JP5494531B2 - 熱風炉操業推算装置、熱風炉操業推算方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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特許文献1では、複数の制御パラメータの操業実績値を用いて熱風炉の将来の状態を予測し、続いて制御パラメータのうち1つを微小量変化させた上で熱風炉の将来の状態を予測することを複数のパラメータのそれぞれについて実行し、その結果から、各制御パラメータの制御パラメータの修正量を求めるようにしている。具体的に、特許文献1では、複数の制御パラメータとして、1サイクル中の燃焼期間における混合ガスのガスカロリーと、1サイクル中の燃焼期間の前期・後期におけるドーム温度と、1サイクル中の燃焼期間の前期・後期における混合ガスの流量とを採用している。
低コストで銑鉄の生産をするために、原料・燃料を低コストのものにすると共に、使用する燃料が出来るだけ少なくなるように高炉の操業を行うことが求められる状況下では、高炉からの出銑量を一時的に低下させる頻度が多くなる。そうすると、熱風炉を減風・減温状態にするメリットが増大する。熱風炉への投入熱量をより小さくすることができるからである。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数(時間)及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することを目的とする。
[熱風炉100の構成]
図1は、熱風炉100の概略構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。
図1において、熱風炉100は、不図示の高炉に熱風を供給するための蓄熱式熱交換器であり、高炉への送風に熱を与える蓄熱室101と、蓄熱室101を加熱するための燃焼室102と、熱風の温度調節を行うための混冷室103と、を有している。
ガス供給ダクト112には、ガス遮断弁130、ガスバタフライ弁131、及び燃焼ガス流量計132が設けられており、ガスバタフライ弁131を開閉することにより、燃焼室102に流入する燃焼ガスの流入量を調節することができる。
燃焼空気供給ダクト113には、空気流量計127、空気バタフライ弁128、及び空気遮断弁129が設けられている。燃焼空気供給ダクト113には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入されるようにしている。
蓄熱室101の下端部には、ダクト114が設けられており、このダクト114は、N2、CO2等を含む燃焼ガスを排出するためのガス排出ダクト119と、ダクト114を介して蓄熱室101に冷風を供給するための冷風導入ダクト116と、に分岐される。
ガス排出ダクト119には、煙道弁126が設けられている。
また、混冷室103には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト117が接続されている。この熱風排出ダクト117には、熱風弁121が設けられている。
また、冷風導入ダクト116の送風バタフライ弁125より上流側には、混冷室103に繋がるダクト118が設けられている。このダクト118には、冷風弁122と、冷風バタフライ弁123とが設けられている。
図2(a)に示すように、燃焼期間において、蓄熱室101に熱を蓄える場合には、送風弁124、冷風弁122、及び熱風弁121を完全に閉じて、ガス供給ダクト112及び燃焼空気供給ダクト113を介して燃焼室102内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気はバーナ108によって燃焼され、この燃焼ガスは、蓄熱室101の粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111に形成された開口部を通って、粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111を蓄熱する。粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト119を介して排ガスとして煙道に排出される。ここで、通常は、珪石煉瓦111の最下部での最低温度は変態点温度以下とならないように管理される。また、粘土煉瓦109の最下部での温度の下限値は(排ガス温度が高くならないようにできるだけ低く)一定値に管理される。本実施形態では、珪石煉瓦111の下端部の最低温度の管理値を基準温度と記す。
図3では、1基の高炉に対して4基の熱風炉100a〜100dを付帯させた場合を例に挙げて示している。また、これら4基の熱風炉100a〜100dは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図4は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図4に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で1サイクルを構成するようにしている(図4に示す「1サイクル=切り替え時間401+燃焼時間402+切り替え時間401+送風時間403」の部分を参照)。そして、熱風を供給する順番で前後(隣接)する2基(例えば熱風炉1と熱風炉2)の送風時間の一部をラップさせるようにする。更に、図4に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしているので、熱風を供給する順番で隣接しない2基(例えば熱風炉1と熱風炉3)については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となり、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となるようにする。また、本実施形態では、全てのサイクルにおいて、送風時間が同じ時間である場合を例に挙げて説明する。
図3の説明に戻り、熱風炉の制御システムは、熱風炉100a〜100dの操業を制御する制御装置300を有している。制御装置300は、熱風炉制御計算機301と、入出力装置302と、流量調節計304と、温度調節計305と、開度調節計313a〜313dと、を有している。
熱風炉制御計算機301は、予め設定される入力データをもとに熱風炉100a〜100dの操業を行うための演算を行う。熱風炉制御計算機301に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置302を介して行われる。入出力装置302に入力される情報としては、例えば、以下のようなものがある。
まず、熱風炉のオペレータによる入力装置312の操作に基づく情報として、以下の情報がある。
・熱風炉100a〜100dの操業を、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の目標値(目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimem(ただし、目標送風時間Btimemは固定値))。
・設備負荷(炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Qbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin)の初期値。
・操業制約・設備制約(後述する制約条件)の上下限値
・熱風炉100を構成する設備(粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111等)・ガス(燃焼ガス・燃焼空気等)の既知データ(物理定数・設備定数)。
この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入出力装置302に入力される。
ここで、添字i(添字に「,」が付されているものについては、「,」の後に表示されているi)は、熱風炉100を表す。本実施形態では、熱風炉100a〜100dは4基なので、iは1〜4となる。また、添字nは、サイクルを表し、添字mは、目標値であることを表す。
・熱風炉100a〜100dから高炉に排出される熱風の温度(送風温度)を測定する熱風温度計310により測定された送風温度BT。
・珪石煉瓦111の下端の温度(珪石煉瓦下端温度)を炉毎に測定する珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,i。
・送風機306から送風された冷風の流量(冷風流量)を測定する送風流量計307で測定された冷風流量(=送風流量)。
・送風機306から送風された冷風の温度を測定する冷風温度計308により測定された冷風温度。
また、図示を省略するが、各熱風炉100a〜100dに付帯するその他センサから出力されるその他の操業実績を示す情報も入出力装置302に入力される。
流量調節計304a〜304dは、熱風炉制御計算機301から指示された流量が指示通りになるように、ガスバタフライ弁131a〜131dの開閉動作を調節する。
送風機306は、送風流量調節計309に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計309の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算機301は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置302を介して表示装置303に行わせる。
熱風炉制御計算機301は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDDを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。前述したプログラムは、例えば、HDDに記憶され、CPUにより実行される。
(概要)
図5は、熱風炉制御計算機301の機能的な構成の一例を示す図である。
図5に示すように、熱風炉制御計算機301は、炉別残熱量算出部501と、炉別・サイクル別投入熱量決定部502と、熱風炉シミュレーション部503と、評価値算出部504と、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部505と、を有する。
図6において、Qin,sは、減風・減温状態にする前の各熱風炉100a〜100dへの投入熱量(総量)である(添字sは、減風・減温状態にする前であることを表す)。Qminは、各熱風炉100a〜100dが最低限保っていなければならない最低熱量(総量)を表す。最低熱量Qminは、熱風炉100に備わる煉瓦の特性や、操業条件等によって定まるものである。Qrmは、最低熱量Qminを基準(「0」)としたときの各熱風炉100a〜100dの熱量(残熱量)である。尚、図6では、残熱量Qrmが一定であるように示しているが、残熱量Qrmは、時々刻々と変化するものである。
尚、図6に示すサイクル1〜3は、基準となる熱風炉100(例えば熱風炉100a)におけるサイクルを表す。例えば、基準となる熱風炉100を熱風炉100aとした場合、熱風炉100aのサイクル1の期間において、各熱風炉100a〜100dに投入される投入熱量の総量がQin,1となる。
熱風炉シミュレーション部503は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉100で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。
図7は、熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。ここでは、蓄熱室101における熱風炉モデルの一例を示す。
本実施形態で説明する熱風炉モデルでは、蓄熱室101の形が円筒であるとする。そして、その円筒を軸に沿って切った断面(二次元平面)における熱収支を表すモデル式を構築する。
Cp:比熱[J/kg・K]
S:断面積[m2](前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の(正味の)切り口面積)
v:流速[m/s]
T:温度[K]
h:熱伝達率[W/m2・K]
A:接触面積[m2]
L:高さ[m](炉底を0とする)
ε:放射率[−]
z:高さ方向の位置[m]
t:時間[s]
G:ガス
CH:蓄熱煉瓦
W:炉壁煉瓦
Wb:炉壁煉瓦の構成煉瓦(珪石煉瓦111であれば、耐火煉瓦(珪石)702a、耐熱煉瓦(A)〜(C)702b〜702d、キャスタブル702e、鉄皮702f)
Wb−1、Wb+1:Wbで特定される煉瓦の隣の煉瓦(耐熱煉瓦(A)がWbであれば、Wb−1は耐火煉瓦(珪石)702aであり、Wb+1は、耐熱煉瓦(B))
δ:ステファンボルツマン定数
図8は、熱風炉シミュレーション部503の詳細な機能構成の一例を示す図である。
熱風炉シミュレーション部503は、燃焼時シミュレーション部801と、送風時シミュレーション部802とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部801))
燃焼時シミュレーション部801は、燃焼期間における各熱風炉100a〜100bの状態をシミュレーションするためのものである。
燃焼時シミュレーション部801は、使用ガス容量算出部801aと、モデル式計算部801bとを有する。
使用ガス容量算出部801aは、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを入力する。炉別・サイクル別投入熱量Qin,inは、全投入熱量Qinに、炉別・サイクル別蓄熱分担率αin(Σαin=1)を乗じることにより算出することもできる。よって、全投入熱量Qinと、炉別・サイクル別蓄熱分担率αinとを入力することも、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを入力することと等価である。
さらに、使用ガス容量算出部801aは、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスのガスカロリー(ガス組成単位熱量)[J/Nm3]を入力する。
使用ガス容量算出部801aは、以上の入力した情報に基づいて、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスの容量[Nm3]を算出してモデル式計算部801bに出力する。
モデル式計算部801bは、使用ガス容量算出部801aから、BFG、COG、LDG、及び空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部801bは、ガス燃焼温度TG[℃]、密度ρG[kg/m3]、比熱Cp,G[J/kg・K]を入力する。ここで、添字Gは、ガスを表す。
そして、モデル式計算部801bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((1)式〜(3)式)を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで(1つの燃焼期間)の、熱風炉100a〜100dにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH,in
・炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb,in
・炉別・サイクル別排ガス温度Tex,in
・炉別・サイクル別燃焼効率ηin
送風時シミュレーション部802は、送風期間における各熱風炉100a〜100bの状態をシミュレーションするためのものである。
送風時シミュレーション部802は、各炉運転内容指示部802aと、モデル式計算部802bと、送風流量・温度決定部802cとを有する。
各炉運転内容指示部802aは、モデル式計算部801bから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH,inと炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb,inとを入力する度に(燃焼時シミュレーション部801において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に)計算を開始する。ここでは、1秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部802cで「炉別・時間別通過送風流量BHSi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Airi(t+1)」が決定されていないので、各炉運転内容指示部802aは、炉別・時間別通過送風流量BHSitと、炉別・時間別混冷流量Airitの初期値を採用する。
モデル式計算部802bは、モデル式計算部801bから、蓄熱煉瓦の温度TCH,inと炉壁煉瓦の構成煉瓦の温度TWb,inとを入力する。
また、モデル式計算部802bは、密度ρG、及び比熱CP,Gを入力する。
また、モデル式計算部802bは、各炉運転内容指示部802aから、炉別・時間別通過送風流量BHSitを入力する。ここで、炉別・時間別通過送風流量BHSitに時間tを掛けた値がガスボリュームVGとなる。
そして、モデル式計算部802bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((1)式〜(3)式)を使用して、送風期間における計算対象の時間tでの熱収支の計算を繰り返し行い、炉別・時間別ガス温度TG,itを、送風流量・温度決定部802cに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式((1)式及び(2)式)熱伝達率hG,CHの値が異なる。
送風流量・温度決定部802cは、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを入力する。
また、送風流量・温度決定部802cは、各炉運転内容指示部802aから、炉別・時間別混冷流量Airitを入力する。
また、送風流量・温度決定部802cは、モデル式計算部802bから、炉別・時間別のガスの温度TG,itを入力する。
また、送風流量・温度決定部802cは、冷風温度TCWを入力する。
また、送風流量・温度決定部802cは、送風期間の終了時(送風終了時)に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH,inの中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inとする。
そして、送風流量・温度決定部802cは、これらの「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」を出力する。
また、送風流量・温度決定部802cは、燃焼効率ηinを算出して出力する。燃焼効率ηinは、燃焼終了時の炉別・サイクル別投入熱量Qin,inと、送風終了時に得られる送風期間中の炉別・サイクル別送風温度BTin、炉別・サイクル別送風流量BVinによって算出される炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Qbfinから、以下の(7)式で算出されるものである。ここで、炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Qbfinは、以下の(8)式で与えられる。(8)式の記号の意味は、前述した通りである。
図5の説明に戻り、炉別残熱量算出部501は、計算を開始する時刻における炉別残熱量Qrm,iを算出する。
図9において、炉別残熱量算出部501は、第1の煉瓦下端温度判定部901と、第2の煉瓦下端温度判定部902と、第1の送風流量変化分決定部903と、第1の残熱量判定部904と、該当炉残熱量算出部905と、残熱量記憶部906と、第2の残熱量判定部907と、第2の送風流量変化分決定部908と、第3の送風流量変化分決定部909と、第3の残熱量判定部910と、を有する。
第1の煉瓦下端温度判定部901は、珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。
((第2の煉瓦下端温度判定部902))
第2の煉瓦下端温度判定部902は、第1の煉瓦下端温度判定部901により、炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えていると判定されると、珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iのうち、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iがあるか否かを判定する。
第1の送風流量変化分決定部903は、第2の煉瓦下端温度判定部902により、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iがないと判定されると、例えば二分法に基づき、目標送風流量BVmの増加分ΔBVを決定する。そして、第1の送風流量変化分決定部903は、目標送風流量BVmに増加分ΔBVを加算したものを新たな目標送風流量BVmとする。第1の送風流量変化分決定部903は、この新たな目標送風流量BVmを炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風時間BTimemと共に、熱風炉シミュレーション部503に出力する。
この出力に応じて、「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」が、熱風炉シミュレーション部503から第1の残熱量判定部904に出力される。
第1の残熱量判定部904は、熱風炉シミュレーション部503から出力された「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」を入力する。そして、第1の残熱量判定部904は、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉iがあるか否かを判定する。
該当炉残熱量算出部905は、第1の残熱量判定部904により、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉iがあると判定されると、当該熱風炉iに対して熱風炉シミュレーション部503により算出された「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in」を用いて、当該熱風炉iの残熱量Qrm,iを算出する。残熱量記憶部906は、算出された当該熱風炉iの残熱量Qrm,iを記憶する。
第2の残熱量判定部907は、全ての熱風炉100a〜100dについて、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしたか否かを判定する。
全ての熱風炉100a〜100dについて、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると、全ての熱風炉100a〜100dの残熱量Qrm,iの計算が終了したことになる。これら熱風炉100a〜100dの残熱量Qrm,iは、残熱量記憶部906から炉別・サイクル別投入熱量決定部502(図5を参照)に出力される。
第2の送風流量変化分決定部908は、第2の残熱量判定部907により、全ての熱風炉100a〜100dについて、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていない場合に、次の処理を行う。
まず、第2の送風流量変化分決定部908は、第1の残熱量判定部904により、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると判定された熱風炉iに対して熱風炉シミュレーション部503により算出された「炉別・サイクル別送風流量BVk,in」を固定値とするように、熱風炉シミュレーション部503に指示する。このとき、第2の送風流量変化分決定部908は、複数の熱風炉iについて、炉別・サイクル別送風流量BVk,inを固定値とした場合には、その総和ΣBVk,inを計算する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部503から、「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」が、第1の残熱量判定部904に出力される。
そして、前述したように、第1の残熱量判定部904は、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉iがあるか否かを判定する。
第3の送風流量変化分決定部909は、第1の煉瓦下端温度判定部901により、炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えていないと判定すると、例えば二分法に基づき、目標送風流量BVmの減少分ΔBVを決定する。そして、第3の送風流量変化分決定部909は、目標送風流量BVmに減少分ΔBVを減算したものを新たな目標送風流量BVmとし、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風時間BTimemと共に、熱風炉シミュレーション部503に出力する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部503から、「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」が、第3の残熱量判定部910に出力される。
第3の残熱量判定部910は、熱風炉シミュレーション部503から出力された「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in」を入力する。そして、第3の残熱量判定部910は、全ての熱風炉100a〜100dについて、炉別・サイクル別送風流量BVkinが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしたか否かを判定する。
図5の説明に戻り、評価値算出部504は、熱風炉シミュレーション部503から、炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,inを入力する。
そして、評価値算出部504は、入力した情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件(制約式)と、炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,inが基準温度よりも小さいという制約条件(制約式)を満たす範囲で、最も小さな評価値Yを算出する。評価値Yは、以下の(9)式で定められるものである。
Y=f(x1,x2) ・・・(9)
(9)式の右辺は、決定変数x1、x2とする評価関数を表す。
また、これら決定変数x1、x2は、それぞれ以下の(10)式、(11)式で表される。
また、IRONmは、目標操業時の出銑量である。
また、IRONnは、nサイクル目の炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,inに基づいて操業した場合の出銑量である。
また、(11)式において、cost2は、ガス単位量当たりのコストである。
炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、減風・減温の状態から、要求操炉条件に応じた状態(高炉からの要求に応じた状態)に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Qin,in」を決定するものであり、図5に示す各ブロックの中枢となる部分である。尚、要求操炉条件は、熱風炉100a〜100dを、減風・減温状態にする前の元の状態に戻すという条件でも、そうでない条件でもよい。
まず、炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを入力すると、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを決定する処理を開始する。
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、設備負荷(炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Qbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin)の初期値を入力する。これらは、現在の操業に応じたものであり、以下に説明する繰り返し計算の最初の計算で使用されるものである。ここで、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inは、現在の炉別残熱量Qrm,iを基準とする値であるとする。
炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、前回、熱風炉シミュレーション部503に出力した炉別・サイクル別投入熱量Qin,inと、評価値Yの履歴とに基づいて、より値が低い評価値Yを得るために、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。この判断のロジックは、GA、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別投入熱量Qin,inの変更量は、このロジックに応じて定まるものである。
炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部505に出力する。
炉別・サイクル別投入熱量表示指示部505は、炉別・サイクル別投入熱量決定部502から出力された炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを表示装置303(図3を参照)に表示するための表示データを生成して、入出力装置302を介して表示装置303に出力する。これにより、オペレータは、減風・減温状態から、要求操炉条件(目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimem)に戻すのに、何サイクル必要であり、各サイクルにおいて各熱風炉100a〜100dにどのくらいの熱量を投入すればよいのかを知ることができる。尚、オペレータが、このことを把握できる情報を表示すれば、どのような情報を表示するようにしてもよい。
次に、図10のフローチャートを参照しながら、熱風炉制御計算機301の処理の一例を説明する。
まず、ステップS1001において、炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、要求操炉条件に応じた状態(高炉からの要求に応じた状態)に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Qin,in」を決定する計算を開始するか否かを判定する。この判定は、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを入力したか否かによって行われる。
一方、計算を開始すると判定した場合には、ステップS1002に進む。
ステップS1002に進むと、炉別残熱量算出部501による炉別残熱量算出処理が行われる。この炉別残熱量算出処理により、現在の炉別残熱量Qrm,iが得られる。この炉別残熱量算出処理の詳細については後述する。
次に、ステップS1004において、熱風炉シミュレーション部503による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Tex,in」が得られる。この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細については後述する。
次に、ステップS1006において、炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inの変更終了条件を満足したか否かを判定する。この判定の結果、変更終了条件を満足した場合には、後述するステップS1009に進む。一方、変更終了条件を満足していない場合には、ステップS1007に進む。
次に、ステップS1008において、サイクル別投入熱量決定部502は、前回、熱風炉シミュレーション部503に出力した炉別・サイクル別投入熱量Qin,inと、評価値Yの履歴とに基づいて、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。そして、サイクル別投入熱量決定部502は、判断した炉別・サイクル別投入熱量Qin,inの変更量に応じて新たな炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを決定する。この新たな炉別・サイクル別投入熱量Qin,inは、ステップS1007で得られた現在の炉別残熱量Qrm,iを基準とした値である。
そして、前述したように、変更終了条件を満足すると、ステップS1009に進む。ステップS1009に進むと、炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部505に出力する。そして、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部505は、この最新の炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを表示装置303(図3を参照)に表示するための表示データを生成して、入出力装置302を介して表示装置303に出力する。そして、図10のフローチャートによる処理を終了する。
まず、ステップS1101において、使用ガス容量算出部801aは、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを取得する。
次に、ステップS1102において、使用ガス容量算出部801aは、計算を行うサイクルnとして最初のサイクルを示す「1」を指定する。
次に、ステップS1103において、使用ガス容量算出部801aは、BFG、COG、LDG、及び空気の各使用ガスの容量を算出する。
次に、ステップS1105において、モデル式計算部801bは、サイクルnの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度TCH,in、炉別・サイクル別炉壁煉瓦(の構成煉瓦)温度TWb,in」を各炉運転内容指示部802aに出力する。また、モデル式計算部801bは、サイクルnの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別排ガス温度Tex,in」を、これらの情報を要求した「炉別残熱量算出部501又は炉別・サイクル別投入熱量決定部502」に出力する。
次に、ステップS1107において、各炉運転内容指示部802aは、計算対象の時間tとしてt=1[秒]を設定する。
次に、ステップS1108において、各炉運転内容指示部802aは、計算対象の時間(t=1)の「炉別・時間別通過送風流量BHSitと、炉別・時間別混冷流量Airit」の初期値を決定し、モデル式計算部802bに与える。
次に、ステップS1110において、モデル式計算部802bは、送風期間が終了したか否かを判定する。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風期間BTimemを固定値としているので、この送風期間も固定値である。この判定の結果、送風期間が終了していない場合には、ステップS1111に進む。ステップS1111に進むと、送風流量・温度決定部802cは、計算対象の時間tに「1[秒]」を加算する。
まず、ステップS1201において、第1の煉瓦下端温度判定部901は、珪石煉瓦温度計315a〜315dにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。この判定の結果、炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えていない場合には、後述するステップS1210に進む。一方、炉別珪石煉瓦下端温度Tsi,iの全てが基準温度を超えている場合には、ステップS1202に進む。
次に、ステップS1207において、残熱量記憶部906は、当該熱風炉iの残熱量Qrm,iを記憶する。
一方、全ての熱風炉100a〜100dについて、炉別・サイクル別送風流量BVk,inが、目標送風流量BVmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしている場合には、前述したステップS1205に進む。
以上のように本実施形態では、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを少なくとも入力として、熱風炉100a〜100dにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,inを計算する熱風炉シミュレーション部503を構築する。
炉別・サイクル別投入熱量決定部502が、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを熱風炉シミュレーション部503に与えると、熱風炉シミュレーション部503は、炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,inを算出する。評価値算出部504は、これらの情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件と、炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,inが基準温度よりも小さいという制約条件を満たす範囲で、減風・減温により高炉の出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、熱風炉100a〜100dの状態を減風・減温状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価関数の値(評価値Y)を求める。炉別・サイクル別投入熱量決定部502は、評価値Yに基づいて、熱風炉シミュレーション部503に与えた炉別・サイクル別投入熱量Qin,inが最適であると見なせるかどうかを判定し、最適であると見なせる炉別・サイクル別投入熱量Qin,inを出力する。したがって、熱風炉100a〜100dの状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数(時間)及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することができる。
まず、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemのうち、目標送風流量BVmを変更して熱風炉シミュレーション部503を与える。次に、熱風炉シミュレーション部503から得られた炉別・サイクル別送風流量BVk,inがこの目標送風流量BVmと等しくなり、且つ、熱風炉シミュレーション部503から得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,inが基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉iを見つけ出す。次に、当該条件を満たしたときの熱風炉iに対する「炉別・サイクル別送風温度BTk,inと、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、炉別・サイクル別送風時間BTimek,in」を用いて、当該熱風炉iの残熱量Qrm,iを算出する。そして、当該熱風炉iの送風流量を、当該条件を満たしたときの熱風炉iに対する「炉別・サイクル別送風流量BVk,in」に固定して、熱風炉シミュレーション部503による計算を、全ての熱風炉100a〜100dの残熱量Qrm,iが得られるまで繰り返し行う。
以上のように、本実施形態では、現在の炉別残熱量Qrm,iを計算する際に、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemのうち、目標送風流量BVmを変更するようにした。しかしながら、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、又は目標送風時間BTimemを変更するようにしてもよい。
また、第1の残熱量判定部904、第2の残熱量判定部907、第3の残熱量判定部910では、「炉別・サイクル別送風流量BVk,in」・「炉別・サイクル別送風時間BTimek,in」・「熱風炉シミュレーション部503から出力された炉別・サイクル別投入熱量Qin,in」と、「目標送風温度BTm」・「目標送風時間BTimem」・「熱風炉シミュレーション部503に入力した炉別・サイクル別投入熱量Qin,in」とを比較することになる。
また、炉別・サイクル別投入熱量Qin,inではなく、炉別・サイクル別蓄熱量Qbf,inを変更するようにしてもよい。このようにした場合、炉別・サイクル別蓄熱量Qbf,inと炉別・サイクル別投入熱量Qin,inと、燃焼効率ηinとが、以下の(12)式の関係にあることを利用すればよい。
Qin,in×ηin=Qbf,in ・・・(12)
すなわち、該当炉残熱量算出部905は、当該熱風炉iの炉別・サイクル別蓄熱量Qbf,inから、当該熱風炉iの残熱量Qrm,iが直接的に求められる。
炉別残熱量算出部501は、計算を開始する時刻における各熱風炉100a〜100dの残熱量Qrm,iを算出するようにして、残熱量Qrm,iを繰り返し算出するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、所定の時間隔で各熱風炉100a〜100dの残熱量Qrm,iを算出してもよい。
評価関数(評価値)と制約条件(制約式)とは、前述したものに限定されない。すなわち、熱風炉100a〜100dを減風・減温の状態にすることによる不利益が小さくなるほど評価が高くなるものとしていれば、どのような評価関数(評価値)を用いてもよい。また、適切な操業ができなくなることを制約条件(制約式)としていれば、どのような制約条件(制約式)を用いてもよい。
[変形例4]
また、熱風炉シミュレーション部503が実行する熱風炉シミュレータは、炉別・サイクル別投入熱量Qin,in、目標送風温度BTm、目標送風流量BVm、目標送風時間BTimemを少なくとも入力として、熱風炉100a〜100dにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、「炉別・サイクル別送風温度BTk,in、炉別・サイクル別送風流量BVk,in、及び炉別・サイクル別送風時間BTimek,in(好ましくは、これらに加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,in)」を出力とするシミュレータであれば、前述したものに限定されない。
また、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Tsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Tex,in以外の操業制約・設備制約を採用してもよい。この場合、必ずしも熱風炉シミュレータにより操業制約・設備制約を得る必要はない。
<請求項1、6>
熱風炉操業推算装置は、例えば、熱風炉制御計算機301を用いることにより実現される。
熱風炉シミュレーション手段は、例えば、熱風炉シミュレーション部503を用いることにより実現される。熱風炉シミュレーション工程は、例えば、図11のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
評価値算出手段は、例えば、評価値算出部504を用いることにより実現される。評価値算出工程は、例えば、図10のステップS1005の処理を行うことにより実現される。
炉別・サイクル別投入熱量決定手段は、例えば、炉別・サイクル別投入熱量決定部502を用いることにより実現される。炉別・サイクル別投入熱量決定工程は、例えば、図10のステップS1006、S1008の処理を行うことにより実現される。
「前記評価値算出手段(工程)により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段(工程)による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力する」ことは、例えば、図10のS1004〜S1009の処理により実現される。
<請求項2、7>
炉別残熱量算出手段は、例えば、炉別残熱量算出部501を用いることにより実現される。
炉別残熱量算出工程は、例えば、図12のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
判別工程は、例えば、図12のステップS1205の処理を行うことにより実現される。判定手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部501により実現される。
算出工程は、例えば、図12のステップS1206の処理を行うことにより実現される。算出手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部501により実現される。
「前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行う」ことは、例えば、ステップS1203〜S1206の処理を行うことにより実現される。
<請求項3、8>
「前記炉別残熱量を繰り返し算出」することは、例えば、図10において、ステップS1007が繰り返し算出されることにより実現される。
<請求項4、9>
「前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行」うことは、ステップS1104において、燃焼終了の時点での炉別・サイクル別排ガス温度Tex,inが算出され、ステップS1111において、送風終了の時点での炉別時間別ガス温度TGitnが算出されることにより実現される。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
101 蓄熱室
102 燃焼室
103 混冷室
109 粘度煉瓦
110 ハイアルミナ煉瓦
111 珪石煉瓦
301 熱風炉制御計算機
310 熱風温度計
314 熱風流量計
315 珪石煉瓦温度計
501 炉別残熱量算出部
502 炉別・サイクル別投入熱量決定部
503 熱風炉シミュレーション部
504 評価値算出部
505 炉別・・サイクル別投入熱量表示指示部
Claims (11)
- 燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算装置であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション手段と、
前記熱風炉シミュレーション手段による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定手段と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定手段は、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算装置。 - 前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出手段を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出手段は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか1つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション手段における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション手段により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション手段により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別手段と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出手段と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項1に記載の熱風炉操業推算装置。 - 前記炉別残熱量算出手段は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出手段により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項2に記載の熱風炉操業推算装置。 - 前記熱風炉シミュレーション手段は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出手段は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱風炉操業推算装置。 - 前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の熱風炉操業推算装置。
- 燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を1サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算方法であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、炉別・サイクル別送風時間、及び炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション工程と、
前記熱風炉シミュレーション工程による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出工程と、
前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定工程と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定工程は、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算方法。 - 前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出工程を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出工程は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか1つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション工程における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション工程により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション工程により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別工程と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出工程と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を固定値として、前記判別工程による判別と、前記算出工程による算出と、を、前記判別工程により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項6に記載の熱風炉操業推算方法。 - 前記炉別残熱量算出工程は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出工程により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項7に記載の熱風炉操業推算方法。 - 前記熱風炉シミュレーション工程は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出工程は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の熱風炉操業推算方法。 - 前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項6〜9の何れか1項に記載の熱風炉操業推算方法。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載の熱風炉操業推算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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