触でコークス10の温度を測定する温度計8が設置されているものとする。温度計8は、ガイド車9に設けられている窓部を介してガイド車9の内部のコークス10の通過経路を臨むように設置されている。このように本実施形態では、コークス10の窯出し作業の最中(押出時)に炭化室2から出た直後のコークスの温度を測定するものとする。しかしながら、炭化室2から出たコークスの温度を測定していれば、コークス10の温度は、必ずしもこのようにして測定される必要はない。このような炭化室2から排出された際(押出時)のコークス10の温度をコークス温度と呼ぶ。 As described above, coke is extruded from the coke chamber 2 by an extruder. In the example shown in FIG. 3B, the coke 10 extruded from the coke chamber 2 by the extrusion ram 7 provided in the extruder passes through the guide wheel 9 and is discharged to a fire extinguishing wheel (not shown) arranged below the guide wheel 9. and transported to the downstream process by the fire extinguishing vehicle. In addition, the guide wheel 9 moves to the position of the carbonization chamber 2 where the kiln charging work is carried out. In FIG. 3B, after the coke 10 produced in the coke chamber 2 located below FIG. The movement of guide wheel 9 to the carbonization chamber 2 positioned above in FIG. Also, in FIG. 3B, it is assumed that a thermometer 8 for measuring the temperature of the coke 10 in a non-contact manner is installed inside the guide wheel 9 . The thermometer 8 is installed so as to view the passing path of the coke 10 inside the guide wheel 9 through a window provided in the guide wheel 9 . As described above, in the present embodiment, the temperature of the coke immediately after coming out of the coke chamber 2 is measured while the coke 10 is being taken out from the kiln (at the time of extrusion). However, the temperature of the coke 10 does not necessarily have to be measured in this manner if the temperature of the coke exiting the coke chamber 2 is measured. The temperature of the coke 10 when it is discharged from the carbonization chamber 2 (at the time of extrusion) is called the coke temperature.

コークス温度は、例えば、図3Bに示す温度計8による測定値により算出される。押出ラム7により炭化室2からコークス10を押し出しているときに、炭化室2から順次排出されるコークス10の温度を、温度計8で測定し、測定した各時刻及び各位置における温度の平均値(測定した各時刻及び各位置における温度の和を、温度の測定数で割った値)を、当該炭化室2で製造されたコークス10の温度とする。そして、1つの通りに属する炭化室2で製造されたコークス10の温度の平均値を、コークス温度(通り平均値)とする。通り平均値は、算術平均値(1つの通りに属する炭化室2で製造されたコークスの温度の和を、当該通りに属する炭化室2の数で割った値)である。なお、コークス温度は、炭化室2から排出された直後のコークス10の温度であることが好ましいため、図3Bに示すようにしてコークス温度を定めるものとするが、コークス温度を測定するための温度計やコークス温度の定め方自体は、例えば、コークス工場で採用されているものを用いればよく、以上のようなものに限定されない。 The coke temperature is calculated, for example, from the measured value by the thermometer 8 shown in FIG. 3B. While the coke 10 is being pushed out of the coke chamber 2 by the extrusion ram 7, the temperature of the coke 10 sequentially discharged from the coke chamber 2 is measured with a thermometer 8, and the average temperature at each time and each position measured. (A value obtained by dividing the sum of the temperatures measured at each time and each position by the number of temperature measurements) is taken as the temperature of the coke 10 produced in the coking chamber 2 . Then, the average value of the temperatures of the coke 10 produced in the coke chambers 2 belonging to one street is taken as the coke temperature (average value of the street). The street average value is the arithmetic average value (value obtained by dividing the sum of the coke temperatures produced in the coke chambers 2 belonging to one street by the number of the coking chambers 2 belonging to the street). Since the coke temperature is preferably the temperature of the coke 10 immediately after being discharged from the coke chamber 2, the coke temperature is determined as shown in FIG. 3B. The method of determining the meter and the coke temperature itself may be, for example, what is used in coke plants, and is not limited to the above.

図1に、第1実施形態に係るコークス製造プロセスの制御装置100(以下、単に制御装置と呼ぶ)の機能構成を示す。なお、制御装置100のハードウェアは、例えば、中央処理装置などのプロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、及び出力装置を備える情報処理装置を用いることにより実現される。また、処理装置300のハードウェアは、PLC(Programmable Logic Controller)により実現されてもよいし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。
制御装置100は、入力部101と、目標炉温算出部102と、投入熱量算出部103と、投入熱量設定部104とを備え、コークス温度(つまり、押出時のコークス温度)が、予め定められた目標温度に応じた値になるように投入熱量を制御する。
FIG. 1 shows the functional configuration of a control device 100 (hereinafter simply referred to as a control device) for a coke production process according to the first embodiment. Note that the hardware of the control device 100 is realized by using an information processing device that includes a processor such as a central processing unit, a main storage device, an auxiliary storage device, an input device, and an output device, for example. Further, the hardware of the processing device 300 may be implemented by a PLC (Programmable Logic Controller), or may be implemented by dedicated hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
The control device 100 includes an input unit 101, a target furnace temperature calculation unit 102, an input heat amount calculation unit 103, and an input heat amount setting unit 104, and the coke temperature (that is, the coke temperature during extrusion) is set in advance. The input heat amount is controlled so that it becomes a value according to the target temperature.

入力部101は、コークス製造プロセスの操業データを入力する。操業データには、現在から過去の操業の実績値と、将来の操業のスケジュール値とが含まれる。より詳細には、操業の実績値は、コークス製造プロセスの制御内容と操業状態を示すデータを含み、例えば上述した各温度計8の測定値や炉団温度などのコークス温度へ影響を及ぼす影響因子である第1影響因子や、投入熱量などの炉団温度への影響因子である第2影響因子、コークス炉1に押し入れられる前のコークスの情報を含む。また、操業のスケジュール値には、例えば、コークス温度の目標値(目標温度)や、コークス炉の稼働率、装炭量等の各種のスケジュール値が含まれる。記憶部200は、コークス製造プロセスの操業データを時刻などの時系列が分かる情報と共に記憶しており、入力部101は、記憶部200から操業データを入力する。例えば、温度計8による測定値など、コークス製造プロセスを監視するために設置された各種センサのセンサ値が記憶部200に周期的に格納されることで、コークス製造プロセスの状態をリアルタイムに監視することが可能になっている。また、上述のようにして温度計6の測定値から得られるコークス温度(通り平均値)も操業データの1つ(コークス温度の実績値)として記憶部200に記憶されているものとする。なお、入力部101が記憶部200から操業データを入力する例としたが、入力部101は、外部機器からネットワークを介して操業データを入力したり、ユーザが操業データを直接入力したりする形態としてもよい。制御装置100が記憶部200を備えていても良い。 The input unit 101 inputs operating data of the coke production process. The operational data includes current and past operational performance values and future operational schedule values. More specifically, the actual value of the operation includes data indicating the control content and operation state of the coke production process, for example, the measured value of each thermometer 8 described above and the temperature of the furnace bed. Influence factors that affect the coke temperature and the second influencing factor, which is an influencing factor on furnace bundle temperature such as input heat amount, and coke information before being pushed into the coke oven 1. Further, the operation schedule values include, for example, various schedule values such as a coke temperature target value (target temperature), coke oven operating rate, and coal charge amount. The storage unit 200 stores operation data of the coke production process together with information such as time that shows the chronological order. For example, the sensor values of various sensors installed to monitor the coke production process, such as the values measured by the thermometer 8, are periodically stored in the storage unit 200, thereby monitoring the state of the coke production process in real time. is possible. It is also assumed that the coke temperature (average value) obtained from the measured value of the thermometer 6 as described above is also stored in the storage unit 200 as one of the operation data (actual value of the coke temperature). Although the input unit 101 inputs operation data from the storage unit 200 as an example, the input unit 101 may input operation data from an external device via a network, or the user may directly input operation data. may be The control device 100 may include the storage section 200 .

目標炉温算出部102は、炉団温度を含むコークス温度への影響因子(第1影響因子)に基づいてコークス温度を予測するためのコークス温度予測モデルを用いて、上述したようにして測定されるコークス温度が目標温度(目標値)に応じた値になるように、将来の複数の通り時間(=N×通り時間(Nは2以上の整数。図2ではN=5))の目標炉団温度を算出する。目標炉温算出部102は、詳細は後述するが、コークス温度予測機能と、炉団温度最適化機能とを有する。コークス温度予測機能は、コークス温度予測モデルを用いて、コークス温度を予測する。炉団温度最適化機能は、コークス温度予測モデルにより予測したコークス温度と、コークス温度の目標温度との差を表す項を含む評価関数に基づいて、目標炉団温度を算出する。 The target furnace temperature calculation unit 102 uses the coke temperature prediction model for predicting the coke temperature based on the influence factor (first influence factor) on the coke temperature including the oven bundle temperature, and is measured as described above. A target furnace for a plurality of future time (= N × time (N is an integer of 2 or more, N = 5 in FIG. 2)) so that the coke temperature in the future becomes a value according to the target temperature (target value) Calculate the mass temperature. The target furnace temperature calculator 102 has a coke temperature prediction function and a furnace bundle temperature optimization function, details of which will be described later. The coke temperature prediction function uses a coke temperature prediction model to predict coke temperature. The furnace cascade temperature optimization function calculates a target cascade temperature based on an evaluation function including a term representing the difference between the coke temperature predicted by the coke temperature prediction model and the target coke temperature.

投入熱量算出部103は、目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度に応じた投入熱量を算出する。投入熱量算出部103は、詳細は後述するが、炉団温度予測機能と、投入熱量最適化機能とを有する。炉団温度予測機能は、投入熱量を含む炉団温度への影響因子(第2影響因子)に基づいて炉団温度を予測する炉団温度予測モデルを用いて、炉団温度を予測する。投入熱量最適化機能は、炉団温度予測モデルにより予測した炉団温度と、目標炉団温度との差を表す項を含む評価関数に基づいて、目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度を使用して、投入熱量を算出する。 The input heat amount calculation unit 103 calculates the input heat amount according to the target furnace bundle temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 . The input heat amount calculation unit 103 has a furnace bundle temperature prediction function and an input heat amount optimization function, which will be described later in detail. The furnace cascade temperature prediction function predicts the cascade temperature using a furnace cascade temperature prediction model that predicts the furnace cascade temperature based on factors (second influencing factors) that affect the furnace cascade temperature, including the amount of heat input. The input heat quantity optimization function calculates the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 based on an evaluation function including a term representing the difference between the furnace temperature predicted by the furnace temperature prediction model and the target furnace temperature. The temperature is used to calculate the heat input.

投入熱量設定部104は、投入熱量算出部103で算出した投入熱量をコークス製造プロセスに反映させるように、不図示のアクチュエータの制御装置に出力する。当該アクチュエータの制御装置は、不図示のアクチュエータを介して調整弁5(図2参照)を操作して、調整弁5の開度を、投入熱量算出部103で算出した投入熱量に対応する開度にする。 The input heat amount setting unit 104 outputs the input heat amount calculated by the input heat amount calculation unit 103 to a controller for an actuator (not shown) so as to reflect the input heat amount in the coke production process. The control device of the actuator operates the adjustment valve 5 (see FIG. 2) via an actuator (not shown) to adjust the opening of the adjustment valve 5 to the opening corresponding to the input heat amount calculated by the input heat amount calculation unit 103. to

以下、目標炉温算出部102及び投入熱量算出部103について詳述する。
まず、投入熱量算出部103で用いる炉団温度予測モデルについて説明する。
炉団温度予測モデルは、投入熱量を含む第2影響因子に基づいて炉団温度を予測するモデルである。本実施形態では、式(1)に示すように、予測対象の炉団温度よりも過去の炉団温度を説明変数として含む回帰モデルを採用する。Troは炉団温度[℃]、Qは投入熱量[GJ/h]、Sは装炭量[トン]、Wは石炭水分量[%]を表す。また、tは現在時刻の規定時間先(以下は規定時間を1時間として説明)の時間を表す。目的変数とするΔTro(t)、説明変数とするΔQ(t-i)、ΔTro(t-i)、ΔS(t-i)、ΔW(t-i)は、それぞれ、炉団温度Tro、投入熱量Q、炉団温度Tro、装炭量S、石炭水分量Wの1時間前からの変化量で表される。
The target furnace temperature calculator 102 and input heat quantity calculator 103 will be described in detail below.
First, the furnace bundle temperature prediction model used in the input heat quantity calculation unit 103 will be described.
The furnace bundle temperature prediction model is a model that predicts the furnace bundle temperature based on the second influencing factor including the input heat amount. In this embodiment, as shown in Equation (1), a regression model is employed that includes, as an explanatory variable, past furnace bundle temperatures rather than prediction target furnace bundle temperatures. Tro represents the temperature of the furnace bed [°C], Q represents the amount of input heat [GJ/h], S represents the amount of coal charge [ton], and W represents the moisture content of coal [%]. Further, t represents a specified time ahead of the current time (hereinafter, the specified time is assumed to be one hour). ΔT ro (t) as the objective variable and ΔQ(t−i), ΔT ro (t−i), ΔS(t−i) and ΔW(t−i) as the explanatory variables are the furnace bundle temperature T ro , input heat quantity Q, furnace bundle temperature T ro , coal charge S, and coal moisture content W are expressed by the amount of change from one hour before.

Figure 2023039670000002
Figure 2023039670000002

表1に、本実施形態で用いる炉団温度予測モデルの説明変数(○)と目的変数(★)との関係を示す。時間遅れを考慮するために、1時間周期で連続する複数の期間分の実績値、(炉団温度Tro以外については)将来1時間先のスケジュール値を説明変数に与える値として用いて、炉団温度予測モデルにより、目的変数である将来1時間先の炉団温度を予測する。詳細には、1時間先(t)~5時間前(t-6)までの○で示す各項目を説明変数に採用している。炉団温度には、操業起因の周期的な変動が存在するため、前処理として移動平均フィルタを適用し、周期変動を抑制するのが好ましい。 Table 1 shows the relationship between explanatory variables (○) and objective variables (★) of the furnace bundle temperature prediction model used in this embodiment. In order to consider the time delay, actual values for multiple consecutive periods in a one-hour cycle and schedule values for one hour in the future (except for the furnace bundle temperature T ro ) are used as explanatory variables. The bundle temperature prediction model predicts the furnace bundle temperature one hour in the future, which is the objective variable. Specifically, each item indicated by a circle from 1 hour ahead (t) to 5 hours ahead (t-6) is adopted as an explanatory variable. Since the furnace bed temperature has periodic fluctuations due to operation, it is preferable to apply a moving average filter as a pretreatment to suppress periodic fluctuations.

Figure 2023039670000003
Figure 2023039670000003

炉団温度予測モデルにおける目的変数および説明変数の具体的な内容について以下に説明する。
<目的変数>
ΔTro(t):時刻t-1から時刻tまでの炉団温度Troの変化分(ΔTro(t)=Tro(t)-Tro(t-1))
<説明変数>
ΔQ(t-i):時刻t-i-1から時刻t-iまでの投入熱量Qの変化分(ΔQ(t-i)=Q(t-i)-Q(t-i-1)
ΔTro(t-i):時刻t-i-1から時刻t-iまでの炉団温度Troの変化分(ΔTro(t-i)=Tro(t-i)-Tro(t-i-1)
ΔS(t-i):時刻t-i-1から時刻t-iまでの装炭量Sの変化分(ΔS(t-i)=S(t-i)-S(t-i-1)
ΔW(t-i)は、時刻t-i-1から時刻t-iまでの石炭水分量Wの変化分(ΔW(t-i)=W(t-i)-W(t-i-1)
Specific contents of objective variables and explanatory variables in the furnace bundle temperature prediction model are described below.
<Objective variable>
ΔT ro (t): change in furnace bundle temperature T ro from time t−1 to time t (ΔT ro (t)=T ro (t)−T ro (t−1))
<Explanatory variable>
ΔQ(ti): change in input heat quantity Q from time ti-1 to time ti (ΔQ(ti)=Q(ti)-Q(ti-1)
ΔT ro (t−i): change in furnace bundle temperature T ro from time t−i−1 to time t−i (ΔT ro (t−i)=T ro (t−i)−T ro (t -i-1)
ΔS(ti): change in the amount of charge S from time ti-1 to time ti (ΔS(ti)=S(ti)-S(ti-1)
ΔW(ti) is the amount of change in coal moisture content W from time ti-1 to time ti (ΔW(ti)=W(ti)-W(ti-1 )

式(1)の係数ai、bi、ci、diは、それぞれ、説明変数であるΔQ(t-i)、ΔTro(t-i)、ΔS(t-i)、ΔW(t-i)に対する係数である。係数ai、bi、ci、diとして、コークス炉1の過去の操業結果に式(1)の形が最も合うときの係数が別途求められる。例えば、コークス炉1の過去の操業結果から得られる、一組のΔQ(t-i)、ΔTro(t-i)、ΔS(t-i)、及びΔW(t-i)のデータを1つの教師データとして多数の教師データを作成し、教師データを用いて重回帰分析を実行することにより係数ai、bi、ci、diを求めればよい。 Coefficients a i , b i , c i , and d i in equation (1) are explanatory variables ΔQ(t−i), ΔT ro (t−i), ΔS(t−i), ΔW(t - is the coefficient for i). As the coefficients a i , b i , c i , and d i , the coefficients that best match the past operation results of the coke oven 1 with the form of Equation (1) are obtained separately. 1 The coefficients a i , b i , c i , and d i can be obtained by creating a large number of teacher data as one teacher data and executing multiple regression analysis using the teacher data.

なお、装炭量Sは、予測対象のコークス炉1に含まれる全ての炭化室2における値の合計値であり、石炭水分量Wは、予測対象のコークス炉1に含まれるすべての炭化室2における値の平均値である。なお、石炭水分量Wは、例えば、石炭の質量割合(質量%)で表される。また、説明変数であるΔQ(t-i)、ΔTro(t-i)、ΔS(t-i)、ΔW(t-i)を求める際に過去の値については実績値を用い、将来の値についてはスケジュール値(操業スケジュールで定められている値)又は既に式(1)で算出したΔTro(t)により求められる炉団温度Tro(t)を用いる。tの値を1時間ずつ更新することで、将来の各時刻tにおける炉団温度Tro(t)が算出される。本実施形態においては、式(1)が本発明でいう炉温予測モデルに相当する。 Note that the coal charge amount S is the total value of the values in all the coking chambers 2 included in the coke oven 1 to be predicted, and the coal moisture content W is the total value of all the coking chambers 2 included in the coke oven 1 to be predicted. is the mean value of the values in In addition, the coal moisture content W is represented by the mass ratio (mass%) of coal, for example. In addition, when obtaining explanatory variables ΔQ(ti), ΔT ro (ti), ΔS(ti), and ΔW(ti), actual values are used for past values, and future values are As for the value, the schedule value (value determined in the operation schedule) or the furnace bundle temperature T ro (t) obtained from ΔT ro (t) already calculated by the equation (1) is used. By updating the value of t every hour, the furnace bundle temperature T ro (t) at each future time t is calculated. In this embodiment, Equation (1) corresponds to the furnace temperature prediction model referred to in the present invention.

なお、本発明を適用する上で、炉団温度予測モデルは必ずしもこの形でなくてもよく、例えば、変化量の与え方を変更したり、目的変数の絶対値を直接予測したりしてもよい。また、モデルの構築手法としても、必ずしも式(1)の線形式(線形回帰モデル)でなくてよく、例えば物理モデル(物理現象を表す微分方程式(又は当該微分方程式を離散化した式)を含むモデル)や、式(1)以外の機械学習による予測モデル等としてもよい。 In applying the present invention, the furnace bundle temperature prediction model does not necessarily have to be in this form. good. Also, the model construction method does not necessarily have to be the linear formula (linear regression model) of formula (1). model), or a prediction model based on machine learning other than formula (1), or the like.

次に、目標炉温算出部102で用いるコークス温度予測モデルについて説明する。
ここで、一の炭化室2における装炭作業の開始から窯出し作業の終了までの時間を乾留サイクルと呼ぶ。本実施形態では、乾留サイクルにおける1サイクルは、連続して窯出し装炭作業が行われる5つの各通りの通り時間の和となる。コークス温度予測モデルは、炉団温度を含む第1影響因子に基づいてコークス温度を予測するモデルである。本実施形態では、式(2)に示すように、単一の炭化室2の物理現象に基づく回帰モデルを採用する。Tcoはコークス温度[℃]、Troは炉団温度[℃]、ttは通り時間[hr]、tkは乾留時間[hr]、Sは装炭量[トン]、Wは石炭水分量[%]を表す。また、n-j(図4に示すn-9~n)は、乾留サイクルを通りの数で分割した期間を特定する変数であり、各期間は、通り時間と同じ時間である。本実施形態では、5窯間隔で窯出し装炭が行われるため、一の炭化室2における装炭から押出までは5つの通り時間(n~n-4の5つの期間とn-5~n-9の5つの期間)に分割される。2つの変数n-jの値が連続する値である場合、当該2つの変数で特定される期間は、連続する期間であることを表す(例えば、nの期間とn-1の期間とは連続する期間である)。連続するn、n-1の期間について、窯出し装炭順序が、1の通り、3の通り、5の通り、2の通り、4の通りの順であり、nの期間で1の通りにおける窯出し装炭作業が行われる場合についてより具体的に説明すると、nの期間は、1の通りにおける窯出し装炭作業が行われる期間であり、当該1の通りの通り時間と同じ時間の期間である。また、n-1の期間は、4の通りにおける窯出し装炭作業が行われる期間であり、当該4の通りの通り時間と同じ期間である。以下では、n-jの期間で窯出し装炭作業が行われる通りをn-jの期間に対応する通りと呼ぶこととする。
Next, the coke temperature prediction model used by the target furnace temperature calculator 102 will be described.
Here, the time from the start of charging work in one of the coking chambers 2 to the end of taking out the kiln is called a dry distillation cycle. In the present embodiment, one cycle in the carbonization cycle is the sum of the time for each of the five consecutive kiln charging operations. The coke temperature prediction model is a model that predicts the coke temperature based on the first influencing factors including the oven bund temperature. In this embodiment, a regression model based on the physical phenomenon of a single coking chamber 2 is employed as shown in Equation (2). T co is coke temperature [°C], T ro is furnace bed temperature [° C], t t is quenching time [hr], t k is carbonization time [hr], S is coal charge [ton], W is coal moisture It represents the amount [%]. Also, nj (n-9 to n shown in FIG. 4) is a variable that specifies the periods obtained by dividing the carbonization cycle by the number of streets, and each period is the same time as the time period. In this embodiment, since the kiln charging is carried out at intervals of 5 kilns, there are 5 periods from charging to extrusion in one coking chamber 2 (five periods of n to n-4 and n-5 to n -9 periods). When the values of two variables n−j are consecutive values, the periods specified by the two variables represent consecutive periods (for example, period n and period n−1 are consecutive period). For consecutive n, n-1 periods, the firing order is 1st, 3rd, 5th, 2nd, 4th, and in 1st in n period More specifically, when the kiln charging work is carried out, the period of n is the period during which the kiln charging work is carried out in one way, and the period of time is the same as the one way time. is. In addition, the period of n−1 is the period during which the kiln charging work is carried out in 4 ways, and is the same period as the time in 4 ways. Hereinafter, the street on which the kiln charging operation is performed during the nj period will be referred to as the street corresponding to the nj period.

Figure 2023039670000004
Figure 2023039670000004

式(2)において目的変数とするΔTco(n)、説明変数とするΔTro(n)、Δtt(n)、Δtk(n)、ΔS(n)、ΔW(n)は、それぞれ、コークス温度Tco、炉団温度Tro、通り時間tt、乾留時間tk、装炭量S、石炭水分量Wの、同じ炭化室の乾留サイクルにおける1サイクル前(5通り前)からの変化量で表される。図4に、一の炭化室における装炭から押出までのコークス温度及び炉団温度の変化を示す。図4は、一の炭化室における装炭から押出までの乾留サイクルにおける2サイクル(2回の乾留サイクル)分を示す。 In equation (2), ΔT co (n), which is the objective variable, and ΔT ro (n), Δt t (n), Δt k (n), ΔS (n), and ΔW (n), which are explanatory variables, are respectively Changes in coke temperature T co , furnace bed temperature T ro , rolling time t t , carbonization time t k , coal charge S, and coal moisture content W from one cycle (five times before) in the same carbonization chamber carbonization cycle Expressed in quantity. FIG. 4 shows changes in coke temperature and furnace bed temperature from charging to extrusion in one coking chamber. FIG. 4 shows two cycles (two dry distillation cycles) in the dry distillation cycle from charging to extrusion in one coking chamber.

表2に、本実施形態で用いるコークス温度予測モデルの説明変数(○)と目的変数(★)との関係を示す。乾留中の操業データを説明変数として用いて、コークス温度予測モデルにより、目的変数である各炭化室のコークス温度を予測する。詳細には、炉団温度及び通り時間は、装炭から押出までの通り毎の値をそれぞれ使用する。乾留時間、装炭量、石炭水分量は、乾留サイクルにおける最初の装炭時等において与えられる乾留サイクル毎の値をそれぞれ使用する。 Table 2 shows the relationship between explanatory variables (○) and objective variables (★) of the coke temperature prediction model used in this embodiment. Using the operational data during carbonization as an explanatory variable, the coke temperature prediction model predicts the coke temperature in each coke chamber, which is the objective variable. Specifically, furnace cascade temperature and run time use respective run-by-run values from charging to extrusion. For the carbonization time, coal charge amount, and coal moisture content, values for each carbonization cycle, which are given at the time of the first coal charge in the carbonization cycle, are used.

Figure 2023039670000005
Figure 2023039670000005

コークス温度予測モデルにおける目的変数および説明変数の具体的な内容について、図4を参照しながら以下に説明する。図4においては、nの期間に対応する通りにおけるコークス温度を、nの期間に対応する通りの直前の通り(の最後の窯出し作業)が終了したタイミング、又は、nの期間に対応する通り(の最初の装炭作業)が開始するタイミングで予測するものとする。この場合、nの期間よりも前の各期間n-9~n-1は、既にコークス温度の予測が終了している期間になる。例えば、期間nの直前に行われるコークス温度の予測は、n-1の期間に対応する通りにおけるコークス温度の予測である。この場合、以下の説明において、n-1~n~9の期間をそれぞれn-2~n~10の期間としてn-1の期間に対する通りにおけるコークス温度の予測が行われている。なお、窯出し作業及び装炭作業の開始時は、例えば、コークス工場の操業マニュアルにより各作業において最初に行うとされている処理が開始する時刻とすればよい。同様に、窯出し作業及び装炭作業の終了時は、例えば、コークス工場の操業マニュアルにより各作業において最後に行うとされている処理が終了する時刻とすればよい。また、図4において、nの期間を含むn-4~nの期間を今回の乾留サイクルと呼び、当該乾留サイクルの1つ前の乾留サイクルをn-9~n-5の期間とし、前回の乾留サイクルと呼ぶこととする。 Specific contents of objective variables and explanatory variables in the coke temperature prediction model will be described below with reference to FIG. In FIG. 4, the coke temperature in the street corresponding to the period of n is the timing at which the street immediately before the street corresponding to the period of n (the last kiln-out work) is completed, or the street corresponding to the period of n The forecast is made at the timing when (the first charging work of) starts. In this case, the periods n-9 to n-1 preceding the period n are periods in which the prediction of the coke temperature has already been completed. For example, the coke temperature prediction made just prior to period n is the coke temperature prediction at the street corresponding to period n-1. In this case, in the following description, the prediction of the coke temperature on the street for the period n-1 is performed with the periods n-1 to n-9 as the periods n-2 to n-10, respectively. The start time of the kiln removal work and coal charging work may be, for example, the start time of the treatment that is supposed to be performed first in each work according to the operation manual of the coke plant. Similarly, the end of the kiln removal work and the coal charging work may be set to the time when the last treatment in each work is finished, for example, according to the operation manual of the coke plant. In FIG. 4, the period n-4 to n including the period n is called the current dry distillation cycle, the dry distillation cycle immediately before the dry distillation cycle is called the period n-9 to n-5, and the previous Let us call it the dry distillation cycle.

<目的変数>
ΔTco(n):ある炭化室2の今回の乾留サイクルにおけるコークス温度の、当該炭化室2の前回の乾留サイクルにおけるコークス温度からの変化量(ΔTco(n)=Tco(n)-Tco(n-5))
なお、上述したようにコークス温度は、窯出し作業が行われなければ得られないため、乾留サイクルのサイクルで算出される。また、n-5の「5」は、通りの数であり、通りの数に応じて変更される(このことは説明変数においても同じである)。
<Objective variable>
ΔT co (n): The amount of change in the coke temperature in the current carbonization cycle in a certain carbonization chamber 2 from the coke temperature in the previous carbonization cycle in the carbonization chamber 2 (ΔT co (n) = T co (n) - T co (n-5))
As described above, the coke temperature cannot be obtained unless the kiln is removed from the kiln, so it is calculated based on the carbonization cycle. Also, "5" in n-5 is the number of streets, and is changed according to the number of streets (this is the same for explanatory variables).

<説明変数>
ΔTro(n-j):ΔTro(n-j)の算出方法は、nの期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合と、n+1の期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合と、で異なる。
<<nの期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合>>
j=0の場合:(n-jの期間における目標炉団温度)-(n-j-5の期間における実績炉団温度)(ΔTro(n-j)=Tro(n-j)-Tro(n-j-5))
j=1、2、・・・(j≧1の場合):(n-jの期間における実績炉団温度)-(n-j-5の期間における実績炉団温度)(ΔTro(n-j)=Tro(n-j)-Tro(n-j-5))。
<Explanatory variable>
ΔT ro (n−j): ΔT ro (n−j) is calculated when predicting the coke temperature on the street corresponding to the period n and when predicting the coke temperature on the street corresponding to the period n+1 and different.
<<For predicting the coke temperature in the street corresponding to the period of n>>
When j = 0: (Target temperature in period nj) - (Actual temperature in period nj-5) (ΔT ro (nj) = T ro (nj) - T ro (n−j−5))
j= 1 , 2, . j)=T ro (n−j)−T ro (n−j−5)).

<<n+1の期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合>>
j=0、1(0≦j≦1)の場合:(n-jの期間における目標炉団温度)-(n-j-5の期間における実績炉団温度)(ΔTro(n+1-j)=Tro(n+1-j)-Tro(n+1-j-5))
j=2、3、・・・(j≧2)の場合:(n+1-jの期間における実績炉団温度)-(n+1-j-5の期間における実績炉団温度)(ΔTro(n+1-j)=Tro(n+1-j)-Tro(n+1-j-5))
<<When predicting the coke temperature in the street corresponding to the period of n+1>>
When j=0, 1 (0≤j≤1): (target core temperature in period nj) - (actual temperature in period nj-5) (ΔT ro (n+1-j) =T ro (n+1−j)−T ro (n+1−j−5))
j=2 , 3, . j)=T ro (n+1-j)-T ro (n+1-j-5))

なお、炉団温度は1時間毎に得られるため、ここでの炉団温度は、通り時間毎の代表値(本実施形態では通り時間毎の平均値)とする。また、n-j-5の「5」は、通りの数であり、通りの数に応じて変更される(このことは、その他の説明変数においても同じである)。また、n-j-5の期間は、前回の乾留サイクルに属する期間であり、今回の乾留サイクルに属するn-jの期間の、乾留サイクルにおける1サイクル前の期間である。n-jの期間において実績値が得られている場合には実績値を用い、実績値が得られていない場合には、目標値を用いる。 Since the temperature of the furnace bed is obtained every hour, the temperature of the furnace bed here is a representative value for each time period (in this embodiment, an average value for each time period). Also, "5" in nj-5 is the number of streets and is changed according to the number of streets (this is the same for other explanatory variables). Also, the period nj-5 is the period belonging to the previous carbonization cycle, and is the period one cycle before the period nj belonging to the current carbonization cycle in the carbonization cycle. If the actual value is obtained in the period nj, the actual value is used, and if the actual value is not obtained, the target value is used.

Δtt(n-j):Δtt(n-j)の算出方法も、ΔTro(n-j)と同様に、nの期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合と、n+1の期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合と、で異なる。
<<nの期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合>>
j=0の場合:(n-jの期間における計画通り時間)-(n-j-5の期間における実績通り時間)(Δtt(n-j)=tt(n-j)-tt(n-j-5))
j=1、2、・・・(j≧1の場合):(n-jの期間における実績通り時間)-(n-j-5の期間における実績通り時間)(Δtt(n-j)=tt(n-j)-tt(n-j-5))。
Δt t (n−j): The method of calculating Δt t (n−j) is also the same as ΔT ro (n−j), when predicting the coke temperature in the street corresponding to the period of n, and the period of n+1 When predicting the coke temperature in the street corresponding to , it is different.
<<For predicting the coke temperature in the street corresponding to the period of n>>
When j = 0: (Planned time in the period of nj) - (Actual time in the period of nj - 5) (Δt t (nj) = t t (nj) - t t (n−j−5))
j = 1, 2, ... (when j ≥ 1): (Actual time in the period of nj) - (Actual time in the period of nj-5) (Δt t (nj) = t t (n−j)−t t (n−j−5)).

<<n+1の期間に対応する通りにおけるコークス温度を予測する場合>>
j=0、1(0≦j≦1)の場合:(n-jの期間における計画通り時間)-(n-j-5の期間における実績通り時間)(Δtt(n+1-j)=tt(n+1-j)-tt(n+1-j-5))
j=2、3、・・・(j≧2)の場合:(n+1-jの期間における実績通り時間)-(n+1-j-5の期間における実績通り時間)(Δtt(n+1-j)=tt(n+1-j)-tt(n+1-j-5))
ΔTro(n-j)と同様に、Δtt(n-j)においても、n-jの期間において実績値が得られている場合には実績値を用い、実績値が得られていない場合には、計画値を用いる。
<<When predicting the coke temperature in the street corresponding to the period of n+1>>
In the case of j = 0, 1 (0 ≤ j ≤ 1): (Time as planned in the period of nj) - (Actual time in the period of nj - 5) (Δt t (n + 1 - j) = t t (n+1-j)-t t (n+1-j-5))
j = 2, 3, ... (j ≥ 2): (Actual time in the period of n + 1 - j) - (Actual time in the period of n + 1 - j - 5) (Δt t (n + 1 - j) =t t (n+1−j)−t t (n+1−j−5))
Similarly to ΔT ro (n−j), in Δt t (n−j), if the actual value is obtained in the period n−j, the actual value is used, and if the actual value is not obtained , use the planned value.

Δtk(n):ある炭化室2の今回の乾留サイクルにおける乾留予定時間-当該炭化室2の前回の乾留サイクルにおける実績乾留時間(Δtk=tk(n)-tk(n-5))
ΔS(n):ある炭化室2の今回の乾留サイクルにおける装炭量-当該炭化室2の前回の乾留サイクルにおける実績装炭量(ΔS=S(n)-S(n-5))
ΔW:ある炭化室2の今回の乾留サイクルにおける石炭水分量-当該炭化室2の前回の乾留サイクルにおける実績石炭水分量(ΔW=W(n)-W(n-5))
Δt k (n): Expected carbonization time in the current carbonization cycle of a given carbonization chamber 2−Actual carbonization time in the previous carbonization cycle of the carbonization chamber 2 (Δt k =t k (n)−t k (n−5) )
ΔS(n): Amount of coal charged in the current carbonization cycle of a given carbonization chamber 2−Actual amount of coal charged in the previous carbonization cycle of the carbonization chamber 2 (ΔS=S(n)−S(n−5))
ΔW: Moisture content of coal in the current carbonization cycle of a given carbonization chamber 2−Actual moisture content of coal in the previous carbonization cycle of the carbonization chamber 2 (ΔW=W(n)−W(n−5))

なお、式(2)において、今回の乾留サイクルにおける乾留時間、装炭量、及び石炭水分量の実績値が得られているタイミングでnの期間におけるコークス温度Tco(n)を算出(予測)する場合には、当該実績値を用い、そうでない場合には、スケジュール値を用いる。
また、今回の乾留サイクルにおける装炭量および石炭水分量は、前回の乾留サイクルにおける最後の通り(n-5の期間に対応する通り)で得られるため、表2では、n-5の欄に〇を付している。
また、本発明を適用する上で、コークス温度予測モデルは必ずしも上述の形でなくてもよく、例えば、変化量の与え方を変更したり、目的変数の絶対値を直接予測したりしてもよい。また、モデルの構築手法としても、必ずしも式(2)の線形式でなくてよく、例えば式(2)以外の機械学習による予測モデルや物理モデル等としてもよい。本実施形態においては、式(2)が本発明でいう物理量予測モデルに相当する。
In the formula (2), the coke temperature T co (n) in the period n is calculated (predicted) at the timing when the actual values of the carbonization time, coal charge, and coal moisture content in the current carbonization cycle are obtained. If so, use the actual value; otherwise, use the schedule value.
In addition, since the coal charging amount and coal moisture content in the current carbonization cycle are obtained in the last manner (corresponding to the period of n-5) in the previous carbonization cycle, 0 is attached.
Also, in applying the present invention, the coke temperature prediction model does not necessarily have to be in the form described above. good. Also, the method of constructing the model does not necessarily have to be the linear formula of formula (2), and for example, a prediction model based on machine learning other than formula (2), a physical model, or the like may be used. In this embodiment, Equation (2) corresponds to the physical quantity prediction model of the present invention.

式(2)の係数aj、bj、c、d、eは、それぞれ、説明変数であるΔTro(n-j)、Δtt(n-j)、Δtk(n)、ΔS(n)、ΔW(n)に対する係数である。係数ai、bi、ci、diとして、コークス炉1の過去の操業結果に式(2)の形が最も合うときの係数が別途求められる。例えば、コークス炉1の過去の操業結果から得られる、一組のTro(n-j)、Δtt(n-j)、Δtk(n)、ΔS(n)、及びΔW(n)のデータを1つの教師データとして多数の教師データを作成し、教師データを用いて重回帰分析を実行することにより係数aj、bj、c、d、eを求めればよい。 Coefficients a j , b j , c, d, and e in equation (2) are explanatory variables ΔT ro (n−j), Δt t (n−j), Δt k (n), ΔS(n ), the coefficient for ΔW(n). As the coefficients a i , b i , c i , and d i , the coefficients that best match the past operation results of the coke oven 1 with the form of Equation (2) are obtained separately. For example, a set of T ro (n−j), Δt t (n−j), Δt k (n), ΔS(n), and ΔW(n) obtained from past operating results of coke oven 1 The coefficients a j , b j , c, d, and e can be obtained by creating a large number of teacher data using the data as one teacher data and executing multiple regression analysis using the teacher data.

次に、図5、図6を参照して、第1実施形態における目標炉温算出部102の処理を説明する。
図5は、目標炉温算出部102の処理を示すフローチャートである。図5のフローチャートは、新たな通り時間が到来する度など通り時間毎に実行される。図5のフローチャートを開始するタイミングは、図4を参照しながら説明したように、各通りにおける最後の窯出し作業が終了したタイミングであるものとする。ただし、図5のフローチャートを開始するタイミングは、各通りにおける最初の装炭作業を開始するタイミングであってもよい。
Next, the processing of the target furnace temperature calculator 102 in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 5 is a flow chart showing the processing of the target furnace temperature calculator 102. As shown in FIG. The flow chart of FIG. 5 is executed from time to time, such as each time a new time arrives. The timing for starting the flow chart of FIG. 5 is the timing when the final kiln removal work on each street is completed, as described with reference to FIG. 4 . However, the timing of starting the flowchart of FIG. 5 may be the timing of starting the first charging operation in each street.

ステップS501で、目標炉温算出部102は、入力部101を介して、炭化室2毎に、現在から過去の複数の通り時間分のコークス温度に影響する影響因子のデータ(以下、炭化情報データと呼ぶ)を取り込む。この炭化情報データ(上記影響因子の時系列)は、実績値のみで構成されても良いし、実績値が不足している場合など必要がある場合にはスケジュール値を含んでも良い。炭化情報データは、装炭時の石炭の特性や押出時のコークスの状態、乾留中の炉団温度等を表すデータであり、具体的に炭化情報データは、例えば、下記のようなデータを含むものである。
・コークス温度、乾留時間
・装炭量、石炭水分量
・炉団温度、通り時間
本実施形態では、コークス温度及び乾留時間は、各炭化室2におけるコークスの窯出し作業の終了時又は終了後に得られる(上述したように、コークス温度はコークスの押出時に測定されるが、最終的なコークス温度は、窯出し作業の終了時又は終了後に得られる)。装炭量は、各炭化室2における装炭作業の終了時又は終了後に得られる。石炭水分量は、石炭の乾留を開始する前(装炭作業の開始前(例えばコークス炉1に搬送される前))に得られる。炉団温度は、上述した通り、温度計6が設置された全燃焼室の温度の通り時間毎の平均値である。また、炭化情報データにおいて、コークス温度、装炭量、石炭水分量及び炉団温度として、実績値が用いられる。ただし、例えば、スケジュール値の信頼性が高い場合には、これらの実績値にかえてスケジュール値を用いてもよい。また、炭化情報データにおいて、乾留時間及び通り時間として、実績値およびスケジュール値の双方が用いられる。
In step S501, the target furnace temperature calculation unit 102, via the input unit 101, for each of the coking chambers 2, the data of influence factors that affect the coke temperature for a plurality of times from the present to the past (hereinafter referred to as carbonization information data ). This carbonization information data (the time series of the above-mentioned influence factors) may consist of actual values only, or may include schedule values if necessary, such as when actual values are insufficient. The carbonization information data is data representing the properties of coal at the time of coal charging, the state of coke at the time of extrusion, the furnace bed temperature during carbonization, etc. Specifically, the carbonization information data includes, for example, the following data. It is a thing.
- Coke temperature, carbonization time - Coal charge, coal moisture content - Furnace temperature, drying time In the present embodiment, the coke temperature and carbonization time are obtained at the end of or after the coke is discharged from the kiln in each coke chamber 2. (As noted above, the coke temperature is measured during coke extrusion, but the final coke temperature is obtained at or after the end of the blowout operation). The charging amount is obtained at or after the charging operation in each coking chamber 2 is completed. The moisture content of coal is obtained before starting carbonization of coal (before starting coal charging operation (for example, before transportation to coke oven 1)). As described above, the temperature of the furnace bundle is the average value of the temperature of all the combustion chambers in which the thermometers 6 are installed for each time period. Also, in the carbonization information data, actual values are used as the coke temperature, coal charge amount, coal moisture content, and furnace bundle temperature. However, for example, when the reliability of the schedule value is high, the schedule value may be used instead of these actual values. Also, in the carbonization information data, both the actual value and the schedule value are used as the dry distillation time and the straight time.

ステップS502で、目標炉温算出部102は、予め定められた制約条件内で、将来の連続した複数の通り時間にわたる目標炉団温度の推移(以下、目標炉団温度パターンと呼ぶ)の候補となる、目標炉団温度パターンの初期値を1または複数生成する。なお、将来の連続した複数の通り時間の最初の通りは、装炭窯出し作業が実行されている現在の通りの次の通りであるのが好ましい。コークス炉1は時定数(投入熱量を変化させてから、その変化がコークス温度に影響するまでの時間遅れ)が大きいためである。ただし、将来の連続した複数の通り時間の最初の通りは、当該現在の通りの2以上先の通りであってもよい。上記の制約条件としては、例えば炉団温度の上下限値や、炉団温度の変化量の上下限値がある。図6(a)に、目標炉団温度パターン601の例を示す。なお、図6(a)及び(b)において制御開始は、制御装置100による制御が開始したタイミングであることを示す。図6(a)及び(b)では、制御開始と示している時刻が現在時刻になる。目標炉団温度パターン601は、将来の複数の通り時間において、通り時間tt毎に階段状に変化する目標炉団温度を表す。目標炉温算出部102は、例えば通り時間tt毎の目標炉団温度を制約範囲内で乱数によって決めて、所定数(ここでは例えば50個)の目標炉団温度パターンの初期値を生成する。なお、所定数の目標炉団温度パターンの初期値は、全ての炭化室2において共通のものである。 In step S502, the target furnace temperature calculation unit 102 selects candidates for target furnace temperature transitions over a plurality of consecutive future times (hereinafter referred to as target furnace temperature patterns) within predetermined constraints. One or more initial values of the target furnace group temperature pattern are generated. It should be noted that the first street of the future consecutive multiple street times is preferably the next street of the current street in which the charging kiln operation is being performed. This is because the coke oven 1 has a large time constant (a time delay from when the input heat amount is changed until the change affects the coke temperature). However, the first street of the future consecutive multiple street times may be two or more streets ahead of the current street. Examples of the constraint conditions include upper and lower limit values of the temperature of the furnace bed and upper and lower limit values of the amount of change in the temperature of the furnace bed. FIG. 6( a ) shows an example of a target furnace bundle temperature pattern 601 . In addition, in FIGS. 6A and 6B, control start indicates the timing when the control by the control device 100 is started. In FIGS. 6A and 6B, the time indicated as control start is the current time. The target bund temperature pattern 601 represents the target bund temperature that changes in a step-like manner at every unfolded time tt at a plurality of unfolded times in the future. The target furnace temperature calculation unit 102 determines, for example, the target furnace temperature for each time t t by random numbers within the restricted range, and generates a predetermined number (for example, 50 in this example) initial value of the target furnace temperature pattern. . The initial values of the predetermined number of target furnace temperature patterns are common to all the coking chambers 2 .

ステップS503で、目標炉温算出部102は、炭化室2毎に、目標炉団温度パターンの候補(ステップS502で生成した目標炉団温度パターンの初期値又は後述するステップS507で生成した目標炉団温度パターン)と、ステップS501で取り込んだ炭化情報データ(乾留時間、装炭量、石炭水分量、炉団温度、通り時間)を用いて、式(2)のコークス温度予測モデルの右辺の計算を実行して、式(2)のコークス温度予測モデルの左辺の値を算出し、算出した値から、各炭化室2の将来のコークス温度を予測する。各炭化室2の将来のコークス温度は、目標炉団温度パターン601が示す期間(将来の連続した複数の通り時間)の範囲内において算出される。 In step S503, the target furnace temperature calculation unit 102 calculates a target furnace temperature pattern candidate (the initial value of the target furnace temperature pattern generated in step S502 or the target furnace temperature pattern generated in step S507, which will be described later) for each coking chamber 2. temperature pattern) and the carbonization information data (carbonization time, coal charge, coal moisture content, furnace bundle temperature, passing time) captured in step S501, the calculation of the right side of the coke temperature prediction model in Equation (2) Then, the value of the left side of the coke temperature prediction model of Equation (2) is calculated, and the future coke temperature of each coke chamber 2 is predicted from the calculated value. The future coke temperature of each coke chamber 2 is calculated within the range of the period (a plurality of consecutive future times) indicated by the target furnace bundle temperature pattern 601 .

ステップS504で、目標炉温算出部102は、ステップS503において予測した各炭化室2の将来のコークス温度を、通り毎の平均値である通り平均値に変換する(以下、コークス温度の予測値602と呼ぶ)。図6(b)に、コークス温度の予測値602を得る処理の概要を示す。通り時間tt毎にいずれかの通りで押出が行われるので、目標炉温算出部102は、通り時間tt毎に、押出が行われる通りでのコークス温度の予測値602を求める。具体的には、コークス温度の予測値602は、押出が行われる通りに属する複数(図2の例では13)の炭化室2について、ステップS503において予測した各炭化室2のコークス温度同士を加算して、当該通りに属する炭化室2の数で割ることにより求められる。なお、コークス温度の予測値602を表すのに、通り毎の将来のコークス温度の代表値として、通り平均値を用いる例を説明したが、例えば通り毎の将来のコークス温度の最小値を用いるようにしてもよい。このように通り毎の将来のコークス温度の代表値として最小値を用いれば、コークス温度が低くなりすぎることにより、所謂コークスの生焼けが生じることをより確実に防止することができる。 In step S504, the target furnace temperature calculation unit 102 converts the future coke temperature of each coke chamber 2 predicted in step S503 into a street average value (hereinafter referred to as coke temperature prediction value 602 called). FIG. 6(b) shows an overview of the process of obtaining the predicted value 602 of the coke temperature. Since extrusion is carried out in one of the following ways every passing time tt , the target furnace temperature calculator 102 obtains the predicted value 602 of the coke temperature at the passing time tt for each passing time tt. Specifically, the predicted value 602 of the coke temperature is obtained by adding together the coke temperatures of the plurality of (13 in the example of FIG. 2) coking chambers 2 that are predicted in step S503. and divided by the number of carbonization chambers 2 belonging to the street. Although the example of using the street average value as the representative value of the future coke temperature for each street to express the predicted value 602 of the coke temperature has been described, for example, the minimum value of the future coke temperature for each street may be used. can be If the minimum value is used as the representative value of the future coke temperature for each run in this way, it is possible to more reliably prevent the occurrence of so-called undercooked coke due to the coke temperature becoming too low.

ステップS505で、目標炉温算出部102は、式(3)の評価関数J1を計算する。評価関数J1は、ステップS504において算出した、通り毎の将来のコークス温度の代表値であるコークス温度の予測値602と、当該通りにおけるコークス温度の目標温度603との差を表す項(右辺第1項)を含む(図6(b)を参照)。なお、右辺第2項は、コークス温度が予め設定された下限制約を満たすようにするために設けた項である。コークス温度はコークスの品質に影響することから、コークス温度として、所謂コークスの生焼けを防止するために最低限必要な温度を確保するためである。また、右辺第3項は、目標炉団温度の変化量、図6(a)でいえば目標炉団温度パターン601の階段状の変化分が大きくなるのを抑えるために設けた項である。目標炉団温度が急激に変化することは、操炉の安定性の面等から好ましくないからである。また、右辺第4項は、目標炉団温度が高温になるのを抑えるために設けた項である。目標炉団温度が高温になり過ぎることは、操炉の安定性やコストの面等から好ましくないからである。なお、本実施形態においては、評価関数J1が本発明でいう第1の評価関数に相当する。
1=(コークス温度の目標温度-コークス温度の予測値)+(コークス温度の下限制約)+(目標炉団温度の変化量)+(目標炉団温度) ・・・(3)
なお、ステップS505を表すのに、通り毎の将来のコークス温度の代表値を用いて評価関数を計算する例を説明したが、例えばステップS503において予測した各炭化室2の将来のコークス温度と、各炭化室2におけるコークス温度の目標温度との差を用いて評価関数J1の右辺第1項を計算するようにしてもよい。
In step S505, the target furnace temperature calculator 102 calculates the evaluation function J1 of Equation (3). The evaluation function J 1 is a term representing the difference between the predicted value 602 of the coke temperature, which is the representative value of the future coke temperature for each street, calculated in step S504, and the target temperature 603 of the coke temperature on the street (right side 1) (see FIG. 6(b)). The second term on the right side is a term provided to satisfy the lower limit constraint that the coke temperature is set in advance. Since the coke temperature affects the quality of the coke, the coke temperature is to ensure the minimum temperature required to prevent so-called undercooking of the coke. The third term on the right side is a term provided to suppress the amount of change in the target furnace group temperature, that is, the stepwise change in the target furnace group temperature pattern 601 in FIG. 6(a). This is because rapid changes in the target furnace bundle temperature are not preferable from the standpoint of furnace operation stability and the like. The fourth term on the right side is a term provided to prevent the target reactor bundle temperature from becoming high. This is because an excessively high target furnace bed temperature is not preferable from the standpoint of furnace operation stability and cost. Note that, in the present embodiment, the evaluation function J1 corresponds to the first evaluation function according to the invention.
J 1 = (target temperature of coke temperature - predicted value of coke temperature) + (lower limit constraint of coke temperature) + (amount of change in target furnace battery temperature) + (target furnace battery temperature) (3)
It should be noted that although step S505 is represented by an example of calculating the evaluation function using the representative value of the future coke temperature for each street, for example, the future coke temperature of each coke chamber 2 predicted in step S503, The difference between the coke temperature in each coking chamber 2 and the target temperature may be used to calculate the first term on the right side of the evaluation function J1.

ステップS506で、目標炉温算出部102は、計算終了条件に達したか否かを判定する。例えば予め定められた繰り返し計算の回数に達したことを計算終了条件としてもよい。或いは、繰り返し計算の中で評価関数J1の値が収束することを計算終了条件としてもよい。計算終了条件に達していないと判定した場合、ステップS507に進む。計算終了条件に達したと判定した場合、ステップS508に進む。 In step S506, the target furnace temperature calculator 102 determines whether or not the calculation end condition is reached. For example, the calculation end condition may be that a predetermined number of repeated calculations has been reached. Alternatively, convergence of the value of the evaluation function J 1 during repeated calculations may be set as a calculation termination condition. If it is determined that the calculation end condition is not met, the process proceeds to step S507. If it is determined that the calculation termination condition is reached, the process proceeds to step S508.

ステップS507で、目標炉温算出部102は、目標炉団温度パターンの候補となる1または複数の目標炉団温度パターンを新たに生成し、ステップS503に戻る。なお、ステップS502で生成される目標炉団温度パターンの初期値の数と、ステップS507で新たに生成される目標炉団温度パターンの数は、同じであるのが好ましい。例えばメタヒューリスティクスアルゴリズムであるFPA(Flower Pollination Algorithm)(例えば非特許文献1を参照)に基づいて、評価関数J1を小さくする方向の目標炉団温度パターンを探索し、50個の目標炉団温度パターンを新たに生成する。なお、最適化手法(最適化問題を求解するアルゴリズム)としてFPAを利用する例としたが、GA(Genetic Algorithm)やPSO(Particle Swarm Optimization)等の最適化手法を利用してもよい。このようにステップS506で計算終了条件に達するまで、ステップS507で目標炉団温度パターンを新たに生成し、ステップS503~ステップS505の処理を繰り返す。 In step S507, the target furnace temperature calculation unit 102 newly generates one or a plurality of target furnace temperature patterns that are candidates for the target furnace temperature pattern, and returns to step S503. It is preferable that the number of initial values of target furnace group temperature patterns generated in step S502 and the number of target furnace group temperature patterns newly generated in step S507 be the same. For example, based on a meta-heuristics algorithm, FPA (Flower Pollination Algorithm) (see, for example, Non-Patent Document 1), a target furnace cluster temperature pattern in the direction of decreasing the evaluation function J1 is searched, and 50 target furnace clusters are searched for. Generate a new temperature pattern. Although FPA is used as an optimization method (algorithm for solving an optimization problem) as an example, optimization methods such as GA (Genetic Algorithm) and PSO (Particle Swarm Optimization) may be used. In this way, a new target furnace group temperature pattern is generated in step S507, and the processing of steps S503 to S505 is repeated until the calculation termination condition is reached in step S506.

ステップS508で、目標炉温算出部102は、目標炉団温度パターンの候補のうち、評価関数J1を最小にする目標炉団温度パターンを投入熱量算出部103に出力する。なお、例えば、式(3)の右辺の各項に(-1)を乗算したものを評価関数J1とする場合、目標炉温算出部102は、評価関数J1を最大にする目標炉団温度パターンを探索することになる。 In step S<b>508 , the target furnace temperature calculation unit 102 outputs to the input heat quantity calculation unit 103 the target furnace temperature pattern that minimizes the evaluation function J 1 among the candidates for the target furnace temperature pattern. For example, when the evaluation function J 1 is obtained by multiplying each term on the right side of the equation (3) by (−1), the target furnace temperature calculation unit 102 calculates the target furnace group Look for temperature patterns.

以上のように、炉団温度を変化させた場合におけるコークス温度を予測し、目標を満足するような(評価関数J1を最小にするような)最適な炉団温度パターンを決定する。これにより、図8(a)に示すように、コークス温度の予測値602が、コークス温度の目標温度603に応じた値になるように、目標炉団温度パターン601を算出することができる。 As described above, the coke temperature is predicted when the furnace battery temperature is changed, and the optimal furnace battery temperature pattern that satisfies the target (minimizes the evaluation function J1 ) is determined. As a result, as shown in FIG. 8A, the target furnace bundle temperature pattern 601 can be calculated so that the coke temperature prediction value 602 becomes a value corresponding to the coke temperature target temperature 603 .

次に、図7を参照して、第1実施形態における投入熱量算出部103の処理を説明する。
図7は、投入熱量算出部103の処理を示すフローチャートである。図7のフローチャートは、コークス炉1に対する投入熱量の制御周期(ここでは例えば1時間周期など)で実行される。このように、図7に示す投入熱量を算出するサイクルは、図5に示す目標炉団温度パターンを算出するサイクルに比べて短い。
ステップS701で、投入熱量算出部103は、入力部101を介して、炭化室2毎に、現在から過去の1時間周期で連続する複数の期間分の炉団温度に影響する影響因子のデータ(以下、燃焼情報データと呼ぶ)を取り込む(表1に示す例では、各期間は1時間である)。この燃焼情報データ(上記影響因子の時系列)は、実績値のみで構成されても良いし、実績値が不足している場合など必要がある場合にはスケジュール値を含んでも良い。燃焼情報データは、コークス炉への投入熱量や装炭時の石炭の特性等を表すデータであり、具体的に燃焼情報データは、例えば、炉団温度、投入熱量、全炭化室2の合計の装炭量、石炭水分量を含むものである。
Next, with reference to FIG. 7, processing of the input heat quantity calculation unit 103 in the first embodiment will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the input heat amount calculation unit 103. As shown in FIG. The flow chart of FIG. 7 is executed in a control cycle of the amount of heat input to the coke oven 1 (here, for example, a one-hour cycle). Thus, the cycle for calculating the input heat quantity shown in FIG. 7 is shorter than the cycle for calculating the target furnace bundle temperature pattern shown in FIG.
In step S701, the input heat quantity calculation unit 103 receives, via the input unit 101, data of influence factors that influence the temperature of the furnace bundle for a plurality of successive one-hour periods from the present to the past for each coking chamber 2 ( (hereinafter referred to as combustion information data) (in the example shown in Table 1, each period is one hour). This combustion information data (the time series of the above-mentioned influencing factors) may consist of actual values only, or may include schedule values if necessary, such as when actual values are insufficient. Combustion information data is data representing the amount of heat input to the coke oven and the characteristics of coal during coal charging. It includes coal charge and coal moisture content.

ステップS702で、投入熱量算出部103は、式(1)のように炉団温度予測モデルが線形式で表せることを利用し、一般化予測制御(GPC)(例えば非特許文献2を参照)により、式(4)の評価関数J2を最小にする、1時間毎の投入熱量を算出する。炉団温度予測モデルの入力データには、ステップS701で取り込んだ燃焼情報データを使用する。また、GPCの目標値には、図5で説明したように目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度パターンで表される目標炉団温度を使用する。評価関数J2の右辺第1項は、炉団温度予測モデルにより予測した炉団温度(以下、炉団温度の予測値と呼ぶ)と、図5で説明したように目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度パターンで表される目標炉団温度との差を表す。この項により、目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度パターンを実現する投入熱量を算出することができる。なお、右辺第2項は、調整弁5を操作することにより制御される投入熱量の変化量、ここでは隣り合う時間帯の投入熱量の変化分が大きくなるのを抑えるために設けた項である。投入熱量が急激に変化するということは、調整弁5を大きく操作する必要があるということであり、操炉の安定性や実現性の面から好ましくないからである。なお、本実施形態においては、評価関数J2が本発明でいう第2の評価関数に相当する。
2=(目標炉団温度-炉団温度の予測値)2+(投入熱量の変化量)2 ・・・(4)
GPCでは、式(1)の炉団温度予測モデル、式(4)の評価関数J2をそれぞれベクトル形式に記述し、ベクトル形式の炉団温度予測モデルをベクトル形式の評価関数に代入する。このようにして得た評価関数を投入熱量について偏微分することにより、式(4)の評価関数J2を最小にする投入熱量を求める。
In step S702, the input heat amount calculation unit 103 utilizes the fact that the furnace bundle temperature prediction model can be expressed in a linear form as in Equation (1), and by generalized predictive control (GPC) (see, for example, Non-Patent Document 2) , the hourly input heat amount that minimizes the evaluation function J 2 of equation (4) is calculated. The combustion information data taken in at step S701 is used as the input data for the furnace bundle temperature prediction model. As the target value of GPC, the target furnace temperature which is represented by the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature calculator 102 as described with reference to FIG. 5 is used. The first term on the right side of the evaluation function J 2 is the temperature predicted by the furnace temperature prediction model (hereinafter referred to as the predicted temperature of the furnace temperature) and the target furnace temperature calculation unit 102 as described with reference to FIG. It represents the difference from the target furnace bed temperature represented by the calculated target furnace bed temperature pattern. With this term, it is possible to calculate the amount of input heat that realizes the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 . The second term on the right side is a term provided to suppress the amount of change in the amount of heat input controlled by operating the regulating valve 5, here, the amount of change in the amount of heat input in adjacent time periods. . This is because a rapid change in the input heat amount means that the control valve 5 needs to be operated by a large amount, which is not preferable from the standpoint of furnace operation stability and feasibility. Note that, in this embodiment, the evaluation function J2 corresponds to the second evaluation function of the present invention.
J 2 = (Target temperature of furnace bed - Predicted value of temperature of furnace bed) 2 + (Amount of change in input heat quantity) 2 (4)
In GPC, the furnace bundle temperature prediction model of equation (1) and the evaluation function J 2 of equation (4) are each described in vector form, and the vector form furnace bundle temperature prediction model is substituted into the vector form evaluation function. By partially differentiating the evaluation function obtained in this manner with respect to the input heat quantity, the input heat quantity that minimizes the evaluation function J 2 of Equation (4) is obtained.

ステップS703で、投入熱量算出部103は、評価関数J2を最小にする投入熱量を投入熱量設定部104に出力する。これを受けて、投入熱量設定部104は、投入熱量算出部103で算出した投入熱量をコークス製造プロセスに反映させるように、不図示のアクチュエータの制御装置に出力する。当該アクチュエータの制御装置は、不図示のアクチュエータを介して調整弁5(図2参照)を操作して、調整弁5の開度を、投入熱量算出部103で算出した投入熱量に対応する開度にする。なお、例えば、式(4)の右辺の各項に(-1)を乗算したものを評価関数J2とする場合、投入熱量算出部103は、評価関数J2を最大にする投入熱量を求めることになる。 In step S<b>703 , the input heat amount calculation unit 103 outputs the input heat amount that minimizes the evaluation function J 2 to the input heat amount setting unit 104 . In response to this, the input heat amount setting unit 104 outputs the input heat amount calculated by the input heat amount calculation unit 103 to a controller for an actuator (not shown) so as to reflect the input heat amount in the coke production process. The control device of the actuator operates the adjustment valve 5 (see FIG. 2) via an actuator (not shown) to adjust the opening of the adjustment valve 5 to the opening corresponding to the input heat amount calculated by the input heat amount calculation unit 103. to For example, if the evaluation function J 2 is obtained by multiplying each term on the right side of equation (4) by (-1), the input heat amount calculation unit 103 calculates the input heat amount that maximizes the evaluation function J 2 It will be.

以上のように、投入熱量を変化させた場合における炉団温度を予測し、目標を満足するような(評価関数J2を最小にするような)最適な投入熱量を決定する。これにより、図8(b)に示すように、炉団温度の予測値801が、目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度パターン601に応じた値になるように、1時間毎の投入熱量802を算出することができる。すなわち、図8(a)に示す目標炉団温度パターン601を実現する投入熱量802を算出することができる。 As described above, the furnace bundle temperature is predicted when the input heat amount is changed, and the optimum input heat amount that satisfies the target (minimizes the evaluation function J2 ) is determined. As a result, as shown in FIG. 8(b), the predicted value 801 of the furnace cascade temperature is set to a value corresponding to the target cascade temperature pattern 601 calculated by the target furnace temperature calculation unit 102. Input heat amount 802 can be calculated. That is, it is possible to calculate the input heat amount 802 that realizes the target furnace bundle temperature pattern 601 shown in FIG. 8(a).

なお、本実施形態では、投入熱量算出部103においてGPCを利用して投入熱量を制御するようにしたが、これに限られるものではない。例えば図5のフローチャートと同様、投入熱量の候補を与え、評価関数J2を最小にする投入熱量を探索するようにしてもよい。或いは、実炉団温度が、目標炉温算出部102で算出した目標炉団温度パターン601に応じた値になるように投入熱量を変えるPID制御を実行するようにしてもよい。 In this embodiment, the input heat amount calculation unit 103 uses GPC to control the input heat amount, but the present invention is not limited to this. For example, similar to the flow chart of FIG. 5, input heat amount candidates may be given, and the input heat amount that minimizes the evaluation function J2 may be searched. Alternatively, PID control may be executed to change the amount of heat input so that the actual furnace core temperature becomes a value corresponding to the target furnace core temperature pattern 601 calculated by the target furnace temperature calculator 102 .

以上述べたように、コークス温度が目標温度に応じた値になるように投入熱量を制御するに際して、炉団温度を含む第1影響因子によって各通りのコークス温度がどのように変化するかを考慮して、将来の複数の通り時間の目標炉団温度(目標炉団温度パターン)を動的に算出することができる。これにより、コークス温度の目標追従及びばらつき抑制を実現することができ、生産コスト低減(例えば過乾留による過剰乾留熱量の低減)、生産安定化(例えば未乾留や過乾留による押出時の押詰まりリスクの回避)、品質安定化(乾留状態のばらつきによる品質ばらつきの抑制)といった効果が期待される。 As described above, when controlling the amount of heat input so that the coke temperature reaches a value corresponding to the target temperature, consideration is given to how each coke temperature changes due to the first influencing factor including the furnace bundle temperature. As a result, the target bund temperature (target bund temperature pattern) for multiple times in the future can be dynamically calculated. As a result, it is possible to achieve target tracking and variation suppression of coke temperature, reduce production costs (e.g. reduction of excess heat amount due to over-dry distillation), stabilize production (e.g. risk of clogging during extrusion due to un-dry distillation or over-dry distillation) effects such as avoidance of carbonization) and quality stabilization (suppression of quality variation due to variation in carbonization conditions).

上述した実施形態では、コークス温度が、予め定められた目標温度に応じた値になるように投入熱量を制御する例を説明したが、これに限られるものではない。コークスの乾留状態を表す物理量が、予め定められた目標値に応じた値になるように投入熱量を制御するものであれば、本発明を適用することができる。コークスの乾留状態を表す物理量としては、コークス温度以外に、例えば炉壁4の温度がある。なお、コークスの乾留状態とは、製造されたコークスにおいて石炭がどの程度乾留(熱分解)された状態であるのかを示し、コークスの品質を表す指標である。 In the above-described embodiment, an example was explained in which the amount of input heat is controlled so that the coke temperature becomes a value corresponding to a predetermined target temperature, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied as long as the input heat quantity is controlled so that the physical quantity representing the carbonization state of coke becomes a value corresponding to a predetermined target value. As a physical quantity representing the carbonization state of coke, there is, for example, the temperature of the furnace wall 4 in addition to the coke temperature. The carbonization state of coke indicates the degree to which coal has been carbonized (pyrolyzed) in manufactured coke, and is an index representing the quality of coke.

[第2実施形態]
次に、図9を参照して、第2実施形態を説明する。第2実施形態では、コークス温度予測モデルの変形例を説明する。
第1実施形態で述べたコークス温度予測モデルは、単一の炭化室2の物理現象に基づく回帰モデルであるが、単一の炭化室2の物理現象に着目するだけでは十分とはいえないことがある。単一の炭化室2の物理現象に着目するだけでは、隣接する炭化室2の温度変化の傾向や、操業条件の変化の傾向を捉えられないからである。また、石炭の熱物性値の変化や、各通りの炉団温度の影響の仕方等による非線形性を捉えられないからである。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. A modification of the coke temperature prediction model will be described in the second embodiment.
The coke temperature prediction model described in the first embodiment is a regression model based on the physical phenomenon of a single coke chamber 2, but focusing on the physical phenomenon of a single coke chamber 2 is not sufficient. There is This is because the tendency of temperature change and the tendency of change in operating conditions in adjacent coking chambers 2 cannot be grasped only by focusing on the physical phenomenon of a single coking chamber 2 . In addition, it is not possible to grasp the nonlinearity due to changes in the thermophysical property values of coal and the manner in which the temperature of the furnace bundle influences each way.

そこで、図9に示すように、目標炉温算出部102で用いるモデルとして、コークス温度を予測する回帰モデル901と、回帰モデル901の予測誤差を推定し、推定誤差を出力するビッグデータモデル902とを備える。
回帰モデル901は、例えば式(2)のように表され、操業データを入力として、各炭化室のコークス温度の予測値を出力する。
ビッグデータモデル902は、機械学習による推定モデルであり、本実施形態では、ビッグデータ機械学習手法で構成される非線形モデルとして構築される。ビッグデータモデル902は、操業データ及び回帰モデル901の予測値を入力として、回帰モデル901の予測誤差を推定し、推定誤差を出力する。この推定誤差に所定のゲインKを乗算した値を回帰モデル901の予測値に加算することにより、予測値を補正する。ビッグデータ機械学習手法には、勾配ブースティング決定木(特許文献2や、特許文献2で挙げられている非特許文献8を参照)を採用する。表3に、本実施形態で用いるビッグデータモデルの説明変数(○)と目的変数(★)との関係を示す。詳細には、1通り先の操業データ(スケジュール値含)と、現在から過去5通り前の操業データとを説明変数に採用している。
Therefore, as shown in FIG. 9, a regression model 901 for predicting the coke temperature and a big data model 902 for estimating the prediction error of the regression model 901 and outputting the estimated error are used as the models used in the target furnace temperature calculation unit 102. Prepare.
The regression model 901 is represented, for example, by Equation (2), and receives operation data as input and outputs a predicted value of the coke temperature in each coke chamber.
The big data model 902 is an estimation model based on machine learning, and in this embodiment, is constructed as a non-linear model configured by a big data machine learning method. The big data model 902 receives the operation data and the predicted value of the regression model 901, estimates the prediction error of the regression model 901, and outputs the estimated error. By adding a value obtained by multiplying the estimated error by a predetermined gain K to the predicted value of the regression model 901, the predicted value is corrected. Gradient boosting decision trees (see Patent Document 2 and Non-Patent Document 8 cited in Patent Document 2) are adopted for big data machine learning techniques. Table 3 shows the relationship between explanatory variables (○) and objective variables (★) of the big data model used in this embodiment. More specifically, the operating data (including schedule values) one line ahead and the operating data five lines before the present are used as explanatory variables.

Figure 2023039670000006
Figure 2023039670000006

このように、本実施形態のコークス温度予測モデルは、回帰モデル901の予測誤差をビッグデータ機械学習手法で推定し、補正を行うハイブリッドモデル構成となっている。これにより、隣接する炭化室の温度変化の傾向、操業条件の変化の傾向、石炭の熱物性値の変化、各通りの炉団温度の影響の仕方等による非線形性を捉えることができる。
なお、勾配ブースティング決定木を利用してビッグデータモデル902を構築する例としたが、ニューラルネットやディープラーニング等の機械学習手法を利用してビッグデータモデル902を構築してもよい。
As described above, the coke temperature prediction model of the present embodiment has a hybrid model configuration in which the prediction error of the regression model 901 is estimated by the big data machine learning method and corrected. As a result, it is possible to grasp the non-linearity caused by the tendency of temperature changes in adjacent coking chambers, the tendency of changes in operating conditions, changes in coal thermophysical properties, and how the furnace bundle temperature affects each line.
It should be noted that the big data model 902 is constructed using a gradient boosting decision tree as an example, but the big data model 902 may be constructed using a machine learning method such as a neural network or deep learning.

[実施例1]
過去の実績データを使用して、第2実施形態による制御手法(以下、実施例1の説明で本制御手法と呼ぶ)のオフラインシミュレーションを実施した。
図10(a)~(c)に、オフラインシミュレーションを実施した結果である、コークス温度、炉団温度、投入熱量を示す。図中の点線が本制御手法による結果である。また、比較例(以下、オペレータ操業手法と呼ぶ)として、オペレータの判断で調整弁5を操作することにより操業した結果を実線で示す。
オペレータ操業の場合、将来のコークス温度を予測するのが難しいため、操業変化や外乱の影響を受け、図10(a)に示すように、検証区間A~Cのいずれにおいてもコークス温度にばらつきが生じている。
それに対して、本制御手法では、検証区間A~Cのいずれにおいてもオペレータ操業手法に比べ将来を予測した積極的なアクションが可能となり(図10(b)、(c))、図10(a)に示すように、コークス温度を目標温度に応じた値にすることができるとともに、コークス温度のばらつきを抑制することができている。これにより、生産コスト低減、生産安定化、品質安定化といった効果が期待される。
[Example 1]
Off-line simulation of the control method according to the second embodiment (hereinafter referred to as the present control method in the description of the first embodiment) was performed using past performance data.
FIGS. 10(a) to 10(c) show the coke temperature, furnace bundle temperature, and input heat quantity, which are the results of the off-line simulation. The dotted line in the figure is the result of this control method. Further, as a comparative example (hereinafter referred to as an operator operating method), the result of operating by operating the regulating valve 5 at the operator's discretion is indicated by a solid line.
In the case of operator operation, since it is difficult to predict the future coke temperature, it is affected by operational changes and disturbances, and as shown in FIG. is occurring.
On the other hand, in this control method, in any of the verification sections A to C, it is possible to take positive actions that predict the future compared to the operator operation method (FIGS. 10(b) and 10(c)). ), the coke temperature can be set to a value corresponding to the target temperature, and the variation in the coke temperature can be suppressed. As a result, effects such as production cost reduction, production stabilization, and quality stabilization are expected.

[第3実施形態]
第3実施形態は、目標炉温算出部102において将来の複数の通り時間の目標炉団温度(目標炉団温度パターン)を算出するときに、投入熱量の制御の観点から見た目標炉団温度パターンの実現性を考慮するようにした例である。
目標炉団温度パターンを実現するのに投入熱量の変化量を大きくする必要がある場合、調整弁5を大きく操作しなければならず、操炉の安定性や実現性の面から好ましくなく、この目標炉団温度パターンは実現性が良いとはいえない。目標炉団温度パターンの実現性が良くない場合、コークス温度を目標温度に応じた値にすることと、コークス温度のばらつきを抑制することとを、高精度に実行することができなくなることが懸念される。
そこで、第3実施形態では、目標炉温算出部102において目標炉団温度パターンを算出するときに、投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす炉団温度をコークス温度予測モデルに与えることにより、目標炉団温度パターンの実現性を良くする。
[Third embodiment]
In the third embodiment, when the target furnace temperature calculation unit 102 calculates the target furnace temperature (target temperature pattern) for a plurality of different times in the future, the apparent target furnace temperature pattern is calculated from the viewpoint of controlling the amount of heat input. This is an example in which the feasibility of
When it is necessary to increase the amount of change in the amount of input heat to achieve the target furnace temperature pattern, the adjustment valve 5 must be operated greatly, which is not preferable from the standpoint of furnace operation stability and feasibility. It cannot be said that the target furnace bundle temperature pattern has good feasibility. If the feasibility of the target furnace temperature pattern is not good, there is a concern that it will not be possible to accurately set the coke temperature to a value corresponding to the target temperature and suppress the variation in coke temperature. be done.
Therefore, in the third embodiment, when the target furnace temperature calculation unit 102 calculates the target furnace temperature pattern, the coke temperature prediction model is given a furnace temperature that satisfies a predetermined evaluation of the amount of change in the amount of input heat. , improve the feasibility of the target furnace bed temperature pattern.

以下、第3実施形態を説明する。第1実施形態と共通する内容の説明は省略し、第1実施形態との相違を中心に説明する。
第1実施形態では、目標炉温算出部102が単独で目標炉団温度パターンを算出し、それを投入熱量算出部103に渡す構成となっている。それに対して、第3実施形態では、目標炉温算出部102は、投入熱量算出部103と協働して目標炉団温度パターンを算出し、それを投入熱量算出部103に渡す構成となっている。本実施形態に係る制御装置100の機能構成は、図1に示す機能構成に対し、目標炉温算出部102から投入熱量算出部103に向かう片矢印線を、目標炉温算出部102と投入熱量算出部103とを結ぶ両矢印線に変更したものである(第3実施形態をベースとして説明する後述の第4、第6実施形態の図15、図22に示す機能構成を参照)。また、第3実施形態においては、目標炉温算出部102及び投入熱量算出部103の機能の一部が第1実施形態と異なる。したがって、本実施形態に係る制御装置100の機能構成の図示を省略すると共に、入力部101、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、及び投入熱量設定部104について第1実施形態に係る制御装置100と同一の部分についての詳細な説明を省略する。
The third embodiment will be described below. Descriptions of contents common to the first embodiment will be omitted, and differences from the first embodiment will be mainly described.
In the first embodiment, the target furnace temperature calculation unit 102 independently calculates the target furnace temperature pattern and transfers it to the input heat amount calculation unit 103 . On the other hand, in the third embodiment, the target furnace temperature calculation unit 102 calculates a target furnace temperature pattern in cooperation with the input heat amount calculation unit 103, and transfers it to the input heat amount calculation unit 103. there is In the functional configuration of the control device 100 according to the present embodiment, in contrast to the functional configuration shown in FIG. 15 and 22 of fourth and sixth embodiments to be described below based on the third embodiment. Further, in the third embodiment, part of the functions of the target furnace temperature calculator 102 and the input heat quantity calculator 103 are different from those in the first embodiment. Accordingly, illustration of the functional configuration of the control device 100 according to the present embodiment is omitted, and the input unit 101, the target furnace temperature calculation unit 102, the input heat amount calculation unit 103, and the input heat amount setting unit 104 are the same as those of the first embodiment. Detailed descriptions of the same parts as those of the control device 100 are omitted.

図11、図12を参照して、第3実施形態において目標炉団温度パターンを算出する処理を説明する。
図11は、目標炉温算出部102及び投入熱量算出部103の処理を示すフローチャートである。図11のフローチャートは、通り時間周期で実行される。図11のフローチャートを開始するタイミングは、例えば、図5のフローチャートを開始するタイミングと同様に、各通りにおける窯出し作業が終了したタイミングであるが、必ずしもこのタイミングに限定されず、例えば、各通りにおける装炭作業を開始するタイミングであってもよい。また、図12は、図11のフローチャートにおける処理の概要を説明するための図である。図12の上段は、図6(a)の上段と同様、コークス温度の目標温度603の例を示す。
ステップS1101で、目標炉温算出部102は、入力部101を介して、炭化情報データを、現在から過去の複数の通り時間分取り込む。ステップS1101は、図5のステップS501と同様の処理である。
Processing for calculating a target furnace group temperature pattern in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.
FIG. 11 is a flow chart showing the processing of the target furnace temperature calculator 102 and input heat quantity calculator 103 . The flowchart of FIG. 11 is executed in regular time cycles. The timing of starting the flowchart of FIG. 11 is, for example, the timing of completion of the kiln removal work in each street, similar to the timing of starting the flowchart of FIG. It may be the timing of starting the coal charging operation in . FIG. 12 is a diagram for explaining the outline of the processing in the flowchart of FIG. 11. As shown in FIG. The upper part of FIG. 12 shows an example of the target coke temperature 603, like the upper part of FIG. 6(a).
In step S<b>1101 , the target furnace temperature calculation unit 102 takes in carbonization information data for a plurality of times from the present to the past via the input unit 101 . Step S1101 is the same processing as step S501 in FIG.

ステップS1102で、投入熱量算出部103は、入力部101を介して、燃焼情報データを、現在から過去の1時間周期で連続する複数の期間分取り込む。ステップS1102は、図7のステップS701と同様の処理である。 In step S<b>1102 , the input heat amount calculation unit 103 acquires combustion information data for a plurality of consecutive one-hour periods from the present through the input unit 101 . Step S1102 is the same processing as step S701 in FIG.

ステップS1103で、目標炉温算出部102は、目標炉団温度パターンの候補となる目標炉団温度パターンの初期値を1または複数生成する。ステップS1103は、図5のステップS502と同様の処理であり、図12の中段に、目標炉団温度パターン601の例を示す。目標炉温算出部102は、生成した目標炉団温度パターンの初期値を投入熱量算出部103に渡す。 In step S1103, the target furnace temperature calculation unit 102 generates one or more initial values of target furnace temperature patterns that are candidates for target furnace temperature patterns. Step S1103 is the same processing as step S502 in FIG. 5, and an example of target furnace bundle temperature pattern 601 is shown in the middle of FIG. The target furnace temperature calculation unit 102 passes the generated initial value of the target furnace temperature pattern to the input heat quantity calculation unit 103 .

ステップS1104で、投入熱量算出部103は、式(1)のように炉団温度予測モデルが線形式で表せることを利用し、一般化予測制御(GPC)により、式(4)の評価関数J2を最小にする投入熱量を算出する。炉団温度予測モデルの入力データには、ステップS1102で取り込んだ燃焼情報データを使用する。また、GPCの目標値には、目標炉団温度パターンの候補(ステップS1103で生成した目標炉団温度パターンの初期値又は後述するステップS1111で生成した目標炉団温度パターン)で表される目標炉団温度を使用する。評価関数J2の右辺第1項は、炉団温度予測モデルにより予測した炉団温度(炉団温度の予測値)と、目標炉団温度パターンの候補で表される目標炉団温度の差を表す。上述したように投入熱量算出部103において投入熱量を算出するサイクルは1時間周期で実行されることから、図12の下段に示すように、1時間毎に式(4)の評価関数J2を最小にする投入熱量1201を算出することができる。図12の下段の各棒の幅が1時間を、長さが投入熱量を表す。なお、第1実施形態でも述べたように、投入熱量算出部103においてGPCを利用する例を述べるが、これに限られるものではない。 In step S1104, the input heat amount calculation unit 103 utilizes the fact that the furnace bundle temperature prediction model can be expressed in a linear form as in formula (1), and uses generalized predictive control (GPC) to calculate the evaluation function J Calculate the amount of heat input to minimize 2 . The combustion information data acquired in step S1102 is used as the input data for the furnace bundle temperature prediction model. In addition, the GPC target value includes a target furnace temperature pattern candidate (an initial value of the target furnace temperature pattern generated in step S1103 or a target furnace temperature pattern generated in step S1111, which will be described later). Use group temperature. The first term on the right side of the evaluation function J2 is the difference between the temperature of the furnace bed predicted by the temperature prediction model of the furnace bed (predicted value of the temperature of the furnace bed) and the target temperature of the target furnace bed represented by the target temperature pattern candidate. show. As described above, the cycle for calculating the input heat amount in the input heat amount calculation unit 103 is executed in a cycle of one hour. Therefore, as shown in the lower part of FIG . The input heat amount 1201 to be minimized can be calculated. The width of each bar in the lower row of FIG. 12 represents one hour, and the length thereof represents the input heat amount. As described in the first embodiment, an example in which GPC is used in the input heat amount calculation unit 103 will be described, but the present invention is not limited to this.

ステップS1105で、投入熱量算出部103は、ステップS1104で算出した投入熱量と、ステップS1102で取り込んだ燃焼情報データと、を用いて、式(1)の炉団温度予測モデルの右辺の計算を実行して、式(1)の炉団温度予測モデルの左辺の値を算出し、算出した値から、炉団温度の予測値を算出する。これにより、図12の中段に示すように、投入熱量算出部103で算出した1時間毎の投入熱量1201に応じた炉団温度として、1時間毎の炉団温度の予測値(以下、炉団温度の制御波形と呼ぶ)1202を算出することができる。投入熱量算出部103は、炉団温度の制御波形1202を目標炉温算出部102に渡す。炉団温度の予測値は、目標炉団温度パターン601が示す期間(将来の連続した複数の通り時間)の範囲内において算出される。 In step S1105, the input heat amount calculation unit 103 uses the input heat amount calculated in step S1104 and the combustion information data acquired in step S1102 to calculate the right side of the furnace bundle temperature prediction model of formula (1). Then, the value of the left side of the furnace bundle temperature prediction model in Equation (1) is calculated, and the predicted value of the furnace bundle temperature is calculated from the calculated value. As a result, as shown in the middle part of FIG. temperature control waveform) 1202 can be calculated. The input heat amount calculation unit 103 passes the control waveform 1202 of the furnace bundle temperature to the target furnace temperature calculation unit 102 . The predicted value of the furnace bundle temperature is calculated within the range of the period indicated by the target furnace bundle temperature pattern 601 (a plurality of consecutive times in the future).

ステップS1106で、目標炉温算出部102は、ステップS1105で算出した炉団温度の制御波形1202を、通り時間tt毎の平均値に変換する。目標炉温算出部102では、通り時間周期で処理を実行することから、ここで扱うパラメータを通り時間単位とする必要がある。そこで、1時間毎の炉団温度で表される炉団温度の制御波形1202を、目標炉団温度パターン601のように通り時間単位で階段状に変化する目標炉団温度パターンに変換する。具体的には、通り時間tt毎に、そこに含まれる炉団温度の制御波形1202で表される炉団温度の平均値を求め、各平均値を各通り時間の目標炉団温度とすることにより、目標炉団温度パターンに変換することができる。 In step S1106, the target furnace temperature calculation unit 102 converts the control waveform 1202 of the furnace bundle temperature calculated in step S1105 into an average value for each time period tt . Since the target furnace temperature calculation unit 102 executes processing in regular time cycles, it is necessary to set parameters handled here in regular time units. Therefore, the control waveform 1202 of the furnace cascade temperature represented by the furnace cascade temperature every hour is converted into a target furnace cascade temperature pattern that changes stepwise in units of time like the target cascade temperature pattern 601 . Specifically, the average value of the temperature of the furnace bed represented by the control waveform 1202 of the temperature of the furnace bed included therein is obtained for each time period t t , and each average value is set as the target temperature of the furnace bed for each time period. By doing so, it is possible to convert to a target furnace cluster temperature pattern.

ステップS1107で、目標炉温算出部102は、ステップS1106で変換した目標炉団温度パターンと、ステップS1101で取り込んだ炭化情報データを用いて、式(2)のコークス温度予測モデルの右辺の計算を実行して、式(2)のコークス温度予測モデルの左辺の値を算出し、算出した値から、各炭化室2の将来のコークス温度を予測する。各炭化室2の将来のコークス温度は、目標炉団温度パターン601が示す期間(将来の連続した複数の通り時間)の範囲内において算出される。 In step S1107, the target furnace temperature calculation unit 102 calculates the right side of the coke temperature prediction model of Equation (2) using the target furnace bundle temperature pattern converted in step S1106 and the carbonization information data captured in step S1101. Then, the value of the left side of the coke temperature prediction model of Equation (2) is calculated, and the future coke temperature of each coke chamber 2 is predicted from the calculated value. The future coke temperature of each coke chamber 2 is calculated within the range of the period (a plurality of consecutive future times) indicated by the target furnace bundle temperature pattern 601 .

ステップS1108で、目標炉温算出部102は、ステップS1107において予測した各炭化室2の将来のコークス温度を、通り毎の平均値である通り平均値(コークス温度の予測値)に変換する。ステップS1108は、図5のステップS504と同様の処理である(図6(b)を参照)。 In step S1108, the target furnace temperature calculator 102 converts the future coke temperature of each coke chamber 2 predicted in step S1107 into an average value (predicted value of coke temperature), which is an average value for each passage. Step S1108 is the same processing as step S504 in FIG. 5 (see FIG. 6B).

ステップS1109で、目標炉温算出部102は、式(5)の評価関数J1´を計算する。評価関数J1´は、第1実施形態で述べた評価関数J1と同じ右辺第1項~右辺第3項を有する。右辺第4項は、投入熱量が大きくなるのを抑えるために設けた項である。投入熱量が大きくなり過ぎることは、操炉の安定性やコストの面等から好ましくないからである。また、右辺第5項は、炉団温度を、ステップS1106で変換した目標炉団温度パターンで表される目標炉団温度に応じた値にするために設けた項である。なお、本実施形態においては、評価関数J1´が本発明でいう第1の評価関数に相当する。
1´=(コークス温度の目標温度-コークス温度の予測値)+(コークス温度の下限制約)+(目標炉団温度の変化量)+(投入熱量の大きさ)+(目標炉団温度-炉団温度の予測値) ・・・(5)
In step S1109, the target furnace temperature calculator 102 calculates the evaluation function J 1 ' of equation (5). The evaluation function J 1 ' has the same first to third terms on the right side as the evaluation function J 1 described in the first embodiment. The fourth term on the right side is a term provided to suppress an increase in the amount of input heat. This is because an excessively large amount of input heat is not preferable from the standpoint of furnace operation stability and cost. Also, the fifth term on the right side is a term provided to set the furnace temperature to a value corresponding to the target furnace temperature pattern represented by the target furnace temperature pattern converted in step S1106. In this embodiment, the evaluation function J 1 ' corresponds to the first evaluation function according to the invention.
J 1 ' = (target temperature of coke temperature - predicted value of coke temperature) + (lower limit constraint of coke temperature) + (amount of change in target furnace temperature) + (magnitude of heat input) + (target temperature of furnace - Predicted value of furnace bed temperature) (5)

ステップS1110で、目標炉温算出部102は、計算終了条件に達したか否かを判定する。ステップS1110は、図5のステップS506と同様の処理である。計算終了条件に達していないと判定した場合、ステップS1111に進む。計算終了条件に達したと判定した場合、ステップS1112に進む。 In step S1110, the target furnace temperature calculator 102 determines whether or not the calculation end condition is reached. Step S1110 is the same process as step S506 in FIG. If it is determined that the calculation end condition has not been met, the process advances to step S1111. If it is determined that the calculation termination condition has been reached, the process advances to step S1112.

ステップS1111で、目標炉温算出部102は、目標炉団温度パターンの候補となる1または複数の目標炉団温度パターンを新たに生成し、ステップS1104に戻る。ステップS1111は、図5のステップS507と同様の処理である。目標炉温算出部102は、新たに生成した目標炉団温度パターンを投入熱量算出部103に渡し、これを受けて、投入熱量算出部103は、ステップS1104、S1105の処理を実行する。このようにステップS1110で計算終了条件に達するまで、ステップS1111で目標炉団温度パターンを新たに生成し、ステップS1104~ステップS1109の処理を繰り返す。 In step S1111, the target furnace temperature calculation unit 102 newly generates one or a plurality of target furnace temperature patterns that are candidates for the target furnace temperature pattern, and returns to step S1104. Step S1111 is the same processing as step S507 in FIG. The target furnace temperature calculation unit 102 passes the newly generated target furnace temperature pattern to the input heat amount calculation unit 103, and the input heat amount calculation unit 103 executes the processes of steps S1104 and S1105. In this way, a new target furnace bundle temperature pattern is generated in step S1111, and the processing of steps S1104 to S1109 is repeated until the calculation termination condition is reached in step S1110.

ステップS1112で、目標炉温算出部102は、ステップS1106で変換した目標炉団温度パターンのうち、評価関数J1´を最小にする目標炉団温度パターンを投入熱量算出部103に出力する。なお、例えば、式(5)の右辺の各項に(-1)を乗算したものを評価関数J1´をする場合、目標炉温算出部102は、評価関数J1´を最大にする目標炉団温度パターンを探索することになる。 In step S1112, the target furnace temperature calculation unit 102 outputs to the input heat quantity calculation unit 103 the target furnace temperature pattern that minimizes the evaluation function J 1 ′ among the target furnace temperature patterns converted in step S1106. For example, when the evaluation function J 1 ' is obtained by multiplying each term on the right side of the equation (5) by ( -1 ), the target furnace temperature calculation unit 102 sets the target furnace temperature to maximize the evaluation function J 1 '. It will search for furnace bed temperature patterns.

以上のように、炉団温度を変化させた場合におけるコークス温度を予測し、目標を満足するような(評価関数J1´を最小にするような)最適な炉団温度パターンを決定する。これにより、図8(a)に示すように、コークス温度の予測値602を、コークス温度の目標温度603に応じた値にするように、目標炉団温度パターン601を算出することができる。このときに、投入熱量の変化量についての所定の評価、本実施形態では上述したように式(4)の評価関数J2を最小にするといった評価を満たす場合の炉団温度を用いるようにする。投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす場合の炉団温度は、例えば、以下のようにして得られる。まず、目標炉団温度パターンの候補を式(4)の評価関数J2を与えて式(4)の評価関数J2を最小にする投入熱量1201を算出する。そして、このようにして算出された投入熱量1201を式(1)に示す炉団温度予測モデルに入力して投入熱量1201に対応する炉団温度の制御波形1202を算出する。このように、目標炉団温度パターン601を算出する際に、投入熱量1201に対応する炉団温度の制御波形1202を、式(4)の評価関数J2を最小にするといった評価を満たす場合の炉団温度として用いることにより、目標炉団温度パターンの実現性を良くすることができる。本実施形態においては、式(4)の評価関数J2を最小にする投入熱量1201が、本発明でいう投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす投入熱量に相当する。また、本実施形態においては、投入熱量1201に対応する炉団温度の制御波形1202が、本発明でいう、投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす場合の炉団温度に相当する。また、本実施形態においては、投入熱量1201に対応する炉団温度の制御波形1202は、投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす投入熱量でコークス製造プロセスを制御した場合の炉温の予測値にも相当する。 As described above, the coke temperature is predicted when the temperature of the furnace bed is changed, and the optimum temperature pattern of the furnace bed that satisfies the target (minimizes the evaluation function J 1 ') is determined. As a result, as shown in FIG. 8( a ), the target furnace bundle temperature pattern 601 can be calculated so that the coke temperature prediction value 602 is set to a value corresponding to the coke temperature target temperature 603 . At this time, the temperature of the furnace bundle that satisfies a predetermined evaluation of the amount of change in the amount of input heat, which in this embodiment is the evaluation of minimizing the evaluation function J2 of formula (4) as described above, is used. . The temperature of the furnace bundle when a predetermined evaluation of the amount of change in the amount of heat input is satisfied is obtained, for example, as follows. First, the evaluation function J 2 of the equation (4) is given to the candidates for the target furnace bundle temperature pattern, and the input heat quantity 1201 that minimizes the evaluation function J 2 of the equation (4) is calculated. Then, the input heat amount 1201 calculated in this manner is input to the furnace bundle temperature prediction model shown in Equation (1) to calculate a furnace bundle temperature control waveform 1202 corresponding to the input heat amount 1201 . In this way, when calculating the target furnace temperature pattern 601, the furnace temperature control waveform 1202 corresponding to the input heat amount 1201 is set to satisfy the evaluation of minimizing the evaluation function J2 of equation (4). By using it as the furnace bed temperature, the feasibility of the target furnace bed temperature pattern can be improved. In the present embodiment, the input heat amount 1201 that minimizes the evaluation function J 2 of Equation (4) corresponds to the input heat amount that satisfies the predetermined evaluation of the amount of change in the input heat amount referred to in the present invention. Further, in the present embodiment, the control waveform 1202 of the furnace cascade temperature corresponding to the input heat amount 1201 corresponds to the furnace cascade temperature in the case of satisfying a predetermined evaluation of the amount of change in the input heat amount referred to in the present invention. Further, in the present embodiment, the control waveform 1202 of the furnace bundle temperature corresponding to the input heat amount 1201 predicts the furnace temperature when the coke production process is controlled with the input heat amount that satisfies a predetermined evaluation of the amount of change in the input heat amount. It also corresponds to a value.

次に、投入熱量算出部103は、図11の処理により算出した目標炉団温度に応じた投入熱量を算出し、コークス製造プロセスに反映させるが、その処理は第1実施形態で図7を参照して説明したとおりであり、ここではその説明を省略する。なお、投入熱量算出部103では、ステップS1102で燃焼情報データを取り込み済みであるので、ステップS701をあらためて行う必要はない。 Next, the input heat amount calculation unit 103 calculates the input heat amount according to the target furnace bundle temperature calculated by the processing of FIG. 11, and reflects it in the coke production process. The description is omitted here. It should be noted that since the input heat amount calculation unit 103 has already taken in the combustion information data in step S1102, step S701 need not be performed again.

以上述べたように、第1実施形態と同様、コークス温度を目標温度に応じた値にするように投入熱量を制御するに際して、炉団温度を含む第1影響因子によって各通りのコークス温度がどのように変化するかを考慮して、将来の複数の通り時間の目標炉団温度(目標炉団温度パターン)を動的に算出することができる。これにより、コークス温度を目標温度に応じた値にすることと、コークス温度のばらつきを抑制することと、を実現することができ、生産コスト低減(例えば過乾留による過剰乾留熱量の低減)、生産の安定化(例えば未乾留や過乾留による押出時の押詰まりリスクの回避)、品質の安定化(乾留状態のばらつきによる品質ばらつきの抑制)といった効果が期待される。そして、目標炉温算出部102において目標炉団温度パターンを算出するときに、投入熱量の変化量が大きくなるのを抑えるようにした所定の評価を満たすようにすることにより、目標炉団温度パターンの実現性を良くして、コークス温度を目標温度に応じた値にすることと、コークス温度のばらつきを抑制することと、を高精度に実現することができる。 As described above, as in the first embodiment, when controlling the input heat amount so as to make the coke temperature a value corresponding to the target temperature, the first influencing factor including the furnace bundle temperature determines how each coke temperature is. It is possible to dynamically calculate the target furnace temperature (target temperature pattern) for a plurality of times in the future, taking into account how the temperature changes. As a result, it is possible to set the coke temperature to a value according to the target temperature and to suppress the variation in the coke temperature, reducing production costs (for example, reducing the amount of excess carbonization heat due to excessive carbonization), (For example, avoiding the risk of clogging during extrusion due to non-distillation or overdistillation) and stabilization of quality (suppression of quality variation due to variation in dry distillation conditions) are expected. Then, when the target furnace temperature calculating unit 102 calculates the target furnace temperature pattern, the target furnace temperature pattern By improving the feasibility of , it is possible to achieve with high accuracy the setting of the coke temperature to a value corresponding to the target temperature and the suppression of variations in the coke temperature.

[実施例2]
過去の実績データを使用して、第3実施形態による制御手法(以下、実施例2の説明で本制御手法と呼ぶ)のオフラインシミュレーションを実施した。なお、実施例1(図10を参照)と同様、目標炉温算出部102で用いるモデルとして、第2実施形態で述べた、コークス温度を予測する回帰モデル901と、回帰モデル901の予測誤差を推定し、推定誤差を出力するビッグデータモデル902とを備えるものを利用した。
図13(a)~(c)に、オフラインシミュレーションを実施した結果である、コークス温度、炉団温度、投入熱量を示す。図中の点線が本制御手法による結果である。また、比較例として、オペレータの判断で調整弁5を操作することにより操業した結果を実線で示す。実施例2は、実施例1と同じ条件下でオフラインシミュレーションを行ったものであり、実施例2での比較例は、実施例1での比較例と同じである。
実施例1と同様、本制御手法では、将来を予測した積極的なアクションが可能となり(図13(b)、(c))、図13(a)に示すように、コークス温度を目標温度に応じた値にすることができるとともに、コークス温度のばらつきを抑制することができている。これにより、生産コスト低減、生産安定化、品質安定化といった効果が期待される。
また、実施例1では、図10(c)に示すように、3月16日前後で投入熱量がやや大きく変化するかたちになっている。それに対して、実施例2では、図13(c)に示すように、投入熱量の大きな変化が抑えられている。なお、図10及び図13ではコークス温度、炉団温度、投入熱量の具体的な数値を省略するとともに、図10と図13とで縦横のスケールが異なるが、実施例2において、実施例1と比較して、投入熱量の変化が抑えられていることが確認された。
[Example 2]
Off-line simulation of the control method according to the third embodiment (hereinafter referred to as this control method in the description of Example 2) was performed using past performance data. As in Example 1 (see FIG. 10), the regression model 901 for predicting the coke temperature described in the second embodiment and the prediction error of the regression model 901 are used as the model used in the target furnace temperature calculation unit 102. and a big data model 902 that estimates and outputs an estimation error.
FIGS. 13(a) to 13(c) show the coke temperature, furnace bundle temperature, and input heat quantity, which are the results of the off-line simulation. The dotted line in the figure is the result of this control method. As a comparative example, a solid line indicates the result of operation by operating the regulating valve 5 at the discretion of the operator. In Example 2, offline simulation was performed under the same conditions as in Example 1, and the comparative example in Example 2 is the same as the comparative example in Example 1.
As in Example 1, this control method enables proactive actions that predict the future (FIGS. 13B and 13C), and as shown in FIG. It is possible to set the appropriate value, and it is possible to suppress the variation in the coke temperature. As a result, effects such as production cost reduction, production stabilization, and quality stabilization are expected.
In addition, in Example 1, as shown in FIG. 10C, the amount of input heat slightly changes around March 16th. On the other hand, in Example 2, as shown in FIG. 13(c), a large change in the amount of input heat is suppressed. In FIGS. 10 and 13, specific numerical values of coke temperature, furnace bundle temperature, and input heat amount are omitted, and the vertical and horizontal scales are different between FIGS. 10 and 13. By comparison, it was confirmed that the change in the amount of input heat was suppressed.

[第4実施形態]
第4実施形態は、窯出しの遅れ又は早まり(取戻しと呼ばれる)が発生した場合、その影響を考慮するようにした例である。
図14は、窯出しの遅れがコークス温度に与える影響を説明するための図であり、(a)がコークス温度の時系列変化を示し、(b)が乾留時間の時系列変化を示す。図14(a)において、傍らに目標と付している時間軸に平行な線は、コークス温度の目標温度を示し、図14(b)において、傍らに標準と付している間軸に平行な線は、標準的な乾留時間を示す。また、窯出し遅れ影響範囲は、設備トラブル等により窯出しの遅れが発生したときに装炭されている通りを示す。窯出し遅れ影響範囲内の通りでは、窯出しの遅れの分だけ余計に乾留されることになる。また、図中の[1]、・・・、[5]は、それぞれ1の通り(炭化室No.1、6、11、16…)、・・・、5の通り(炭化室No.5、10、15、20…)を表す。図14(b)に示すように、例えば1の通り[1]の開始前に、設備トラブル等により窯出しの遅れが発生したとする。この場合、図中の窯出し遅れ影響範囲に示すように、当該1の通り[1]と以降の四つの通り[3]、[5]、[2]、[4]は装炭された状態にあり、窯出しの遅れの分だけ乾留時間が長くなる(図14(b)の上向きの矢印線を参照)。そして、乾留時間が長くなると、図14(a)に示すように、コークス温度が上昇することになる(図14(a)の上向きの矢印線を参照)。なお、図14では窯出しの遅れを説明したが、窯出しの取戻しの場合は、窯出しの取戻しの分だけ乾留時間が短くなり、コークス温度が下降することになる。
そこで、第4実施形態では、目標炉温算出部102においてコークス温度を予測するときに、窯出しの遅れ又は取戻しの影響を考慮して、コークス温度をより正確に予測できるようにする。
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment is an example in which the influence of delay or early discharge from the kiln (called take-back) is taken into account.
FIG. 14 is a diagram for explaining the influence of the delay in kiln discharge on the coke temperature, in which (a) shows time-series changes in coke temperature and (b) shows time-series changes in carbonization time. In FIG. 14(a), the line parallel to the time axis with target on the side indicates the target temperature of the coke temperature, and in FIG. 14(b), the line parallel to the axis with standard on the side A straight line indicates a standard carbonization time. In addition, the kiln-launching delay influence range indicates the way coal is charged when the kiln-launching delay occurs due to an equipment trouble or the like. On streets within the range affected by delays in kiln release, the amount of delay in kiln release will result in additional carbonization. In addition, [1], ..., [5] in the figure correspond to 1 (carbonization chamber No. 1, 6, 11, 16 ...), ..., 5 (carbonization chamber No. 5). , 10, 15, 20...). As shown in FIG. 14(b), it is assumed that, for example, before the start of process 1 [1], a delay in taking out the kiln occurs due to equipment trouble or the like. In this case, as shown in the range affected by the delay in putting out the kiln in the figure, the first street [1] and the following four streets [3], [5], [2], and [4] are charged. , and the carbonization time is lengthened by the delay in kiln removal (see the upward arrow in FIG. 14(b)). As the carbonization time becomes longer, the coke temperature rises as shown in FIG. 14(a) (see the upward arrow in FIG. 14(a)). Note that FIG. 14 explained the delay in taking out the kiln, but in the case of taking it out from the kiln, the carbonization time is shortened by the take-back of taking out the kiln, and the coke temperature drops.
Therefore, in the fourth embodiment, when predicting the coke temperature in the target furnace temperature calculating unit 102, the influence of the delay or return of the kiln discharge is taken into account so that the coke temperature can be predicted more accurately.

以下、第4実施形態を説明する。第1乃至3実施形態と共通する内容の説明は省略し、第1乃至3実施形態との相違を中心に説明する。
第4実施形態では、目標炉温算出部102のコークス温度予測機能が、窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合、その遅れ又は取戻し時間を用いて乾留予定時間を補正する補正機能を有する。乾留予定時間は、コークス温度予測モデルの説明変数であり、乾留予定時間を補正することにより、目標炉温算出部102においてコークス温度を予測するときに、窯出しの遅れ又は取戻しの影響を考慮することができる。
The fourth embodiment will be described below. Descriptions of contents common to the first to third embodiments will be omitted, and differences from the first to third embodiments will be mainly described.
In the fourth embodiment, the coke temperature prediction function of the target oven temperature calculation unit 102 has a correction function of correcting the estimated carbonization time using the delay or return time when the kiln is delayed or returned. The scheduled carbonization time is an explanatory variable of the coke temperature prediction model, and by correcting the scheduled carbonization time, the influence of the delay or return of the oven is taken into account when predicting the coke temperature in the target oven temperature calculation unit 102. be able to.

図15乃至図18を参照して、第4実施形態において目標炉団温度パターンを算出する処理を説明する。
まず、図17及び図18を参照して、窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合、その遅れ又は取戻し時間を用いて乾留予定時間を補正する具体例を説明する。
本実施形態では、2棟のコークス炉1があり(A炉、B炉)、A炉及びB炉で押出機を共通化する例を説明する。A炉及びB炉は同構成を有し、いずれも1の通り~5の通りのように5窯間隔で分割し、通り単位で若番から順に窯出し装炭作業を行う。窯出し装炭順序は、例えばA炉の1の通り、B炉の1の通り、A炉の3の通り、B炉の3の通り、A炉の5の通り、B炉の5の通り、A炉の2の通り、B炉の2の通り、A炉の4の通り、B炉の4の通りの順とする。
また、制御装置100は、A炉を対象として、A炉におけるコークス温度を目標温度に追従するように投入熱量を制御することを実施しているものとする。
Processing for calculating a target furnace group temperature pattern in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 18. FIG.
First, with reference to FIGS. 17 and 18, a specific example of correcting the estimated dry distillation time using the delay or return time when the kiln is delayed or returned will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, there are two coke ovens 1 (A oven and B oven), and an example in which an extruder is shared between the A oven and the B oven will be described. Furnace A and furnace B have the same configuration, and both are divided into 5 kilns such as 1st to 5th kilns. For example, the order of coal charging from the furnace is 1 for A furnace, 1 for B furnace, 3 for A furnace, 3 for B furnace, 5 for A furnace, 5 for B furnace, The order is 2 for furnace A, 2 for furnace B, 4 for furnace A, and 4 for furnace B.
Further, it is assumed that the control device 100 controls the input heat amount so that the coke temperature in the A furnace follows the target temperature, targeting the A furnace.

図17は、A炉において窯出しの遅れが発生した場合を示す。図17及び図18において〇はA炉における一つの炭化室2(以下、窯と呼ぶ)を表し、●はB炉における一つの炭化室2(以下、窯と呼ぶ)を表す。A炉及びB炉共に、各通りには13窯が含まれるものとし、各通りにおいて若番から順に窯出し装炭作業が行われる。
各窯の窯出しピッチ(1つの窯の窯出し作業の完了時刻から、次に窯出し作業を行う窯の窯出し作業の完了時刻までの時間)が8分であるとする。A炉の一つの通りにおいて最初の窯における窯出し作業を開始してから最終の窯における窯出し作業を終了するまでに掛かる予定時間は、8分ピッチ×(13窯-1)=96分である。したがって、A炉のある通りの窯出し終了タイミングにおいて、当該通りで、(最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間(96分))と(最終の窯における窯出し作業の実績終了時刻)とに時間差があるとき、当該通りで窯出しの遅れ又は取戻しが発生したものと判定することができ、その時間差が、窯出し遅れ又は取戻し時間になる。図17の例では、A炉の4の通り[4]では通常操業となっているが、次のA炉の1の通り[1]で30分の窯出しの遅れが発生している。
FIG. 17 shows a case where a delay in taking out the kiln occurs in the A furnace. 17 and 18, ◯ represents one carbonization chamber 2 (hereinafter referred to as kiln) in A furnace, and ● represents one carbonization chamber 2 (hereinafter referred to as kiln) in B furnace. For both A furnace and B furnace, each street includes 13 kilns, and the kiln charging work is carried out in order from the young number in each street.
Assume that the unloading pitch of each kiln (the time from the completion time of the unloading work of one kiln to the completion time of the unloading work of the next kiln) is 8 minutes. The estimated time from the start of unloading work in the first kiln to the completion of unloading work in the last kiln in one street of A furnace is 8 minutes pitch × (13 kilns - 1) = 96 minutes. be. Therefore, at the end timing of unloading the kiln on the same street as furnace A, (start time of unloading work in the first kiln + scheduled time (96 minutes)) and (actual end time of unloading work in the last kiln) ), it can be determined that a delay in taking out the kiln or taking it back has occurred on that street, and the time difference becomes the time for taking out the kiln or taking it back. In the example of FIG. 17, normal operation is in operation in 4 [4] of furnace A, but there is a 30-minute delay in unloading in 1 [1] of furnace A.

この場合は、上記A炉で発生した窯出し遅れ時間を、A炉における以降の四つの通り分の乾留予定時間に加算するようにして補正する。本例の場合、1の通り[1]の窯出し作業終了時に30分の窯出しの遅れを検出しており、次の3の通り[3]、次の5の通り[5]、次の2の通り[2]、及び次の4の通り[4]が装炭された状態にある。そこで、次の3の通り[3]、次の5の通り[5]、次の2の通り[2]、及び次の4の通り[4]で、それぞれ乾留予定時間に30分を加算する。また、例えば、5の通り[5]の窯出し作業終了時に30分の窯出しの遅れを検出した場合、次の2の通り[2]、次の4の通り[4]、次の1の通り[1]、次の3の通り[3]で、それぞれ乾留予定時間に30分を加算する。
このようにA炉の各通りの窯出し終了タイミングで、A炉の各通りでの窯出しの遅れ又は取戻しの発生を判定することができる。
In this case, the kiln-out delay time generated in the A furnace is corrected by adding it to the subsequent four expected dry distillation times in the A furnace. In the case of this example, a 30-minute delay in unloading from the kiln is detected at the end of the unloading work of 1 [1], as described in 3 below [3], as described in 5 [5] below, and 2 street [2] and the next 4 street [4] are in a charged state. Therefore, add 30 minutes to the expected dry distillation time for each of the following 3 [3], the following 5 [5], the following 2 [2], and the following 4 [4]. . Also, for example, if a delay of 30 minutes is detected at the end of the kiln removal work in 5 [5], the following 2 [2], the following 4 [4], and the following 1 Add 30 minutes to the expected dry distillation time for each step [1] and the next 3 steps [3].
In this way, it is possible to determine the occurrence of a delay in unloading or a withdrawal in each line of A furnace at the end timing of unloading of each line of A furnace.

図18は、B炉において窯出しの遅れが発生した場合を示す。
A炉及びB炉の組における一つの通りにおいてA炉の最初の窯における窯出し作業を開始してからB炉の最終の窯における窯出し作業を終了するまでに掛かる予定時間は、稼働率(窯出スケジュール)より決定され、例えば4時間である。したがって、A炉のある通りの窯出し作業の開始タイミングにおいて、(A炉の当該通りの1つ前の通りにおける最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間(4時間))と(A炉の当該通りにおける最初の窯における窯出し開始時刻)との時間差があるとき、今回のA炉の最初の窯における窯出し作業の開始時刻よりも前にA炉又はB炉において窯出しの遅れ又は取戻しが発生したものと判定することができ、その時間差が、窯出し遅れ時間又は窯出し取戻し時間になる。図18の例では、A炉及びB炉の組における4の通り[4]では通常操業となっているが、次の1の通り[1]で0.5時間(30分)の窯出しの遅れが発生している。
FIG. 18 shows a case where a delay in taking out the kiln occurs in the B furnace.
The scheduled time required from the start of unloading work in the first kiln of A furnace to the completion of unloading work in the last kiln of B furnace in one street in a set of A furnace and B furnace is the operating rate ( kiln release schedule), for example, 4 hours. Therefore, at the start timing of the unloading work on the street where furnace A is located, When there is a time difference from the start time of unloading of the first kiln on the relevant street of the furnace), the delay of unloading of furnace A or B before the start time of unloading work of the first kiln of A furnace this time. Alternatively, it can be determined that take-back has occurred, and the time difference between them becomes the take-out delay time or take-out time. In the example of FIG. 18, normal operation is performed in 4 [4] in the set of A and B furnaces, but the following 1 [1] requires 0.5 hours (30 minutes) to be removed from the kiln. A delay is occurring.

ここで、図18で説明した、各通りの窯出し開始タイミングでの判定では、窯出しの遅れ又は取戻しがA炉で発生したのか、B炉で発生したのかは検出することができない。そこで、図17で説明した、各通りの窯出し終了タイミングでの判定を併用する。図17で説明した、各通りの窯出し作業の終了タイミングでの判定では、A炉で発生した窯出しの遅れ又は取戻しを検出する。したがって、図18の各通りの窯出し作業の開始タイミングでの判定により検出した結果(窯出し遅れ時間又は窯出し取戻し時間)から、図17の各通りの窯出し作業の終了タイミングでの判定により検出した結果(窯出し遅れ又は窯出し取戻し時間)を減算するかたちで、B炉で発生した窯出の遅れ又は取戻しを検出することができる。また、各通りの窯出し作業の開始及び終了のタイミングにおける窯出しの遅れ又は取戻しの有無の判定を併用することにより、窯出しの遅れ又は取戻しを早期に検出することが可能になる。 18, it is not possible to detect whether the delay or withdrawal of the kiln has occurred in the A furnace or in the B furnace in the determination of the various start timings of unloading from the kiln. Therefore, the determination at the completion timing of taking out the kiln as described in FIG. 17 is also used. In the determination at the end timing of the unloading work in each way described with reference to FIG. Therefore, from the results detected by the determination at the start timing of the work to be taken out from the kiln in each way in FIG. By subtracting the detected result (delay in discharge from the kiln or recovery time from the kiln), it is possible to detect the delay in release from the kiln or the recovery from the kiln in the B furnace. In addition, by also determining whether or not there is a delay in taking out the kiln from the kiln at the start and end of the kiln taking-out work and at the timing of the end of each kiln-out work, it is possible to detect the delay in taking out from the kiln or the take-back at an early stage.

この場合は、上記B炉で発生した窯出し遅れ時間を、現在の通り(窯出し作業の開始タイミングに窯出しの遅れの検出を行った通り)とA炉における以降の四つの通り分の乾留予定時間に加算するようにして乾留予定時間を補正する。図18に示す例の場合、3の通り[3]の窯出し作業の開始タイミングに30分の窯出しの遅れを検出しており、当該3の通り[3]、次の5の通り[5]、次の2の通り[2]、次の4の通り[4]、及び次の1の通り[1]が装炭された状態にある。そこで、当該3の通り[3]、次の5の通り[5]、次の2の通り[2]、次の4の通り[4]、及び次の1の通り[1]で、それぞれ乾留予定時間に30分を加算する。
このようにA炉の各通りの窯出し作業の開始タイミングで、B炉での窯出しの遅れ又は取戻しの発生を判定することができる。
In this case, the kiln-out delay time that occurred in the above-mentioned furnace B is as it is now (as the delay in kiln-out is detected at the start timing of the kiln-out work) and the subsequent four different dry distillation in furnace A. The scheduled dry distillation time is corrected by adding to the scheduled time. In the case of the example shown in FIG. 18, a delay of 30 minutes is detected at the start timing of the work to be taken out from the kiln in 3 [3]. ], the next 2 street [2], the next 4 street [4], and the next 1 street [1] are in a charged state. Therefore, according to the following 3 [3], following 5 [5], following 2 [2], following 4 [4], and following 1 [1], dry distillation Add 30 minutes to your scheduled time.
In this way, it is possible to determine the occurrence of a delay or reversal in the discharge from the B furnace at the start timing of each of the discharge operations from the A furnace.

図15は、第4実施形態に係る制御装置100の機能構成を示す。図15に示す機能構成は、図1に示す機能構成に対し、乾留予定時間を補正する乾留時間補正部105が追加されると共に、目標炉温算出部102から投入熱量算出部103に向かう片矢印線を、目標炉温算出部102と投入熱量算出部103とを結ぶ両矢印線に変更したものである(第3実施形態の図1に示す機能構成に対する変更点の説明を参照)。したがって、入力部101、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、及び投入熱量設定部104について第1実施形態に係る制御装置100と同一の部分についての詳細な説明を省略する。図16は、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、及び乾留時間補正部105の処理を示すフローチャートである。本実施形態では、第3実施形態をベースにして説明し、図11のフローチャートと共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。
本実施形態では、A炉を対象として最適な炉団温度パターンを決定するようにしており、図16のフローチャートは、A炉の通り終了時(例えばA炉の各通りの窯出し作業の終了タイミング)、及びA炉の通り開始時(例えばA炉の各通りの窯出し作業の開始タイミング)に実行される。計算のフローは「通り終了時」、「通り開始時」において変わりがなく、得られている操業実績データとスケジュールデータに、乾留予定時間のみ窯出しの遅れ又は取戻しの補正を加えて計算を実施する。例えば図17の通り開始時の計算では、4の通り[4]までの実績データが得られているため、4の通り[4]以前の実績データ及び将来のスケジュールを用いて計算を行う。将来のスケジュールには、1の通り[1]開始時に検出した窯出し遅れ又は取戻し時間を反映する。
FIG. 15 shows the functional configuration of the control device 100 according to the fourth embodiment. The functional configuration shown in FIG. 15 is different from the functional configuration shown in FIG. The line is changed to a double-headed line connecting the target furnace temperature calculation unit 102 and the input heat amount calculation unit 103 (see the description of the changes to the functional configuration shown in FIG. 1 of the third embodiment). Therefore, detailed descriptions of the input unit 101, the target furnace temperature calculation unit 102, the input heat amount calculation unit 103, and the input heat amount setting unit 104 that are the same as those of the control device 100 according to the first embodiment will be omitted. FIG. 16 is a flow chart showing the processing of the target furnace temperature calculator 102, input heat quantity calculator 103, and dry distillation time corrector 105. As shown in FIG. The present embodiment will be described based on the third embodiment, and processing common to the flowchart of FIG. 11 will be given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In this embodiment, the optimum furnace temperature pattern is determined for furnace A, and the flowchart in FIG. ), and at the start of the A furnace (for example, the start timing of each of the kiln removal operations of the A furnace). The calculation flow does not change between "at the end of the run" and "at the start of the run", and calculations are performed by adding corrections for delays in kiln release or recovery only for the scheduled time for dry distillation to the obtained operation performance data and schedule data. do. For example, as shown in FIG. 17, in the calculation at the start, since the performance data up to 4th [4] are obtained, the calculation is performed using the performance data before 4th [4] and the future schedule. Future schedules will reflect the time of unloading or take-back detected at the beginning of one way [1].

ステップS1101及びS1102で目標炉温算出部102が炭化情報データを取り込み、投入熱量算出部103が燃焼情報データを取り込んだ後、ステップS1601で、乾留時間補正部105は、窯出しの遅れ又は取戻しの発生の有無を検出する。図17で説明したように、A炉のある通りの窯出し作業の終了タイミングで窯出しの遅れ又は取戻しの発生の有無を検出する場合であれば、乾留時間補正部105は、当該通りで(最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間)と(最終の窯における窯出し作業の実績終了時刻)との時間差があるときに、当該通りで窯出しの遅れ又は取戻しが発生したものと判定することができる。(最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間)が(最終の窯における窯出し作業の実績終了時刻)よりも早い時刻である場合、A炉において窯出しの遅れが発生しており、遅い場合、A炉において窯出しの取戻しが発生していることになる。 After the target furnace temperature calculation unit 102 takes in the carbonization information data in steps S1101 and S1102, and the input heat amount calculation unit 103 takes in the combustion information data, in step S1601, the dry distillation time correction unit 105 determines whether the kiln is delayed or returned to the kiln. Detects the presence or absence of occurrence. As described with reference to FIG. 17, in the case of detecting the presence or absence of a delay in the removal from the kiln or the occurrence of a take-back at the end timing of the removal from the kiln in a certain manner in furnace A, the dry distillation time correction unit 105 corrects ( When there is a time difference between the start time of the first kiln unloading work + scheduled time) and the (actual completion time of the kiln unloading work of the last kiln), it is assumed that the kiln unloading was delayed or returned on the relevant street. can judge. If (start time of unloading work in the first kiln + scheduled time) is earlier than (actual end time of unloading work in the last kiln), there is a delay in unloading in furnace A. If it is late, it means that the A furnace is being recovered from the kiln.

また、図18で説明したように、A炉のある通りの窯出し作業の開始タイミングで窯出しの遅れ又は取戻しの発生の有無を検出する場合であれば、乾留時間補正部105は、(A炉における当該通りの1つ前の通りの最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間)と、(A炉における当該通りの最初の窯における窯出し作業の開始時刻)との時間差があるときに、A炉における当該通りの最初の窯出し作業の開始時刻よりも前にA炉又はB炉において窯出しの遅れ又は取戻しが発生したものと判定することができる。(A炉における当該通りの1つ前の通りの最初の窯における窯出し作業の開始時刻+予定時間)が(A炉における当該通りの最初の窯における窯出し作業の開始時刻)よりも早い場合、A炉又はB炉において窯出しの遅れが発生しており、遅い場合、A炉又はB炉において窯出しの取戻しが発生していることになる。
なお、いずれの場合にも、時間差に対する閾値を設定しておき、時間差が閾値を超えたときのみ、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したものと検出するようにしてもよい。
In addition, as described in FIG. 18, in the case of detecting whether or not there is a delay in the removal from the kiln or the occurrence of a take-back at the start timing of the removal from the kiln as it is in the furnace A, the dry distillation time correction unit 105 (A There is a time difference between the start time of unloading work in the first kiln on the street before the specified kiln in the furnace + scheduled time) and the (start time of unloading work in the first kiln on the corresponding street in furnace A). Occasionally, it can be determined that a delay or take-back of unloading occurred in A or B furnace prior to the start time of the first unloading operation in question in A furnace. When (starting time of unloading work in the first kiln on the street before the street in A furnace + scheduled time) is earlier than (starting time of unloading work in the first kiln on the street in question in furnace A) , there is a delay in the release from the kiln in the A furnace or the B furnace, and if it is delayed, it means that the recovery from the kiln has occurred in the A furnace or the B furnace.
In either case, a threshold may be set for the time difference, and it may be detected that the kiln is delayed or returned to the kiln only when the time difference exceeds the threshold.

ステップS1602で、乾留時間補正部105は、ステップS1601で窯出しの遅れ又は取戻しの発生を検出した場合、その時間差を窯出し遅れ時間又は窯出し取戻し時間として、乾留予定時間を補正した後、ステップS1103に進む。このように目標炉温算出部102が目標炉団温度パターンを算出する際に、乾留予定時間の補正を実行する。図17及び図18で説明したように窯出しの遅れが発生している場合、乾留時間補正部105は、乾留予定時間に窯出し遅れ時間を加算する。また、窯出しの取戻しが発生している場合、乾留時間補正部105は、乾留予定時間から窯出し取戻し時間を減算する。乾留予定時間は、コークス温度予測モデルの説明変数であり、乾留予定時間を補正することにより、ステップS1107でコークス温度を予測するときに、窯出しの遅れ又は取戻しの影響を反映させることができる。 In step S1602, the dry distillation time correction unit 105, when detecting the occurrence of a delay or return in step S1601, sets the time difference as the delay time or return time for removal from the kiln and corrects the expected dry distillation time. Proceed to S1103. When the target furnace temperature calculation unit 102 calculates the target furnace temperature pattern in this manner, the scheduled carbonization time is corrected. As described with reference to FIGS. 17 and 18, when there is a delay in taking out the kiln, the dry distillation time correcting unit 105 adds the time required for taking out the kiln to the expected dry distillation time. Further, when recovery from kiln removal has occurred, the dry distillation time correction unit 105 subtracts the recovery time from the kiln from the expected dry distillation time. The scheduled carbonization time is an explanatory variable of the coke temperature prediction model, and by correcting the scheduled carbonization time, the influence of the delay or return of the coke temperature in step S1107 can be reflected.

以降のステップS1103~S1112の処理は、図11と同様である。
なお、図17及び図18に示す例では、窯出しの遅れ又は取戻しの検出を早期に行えるようにするために、窯出し遅れ又は取戻しの有無の判定を、A炉の通り終了時及びA炉の通り開始時に行うものとした。しかしながら、窯出し遅れ又は取戻しの有無の判定は、このようなタイミングに限られない。例えば、A炉の通り終了時及びA炉の通り開始時の一方のみで窯出遅れ又は取戻しの有無の判定を行ってもよい。また、例えばB炉についても制御装置100による投入熱量の制御の対象としている場合には、A炉の通り終了時及びA炉の通り開始時の少なくとも一方に加えて又は代えて、B炉の通り終了時及びB炉の通り開始時の少なくとも一方で窯出遅れ又は取戻しの有無の判定を行ってもよい。また、本実施形態では、第3実施形態をベースにして説明したが、第1、2実施形態に、本実施形態で説明した補正機能を適用してもかまわない。
Subsequent steps S1103 to S1112 are the same as in FIG.
In the examples shown in FIGS. 17 and 18, in order to detect the delay in the discharge from the kiln or the withdrawal at an early stage, the presence or absence of the delay in the discharge from the kiln or the withdrawal from the kiln is determined at the end of the furnace A and at the time of the furnace A. It was supposed to be done at the start of the street. However, the determination of the presence or absence of the kiln release delay or take-back is not limited to such timing. For example, the presence or absence of delay in kiln release or take-back may be determined at only one of the time when the running of the A furnace is finished and the time when the running of the A furnace is started. Further, for example, if furnace B is also subject to the control of the amount of heat input by the control device 100, in addition to or instead of at least one of the end of heating of furnace A and the start of heating of furnace A, the heating of furnace B is performed. At least at the end and at the start of the B furnace, the presence or absence of delay in kiln release or withdrawal may be determined. Moreover, although the present embodiment has been described based on the third embodiment, the correction function described in the present embodiment may be applied to the first and second embodiments.

以上述べたように、目標炉温算出部102においてコークス温度を予測するときに、窯出しの遅れ又は取戻しの影響を考慮することができ、コークス温度をより正確に予測することができる。コークス温度をより正確に予測することにより、コークス温度を目標温度に応じた値にすることができるとともに、生産コストの低減(過乾留による過剰な乾留熱量の低減)を図ることができる。 As described above, when predicting the coke temperature in the target furnace temperature calculator 102, it is possible to take into account the influence of the delay or return of the kiln discharge, so that the coke temperature can be predicted more accurately. By more accurately predicting the coke temperature, it is possible to set the coke temperature to a value corresponding to the target temperature, and to reduce the production cost (reduction of the excessive carbonization heat amount due to excessive carbonization).

[実施例3]
過去の実績データを使用して、第4実施形態のように窯出しの遅れを考慮した(乾留予定時間の補正あり)制御手法(以下、実施例3の説明で本制御手法と呼ぶ)のオフラインシミュレーションを実施した。また、比較手法として、窯出しの遅れを考慮しない(乾留予定時間の補正なし)制御手法のオフラインシミュレーションを実施した。
図19は、実施例3の結果を示す特性図であり、(a)がコークス温度の時系列変化を示し、(b)が炉団温度の時系列変化を示す。図中の実線(〇)が本制御手法による結果であり、点線(△)が比較例による結果である。
図19(a)に示すように、本制御手法により、コークス温度を目標温度に応じた値にすることを高精度に実現することができている。また、図19(b)に示すように、本制御手法では、窯出しの遅れにより乾留時間が長くなるといった影響が考慮された結果、炉団温度を減少させるアクションが実行され、生産コスト低減(過乾留による過剰乾留熱量の低減)を図ることができている。
[Example 3]
Off-line control method (hereinafter referred to as this control method in the description of Example 3) that takes into account the delay in kiln removal as in the fourth embodiment (with correction of the expected dry distillation time) using past performance data A simulation was performed. In addition, as a comparison method, an off-line simulation of a control method that does not consider the delay in kiln discharge (no correction of the scheduled carbonization time) was performed.
FIG. 19 is a characteristic diagram showing the results of Example 3, in which (a) shows time-series changes in coke temperature, and (b) shows time-series changes in furnace bundle temperature. The solid line (∘) in the figure is the result of this control method, and the dotted line (Δ) is the result of the comparative example.
As shown in FIG. 19( a ), this control method makes it possible to adjust the coke temperature to a value corresponding to the target temperature with high accuracy. In addition, as shown in FIG. 19(b), in this control method, as a result of taking into account the effect of the longer carbonization time due to the delay in getting out of the kiln, an action is taken to reduce the temperature of the furnace cascade, thereby reducing the production cost ( It is possible to reduce the amount of excess dry distillation heat by over dry distillation.

[第5実施形態]
第5実施形態は、窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合にオペレータが自身の判断で窯出し装炭作業の時間を標準作業時間に対し短縮又は延長することを考慮するようにした例である。以下、第5実施形態を説明する。第1乃至4実施形態と共通する内容の説明は省略し、第1乃至4実施形態との相違を中心に説明する。
[Fifth embodiment]
The fifth embodiment is an example in which the operator considers shortening or extending the time of the coal charging work out of the kiln with respect to the standard work time at his/her own judgment when the kiln out is delayed or returned to the kiln. . The fifth embodiment will be described below. Descriptions of contents common to the first to fourth embodiments will be omitted, and differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.

図20は、窯出しの遅れの発生時のオペレータの判断による操業がコークス温度に与える影響を説明するための図であり、(a)はコークス温度の時系列変化を示し、(b)は乾留時間の時系列変化を示す。図20(a)において、傍らに目標と付している時間軸に平行な線は、コークス温度の目標温度を示し、図20(b)において、傍らに標準と付している間軸に平行な線は、標準的な乾留時間を示す。また、図14(a)及び(b)において説明したように、窯出し遅れ影響範囲は、設備トラブル等により窯出しの遅れが発生したときに装炭されている通りを示す。窯出し遅れ影響範囲内の通りでは、窯出しの遅れの分だけ余計に乾留されることになる。また、図20(a)及び(b)でも図14(a)及び(b)と同様に、図中の[1]、・・・、[5]は、それぞれ1の通り(炭化室No.1、6、11、16…)、・・・、5の通り(炭化室No.5、10、15、20…)を表す。また、図20(b)でも図14(b)と同様に、例えば1の通り[1]の開始前に、設備トラブル等により窯出しの遅れが発生したとする。この場合、図中の窯出し遅れ影響範囲に示すように、当該1の通り[1]と以降の四つの通り[3]、[5]、[2]、[4]は装炭された状態にあり、窯出しの遅れの分だけ乾留時間が長くなるため、コークス温度も高くなる(図20(a)及び(b)の上向きの白抜き矢印線を参照)。このような場合、オペレータは、コークス炉1における減産を回避するために、自身の判断で、窯出し装炭作業が標準作業時間よりも短くなるような操業(取戻し)を行う傾向がある。これは、コークス温度が目標温度よりも高くなったことから乾留時間を短くしても、コークスの適切な乾留が可能と判断されることによる。例えば、オペレータは、次の乾留サイクルの開始に影響しないように、窯出し遅れ影響範囲の後半以降の通りにおいて取戻しを行う傾向があることを、本発明者らは見出している。図中、取戻しが行われている期間を取戻し期間と示している。なお、窯出し遅れ影響範囲の後の最初の[1]の通りは、窯出しの遅れの影響を受けないため、乾留時間は長くならず、窯出しの遅れにより、乾留時間の影響を受けない。上述した制御によれば、窯出しの遅れ時間分だけ追加でコークスが炭化室2に留まることを前提として投入熱量(炉の温度)を低下させる。このため、オペレータの独自判断による取戻しが行われると、投入熱量を低下させたにもかかわらず、取戻しによる乾留時間の短縮が行われることになるため、意図した以上にコークス温度が低下する可能性がある(図20(a)及び(b)の下向きの白抜き矢印線を参照)。なお、取戻し期間は図20(a)に示す期間に限定されず、オペレータの判断に応じて決まるものである。 FIG. 20 is a diagram for explaining the effect of operation based on the operator's judgment on the coke temperature when a delay in kiln output occurs. Shows time series changes. In FIG. 20(a), the line parallel to the time axis with target on the side indicates the target temperature of the coke temperature, and in FIG. 20(b), the line parallel to the axis with standard on the side A straight line indicates a standard carbonization time. Further, as explained in FIGS. 14(a) and 14(b), the range affected by the delay in taking out the kiln shows how the coal is charged when the kiln taking out is delayed due to an equipment trouble or the like. On streets within the range affected by delays in kiln release, the amount of delay in kiln release will result in additional carbonization. 20(a) and (b), similarly to FIGS. 14(a) and (b), [1], . 1, 6, 11, 16...),..., 5 (carbonization chamber No. 5, 10, 15, 20...). Also in FIG. 20(b), as in FIG. 14(b), for example, it is assumed that a delay in taking out the kiln occurs due to an equipment trouble or the like before the start of step 1 [1]. In this case, as shown in the range affected by the delay in putting out the kiln in the figure, the first street [1] and the following four streets [3], [5], [2], and [4] are charged. , and the coke temperature increases because the carbonization time increases as much as the delay in taking out the kiln (see the upward white arrow lines in FIGS. 20(a) and (b)). In such a case, in order to avoid a production reduction in the coke oven 1, the operator tends to operate (take back) on his/her own judgment such that the coal charging work out of the kiln is shorter than the standard work time. This is because the coke temperature was higher than the target temperature, and it was judged that appropriate carbonization of the coke could be achieved even if the carbonization time was shortened. For example, the inventors have found that operators tend to make take-backs in the later streets of the late-launch impact zone so as not to affect the start of the next carbonization cycle. In the drawing, the period during which the recovery is performed is indicated as the recovery period. In addition, the first [1] after the range affected by the delay in putting out the kiln is not affected by the delay in putting out the kiln, so the dry distillation time does not become longer, and the delay in putting out the kiln does not affect the dry distillation time. . According to the control described above, the input heat amount (furnace temperature) is lowered on the assumption that the coke will additionally stay in the coke chamber 2 for the delay time of taking out the coke from the kiln. For this reason, if recovery is performed based on the operator's own judgment, the coke temperature may drop more than intended because the carbonization time will be shortened due to the recovery even though the amount of heat input has been reduced. (see downward white arrow lines in FIGS. 20(a) and (b)). Note that the withdrawal period is not limited to the period shown in FIG. 20(a), and is determined according to the operator's judgment.

図21は、乾留予定時間の補正の方法を説明するための図であり、(a)は第4実施形態の方法における補正後の乾留予定時間の時系列データの一例であり、(b)は本実施形態の方法における補正後の乾留予定時間の時系列データの一例である。第4実施形態では、図21(a)に示すように、窯出しの遅れが発生すると、窯出し遅れ影響範囲内の各通りにおける乾留予定時間に対して一律に窯出し遅れ時間として同じ時間を加算する。したがって、乾留予定時間を長くした状態で、目標炉団温度パターンの算出と投入熱量の算出とが行われる。このような場合にオペレータ判断による取戻しが行われると、上述のようにコークス温度が低下するため、コークスが所謂生焼けの状態になり、コークスの品質が低下する虞がある。なお、ここでは、窯出しの遅れが発生した場合について説明したが、窯出しの取戻しが発生した場合には、オペレータは窯出し装炭作業が標準作業時間よりも長くなるような操業(遅出しと呼ばれる)を行う傾向があるため、コークス温度が過剰に高くなる虞がある。 FIG. 21 is a diagram for explaining a method of correcting the expected dry distillation time, in which (a) is an example of time-series data of the expected dry distillation time after correction in the method of the fourth embodiment, and (b) is It is an example of time-series data of the expected dry distillation time after correction in the method of the present embodiment. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 21( a ), when a delay in taking out the kiln occurs, the same time as the kiln taking out delay time is uniformly applied to the scheduled carbonization time for each street within the kiln taking out delay influence range. to add. Therefore, the calculation of the target furnace bundle temperature pattern and the calculation of the input heat amount are performed in a state in which the expected dry distillation time is lengthened. In such a case, if the operator decides to take back the coke, the coke temperature drops as described above, so that the coke is in a so-called undercooked state, and there is a risk that the quality of the coke will deteriorate. Here, we explained the case where there was a delay in taking out the kiln. ), which can lead to excessively high coke temperatures.

そこで、第5実施形態では、図21(b)に示すように、窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合にオペレータの判断による操業が行われることを見越して、少なくとも1つの通りにおける補正後の乾留予定時間を、その他の少なくとも1つの通りにおける補正後の乾留予定時間と異なる時間にする。上述したようなオペレータの判断による傾向を考慮する場合、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも大きくせずに、少なくとも2つの通りについて、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも小さくする。すなわち、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値と、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値とでは、前者と後者とが同じである場合があってもよいが、前者が後者よりも小さくなる場合はなく、且つ、後者が前者よりも小さくなる場合があるようにする。 Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 21(b), in anticipation that the operation will be performed based on the operator's judgment when the kiln is delayed or returned to the kiln, the kiln after correction in at least one way The expected dry distillation time is made different from the corrected expected dry distillation time in at least one other way. When considering the tendency due to the operator's judgment as described above, the absolute value of the correction amount for the pre-correction scheduled dry distillation time in the later time is the correction for the pre-corrected dry distillation scheduled time in the previous time. without being greater than the absolute value of the amount, the absolute value of the correction amount for the scheduled carbonization time before correction in the temporally later period for at least two streets Make it smaller than the absolute value of the correction amount with respect to time. In other words, the absolute value of the correction amount for the uncorrected expected dry distillation time in the later time period and the absolute value of the corrected amount for the uncorrected expected dry distillation time in the earlier time period, the former and the latter are different. They may be the same, but the former may not be smaller than the latter, and the latter may be smaller than the former.

第5の実施形態に係るコークス製造プロセスの制御装置の機能構成は、図15に示した機能構成と同様であり、乾留時間補正部105の一部が第4実施形態と異なる。したがって、入力部101、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、投入熱量設定部104、及び乾留時間補正部105について第1乃至第4実施形態に係る制御装置100と同一の部分についての詳細な説明を省略する。また、第5実施形態に係る目標炉温算出部102及び投入熱量算出部103の処理を示すフローチャートは、図16のステップS1602を以下のように変更したものとなり、本実施形態では、乾留時間補正部105は、図16のステップS1602で以下の処理を行う。 The functional configuration of the coke manufacturing process control device according to the fifth embodiment is the same as the functional configuration shown in FIG. Therefore, the input unit 101, the target furnace temperature calculation unit 102, the input heat amount calculation unit 103, the input heat amount setting unit 104, and the carbonization time correction unit 105 are the same as those of the control device 100 according to the first to fourth embodiments. Detailed description is omitted. Further, in the flowchart showing the processing of the target furnace temperature calculation unit 102 and the input heat amount calculation unit 103 according to the fifth embodiment, step S1602 in FIG. 16 is changed as follows. The unit 105 performs the following processing in step S1602 of FIG.

すなわち、ステップS1602で、乾留時間補正部105は、ステップS1601で窯出しの遅れ又は取戻しの発生を検出した場合、その時間差を窯出し遅れ時間又は窯出し取戻し時間として算出する。第4実施形態で説明したように、窯出し遅れが発生している場合、乾留時間補正部105は、乾留予定時間に窯出し遅れ時間を加算する。また、窯出しの取戻しが発生している場合、乾留時間補正部105は、乾留予定時間から窯出し取戻し時間を減算する。 That is, in step S1602, when the dry distillation time correction unit 105 detects the occurrence of delay or withdrawal in step S1601, the time difference is calculated as the delay time in removing the kiln or the withdrawal time in the kiln. As described in the fourth embodiment, when there is a delay in taking out the kiln, the dry distillation time correcting unit 105 adds the time required for taking out the kiln to the expected dry distillation time. Further, when recovery from kiln removal has occurred, the dry distillation time correction unit 105 subtracts the recovery time from the kiln from the expected dry distillation time.

ステップS1601で窯出しの遅れ又は取戻しの発生を検出した場合、目標炉温算出部102が、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミングで装炭されている状態の通り(図20に示す窯出し遅れ影響範囲内)におけるコークス温度Tco(n)を式(2)により算出するために、ステップS1602で、乾留時間補正部105は、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミング以降の、窯出し遅れ影響範囲内の通りにおける乾留予定時間を補正する(このことは、第4実施形態でも同じである)。
上述したように第4実施形態では、乾留時間補正部105は、それぞれの乾留予定時間に対し、窯出し遅れ時間の加算又は窯出し取戻し時間の減算を行うため、各通りにおける乾留予定時間は同じ時間に変更される。
When it is detected in step S1601 that the delay in taking out the kiln or the occurrence of the taking-out of the kiln is detected, the target furnace temperature calculating unit 102 determines that the coal is charged at the timing of the delay or the taking-out of the kiln (see FIG. 20). In order to calculate the coke temperature T co (n) within the delay influence range) by Equation (2), in step S1602, the carbonization time correction unit 105 determines the coke temperature T co Correct the scheduled carbonization time for streets within the delay influence range (this is the same for the fourth embodiment).
As described above, in the fourth embodiment, the dry distillation time correction unit 105 adds the kiln-out delay time or subtracts the kiln-out recovery time from each scheduled dry distillation time, so the scheduled dry distillation time for each street is the same. changed in time.

これに対し上述したように本実施形態では、乾留時間補正部105は、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミング以降の窯出し遅れ影響範囲内の通りのうち、少なくとも1つの通りにおける補正後の乾留予定時間を、それ以外の少なくとも1つの通りのものとは異なる時間にする。より具体的には、乾留時間補正部105は、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも大きくせずに、少なくとも2つの通りについて、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも小さくする。 On the other hand, as described above, in the present embodiment, the dry distillation time correction unit 105 corrects at least one of the streets within the kiln-out delay influence range after the timing when the kiln-out delay or recovery occurred. The scheduled carbonization time is set to a time different from at least one of the others. More specifically, the dry distillation time correction unit 105 converts the absolute value of the correction amount for the uncorrected scheduled dry distillation time in the later time period into the correction amount for the uncorrected scheduled dry distillation time in the earlier time period. The absolute value of the correction amount for the expected dry distillation time before correction in the later street for at least two streets, without being larger than the absolute value of be smaller than the absolute value of the correction amount for

例えば、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミング以降の各通りにおける乾留予定時間を補正するために窯出し遅れ時間及び窯出し取戻し時間に乗算される正の係数を通り毎に予め設定しておく。このようにする場合、時間的に後の通りに対する係数を、時間的に前の通りに対する係数よりも大きくせずに、少なくとも2つの通りについて、時間的に後の通りに対する係数の値を、時間的に前の通りにおける係数の値よりも小さくする。本実施形態でも5窯間隔で窯出し装炭が行われるため、5通り先までの係数を予め設定しておけば良い。例えば、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミングにおける窯出し影響範囲内の最後の2つの通りに対する係数を「0.5」に設定すると共に、残りの通りに対する係数を「1.0」に設定する。
そして、乾留時間補正部105は、窯出し遅れ時間及び窯出し取戻し時間に、各通りに対して設定されている係数を乗算した値を補正時間として算出し、補正前の乾留予定時間に対して補正時間を加減算することにより、補正後の乾留予定時間を算出する。
For example, a positive coefficient to be multiplied by the kiln-out delay time and the kiln-out recovery time is set in advance for each street in order to correct the estimated dry distillation time in each street after the timing of the delay or withdrawal of the kiln. . In doing so, for at least two streets, the value of the coefficient for the temporally later street is not greater than the coefficient for the temporally later street than the temporally earlier street. essentially less than the value of the coefficient in the previous street. In the present embodiment as well, the kiln charging is carried out at intervals of 5 kilns, so it is sufficient to preset the coefficients up to 5 patterns ahead. For example, set the coefficients for the last two streets within the influence range of the kiln-out at the timing when the kiln-out delay or return occurs to "0.5", and set the coefficients for the remaining streets to "1.0". do.
Then, the dry distillation time correction unit 105 calculates a value obtained by multiplying the kiln-out delay time and the kiln-out recovery time by a coefficient set for each type as a correction time, and calculates the value as a correction time. By adding or subtracting the correction time, the expected dry distillation time after correction is calculated.

ここで、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミングの次に窯出し装炭作業が行われる各通りを次の通りと呼ぶこととする。
第4実施形態で説明した図17に示す例では、A炉の1の通りで窯出しの遅れが発生している。したがって、窯出し遅れが発生したタイミング以降のA炉における窯出し遅れ影響範囲内の通りは、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、及び次の4の通りであり、窯出し装炭作業の実行順はこの順である。よって、上述した例では、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミングにおける窯出し影響範囲内の最後の2つの通りは、次の2の通り及び次の4の通りであり、残りの通りは、次の3の通りおよび次の5の通りである。以上のことから、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、次の4の通りに対する係数は、それぞれ、「1.0」、「1.0」、「0.5」、「0.5」になる。したがって、窯出し遅れ時間が30分であるとすると、乾留時間補正部105は、以下のように、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、次の4の通りの補正時間を算出し、(補正前の)乾留予定時間に補正時間を加算した時間を補正後の乾留予定時間とする。
次の3の通りの補正時間:30分(=30分×1.0)
次の5の通りの補正時間:30分(=30分×1.0)
次の2の通りの補正時間:15分(=30分×0.5)
次の4の通りの補正時間:15分(=30分×0.5)
Here, each route in which the coal charging work is carried out next to the timing at which the kiln-out is delayed or returned to the kiln is called as follows.
In the example shown in FIG. 17 described in the fourth embodiment, there is a delay in taking out the kiln in one of the A furnaces. Therefore, the streets within the range affected by the delay in starting out in furnace A after the timing of the delay in starting out are as follows: 3, 5, 2, and 4. , the execution order of the kiln charging work is this order. Therefore, in the above-described example, the last two streets within the influence range of firing out at the timing of the delay or return of firing out are the following 2 streets and the following 4 streets, and the remaining streets are: 3 and 5 below. From the above, the coefficients for the following 3, 5, 2, and 4 are 1.0, 1.0, and 0.5, respectively. , and becomes 0.5. Therefore, assuming that the kiln-out delay time is 30 minutes, the dry distillation time correction unit 105 performs the following 3, 5, 2, and 4 as follows. The correction time is calculated, and the time obtained by adding the correction time to the expected dry distillation time (before correction) is set as the expected dry distillation time after correction.
Correction time in the following three ways: 30 minutes (= 30 minutes x 1.0)
Correction time in the following 5 ways: 30 minutes (= 30 minutes x 1.0)
Correction time in the following two ways: 15 minutes (= 30 minutes x 0.5)
Correction time in the following 4 ways: 15 minutes (= 30 minutes x 0.5)

また、第4実施形態で説明した図18に示す例では、B炉の1の通りで窯出しの遅れが発生している。したがって、窯出しの遅れが発生したタイミング以降のA炉における窯出し遅れ影響範囲内の通りは、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、次の4の通り、及び次の1の通りであり、窯出し装炭作業の実行順はこの順である。よって、上述した例では、窯出しの遅れ又は取戻しが発生したタイミングにおける窯出し影響範囲内の最後の2つの通りは、次の4の通り及び次の1の通りであり、残りの通りは、次の3の通り、次の5の通り、及び次の2の通りである。以上のことから、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、次の4の通り、次の1の通りに対する係数は、それぞれ、「1.0」、「1.0」、「1.0」、「0.5」、「0.5」になる。したがって、窯出し遅れ時間が30分であるとすると、乾留時間補正部105は、以下のように、次の3の通り、次の5の通り、次の2の通り、次の4の通り、次の1の通りの補正時間を算出し、(補正前の)乾留予定時間に補正時間を加算した時間を補正後の乾留予定時間とする。
次の3の通りの補正時間:30分(=30分×1.0)
次の5の通りの補正時間:30分(=30分×1.0)
次の2の通りの補正時間:30分(=30分×1.0)
次の4の通りの補正時間:15分(=30分×0.5)
次の1の通りの補正時間:15分(=30分×0.5)
In addition, in the example shown in FIG. 18 described in the fourth embodiment, there is a delay in taking out the kiln in one of the B furnaces. Therefore, the streets within the range affected by the delay in removing the furnace from the timing when the delay in removing the furnace occurred are as follows: 3, 5, 2, 4, and 4. It is as follows 1, and the execution order of the kiln charging work is this order. Therefore, in the example described above, the last two streets within the influence range of the firing at the timing when the delay or return of the firing occurred are the following 4 and the following 1, and the remaining streets are: It is as follows 3, as follows 5, and as follows 2. From the above, the coefficients for the next 3, next 5, next 2, next 4, and next 1 are "1.0" and "1.0", respectively. , 1.0, 0.5, 0.5. Therefore, assuming that the kiln-out delay time is 30 minutes, the dry distillation time correction unit 105 performs the following 3, 5, 2, 4, The correction time is calculated in one of the following ways, and the time obtained by adding the correction time to the expected dry distillation time (before correction) is set as the expected dry distillation time after correction.
Correction time in the following three ways: 30 minutes (= 30 minutes x 1.0)
Correction time in the following 5 ways: 30 minutes (= 30 minutes x 1.0)
Correction time in the following two ways: 30 minutes (= 30 minutes x 1.0)
Correction time in the following 4 ways: 15 minutes (= 30 minutes x 0.5)
Correction time for one of the following: 15 minutes (= 30 minutes x 0.5)

なお、乾留予定時間の補正の方法は上述した計算に限定されない。例えば、全ての通りに対する係数を異なる値にしてもよい。また、コークス炉1の特性や操業条件やオペレータの判断による操業の傾向等に応じて、時間的に後の通りに対する係数を、時間的に前の通りに対する係数よりも大きい値に設定してもよい。また、計算式も上述したものに限定されない。例えば、時間的に後の通りに対する補正時間が指数関数的に短くなるように補正時間を算出してもよい。
また、本実施形態でも第4実施形態と同様に、第3実施形態をベースにして説明したが、第1、2実施形態に、本実施形態で説明した補正機能を適用してもかまわない。
The method of correcting the estimated dry distillation time is not limited to the above calculation. For example, the coefficients for all streets may be different values. Further, depending on the characteristics of the coke oven 1, the operating conditions, the tendency of operation based on the judgment of the operator, etc., the coefficient for the subsequent operation in terms of time may be set to a larger value than the coefficient for the previous operation in terms of time. good. Also, the calculation formula is not limited to the one described above. For example, the correction time may be calculated so as to exponentially shorten the correction time for the later passage.
Also, like the fourth embodiment, the present embodiment has been described based on the third embodiment, but the correction function described in the present embodiment may be applied to the first and second embodiments.

以上述べたように、目標炉温算出部102においてコークス温度を予測するときに、窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合のオペレータの判断による操業の影響を考慮することができ、コークス温度をより正確に予測することができる。コークス温度をより一層正確に予測することにより、コークス温度を目標温度に応じた値にすることを高精度に実現することができるとともに、生産コストのより一層の低減(過乾留による過剰な乾留熱量の低減)を図ることができる。 As described above, when predicting the coke temperature in the target furnace temperature calculation unit 102, it is possible to consider the influence of the operation due to the operator's judgment when the kiln is delayed or taken back, and the coke temperature can be further reduced. can be predicted accurately. By more accurately predicting the coke temperature, it is possible to accurately set the coke temperature to a value corresponding to the target temperature, and to further reduce production costs reduction) can be achieved.

[第6実施形態]
第6実施形態は、目標炉温算出部102において算出される将来の複数の通り時間の目標炉団温度(目標炉団温度パターン)を補正する例である。
第2実施形態で説明したコークス温度予測モデルを用いればコークス温度の予測精度は向上するものの予測誤差は残る。また、ビッグデータモデル902を用いると計算負荷が高くなると共に機械学習のために膨大な学習データが必要になる。したがって、例えば、計算負荷を低減することを目的とする場合や学習データを用意することができない場合にはビッグデータモデル902を用いることは好ましくない。このような場合に、回帰モデル901(第1実施形態で説明したコークス温度予測モデル)を用いると、ビッグデータモデル902を用いる場合に比べて予測誤差が大きくなる。また、第3実施形態では、目標炉団温度パターンを算出する際に炉団温度予測モデルを用いるので、炉団温度予測モデルの予測誤差も目標炉団温度パターンに影響を与える。また、コークス温度予測モデルを含む予測モデルに用いるスケジュール値が実績値と大きく乖離していることも考えられる。これらのコークス温度予測モデルを含む予測モデルの予測誤差やスケジュール値の実績値との乖離は、目標炉団温度パターンの精度の低下の要因となる。
そこで、第6実施形態では、目標炉温算出部102において算出した目標炉団温度パターンを、コークスの乾留状態を表す物理量の目標値と実績値との差に応じて補正することにより、目標炉団温度パターンの実現性をより良くする。
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment is an example of correcting the target furnace temperature (target temperature pattern) for a plurality of future times calculated by the target furnace temperature calculator 102 .
If the coke temperature prediction model described in the second embodiment is used, the coke temperature prediction accuracy is improved, but the prediction error remains. Moreover, using the big data model 902 increases the computational load and requires a huge amount of learning data for machine learning. Therefore, for example, it is not preferable to use the big data model 902 when the purpose is to reduce the calculation load or when learning data cannot be prepared. In such a case, using the regression model 901 (the coke temperature prediction model described in the first embodiment) results in a larger prediction error than using the big data model 902 . Further, in the third embodiment, since the furnace bundle temperature prediction model is used when calculating the target furnace bundle temperature pattern, the prediction error of the furnace bundle temperature prediction model also affects the target furnace bundle temperature pattern. Also, it is conceivable that the schedule values used in the prediction models including the coke temperature prediction model deviate greatly from the actual values. The prediction errors of the prediction models including these coke temperature prediction models and the deviation of the schedule values from the actual values are factors that reduce the accuracy of the target furnace bundle temperature pattern.
Therefore, in the sixth embodiment, the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 is corrected according to the difference between the target value and the actual value of the physical quantity representing the carbonization state of coke. Better feasibility of cluster temperature patterns.

以下、第6実施形態を説明する。第1乃至第5実施形態と共通する内容の説明は省略し、第1乃至第5実施形態との相違を中心に第3実施形態をベースにして説明する。第1実施形態で説明したように、コークスの乾留状態を表す物理量は、コークス温度以外に、例えば炉壁4の温度でもよいが、ここではコークスの乾留状態を表す物理量がコークス温度であるものとして説明を行う。 The sixth embodiment will be described below. Descriptions of contents common to the first to fifth embodiments will be omitted, and differences from the first to fifth embodiments will be mainly described based on the third embodiment. As described in the first embodiment, the physical quantity representing the carbonization state of coke may be, for example, the temperature of the furnace wall 4 in addition to the coke temperature. Give an explanation.

図22は、第6実施形態に係る制御装置100の機能構成を示す。図22に示す機能構成は、図1に示す機能構成に対し、目標炉団温度パターンを補正する目標炉温補正部106が追加されると共に、目標炉温算出部102から投入熱量算出部103に向かう片矢印線を、目標炉温算出部102と投入熱量算出部103とを結ぶ両矢印線に変更したものである(第3実施形態の図1に示す機能構成に対する変更点の説明を参照)。したがって、入力部101、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、及び投入熱量設定部104について第1乃至第5実施形態に係る制御装置100と同一の部分についての詳細な説明を省略する。図23は、目標炉温算出部102、投入熱量算出部103、及び目標炉温補正部106の処理を示すフローチャートである。上述したように本実施形態では第3実施形態をベースにして説明する。そこで、図23のフローチャートにおいて、図11のフローチャートと共通する処理には同一の符号を付し、その説明は省略する。図24は、目標炉団温度パターンを補正する処理の概要を説明するための図である。 FIG. 22 shows the functional configuration of the control device 100 according to the sixth embodiment. The functional configuration shown in FIG. 22 is different from the functional configuration shown in FIG. The single-headed arrow line is changed to a double-headed line connecting the target furnace temperature calculation unit 102 and the input heat amount calculation unit 103 (see description of changes to the functional configuration shown in FIG. 1 of the third embodiment). . Therefore, detailed descriptions of the input unit 101, the target furnace temperature calculation unit 102, the input heat amount calculation unit 103, and the input heat amount setting unit 104 that are the same as those of the control device 100 according to the first to fifth embodiments will be omitted. . FIG. 23 is a flow chart showing the processing of the target furnace temperature calculator 102, the input heat quantity calculator 103, and the target furnace temperature corrector 106. As shown in FIG. As described above, this embodiment will be described based on the third embodiment. Therefore, in the flowchart of FIG. 23, the same reference numerals are given to the processing that is common to the flowchart of FIG. 11, and the description thereof will be omitted. FIG. 24 is a diagram for explaining the outline of the process of correcting the target furnace group temperature pattern.

図22乃至図24を参照して、第6実施形態において目標炉団温度パターンを補正する処理を説明する。
図24において、制御開始は、制御装置100による制御が開始したタイミングであることを示す。現在時刻は、図23のフローチャートを開始したタイミングであることを示す。第3実施形態で説明した図11のフローチャートと同様に、図23のフローチャートを開始するタイミングは、例えば、各通りにおける窯出し作業が終了したタイミングであるが、必ずしもこのタイミングに限定されず、例えば、各通りにおける装炭作業を開始するタイミングであってもよい。また、図23のフローチャートは、通り時間周期で実行される。
Processing for correcting the target furnace group temperature pattern in the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 22 to 24. FIG.
In FIG. 24, control start indicates the timing when the control by the control device 100 is started. The current time indicates the timing when the flowchart of FIG. 23 is started. Similar to the flowchart of FIG. 11 described in the third embodiment, the timing of starting the flowchart of FIG. , the timing of starting the charging operation on each street. Also, the flowchart of FIG. 23 is executed in regular time cycles.

図24の上段は、コークス温度の時系列変化を示す。ここでは、コークス温度2411の実績値を黒丸で示し、予測値を白丸で示す。また、コークス温度の実績値を実線で繋ぐと共に予測値を一点鎖線で繋いでコークス温度の時系列変化を示す。また、図24の上段には、コークス温度2411と共にコークス温度の目標温度2412を示す。
図24の中段は、炉団温度の時系列変化を示す。炉団温度は1時間毎に得られるが、ここでは、炉団温度2421の実績値を実線で示し、予測値を一点鎖線で示す。また、図24の中段には、目標炉温算出部102で算出された目標炉団温度パターン2422と、目標炉温補正部106で補正された補正後の目標炉団温度パターン2423とを示す。
図24の下段には、投入熱量の時系列変化を示す。ここでは、投入熱量2431の実績値を実線で示し、将来の値を一点鎖線で示す。
The upper part of FIG. 24 shows time series changes in coke temperature. Here, the actual values of the coke temperature 2411 are indicated by black circles, and the predicted values are indicated by white circles. In addition, a solid line connects the actual values of coke temperature and a dashed-dotted line connects predicted values to show changes in coke temperature over time. The upper part of FIG. 24 shows the coke temperature 2411 as well as the coke temperature target temperature 2412 .
The middle part of FIG. 24 shows time-series changes in furnace bundle temperature. The temperature of the furnace bed 2421 is obtained every hour. Here, the actual value of the furnace bed temperature 2421 is indicated by a solid line, and the predicted value is indicated by a one-dot chain line. 24 shows a target furnace temperature pattern 2422 calculated by the target furnace temperature calculator 102 and a corrected target furnace temperature pattern 2423 corrected by the target furnace temperature corrector 106. FIG.
The lower part of FIG. 24 shows time-series changes in the amount of input heat. Here, the actual value of the input heat quantity 2431 is indicated by a solid line, and the future value is indicated by a one-dot chain line.

第3実施形態で説明したように、ステップS1101乃至S1111の処理を行うことで、ステップS1106で変換した目標炉団温度パターンのうち、評価関数J1´を最小にする目標炉団温度パターン2422が得られる。図24の中段において、現在時刻よりも先の目標炉団温度パターン2422が現在時刻において算出される。 As described in the third embodiment, by performing the processing of steps S1101 to S1111, the target furnace group temperature pattern 2422 that minimizes the evaluation function J 1 ' among the target furnace group temperature patterns converted in step S1106 is obtained. can get. In the middle part of FIG. 24, a target furnace bundle temperature pattern 2422 ahead of the current time is calculated at the current time.

ステップS1110の後に、ステップS2301が行われる。ステップS2301で、目標炉温補正部106は、目標炉団温度パターン2422を、コークス温度の目標値(目標温度2412)と実績値との差に応じて補正する。例えば、目標炉温補正部106は、コークス温度の目標値(目標温度2412)から、現在時刻を起点として乾留サイクルで過去1サイクル分の各通りにおけるコークス温度の実績値をそれぞれ減算した値の重み付き平均値を算出する。例えば、窯出し装炭順序が、1の通り、3の通り、5の通り、2の通り、4の通りの順であり、図23のフローチャートを開始するタイミングが、各通りにおける窯出し作業が終了したタイミングであり、現在時刻が、1の通りにおける窯出し作業が終了したタイミングである(図24の上段において現在時刻の下に示している[1]はこのことを表す)ものとする。この場合、直前の1の通り、4の通り、2の通り、5の通り、3の通りにおけるコークス温度の実績値が用いられる(図24の上段において、現在時刻の下に示している[1]の左側に、左側に向けて順に示している[4]、[2]、[5]、[3]はこれらのことを表す)。 After step S1110, step S2301 is performed. In step S2301, the target furnace temperature correction unit 106 corrects the target furnace bundle temperature pattern 2422 according to the difference between the target coke temperature value (target temperature 2412) and the actual value. For example, the target furnace temperature correction unit 106 subtracts the actual values of the coke temperature in each of the past one cycle in the carbonization cycle starting from the current time from the target value of the coke temperature (target temperature 2412). Calculate the average value with For example, the kiln loading order is 1st, 3rd, 5th, 2nd, and 4th, and the timing of starting the flow chart of FIG. It is the end timing, and the current time is the timing when the kiln removal work in 1 way is completed ([1] shown below the current time in the upper part of FIG. 24 indicates this). In this case, the actual values of the coke temperature in 1st, 4th, 2nd, 5th, and 3rd immediately before are used (shown below the current time in the upper part of FIG. 24 [1 ], [4], [2], [5], and [3] shown in order towards the left represent these things).

kを、通りを識別する変数とし、重み付き平均値の算出対象となる通りの数をK(本実施形態ではK=5)とすると、目標炉団温度パターン2422に加算される補正量FBは、例えば、以下の式(6a)及び式(6b)で表される。 Assuming that k is a variable that identifies streets and that the number of streets for which the weighted average value is calculated is K (K=5 in this embodiment), the correction amount FB to be added to the target furnace bundle temperature pattern 2422 is , for example, represented by the following equations (6a) and (6b).

Figure 2023039670000007
Figure 2023039670000007

ここで、G1、G2は、予め設定される正のゲインである。wkは、通りkに対する予め設定される正の重み係数である。Tco_p_kは、通りkにおけるコークス温度の目標値である。Tco_m_kは、通りkにおけるコークス温度の実績値である。補正量FBが正であることは、コークス温度の目標値の方が実績値よりも高いためにコークス温度が低くなっていることに対応する。この場合、コークス温度をなるべく早く目標温度2412に到達させるために投入熱量を大きく上昇させることが考えられる。一方、補正量FBが負であることは、コークス温度の目標値の方が実績値よりも低いためにコークス温度が高くなっていることに対応する。この場合、コークス温度を急激に低下させると、コークス温度が低くなり過ぎる虞があるため、投入熱量を徐々に小さくすることが考えられる。このような場合、ゲインG1をゲインG2よりも大きくするのが好ましい。ただし、ゲインG1、G2の値は、当該値の大小関係を含め、コークス炉1の特性や操業条件等に応じて適宜決定すればよい。 Here, G 1 and G 2 are preset positive gains. w k is a preset positive weighting factor for street k. T co_p_k is the desired coke temperature at street k. T co_m_k is the actual coke temperature at street k. The fact that the correction amount FB is positive corresponds to the fact that the coke temperature is low because the target value of the coke temperature is higher than the actual value. In this case, in order to make the coke temperature reach the target temperature 2412 as soon as possible, it is conceivable to greatly increase the amount of input heat. On the other hand, the fact that the correction amount FB is negative corresponds to the coke temperature being high because the target value of the coke temperature is lower than the actual value. In this case, if the coke temperature is abruptly lowered, the coke temperature may become too low. In such a case, it is preferable to make the gain G 1 larger than the gain G 2 . However, the values of the gains G 1 and G 2 may be appropriately determined according to the characteristics of the coke oven 1, operating conditions, etc., including the magnitude relationship of the values.

重み係数wkは、コークス炉1の特性や操業条件等に応じて適宜決定すればよい。例えば、現在時刻に近い時刻におけるコークス温度の目標値と実績値との差を重要視する場合、時間的に後の通りに対する重み係数wkを、時間的に前の通りに対する重み係数wkよりも小さくせずに、少なくとも2つの通りについて、時間的に後の通りに対する重み係数wkを、時間的に前の通りに対する重み係数wkよりも大きくする。 The weighting factor w k may be appropriately determined according to the characteristics of the coke oven 1, operating conditions, and the like. For example, when emphasizing the difference between the target coke temperature value and the actual coke temperature at a time close to the current time, the weighting factor w k for the subsequent street in time is lower than the weighting factor w k for the previous street in time. , and for at least two streets, the weighting factor w k for the later street in time is larger than the weighting factor w k for the earlier street in time.

図24の上段に示す例では、コークス温度2411の実績値は目標温度2412よりも高いため、式(6b)により補正量FBが算出される。この場合、補正量FBは負の値を有する。
ここで、目標炉団温度パターンをあまりに急激に変化させることは、安定的な操業を行う観点等から好ましくない。そこで、目標炉温補正部106は、補正量FBが予め設定された上下限値の範囲内(下限値≦FB≦上限値)でない場合、補正量FBを上限値及び下限値のうち当該補正量に近い方の値に変更する。補正量FBが予め設定された上下限値の範囲内(下限値≦FB≦上限値)である場合、目標炉温補正部106は、このような補正量FBの変更を行わない。
In the example shown in the upper part of FIG. 24, the actual value of the coke temperature 2411 is higher than the target temperature 2412, so the correction amount FB is calculated by equation (6b). In this case, the correction amount FB has a negative value.
From the viewpoint of stable operation, etc., it is not preferable to change the target furnace bed temperature pattern too abruptly. Therefore, when the correction amount FB is not within the range of the upper and lower limits set in advance (lower limit ≤ FB ≤ upper limit), the target furnace temperature correction unit 106 sets the correction amount FB to Change to a value closer to When the correction amount FB is within the preset upper and lower limits (lower limit ≤ FB ≤ upper limit), the target furnace temperature correction unit 106 does not change the correction amount FB.

目標炉温補正部106は、ステップS1101乃至S1111の処理を行うことで算出された目標炉団温度パターン2422に、以上のようにして得られた補正量FBを加算することにより、補正後の目標炉団温度パターン2423を算出する。図24の上段に示す例では、負の値の補正量FBが算出されるため、補正後の目標炉団温度パターン2423は、目標炉団温度パターン2422よりも低い温度を示すことになる(図24の中段の下向きの白抜きの矢印線を参照)。 The target furnace temperature correction unit 106 adds the correction amount FB obtained as described above to the target furnace bundle temperature pattern 2422 calculated by performing the processing of steps S1101 to S1111, thereby obtaining the target after correction. A furnace cluster temperature pattern 2423 is calculated. In the example shown in the upper part of FIG. 24, since the correction amount FB is calculated as a negative value, the target furnace group temperature pattern 2423 after correction indicates a lower temperature than the target furnace group temperature pattern 2422 (see FIG. 24). 24, see the middle downward white arrow line).

以上のようにしてステップS2301で補正後の目標炉団温度パターンが算出される。そして、ステップS2302で、目標炉温補正部106は、補正後の目標炉団温度パターンを投入熱量算出部103に出力する。本実施形態では、投入熱量算出部103は、図7のフローチャートにおいて、目標炉温算出部102で算出された目標炉団温度パターンではなく、目標炉温補正部106で算出された目標炉団温度パターンを使用して、投入熱量を算出する。なお、ステップS1104においては、投入熱量算出部103は、目標炉温補正部106で算出された目標炉団温度パターンではなく、目標炉団温度パターンの候補(ステップS1103で生成した目標炉団温度パターンの初期値又はステップS1111で生成した目標炉団温度パターン)を使用して投入熱量を算出する。 As described above, the corrected target furnace group temperature pattern is calculated in step S2301. Then, in step S<b>2302 , the target furnace temperature correction unit 106 outputs the target furnace temperature pattern after correction to the input heat quantity calculation unit 103 . In this embodiment, the input heat calculation unit 103 calculates the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature correction unit 106 instead of the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 in the flowchart of FIG. Using the pattern, calculate the heat input. In step S1104, the input heat calculation unit 103 selects a target furnace temperature pattern candidate (target furnace temperature pattern generated in step S1103) instead of the target furnace temperature pattern calculated by the target furnace temperature correction unit 106. or the target furnace temperature pattern generated in step S1111) is used to calculate the amount of input heat.

以上述べたように、コークス温度の実績値をフィードバックすることにより、目標炉温算出部102で算出された目標炉団温度パターンを、コークス温度の実績値と目標値との差が小さくなるように補正することができ、投入熱量の制御をより一層高精度に実行することができる。これにより、コークス温度を目標温度に応じた値にすることをより一層高精度に実現することができるとともに、生産コストのより一層の低減(過乾留による過剰な乾留熱量の低減)を図ることができる。
なお、本実施形態では、第3実施形態をベースにして説明したが、第1、2、4、5実施形態に、本実施形態で説明した補正機能を適用してもかまわない。
As described above, by feeding back the actual value of the coke temperature, the target furnace bundle temperature pattern calculated by the target furnace temperature calculation unit 102 is adjusted so that the difference between the actual value and the target value of the coke temperature becomes small. can be corrected, and control of the input heat quantity can be executed with even higher accuracy. As a result, it is possible to more accurately set the coke temperature to a value corresponding to the target temperature, and to further reduce the production cost (reduction of the excessive carbonization heat amount due to excessive carbonization). can.
Although this embodiment has been described based on the third embodiment, the correction function described in this embodiment may be applied to the first, second, fourth, and fifth embodiments.

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は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、又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。
本発明を適用したコークス製造プロセスの制御装置は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えたコンピュータ装置により構成可能であり、CPUが所定のプログラムを実行することによりその機能が実現される。
また、本発明は、本発明のコークス製造プロセスの制御を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータがプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。
As described above, the present invention has been described together with the embodiments, but the above-described embodiments merely show specific examples for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not construed in a limited manner. It should not be. That is, the present invention can be embodied in various forms without departing from its technical concept or main features.
A control device for a coke manufacturing process to which the present invention is applied can be configured by a computer device having, for example, a CPU, a ROM, a RAM, etc., and its functions are realized by the CPU executing a predetermined program.
Further, the present invention provides software (program) for realizing control of the coke production process of the present invention to a system or apparatus via a network or various storage media, and the computer of the system or apparatus reads and executes the program. It can also be realized by

1 コークス炉
2 炭化室
3 燃焼室
4 炉壁
5 調整弁
6 炉温測定用の温度計
7 押出ラム
8 コークス温度測定用の温度計
9 ガイド車
10 コークス
100 コークス製造プロセスの制御装置
101 入力部
102 目標炉温算出部
103 投入熱量算出部
104 投入熱量設定部
105 乾留時間補正部
106 目標炉温補正部
200 記憶部
601 目標炉団温度パターン
602 コークス温度の予測値
603 コークス温度の目標温度
801 炉団温度の予測値
802 投入熱量
901 回帰モデル
902 ビッグデータモデル
1201 評価関数を最小にする投入熱量
1202 炉団温度の制御波形
2411 コークス温度(実績値、予測値)
2412 コークス温度の目標温度
2421 炉団温度(実績値、予測値)
2422 補正前の炉団温度パターン
2423 補正後の炉団温度パターン
2421 投入熱量
S 装炭量
W 石炭水分量
co コークス温度
ro 炉団温度
k 乾留時間
t 通り時間
REFERENCE SIGNS LIST 1 coke oven 2 coking chamber 3 combustion chamber 4 furnace wall 5 regulating valve 6 thermometer for measuring furnace temperature 7 extrusion ram 8 thermometer for measuring coke temperature 9 guide wheel 10 coke 100 control device for coke production process 101 input unit 102 target oven temperature calculator 103 input heat amount calculator 104 input heat amount setting unit 105 carbonization time correction unit 106 target oven temperature correction unit 200 storage unit 601 target oven bundle temperature pattern 602 predicted value of coke temperature 603 target temperature of coke temperature 801 oven bundle Predicted temperature value 802 Input heat amount 901 Regression model 902 Big data model 1201 Input heat amount that minimizes the evaluation function 1202 Control waveform of oven bundle temperature 2411 Coke temperature (actual value, predicted value)
2412 Target temperature of coke temperature 2421 Furnace temperature (actual value, predicted value)
2422 Oven temperature pattern before correction 2423 Oven temperature pattern after correction 2421 Input heat amount S Coal charge W Moisture content of coal T co- coke temperature T ro Oven temperature t k Distillation time t Time according to t

Claims (22)

複数の炭化室と複数の燃焼室とを備えるコークス炉において、コークスの乾留状態を表す物理量が目標値に応じた値になるように前記燃焼室に対する投入熱量を制御するコークス製造プロセスの制御装置であって、
前記燃焼室の温度である炉温を含む第1影響因子に基づいて前記物理量を予測する物理量予測モデルと、前記第1影響因子の実績値及びスケジュール値のうちの少なくとも一方と、を用いて、前記物理量を予測し、予測した前記物理量と前記物理量の目標値との差を表す項を含む第1の評価関数の値を算出し、算出した第1の評価関数の値に基づいて、目標炉温を算出する目標炉温算出部と、
前記目標炉温算出部で算出した前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する投入熱量算出部と、を備える、コークス製造プロセスの制御装置。
A control device for a coke production process that controls the amount of heat input to the combustion chamber in a coke oven having a plurality of carbonization chambers and a plurality of combustion chambers so that the physical quantity representing the carbonization state of coke becomes a value corresponding to a target value There is
Using a physical quantity prediction model that predicts the physical quantity based on the first influencing factor including the furnace temperature, which is the temperature of the combustion chamber, and at least one of the actual value and the scheduled value of the first influencing factor, predicting the physical quantity; calculating a value of a first evaluation function including a term representing a difference between the predicted physical quantity and a target value of the physical quantity; a target furnace temperature calculation unit that calculates the temperature;
and an input heat amount calculation unit that calculates an input heat amount corresponding to the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit.
前記投入熱量算出部は、投入熱量を含む第2影響因子に基づいて炉温を予測する炉温予測モデルと、前記第2影響因子の実績値及びスケジュール値の少なくとも一方と、を用いて、前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する、請求項1に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The input heat amount calculation unit uses a furnace temperature prediction model that predicts a furnace temperature based on a second influencing factor including the input heat amount, and at least one of the actual value and the schedule value of the second influencing factor, 2. A control device for a coke production process according to claim 1, which calculates an input heat amount according to a target furnace temperature. 前記投入熱量算出部は、前記炉温予測モデルにより予測した炉温と、目標炉温との差を表す項を含む第2の評価関数に基づいて、前記目標炉温算出部で算出した前記目標炉温を、前記第2の評価関数に含まれる目標炉温として使用して、投入熱量を算出する、請求項2に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The input heat amount calculation unit calculates the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit based on a second evaluation function including a term representing the difference between the furnace temperature predicted by the furnace temperature prediction model and the target furnace temperature. 3. The coke production process control device according to claim 2, wherein the furnace temperature is used as the target furnace temperature included in the second evaluation function to calculate the input heat quantity. 前記第2の評価関数は、投入熱量の変化量を表す項をさらに含む、請求項3に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 4. The coke production process control device according to claim 3, wherein said second evaluation function further includes a term representing the amount of change in input heat quantity. 前記目標炉温算出部は、将来の目標炉温の複数の候補を生成し、複数の候補のそれぞれを、前記物理量予測モデルにおける前記第1影響因子に含まれる前記炉温として使用して、前記物理量の予測と、前記第1の評価関数の値の算出と、をそれぞれ実行し、実行した前記第1の評価関数の値に基づいて、前記複数の候補の中から前記目標炉温を求める、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The target furnace temperature calculation unit generates a plurality of candidates for a future target furnace temperature, uses each of the plurality of candidates as the furnace temperature included in the first influence factor in the physical quantity prediction model, and calculates the predicting a physical quantity and calculating the value of the first evaluation function, respectively, and obtaining the target furnace temperature from among the plurality of candidates based on the executed value of the first evaluation function; A coke production process control device according to any one of claims 1 to 4. 前記目標炉温算出部は、投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす炉温を、前記物理量予測モデルにおける前記第1影響因子として用いて、前記目標炉温を算出する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The target furnace temperature calculating unit calculates the target furnace temperature using a furnace temperature that satisfies a predetermined evaluation of the amount of change in input heat quantity as the first influencing factor in the physical quantity prediction model. 6. The coke production process control device according to any one of 5. 前記投入熱量算出部は、前記目標炉温として確定していない炉温に応じた投入熱量として、投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす投入熱量を算出し、
前記目標炉温算出部は、前記投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす投入熱量でコークス製造プロセスを制御した場合の炉温の予測値を、前記投入熱量の変化量についての所定の評価を満たす場合の炉温として、前記目標炉温を算出する、請求項6に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The input heat amount calculation unit calculates an input heat amount that satisfies a predetermined evaluation of a change amount of the input heat amount as an input heat amount corresponding to a furnace temperature that has not been determined as the target furnace temperature,
The target furnace temperature calculation unit calculates a predicted value of the furnace temperature when controlling the coke production process with an input heat amount that satisfies a predetermined evaluation of the amount of change in the input heat amount, and calculates a predetermined evaluation of the amount of change in the input heat amount. 7. The control device for a coke production process according to claim 6, wherein said target furnace temperature is calculated as a furnace temperature when satisfying
前記目標炉温算出部は、将来の目標炉温の複数の候補を生成し、
前記投入熱量算出部は、前記第2の評価関数に基づいて、前記目標炉温算出部で生成した前記目標炉温の候補のそれぞれを、前記第2の評価関数に含まれる目標炉温として使用して、投入熱量を算出し、
前記目標炉温算出部は、前記投入熱量算出部で算出した投入熱量に応じた炉温に基づいて、前記目標炉温を求める、請求項3又は4に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The target furnace temperature calculation unit generates a plurality of candidates for future target furnace temperatures,
The input heat amount calculation unit uses each of the candidates for the target furnace temperature generated by the target furnace temperature calculation unit as the target furnace temperature included in the second evaluation function based on the second evaluation function. to calculate the amount of heat input,
5. The control device for a coke production process according to claim 3, wherein said target furnace temperature calculating section obtains said target furnace temperature based on a furnace temperature corresponding to the input heat amount calculated by said input heat amount calculating section.
前記目標炉温算出部により目標炉温を算出するサイクルに比べて、前記投入熱量算出部により投入熱量を算出するサイクルが短い、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The coke production process according to any one of claims 1 to 8, wherein the cycle for calculating the input heat amount by the input heat amount calculation unit is shorter than the cycle for calculating the target furnace temperature by the target furnace temperature calculation unit. Control device. 前記コークス製造プロセスは、複数の炭化室を複数の通りに分割し、通り単位で窯出し装炭作業を行うコークス製造プロセスであり、
前記目標炉温は、将来の複数の通り時間における目標炉温の推移である、請求項1乃至9のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The coke production process is a coke production process in which a plurality of coking chambers are divided into a plurality of streets, and coal charging is carried out for each street,
10. The coke production process control device according to any one of claims 1 to 9, wherein the target furnace temperature is a transition of the target furnace temperature at a plurality of times in the future.
前記目標炉温算出部は、通り時間の周期で前記目標炉温を算出する処理を実行する、請求項10に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 11. The control device for a coke production process according to claim 10, wherein said target furnace temperature calculation unit executes a process of calculating said target furnace temperature at regular time intervals. 前記物理量予測モデルは、炉温を含む前記第1影響因子に基づいて前記物理量を予測する回帰モデルと、前記回帰モデルの予測誤差を推定し、それを補正するための機械学習による推定モデルとを備える、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The physical quantity prediction model includes a regression model that predicts the physical quantity based on the first influencing factor including the furnace temperature, and an estimation model based on machine learning for estimating the prediction error of the regression model and correcting it. A control device for a coke making process according to any one of claims 1 to 11, comprising: 前記物理量は、コークス温度、又は炉壁温度である、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 13. The coke production process control device according to any one of claims 1 to 12, wherein said physical quantity is coke temperature or furnace wall temperature. 前記コークス製造プロセスは、前記複数の燃焼室の投入熱量を一括で調整するコークス製造プロセスであり、
前記投入熱量算出部は、前記目標炉温算出部で算出した前記目標炉温に応じた投入熱量として、前記複数の燃焼室に対して一括で調整する投入熱量を算出する、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The coke production process is a coke production process that collectively adjusts the amount of heat input to the plurality of combustion chambers,
14. The input heat amount calculation unit calculates the input heat amount to be adjusted collectively for the plurality of combustion chambers as the input heat amount according to the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit. A control device for a coke production process according to any one of Claims 1 to 3.
前記炉温は、前記複数の燃焼室の温度の代表値である炉団温度である、請求項1乃至14のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 15. The coke production process control device according to any one of claims 1 to 14, wherein the furnace temperature is a furnace bundle temperature that is a representative value of the temperatures of the plurality of combustion chambers. 前記物理量予測モデルは、前記第1影響因子として乾留予定時間を含み、
窯出しの遅れ又は取戻しが発生した場合、その遅れ又は取戻し時間を用いて乾留予定時間を補正する乾留時間補正部を備えた、請求項1乃至15のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The physical quantity prediction model includes the expected dry distillation time as the first influencing factor,
16. The coke production process according to any one of claims 1 to 15, comprising a dry distillation time correction unit that corrects the expected dry distillation time using the delay or recovery time when the kiln is delayed or recovered. Control device.
前記目標炉温算出部は、通り終了時及び通り開始時のうち少なくともいずれか一方で前記目標炉温を算出する処理を実行し、
前記乾留時間補正部は、前記目標炉温算出部が前記目標炉温を算出する際に、前記補正を実行する、請求項16に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
The target furnace temperature calculating unit performs a process of calculating the target furnace temperature at least either at the end of running or at the start of running,
17. The control device for a coke manufacturing process according to claim 16, wherein said carbonization time correction section executes said correction when said target furnace temperature calculation section calculates said target furnace temperature.
前記乾留時間補正部は、少なくとも1つの通りにおける補正後の乾留予定時間を、その他の少なくとも1つの通りにおける補正後の乾留予定時間と異なる時間にする、請求項16又は17に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 18. The coke manufacturing process according to claim 16 or 17, wherein the carbonization time corrector sets the corrected scheduled carbonization time in at least one street to a time different from the corrected scheduled carbonization time in at least one other street. controller. 前記乾留時間補正部は、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも大きくせずに、少なくとも2つの通りについて、時間的に後の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値を、時間的に前の通りにおける補正前の乾留予定時間に対する補正量の絶対値よりも小さくする、請求項18に記載のコークス製造プロセスの制御装置。 The dry distillation time correction unit makes the absolute value of the correction amount for the pre-correction scheduled dry distillation time in the later time larger than the absolute value of the correction amount for the pre-corrected dry distillation scheduled time in the previous time. For at least two different ways, the absolute value of the correction amount for the expected dry distillation time before correction in the later time is the absolute value of the correction amount for the expected dry distillation time before correction in the earlier time 19. The coke making process controller of claim 18, wherein the coke making process controller is less than . 前記目標炉温算出部で算出した前記目標炉温を、前記物理量の目標値と実績値との差に応じて補正する目標炉温補正部をさらに備え、
前記投入熱量算出部は、前記目標炉温補正部で補正した後の前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する、請求項1乃至19のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置。
a target furnace temperature correction unit that corrects the target furnace temperature calculated by the target furnace temperature calculation unit according to a difference between a target value and an actual value of the physical quantity;
20. The control device for a coke production process according to claim 1, wherein said input heat amount calculation unit calculates an input heat amount corresponding to said target furnace temperature after being corrected by said target furnace temperature correction unit. .
複数の炭化室と複数の燃焼室とを備えるコークス炉において、コークスの乾留状態を表す物理量が目標値に応じた値になるように前記燃焼室に対する投入熱量を制御するコークス製造プロセスの制御方法であって、
前記燃焼室の温度である炉温を含む第1影響因子に基づいて前記物理量を予測する物理量予測モデルと、前記第1影響因子の実績値及びスケジュール値のうちの少なくとも一方と、を用いて、前記物理量を予測し、予測した前記物理量と前記物理量の目標値との差を表す項を含む第1の評価関数の値を算出し、算出した第1の評価関数の値に基づいて、目標炉温を算出する目標炉温算出工程と、
前記目標炉温算出工程で算出した前記目標炉温に応じた投入熱量を算出する投入熱量算出部工程、を備える、コークス製造プロセスの制御方法。
A coke production process control method for controlling the amount of heat input to a coke oven having a plurality of carbonization chambers and a plurality of combustion chambers so that the physical quantity representing the carbonization state of coke becomes a value corresponding to a target value There is
Using a physical quantity prediction model that predicts the physical quantity based on the first influencing factor including the furnace temperature, which is the temperature of the combustion chamber, and at least one of the actual value and the scheduled value of the first influencing factor, predicting the physical quantity; calculating a value of a first evaluation function including a term representing a difference between the predicted physical quantity and a target value of the physical quantity; a target furnace temperature calculation step of calculating the temperature;
A control method for a coke production process, comprising: an input heat quantity calculation unit step of calculating an input heat quantity corresponding to the target furnace temperature calculated in the target furnace temperature calculation step.
請求項1乃至20のいずれか1項に記載のコークス製造プロセスの制御装置の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each part of the control device for the coke production process according to any one of claims 1 to 20.
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