JP3897861B2 - 熱風炉制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱風炉の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱風炉は、高炉へ送り込む熱風を供給するための高炉の付帯設備の一つである。図１は、熱風炉の構造を示す模式図である。図１において、熱風炉１は燃焼室２と蓄熱室３とからなっている。熱風炉蓄熱室３の内部には蓄熱煉瓦９が積まれており、４の部位はドーム、５の部位は珪石煉瓦下部と呼ばれている。先ず、燃焼室２において、高炉から排出される高炉ガス（Ｂガスという）と、そして、コークスガス（Ｃガス）、転炉ガス（ＬＤガス）などの成分が入ったガス（Ｍガスという）とを混合し、供給口６からカロリを調整したＭｉｘガスを、供給口７から燃焼用空気を流入して燃焼させ、その燃焼排ガスによって蓄熱室３内部の蓄熱煉瓦９を加熱する。次いで、加熱によって高温になった蓄熱室３に、供給口８から約１５０〜２００℃の温度の冷風空気を通風すると、冷風空気は蓄熱煉瓦９の熱を奪って約９００〜１３００℃の温度の熱風になる。図２に、熱風炉の送風制御系の模式図を示す。一基送風の場合には、冷風バタフライ弁（ＣＢ１）が全開となり、混冷バタフライ弁（ＭＢ）の開度を調整して、冷風を混ぜる（これを混冷という）ことによって熱風の温度制御を行う。また二基送風の場合には、一方の熱風炉の冷風バタフライ弁（ＣＢ１）が全開となり、もう一方の熱風炉の冷風バタフライ弁（ＣＢ２）の開度を調整することによって熱風の温度制御を行う。
【０００３】
通常、熱風炉は３〜４基で構成され、現在では、送風サイクルを１／２ずらして送風を行う２基燃焼、２基送風のスタガードパラレル送風と呼ばれる操業が一般的である。次に、スタガードパラレル操業について説明する。図３はスタガードパラレル送風の概念図、即ち、４基の熱風炉の各バタフライ弁のタイミングを表した図である。各熱風炉の燃焼および送風時間ならびに待ち時間はタイマーで定められている。
【０００４】
図３において、熱風炉１（図３においてＨＳＳ１で示す）の燃焼前半は熱風炉２（図３においてＨＳＳ２で示す）と熱風炉３（図３においてＨＳＳ３で示す）の２基送風状態になっている。このとき、先行して送風しているＨＳＳ２は、単体で送風設定温度を保つことができないので、後行のＨＳＳ３の高温の熱風で補うことによって、送風温度を調整している。その後、タイマー設定された時刻においてＨＳＳ２の送風が終了した後は、ＨＳＳ３による１基送風状態になる。このときには、ＨＳＳ３の熱風はまだ高温状態であるので、ＨＳＳ３のＭＢ弁を開き冷風を混ぜることによって、送風温度の制御を行なう。燃焼および送風が交互に行われる熱風炉の操作中に、上述した動作が繰り返し行われる。
【０００５】
従来、熱風炉の制御方法に関しては、燃焼および送風からなる１つのサイクルが終了した後の熱風炉に残っている蓄熱量を算出し、このように算出された熱量を差し引いた熱量を次回サイクルに投入することからなる制御方法が一般的に用いられている。このような制御方法として、特開昭５５−７９８１４号公報には、熱風炉内部の高さ方向における３点以上の温度実測値から現時点での炉内残熱量を求め、送風開始前の蓄熱量を求め、そして、このようにして求められた炉内残熱量および送風開始前の蓄熱量から今回投入する燃焼ガス量を求めることが開示されている（以下、先行技術１という）。
【０００６】
しかしながら、先行技術１においては、投入すべき燃焼ガス量を求めることはできるけれども、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度の制御を行うことができないという問題点がある。
【０００７】
更に、上述した先行技術１の問題点を解決するために、特公平６−３７６５１および特公平７−１００８０６には、送風終了時の熱風炉の蓄熱量、蓄熱量の変化、煉瓦温度をファジィ理論に基づく判断関数に変換して、各判断関数に対応するそれぞれの操作量を定め、実測に基づいて、各操作量を求め、そして、それ等を合成して今回投入する必要熱量を求めることが開示されている（以下、先行技術２という）。
【０００８】
先行技術２においては、前回もしくはそれ以前の送風終了直後の実績を元に、次回投入熱量を求めている。しかしながら、実際の操業においては、送風設定温度、送風流量等の操業条件が大きく変わる場合がしばしばある。従って、現状の蓄熱量から次回サイクルの操作量を求める先行技術２の方法では、指定された送風設定温度を維持することができなくなり、または、極度の熱余り状態になって、熱効率の低下を招くという問題点がある。
【０００９】
また近年では、製鉄所内のエネルギー需要を適正化する観点から、必ずしも高い送風温度を必要としない操業を行なう場合がある。このような操業形態では当然のことながら投入熱量は減り、その分、熱風炉蓄熱室内部の蓄熱煉瓦温度も低くなる。熱風炉蓄熱室内部の蓄熱煉瓦部位には設備保護のために制約温度条件がついている部分がある。特に、珪石煉瓦下部は、変態点温度５７３℃以下の温度になると急激に熱膨張率が変化して、煉瓦の崩壊を招く可能性がある。このような低温送風操業は過去の操業において経験がないので、上述した先行技術で用いられているようなオペレータの操業知識をルール化し、熱風炉の制御を行なうことができないという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明の目的は、上述した先行技術の問題点を解決して、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度を適切な温度に保ち、現実の操業に適した熱風炉制御が可能な、熱効率の高い熱風炉制御方法を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、熱風炉の現在の操業状態、または、変更された操業条件の下で、数サイクル後の熱風炉の挙動を予測し、その予想された状態と、そして、現在の熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度、熱風出口温度の平均値および送風設定温度とから次回サイクルの修正操作量を求めることによって、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度を適切な温度に保ち、現実の操業に適した熱風炉制御が可能な、熱効率の高い熱風炉制御方法を得ることができることを知見した。
【００１２】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度および混冷流量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを所定回数繰り返し行い、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｂ）熱風出口平均温度、
あるいは、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｃ）混冷流量の変化量、
とを用いて、予め設定されたルールマップに基づいて前記数サイクル先の熱風炉の状態が熱余り状態かまたは熱不足の状態かを表す熱傾向指数を算出し、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｆ）熱風出口平均温度と送風設定温度との差、
あるいは、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｇ）混冷流量、
とから、予め設定されたルールマップに基づいてＭｉｘガスの修正カロリーを算出し、
そして、前記修正カロリーと前記熱傾向指数と前回の送風終了直後の一点以上の煉瓦温度とに基づいて修正ガス流量を算出して、
前記修正カロリーと前記修正ガス流量とから、Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量を計算し、かくして、該Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量とを今回の操作量として投入することに特徴を有するものである。
【００１３】
更に、本発明者等は、熱風炉の燃焼および送風をシミュレーションする熱風炉シミュレータを用いて現状の操業諸元、または、操業諸元の変更があった場合の熱風炉の挙動をシミュレートし、与えられた操業諸元の下で送風設定温度を維持し、且つ、蓄熱室内部の蓄熱煉瓦の制約温度条件を満たす、最も効率的な投入熱量を、熱風炉シミュレータを用いることによって算出することができることを知見した。
【００１４】
別の発明は、上記知見に基づきなされたものであって、熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度、混冷流量および出熱量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを、熱風炉の挙動が定常状態になるまで繰り返し行い、
前記熱風炉シミュレータによって算出された前記定常状態における熱風出口平均温度と送風設定温度との差ΔＴ 1a 、および、前記熱風炉シミュレータによって算出された送風終了直後の珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度との差ΔＴ 2a を計算し、
前記差ΔＴ 1a が、送風設定温度が維持できる熱風出口平均温度の最小値と送風設定温度との差ΔＴ min と、前記最小値から過去の操業事例から算出した許容範囲内の温度と送風設定温度との差ΔＴ max との範囲内にあるかどうかの判断と、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が予め与えられた温度差の範囲ΔＴ limit より小さいかどうかの判断とを行い、
前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にあり、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit より小さい場合は、出熱量初期値と前記送風期のシミュレーションにより求めた前記出熱量との差から余剰または不足の熱量ΔＱを求め、
前記熱量ΔＱと前回投入した熱量Ｑ（ｔ−１）とから今回熱風炉に投入する熱量Ｑ（ｔ）を算出し、
前記熱量Ｑ（ｔ）に基づき、前回の送風終了直後のドーム温度および珪石煉瓦下部温度について、予め設定されたルールマップに従って修正ガスカロリーを算出し、
前記修正ガスカロリーと前回投入したガスカロリーとから今回投入するＭｉｘガスカロリーを算出し、
前記ＭｉｘガスカロリーからＭ／Ｂを算出し、
前記Ｍｉｘガスカロリーと今回投入する熱量とから今回投入するＭｉｘガス流量を算出し、
そして、前記Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量を熱風炉に投入することに特徴を有するものである。
【００１５】
さらに、別の発明は、請求項２記載の発明において、前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にないか、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度以下か、または、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit 以上の場合は、送風時間の修正値を算出し、前記修正値に従って再度熱風炉シミュレータを実行することに特徴を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の方法において、熱風炉シミュレータは、前回の操業実績データである、蓄熱室内部の煉瓦温度分布、燃焼ガスであるＭｉｘガスカロリーおよびＭｉｘガス流量、ならびに、操業諸元である送風設定温度および送風流量を入力することにより、数サイクル先の熱風炉の操業状態を予測する。
【００１７】
この発明の方法において、熱風炉熱傾向指数算出処理は、熱風炉シミュレータによって予測された数サイクル先における熱風炉の状態量である、１点以上の蓄熱室内部の煉瓦温度の変化量と、そして、熱風出口平均温度または混冷流量変化量とを用いて、数サイクル後の熱風炉の蓄熱状態が熱余り傾向になるのか、熱不足傾向になるのかを判断し、熱傾向指数という形で算出する。
【００１８】
この発明の方法において、修正操作量算出処理は、(1) 熱風炉熱傾向指数算出処理において算出された熱傾向指数、(2) 熱風炉の前回送風終了直後の１点以上の煉瓦温度、および、(3) 熱風出口温度の平均値と送風設定温度との差、または、混冷流量に関して、それぞれ判断関数を作成し、このようにして作成した判断関数に基づいて燃焼ガスであるＭｉｘガスの修正カロリおよび修正ガス流量を算出する。
【００１９】
この発明の別の方法において、熱風炉シミュレータは、前回の操業実績データである、蓄熱室内部の蓄熱煉瓦温度分布、燃焼ガスカロリー、燃焼ガス流量、ならびに、操業諸元である送風設定温度、送風流量を入力することにより、与えられた条件の下で、熱風炉の挙動が定常状態になるまでシミュレーションを行なう。
【００２０】
この発明の別の方法において、修正送風時間を求める送風時間伸縮処理は、熱風炉シミュレータによってシミュレーションされた、送風終了直後の蓄熱室内部珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度条件との間の差、および、シミュレーションによる熱風出口平均温度と送風設定温度との間の差から、送風設定温度を維持しかつ珪石煉瓦下部温度の制約条件を満たすことの出来る修正送風時間を算出する処理を行なう。
【００２１】
この発明の別の方法において、修正熱量算出処理は、上記送風時間伸縮処理によって算出された、修正送風時間の下で熱風炉シミュレータによる送風シミュレーションを行ない、そのとき使用される熱量と、修正を行なう前の送風時間の下で使用された熱量から、余剰または不足分の熱量を算出する処理を行なう。
【００２２】
この発明の別の方法において、修正ガスカロリ、修正燃焼ガス量算出処理は、上記修正熱量算出処理において求められた、余剰または不足分の熱量から、Ｍｉｘガスのカロリーと流量を算出し、Ｍｉｘガスのカロリーに関してはＢガスとＭガスの割合Ｍ／Ｂを算出する処理を行なう。
【００２３】
次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。
図４は、この発明の方法の第１実施態様のアルゴリズムを示すフローチャートである。３−１において、この発明の初期値となる、前回操業実績の取り込みと、そして、操業諸元である高炉に送り込む熱風の送風設定温度および送風流量の入力処理ならびに熱風炉シミュレータを用いて何サイクル先の熱風炉の状態を予測するかを示すサイクル数の入力処理とを行なう。
【００２４】
前回操業実績は対象となる熱風炉に関する前回サイクルの操業実績データで、熱風炉操業実績データベースなどから取り出す。必要なデータは次の１〜６の通りである。
１．送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布
熱風炉シミュレータの初期値となる値で、蓄熱室内部の温度計で測定されたデータである。測定点として、
(1)蓄熱室ドーム温度、
(2)珪石煉瓦下部温度、
(3)蓄熱室上部（上段）温度、
(4)蓄熱室上部（中段）温度、
(5)蓄熱室上部（下段）温度、
(6)蓄熱室下部温度、
の６点におけるデータをとる。
２．熱風出口平均温度
３．Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ
４．Ｍ／Ｂ
燃焼ガスであるＭｉｘガスは、ＢガスとＭガスとを混合してカロリの調整を行う。Ｍ／Ｂはその割合を表し、下式（１）で求めることができる。
【００２５】
【数１】
【００２６】
Cmix ：Ｍｉｘガスのカロリー[KCal/Nm3]
CM ：Ｍガスのカロリー[KCal/Nm3]
CB ：Ｂガスのカロリー[KCal/Nm3]
５．Ｍｉｘガス流量
６．空燃比
操業諸元は、次の７〜９のデータを入力する。
７．送風設定温度
８．送風流量
９．燃焼送風時間
これ等は、前回操業時の諸元と変化がなければ前回の値を入力し、操業諸元に変更があれば変更された値を入力すればよい。
【００２７】
サイクル数は操業諸元である燃焼および送風時間を考慮して入力する。燃焼および送風時間は通常各々約１２０分であるので、一日先の状態を予測するとすれば、サイクル数は５回となる。
【００２８】
３−２において、シミュレーションの回数を示すカウンタＬを初期化する。
３−３において、３−１において取り込まれた１、３〜６項の前回実績データ１．送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布
３．Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ
４．Ｍ／Ｂ
５．Ｍｉｘガス流量
６．空燃比
を初期値として、３−１において入力された操業諸元の下で熱風炉シミュレーションを行なう。
【００２９】
この発明における実施態様の１つとして、熱風炉シミュレータにおいては、燃焼時には燃焼排ガス、送風時には炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との熱交換モデルを下式（２）および（３）のように作成し、それを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼、送風シミュレーションを行っている。熱風炉の燃焼、送風のシミュレーションを行なうシミュレータであればどのようなものであっても良い。
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
但し
a ：煉瓦比表面積 m2/m3
Cs ：煉瓦真比熱 KCal/Nm3 ℃
Tg ：ガス温度℃
Ts ：煉瓦温度℃
【００３３】
【数４】
【００３４】
p：ガス圧力
ε：煉瓦空間率
ρs：煉瓦みかけ密度
Kg/m3U：総括伝熱係数 KCal/m3hr℃
シミュレータは始めに入力されたＢガスカロリおよびＭガスカロリ、Ｍ／Ｂから求められる燃焼ガスであるＭｉｘガスカロリおよびＭｉｘガス流量、ならびに、燃焼時間のデータを用いて熱風炉燃焼期のシミュレーションを行ない、熱交換モデルを用いて、熱風炉内部の煉瓦の各部温度の時間変化を計算する。燃焼期のシミュレーションが終了した後、シミュレータは、送風期のシミュレーションを行ない、熱交換モデルを用いて、熱風炉内部の煉瓦温度の時間的変化、熱風出口温度、通風量、混冷流量の計算を行なう。
【００３５】
送風時の混冷流量、通風量の変化量は下式（４）および（５）によって計算される。
１．１基送風時
(1) 炉の通風量
【００３６】
【数５】
【００３７】
(2) 混冷流量
【００３８】
【数６】
【００３９】
但し、
VHS(t) ：熱風炉の通風量時間変化
Vblast(t) ：混冷流量時間変化
VBF：送風流量
THS(t) ：熱風炉の熱風出口温度変化
Tblast ：冷風温度
TBF：送風設定温度
CpHS ：熱風比熱
Cpblast ：冷風比熱
CpBF：送風比熱
２．２基送風時
(1) 先行（低温側）炉の通風量
【００４０】
【数７】
【００４１】
(2) 後行（高温側）炉の通風量
【００４２】
【数８】
【００４３】
但し、
VHSf(t) ：先行熱風炉の通風量時間変化
THSb(t) ：後行熱風炉の通風量時間変化
VBF：送風流量
THSf(t) ：先行熱風炉の熱風出口温度変化
THSb(t) ：後行熱風炉の熱風出口温度変化
Tblast ：冷風温度
TBF：送風設定温度
CpHSf：先行炉熱風比熱
CpHSb：後行炉熱風比熱
Cpblast ：冷風比熱
CpBF：送風比熱
（シングル送風時は１基送風のみ）パラレル操業時の１基送風から２基送風への切り替えは、１基送風時に送風設定温度が保てなくなった段階で行われる。なお、以上のようにして求められた量の積算値は、送風時間で積分することによって、容易に求めることができる。
【００４４】
上述した燃焼期および送風期のシミュレーションが終了した後、この燃焼、送風サイクルにおける熱効率を計算し、燃焼期、送風期の熱風炉内部の煉瓦温度の時間変化、熱風温度の時間変化、通風量、混冷流量および熱効率をシミュレーション結果として出力する。
【００４５】
３−４においては、３−３において計算された燃焼時、送風時の熱風炉内部の煉瓦温度の時間変化、熱風温度の時間変化、通風量、混冷流量および熱効率などのシミュレーション結果を記憶領域にＬの値と共に格納する。格納されたシミュレーション結果は、後で行われる修正操作量の算出において利用される。
【００４６】
３−５においては、熱風炉燃焼および送風シミュレーションが指定した回数まで行われたかどうかを調べる。まだ、指定された回数まで行われていない場合には、３−６へ行き、カウンタＬをＬ＝Ｌ＋１として、３−７へ行く。
【００４７】
３−７においては、（Ｌ−１）回目のシミュレーション結果のデータから送風終了直後の熱風炉内部の煉瓦温度を取り出し、Ｌ回目シミュレーションの初期値として、指定された回数までシミュレーションを繰り返す。以上のように、Ｎ回シミュレーションを行うことによって、現状の操業状態からＮ回後の熱風炉状態をシミュレーションすることができる。
【００４８】
３−８においては、与えられた前回サイクルの実績と操業諸元とを用いて操業をＮ回行った場合において、熱風炉全体が熱余りの状態になるのか、または、熱不足の状態になるのかを判断するための目安となる値を計算する。目安となる状態量として、Ｎ回行った熱風炉シミュレーションの送風終了直後の１点以上の蓄熱室内煉瓦温度の変化量と、そして、熱風出口平均温度または混冷流量の変化量とを用いる。蓄熱室内煉瓦温度の変化量に関しては、実際の操業において管理している煉瓦温度の変化量を用いるのが望ましい。本発明の実施例においては、珪石煉瓦下部温度の変化量を用いた。珪石煉瓦下部の部位の煉瓦は、主な成分として珪石質を有しているので、変態点温度である５７３℃より温度が下がると急激な熱膨張が生じて、煉瓦が崩壊する可能性がある。従って、珪石煉瓦下部温度を少なくとも６００℃以上に保つような操業をしなくてはならないために、熱風炉の操業においては常時温度を管理する必要がある。もう一方の状態量に関しては、熱風出口平均温度または混冷流量の変化量のいずれの状態量をとっても構わないが、本実施例においては、混冷流量の変化量を用いた。熱風炉が熱余り傾向になれば、熱風出口から出る熱風の温度を送風設定温度に至るまで下げるので、混冷流量が増加傾向となる。逆に、熱不足傾向になれば、熱風出口から出る熱風の温度が下がってくるので、それに伴い混冷流量が減少傾向となる。上述したように、Ｎ回のシミュレーションを実行した熱風炉シミュレータからの出力である、炉壁温度変化量と混冷流量変化量とを用いて、与えられた前回実績および操業諸元の下で、熱風炉が熱余り傾向になるのか、または、熱不足傾向になるのかを判断する。
【００４９】
珪石煉瓦下部温度変化量および混冷流量変化量は下記の計算によって求められる。珪石煉瓦下部温度の変化量は下式（８）に示すように、Ｎ回目シミュレーションの送風終了直後の珪石煉瓦下部温度と、そして、１回目シミュレーションの送風終了直後の珪石煉瓦下部温度との差を計算することによって得られる。
【００５０】
珪石煉瓦下部温度変化量＝Ｎ回目シミュレーション時の珪石煉瓦下部温度
−１回目シミュレーション時の珪石煉瓦下部温度 （８）
同様に、混冷流量の変化量は下式（９）に示すように、Ｎ回目シミュレーションの混冷流量と、そして、１回目シミュレーションの混冷流量との差を計算することによって得られる。
【００５１】
混冷流量変化量＝Ｎ回目シミュレーション時の混冷流量−１回目シミュレーシ
ョン時の混冷流量 （９）
３−９においては、３−８において計算された、珪石レンガ下部温度の変化量および混冷流量の変化量を用いて、与えられた操業条件の元でＮ回操業を行うと、熱風炉全体の挙動がどの程度熱余り状態になるか、または、熱不足の状態になるのかを表す傾向指数を計算する。この発明の実施態様の１つとして、傾向指数の計算など諸量の算出にはファジイ推論を用いた。その他にも例えばニューラルネットワークを用いて、過去の操業事例を学習させても同様の効果が得られる。ファジイ推論の利点は、ルールの記述が言語レベルで行えるので、非常にわかりやすく、メンテナンス性に優れていることである。本発明の実施例において用いたファジイ推論形式は簡略推論法と呼ばれているもので、ファジイルールの前件部はメンバーシップ関数で構成されており、そして、後件部は実数値である。そのためルールのメンテナンスが非常に楽であるという利点がある。簡易推論法に関しては、「講座ファジイ制御（日刊工業新聞社）」１７頁に詳しい。
【００５２】
図５に熱傾向指数を推論するファジイルールマップを示す。このファジイルールマップは例えば、「もし珪石煉瓦下部温度の変化量が正に大きく、且つ、混冷流量の変化量が正に大きければ、今後炉に熱が多く溜る傾向であると予想される」などを表しており、IF---THEN 〜形式のルールを表している。前件部はマップの縦横軸で、変数として混冷流量の変化量、珪石煉瓦下部温度の変化量があり、それぞれの量に応じたファジイ変数のラベルがついている。ファジイ変数のラベルは混冷流量の変化量、珪石煉瓦下部温度の変化量のいずれにおいても３段階あり、それぞれＰＢ（変化量が正の方向に大きい）、Ｚ（変化なし）、ＮＢ（変化量が負の方向に大きい）からなっており、それぞれ図６、７に示すようなメンバーシップ関数に対応している。THEN〜部分（以下、後件部という）は、マップ中に記された数値であって、それぞれのラベルに応じた熱傾向指数を表しており、熱余りの傾向の場合は正の数値、熱不足の場合は負の数値で表現されている。
【００５３】
ここで図５に示すファジイルールマップを用いた熱傾向システムの計算方法を説明する。例えば、１回目シミュレーション時の混冷流量が 250 Nm3/min、珪石煉瓦下部温度が650 ℃、Ｎ回目シミュレーション時の混冷流量が 200 Nm3/min、珪石煉瓦下部温度が635℃の場合、
混冷流量変化=200 − 250= − 50Nm3/min （１０）
珪石煉瓦下部温度変化= 635 − 650= − 15℃ （１１）
となる。発火するファジイルールマップ中のルールは以下のようになる。
・発火ルール１
IF 混冷流量変化=Z and 珪石煉瓦下部温度変化=NB
THEN 熱傾向指数=− 0.5
発火度合= 0.21
・発火ルール２
IF 混冷流量変化=NB and珪石煉瓦下部温度変化=NB
THEN 熱傾向指数=− 1
発火度合= 0.03
・発火ルール３
IF 混冷流量変化=Z and 珪石煉瓦下部温度変化=Z
THEN 熱傾向指数=0.0
発火度合=0.66
・発火ルール４
IF 混冷流量変化=NB and 珪石煉瓦下部温度変化=Z
THEN 熱傾向指数=− 0.5
発火度合=0.09
以上の結果の重み付き平均を下式（１２）のように計算することによって熱傾向指数を求める。
【００５４】
【数９】
【００５５】
以上の計算によって、Ｎ回後の熱風炉全体の状態は熱余りの傾向でその指数は0.3 と計算される。
３−１０においては、３−９において計算された熱傾向指数、前回の送風終了直後の１点以上の煉瓦温度、および、熱風出口平均温度と送風設定温度との差、または、混冷流量に関して判断関数を作成し、これ等に基づいて燃焼ガスであるＭｉｘガスの修正カロリを算出する。
【００５６】
この発明の実施態様の１つの例として、蓄熱室内煉瓦温度は珪石煉瓦下部温度を用いて、熱風出口平均温度と送風設定温度との差から修正ガスカロリおよび修正ガス流量を算出する場合について説明する。
【００５７】
図８に熱傾向指数と珪石煉瓦下部温度とによるＭｉｘガスカロリ修正ルールマップを示す。このルールマップは例えば、「熱傾向指数が正に大きくかつ珪石レンガ下部温度が高いならガスカロリを３アクション減らす」などの修正ルールを表している。
【００５８】
３−８において説明したように、珪石煉瓦下部温度には設備上の制約温度条件があり、少なくとも６００℃以上の温度を保つような操業をしなければならないので、操業において常時温度を管理する必要がある。そのための判断関数を作成する。
【００５９】
前件部は縦軸に珪石煉瓦下部温度、横軸に熱傾向指数であり、各々の量に応じたファジイ変数のラベルがついている。珪石煉瓦下部温度、熱傾向指数共に３つのラベルがついており、珪石煉瓦下部温度に関しては、Ｈ（高い）、Ｇ（ちょうど良い）、Ｌ（低い）であり、熱傾向指数に関しては、ＰＢ（Positive Big：熱余り傾向大）、Ｚ（Zero：変化なし）、ＮＢ(Negative Big ：熱不足傾向大）である。それぞれ、図９、１０のメンバーシップ関数に対応している。後件部はＭｉｘガスカロリの修正値で１アクションは 10 KCal/Nm3と対応している。また、−は何もしないという意味である。珪石煉瓦下部温度の他に管理する煉瓦の温度があれば、以上示したようなルールマップを追加すれば良い。
【００６０】
図１１に熱傾向指数と、そして、熱風出口平均温度と送風設定温度との差とによるＭｉｘガスカロリ修正ルールマップを示す。このルールマップも煉瓦温度の場合と同様に、「もし熱風出口平均温度と送風設定温度との差が小さくて、熱傾向指数が正に大きいならば、カロリを１アクション増やす」などの修正ルールを示している。熱風出口温度平均値と送風設定温度との差、および、熱傾向指数は、現状の操業からどの程度燃焼ガスカロリが調整できるかを求めるためのものである。このマップにおいて熱風出口温度平均値と送風設定温度との差は、送風設定温度を維持するためには、現在、熱風炉がどの程度の熱量の余裕があるかを示す指標となる。この熱風出口温度平均値と送風設定温度との差、および、熱傾向指数を評価することによって、どの程度燃焼ガスカロリを調整することができるかを算出することが出来る。熱傾向指数、および、熱風出口温度平均と送風設定温度との差には、それぞれの量に応じたファジイ変数のラベルがついている。ファジイ変数のラベルは熱傾向指数、および、熱風出口温度平均と送風設定温度との差は、共に３段階あり熱傾向指数については、ＰＢ（Positive Big：熱余り傾向大）、Ｚ（Zero：変化なし）、ＮＢ(Negative Big ：熱不足傾向大）である。熱風出口温度平均と送風設定温度との差については、Ｈ（Height：高い）、Ｇ（Good：ちょうど良い）、Ｌ（Low ：低い）である。これらのファジイラベルは図１２、図１３に示すようなメンバーシップ関数に対応している。
【００６１】
珪石煉瓦下部温度および熱傾向指数、熱風出口平均温度と送風設定温度との差および熱傾向指数に関して、各々作成したＭｉｘガスカロリ修正ルールの出力を合成して、修正ガスカロリを求める。以下に修正ガスカロリ算出の例を示す。
【００６２】
例えば、３−９で算出された熱傾向指数が−０．１８２で、熱風出口温度と送風設定温度との差が１２０℃、珪石煉瓦下部温度が６５０℃の場合、発火するルールは、
・発火ルール１
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数= Z
THEN修正ガスカロリー=−1.0 Action
発火度合：0.818
・発火ルール２
IF熱風出口温度−送風設定温度=Hand熱傾向指数= Z
THEN修正ガスカロリー=−2.0Action
発火度合：0.818
・発火ルール３
IF熱風出口温度−送風設定温度=Hand熱傾向指数=NB
THEN修正ガスカロリー=− 1.0 Action
発火度合：0.182
以上の結果の重み付き平均をとることによって、下式（１３）によって修正ガスカロリーが求まる。
【００６３】
【数１０】
【００６４】
以上により、修正ガスカロリーは単位を10.0KCal/Nm3とすると、
修正ガスカロリー＝− 1.45×10.0=− 14.50KCal/Nm3 (14)
となり、14.50KCal/Nm3減少させるということになる。
【００６５】
修正ガス流量の算出は、以上によって算出された修正ガスカロリーと熱傾向指数を用いて、ガスカロリーを修正することによって影響の出る蓄熱室内部の１つ以上の煉瓦温度に関して、判断関数を作成することによって行う。この場合も、煉瓦温度は珪石レンガ下部温度を用いる。図１４に修正ガスカロリーアクション数と炉壁温度によるＭｉｘガス流量修正ルールを、図１６に熱傾向指数と珪石レンガ下部温度とによるＭｉｘガス流量修正ルールを示す。修正ガスカロリーアクション数、珪石レンガ下部温度には各々の量に応じたファジイ変数のラベルがついている。修正ガスカロリーアクション数には、各々ＰＢ(Positive Big ：修正カロリー正に大）、Ｚ(Zero：修正カロリーなし）、ＮＢ(Negative Big：修正カロリー負に大）があり、図１５のメンバーシップ関数に対応している。珪石レンガ下部温度に関しては図１０のメンバーシップ関数の場合と同様である。以下にＭｉｘガスの修正ガス流量の算出例を示す。
【００６６】
例えば、珪石レンガ下部温度が６５０℃、修正ガスカロリーが−1.45Action、熱傾向指数が−0.182の場合、発火するルールは、
・発火ルール１
IF珪石煉瓦下部温度=Hand修正ガスカロリーアクション=NB
THEN修正ガス流量=0.5Action
発火度合：0.483
・発火ルール２
IF珪石煉瓦下部温度=Hand修正ガスカロリーアクション=Z
THEN修正ガス流量=−1.0Action
発火度合：0.517
・発火ルール３
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数=NB
THEN 修正ガス流量=0.0Action
発火度合：0.182
・発火ルール４
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数=Z
THEN修正ガス流量=−1.0Action
発火度合：0.818
以上の結果の重み付き平均をとることによって、下式（１５）によって修正ガス流量が求まる。
【００６７】
【数１１】
【００６８】
修正ガス流量を−単位1000.0Nm3/Hとすると、
修正ガス流量＝− 0.547×1000.0=− 547Nm3/H (16)
減少させるということになる。
【００６９】
３−１１では３−１０で計算された修正ガスカロリーと修正ガス流量とを用いて操作量を変更する。現在の燃焼ガスのカロリーは975KCal/Nm3であれば修正投入ガスカロリーは、
修正投入ガスカロリー＝975−14.5＝960.5KCal/Nm3 (17)
となり、Ｍ／ＢはＢガスカロリー915.0KCal/Nm3 、Ｍガスカロリー2564.0KCal/Nm3であれば上記式（１）を用いて、
【００７０】
【数１２】
【００７１】
のように計算される。また、燃焼ガス流量が98000Nm3/Hであれば、
燃焼ガス流量＝98000−547＝97453Nm3/H (19)
以上のように計算されたＭ／Ｂと燃焼ガス量とを今回投入操作量とする。
【００７２】
図１７に、この発明の方法の第２実施態様のアルゴリズムを示すフローチャートを示す。１８−１において、この発明の方法のアルゴリズムの初期値となる前回操業実績の取り込みと高炉に送り込む、熱風の送風設定温度と送風流量の操業諸元の入力の処理を行う。取り込むデータは上述した第１実施態様の場合と同一である。
【００７３】
１８−２において、１回目の処理であることを示すFlagを立てる。
１８−３において、送風時間伸縮処理のために、前回のシミュレーション結果（初めて４−２に入る場合には４−１で取り込まれた実績値）のうち熱風出口平均温度と珪石煉瓦下部温度とを、それぞれ前回熱風出口平均温度、前回珪石煉瓦下部温度として保存しておく。
【００７４】
１８−４においては、１８−１において取り込んだ前回実績データ、即ち、
・送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、
・Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ、
・Ｍ／Ｂ、
・ガス流量、
・空燃比
を初期値として、１８−１において入力した操業諸元の下で熱風炉シミュレーションを行う。
【００７５】
第２実施態様の熱風炉シミュレータは、熱風炉の燃焼および送風をシミュレーションするもので、初期値として入力した前回実績データと操業諸元の下で、定常状態までのシミュレーションを行うものである。
【００７６】
１８−５において、熱風炉シミュレータから出力された、熱風出口平均温度と送風設定温度との差ΔＴ 1a 、および、熱風出口平均温度と前回熱風出口平均温度との差ΔＴ 1b を計算する。
【００７７】
１８−６においては、１８−５におけると同様に、熱風炉シミュレータから出力された、送風終了直後の蓄熱室内部の煉瓦温度の内、珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度との差ΔＴ 2a 、および、珪石煉瓦下部温度と前回珪石煉瓦下部温度との差ΔＴ 2b を計算する。
【００７８】
１８−７において、Flagが１回目である場合には、１８−８に行き、熱風炉シミュレータの出熱量を出熱量初期値として保存する。１８−９においては、１８−５において求めたΔＴ 1a を用いて、与えられた操業諸元の下で熱風炉シミュレーションした結果、送風設定温度を維持できるか、まだ送風設定温度を維持するまで余裕があるかの判断を行う。その判断基準として以下の送風設定温度が維持できる熱風出口平均温度の最小値と送風設定温度との差ΔＴ min と、熱風出口平均温度の最小値からある許容範囲内の温度と送風設定温度との差Ｔ max を過去の操業事例から求める。ここで、もしΔＴ 1a がΔＴ min より小さければ、与えられた操業諸元の下では送風設定温度を維持できないと判断でき、またΔＴ 1a がΔＴ max より大きければ、送風設定温度に対して余裕があると判断できる。ΔＴ 1a がその範囲内に入っていればYesとして１８−１０へ行き、範囲外であればNoとして１８−１１へ行く。
【００７９】
１８−１０において、与えられた操業諸元の下での熱風炉シミュレーションの結果、珪石煉瓦下部温度が珪石煉瓦下部制約温度条件を満たすかどうかの判断をする。シミュレーションによって算出された珪石煉瓦下部温度が制約温度より高く、且つ、珪石煉瓦下部温度と制約温度との差ΔＴ 2a があらかじめ与えられた温度差の範囲ΔＴ limit より小さい場合はYesとして１８−１３へ行き、そうでなければNoとして１８−１１へ行く。
【００８０】
１８−１１において、２回目以降のシミュレーションであることを示すFlagを立てて、１８−１２へ行く。
１８−１２においては、１８−９、１８−１０において判断された結果から送風時間の伸縮処理を行う。送風時間の伸縮処理には以下の場合が考えられる。
・（ケース１）送風設定温度が維持できない場合
→送風時間を縮める。
・（ケース２）送風設定温度まで余裕がある場合
→送風時間を伸ばす。
・（ケース３）珪石煉瓦下部温度が制約温度条件を満たさない場合
→送風時間を縮める。
以上のケースの中で、ケース１、２の場合、送風時間の修正値Δｔ1[min]は以下の式(20)で求める。
【００８１】
Δｔ1＝−（α1 ΔＴ 1a ＋β1 ΔＴ 1b ） (20)
但し、α1 、β1 は修正係数１を示す。またケース３の場合は、以下の式(21)で送風時間の修正値Δｔ2[min]を求める。
【００８２】
Δｔ2 ＝−（α2 ΔＴ 2a ＋β2 ΔＴ 2b ） (21)
但し、α2 、β2 は修正係数２を示す。以上の式で求められた送風修正時間を送風時間に加えて１８−３へ行き、再度熱風炉シミュレータを実行する。１８−１３においては、１８−８において保存しておいた出熱量初期値と今回の送風期のシミュレーションで求めた出熱量の差を求めることによって、余剰または不足の熱量ΔＱ[kcal]を求めることができる。
【００８３】
ΔＱ＝出熱量初期値−出熱量 (22)
以上で求められた熱量ΔＱ[kcal]と前回投入した熱量Ｑ(t-1)[kcal] から今回熱風炉に投入する熱量Ｑ(t)[kcal] は以下の式によって求めることができる。
【００８４】
Ｑ(t) ＝Ｑ(t-1) −ΔＱ (23)
１８−４においては、１８−１３において求めた今回投入する熱量から、実際の操作量である燃焼ガスカロリー、燃焼ガス流量を求める。
【００８５】
はじめに修正ガスカロリーΔＫ[kcal/Nm3]を求める。修正ガスカロリーは前回の送風終了直後のドーム温度、珪石レンガ下部温度について図１８および図１９に示すようなメンバーシップ関数を作成し、図２０に示すようなファジィルールから求める。図１８および図１９のメンバーシップ関数は各々Ｈ（高い）、Ｇ（ちょうど良い）、Ｌ（低い）という温度に応じたラベルが付けられている。図２０はドーム温度、珪石レンガ下部温度のファジィラベルに応じた修正ガスカロリーがマップとなって示されている。
【００８６】
求められた修正ガスカロリーΔＫ[kcal/Nm3]と前回投入したガスカロリーＫ(t-1)[kcal/Nm3] より、今回投入する燃焼ガスカロリーＫ(t)[kcal/Nm3] は式(24)によって算出される。
【００８７】
Ｋ(t) ＝Ｋ(t-1) ＋ΔＫ (24)
算出された燃焼ガスカロリーより上記式(1) を用いてＢガス、Ｍガス比を算出する。
【００８８】
また、燃焼ガス流量は、今回投入する熱量Ｑ(t)[kcal] が式(25)のような関係があるので、今回投入する燃焼ガス流量Ｖ(t)[Nm3]は式(26)によって求めることができる。
【００８９】
Ｑ(t) ＝Ｋ(t) Ｖ(t) (25)
Ｖ(t) ＝Ｑ(t)/Ｋ(t) (26)
以上によって求められたＢガス、Ｍガス比と燃焼ガス流量を熱風炉に投入することによって、操業諸元に最適且つ蓄熱室内レンガの制約条件を満たした制御を行うことができる。
【００９０】
【実施例】
次に、この発明の方法を実施例によって説明する。
図２１にこの発明の実施例についての概略説明図を示す。図２１に示すこの発明の実施例においては、操業途中で送風設定温度を１１００℃から１０８０℃に変更した。図中に示したように、送風設定温度を１１００℃から１０８０℃まで変更し、その他の操業条件は同一で、５サイクル先の珪石煉瓦下部温度、熱効率をこの発明の方法のアルゴリズムで予測すると、点線で示したように、珪石煉瓦下部温度は上昇傾向になり、それに伴い熱効率も悪化する。この５サイクル先の熱風炉の挙動から、この発明の修正操作量算出アルゴリズムを用いて、修正ガスカロリおよび修正ガス流量を算出し、それを操作量として投入したときの熱風炉の挙動を図中に実線で示す。図中に示されているように、この発明の方法によって制御した場合には、珪石煉瓦下部温度、熱効率は何れも、送風設定温度変更前の水準と変わらない状態で操業を行うことができた。
【００９１】
【発明の効果】
この発明の方法によると、従来は不可能であった熱風炉の現在の操業状態または変更された操業条件の下で、数サイクル後の熱風炉の挙動を予測し、その予想された状態と、そして、現在の熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度、熱風出口温度の平均値および送風設定温度とから次回サイクルの修正操作量をもとめることによって、現実の操業に適した熱風炉制御を行うことができ、更に、与えられた操業諸元の下で送風設定温度を維持し、且つ、蓄熱室内部の煉瓦の制約温度条件を満たす、最も効率的な投入熱量をもとめることができ、その結果として熱効率が向上し、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度も適当な温度に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、熱風炉の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、熱風炉の送風制御系を示す模式図である。
【図３】図３は、スタガードパラレル送風の概念図である。
【図４】図４は、この発明の方法の第１実施態様のアルゴリズムを示す図である。
【図５】図５は、熱傾向指数ファジイルールマップを示す図である。
【図６】図６は、混冷流量変化メンバーシップ関数を示す図である。
【図７】図７は、珪石煉瓦下部温度変化メンバーシップ関数を示す図である。
【図８】図８は、Ｍｉｘガスカロリ修正ルール１を示す図である。
【図９】図９は、熱傾向指数メンバーシップ関数を示す図である。
【図１０】図１０は、珪石煉瓦下部温度メンバーシップ関数を示す図である。
【図１１】図１１は、Ｍｉｘガスカロリ修正ルール２を示す図である。
【図１２】図１２は、熱傾向指数メンバーシップ関数を示す図である。
【図１３】図１３は、熱風出口温度平均と送風設定温度差メンバーシップ関数を示す図である。
【図１４】図１４は、Ｍｉｘガス流量修正ルール１を示す図である。
【図１５】図１５は、修正ガスカロリアクションメンバーシップ関数を示す図である。
【図１６】図１６は、Ｍｉｘガス流量修正ルール２を示す図である。
【図１７】図１７は、この発明の方法の第２実施態様のアルゴリズムを示す図である。
【図１８】図１８は、ドーム温度メンバーシップ関数を示す概略説明図である。
【図１９】図１９は、珪石煉瓦下部温度メンバーシップ関数を示す概略説明図である。
【図２０】図２０は、修正ガスカロリー算出ファジィルールを示す概略説明図である。
【図２１】図２１は、実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１．熱風炉
２．燃焼室
３．蓄熱室
４．ドーム
５．珪石煉瓦下部
６．Ｍｉｘガス供給口
７．空気供給口
８．冷風供給口
９．蓄熱煉瓦
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱風炉の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱風炉は、高炉へ送り込む熱風を供給するための高炉の付帯設備の一つである。図１は、熱風炉の構造を示す模式図である。図１において、熱風炉１は燃焼室２と蓄熱室３とからなっている。熱風炉蓄熱室３の内部には蓄熱煉瓦９が積まれており、４の部位はドーム、５の部位は珪石煉瓦下部と呼ばれている。先ず、燃焼室２において、高炉から排出される高炉ガス（Ｂガスという）と、そして、コークスガス（Ｃガス）、転炉ガス（ＬＤガス）などの成分が入ったガス（Ｍガスという）とを混合し、供給口６からカロリを調整したＭｉｘガスを、供給口７から燃焼用空気を流入して燃焼させ、その燃焼排ガスによって蓄熱室３内部の蓄熱煉瓦９を加熱する。次いで、加熱によって高温になった蓄熱室３に、供給口８から約１５０〜２００℃の温度の冷風空気を通風すると、冷風空気は蓄熱煉瓦９の熱を奪って約９００〜１３００℃の温度の熱風になる。図２に、熱風炉の送風制御系の模式図を示す。一基送風の場合には、冷風バタフライ弁（ＣＢ１）が全開となり、混冷バタフライ弁（ＭＢ）の開度を調整して、冷風を混ぜる（これを混冷という）ことによって熱風の温度制御を行う。また二基送風の場合には、一方の熱風炉の冷風バタフライ弁（ＣＢ１）が全開となり、もう一方の熱風炉の冷風バタフライ弁（ＣＢ２）の開度を調整することによって熱風の温度制御を行う。
【０００３】
通常、熱風炉は３〜４基で構成され、現在では、送風サイクルを１／２ずらして送風を行う２基燃焼、２基送風のスタガードパラレル送風と呼ばれる操業が一般的である。次に、スタガードパラレル操業について説明する。図３はスタガードパラレル送風の概念図、即ち、４基の熱風炉の各バタフライ弁のタイミングを表した図である。各熱風炉の燃焼および送風時間ならびに待ち時間はタイマーで定められている。
【０００４】
図３において、熱風炉１（図３においてＨＳＳ１で示す）の燃焼前半は熱風炉２（図３においてＨＳＳ２で示す）と熱風炉３（図３においてＨＳＳ３で示す）の２基送風状態になっている。このとき、先行して送風しているＨＳＳ２は、単体で送風設定温度を保つことができないので、後行のＨＳＳ３の高温の熱風で補うことによって、送風温度を調整している。その後、タイマー設定された時刻においてＨＳＳ２の送風が終了した後は、ＨＳＳ３による１基送風状態になる。このときには、ＨＳＳ３の熱風はまだ高温状態であるので、ＨＳＳ３のＭＢ弁を開き冷風を混ぜることによって、送風温度の制御を行なう。燃焼および送風が交互に行われる熱風炉の操作中に、上述した動作が繰り返し行われる。
【０００５】
従来、熱風炉の制御方法に関しては、燃焼および送風からなる１つのサイクルが終了した後の熱風炉に残っている蓄熱量を算出し、このように算出された熱量を差し引いた熱量を次回サイクルに投入することからなる制御方法が一般的に用いられている。このような制御方法として、特開昭５５−７９８１４号公報には、熱風炉内部の高さ方向における３点以上の温度実測値から現時点での炉内残熱量を求め、送風開始前の蓄熱量を求め、そして、このようにして求められた炉内残熱量および送風開始前の蓄熱量から今回投入する燃焼ガス量を求めることが開示されている（以下、先行技術１という）。
【０００６】
しかしながら、先行技術１においては、投入すべき燃焼ガス量を求めることはできるけれども、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度の制御を行うことができないという問題点がある。
【０００７】
更に、上述した先行技術１の問題点を解決するために、特公平６−３７６５１および特公平７−１００８０６には、送風終了時の熱風炉の蓄熱量、蓄熱量の変化、煉瓦温度をファジィ理論に基づく判断関数に変換して、各判断関数に対応するそれぞれの操作量を定め、実測に基づいて、各操作量を求め、そして、それ等を合成して今回投入する必要熱量を求めることが開示されている（以下、先行技術２という）。
【０００８】
先行技術２においては、前回もしくはそれ以前の送風終了直後の実績を元に、次回投入熱量を求めている。しかしながら、実際の操業においては、送風設定温度、送風流量等の操業条件が大きく変わる場合がしばしばある。従って、現状の蓄熱量から次回サイクルの操作量を求める先行技術２の方法では、指定された送風設定温度を維持することができなくなり、または、極度の熱余り状態になって、熱効率の低下を招くという問題点がある。
【０００９】
また近年では、製鉄所内のエネルギー需要を適正化する観点から、必ずしも高い送風温度を必要としない操業を行なう場合がある。このような操業形態では当然のことながら投入熱量は減り、その分、熱風炉蓄熱室内部の蓄熱煉瓦温度も低くなる。熱風炉蓄熱室内部の蓄熱煉瓦部位には設備保護のために制約温度条件がついている部分がある。特に、珪石煉瓦下部は、変態点温度５７３℃以下の温度になると急激に熱膨張率が変化して、煉瓦の崩壊を招く可能性がある。このような低温送風操業は過去の操業において経験がないので、上述した先行技術で用いられているようなオペレータの操業知識をルール化し、熱風炉の制御を行なうことができないという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この発明の目的は、上述した先行技術の問題点を解決して、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度を適切な温度に保ち、現実の操業に適した熱風炉制御が可能な、熱効率の高い熱風炉制御方法を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、熱風炉の現在の操業状態、または、変更された操業条件の下で、数サイクル後の熱風炉の挙動を予測し、その予想された状態と、そして、現在の熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度、熱風出口温度の平均値および送風設定温度とから次回サイクルの修正操作量を求めることによって、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度を適切な温度に保ち、現実の操業に適した熱風炉制御が可能な、熱効率の高い熱風炉制御方法を得ることができることを知見した。
【００１２】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度および混冷流量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを所定回数繰り返し行い、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｂ）熱風出口平均温度、
あるいは、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｃ）混冷流量の変化量、
とを用いて、予め設定されたルールマップに基づいて前記数サイクル先の熱風炉の状態が熱余り状態かまたは熱不足の状態かを表す熱傾向指数を算出し、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｆ）熱風出口平均温度と送風設定温度との差、
あるいは、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｇ）混冷流量、
とから、予め設定されたルールマップに基づいてＭｉｘガスの修正カロリーを算出し、
そして、前記修正カロリーと前記熱傾向指数と前回の送風終了直後の一点以上の煉瓦温度とに基づいて修正ガス流量を算出して、
前記修正カロリーと前記修正ガス流量とから、Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量を計算し、かくして、該Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量とを今回の操作量として投入することに特徴を有するものである。
【００１３】
更に、本発明者等は、熱風炉の燃焼および送風をシミュレーションする熱風炉シミュレータを用いて現状の操業諸元、または、操業諸元の変更があった場合の熱風炉の挙動をシミュレートし、与えられた操業諸元の下で送風設定温度を維持し、且つ、蓄熱室内部の蓄熱煉瓦の制約温度条件を満たす、最も効率的な投入熱量を、熱風炉シミュレータを用いることによって算出することができることを知見した。
【００１４】
別の発明は、上記知見に基づきなされたものであって、熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度、混冷流量および出熱量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを、熱風炉の挙動が定常状態になるまで繰り返し行い、
前記熱風炉シミュレータによって算出された前記定常状態における熱風出口平均温度と送風設定温度との差ΔＴ 1a 、および、前記熱風炉シミュレータによって算出された送風終了直後の珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度との差ΔＴ 2a を計算し、
前記差ΔＴ 1a が、送風設定温度が維持できる熱風出口平均温度の最小値と送風設定温度との差ΔＴ min と、前記最小値から過去の操業事例から算出した許容範囲内の温度と送風設定温度との差ΔＴ max との範囲内にあるかどうかの判断と、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が予め与えられた温度差の範囲ΔＴ limit より小さいかどうかの判断とを行い、
前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にあり、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit より小さい場合は、出熱量初期値と前記送風期のシミュレーションにより求めた前記出熱量との差から余剰または不足の熱量ΔＱを求め、
前記熱量ΔＱと前回投入した熱量Ｑ（ｔ−１）とから今回熱風炉に投入する熱量Ｑ（ｔ）を算出し、
前記熱量Ｑ（ｔ）に基づき、前回の送風終了直後のドーム温度および珪石煉瓦下部温度について、予め設定されたルールマップに従って修正ガスカロリーを算出し、
前記修正ガスカロリーと前回投入したガスカロリーとから今回投入するＭｉｘガスカロリーを算出し、
前記ＭｉｘガスカロリーからＭ／Ｂを算出し、
前記Ｍｉｘガスカロリーと今回投入する熱量とから今回投入するＭｉｘガス流量を算出し、
そして、前記Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量を熱風炉に投入することに特徴を有するものである。
【００１５】
さらに、別の発明は、請求項２記載の発明において、前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にないか、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度以下か、または、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit 以上の場合は、送風時間の修正値を算出し、前記修正値に従って再度熱風炉シミュレータを実行することに特徴を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の方法において、熱風炉シミュレータは、前回の操業実績データである、蓄熱室内部の煉瓦温度分布、燃焼ガスであるＭｉｘガスカロリーおよびＭｉｘガス流量、ならびに、操業諸元である送風設定温度および送風流量を入力することにより、数サイクル先の熱風炉の操業状態を予測する。
【００１７】
この発明の方法において、熱風炉熱傾向指数算出処理は、熱風炉シミュレータによって予測された数サイクル先における熱風炉の状態量である、１点以上の蓄熱室内部の煉瓦温度の変化量と、そして、熱風出口平均温度または混冷流量変化量とを用いて、数サイクル後の熱風炉の蓄熱状態が熱余り傾向になるのか、熱不足傾向になるのかを判断し、熱傾向指数という形で算出する。
【００１８】
この発明の方法において、修正操作量算出処理は、(1) 熱風炉熱傾向指数算出処理において算出された熱傾向指数、(2) 熱風炉の前回送風終了直後の１点以上の煉瓦温度、および、(3) 熱風出口温度の平均値と送風設定温度との差、または、混冷流量に関して、それぞれ判断関数を作成し、このようにして作成した判断関数に基づいて燃焼ガスであるＭｉｘガスの修正カロリおよび修正ガス流量を算出する。
【００１９】
この発明の別の方法において、熱風炉シミュレータは、前回の操業実績データである、蓄熱室内部の蓄熱煉瓦温度分布、燃焼ガスカロリー、燃焼ガス流量、ならびに、操業諸元である送風設定温度、送風流量を入力することにより、与えられた条件の下で、熱風炉の挙動が定常状態になるまでシミュレーションを行なう。
【００２０】
この発明の別の方法において、修正送風時間を求める送風時間伸縮処理は、熱風炉シミュレータによってシミュレーションされた、送風終了直後の蓄熱室内部珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度条件との間の差、および、シミュレーションによる熱風出口平均温度と送風設定温度との間の差から、送風設定温度を維持しかつ珪石煉瓦下部温度の制約条件を満たすことの出来る修正送風時間を算出する処理を行なう。
【００２１】
この発明の別の方法において、修正熱量算出処理は、上記送風時間伸縮処理によって算出された、修正送風時間の下で熱風炉シミュレータによる送風シミュレーションを行ない、そのとき使用される熱量と、修正を行なう前の送風時間の下で使用された熱量から、余剰または不足分の熱量を算出する処理を行なう。
【００２２】
この発明の別の方法において、修正ガスカロリ、修正燃焼ガス量算出処理は、上記修正熱量算出処理において求められた、余剰または不足分の熱量から、Ｍｉｘガスのカロリーと流量を算出し、Ｍｉｘガスのカロリーに関してはＢガスとＭガスの割合Ｍ／Ｂを算出する処理を行なう。
【００２３】
次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。
図４は、この発明の方法の第１実施態様のアルゴリズムを示すフローチャートである。３−１において、この発明の初期値となる、前回操業実績の取り込みと、そして、操業諸元である高炉に送り込む熱風の送風設定温度および送風流量の入力処理ならびに熱風炉シミュレータを用いて何サイクル先の熱風炉の状態を予測するかを示すサイクル数の入力処理とを行なう。
【００２４】
前回操業実績は対象となる熱風炉に関する前回サイクルの操業実績データで、熱風炉操業実績データベースなどから取り出す。必要なデータは次の１〜６の通りである。
１．送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布
熱風炉シミュレータの初期値となる値で、蓄熱室内部の温度計で測定されたデータである。測定点として、
(1)蓄熱室ドーム温度、
(2)珪石煉瓦下部温度、
(3)蓄熱室上部（上段）温度、
(4)蓄熱室上部（中段）温度、
(5)蓄熱室上部（下段）温度、
(6)蓄熱室下部温度、
の６点におけるデータをとる。
２．熱風出口平均温度
３．Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ
４．Ｍ／Ｂ
燃焼ガスであるＭｉｘガスは、ＢガスとＭガスとを混合してカロリの調整を行う。Ｍ／Ｂはその割合を表し、下式（１）で求めることができる。
【００２５】
【数１】
Cmix ：Ｍｉｘガスのカロリー[KCal/Nm3]
CM ：Ｍガスのカロリー[KCal/Nm3]
CB ：Ｂガスのカロリー[KCal/Nm3]
５．Ｍｉｘガス流量
６．空燃比
操業諸元は、次の７〜９のデータを入力する。
７．送風設定温度
８．送風流量
９．燃焼送風時間
これ等は、前回操業時の諸元と変化がなければ前回の値を入力し、操業諸元に変更があれば変更された値を入力すればよい。
【００２７】
サイクル数は操業諸元である燃焼および送風時間を考慮して入力する。燃焼および送風時間は通常各々約１２０分であるので、一日先の状態を予測するとすれば、サイクル数は５回となる。
【００２８】
３−２において、シミュレーションの回数を示すカウンタＬを初期化する。
３−３において、３−１において取り込まれた１、３〜６項の前回実績データ１．送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布
３．Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ
４．Ｍ／Ｂ
５．Ｍｉｘガス流量
６．空燃比
を初期値として、３−１において入力された操業諸元の下で熱風炉シミュレーションを行なう。
【００２９】
この発明における実施態様の１つとして、熱風炉シミュレータにおいては、燃焼時には燃焼排ガス、送風時には炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との熱交換モデルを下式（２）および（３）のように作成し、それを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼、送風シミュレーションを行っている。熱風炉の燃焼、送風のシミュレーションを行なうシミュレータであればどのようなものであっても良い。
【００３０】
【数２】
【数３】
但し
a ：煉瓦比表面積 m2/m3
Cs ：煉瓦真比熱 KCal/Nm3 ℃
Tg ：ガス温度℃
Ts ：煉瓦温度℃
【００３３】
【数４】
p：ガス圧力
ε：煉瓦空間率
ρs：煉瓦みかけ密度
Kg/m3U：総括伝熱係数 KCal/m3hr℃
シミュレータは始めに入力されたＢガスカロリおよびＭガスカロリ、Ｍ／Ｂから求められる燃焼ガスであるＭｉｘガスカロリおよびＭｉｘガス流量、ならびに、燃焼時間のデータを用いて熱風炉燃焼期のシミュレーションを行ない、熱交換モデルを用いて、熱風炉内部の煉瓦の各部温度の時間変化を計算する。燃焼期のシミュレーションが終了した後、シミュレータは、送風期のシミュレーションを行ない、熱交換モデルを用いて、熱風炉内部の煉瓦温度の時間的変化、熱風出口温度、通風量、混冷流量の計算を行なう。
【００３５】
送風時の混冷流量、通風量の変化量は下式（４）および（５）によって計算される。
１．１基送風時
(1) 炉の通風量
【００３６】
【数５】
(2) 混冷流量
【００３８】
【数６】
但し、
VHS(t) ：熱風炉の通風量時間変化
Vblast(t) ：混冷流量時間変化
VBF：送風流量
THS(t) ：熱風炉の熱風出口温度変化
Tblast ：冷風温度
TBF：送風設定温度
CpHS ：熱風比熱
Cpblast ：冷風比熱
CpBF：送風比熱
２．２基送風時
(1) 先行（低温側）炉の通風量
【００４０】
【数７】
(2) 後行（高温側）炉の通風量
【００４２】
【数８】
但し、
VHSf(t) ：先行熱風炉の通風量時間変化
THSb(t) ：後行熱風炉の通風量時間変化
VBF：送風流量
THSf(t) ：先行熱風炉の熱風出口温度変化
THSb(t) ：後行熱風炉の熱風出口温度変化
Tblast ：冷風温度
TBF：送風設定温度
CpHSf：先行炉熱風比熱
CpHSb：後行炉熱風比熱
Cpblast ：冷風比熱
CpBF：送風比熱
（シングル送風時は１基送風のみ）パラレル操業時の１基送風から２基送風への切り替えは、１基送風時に送風設定温度が保てなくなった段階で行われる。なお、以上のようにして求められた量の積算値は、送風時間で積分することによって、容易に求めることができる。
【００４４】
上述した燃焼期および送風期のシミュレーションが終了した後、この燃焼、送風サイクルにおける熱効率を計算し、燃焼期、送風期の熱風炉内部の煉瓦温度の時間変化、熱風温度の時間変化、通風量、混冷流量および熱効率をシミュレーション結果として出力する。
【００４５】
３−４においては、３−３において計算された燃焼時、送風時の熱風炉内部の煉瓦温度の時間変化、熱風温度の時間変化、通風量、混冷流量および熱効率などのシミュレーション結果を記憶領域にＬの値と共に格納する。格納されたシミュレーション結果は、後で行われる修正操作量の算出において利用される。
【００４６】
３−５においては、熱風炉燃焼および送風シミュレーションが指定した回数まで行われたかどうかを調べる。まだ、指定された回数まで行われていない場合には、３−６へ行き、カウンタＬをＬ＝Ｌ＋１として、３−７へ行く。
【００４７】
３−７においては、（Ｌ−１）回目のシミュレーション結果のデータから送風終了直後の熱風炉内部の煉瓦温度を取り出し、Ｌ回目シミュレーションの初期値として、指定された回数までシミュレーションを繰り返す。以上のように、Ｎ回シミュレーションを行うことによって、現状の操業状態からＮ回後の熱風炉状態をシミュレーションすることができる。
【００４８】
３−８においては、与えられた前回サイクルの実績と操業諸元とを用いて操業をＮ回行った場合において、熱風炉全体が熱余りの状態になるのか、または、熱不足の状態になるのかを判断するための目安となる値を計算する。目安となる状態量として、Ｎ回行った熱風炉シミュレーションの送風終了直後の１点以上の蓄熱室内煉瓦温度の変化量と、そして、熱風出口平均温度または混冷流量の変化量とを用いる。蓄熱室内煉瓦温度の変化量に関しては、実際の操業において管理している煉瓦温度の変化量を用いるのが望ましい。本発明の実施例においては、珪石煉瓦下部温度の変化量を用いた。珪石煉瓦下部の部位の煉瓦は、主な成分として珪石質を有しているので、変態点温度である５７３℃より温度が下がると急激な熱膨張が生じて、煉瓦が崩壊する可能性がある。従って、珪石煉瓦下部温度を少なくとも６００℃以上に保つような操業をしなくてはならないために、熱風炉の操業においては常時温度を管理する必要がある。もう一方の状態量に関しては、熱風出口平均温度または混冷流量の変化量のいずれの状態量をとっても構わないが、本実施例においては、混冷流量の変化量を用いた。熱風炉が熱余り傾向になれば、熱風出口から出る熱風の温度を送風設定温度に至るまで下げるので、混冷流量が増加傾向となる。逆に、熱不足傾向になれば、熱風出口から出る熱風の温度が下がってくるので、それに伴い混冷流量が減少傾向となる。上述したように、Ｎ回のシミュレーションを実行した熱風炉シミュレータからの出力である、炉壁温度変化量と混冷流量変化量とを用いて、与えられた前回実績および操業諸元の下で、熱風炉が熱余り傾向になるのか、または、熱不足傾向になるのかを判断する。
【００４９】
珪石煉瓦下部温度変化量および混冷流量変化量は下記の計算によって求められる。珪石煉瓦下部温度の変化量は下式（８）に示すように、Ｎ回目シミュレーションの送風終了直後の珪石煉瓦下部温度と、そして、１回目シミュレーションの送風終了直後の珪石煉瓦下部温度との差を計算することによって得られる。
【００５０】
珪石煉瓦下部温度変化量＝Ｎ回目シミュレーション時の珪石煉瓦下部温度
−１回目シミュレーション時の珪石煉瓦下部温度 （８）
同様に、混冷流量の変化量は下式（９）に示すように、Ｎ回目シミュレーションの混冷流量と、そして、１回目シミュレーションの混冷流量との差を計算することによって得られる。
【００５１】
混冷流量変化量＝Ｎ回目シミュレーション時の混冷流量−１回目シミュレーシ
ョン時の混冷流量 （９）
３−９においては、３−８において計算された、珪石レンガ下部温度の変化量および混冷流量の変化量を用いて、与えられた操業条件の元でＮ回操業を行うと、熱風炉全体の挙動がどの程度熱余り状態になるか、または、熱不足の状態になるのかを表す傾向指数を計算する。この発明の実施態様の１つとして、傾向指数の計算など諸量の算出にはファジイ推論を用いた。その他にも例えばニューラルネットワークを用いて、過去の操業事例を学習させても同様の効果が得られる。ファジイ推論の利点は、ルールの記述が言語レベルで行えるので、非常にわかりやすく、メンテナンス性に優れていることである。本発明の実施例において用いたファジイ推論形式は簡略推論法と呼ばれているもので、ファジイルールの前件部はメンバーシップ関数で構成されており、そして、後件部は実数値である。そのためルールのメンテナンスが非常に楽であるという利点がある。簡易推論法に関しては、「講座ファジイ制御（日刊工業新聞社）」１７頁に詳しい。
【００５２】
図５に熱傾向指数を推論するファジイルールマップを示す。このファジイルールマップは例えば、「もし珪石煉瓦下部温度の変化量が正に大きく、且つ、混冷流量の変化量が正に大きければ、今後炉に熱が多く溜る傾向であると予想される」などを表しており、IF---THEN 〜形式のルールを表している。前件部はマップの縦横軸で、変数として混冷流量の変化量、珪石煉瓦下部温度の変化量があり、それぞれの量に応じたファジイ変数のラベルがついている。ファジイ変数のラベルは混冷流量の変化量、珪石煉瓦下部温度の変化量のいずれにおいても３段階あり、それぞれＰＢ（変化量が正の方向に大きい）、Ｚ（変化なし）、ＮＢ（変化量が負の方向に大きい）からなっており、それぞれ図６、７に示すようなメンバーシップ関数に対応している。THEN〜部分（以下、後件部という）は、マップ中に記された数値であって、それぞれのラベルに応じた熱傾向指数を表しており、熱余りの傾向の場合は正の数値、熱不足の場合は負の数値で表現されている。
【００５３】
ここで図５に示すファジイルールマップを用いた熱傾向システムの計算方法を説明する。例えば、１回目シミュレーション時の混冷流量が 250 Nm3/min、珪石煉瓦下部温度が650 ℃、Ｎ回目シミュレーション時の混冷流量が 200 Nm3/min、珪石煉瓦下部温度が635℃の場合、
混冷流量変化=200 − 250= − 50Nm3/min （１０）
珪石煉瓦下部温度変化= 635 − 650= − 15℃ （１１）
となる。発火するファジイルールマップ中のルールは以下のようになる。
・発火ルール１
IF 混冷流量変化=Z and 珪石煉瓦下部温度変化=NB
THEN 熱傾向指数=− 0.5
発火度合= 0.21
・発火ルール２
IF 混冷流量変化=NB and珪石煉瓦下部温度変化=NB
THEN 熱傾向指数=− 1
発火度合= 0.03
・発火ルール３
IF 混冷流量変化=Z and 珪石煉瓦下部温度変化=Z
THEN 熱傾向指数=0.0
発火度合=0.66
・発火ルール４
IF 混冷流量変化=NB and 珪石煉瓦下部温度変化=Z
THEN 熱傾向指数=− 0.5
発火度合=0.09
以上の結果の重み付き平均を下式（１２）のように計算することによって熱傾向指数を求める。
【００５４】
【数９】
以上の計算によって、Ｎ回後の熱風炉全体の状態は熱余りの傾向でその指数は0.3 と計算される。
３−１０においては、３−９において計算された熱傾向指数、前回の送風終了直後の１点以上の煉瓦温度、および、熱風出口平均温度と送風設定温度との差、または、混冷流量に関して判断関数を作成し、これ等に基づいて燃焼ガスであるＭｉｘガスの修正カロリを算出する。
【００５６】
この発明の実施態様の１つの例として、蓄熱室内煉瓦温度は珪石煉瓦下部温度を用いて、熱風出口平均温度と送風設定温度との差から修正ガスカロリおよび修正ガス流量を算出する場合について説明する。
【００５７】
図８に熱傾向指数と珪石煉瓦下部温度とによるＭｉｘガスカロリ修正ルールマップを示す。このルールマップは例えば、「熱傾向指数が正に大きくかつ珪石レンガ下部温度が高いならガスカロリを３アクション減らす」などの修正ルールを表している。
【００５８】
３−８において説明したように、珪石煉瓦下部温度には設備上の制約温度条件があり、少なくとも６００℃以上の温度を保つような操業をしなければならないので、操業において常時温度を管理する必要がある。そのための判断関数を作成する。
【００５９】
前件部は縦軸に珪石煉瓦下部温度、横軸に熱傾向指数であり、各々の量に応じたファジイ変数のラベルがついている。珪石煉瓦下部温度、熱傾向指数共に３つのラベルがついており、珪石煉瓦下部温度に関しては、Ｈ（高い）、Ｇ（ちょうど良い）、Ｌ（低い）であり、熱傾向指数に関しては、ＰＢ（Positive Big：熱余り傾向大）、Ｚ（Zero：変化なし）、ＮＢ(Negative Big ：熱不足傾向大）である。それぞれ、図９、１０のメンバーシップ関数に対応している。後件部はＭｉｘガスカロリの修正値で１アクションは 10 KCal/Nm3と対応している。また、−は何もしないという意味である。珪石煉瓦下部温度の他に管理する煉瓦の温度があれば、以上示したようなルールマップを追加すれば良い。
【００６０】
図１１に熱傾向指数と、そして、熱風出口平均温度と送風設定温度との差とによるＭｉｘガスカロリ修正ルールマップを示す。このルールマップも煉瓦温度の場合と同様に、「もし熱風出口平均温度と送風設定温度との差が小さくて、熱傾向指数が正に大きいならば、カロリを１アクション増やす」などの修正ルールを示している。熱風出口温度平均値と送風設定温度との差、および、熱傾向指数は、現状の操業からどの程度燃焼ガスカロリが調整できるかを求めるためのものである。このマップにおいて熱風出口温度平均値と送風設定温度との差は、送風設定温度を維持するためには、現在、熱風炉がどの程度の熱量の余裕があるかを示す指標となる。この熱風出口温度平均値と送風設定温度との差、および、熱傾向指数を評価することによって、どの程度燃焼ガスカロリを調整することができるかを算出することが出来る。熱傾向指数、および、熱風出口温度平均と送風設定温度との差には、それぞれの量に応じたファジイ変数のラベルがついている。ファジイ変数のラベルは熱傾向指数、および、熱風出口温度平均と送風設定温度との差は、共に３段階あり熱傾向指数については、ＰＢ（Positive Big：熱余り傾向大）、Ｚ（Zero：変化なし）、ＮＢ(Negative Big ：熱不足傾向大）である。熱風出口温度平均と送風設定温度との差については、Ｈ（Height：高い）、Ｇ（Good：ちょうど良い）、Ｌ（Low ：低い）である。これらのファジイラベルは図１２、図１３に示すようなメンバーシップ関数に対応している。
【００６１】
珪石煉瓦下部温度および熱傾向指数、熱風出口平均温度と送風設定温度との差および熱傾向指数に関して、各々作成したＭｉｘガスカロリ修正ルールの出力を合成して、修正ガスカロリを求める。以下に修正ガスカロリ算出の例を示す。
【００６２】
例えば、３−９で算出された熱傾向指数が−０．１８２で、熱風出口温度と送風設定温度との差が１２０℃、珪石煉瓦下部温度が６５０℃の場合、発火するルールは、
・発火ルール１
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数= Z
THEN修正ガスカロリー=−1.0 Action
発火度合：0.818
・発火ルール２
IF熱風出口温度−送風設定温度=Hand熱傾向指数= Z
THEN修正ガスカロリー=−2.0Action
発火度合：0.818
・発火ルール３
IF熱風出口温度−送風設定温度=Hand熱傾向指数=NB
THEN修正ガスカロリー=− 1.0 Action
発火度合：0.182
以上の結果の重み付き平均をとることによって、下式（１３）によって修正ガスカロリーが求まる。
【００６３】
【数１０】
以上により、修正ガスカロリーは単位を10.0KCal/Nm3とすると、
修正ガスカロリー＝− 1.45×10.0=− 14.50KCal/Nm3 (14)
となり、14.50KCal/Nm3減少させるということになる。
【００６５】
修正ガス流量の算出は、以上によって算出された修正ガスカロリーと熱傾向指数を用いて、ガスカロリーを修正することによって影響の出る蓄熱室内部の１つ以上の煉瓦温度に関して、判断関数を作成することによって行う。この場合も、煉瓦温度は珪石レンガ下部温度を用いる。図１４に修正ガスカロリーアクション数と炉壁温度によるＭｉｘガス流量修正ルールを、図１６に熱傾向指数と珪石レンガ下部温度とによるＭｉｘガス流量修正ルールを示す。修正ガスカロリーアクション数、珪石レンガ下部温度には各々の量に応じたファジイ変数のラベルがついている。修正ガスカロリーアクション数には、各々ＰＢ(Positive Big ：修正カロリー正に大）、Ｚ(Zero：修正カロリーなし）、ＮＢ(Negative Big：修正カロリー負に大）があり、図１５のメンバーシップ関数に対応している。珪石レンガ下部温度に関しては図１０のメンバーシップ関数の場合と同様である。以下にＭｉｘガスの修正ガス流量の算出例を示す。
【００６６】
例えば、珪石レンガ下部温度が６５０℃、修正ガスカロリーが−1.45Action、熱傾向指数が−0.182の場合、発火するルールは、
・発火ルール１
IF珪石煉瓦下部温度=Hand修正ガスカロリーアクション=NB
THEN修正ガス流量=0.5Action
発火度合：0.483
・発火ルール２
IF珪石煉瓦下部温度=Hand修正ガスカロリーアクション=Z
THEN修正ガス流量=−1.0Action
発火度合：0.517
・発火ルール３
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数=NB
THEN 修正ガス流量=0.0Action
発火度合：0.182
・発火ルール４
IF珪石煉瓦下部温度=Hand熱傾向指数=Z
THEN修正ガス流量=−1.0Action
発火度合：0.818
以上の結果の重み付き平均をとることによって、下式（１５）によって修正ガス流量が求まる。
【００６７】
【数１１】
修正ガス流量を−単位1000.0Nm3/Hとすると、
修正ガス流量＝− 0.547×1000.0=− 547Nm3/H (16)
減少させるということになる。
【００６９】
３−１１では３−１０で計算された修正ガスカロリーと修正ガス流量とを用いて操作量を変更する。現在の燃焼ガスのカロリーは975KCal/Nm3であれば修正投入ガスカロリーは、
修正投入ガスカロリー＝975−14.5＝960.5KCal/Nm3 (17)
となり、Ｍ／ＢはＢガスカロリー915.0KCal/Nm3 、Ｍガスカロリー2564.0KCal/Nm3であれば上記式（１）を用いて、
【００７０】
【数１２】
のように計算される。また、燃焼ガス流量が98000Nm3/Hであれば、
燃焼ガス流量＝98000−547＝97453Nm3/H (19)
以上のように計算されたＭ／Ｂと燃焼ガス量とを今回投入操作量とする。
【００７２】
図１７に、この発明の方法の第２実施態様のアルゴリズムを示すフローチャートを示す。１８−１において、この発明の方法のアルゴリズムの初期値となる前回操業実績の取り込みと高炉に送り込む、熱風の送風設定温度と送風流量の操業諸元の入力の処理を行う。取り込むデータは上述した第１実施態様の場合と同一である。
【００７３】
１８−２において、１回目の処理であることを示すFlagを立てる。
１８−３において、送風時間伸縮処理のために、前回のシミュレーション結果（初めて４−２に入る場合には４−１で取り込まれた実績値）のうち熱風出口平均温度と珪石煉瓦下部温度とを、それぞれ前回熱風出口平均温度、前回珪石煉瓦下部温度として保存しておく。
【００７４】
１８−４においては、１８−１において取り込んだ前回実績データ、即ち、
・送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、
・Ｂガスカロリ、Ｍガスカロリ、
・Ｍ／Ｂ、
・ガス流量、
・空燃比
を初期値として、１８−１において入力した操業諸元の下で熱風炉シミュレーションを行う。
【００７５】
第２実施態様の熱風炉シミュレータは、熱風炉の燃焼および送風をシミュレーションするもので、初期値として入力した前回実績データと操業諸元の下で、定常状態までのシミュレーションを行うものである。
【００７６】
１８−５において、熱風炉シミュレータから出力された、熱風出口平均温度と送風設定温度との差ΔＴ 1a 、および、熱風出口平均温度と前回熱風出口平均温度との差ΔＴ 1b を計算する。
【００７７】
１８−６においては、１８−５におけると同様に、熱風炉シミュレータから出力された、送風終了直後の蓄熱室内部の煉瓦温度の内、珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度との差ΔＴ 2a 、および、珪石煉瓦下部温度と前回珪石煉瓦下部温度との差ΔＴ 2b を計算する。
【００７８】
１８−７において、Flagが１回目である場合には、１８−８に行き、熱風炉シミュレータの出熱量を出熱量初期値として保存する。１８−９においては、１８−５において求めたΔＴ 1a を用いて、与えられた操業諸元の下で熱風炉シミュレーションした結果、送風設定温度を維持できるか、まだ送風設定温度を維持するまで余裕があるかの判断を行う。その判断基準として以下の送風設定温度が維持できる熱風出口平均温度の最小値と送風設定温度との差ΔＴ min と、熱風出口平均温度の最小値からある許容範囲内の温度と送風設定温度との差Ｔ max を過去の操業事例から求める。ここで、もしΔＴ 1a がΔＴ min より小さければ、与えられた操業諸元の下では送風設定温度を維持できないと判断でき、またΔＴ 1a がΔＴ max より大きければ、送風設定温度に対して余裕があると判断できる。ΔＴ 1a がその範囲内に入っていればYesとして１８−１０へ行き、範囲外であればNoとして１８−１１へ行く。
【００７９】
１８−１０において、与えられた操業諸元の下での熱風炉シミュレーションの結果、珪石煉瓦下部温度が珪石煉瓦下部制約温度条件を満たすかどうかの判断をする。シミュレーションによって算出された珪石煉瓦下部温度が制約温度より高く、且つ、珪石煉瓦下部温度と制約温度との差ΔＴ 2a があらかじめ与えられた温度差の範囲ΔＴ limit より小さい場合はYesとして１８−１３へ行き、そうでなければNoとして１８−１１へ行く。
【００８０】
１８−１１において、２回目以降のシミュレーションであることを示すFlagを立てて、１８−１２へ行く。
１８−１２においては、１８−９、１８−１０において判断された結果から送風時間の伸縮処理を行う。送風時間の伸縮処理には以下の場合が考えられる。
・（ケース１）送風設定温度が維持できない場合
→送風時間を縮める。
・（ケース２）送風設定温度まで余裕がある場合
→送風時間を伸ばす。
・（ケース３）珪石煉瓦下部温度が制約温度条件を満たさない場合
→送風時間を縮める。
以上のケースの中で、ケース１、２の場合、送風時間の修正値Δｔ1[min]は以下の式(20)で求める。
【００８１】
Δｔ1＝−（α1 ΔＴ 1a ＋β1 ΔＴ 1b ） (20)
但し、α1 、β1 は修正係数１を示す。またケース３の場合は、以下の式(21)で送風時間の修正値Δｔ2[min]を求める。
【００８２】
Δｔ2 ＝−（α2 ΔＴ 2a ＋β2 ΔＴ 2b ） (21)
但し、α2 、β2 は修正係数２を示す。以上の式で求められた送風修正時間を送風時間に加えて１８−３へ行き、再度熱風炉シミュレータを実行する。１８−１３においては、１８−８において保存しておいた出熱量初期値と今回の送風期のシミュレーションで求めた出熱量の差を求めることによって、余剰または不足の熱量ΔＱ[kcal]を求めることができる。
【００８３】
ΔＱ＝出熱量初期値−出熱量 (22)
以上で求められた熱量ΔＱ[kcal]と前回投入した熱量Ｑ(t-1)[kcal] から今回熱風炉に投入する熱量Ｑ(t)[kcal] は以下の式によって求めることができる。
【００８４】
Ｑ(t) ＝Ｑ(t-1) −ΔＱ (23)
１８−４においては、１８−１３において求めた今回投入する熱量から、実際の操作量である燃焼ガスカロリー、燃焼ガス流量を求める。
【００８５】
はじめに修正ガスカロリーΔＫ[kcal/Nm3]を求める。修正ガスカロリーは前回の送風終了直後のドーム温度、珪石レンガ下部温度について図１８および図１９に示すようなメンバーシップ関数を作成し、図２０に示すようなファジィルールから求める。図１８および図１９のメンバーシップ関数は各々Ｈ（高い）、Ｇ（ちょうど良い）、Ｌ（低い）という温度に応じたラベルが付けられている。図２０はドーム温度、珪石レンガ下部温度のファジィラベルに応じた修正ガスカロリーがマップとなって示されている。
【００８６】
求められた修正ガスカロリーΔＫ[kcal/Nm3]と前回投入したガスカロリーＫ(t-1)[kcal/Nm3] より、今回投入する燃焼ガスカロリーＫ(t)[kcal/Nm3] は式(24)によって算出される。
【００８７】
Ｋ(t) ＝Ｋ(t-1) ＋ΔＫ (24)
算出された燃焼ガスカロリーより上記式(1) を用いてＢガス、Ｍガス比を算出する。
【００８８】
また、燃焼ガス流量は、今回投入する熱量Ｑ(t)[kcal] が式(25)のような関係があるので、今回投入する燃焼ガス流量Ｖ(t)[Nm3]は式(26)によって求めることができる。
【００８９】
Ｑ(t) ＝Ｋ(t) Ｖ(t) (25)
Ｖ(t) ＝Ｑ(t)/Ｋ(t) (26)
以上によって求められたＢガス、Ｍガス比と燃焼ガス流量を熱風炉に投入することによって、操業諸元に最適且つ蓄熱室内レンガの制約条件を満たした制御を行うことができる。
【００９０】
【実施例】
次に、この発明の方法を実施例によって説明する。
図２１にこの発明の実施例についての概略説明図を示す。図２１に示すこの発明の実施例においては、操業途中で送風設定温度を１１００℃から１０８０℃に変更した。図中に示したように、送風設定温度を１１００℃から１０８０℃まで変更し、その他の操業条件は同一で、５サイクル先の珪石煉瓦下部温度、熱効率をこの発明の方法のアルゴリズムで予測すると、点線で示したように、珪石煉瓦下部温度は上昇傾向になり、それに伴い熱効率も悪化する。この５サイクル先の熱風炉の挙動から、この発明の修正操作量算出アルゴリズムを用いて、修正ガスカロリおよび修正ガス流量を算出し、それを操作量として投入したときの熱風炉の挙動を図中に実線で示す。図中に示されているように、この発明の方法によって制御した場合には、珪石煉瓦下部温度、熱効率は何れも、送風設定温度変更前の水準と変わらない状態で操業を行うことができた。
【００９１】
【発明の効果】
この発明の方法によると、従来は不可能であった熱風炉の現在の操業状態または変更された操業条件の下で、数サイクル後の熱風炉の挙動を予測し、その予想された状態と、そして、現在の熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度、熱風出口温度の平均値および送風設定温度とから次回サイクルの修正操作量をもとめることによって、現実の操業に適した熱風炉制御を行うことができ、更に、与えられた操業諸元の下で送風設定温度を維持し、且つ、蓄熱室内部の煉瓦の制約温度条件を満たす、最も効率的な投入熱量をもとめることができ、その結果として熱効率が向上し、熱風炉蓄熱室内部の煉瓦温度も適当な温度に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、熱風炉の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、熱風炉の送風制御系を示す模式図である。
【図３】図３は、スタガードパラレル送風の概念図である。
【図４】図４は、この発明の方法の第１実施態様のアルゴリズムを示す図である。
【図５】図５は、熱傾向指数ファジイルールマップを示す図である。
【図６】図６は、混冷流量変化メンバーシップ関数を示す図である。
【図７】図７は、珪石煉瓦下部温度変化メンバーシップ関数を示す図である。
【図８】図８は、Ｍｉｘガスカロリ修正ルール１を示す図である。
【図９】図９は、熱傾向指数メンバーシップ関数を示す図である。
【図１０】図１０は、珪石煉瓦下部温度メンバーシップ関数を示す図である。
【図１１】図１１は、Ｍｉｘガスカロリ修正ルール２を示す図である。
【図１２】図１２は、熱傾向指数メンバーシップ関数を示す図である。
【図１３】図１３は、熱風出口温度平均と送風設定温度差メンバーシップ関数を示す図である。
【図１４】図１４は、Ｍｉｘガス流量修正ルール１を示す図である。
【図１５】図１５は、修正ガスカロリアクションメンバーシップ関数を示す図である。
【図１６】図１６は、Ｍｉｘガス流量修正ルール２を示す図である。
【図１７】図１７は、この発明の方法の第２実施態様のアルゴリズムを示す図である。
【図１８】図１８は、ドーム温度メンバーシップ関数を示す概略説明図である。
【図１９】図１９は、珪石煉瓦下部温度メンバーシップ関数を示す概略説明図である。
【図２０】図２０は、修正ガスカロリー算出ファジィルールを示す概略説明図である。
【図２１】図２１は、実施例を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１．熱風炉
２．燃焼室
３．蓄熱室
４．ドーム
５．珪石煉瓦下部
６．Ｍｉｘガス供給口
７．空気供給口
８．冷風供給口
９．蓄熱煉瓦
Claims (3)
- 熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度および混冷流量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを所定回数繰り返し行い、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｂ）熱風出口平均温度、
あるいは、
（Ａ）数サイクル先の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度の変化量と、
（Ｃ）混冷流量の変化量、
とを用いて、予め設定されたルールマップに基づいて前記数サイクル先の熱風炉の状態が熱余り状態かまたは熱不足の状態かを表す熱傾向指数を算出し、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｆ）熱風出口平均温度と送風設定温度との差、
あるいは、
（Ｄ）前記熱傾向指数と、
（Ｅ）前回の送風終了直後の一点以上の前記煉瓦温度と、
（Ｇ）混冷流量、
とから、予め設定されたルールマップに基づいてＭｉｘガスの修正カロリーを算出し、
そして、前記修正カロリーと前記熱傾向指数と前回の送風終了直後の一点以上の煉瓦温度とに基づいて修正ガス流量を算出して、
前記修正カロリーと前記修正ガス流量とから、Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量とを計算し、かくして、該Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量とを今回の操作量として投入することを特徴とする熱風炉制御方法。 - 熱風炉の燃焼および送風制御において、
燃焼時には、燃焼排ガスと熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との燃焼時用熱交換モデルを、送風時には、炉内に送られる冷風と熱風炉蓄熱室内部の煉瓦との送風時用熱交換モデルをそれぞれ作成し、
前記燃焼時および送風時用熱交換モデルを数値計算により解くことによって、熱風炉の燃焼および送風のシミュレーションを行う熱風炉シミュレータを作成し、
前記熱風炉シミュレータで、前回の操業実績である送風終了直後の蓄熱室内煉瓦温度分布、高炉から排出される高炉ガスであるＢガスのカロリー、コークスガスや転炉ガスなどの成分が入ったＭガスのカロリー、Ｍ／Ｂ、前記Ｂガスと前記Ｍガスとを混合したＭｉｘガスの流量および空燃比を初期値として、送風設定温度、送風流量、燃焼送風時間の操業諸元の下で、前記燃焼時用熱交換モデルを用いて、熱風炉燃焼期における前記煉瓦の各部温度の時間変化を計算する燃焼期のシミュレーションを行い、
該燃焼期のシミュレーションが終了した後、前記送風時用熱交換モデルを用いて、熱風 炉送風期における前記煉瓦の各部温度の時間的変化、熱風出口温度、混冷流量および出熱量を計算する送風期のシミュレーションを行い、
前記燃焼期および前記送風期のシミュレーションを、熱風炉の挙動が定常状態になるまで繰り返し行い、
前記熱風炉シミュレータによって算出された前記定常状態における熱風出口平均温度と送風設定温度との差ΔＴ 1a 、および、前記熱風炉シミュレータによって算出された送風終了直後の珪石煉瓦下部温度と珪石煉瓦下部制約温度との差ΔＴ 2a を計算し、
前記差ΔＴ 1a が、送風設定温度が維持できる熱風出口平均温度の最小値と送風設定温度との差ΔＴ min と、前記最小値から過去の操業事例から算出した許容範囲内の温度と送風設定温度との差ΔＴ max との範囲内にあるかどうかの判断と、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が予め与えられた温度差の範囲ΔＴ limit より小さいかどうかの判断とを行い、
前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にあり、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度より高く、かつ、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit より小さい場合は、出熱量初期値と前記送風期のシミュレーションにより求めた前記出熱量との差から余剰または不足の熱量ΔＱを求め、
前記熱量ΔＱと前回投入した熱量Ｑ（ｔ−１）とから今回熱風炉に投入する熱量Ｑ（ｔ）を算出し、
前記熱量Ｑ（ｔ）に基づき、前回の送風終了直後のドーム温度および珪石煉瓦下部温度について、予め設定されたルールマップに従って修正ガスカロリーを算出し、
前記修正ガスカロリーと前回投入したガスカロリーとから今回投入するＭｉｘガスカロリーを算出し、
前記ＭｉｘガスカロリーからＭ／Ｂを算出し、
前記Ｍｉｘガスカロリーと今回投入する熱量とから今回投入するＭｉｘガス流量を算出し、
そして、前記Ｍ／ＢとＭｉｘガス流量を熱風炉に投入することを特徴とする熱風炉制御方法。 - 前記差ΔＴ 1a が前記範囲内にないか、珪石煉瓦下部温度が前記制約温度以下か、または、前記差ΔＴ 2a が前記温度差の範囲ΔＴ limit 以上の場合は、送風時間の修正値を算出し、前記修正値に従って再度熱風炉シミュレータを実行することを特徴とする、請求項２記載の熱風炉制御方法。
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