JP6809350B2 - Hot air furnace control calculation device, hot air furnace control calculation method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、熱風炉制御計算装置、熱風炉制御計算方法、およびプログラムに関し、特に、熱風炉を制御するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a hot blast furnace control calculation device, a hot blast furnace control calculation method, and a program, and is particularly suitable for use in controlling a hot blast furnace.

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

この種の熱風炉における燃焼期間の動作を制御する技術として、特許文献1、2に記載の技術がある。特許文献1、2に記載の技術では、次回の燃焼期間における蓄熱煉瓦への投入熱量を導出する。そして、次回の燃焼期間において、導出した投入熱量になるように、燃焼ガスの流量を調整する。 As a technique for controlling the operation of the combustion period in this type of hot air furnace, there are the techniques described in Patent Documents 1 and 2. In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the amount of heat input to the heat storage brick in the next combustion period is derived. Then, in the next combustion period, the flow rate of the combustion gas is adjusted so as to be the derived heat input amount.

特開2009−84620号公報JP-A-2009-84620 特開2013−95946号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-95946 特許第5733148号公報Japanese Patent No. 5733148 特開2015−117389号公報JP 2015-117389 特許第5803810号公報Japanese Patent No. 5803810 特許第4734014号公報Japanese Patent No. 4734014

しかしながら、特許文献1、2に記載の技術では、次回の燃焼期間における蓄熱煉瓦への投入熱量だけを指標として、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量を調整する。従って、熱風炉の熱効率が低下する虞がある。そうすると、蓄熱煉瓦に燃焼ガスを過剰に供給する虞がある。これにより、燃焼ガスのコストが高くなる虞がある。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 and 2, the flow rate of the combustion gas in the next combustion period is adjusted by using only the amount of heat input to the heat storage brick in the next combustion period as an index. Therefore, the thermal efficiency of the hot air furnace may decrease. Then, there is a risk of supplying an excessive amount of combustion gas to the heat storage brick. This may increase the cost of the combustion gas.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量の目標値を適切に設定することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to appropriately set a target value of a flow rate of combustion gas in the next combustion period.

本発明の熱風炉制御計算装置は、蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第1の切替期間、燃焼期間、第2の切替期間、および送風期間を含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、前記第1の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出手段と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得手段と、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得手段と、を有し、前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、前記送風期間は、前記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期間であり、前記第1の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、前記第2の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスの流量と時間との関係を示し、前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする。 The hot air furnace control calculation device of the present invention is a hot air furnace having a heat storage chamber and a combustion chamber, and operates with a period including a first switching period, a combustion period, a second switching period, and a blowing period as one cycle. A hot air furnace control calculation device that performs calculations for controlling the operation of the hot air furnace, and is a target combustion pattern deriving means for deriving a target value of a gas flow pattern for the next combustion period during the first switching period. And a combustion pattern acquisition means for acquiring the calculated value of the input heat amount to the hot air furnace in the next combustion period, and a combustion pattern acquisition means for acquiring the calculated value of the gas flow rate pattern in the next combustion period. The combustion period is a period in which the heat storage bricks arranged in the heat storage chamber are heated by combustion gas to store heat, and the ventilation period is a period in which cold air is passed through the heat storage bricks to generate hot air by heat exchange with the heat storage bricks. The first switching period is a preparation period for shifting from the blast period to the combustion period, and the second switching period is from the combustion period to the blast period. The gas flow rate pattern shows the relationship between the flow rate of the combustion gas and the time, and the target combustion pattern derivation means is the heat input to the hot air furnace during the previous combustion period. Based on the calculated value of the amount of heat input to the hot air furnace in the next combustion period, the calculated value of the gas flow rate pattern in the next combustion period, and the gas flow rate pattern in the previous combustion period, the next time. It is characterized by deriving a target value of a gas flow pattern during the combustion period of.

本発明の熱風炉制御計算方法は、蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第1の切替期間、燃焼期間、第2の切替期間、および送風期間を含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、前記第1の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出工程と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得工程と、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得工程と、を有し、前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、前記送風期間は、前記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期間であり、前記第1の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、前記第2の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスの流量と時間との関係を示し、前記目標燃焼パターン導出工程は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする。 The hot air furnace control calculation method of the present invention is a hot air furnace having a heat storage chamber and a combustion chamber, and operates with a period including a first switching period, a combustion period, a second switching period, and a blowing period as one cycle. This is a hot air furnace control calculation method for performing calculations for controlling the operation of the hot air furnace, and is a target combustion pattern derivation step for deriving a target value of a gas flow pattern for the next combustion period during the first switching period. It also has an input heat amount acquisition step of acquiring a calculated value of the input heat amount to the hot air furnace in the next combustion period, and a combustion pattern acquisition step of acquiring a calculated value of a gas flow rate pattern in the next combustion period. The combustion period is a period in which the heat storage bricks arranged in the heat storage chamber are heated by combustion gas to store heat, and the ventilation period is a period in which cold air is passed through the heat storage bricks to generate hot air by heat exchange with the heat storage bricks. The first switching period is a preparation period for shifting from the blast period to the combustion period, and the second switching period is from the combustion period to the blast period. The gas flow rate pattern shows the relationship between the flow rate of the combustion gas and the time, and the target combustion pattern derivation step is the heat input to the hot air furnace during the previous combustion period. Based on the calculated value of the amount of heat input to the hot air furnace in the next combustion period, the calculated value of the gas flow rate pattern in the next combustion period, and the gas flow rate pattern in the previous combustion period, the next time. It is characterized by deriving a target value of a gas flow pattern during the combustion period of.

本発明のプログラムは、前記熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。 The program of the present invention is characterized in that a computer functions as each means of the hot air furnace control calculation device.

本発明によれば、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量の目標値を適切に設定することができる。 According to the present invention, the target value of the flow rate of the combustion gas in the next combustion period can be appropriately set.

図1は、熱風炉の概略構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a hot air furnace. 図2は、熱風炉における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of the operation of the combustion period and the ventilation period in the hot air furnace. 図3は、熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a hot air furnace control system. 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。FIG. 4 is a diagram illustrating an outline example of an operation schedule in the staggered parallel system. 図5は、熱風炉制御計算装置の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the hot air furnace control calculation device. 図6は、熱風炉制御計算装置が有する機能の概要の一例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an outline of the functions of the hot air furnace control calculation device. 図7は、投入熱量取得部の詳細な機能構成の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the input heat amount acquisition unit. 図8は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度と、操業目標値(操業条件)の一例を概念的に示す図である。FIG. 8 is a diagram conceptually showing an example of the target silica stone brick minimum temperature for each furnace and each cycle and the operation target value (operation condition). 図9は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値と、操業目標値(操業条件)と、炉別・サイクル別の投入熱量の一例を概念的に示す図である。FIG. 9 shows the target minimum temperature of silica stone bricks by furnace and cycle, the predicted value of the minimum temperature of silica stone bricks by furnace and cycle, the operation target value (operating conditions), and the amount of heat input by furnace and cycle. It is a figure which shows an example conceptually. 図10は、第2のプロセス状態予測部の詳細な機能構成の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the second process state prediction unit. 図11は、燃焼パターン取得部の詳細な機能構成の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the combustion pattern acquisition unit. 図12は、燃焼パターンの一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of a combustion pattern. 図13は、パレート最適解の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a Pareto optimal solution. 図14は、パレート最適解をオペレータに変更させるためのGUIの一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a GUI for causing the operator to change the Pareto optimal solution. 図15は、パレート最適解を自動的に選択する方法の変形例を概念的に説明する図である。FIG. 15 is a diagram conceptually explaining a modified example of the method of automatically selecting the Pareto optimum solution. 図16は、目標燃焼パターン導出部の詳細な機能構成の一例を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the target combustion pattern derivation unit. 図17は、目標ドーム温度パターンを導出する方法の一例を説明する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a method for deriving a target dome temperature pattern. 図18は、目標ドーム温度パターンを変更する方法の一例を説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of changing the target dome temperature pattern. 図19は、C/B比の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a method for deriving a target combustion pattern of the C / B ratio. 図20は、目標BFG流量を導出する方法の第1段階の一例を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the first step of the method of deriving the target BFG flow rate. 図21は、目標BFG流量を導出する方法の第2段階の一例を説明する図である。FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the second stage of the method of deriving the target BFG flow rate. 図22は、BFG流量の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a method of changing the target combustion pattern of the BFG flow rate. 図23Aは、目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。FIG. 23A is a flowchart illustrating an example of the operation of the target combustion pattern derivation unit. 図23Bは、図23Aに続く目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。FIG. 23B is a flowchart illustrating an example of the operation of the target combustion pattern derivation unit following FIG. 23A. 図23Cは、図23Bに続く目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。FIG. 23C is a flowchart illustrating an example of the operation of the target combustion pattern derivation unit following FIG. 23B. 図24は、目標ドーム温度パターンを変更する方法の変形例を説明する図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a modified example of the method of changing the target dome temperature pattern.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
[熱風炉100の構成]
図1は、熱風炉100の概略構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。
図1において、熱風炉100は、不図示の高炉に熱風を供給するための蓄熱式熱交換器である。熱風炉100は、蓄熱室101と、燃焼室102と、混冷室103と、を有する。蓄熱室101は、高炉への送風に熱を与えるための設備である。燃焼室102は、蓄熱室101を加熱するための設備である。混冷室103は、熱風の温度調節を行うための設備である。尚、混冷室103が存在しない熱風炉も存在する。本実施形態の熱風炉の制御システムは、混冷室103が存在しない熱風炉にも適用可能である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Structure of hot air furnace 100]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a hot air furnace 100. In each figure, for convenience of explanation, only necessary parts are shown in a simplified manner as necessary.
In FIG. 1, the hot air furnace 100 is a heat storage type heat exchanger for supplying hot air to a blast furnace (not shown). The hot air furnace 100 has a heat storage chamber 101, a combustion chamber 102, and a mixing / cooling chamber 103. The heat storage chamber 101 is a facility for giving heat to the air blown to the blast furnace. The combustion chamber 102 is a facility for heating the heat storage chamber 101. The mixing / cooling chamber 103 is a facility for controlling the temperature of hot air. There is also a hot air furnace in which the mixing / cooling chamber 103 does not exist. The hot air furnace control system of the present embodiment can be applied to a hot air furnace in which the mixing / cooling chamber 103 does not exist.

燃焼室102では、ガス供給ダクト112から吹き込まれるBFG(Blast Furnace Gas)とCOG(Coke Oven gas)とLNG(Liquefied Natural Gas)との混合ガス、および、助燃空気供給ダクト113から吹き込まれる助燃空気を燃焼バーナ108で燃焼させる。以下の説明では、この混合ガスを、必要に応じて燃焼ガスと総称する。この燃焼ガスを蓄熱室101の内部に積層された蓄熱煉瓦の間を通過させて蓄熱煉瓦を加熱する。これにより、蓄熱煉瓦は熱を蓄える。蓄熱室101の上部には、ドーム温度計135が取り付けられる。ドーム温度計135は、ドーム温度を測定する。ドーム温度は、蓄熱室101の上部に位置するドームの温度である。 In the combustion chamber 102, the mixed gas of BFG (Blast Furnace Gas), COG (Coke Oven gas) and LNG (Liquefied Natural Gas) blown from the gas supply duct 112, and the combustion-fueled air blown from the combustion-fuel-fuel supply duct 113 are introduced. It is burned with a combustion burner 108. In the following description, this mixed gas is collectively referred to as a combustion gas, if necessary. This combustion gas is passed between the heat storage bricks laminated inside the heat storage chamber 101 to heat the heat storage bricks. As a result, the heat storage brick stores heat. A dome thermometer 135 is attached to the upper part of the heat storage chamber 101. The dome thermometer 135 measures the dome temperature. The dome temperature is the temperature of the dome located above the heat storage chamber 101.

図1に示す例では、蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111が積層される。粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111には、上下方向に延びる複数の通過口が形成される。ハイアルミナ煉瓦110には、ハイアルミナ煉瓦温度計136が取り付けられる。ハイアルミナ煉瓦温度計136は、ハイアルミナ煉瓦110の温度を測定する。珪石煉瓦111には、珪石煉瓦温度計137が取り付けられる。珪石煉瓦温度計137は、珪石煉瓦111の下端の温度を測定する。 In the example shown in FIG. 1, as heat storage bricks, clay bricks 109, high alumina bricks 110, and silica stone bricks 111 are laminated in this order from the bottom. The clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica stone brick 111 are formed with a plurality of passage ports extending in the vertical direction. A high alumina brick thermometer 136 is attached to the high alumina brick 110. The high alumina brick thermometer 136 measures the temperature of the high alumina brick 110. A silica brick thermometer 137 is attached to the silica stone brick 111. The silica stone brick thermometer 137 measures the temperature at the lower end of the silica stone brick 111.

ガス供給ダクト112には、ガス遮断弁130が設けられる。
ガス供給ダクト112のガス遮断弁130よりも上流側(図1では右側)の部分は、BFG供給ダクト141とCOG供給ダクト142とに分岐する。
BFG供給ダクト141は、不図示の高炉に接続される。BFG供給ダクト141は、高炉で生成されたBFGを熱風炉100に送風する。
The gas supply duct 112 is provided with a gas shutoff valve 130.
The portion of the gas supply duct 112 on the upstream side (right side in FIG. 1) of the gas shutoff valve 130 branches into the BFG supply duct 141 and the COG supply duct 142.
The BFG supply duct 141 is connected to a blast furnace (not shown). The BFG supply duct 141 blows the BFG generated in the blast furnace to the hot air furnace 100.

BFG供給ダクト141には、BFG流量調節弁131およびBFG流量計132が設けられる。BFG流量調節弁131を開閉することにより、熱風炉100に流入するBFGの流入量を調節することができる。また、BFG流量計132の測定結果に基づき、熱風炉100に流入するBFGの流入量を監視することができる。 The BFG supply duct 141 is provided with a BFG flow rate control valve 131 and a BFG flow meter 132. By opening and closing the BFG flow rate control valve 131, the inflow amount of BFG flowing into the hot air furnace 100 can be adjusted. Further, based on the measurement result of the BFG flow meter 132, the inflow amount of BFG flowing into the hot air furnace 100 can be monitored.

COG供給ダクト142は、通常は不図示のコークス炉に接続される。COG供給ダクト142は、コークス炉で生成されたCOGを熱風炉100に送風する。
COG供給ダクト142には、COG流量調節弁133およびCOG流量計134が設けられる。COG流量調節弁133を開閉することにより、熱風炉100に流入するCOGの流入量を調節することができる。また、COG流量計134の測定結果に基づき、熱風炉100に流入するCOGの流入量を監視することができる。
The COG supply duct 142 is usually connected to a coke oven (not shown). The COG supply duct 142 blows the COG generated in the coke oven to the hot air furnace 100.
The COG supply duct 142 is provided with a COG flow rate control valve 133 and a COG flow meter 134. By opening and closing the COG flow rate control valve 133, the inflow amount of COG flowing into the hot air furnace 100 can be adjusted. Further, the inflow amount of COG flowing into the hot air furnace 100 can be monitored based on the measurement result of the COG flow meter 134.

助燃空気供給ダクト113は、燃焼空気ファンから送風された空気を熱風炉100に送風する。
助燃空気供給ダクト113には、空気流量計127、空気バタフライ弁128、および空気遮断弁129が設けられる。助燃空気供給ダクト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。
蓄熱室101の下端部には、ダクト114が設けられる。ダクト114は、ガス排出ダクト119と、冷風導入ダクト116と、に分岐される。ガス排出ダクト119は、N2、CO2等を含む燃焼ガスを排出するためのダクトである。冷風導入ダクト116は、ダクト114を介して蓄熱室101に冷風を供給するためのダクトである。
ガス排出ダクト119には、ガス排出量調節弁126、排出ガス流量計143、および排ガス温度計138が設けられる。ガス排出量調節弁126を開閉することにより、ガス排出ダクト119から排出される燃焼ガスの排出量を調節することができる。また、排出ガス流量計143の測定結果に基づき、ガス排出ダクト119から排出される燃焼ガスの排出量を監視することができる。排出ガス流量計143は、ガス排出ダクト119に排出されるCO2ガスの排出量を測定する。また、排ガス温度計138の測定結果に基づき、燃焼ガスの温度、すなわち、排ガス温度を監視することができる。
The combustion assisting air supply duct 113 blows the air blown from the combustion air fan to the hot air furnace 100.
The combustion assisting air supply duct 113 is provided with an air flow meter 127, an air butterfly valve 128, and an air shutoff valve 129. An amount of air required for combustion flows into the combustion assisting air supply duct 113 according to the flow rate of the combustion gas.
A duct 114 is provided at the lower end of the heat storage chamber 101. The duct 114 is branched into a gas discharge duct 119 and a cold air introduction duct 116. The gas discharge duct 119 is a duct for discharging combustion gas containing N 2 , CO 2, and the like. The cold air introduction duct 116 is a duct for supplying cold air to the heat storage chamber 101 via the duct 114.
The gas discharge duct 119 is provided with a gas discharge amount control valve 126, an exhaust gas flow meter 143, and an exhaust gas thermometer 138. By opening and closing the gas discharge amount control valve 126, the amount of combustion gas discharged from the gas discharge duct 119 can be adjusted. In addition, the amount of combustion gas discharged from the gas discharge duct 119 can be monitored based on the measurement result of the exhaust gas flow meter 143. The exhaust gas flow meter 143 measures the amount of CO 2 gas discharged to the gas discharge duct 119. Further, the temperature of the combustion gas, that is, the exhaust gas temperature can be monitored based on the measurement result of the exhaust gas thermometer 138.

冷風導入ダクト116には、送風弁124および送風バタフライ弁125が設けられる。送風バタフライ弁125を開閉させることにより、熱風炉100に流入する冷風の流入量を調節することができる。
混冷室103には、熱風排出ダクト117が接続される。熱風排出ダクト117は、高炉用の熱風を排出するためのダクトである。熱風排出ダクト117には、熱風弁121が設けられている。
冷風導入ダクト116の送風バタフライ弁125より上流側(図1では左側)には、混冷室103に繋がるダクト118が設けられる。このダクト118には、冷風弁122と、冷風バタフライ弁123とが設けられる。冷風バタフライ弁123を開閉させることにより、混冷室103に流入する冷風の流入量を調節することができる。
The cold air introduction duct 116 is provided with a blow valve 124 and a blow butterfly valve 125. By opening and closing the blower butterfly valve 125, the amount of cold air flowing into the hot air furnace 100 can be adjusted.
A hot air discharge duct 117 is connected to the mixing / cooling chamber 103. The hot air discharge duct 117 is a duct for discharging hot air for a blast furnace. A hot air valve 121 is provided in the hot air discharge duct 117.
A duct 118 connected to the cooling / cooling chamber 103 is provided on the upstream side (left side in FIG. 1) of the blower butterfly valve 125 of the cold air introduction duct 116. A cold air valve 122 and a cold air butterfly valve 123 are provided in the duct 118. By opening and closing the cold air butterfly valve 123, the amount of cold air flowing into the mixing / cooling chamber 103 can be adjusted.

図2は、熱風炉100における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
図2(a)に示すように、燃焼期間において、蓄熱室101に熱を蓄える場合には、送風弁124、冷風弁122、および熱風弁121を完全に閉じる。その後、ガス供給ダクト112および助燃空気供給ダクト113を介して燃焼室102内に燃焼ガスおよび助燃空気を流入させる。
燃焼ガスおよび助燃空気は燃焼バーナ108によって燃焼される。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。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可及的に低く)一定値に管理される。また、以下の説明では、送風期間終了時の珪石煉瓦111の下端部の最低温度を、必要に応じて「珪石煉瓦最低温度」と略称する。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the operation of the combustion period and the ventilation period in the hot air furnace 100.
As shown in FIG. 2A, when heat is stored in the heat storage chamber 101 during the combustion period, the blow valve 124, the cold air valve 122, and the hot air valve 121 are completely closed. After that, the combustion gas and the combustion assisting air are made to flow into the combustion chamber 102 through the gas supply duct 112 and the combustion assisting air supply duct 113.
The combustion gas and auxiliary air are burned by the combustion burner 108. The combustion gas stores heat in the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica stone brick 111 through the openings formed in the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica stone brick 111 in the heat storage chamber 101. The combustion gas that has passed through the clay brick 109, the high alumina brick 110, and the silica stone brick 111 is discharged to the flue as exhaust gas through the gas discharge duct 119. Normally, the minimum temperature at the bottom of the silica stone brick 111 is controlled so as not to be lower than the transformation point temperature. Further, the lower limit of the temperature at the lowermost part of the clay brick 109 is controlled to a constant value (as low as possible so that the exhaust gas temperature does not rise). Further, in the following description, the minimum temperature of the lower end portion of the silica stone brick 111 at the end of the ventilation period is abbreviated as "silica stone brick minimum temperature" as necessary.

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

図3は、熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。図3において、実線は信号の流れを示す。破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、助燃空気の流れを示す。
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す。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3において、4基の熱風炉100a〜100dに対して1つ設けられる計測機器として、熱風温度計310、送風流量計307、および冷風温度計308がある。熱風温度計310は、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。送風流量計307は、送風機306から送風される冷風の流量(冷風流量)を測定する。冷風温度計308は、送風機306から送風された冷風の温度を測定する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a hot air furnace control system. In FIG. 3, the solid line shows the signal flow. The broken line indicates the flow of cold air, hot air, combustion gas, and auxiliary air.
In FIG. 3, a case where four hot air furnaces 100a to 100d are attached to one blast furnace is shown as an example. These four hot air furnaces 100a to 100d shall be operated in a staggered parallel system.
In FIG. 3, there are a hot air thermometer 310, a blower flow meter 307, and a cold air thermometer 308 as measuring instruments provided for each of the four hot air furnaces 100a to 100d. The hot air thermometer 310 measures the temperature of hot air (blower temperature) discharged from the hot air furnaces 100a to 100d to the blast furnace. The blower flow meter 307 measures the flow rate of cold air blown from the blower 306 (cold air flow rate). The cold air thermometer 308 measures the temperature of the cold air blown from the blower 306.

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、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う。これらの期間を合わせた期間で1サイクルを構成する(例えば、図4に示す「1サイクル=切替期間401a+燃焼期間402a+切替期間401b+送風期間403a」の部分を参照)。1サイクルは、例えば、180[min]である。そして、熱風を供給する順番で前後(隣接)する2基(例えば熱風炉1と熱風炉2)の送風時間の一部をラップさせる。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。従って、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る。また、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。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。尚、切替期間401a、401c、401eは、送風期間から燃焼期間へ移行するための準備期間である。切替期間401b、401d、燃焼期間から送風期間へ移行するための準備期間である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an outline example of an operation schedule in the staggered parallel system.
In the example shown in FIG. 4, switching from blast to combustion, combustion, switching from combustion to blast, and blast are performed in this order. A period obtained by combining these periods constitutes one cycle (for example, refer to the portion of "1 cycle = switching period 401a + combustion period 402a + switching period 401b + blowing period 403a" shown in FIG. 4). One cycle is, for example, 180 [min]. Then, a part of the blowing time of the two units (for example, the hot air furnace 1 and the hot air furnace 2) that are adjacent to each other in the order of supplying the hot air is wrapped. Further, in the example shown in FIG. 4, the ventilation time and the combustion time are set to the same length for the sake of simplicity. Therefore, for two units that are not adjacent to each other in the order of supplying hot air (for example, hot air furnace 1 and hot air furnace 3), when one hot air furnace is in the blowing period, the other hot air furnace is in the combustion period. Further, when one hot air furnace is in the combustion period, the other hot air furnace is in the air blowing period. Further, in the present embodiment, the case where the blowing time is the same in all the cycles will be described as an example. The switching periods 401a, 401c, and 401e are preparation periods for shifting from the ventilation period to the combustion period. The switching periods 401b and 401d are preparation periods for shifting from the combustion period to the ventilation period.

[制御装置300の構成]
図3の説明に戻り、熱風炉の制御システムは、熱風炉100a〜100dの操業を制御する制御装置300を有する。制御装置300は、熱風炉制御計算装置301と、入出力装置302と、流量調節計304a〜304dと、温度調節計305と、開度調節計313a〜313dと、を有する。
熱風炉制御計算装置301は、予め設定される入力データや、操業実績を示す情報をもとに熱風炉100a〜100dの操業を制御するための計算を行う。熱風炉制御計算装置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。操業実績は、前述した計測機器により測定される値を含む。図3において、前述したように、熱風炉100a〜100dは、それぞれ、蓄熱室101a〜101dと、燃焼室102a〜102dと、混冷室103a〜103dとを有する。
[Configuration of control device 300]
Returning to the description of FIG. 3, the hot air furnace control system includes a control device 300 that controls the operation of the hot air furnaces 100a to 100d. The control device 300 includes a hot air furnace control calculation device 301, an input / output device 302, a flow rate controller 304a to 304d, a temperature controller 305, and an opening degree controller 313a to 313d.
The hot air furnace control calculation device 301 performs calculations for controlling the operation of the hot air furnaces 100a to 100d based on preset input data and information indicating the operation results. Data is input to the hot air furnace control calculation device 301 via the input / output device 302 which is an interface unit. The operation results include the values measured by the above-mentioned measuring instruments. In FIG. 3, as described above, the hot air furnaces 100a to 100d have a heat storage chamber 101a to 101d, a combustion chamber 102a to 102d, and a mixing and cooling chamber 103a to 103d, respectively.

以下に、熱風炉制御計算装置301が行う処理の一例の概要を説明する。
本実施形態では、熱風炉制御計算装置301は、炉別のBFGの流量の目標燃焼パターンと、炉別のC/B比の目標燃焼パターンと、炉別のドーム温度の目標燃焼パターンとを導出する。炉別とは、熱風炉100a〜100d毎を意味する。C/B比は、BFGの流量に対するCOGの流量の比である。炉別のBFGの流量の目標燃焼パターンと、炉別のC/B比の目標燃焼パターンと、炉別のドーム温度の目標燃焼パターンは、送風期間403a、403bの終了時に導出される。送風期間403a、403bの終了時とは、送風期間403a、403bが終了してから次回の燃焼期間402b、402cが開始するまでの間の切替期間401c、401d内の所定のタイミングを指す。尚、表記の都合上、ここでは、燃焼期間402b、402cのみを次回の燃焼期間402b、402cとして説明した。しかしながら、図4に示すその他の燃焼期間も、次回の燃焼期間になり得る。
The outline of an example of the processing performed by the hot air furnace control calculation device 301 will be described below.
In the present embodiment, the hot air furnace control calculation device 301 derives a target combustion pattern of the BFG flow rate for each furnace, a target combustion pattern for the C / B ratio for each furnace, and a target combustion pattern for the dome temperature for each furnace. To do. By furnace means every hot air furnace 100a to 100d. The C / B ratio is the ratio of the flow rate of COG to the flow rate of BFG. The target combustion pattern of the BFG flow rate for each furnace, the target combustion pattern for the C / B ratio for each furnace, and the target combustion pattern for the dome temperature for each furnace are derived at the end of the ventilation periods 403a and 403b. The end of the ventilation periods 403a and 403b refers to a predetermined timing within the switching periods 401c and 401d between the end of the ventilation periods 403a and 403b and the start of the next combustion periods 402b and 402c. For convenience of notation, only the combustion periods 402b and 402c have been described here as the next combustion periods 402b and 402c. However, the other combustion periods shown in FIG. 4 can also be the next combustion period.

炉別のBFGの流量の目標燃焼パターンは、各熱風炉100a〜100dの次回の燃焼期間におけるBFGの流量と時間との関係の目標である。炉別のドーム温度の目標燃焼パターンは、各熱風炉100a〜100dの次回の燃焼期間におけるドーム温度と時間との関係の目標である。炉別のC/B比の目標燃焼パターンは、各熱風炉100a〜100dの次回の燃焼期間におけるC/B比の初期の目標値である。 The target combustion pattern of the BFG flow rate for each furnace is the target of the relationship between the BFG flow rate and the time in the next combustion period of each hot air furnace 100a to 100d. The target combustion pattern of the dome temperature for each furnace is the target of the relationship between the dome temperature and the time in the next combustion period of each hot air furnace 100a to 100d. The target combustion pattern of the C / B ratio for each furnace is the initial target value of the C / B ratio in the next combustion period of each hot air furnace 100a to 100d.

以下の説明では、炉別のBFGの流量の目標燃焼パターン、炉別のC/B比の目標燃焼パターン、および炉別のドーム温度の目標燃焼パターンを、それぞれ、必要に応じて、目標BFG流量の目標燃焼パターン、C/B比の目標燃焼パターン、ドーム温度の目標燃焼パターンと称する。また、BFG流量の目標燃焼パターン、C/B比の目標燃焼パターン、および目標ドーム温度パターンを総称する場合、これらを単に目標燃焼パターンと称する。また、炉別のBFGの流量と、炉別のC/B比と、炉別のドーム温度を総称する場合、これらを、必要に応じて、単に燃焼パターンと称する。 In the following description, the target combustion pattern of the BFG flow rate for each furnace, the target combustion pattern for the C / B ratio for each furnace, and the target combustion pattern for the dome temperature for each furnace are described as necessary for the target BFG flow rate. It is called the target combustion pattern of the above, the target combustion pattern of the C / B ratio, and the target combustion pattern of the dome temperature. Further, when the target combustion pattern of the BFG flow rate, the target combustion pattern of the C / B ratio, and the target dome temperature pattern are collectively referred to, these are simply referred to as the target combustion patterns. Further, when the flow rate of BFG for each furnace, the C / B ratio for each furnace, and the dome temperature for each furnace are collectively referred to, these are simply referred to as combustion patterns, if necessary.

熱風炉制御計算装置301は、流量調節計304a〜304dに対して、BFG流量の目標燃焼パターンと、ドーム温度の目標燃焼パターンと、C/B比の目標燃焼パターンとを出力する。
流量調節計304a〜304dは、BFGの流量がBFG流量の目標燃焼パターンになるように、次回の燃焼期間におけるBFG流量調節弁131a〜131dの開度を調節する。流量調節計304a〜304dは、C/B比の目標燃焼パターンおよびBFG流量の目標燃焼パターンに基づいて、次回の燃焼期間におけるCOGの流量の初期の目標値を導出する。流量調節計304a〜304dは、COGの流量が、前記初期の目標値になるように、次回の燃焼期間におけるCOG流量調節弁133a〜133dの開度を調節する。流量調節計304a〜304dは、PID制御器を有する。次回の燃焼期間における初期以外のCOG流量調節弁133a〜133dの開度は、PID制御器により調節される。PID制御器は、ドーム温度計135a〜135dにより測定されるドーム温度がドーム温度の目標燃焼パターンになるようにCOGの流量(COG流量調節弁133a〜133dの開度)をフィードバック制御する。
The hot air furnace control calculation device 301 outputs the target combustion pattern of the BFG flow rate, the target combustion pattern of the dome temperature, and the target combustion pattern of the C / B ratio to the flow rate controllers 304a to 304d.
The flow rate regulators 304a to 304d adjust the opening degree of the BFG flow rate control valves 131a to 131d in the next combustion period so that the BFG flow rate becomes the target combustion pattern of the BFG flow rate. The flow rate controllers 304a to 304d derive the initial target value of the COG flow rate in the next combustion period based on the target combustion pattern of the C / B ratio and the target combustion pattern of the BFG flow rate. The flow rate regulators 304a to 304d adjust the opening degree of the COG flow rate control valves 133a to 133d in the next combustion period so that the COG flow rate reaches the initial target value. The flow rate controllers 304a to 304d have a PID controller. The opening degree of the COG flow rate control valves 133a to 133d other than the initial one in the next combustion period is adjusted by the PID controller. The PID controller feedback-controls the COG flow rate (opening of the COG flow rate control valves 133a to 133d) so that the dome temperature measured by the dome thermometers 135a to 135d becomes the target combustion pattern of the dome temperature.

熱風炉制御計算装置301は、熱風炉100a〜100dから排出される熱風の温度の目標値を、温度調節計305に設定する。この目標値は、オペレータによる入力装置312の操作に基づいて得られる。温度調節計305は、開度調節計313a〜313dに対して、目標開度を指示する。開度調節計313a〜313dは、送風バタフライ弁125a〜125dの開閉動作を調節する。例えば、2基の熱風炉100で送風している期間であれば、温度調節計305は、送風温度が高ければ、先行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を開けると共に、後行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を閉める。逆に、送風温度が低ければ、温度調節計305は、先行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を閉めると共に、後行して送風する熱風炉100の送風バタフライ弁125の開度を開ける。先行して送風する熱風炉100は、熱交換が進んでいるため、熱風温度が低い。一方、後行して送風する熱風炉100は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高い。従って、これらの送風バタフライ弁125の開度(風量の配分)を調節することによって送風温度を制御することができる。また、送風期間中に冷風バタフライ弁123を徐々に閉めて送風温度を調節する。 The hot air furnace control calculation device 301 sets the target value of the temperature of the hot air discharged from the hot air furnaces 100a to 100d in the temperature controller 305. This target value is obtained based on the operation of the input device 312 by the operator. The temperature controller 305 instructs the opening controller 313a to 313d of the target opening degree. The opening degree adjusters 313a to 313d adjust the opening / closing operation of the blower butterfly valves 125a to 125d. For example, during the period in which the two hot air furnaces 100 are blowing air, the temperature controller 305 opens the opening degree of the blower butterfly valve 125 of the hot air furnace 100 that blows air in advance if the air blowing temperature is high. The opening degree of the blower butterfly valve 125 of the hot air furnace 100 that blows air afterwards is closed. On the contrary, if the blowing temperature is low, the temperature controller 305 closes the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot air furnace 100 that blows air in advance, and at the same time, closes the opening degree of the blowing butterfly valve 125 of the hot air furnace 100 that blows air later. Open the opening. In the hot air furnace 100 that blows air in advance, the hot air temperature is low because heat exchange is progressing. On the other hand, the hot air furnace 100 that blows air afterwards has a high hot air temperature because it stores sufficient heat. Therefore, the blowing temperature can be controlled by adjusting the opening degree (distribution of air volume) of these blowing butterfly valves 125. Further, the cold air butterfly valve 123 is gradually closed during the air blowing period to adjust the air blowing temperature.

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、熱風炉制御計算装置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。
The blower 306 blows cold air having an air volume set in the air flow rate adjuster 309. The setting of the blower flow rate controller 309 is changed at the blower factory.
Further, the hot air furnace control calculation device 301 causes the display device 303 to display the screen based on the above calculation results via the input / output device 302.

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

図5は、熱風炉制御計算装置301の機能的な構成の一例を示す図である。図5において、熱風炉制御計算装置301は、投入熱量取得部501と、燃焼パターン取得部502と、目標燃焼パターン導出部503とを有する。
<概要>
図6は、熱風炉制御計算装置301が有する機能の概要の一例を説明する図である。図6を参照しながら、熱風炉制御計算装置301が有する機能の概要の一例を説明する。
投入熱量取得部501は、送風期間の終了時に、次回の燃焼期間における炉別の投入熱量の最適値を導出する。尚、例えば、現在時刻における送風期間が送風期間403a、403bである場合、次回の燃焼期間は、それぞれ、燃焼期間402b、402cになる。以下の説明では、炉別の投入熱量の最適値を、必要に応じて最適投入熱量と称する。図6において、次回最適投入熱量Qin−1は、次回の燃焼期間における最適投入熱量である。また、前回最適投入熱量Qin−0は、次回最適投入熱量Qin−1の直前に、投入熱量取得部501により導出された最適投入熱量である。例えば、次回最適投入熱量Qin−1が送風期間403bの終了時(切替期間401e)に導出された場合、前回最適投入熱量Qin−0は送風期間403aの終了時(切替期間401c)に導出された最適投入熱量である。投入熱量取得部501は、公知の技術を用いて最適投入熱量を導出することができる。例えば、特許文献3、4の記載を、投入熱量取得部501の処理として取り入れることができる。このように、最適投入熱量の導出の詳細は、特許文献3、4に記載されているが、本実施形態では、特許文献3に記載の技術を用いて最適投入熱量を導出する場合を例に挙げて説明する(ただし、その詳細は特許文献3を参照のこと)。また、投入熱量取得部501は、投入熱量の計算値を取得していれば、必ずしも、最適投入熱量を導出する必要はない。最適化計算を行わずに投入熱量の計算値を導出する方法は、例えば、特許文献1、2に記載されている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the hot air furnace control calculation device 301. In FIG. 5, the hot air furnace control calculation device 301 has an input heat amount acquisition unit 501, a combustion pattern acquisition unit 502, and a target combustion pattern derivation unit 503.
<Overview>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an outline of the functions of the hot air furnace control calculation device 301. An example of the outline of the function of the hot air furnace control calculation device 301 will be described with reference to FIG.
At the end of the blowing period, the input heat amount acquisition unit 501 derives the optimum value of the input heat amount for each furnace in the next combustion period. For example, when the ventilation period at the current time is the ventilation periods 403a and 403b, the next combustion period will be the combustion periods 402b and 402c, respectively. In the following description, the optimum value of the heat input for each furnace will be referred to as the optimum heat input, if necessary. In FIG. 6, the next optimum heat input Qin-1 is the optimum heat input in the next combustion period. Further, the previous optimum heat input Qin-0 is the optimum heat input derived by the input heat acquisition unit 501 immediately before the next optimum heat input Qin-1. For example, when the next optimum heat input Qin-1 is derived at the end of the ventilation period 403b (switching period 401e), the previous optimum heat input Qin-0 is derived at the end of the ventilation period 403a (switching period 401c). The optimum amount of heat input. The input heat amount acquisition unit 501 can derive the optimum input heat amount by using a known technique. For example, the description of Patent Documents 3 and 4 can be incorporated as a process of the input heat amount acquisition unit 501. As described above, the details of deriving the optimum heat input amount are described in Patent Documents 3 and 4, but in the present embodiment, the case where the optimum heat input amount is derived by using the technique described in Patent Document 3 is taken as an example. (However, refer to Patent Document 3 for details). Further, if the input heat amount acquisition unit 501 has acquired the calculated value of the input heat amount, it is not always necessary to derive the optimum input heat amount. For example, Patent Documents 1 and 2 describe methods for deriving the calculated value of the input heat amount without performing the optimization calculation.

燃焼パターン取得部502は、燃焼パターンの最適値を導出する。前述したように燃焼パターンは、BFGの流量、C/B比、およびドーム温度の総称である。尚、以下の説明では、燃焼パターンの最適値を、必要に応じて最適燃焼パターンと称する。また、BFGの流量を、必要に応じてBFG流量と称する。最適燃焼パターンは、一定の周期毎に導出される。一定の周期は、例えば、1サイクルに対応する時間(180[min])である。 The combustion pattern acquisition unit 502 derives the optimum value of the combustion pattern. As mentioned above, the combustion pattern is a general term for the flow rate of BFG, the C / B ratio, and the dome temperature. In the following description, the optimum value of the combustion pattern is referred to as an optimum combustion pattern, if necessary. Further, the flow rate of BFG is referred to as a BFG flow rate, if necessary. The optimum combustion pattern is derived at regular intervals. The constant cycle is, for example, the time (180 [min]) corresponding to one cycle.

本実施形態では、熱風炉100a〜100dが4基ある。従って、燃焼パターン取得部502は、熱風炉100a〜100dのそれぞれについて、最適燃焼パターンを個別に導出する。最適燃焼パターンは、ドーム温度の燃焼パターンの最適値と、BFG流量の燃焼パターンの最適値と、C/B比の燃焼パターンの最適値とを有する。以下の説明では、ドーム温度の燃焼パターンの最適値、BFG流量の最適燃焼パターンの最適値、C/B比の燃焼パターンの最適値を、それぞれ、ドーム温度の最適燃焼パターン、BFG流量の最適燃焼パターン、C/B比の最適燃焼パターンと称する。ドーム温度の燃焼パターンは、ドーム温度と時間との関係を示す。BFG流量の燃焼パターンは、BFG流量と時間との関係を示す。C/B比の燃焼パターンは、C/B比の初期の目標値を示す。図6では、1回の燃焼期間における最適燃焼パターンを示す。また、図6では、1回の燃焼期間の燃焼開始時刻を「ts」、燃焼終了時刻を「te」と表記する。ドーム温度の燃焼パターンは、1回の燃焼期間の複数の時間帯ごとに、ドーム温度が定められる。BFG流量の燃焼パターンも、ドーム温度の燃焼パターンと同様に、1回の燃焼期間の複数の時間帯ごとに、BFG流量が定められる。図6に示す例では、ドーム温度・BFG流量の燃焼パターンは、1回の燃焼期間を3つに分割した3つの時間帯ごとに、ドーム温度・BFG流量が定められる。一方、C/B比の燃焼パターンは、1回の燃焼期間におけるC/B比の初期の目標値のみが定められる。 In this embodiment, there are four hot air furnaces 100a to 100d. Therefore, the combustion pattern acquisition unit 502 individually derives the optimum combustion pattern for each of the hot air furnaces 100a to 100d. The optimum combustion pattern has an optimum value of the combustion pattern of the dome temperature, an optimum value of the combustion pattern of the BFG flow rate, and an optimum value of the combustion pattern of the C / B ratio. In the following description, the optimum value of the combustion pattern of the dome temperature, the optimum value of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate, and the optimum value of the combustion pattern of the C / B ratio are defined as the optimum combustion pattern of the dome temperature and the optimum combustion of the BFG flow rate, respectively. It is called a pattern and an optimum combustion pattern of C / B ratio. The combustion pattern of the dome temperature shows the relationship between the dome temperature and time. The combustion pattern of the BFG flow rate shows the relationship between the BFG flow rate and time. The combustion pattern of the C / B ratio indicates the initial target value of the C / B ratio. FIG. 6 shows an optimum combustion pattern in one combustion period. Further, in FIG. 6, the combustion start time in one combustion period is referred to as “ts”, and the combustion end time is referred to as “te”. As for the combustion pattern of the dome temperature, the dome temperature is determined for each of a plurality of time zones of one combustion period. As for the combustion pattern of the BFG flow rate, the BFG flow rate is determined for each of a plurality of time zones of one combustion period, similarly to the combustion pattern of the dome temperature. In the example shown in FIG. 6, in the combustion pattern of the dome temperature / BFG flow rate, the dome temperature / BFG flow rate is determined for each of the three time zones in which one combustion period is divided into three. On the other hand, as the combustion pattern of the C / B ratio, only the initial target value of the C / B ratio in one combustion period is determined.

燃焼パターン取得部502は、公知の技術を用いて、最適燃焼パターンを導出することができる。例えば、特許文献5の記載を、燃焼パターン取得部502の処理として取り入れることができる。本実施形態では、特許文献5に記載の技術を用いて最適燃焼パターンを導出する場合を例に挙げて説明する(ただし、その詳細は、特許文献5を参照のこと)。また、燃焼パターン取得部502は、燃焼パターンの計算値を取得していれば、必ずしも、最適燃焼パターンを導出する必要はない。最適化計算を行わずに燃焼パターンの計算値を導出する方法は、例えば、特許文献6に記載されている。尚、図6において、C/B比の最適燃焼パターンに()が示されているのは、本実施形態では、燃焼パターン取得部502は、C/B比の最適燃焼パターンを、取得してもしなくてもよいことを表す。 The combustion pattern acquisition unit 502 can derive an optimum combustion pattern by using a known technique. For example, the description of Patent Document 5 can be incorporated as the processing of the combustion pattern acquisition unit 502. In the present embodiment, a case where the optimum combustion pattern is derived by using the technique described in Patent Document 5 will be described as an example (however, refer to Patent Document 5 for details). Further, the combustion pattern acquisition unit 502 does not necessarily have to derive the optimum combustion pattern as long as the calculated value of the combustion pattern is acquired. A method for deriving a calculated value of a combustion pattern without performing an optimization calculation is described in, for example, Patent Document 6. In FIG. 6, () is shown in the optimum combustion pattern of the C / B ratio. In the present embodiment, the combustion pattern acquisition unit 502 acquires the optimum combustion pattern of the C / B ratio. Indicates that it does not have to be.

目標燃焼パターン導出部503は、送風期間の次の切替期間内のタイミングであって、投入熱量取得部501により次回最適投入熱量Qin−1が導出された後のタイミングに起動する。尚、例えば、現在時刻における送風期間が送風期間403a、403bである場合、次の切替期間は、それぞれ、切替期間401c、401eになる。目標燃焼パターン導出部503は、次回最適投入熱量Qin−1および前回最適投入熱量Qin−0と、最新の最適燃焼パターンと、前回の燃焼期間における目標燃焼パターンと、に基づいて、次回の燃焼期間における目標燃焼パターンを導出する。目標燃焼パターンは、ドーム温度の目標燃焼パターン、BFG流量の目標燃焼パターン、およびC/B比の目標燃焼パターンを含む。C/B比の目標燃焼パターンは、各熱風炉100a〜100dの次回の燃焼期間におけるC/B比の初期の目標値である。図6の次回目標燃焼パターンの欄の一番下のグラフでは、C/B比の初期の目標値から、前述したPID制御器によるフィードバック制御によって変化するC/B比を、C/B比の初期の目標値と共に示す。 The target combustion pattern derivation unit 503 is activated at a timing within the next switching period of the ventilation period, after the next optimum input heat amount Qin-1 is derived by the input heat amount acquisition unit 501. For example, when the blowing period at the current time is the blowing period 403a and 403b, the next switching period is the switching period 401c and 401e, respectively. The target combustion pattern derivation unit 503 determines the next combustion period based on the next optimum input heat amount Qin-1 and the previous optimum input heat amount Qin-0, the latest optimum combustion pattern, and the target combustion pattern in the previous combustion period. Derivation of the target combustion pattern in. The target combustion pattern includes a target combustion pattern of the dome temperature, a target combustion pattern of the BFG flow rate, and a target combustion pattern of the C / B ratio. The target combustion pattern of the C / B ratio is the initial target value of the C / B ratio in the next combustion period of each hot air furnace 100a to 100d. In the graph at the bottom of the column of the next target combustion pattern in FIG. 6, the C / B ratio that changes due to the feedback control by the PID controller described above from the initial target value of the C / B ratio is calculated as the C / B ratio. Shown with the initial target value.

尚、以下の説明では、前回の燃焼期間における目標燃焼パターンを、必要に応じて前回目標燃焼パターンと称する。また、次回の燃焼期間における目標燃焼パターンを、必要に応じて次回目標燃焼パターンと称する。例えば、目標燃焼パターン導出部503が、送風期間403bの終了時に次回目標燃焼パターンを導出する場合、前回目標燃焼パターンは、送風期間403aの終了時に目標燃焼パターン導出部503により導出された次回目標燃焼パターンになる。
このように本実施形態では、目標燃焼パターン導出部503は、投入熱量だけでなく、最適燃焼パターンおよび前回目標燃焼パターンをも用いて、次回目標燃焼パターンを導出する。従って、熱風炉100a〜100dの熱効率(=各熱風炉100a〜100dから送風される熱風の熱量÷各熱風炉100a〜100dに対する投入熱量)の低下を抑制するように、BFGおよびCOGの流量を制御することができる。
In the following description, the target combustion pattern in the previous combustion period will be referred to as the previous target combustion pattern, if necessary. Further, the target combustion pattern in the next combustion period is referred to as the next target combustion pattern, if necessary. For example, when the target combustion pattern derivation unit 503 derives the next target combustion pattern at the end of the ventilation period 403b, the previous target combustion pattern is the next target combustion pattern derived by the target combustion pattern derivation unit 503 at the end of the ventilation period 403a. Become a pattern.
As described above, in the present embodiment, the target combustion pattern deriving unit 503 derives the next target combustion pattern by using not only the input heat amount but also the optimum combustion pattern and the previous target combustion pattern. Therefore, the flow rates of BFG and COG are controlled so as to suppress the decrease in the thermal efficiency of the hot air furnaces 100a to 100d (= the amount of heat of the hot air blown from each hot air furnace 100a to 100d / the amount of heat input to each hot air furnace 100a to 100d). can do.

<詳細>
以下に、熱風炉制御計算装置301が有する機能の詳細の一例を説明する。
(投入熱量取得部501)
前述したように本実施形態では、投入熱量取得部501が、特許文献3に記載の技術を用いて最適投入熱量を導出する場合を例に挙げて説明する。
投入熱量取得部501は、熱風炉のオペレータによる入力装置312の操作に基づく情報として、例えば、以下の情報を入力する。
・熱風炉100a〜100dの操業を、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の操業目標値(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、目標送風時間BTimeref(time))。尚、本実施形態では、目標送風時間BTimeref(time)は固定値であるとする。
・設備負荷(炉別・サイクル別の熱効率η(i,n+j)、炉別・サイクル別の投入熱量Qin(i,n+j)、炉別・サイクル別の蓄熱量Qbf(i,n+j)、炉別・サイクル別の蓄熱分担比率α(i,n+j)の候補の初期値。
<Details>
A detailed example of the function of the hot air furnace control calculation device 301 will be described below.
(Chemical input acquisition unit 501)
As described above, in the present embodiment, the case where the input heat amount acquisition unit 501 derives the optimum input heat amount by using the technique described in Patent Document 3 will be described as an example.
The input heat amount acquisition unit 501 inputs, for example, the following information as information based on the operation of the input device 312 by the operator of the hot air furnace.
-Operating target values (target blowing temperature BT ref (time), target blowing flow rate BV ref (time), target blowing time BTime ref ) when changing the operation of the hot air furnaces 100a to 100d to the state according to the request from the blast furnace. (Time)). In this embodiment, the target ventilation time BTime ref (time) is a fixed value.
・ Equipment load (thermal efficiency η (i, n + j) by furnace / cycle, heat input Qin (i, n + j) by furnace / cycle, heat storage Q bf (i, n + j) by furnace / cycle, furnace The initial value of the candidate for the heat storage sharing ratio α (i, n + j) for each cycle.

・炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値
・熱風炉のプロセスモデルを表す線形時系列モデルの係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)、a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)
・目的関数J1(i)の重み係数w1(i)、w2(i)
・ Target silicate brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) candidate initial value by furnace ・ Coefficient of linear time series model representing process model of hot air furnace a 0 ・ x (i), b 0・ X (i), c 0 ・ x (i), a 1 ・ x (i), b 1 ・ x (i), c 1 ・ x (i)
-Weight coefficients w 1 (i) and w 2 (i) of the objective function J 1 (i)

・炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の最適化時間範囲802を定めるサイクル数q(qは正の整数)
ここで、サイクル数qが、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクル数となるように、サイクル数qが設定される。例えば、現在時刻が属するサイクルに対応するサイクル数をnとし、熱風炉100a〜100dの時定数が3日であるとする。この場合、現在時刻が属するサイクルから、3日以上先のサイクルに対応するサイクル数がn+qとなるように、サイクル数qが設定される(図8を参照)。
-Target number of cycles q (q is a positive integer) that determines the optimization time range 802 of the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle.
Here, the number of cycles q is set so that the number of cycles q corresponds to a time longer than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d. For example, it is assumed that the number of cycles corresponding to the cycle to which the current time belongs is n, and the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d is 3 days. In this case, the number of cycles q is set so that the number of cycles corresponding to the cycle three days or more ahead of the cycle to which the current time belongs is n + q (see FIG. 8).

・現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の導出対象となる制御区間902(図9を参照)を定めるサイクル数s(sは正の整数)
ここで、サイクル数sは、制御区間902の最後のサイクルを定めるものであり、サイクル数n+sは、熱風炉100a〜100dの時定数及びサイクル数n+qを下回る値である(図8、図9を参照)。
・炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)の予測区間901(図9を参照)を定めるサイクル数d、m(d、mは正の整数。d<m)
ここで、サイクル数d(dは正の整数)は、予測区間901の最初のサイクルを定めるものである(図9を参照)。また、サイクル数dはサイクル数sよりも大きい(サイクル数s以上となる)値である(図9を参照)。
サイクル数mは、予測区間901の最後のサイクルを定めるものである(図9を参照)。サイクル数mは、熱風炉100a〜100dの時定数およびサイクル数qを下回る値である(図8、図9を参照)。
このように、予測区間901と制御区間902は、熱風炉100a〜100dの時定数および最適化時間範囲802を下回る期間である。また、制御区間902の最後のサイクルは、予測区間901の最初のサイクルよりも(時間的に)前のサイクルとなる。
-The number of cycles s (s is a positive integer) that determines the control section 902 (see FIG. 9) to be derived from the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time.
Here, the number of cycles s determines the last cycle of the control section 902, and the number of cycles n + s is a value lower than the time constant and the number of cycles n + q of the hot air furnaces 100a to 100d (FIGS. 8 and 9). reference).
-The number of cycles d, m (d, m are positive integers) that determine the prediction interval 901 (see FIG. 9) of the predicted minimum temperature of silica stone brick T si, p (i, t) for each furnace and cycle. <M)
Here, the number of cycles d (d is a positive integer) determines the first cycle of the prediction interval 901 (see FIG. 9). Further, the number of cycles d is a value larger than the number of cycles s (more than or equal to the number of cycles s) (see FIG. 9).
The number of cycles m determines the final cycle of the prediction interval 901 (see FIG. 9). The number of cycles m is a value lower than the time constant and the number of cycles q of the hot air furnaces 100a to 100d (see FIGS. 8 and 9).
As described above, the prediction interval 901 and the control interval 902 are periods below the time constant and the optimization time range 802 of the hot air furnaces 100a to 100d. Also, the last cycle of the control interval 902 is (in time) earlier than the first cycle of the prediction interval 901.

予測区間901としては、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)が、目標値(炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n))によく追従するような区間が、オペレータにより適宜設定される。送風流量BVや送風温度BTといった操業条件の変更をしても、熱風炉100a〜100dの蓄熱量は、直ぐにはその操業条件の変更を反映しない。よって、例えば、熱風炉100a〜100dの蓄熱量が、操業条件の変更を反映し始めた後の時間に対応するサイクル数を、サイクル数dとして設定することができる。一方、サイクル数mとしては、例えば、8時間〜1日先の時間に対応するサイクル数を設定することができる。 As the prediction interval 901, the predicted value T si, p (i, t) of the minimum silica stone temperature for each furnace and cycle is the target value (the target minimum temperature for silica stone brick for each furnace and cycle T si, ref (i). , N)) is appropriately set by the operator in a section that closely follows). Even if the operating conditions such as the blast flow rate BV and the blast temperature BT are changed, the heat storage amount of the hot blast furnaces 100a to 100d does not immediately reflect the change in the operating conditions. Therefore, for example, the number of cycles corresponding to the time after the heat storage amount of the hot air furnaces 100a to 100d begins to reflect the change in the operating conditions can be set as the number of cycles d. On the other hand, as the number of cycles m, for example, the number of cycles corresponding to the time 8 hours to 1 day ahead can be set.

・熱風炉100を構成する設備(粘土煉瓦109、ハイアルミナ煉瓦110、珪石煉瓦111等)・ガス(燃焼ガス・助燃空気等)の既知データ(物理定数・設備定数)。
投入熱量取得部501は、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力する。
-Known data (physical constants / equipment constants) of equipment (clay brick 109, high alumina brick 110, silica stone brick 111, etc.) and gas (combustion gas, auxiliary air, etc.) constituting the hot air furnace 100.
In addition to this, the input heat amount acquisition unit 501 also inputs information set in advance by the operator in the calculation described later.

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

本実施形態では、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値として、Tsi,ref(i,n)、Tsi,ref(i,n+1)、・・・、Tsi,ref(i,n+q)が設定される。
また、サイクル数n〜n+qに対応する時間(最適化時間範囲802)において、目標送風温度BTref(time)と、目標送風流量BVref(time)が設定される。
In the present embodiment, T si, ref (i, n), T si, ref (i, n + 1) are used as initial values of the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle. ), ..., T si, ref (i, n + q) are set.
Further, the target blast temperature BT ref (time) and the target blast flow rate BV ref (time) are set in the time corresponding to the number of cycles n to n + q (optimization time range 802).

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

また、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)として、Qin,p(i,n+g)、Qin,p(i,n+1+g)、・・・、Qin,p(i,n+s+g)が導出される。即ち、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)として、Qin,p(i,n)〜Qin,p(i,n+s)、Qin,p(i,n+1)〜Qin,p(i,n+s+1)、・・・、Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)が、この順で導出される。導出された現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)のうち、重複するサイクルの値については、最新の値が採用される。
また、投入熱量取得部501は、前述した操業実績を示す情報を入力する。
In addition, Q in, p (i, n + g), Q in, p (i, n + 1 + g), ..., Q in are the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time. , P (i, n + s + g) is derived. That is, Q in, p (i, n) to Q in, p (i, n + s), Q in, p (i) are the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time. , N + 1) to Q in, p (i, n + s + 1), ..., Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) are derived in this order. Of the derived heat input Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle since the present time, the latest value is adopted for the value of the overlapping cycle.
Further, the input heat quantity acquisition unit 501 inputs the information indicating the above-mentioned operation results.

以下に、投入熱量取得部501が行う処理の一例の概要を説明する。
投入熱量取得部501は、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行して、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を導出する。炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)は、現在時刻が属するサイクルから、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクルが経過するまでの各サイクルにおいて導出される。例えば、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)は、現在時刻が属するサイクルから、現在時刻が属する日の3日以上先に対応するサイクルまでの各サイクルにおいて導出される。ここで、現在時刻が属するサイクルを、サイクル数がnのサイクルとする。熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクルを、サイクル数がn+qのサイクルとする。jは以下の(1)式で表される。
j=0,1,・・・,q ・・・(1)
The outline of an example of the processing performed by the input heat amount acquisition unit 501 will be described below.
The input heat amount acquisition unit 501 executes a heat storage amount target trajectory derivation program to derive the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and each cycle. Target silica stone brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle is from the cycle to which the current time belongs until the cycle corresponding to the time longer than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d elapses. Derived in each cycle. For example, the target silica stone brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle is set in each cycle from the cycle to which the current time belongs to the cycle corresponding to 3 days or more ahead of the day to which the current time belongs. Derived. Here, the cycle to which the current time belongs is defined as a cycle having n cycles. A cycle corresponding to a time longer than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d is defined as a cycle having n + q cycles. j is represented by the following equation (1).
j = 0,1, ..., q ... (1)

次に、熱風炉制御計算装置301は、投入熱量導出プログラムを実行して、各熱風炉100a〜100dへの現時点以降の投入熱量Qin,p(i,t)を熱風炉100a〜100d毎に個別に計算する。各熱風炉100a〜100dへの現時点以降の投入熱量Qin,p(i,t)は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)が、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に追従するように計算される。
図7は、投入熱量取得部501の詳細な機能構成の一例を示す図である。図8は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)と、操業目標値(操業条件)の一例を概念的に示す図である。
図7に示すように、投入熱量取得部501は、蓄熱量目標軌道最適化部701と、第1のプロセス状態予測部702と、最適追従制御部703と、第2のプロセス状態予測部704と、を有する。
Next, the hot air furnace control calculation device 301 executes the input heat amount derivation program, and sets the input heat amount Q in, p (i, t) to each hot air furnace 100a to 100d after the present time for each hot air furnace 100a to 100d. Calculate individually. The amount of heat input Q in, p (i, t) to each hot air furnace 100a to 100d after the present time is the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica brick for each furnace and each cycle. -Target for each cycle Silica brick is calculated to follow the minimum temperature T si, ref (i, n + j).
FIG. 7 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the input heat amount acquisition unit 501. FIG. 8 is a diagram conceptually showing an example of the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and each cycle and the operation target value (operation condition).
As shown in FIG. 7, the input heat amount acquisition unit 501 includes a heat storage amount target trajectory optimization unit 701, a first process state prediction unit 702, an optimum tracking control unit 703, and a second process state prediction unit 704. Have.

((蓄熱量目標軌道最適化部701、第1のプロセス状態予測部702))
蓄熱量目標軌道最適化部701および第1のプロセス状態予測部702は、前述した蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行する部分である。前述したように、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行することにより、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)が、最適化時間範囲802(j=0、1、・・・、q)において導出される。最適化時間範囲802とは、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から、熱風炉100a〜100dの時定数よりも長い時間に対応するサイクル(サイクル数n+q)が経過するまでの時間である。このように長期間に亘って、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を導出するのは、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)を、熱風炉100a〜100dの各部の温度が平衡状態になるまでの状態を反映したものにするためである。
以下に、蓄熱量目標軌道最適化部701及び第1のプロセス状態予測部702が有する機能の一例を説明する。
((Heat storage amount target trajectory optimization unit 701, first process state prediction unit 702))
The heat storage amount target trajectory optimization unit 701 and the first process state prediction unit 702 are the parts that execute the above-mentioned heat storage amount target trajectory derivation program. As described above, by executing the heat storage target orbit derivation program, the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle can be set to the optimization time range 802 (j = 0, 1). , ..., q). The optimization time range 802 is the time from the cycle to which the current time belongs (cycle number n) to the elapse of the cycle (cycle number n + q) corresponding to the time longer than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d. Thus for a long period of time, filtrated cycle another goal silica brick lowest temperature T si, ref (i, n + j) is to derive, Alternative filtrated cycle targets silica brick lowest temperature T si, ref This is to make (i, n + j) reflect the state until the temperature of each part of the hot air furnaces 100a to 100d reaches the equilibrium state.
An example of the functions of the heat storage amount target trajectory optimization unit 701 and the first process state prediction unit 702 will be described below.

蓄熱量目標軌道最適化部701は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)から、最適化時間範囲802が経過する時刻が属するサイクル(サイクル数n+q)までの間に、操業目標値801が変動するか否かを判定する。操業目標値801は、操業条件を指す。操業目標値801は、例えば、目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、または、これらから得られる目標送風熱量である。
この判定の結果、操業目標値801が変動する場合に、以下の処理が実行される。図8に示す例では、最適化時間範囲802内で、操業目標値801が3回変動している。尚、この判定は、例えば、1[min]毎に行われる。
The heat storage target trajectory optimization unit 701 fluctuates the operation target value 801 from the cycle to which the current time belongs (number of cycles n) to the cycle to which the time to which the optimization time range 802 elapses (number of cycles n + q) belongs. Determine whether or not to do so. The operation target value 801 indicates an operation condition. The operation target value 801 is, for example, a target blast temperature BT ref (time), a target blast flow rate BV ref (time), or a target blast heat amount obtained from these.
As a result of this determination, when the operation target value 801 fluctuates, the following processing is executed. In the example shown in FIG. 8, the operation target value 801 fluctuates three times within the optimization time range 802. In addition, this determination is performed every 1 [min], for example.

以上のようにして操業目標値801が変動していると判定すると、蓄熱量目標軌道最適化部701は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補を第1のプロセス状態予測部702に出力する。尚、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の初期値として、入出力装置302に入力された値が用いられる。 When it is determined that the operation target value 801 is fluctuating as described above, the heat storage amount target trajectory optimization unit 701 is a candidate for the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and each cycle. Is output to the first process state prediction unit 702. The value input to the input / output device 302 is used as the initial value of the candidate for the target silica stone brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and each cycle.

図9は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、操業目標値(操業条件)と、炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の一例を概念的に示す図である。
第1のプロセス状態予測部702は、プロセスモデルを用いて、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。プロセスモデルは、複数の計算式を有する。複数の計算式は、熱風炉100a〜100dに対する炉別・サイクル別の投入熱量Qinを用いて当該熱風炉100a〜100dのプロセス状態を個別に計算するための式である。本実施形態では、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値は、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)と、炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)とを含む。ここで、tは、予測区間901または制御区間902におけるサイクル数を表すものであり、以下の(2a)式、(2b)式で表される。
予測区間; t=n+d+g、n+d+1+g、・・・、n+m+g ・・・(2a)
制御区間; t=n+g、n+1+g、・・・、n+s+g ・・・(2b)
FIG. 9 shows the target silica stone brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle, and the predicted values T si, p (i, t) for the silica stone brick minimum temperature for each furnace and cycle. It is a figure which conceptually shows an example of the operation target value (operation condition), and the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle.
The first process state prediction unit 702 derives the predicted value of the process state of each hot air furnace 100a to 100d by using the process model. The process model has a plurality of calculation formulas. The plurality of calculation formulas are formulas for individually calculating the process state of the hot air furnaces 100a to 100d by using the input heat amount Q in for each furnace and each cycle for the hot air furnaces 100a to 100d. In the present embodiment, the predicted values of the process states of the hot blast furnaces 100a to 100d are the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle since the present time, and the minimum silicate brick for each furnace and each cycle. Includes the predicted temperature T si, p (i, t) and the predicted blast temperature BT p (i, t) for each furnace and cycle. Here, t represents the number of cycles in the prediction interval 901 or the control interval 902, and is represented by the following equations (2a) and (2b).
Prediction interval; t = n + d + g, n + d + 1 + g, ..., n + m + g ... (2a)
Control interval; t = n + g, n + 1 + g, ..., n + s + g ... (2b)

前述したように、nは、現在時刻が属するサイクル数である。dは、予測区間901の最初のサイクルに対応するサイクル数を表す。mは、予測区間901の最後のサイクルに対応するサイクル数を表す。gは、0(ゼロ)からq−mまでの整数である。即ち、予測区間901は、サイクル数m−dの範囲の区間である。
以上のように、予測区間901は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がn+q−mとなるまで、サイクル数m−dの範囲の区間を1サイクルずつ後ろにずらしたものとなる(図9の予測区間901の傍らに示す白抜き矢印線を参照)。また、制御区間902は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がn+s+q−mになるまで、サイクル数sの範囲の区間を1サイクルずつ後ろにずらしたものとなる(図9の制御区間902の傍らに示す白抜き矢印線を参照)。
As described above, n is the number of cycles to which the current time belongs. d represents the number of cycles corresponding to the first cycle of the prediction interval 901. m represents the number of cycles corresponding to the last cycle of the prediction interval 901. g is an integer from 0 (zero) to q-m. That is, the prediction interval 901 is an interval in the range of the number of cycles md.
As described above, the prediction interval 901 is the interval in the range of the number of cycles md shifted backward by one cycle until the number of cycles corresponding to the last cycle becomes n + q−m (FIG. 9). (See the white arrow line next to the prediction interval 901). Further, the control section 902 is a section in which the range of the number of cycles s is shifted backward by one cycle until the number of cycles corresponding to the last cycle becomes n + s + q−m (in the control section 902 of FIG. 9). See the white arrow line next to it).

本実施形態では、第1のプロセス状態予測部702は、プロセスモデルとして、線形時系列モデルを用いる。線形時系列モデルは、プロセス状態の予測値をサイクル毎に計算する統計解析モデルの一つである。
具体的に、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)は、以下の(3)式を用いることにより求められる。
In the present embodiment, the first process state prediction unit 702 uses a linear time series model as the process model. The linear time series model is one of the statistical analysis models that calculates the predicted value of the process state for each cycle.
Specifically, the predicted values T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone brick for each furnace and each cycle can be obtained by using the following equation (3).

Figure 0006809350
Figure 0006809350

(3)式において、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力された係数である。例えば、これらの係数として、熱風炉100a〜100dの過去の操業結果に(3)式の形が最も合うときの係数が別途求められる。その係数が、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)として入力装置312の操作に基づいて入力される。熱風炉100a〜100dの過去の操業結果に(3)式の形を合わせるための手法としては、最小二乗法等の手法が用いられる。
ΔTsi,p(i,n+j+1)は、以下の(4)式で表される。
ΔTsi,p(i,n+j+1)=Tsi,p(i,n+j+1)−Tsi,p(i,n+j) ・・・(4)
In the equation (3), the coefficients a 0 · x (i), b 0 · x (i), and c 0 · x (i) are the coefficients input based on the operation of the input device 312. For example, as these coefficients, the coefficient when the form of Eq. (3) best matches the past operation results of the hot air furnaces 100a to 100d is separately obtained. The coefficients are input as coefficients a 0 · x (i), b 0 · x (i), c 0 · x (i) based on the operation of the input device 312. As a method for matching the shape of Eq. (3) with the past operation results of the hot air furnaces 100a to 100d, a method such as the least squares method is used.
ΔT si, p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (4).
ΔT si, p (i, n + j + 1) = T si, p (i, n + j + 1) -T si, p (i, n + j) ... (4)

ΔTsi(i,n+j−x)は、以下の(5)式で表される。
ΔTsi(i,n+j−x)=Tsi(i,n+j−x)−Tsi(i,n+j−x−1) ・・・(5)
第1のプロセス状態予測部702は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度Tsi(i,n+j−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された珪石煉瓦下端温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに(4)式により得られている炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を設定する。
ΔT si (i, n + j−x) is expressed by the following equation (5).
ΔT si (i, n + j-x) = T si (i, n + j-x) -T si (i, n + j-x-1) ... (5)
The first process state prediction unit 702 sets the lower end temperature of the silica stone brick input as the operation record for the past value among the minimum temperature T si (i, n + j−x) of the silica stone brick for each furnace and each cycle. To do. On the other hand, for future values, the predicted values T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone bricks for each furnace and each cycle obtained by Eq. (4) are set.

ΔQin(i,n+j+1−x)は、以下の(6)式で表される。
ΔQin(i,n+j+1−x)=Qin(i,n+j+1−x)−Qin(i,n+j−x) ・・・(6)
第1のプロセス状態予測部702は、Qin(i,n+j+1−x)のうち、過去の値については、炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の過去の値を設定する。また、第1のプロセス状態予測部702は、将来の値については、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)と、現時点で計算対象となっている制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補とを設定する。
ΔQ in (i, n + j + 1-x) is expressed by the following equation (6).
ΔQ in (i, n + j + 1-x) = Q in (i, n + j + 1-x) -Q in (i, n + j-x) ... (6)
The first process state prediction unit 702 sets the past values of the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle in the past values of Q in (i, n + j + 1-x). Set. In addition, the first process state prediction unit 702 calculates the future value as the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and cycle after the present time, which has already been derived at the present time. Candidates for the amount of heat input Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and each cycle after the present time in the target control section 902 are set.

ΔQout(i,n+j+1−x)は、以下の(7)式で表される。
ΔQout(i,n+j+1−x)=Qout(i,n+j+1−x)−Qout(i,n+j−x) ・・・(7)
outは、送風熱量[J]である。第1のプロセス状態予測部702は、炉別・サイクル別の送風熱量Qout(i,n+j+1−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度および送風流量から求められる炉別・サイクル別の送風熱量を設定する。一方、将来の値については、操業目標値(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time))から求められる炉別・サイクル別の送風熱量を設定する。
第1のプロセス状態予測部702は、以上のようにして、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、少なくとも、i=1〜4、t=n〜n+m+gについてそれぞれ導出する。そして、第1のプロセス状態予測部702は、導出した炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)のうち、i=1〜4、t=n+d+g〜n+m+gの値を、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)として採用する。
ΔQ out (i, n + j + 1-x) is expressed by the following equation (7).
ΔQ out (i, n + j + 1-x) = Q out (i, n + j + 1-x) -Q out (i, n + j-x) ... (7)
Q out is the amount of heat blown [J]. The first process state prediction unit 702 obtains the past values of the blown heat amount Q out (i, n + j + 1-x) for each furnace and cycle from the blown temperature and blown flow rate input as the operation results. Set the amount of heat blown for each furnace and cycle. On the other hand, for future values, the amount of heat blown for each furnace and cycle obtained from the operation target values (target blown temperature BT ref (time), target blown flow rate BV ref (time)) is set.
As described above, the first process state prediction unit 702 sets the predicted values T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone bricks for each furnace and each cycle at least i = 1 to 4, t =. Each of n to n + m + g is derived. Then, the first process state prediction unit 702 has i = 1 to 4, t = n + d + g to n + m + g among the derived predicted values T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone bricks for each furnace and cycle. Is adopted as the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone brick for each furnace and each cycle in the predicted section 901.

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

Figure 0006809350
Figure 0006809350

(8)式において、係数a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力される係数である。これらの係数a1・x(i)、b1・x(i)、c1・x(i)も、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)と同様にして予め求められるものである。
ΔBTp(i,n+j+1)は、以下の(9)式で表される。
ΔBTp(i,n+j+1)=BTp(i,n+j+1)−BTp(i,n+j) ・・・(9)
In the equation (8), the coefficients a 1 · x (i), b 1 · x (i), and c 1 · x (i) are the coefficients input based on the operation of the input device 312. These coefficients a 1 · x (i), b 1 · x (i), c 1 · x (i) are also the coefficients a 0 · x (i), b 0 · x (i), c 0 · x ( It is obtained in advance in the same manner as in i).
ΔBT p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (9).
ΔBT p (i, n + j + 1) = BT p (i, n + j + 1) -BT p (i, n + j) ... (9)

ΔBT(i,n+j−x)は、以下の(10)式で表される。
ΔBT(i,n+j−x)=BT(i,n+j−x)−BT(i,n+j−x−1) ・・・(10)
第1のプロセス状態予測部702は、炉別・サイクル別の送風温度BT(i,n+j−x)のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに(8)式により得られている炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)を設定する。
ΔQin(i,n+j+1−x)、ΔQout(i,n+j+1−x)については、それぞれ、前述した(6)式、(7)式で表される。
ΔBT (i, n + j−x) is represented by the following equation (10).
ΔBT (i, n + j-x) = BT (i, n + j-x) -BT (i, n + j-x-1) ... (10)
The first process state prediction unit 702 sets the blast temperature input as the operation record for the past value among the blast temperature BT (i, n + j-x) for each furnace and each cycle. On the other hand, for future values, the predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace and each cycle obtained by Eq. (8) is set.
ΔQ in (i, n + j + 1-x) and ΔQ out (i, n + j + 1-x) are represented by the above-mentioned equations (6) and (7), respectively.

第1のプロセス状態予測部702は、以上のようにして、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、予測区間901における炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)とを導出する。そして、第1のプロセス状態予測部702は、以下の(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値を、以下の(12)式および(13)式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、GA、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。第1のプロセス状態予測部702は、この変更量に基づいて、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小と見なせるまで、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値を変更して、前述した(3)式〜(13)式の計算を繰り返し行う。 As described above, the first process state prediction unit 702 predicts the minimum temperature of the silicate brick for each furnace and cycle in the prediction interval 901 T si, p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) and the predicted values BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) of the blast temperature for each furnace and each cycle in the prediction interval 901 are derived. Then, the first process state prediction unit 702 sets the value of the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) of the following equation (11) to the constraint conditions of the following equations (12) and (13). Using the optimization method, how much the candidate values of the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time should be changed in order to minimize within the range to be satisfied. to decide. The logic of this determination can be realized by known methods such as GA, hill climbing, and linear programming. The amount of change in the candidates for the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time in the control section 902 is determined according to this logic. Based on this change amount, the first process state prediction unit 702 determines that the value of the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) in Eq. (11) is the minimum, and the furnace after the present time in the control section 902. The calculation of the above-mentioned equations (3) to (13) is repeated by changing the candidate values of the input heat amount Q in, p (i, t) for each cycle.

Figure 0006809350
Figure 0006809350

(11)式において、Tsi,err(i,t)は、以下の(14)式で表され、ΔQin(i,t)は、以下の(15)式で表される。
si,err(i,t)=Tsi,ref(i,t)−Tsi,p(i,t) ・・・(14)
ΔQin(i,t)=Qin(i,t)−Qin(i,t−1) ・・・(15)
また、(12)式、(13)式において、Th1(i)、Th2(i)は、閾値であり、予め設定されているものである。また、BTp,min(i,t)は、炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)の最低値であることを示す。また、BTref(i,t)は、目標送風温度である。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風温度BTref(time)は、炉iに依存せず時間timeに依存するので、サイクルtに対応する時間timeの目標送風温度BTref(time)がBTref(i,t)として採用される。
(11)式の右辺の第1項は、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に良く追従させることを目的とする目的関数である。(11)式の右辺の第2項は、同一の熱風炉100において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別の投入熱量Qin(i,t)の変動を小さくすることを目的とする目的関数である。(11)式に示す炉別目的関数は、これらの目的関数の重み付き線形和で表される。
In equation (11), T si, err (i, t) is represented by the following equation (14), and ΔQ in (i, t) is represented by the following equation (15).
T si, err (i, t) = T si, ref (i, t) -T si, p (i, t) ... (14)
ΔQ in (i, t) = Q in (i, t) −Q in (i, t-1) ・ ・ ・ (15)
Further, in the equations (12) and (13), Th 1 (i) and Th 2 (i) are threshold values, which are set in advance. Further, BT p, min (i, t) indicates that it is the lowest value of the predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace and each cycle. Further, BT ref (i, t) is the target blast temperature. As described above, in the present embodiment, the target blowing temperature BT ref (time) is dependent on the time without depending on the furnace i time, the target blowing temperature time time corresponding to the cycle t BT ref (time ) Is adopted as BT ref (i, t).
The first term on the right side of Eq. (11) is the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica stone brick for each furnace and cycle in the prediction interval 901, and the minimum target silica brick for each furnace and cycle. This is an objective function whose purpose is to follow the temperature T si, ref (i, n + j) well. The second term on the right side of the equation (11) is intended to reduce the fluctuation of the input heat amount Q in (i, t) for each furnace and each cycle in the same hot blast furnace 100 in adjacent cycles. It is a function. The furnace-specific objective functions shown in Eq. (11) are represented by the weighted linear sum of these objective functions.

第1のプロセス状態予測部702は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となったときの予測値を、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値として、蓄熱量目標軌道最適化部701に出力(返信)する。この予測値は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)と、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n)〜Qin(i,n+s+g)とを含む。 The first process state prediction unit 702 sets the predicted value when the value of the evaluation value of the objective function J 1 (i) for each furnace of the equation (11) is minimized for the process state of each hot air furnace 100a to 100d. As a predicted value, it is output (replied) to the heat storage amount target trajectory optimization unit 701. This predicted value is the predicted value of the minimum temperature of silicate bricks by furnace and cycle T si, p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) and the predicted value of the blast temperature by furnace and cycle. BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) and the amount of heat input Q in, p (i, n) to Q in (i, n + s + g) for each furnace and each cycle after the present time are included.

以上のような各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値の導出は、予測区間901と制御区間902をそれぞれ1サイクルずつ後ろにずらして順次行われる。例えば、第1のプロセス状態予測部702は、予測区間901として、サイクル数n+d〜n+mのサイクルの区間を設定すると共に、制御区間902として、サイクル数n〜n+sのサイクルの区間を設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。その次に、第1のプロセス状態予測部702は、予測区間901として、サイクル数n+d+1〜n+m+1のサイクルの区間を設定すると共に、制御区間902として、サイクル数n+1〜n+s+1のサイクルの区間を設定して、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を導出する。 Derivation of the predicted value of the process state of each of the hot blast furnaces 100a to 100d as described above is performed sequentially by shifting the prediction section 901 and the control section 902 backward by one cycle. For example, the first process state prediction unit 702 sets a cycle interval of the number of cycles n + d to n + m as the prediction interval 901, and sets a cycle interval of the number of cycles n to n + s as the control interval 902. Predicted values of process states of each hot air furnace 100a to 100d are derived. Next, the first process state prediction unit 702 sets a cycle section of the number of cycles n + d + 1 to n + m + 1 as the prediction interval 901, and sets a cycle section of the number of cycles n + 1 to n + s + 1 as the control section 902. Then, the predicted value of the process state of each hot air furnace 100a to 100d is derived.

そして、予測区間901の最後のサイクルが、サイクル数n+qのサイクルになったときのプロセス状態の予測値が導出されると、プロセス状態の予測値の導出を終了する。このようにすることにより、サイクル数n〜n+q−mの各サイクルにおけるプロセス状態の予測値が導出される。ここで、同一のサイクルにおいて導出されたプロセス状態の予測値のうち、最新のプロセス状態の予測値が採用される。 Then, when the predicted value of the process state when the last cycle of the prediction interval 901 becomes a cycle of the number of cycles n + q is derived, the derivation of the predicted value of the process state is completed. By doing so, the predicted value of the process state in each cycle of the number of cycles n to n + q−m is derived. Here, among the predicted values of the process states derived in the same cycle, the latest predicted values of the process state are adopted.

蓄熱量目標軌道最適化部701は、第1のプロセス状態予測部702から、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値を入力すると、以下の(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値を、以下の(17)式及び(18)式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、GA、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。この変更量に基づいて、(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値が最小であると見なせるまで、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)の候補の値を変更して、前述した(3)式〜(18)式の計算が繰り返し行われる。 When the heat storage amount target trajectory optimization unit 701 inputs the predicted value of the process state of each hot air furnace 100a to 100d from the first process state prediction unit 702, the objective function J 2 for each furnace of the following equation (16) (16) In order to minimize the value of the evaluation value of i) within the range satisfying the constraint conditions of the following equations (17) and (18), the target siliceous brick minimum temperature T si, ref (i) for each furnace and each cycle. , N + j), how much the candidate values should be changed is determined by using the optimization method. The logic of this determination can be realized by known methods such as GA, hill climbing, and linear programming. The amount of change in the candidate for the target silica stone brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and cycle is determined according to this logic. Based on this amount of change, the target silica brick minimum temperature T si, ref for each furnace and cycle until the value of the evaluation value of the objective function J 2 (i) for each furnace in Eq. (16) can be regarded as the minimum. By changing the candidate values of i, n + j), the above-mentioned calculations of equations (3) to (18) are repeated.

Figure 0006809350
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(17)式、(18)式において、Th3(i)、Th4(i)は、閾値であり、予め設定されているものである。
蓄熱量目標軌道最適化部701は、(16)式の炉別目的関数J2(i)の評価値の値が最小となったときの「最適化時間範囲802における炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)(の候補の値)」を記憶する。
In the equations (17) and (18), Th 3 (i) and Th 4 (i) are threshold values, which are set in advance.
The heat storage target orbit optimization unit 701 describes the “target for each furnace / cycle in the optimization time range 802” when the value of the evaluation value of the objective function J 2 (i) for each furnace in Eq. (16) becomes the minimum. The minimum temperature of silicate brick T si, ref (i, n + j) (candidate value) ”is stored.

((最適追従制御部703、第2のプロセス状態予測部704))
最適追従制御部703および第2のプロセス状態予測部704は、前述した投入熱量導出プログラムを実行する部分である。前述したようにして蓄熱量目標軌道最適化部701により、最適化時間範囲802における炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)が導出される。そうすると、最適追従制御部703は、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)を第2のプロセス状態予測部704に出力する。そして、第2のプロセス状態予測部704は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)を予測区間901において導出する。前述したように、予測区間901は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)よりもサイクル数d〜mだけ先の期間である。また、サイクル数n+mに対応する時間は、熱風炉100a〜100dの時定数を下回る時間である。このように、サイクル数n+mに対応する時間を、熱風炉100a〜100dの時定数を下回る時間としているのは、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)を余りに先の時間まで導出すると、操業の変更等があった場合に、導出した値の多くが無駄になってしまう虞があるからである。
((Optimal tracking control unit 703, second process state prediction unit 704))
The optimum tracking control unit 703 and the second process state prediction unit 704 are parts that execute the above-mentioned input heat amount derivation program. As described above, the heat storage amount target orbit optimization unit 701 derives the target silica brick minimum temperature T si, ref (i, n + j) for each furnace and each cycle in the optimization time range 802. Then, the optimum follow-up control unit 703 predicts the input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and each cycle in the control section 902 after the present time in the second process state. Output to unit 704. Then, the second process state prediction unit 704 derives the predicted value T si, p (i, n + j) of the minimum temperature of the silica stone brick for each furnace and each cycle in the prediction interval 901. As described above, the prediction interval 901 is a period that is ahead of the cycle to which the current time belongs (cycle number n) by the number of cycles d to m. The time corresponding to the number of cycles n + m is less than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d. In this way, the time corresponding to the number of cycles n + m is set to be less than the time constant of the hot air furnaces 100a to 100d, which is the predicted value T si, p (i, n + j) of the minimum temperature of silica stone bricks for each furnace and each cycle. ) Is derived too far ahead, and if there is a change in operation, many of the derived values may be wasted.

そして、最適追従制御部703は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+j)が、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に追従するように、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を導出する。制御区間902は、サイクル数sの範囲の期間である。最適追従制御部703および第2のプロセス状態予測部704は、以上の処理を、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の最適解が得られるまで繰り返し行う。
以下に、最適追従制御部703及び第2のプロセス状態予測部704が有する機能の一例を説明する。
Then, in the optimum tracking control unit 703, the predicted value T si, p (i, n + j) of the minimum temperature of silica stone brick for each furnace / cycle is the target minimum temperature of silica stone brick T si, ref (i) for each furnace / cycle. , N + j), candidates for the input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and each cycle after the present time in the control section 902 are derived. The control section 902 is a period in the range of the number of cycles s. The optimum tracking control unit 703 and the second process state prediction unit 704 perform the above processing in the control section 902 from the present time onward by the input heat amount Q in, p (i, n + g) to Q in, p for each furnace and cycle. Repeat until the optimum solution of (i, n + s + g) is obtained.
An example of the functions of the optimum tracking control unit 703 and the second process state prediction unit 704 will be described below.

最適追従制御部703は、熱風炉100a〜100d毎に、各サイクルの燃焼期間が開始する前の切替期間内の所定の時間になったか否かを判定する。
この判定の結果、熱風炉100a〜100dの何れかにおいて、各サイクルの燃焼期間402a、402b、402cが開始する前の切替期間401a、401c、401e内の所定の時間になると、以下の処理が実行される。
The optimum tracking control unit 703 determines for each of the hot air furnaces 100a to 100d whether or not the predetermined time within the switching period before the start of the combustion period of each cycle has been reached.
As a result of this determination, in any of the hot air furnaces 100a to 100d, when the predetermined time within the switching periods 401a, 401c, 401e before the combustion periods 402a, 402b, 402c of each cycle starts, the following processing is executed. Will be done.

最適追従制御部703は、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n+g)〜Qin,p(i,n+s+g)の候補を第2のプロセス状態予測部704に出力する。尚、最適追従制御部703は、最初は、現在時刻が属するサイクル(サイクル数n)よりもs−1だけ前のサイクル(サイクル数n−s−1)から、現在時刻が属するサイクルよりも1だけ前のサイクル(サイクル数n−1)までの炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の値Qin,p(i,n−s−1)〜Qin,p(i,n−1)を、第2のプロセス状態予測部704に出力する。 The optimum tracking control unit 703 predicts the candidates of the input heat amounts Q in, p (i, n + g) to Q in, p (i, n + s + g) for each furnace and each cycle in the control section 902 after the present time as the second process state prediction. Output to unit 704. At first, the optimum tracking control unit 703 starts from the cycle (number of cycles n−s-1) s-1 before the cycle to which the current time belongs (number of cycles n) to 1 from the cycle to which the current time belongs. The value of the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle up to the previous cycle (number of cycles n-1) Q in, p (i, n−s-1) to Q in, p (I, n-1) is output to the second process state prediction unit 704.

第2のプロセス状態予測部704は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉100で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。熱風炉シミュレータも、線形時系列モデルと同様に、プロセスモデルである。プロセスモデルは、複数の計算式を有する。複数の計算式は、熱風炉100a〜100dに対する炉別・サイクル別の投入熱量Qinを用いて当該熱風炉100a〜100dのプロセス状態を個別に計算する式である。ただし、熱風炉シミュレータは、1サイクルを下回る時間間隔でプロセス状態の予測値を計算するものであり、線形時系列モデルよりもプロセス状態の予測値を厳密に計算することができる。尚、熱風炉モデルについては、特許文献3に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。 The second process state prediction unit 704 executes the hot air furnace simulator. The hot blast furnace simulator is constructed using a hot blast furnace model that faithfully reproduces the heat exchange performed in the hot blast furnace 100 by combustion and ventilation by utilizing thermophysics. The hot air furnace simulator is a process model as well as a linear time series model. The process model has a plurality of calculation formulas. The plurality of calculation formulas are formulas for individually calculating the process state of the hot air furnaces 100a to 100d by using the input heat amount Q in for each furnace and each cycle for the hot air furnaces 100a to 100d. However, the hot blast furnace simulator calculates the predicted value of the process state at time intervals less than one cycle, and can calculate the predicted value of the process state more strictly than the linear time series model. Since the hot air furnace model is described in Patent Document 3, detailed description thereof will be omitted here.

第2のプロセス状態予測部704は、以下の(19)式〜(21)式のモデル式を使って、以下に示す機能を実現するものである。(19)式は、ガスの熱収支を表すモデル式である。(20)式は、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式である。(21)式は、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式である。 The second process state prediction unit 704 realizes the functions shown below by using the model equations of the following equations (19) to (21). Equation (19) is a model equation representing the heat balance of gas. Equation (20) is a model equation representing the heat balance of the heat storage brick. Equation (21) is a model equation representing the heat balance of the furnace wall brick.

Figure 0006809350
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(19)式〜(21)式における記号の意味は、以下の通りである。
ρ:密度[kg/m3
p:比熱[J/kg・K]
S:断面積[m2](前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の(正味の)切り口面積)
v:流速[m/s]
T:温度[K]
h:熱伝達率[W/m2・K]
A:接触面積[m2
L:高さ[m](炉底を0とする)
ε:放射率[−]
z:高さ方向の位置[m]
t:時間[s]
G:ガス
CH:蓄熱煉瓦
W:炉壁煉瓦
Wb:炉壁煉瓦を構成する煉瓦
Wb−1、Wb+1:Wbで特定される煉瓦の隣の煉瓦
δ:ステファンボルツマン定数
The meanings of the symbols in the equations (19) to (21) are as follows.
ρ: Density [kg / m 3 ]
C p : Specific heat [J / kg · K]
S: Cross-sectional area [m 2 ] (the (net) cut area of the brick obtained by subtracting the sum of the cross-sectional areas of the passing ports from the cross-sectional area of the above-mentioned cylinder cut along its axis)
v: Flow velocity [m / s]
T: Temperature [K]
h: Heat transfer coefficient [W / m 2 · K]
A: Contact area [m 2 ]
L: Height [m] (set the furnace bottom to 0)
ε: Emissivity [-]
z: Position in the height direction [m]
t: time [s]
G: Gas CH: Heat storage brick W: Furnace wall brick Wb: Brick constituting the furnace wall brick Wb-1, Wb + 1: Brick next to the brick specified by Wb δ: Stefan-Boltzmann constant

図10は、第2のプロセス状態予測部704の詳細な機能構成の一例を示す図である。
第2のプロセス状態予測部704は、燃焼時シミュレーション部1001と、送風時シミュレーション部1002とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部1001))
燃焼時シミュレーション部1001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1001は、使用ガス容量算出部1001aと、モデル式計算部1001bと、を有する。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the second process state prediction unit 704.
The second process state prediction unit 704 is roughly divided into a combustion simulation unit 1001 and a blast simulation unit 1002.
((Combustion simulation unit 1001))
The combustion simulation unit 1001 is for simulating the state of each hot air furnace 100a to 100b during the combustion period.
The combustion simulation unit 1001 includes a gas capacity calculation unit 1001a used and a model formula calculation unit 1001b.

<使用ガス容量算出部1001a>
使用ガス容量算出部1001aは、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)と、現時点で計算対象となっている制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補と、を入力する。ここで、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)は、1サイクルずつ制御区間902を後ろにずらして導出されるものである。よって、既に計算が行われた制御区間902を示すサイクル数がn〜n+s+vであるとすると、現時点で計算対象となっている制御区間902は、n+v+1〜n+s+v+1となる。
<Gas capacity calculation unit 1001a>
The gas capacity calculation unit 1001a used has the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and cycle since the present time, which has already been derived at the present time, and the current time in the control section 902 which is the calculation target at the present time. Subsequent candidates for the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle are input. Here, the heat input Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time is derived by shifting the control section 902 backward by one cycle. Therefore, assuming that the number of cycles indicating the control section 902 that has already been calculated is n to n + s + v, the control section 902 currently being calculated is n + v + 1 to n + s + v + 1.

また、使用ガス容量算出部1001aは、BFG、COG、及びLDGの各使用ガスの使用比率[−]を入力する。この使用ガスの使用比率は、燃焼期間中に変化するものとし、1つの燃焼期間を分割した複数の時間帯毎に個別に設定することができる。
さらに、使用ガス容量算出部1001aは、BFG、COG、LDG、およ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1001a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1001bに出力する。
Further, the gas capacity calculation unit 1001a inputs the usage ratio [−] of each gas used in BFG, COG, and LDG. The usage ratio of the gas used is assumed to change during the combustion period, and one combustion period can be individually set for each of a plurality of divided time zones.
Further, the gas capacity calculation unit 1001a input the gas calorie (gas composition unit calorie) [J / Nm 3 ] of each gas used for BFG, COG, LDG, and air.
The gas capacity calculation unit 1001a calculates the capacity [Nm 3 ] of each gas used in BFG, COG, LDG, and air based on the above input information, and outputs the capacity [Nm 3 ] to the model formula calculation unit 1001b.

<モデル式計算部1001b>
モデル式計算部1001bは、使用ガス容量算出部1001aから、BFG、COG、LDG、および空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部1001b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。ここで、ガス燃焼温度TGは、ガスの燃焼時の温度を指す。
そして、モデル式計算部1001bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((19)式〜(21)式)を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで(1回の燃焼期間)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・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度TCH(i,t)
・炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度TWb(i,t)
・炉別・サイクル別の排ガス温度Tex(i,t)
・炉別・サイクル別の燃焼効率η(i,t)
<Model formula calculation unit 1001b>
The model formula calculation unit 1001b inputs the capacities of each gas of BFG, COG, LDG, and air from the gas capacity calculation unit 1001a used.
The model formula calculation unit 1001b inputs the gas combustion temperature TG [° C.], the density ρ G [kg / m 3 ], and the specific heat C p, G [J / kg · K]. Here, the subscript G represents gas. Here, the gas combustion temperature TG refers to the temperature at which the gas is burned.
Then, the model formula calculation unit 1001b uses the input information and uses the above-mentioned model formulas (formulas (19) to (21)) from the start of combustion to the end of combustion (one combustion period). , The heat balance in the hot air furnaces 100a to 100d is calculated, and the following values at the end of combustion are output.
・ Temperature of heat storage bricks by furnace and cycle T CH (i, t)
・ Temperature of furnace wall bricks by furnace and cycle T Wb (i, t)
・ Exhaust gas temperature by furnace and cycle T ex (i, t)
・ Combustion efficiency η (i, t) by furnace and cycle

尚、ガスボリュームVGは、(19)式の左辺の「SG×vG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別の排ガス温度Tex(i,t)は、計算対象の燃焼期間において蓄熱されなかった熱量と、ガスボリュームVGと、ガスの成分とを用いて算出されるものである。
以上の使用ガス容量算出部1001aとモデル式計算部1001bの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。
The gas volume V G is reflected in " SG x v G " on the left side of the equation (19). Further, filtrated cycle-specific exhaust gas temperature T ex (i, t) is the amount of heat which has not been heated in the combustion period to be calculated, and the gas volume V G, intended to be calculated by using the components of the gas is there.
The above processing of the gas capacity calculation unit 1001a and the model formula calculation unit 1001b is repeated every cycle.

((送風時シミュレーション部1002))
送風時シミュレーション部1002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1002は、運転内容指示部1002aと、モデル式計算部1002bと、送風流量・温度決定部1002cとを有する。
((Simulation unit 1002 when blowing air))
The blast simulation unit 1002 is for simulating the state of each hot blast furnace 100a to 100b during the blast period.
The blast simulation unit 1002 includes an operation content instruction unit 1002a, a model formula calculation unit 1002b, and a blast flow rate / temperature determination unit 1002c.

<運転内容指示部1002a>
運転内容指示部1002aは、モデル式計算部1001bから、炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度TCH(i,t)と炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度TWb(i,t)とを入力する度に計算を開始する。即ち、運転内容指示部1002aは、燃焼時シミュレーション部1001において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に計算を開始する。ここでは、3秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
<Operation content indicator 1002a>
From the model formula calculation unit 1001b, the operation content instruction unit 1002a indicates the temperature T CH (i, t) of the heat storage brick for each furnace and cycle and the temperature T Wb (i, t) for the brick wall for each furnace and cycle. The calculation starts every time you enter. That is, the operation content instruction unit 1002a starts the calculation in the combustion simulation unit 1001 every time the calculation at the end of combustion in the combustion period is completed. Here, it is assumed that the calculation is repeated so that the calculation result every 3 seconds can be obtained.

運転内容指示部1002aは、後述する送風流量・温度決定部1002cで決定された「炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time+3)」を、計算対象の時間の「炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time)」とする。ここで、timeは時間(時刻)を表し、time+3は、時間timeの3秒後であることを表す。
そして、運転内容指示部1002aは、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)をモデル式計算部1002bに出力すると共に、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time)を送風流量・温度決定部1002cに出力する。ここで、通過送風流量とは、図1に示すダクト114、蓄熱室101、燃焼室102を通って混冷室103に進入した冷風の流量である。また、混冷流量とは、図1に示すダクト118を通って混冷室103に進入した冷風の流量である。これらの通過送風流量と混冷流量との加算値が送風流量BV(i,time)になる。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部1002cで「炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time+3)」が決定されていない。従って、運転内容指示部1002aは、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time)の初期値を採用する。尚、これらの初期値として、入出力装置302に入力された値が用いられる。
The operation content indicating unit 1002a uses the "passing air flow rate BHS (i, time + 3) for each furnace and time and the mixed cooling flow rate Air (i) for each furnace and time, which are determined by the air flow rate / temperature determination unit 1002c described later. , Time + 3) ”is the“ passing air flow rate BHS (i, time) by furnace / hour and the mixing / cooling flow rate Air (i, time) by furnace / hour ”for the time to be calculated. Here, time represents time (time), and time + 3 represents 3 seconds after time time.
Then, the operation content instruction unit 1002a outputs the passing air flow rate BHS (i, time) for each furnace and time to the model formula calculation unit 1002b, and the mixed cooling flow rate Air (i, time) for each furnace and time. Is output to the air flow rate / temperature determination unit 1002c. Here, the passing air flow rate is the flow rate of cold air that has entered the mixing / cooling chamber 103 through the duct 114, the heat storage chamber 101, and the combustion chamber 102 shown in FIG. The mixing / cooling flow rate is the flow rate of cold air that has entered the mixing / cooling chamber 103 through the duct 118 shown in FIG. The sum of the passing air flow rate and the mixing / cooling flow rate is the air flow rate BV (i, time).
In the first calculation, the air flow rate / temperature determination unit 1002c, which will be described later, states that "passing air flow rate BHS (i, time + 3) by furnace and time and air-cooling flow rate Air (i, time + 3) by furnace / time). "Has not been decided. Therefore, the operation content indicating unit 1002a adopts the initial values of the passing air flow rate BHS (i, time) for each furnace and time and the mixed cooling flow rate Air (i, time) for each furnace and time. As these initial values, the values input to the input / output device 302 are used.

<モデル式計算部1002b>
モデル式計算部1002bは、モデル式計算部1001bから、炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度TCH(i,t)と、炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度TWb(i,t)とを入力する。
また、モデル式計算部1002bは、密度ρGおよび比熱Cp,Gを入力する。
また、モデル式計算部1002bは、運転内容指示部1002aから、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)を入力する。ここで、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)に時間timeを掛けた値がガスボリュームVGとなる。
そして、モデル式計算部1002bは、入力した情報を用いて、前述したモデル式((19)式〜(21)式)を使用して、送風期間における計算対象の時間timeでの熱収支の計算を繰り返し行う。この熱収支の計算の結果、炉別・時間別のガス燃焼温度TG(i,time)と炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度TCH(i,time)とが得られる。モデル式計算部1002bは、炉別・時間別のガス燃焼温度TG(i,time)を、送風流量・温度決定部1002cに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式((19)式および(20)式)熱伝達率hG,CHの値が異なる。
<Model formula calculation unit 1002b>
From the model formula calculation unit 1001b, the model formula calculation unit 1002b determines the temperature T CH (i, t) of the heat storage bricks by furnace and cycle and the temperature T Wb (i, t) of the furnace wall bricks by furnace and cycle. ) And enter.
Further, the model formula calculation unit 1002b inputs the density ρ G and the specific heats C p and G.
Further, the model formula calculation unit 1002b inputs the passing air flow rate BHS (i, time) for each furnace and each time from the operation content instruction unit 1002a. Here, the value obtained by multiplying the time time to the furnace by-hourly pass blower flow BHS (i, time) is a gas volume V G.
Then, the model formula calculation unit 1002b uses the input information and uses the model formulas ((19) to (21)) described above to calculate the heat balance at the time of the calculation target in the ventilation period. Is repeated. As a result of this calculation of the heat balance, the gas combustion temperature T G (i, time) for each furnace and time and the temperature T CH (i, time) for the heat storage brick for each furnace and cycle can be obtained. The model formula calculation unit 1002b outputs the gas combustion temperature TG (i, time) for each furnace and each time to the air flow rate / temperature determination unit 1002c. The values of the heat transfer coefficients h G and CH of the model formulas ((19) and (20)) are different between the time of combustion and the time of blowing.

<送風流量・温度決定部1002c>
送風流量・温度決定部1002cは、操業目標値801(目標送風温度BTref(time)、目標送風流量BVref(time)、目標送風時間BTimeref(time))を入力する。
また、送風流量・温度決定部1002cは、運転内容指示部1002aから、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time)を入力する。
また、送風流量・温度決定部1002cは、モデル式計算部1002bから、炉別・時間別のガス燃焼温度TG(i,time)を入力する。
また、送風流量・温度決定部1002cは、冷風温度TCWを入力する。
<Blower flow rate / temperature determination unit 1002c>
The blast flow rate / temperature determination unit 1002c inputs the operation target value 801 (target blast temperature BT ref (time), target blast flow rate BV ref (time), target blast time BTime ref (time)).
Further, the blower flow rate / temperature determination unit 1002c inputs the mixing / cooling flow rate Air (i, time) for each furnace and each time from the operation content instruction unit 1002a.
Further, the blower flow rate / temperature determination unit 1002c inputs the gas combustion temperature TG (i, time) for each furnace / time from the model formula calculation unit 1002b.
Further, the blower flow rate and temperature determination unit 1002c inputs the cold air temperature T CW.

そして、送風流量・温度決定部1002cは、入力した情報を用いて、以下の(22)式〜(24)式により、目標送風温度BTref(time)および目標送風流量BVref(time)が得られるように、「炉別・時間別の送風流量BV(i,time+3)、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time+3)、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time+3)」を算出する。そして、送風流量・温度決定部1002cは、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time+3)を、運転内容指示部1002aに出力する。即ち、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time+3)と、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time+3)は、次の計算対象の時間における炉別の通過送風流量・混冷流量となる。 Then, the blast flow rate / temperature determination unit 1002c obtains the target blast temperature BT ref (time) and the target blast flow rate BV ref (time) by the following equations (22) to (24) using the input information. "Blower flow rate BV (i, time + 3) by furnace / hour, passing air flow rate BHS (i, time + 3) by furnace / hour, mixed cooling flow rate Air (i, time + 3) by furnace / hour" ) ”Is calculated. Then, the blast flow rate / temperature determination unit 1002c determines the passing blast flow rate BHS (i, time + 3) for each furnace and time, and the mixed / cold flow rate Air (i, time + 3) for each furnace / time. Output to. That is, the passing air flow rate BHS (i, time + 3) for each furnace and time and the air-cooling flow rate Air (i, time + 3) for each furnace and time are the passing air flow rates for each furnace at the time to be calculated next. It becomes a mixed cooling flow rate.

Figure 0006809350
Figure 0006809350

送風流量・温度決定部1002cは、予測区間901において得られた「炉別・時間別のガスの温度TG(i,time)、炉別・時間別の通過送風流量BHS(i,time)、炉別・時間別の混冷流量Air(i,time)」を、(22)式〜(24)式の右辺に与えて、予測区間901における炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)を算出する。
また、送風流量・温度決定部1002cは、送風期間の終了時(送風終了時)に得られた炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度TCH(i,t)の中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を、炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)とする。送風流量・温度決定部1002cは、このような炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)の抽出を、予測区間901における送風期間の終了時の夫々において行う。
The blast flow rate / temperature determination unit 1002c is used to obtain the “gas temperature TG (i, time) by furnace / hour, passing blast flow rate BHS (i, time) by furnace / time,” obtained in the prediction interval 901. The mixed cooling flow rate Air (i, time) for each furnace and time is given to the right side of Eqs. (22) to (24), and the predicted value BT p of the blast temperature for each furnace and cycle in the prediction interval 901. (I, t) is calculated.
Further, the blower flow rate and temperature determination unit 1002c is at the end of the blowing period of silica brick lower portion from the temperature T CH of filtrated cycle another heat storage bricks obtained in (blowing end) (i, t) The temperature is extracted, and the extracted temperature is defined as the predicted value T si, p (i, t) of the lower end temperature of the silica brick for each furnace and each cycle. The blast flow rate / temperature determination unit 1002c extracts the predicted values T si, p (i, t) of the lower end temperature of the silica stone brick for each furnace and each cycle at the end of the blast period in the prediction interval 901, respectively. Do.

そして、送風流量・温度決定部1002cは、予測区間901における炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)、と、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Tsi,p(i,t)を、各熱風炉100a〜100dのプロセス状態の予測値として最適追従制御部703に出力する。 Then, the blast flow rate / temperature determination unit 1002c determines the predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace / cycle in the predicted section 901, and the lower end temperature of the silicate brick for each furnace / cycle in the predicted section 901. The predicted values T si, p (i, t) of are output to the optimum tracking control unit 703 as predicted values of the process states of the hot air furnaces 100a to 100d.

図7の説明に戻り、最適追従制御部703は、以上のようにして、第2のプロセス状態予測部704から、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,n+d+g)〜Tsi,p(i,n+m+g)と、予測区間901における炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,n+d+g)〜BTp(i,n+m+g)とを入力する。そうすると、最適追従制御部703は、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。前述した(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値を、(12)式及び(13)式の制約条件を満たす範囲で最小化するためである。最適追従制御部703は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となるまで、制御区間902における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,t)の候補の値を変更し、その変更値を第2のプロセス状態予測部704に出力する。 Returning to the explanation of FIG. 7, the optimum tracking control unit 703 has described the predicted value T si, of the minimum temperature of the silicate brick for each furnace and each cycle in the prediction interval 901 from the second process state prediction unit 704 as described above . p (i, n + d + g) to T si, p (i, n + m + g) and the predicted value BT p (i, n + d + g) to BT p (i, n + m + g) of the blast temperature for each furnace and cycle in the prediction interval 901. input. Then, the optimum tracking control unit 703 statistically determines how much the candidate values of the input heat amount Q in, p (i, t) for each furnace and each cycle after the present time in the control section 902 should be changed. To judge. This is to minimize the value of the evaluation value of the furnace-specific objective function J 1 (i) of the above-mentioned equation (11) within the range satisfying the constraint conditions of the equations (12) and (13). The optimum tracking control unit 703 performs the input heat amount Q in, for each furnace and cycle after the present time in the control section 902 until the value of the evaluation value of the objective function J 1 (i) for each furnace in Eq. (11) becomes the minimum . The candidate values of p (i, t) are changed, and the changed values are output to the second process state prediction unit 704.

そして、最適追従制御部703は、(11)式の炉別目的関数J1(i)の評価値の値が最小となったときの現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n)〜Qin,p(i,n+s+q−m)(の候補の値)のうち、炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n)を、目標燃焼パターン導出部503に出力する。炉別・サイクル別の投入熱量Qin,p(i,n)は、次回の燃焼期間402b、402cにおける最適投入熱量である。 Then, the optimum tracking control unit 703 performs the input heat amount Q in, p for each furnace and each cycle after the present time when the value of the evaluation value of the objective function J 1 (i) for each furnace in Eq. (11) becomes the minimum. Of (i, n) to Q in, p (i, n + s + q-m) (candidate values), the input heat amount Q in, p (i, n) for each furnace and each cycle is set as the target combustion pattern derivation unit. Output to 503. The heat input Q in, p (i, n) for each furnace and cycle is the optimum heat input in the next combustion periods 402b and 402c.

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

また、(11)式の右辺の第2項を炉別目的関数に含めれば、同一の熱風炉100において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別の投入熱量Qin(i,t)の変動を小さくすることができるので好ましい。しかしながら、この項がなくても、(11)式の右辺の第1項により、予測区間901における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Tsi,p(i,t)を、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Tsi,ref(i,n+j)に良く追従させることができる。よって、必ずしも(11)式の右辺の第2項は必要ではない。 Further, if the second term on the right side of Eq. (11) is included in the objective function for each furnace, the fluctuation of the input heat amount Q in (i, t) for each furnace and each cycle in the cycles adjacent to each other in the same hot air furnace 100 Is preferable because it can be reduced. However, even without this term, the predicted value T si, p (i, t) of the minimum temperature of silica brick for each furnace and cycle in the prediction interval 901 can be obtained by the first term on the right side of equation (11). Targets for each cycle and each cycle Silica brick can be made to follow the minimum temperature T si, ref (i, n + j) well. Therefore, the second term on the right side of Eq. (11) is not always necessary.

また、投入熱量Qin,pの操業指令値を導出する際に使用するプロセスモデルは、熱風炉シミュレータに限定されない。計算精度の制約が小さい場合には、例えば、前述した線形時系列モデル等の統計解析モデルを使用してもよい。
また、熱風炉100の蓄熱量を反映する物理量は、測定することが可能な物理量であれば、珪石煉瓦最低温度に限定されない。例えば、燃焼期間終了時の排ガス温度であってもよい。
Further, the process model used when deriving the operation command values of the input heat amounts Q in and p is not limited to the hot air furnace simulator. When the limitation of calculation accuracy is small, for example, a statistical analysis model such as the linear time series model described above may be used.
Further, the physical quantity that reflects the heat storage amount of the hot air furnace 100 is not limited to the minimum temperature of the silica stone brick as long as it is a measurable physical quantity. For example, it may be the exhaust gas temperature at the end of the combustion period.

また、プロセス状態の予測値として、炉別・サイクル別の送風温度の予測値BTp(i,t)の代わりに、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁123の開度の最低値の予測値KBp(i,t)を用いてもよい。尚、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁123の開度の最低値は、送風期間終了時の炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁123の開度に対応する。線形時系列モデルにおいては、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁123の開度の最低値の予測値KBp(i,t)を、以下の(25)式を用いることにより求められる。 In addition, as the predicted value of the process state, instead of the predicted value BT p (i, t) of the blast temperature for each furnace / cycle, the predicted value of the minimum opening value of the cold air butterfly valve 123 for each furnace / cycle. KB p (i, t) may be used. The minimum opening value of the cold air butterfly valve 123 for each furnace and cycle corresponds to the opening of the cold air butterfly valve 123 for each furnace and cycle at the end of the ventilation period. In the linear time series model, the predicted value KB p (i, t) of the minimum opening value of the cold air butterfly valve 123 for each furnace and each cycle can be obtained by using the following equation (25).

Figure 0006809350
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(25)式において、係数a2・x(i)、b2・x(i)、c2・x(i)は、入力装置312の操作に基づいて入力されるものである。これらの係数a2・x(i)、b2・x(i)、c2・x(i)も、係数a0・x(i)、b0・x(i)、c0・x(i)と同様にして予め求められるものである。
ΔKBp(i,n+j+1)は、以下の(26)式で表される。
ΔKBp(i,n+j+1)=KBp(i,n+j+1)−KBp(i,n+j) ・・・(26)
In the equation (25), the coefficients a 2 · x (i), b 2 · x (i), and c 2 · x (i) are input based on the operation of the input device 312. These coefficients a 2 · x (i), b 2 · x (i), and c 2 · x (i) are also the coefficients a 0 · x (i), b 0 · x (i), c 0 · x ( It is obtained in advance in the same manner as in i).
ΔKB p (i, n + j + 1) is expressed by the following equation (26).
ΔKB p (i, n + j + 1) = KB p (i, n + j + 1) -KB p (i, n + j) ... (26)

ΔKB(i,n+j−x)は、以下の(27)式で表される。
ΔKB(i,n+j−x)=KB(i,n+j−x)−KB(i,n+j−x−1) ・・・(27)
このように、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁123の開度の最低値の予測値KBp(i,t)をプロセス状態の予測値とする場合、(17)式の制約条件の代わりに、以下の(28)式の制約条件を用いる。
KBp(i,t)≧Th4 ・・・(28)
Th4は、閾値であり、予め設定されているものである。
ΔKB (i, n + j−x) is expressed by the following equation (27).
ΔKB (i, n + j-x) = KB (i, n + j-x) -KB (i, n + j-x-1) ... (27)
In this way, when the predicted value KB p (i, t) of the minimum opening value of the cold air butterfly valve 123 for each furnace and each cycle is used as the predicted value for the process state, instead of the constraint condition in Eq. (17), , The constraint condition of the following equation (28) is used.
KB p (i, t) ≥ Th 4 ... (28)
Th 4 is a threshold value, which is preset.

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

スタッガードパラレル方式で操業せず、例えば、各熱風炉100a〜100dのサイクルが相互に重複しないように操業する場合には、操業目標値が、各炉において異なる値であってもよい(すなわち、炉別・時間別の操業目標値であってもよい)。 When not operating in the staggered parallel system, for example, when operating so that the cycles of the hot air furnaces 100a to 100d do not overlap each other, the operation target value may be different in each furnace (that is,). It may be the operation target value for each furnace and each hour).

(燃焼パターン取得部502)
前述したように本実施形態では、燃焼パターン取得部502が、特許文献5に記載の技術を用いて最適燃焼パターンを導出する場合を例に挙げて説明する。
図11は、燃焼パターン取得部502の詳細な機能構成の一例を示す図である。
燃焼パターン取得部502は、多目的GA(遺伝的アルゴリズム)を用いて、多目的最適化問題を解き、複数のパレート最適解を予め求めておく。燃焼パターン取得部502は、操業条件が変更されると、複数のパレート最適解の中から、変更された操業条件に合うパレート最適解を1つ選択する。そして、燃焼パターン取得部502は、選択したパレート最適解に対応する燃焼パターンを最適燃焼パターンとして目標燃焼パターン導出部503に出力する。
(Combustion pattern acquisition unit 502)
As described above, in the present embodiment, the case where the combustion pattern acquisition unit 502 derives the optimum combustion pattern by using the technique described in Patent Document 5 will be described as an example.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the combustion pattern acquisition unit 502.
The combustion pattern acquisition unit 502 solves the multi-objective optimization problem by using the multi-objective GA (genetic algorithm), and obtains a plurality of Pareto optimal solutions in advance. When the operating conditions are changed, the combustion pattern acquisition unit 502 selects one Pareto optimal solution that matches the changed operating conditions from the plurality of Pareto optimal solutions. Then, the combustion pattern acquisition unit 502 outputs the combustion pattern corresponding to the selected Pareto optimum solution as the optimum combustion pattern to the target combustion pattern derivation unit 503.

ここで、操業条件には、熱風炉100の状態量と、熱風炉100の操業方針とが含まれる。熱風炉100の状態量とは、熱風炉100を操業することにより、直接的にまたは間接的に時々刻々と測定される量(例えば温度や送風流量)である。一方、熱風炉100の操業方針は、生産計画や生産管理に基づいてオペレータが決めるものである。 Here, the operating conditions include the state quantity of the hot air furnace 100 and the operating policy of the hot air furnace 100. The state quantity of the hot air furnace 100 is an amount (for example, temperature or air flow rate) that is directly or indirectly measured moment by moment by operating the hot air furnace 100. On the other hand, the operation policy of the hot air furnace 100 is decided by the operator based on the production plan and the production control.

燃焼パターン取得部502は、最適化部1110と、プロセスシミュレータ1150と有する。以下に、最適化部1110と、プロセスシミュレータ1150の詳細の一例を説明する。
((目的関数設定部1111))
目的関数設定部1111は、オペレータによる入力装置312の操作に基づいて、目的関数ΔPを設定する。
本実施形態では、熱風炉100の性能を評価する指標である複数の評価量を目的関数ΔPとする。具体的に本実施形態では、目的関数ΔPを以下の(29)式のようにした場合を例に挙げて説明する。
The combustion pattern acquisition unit 502 includes an optimization unit 1110 and a process simulator 1150. The details of the optimization unit 1110 and the process simulator 1150 will be described below.
((Objective function setting unit 1111))
The objective function setting unit 1111 sets the objective function ΔP based on the operation of the input device 312 by the operator.
In the present embodiment, a plurality of evaluation quantities, which are indexes for evaluating the performance of the hot air furnace 100, are set as the objective function ΔP. Specifically, in the present embodiment, the case where the objective function ΔP is as shown in the following equation (29) will be described as an example.

ΔP=[ΔP1,ΔP2,ΔP3,ΔP4,ΔP5,ΔP6] ・・・(29)
ここで、(29)式のΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4、ΔP5、ΔP6は、それぞれ(30)〜(35)式で表される。
ΔP1=P11−P10・・・(30)
ただし、P11:燃焼パターンを変更した後の熱効率、P10:熱効率の基準値
ΔP2=P21−P20・・・(31)
ただし、P21:燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度、P20:珪石煉瓦最低温度の基準値
ΔP = [ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, ΔP5, ΔP6] ... (29)
Here, ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, ΔP5, and ΔP6 of the equation (29) are represented by the equations (30) to (35), respectively.
ΔP1 = P11-P10 ... (30)
However, P11: thermal efficiency after changing the combustion pattern, P10: reference value of thermal efficiency ΔP2 = P21-P20 ... (31)
However, P21: the minimum temperature of silica stone brick after changing the combustion pattern, P20: the reference value of the minimum temperature of silica stone brick.

ΔP3=P31−P30・・・(32)
ただし、P31:燃焼パターンを変更した後のCO2の排出量、P30:CO2の排出量の基準値
ΔP4=P41−P40・・・(33)
ただし、P41:燃焼パターンを変更した後のCOGのトータル流量、P40:COGのトータル流量の基準値
ΔP5=P51−P50・・・(34)
ただし、P51:燃焼パターンを変更した後の排ガスの平均温度、P50:排ガスの平均温度の基準値
ΔP3 = P31-P30 ... (32)
However, P31: CO 2 emissions after changing the combustion pattern, P30: reference value of CO 2 emissions ΔP4 = P41-P40 ... (33)
However, P41: total flow rate of COG after changing the combustion pattern, P40: reference value of total flow rate of COG ΔP5 = P51-P50 ... (34)
However, P51: the average temperature of the exhaust gas after changing the combustion pattern, P50: the reference value of the average temperature of the exhaust gas.

ΔP6=P61−P60・・・(35)
ただし、P61:燃焼パターンを変更した後の投入熱量、P60:投入熱量の基準値
尚、以下の説明では、必要に応じて、ΔP1を熱効率、ΔP2を珪石煉瓦温度、ΔP3をCO2排出量、ΔP4をCOGトータル流量、ΔP5を排ガス平均温度、ΔP6を投入熱量と称する。
ΔP6 = P61-P60 ... (35)
However, P61: heat input amount after changing the combustion pattern, P60: reference value of input heat amount In the following description, ΔP1 is the thermal efficiency, ΔP2 is the silicate brick temperature, and ΔP3 is the CO 2 emission amount, if necessary. ΔP4 is referred to as COG total flow rate, ΔP5 is referred to as exhaust gas average temperature, and ΔP6 is referred to as input heat amount.

以上より、本実施形態では、熱効率ΔP1、珪石煉瓦温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6が目的関数ΔPであることが目的関数設定部1111により設定される。 From the above, in the present embodiment, the objective function setting unit 1111 indicates that the thermal efficiency ΔP1, the siliceous brick temperature ΔP2, the CO 2 emission amount ΔP3, the COG total flow rate ΔP4, the exhaust gas average temperature ΔP5, and the input heat amount ΔP6 are the objective function ΔP. Set.

((制約条件設定部1112))
制約条件設定部1112は、オペレータからの操作に基づいて、燃焼パターンを導出する際の制約条件を設定する。本実施形態では、以下の(36)〜(38)式の制約条件が制約条件設定部1112により設定される。
ΔP2=0 ・・・(36)
P21≧P2min ・・・(37)
P41≦P4max ・・・(38)
ここで、P2minは、珪石煉瓦111の温度の調整可能範囲の下限値である。また、P4maxは、COGのトータル流量の調整可能範囲の上限値である。
((Constraint condition setting unit 1112))
The constraint condition setting unit 1112 sets the constraint conditions for deriving the combustion pattern based on the operation from the operator. In the present embodiment, the constraint conditions of the following equations (36) to (38) are set by the constraint condition setting unit 1112.
ΔP2 = 0 ・ ・ ・ (36)
P21 ≧ P2min ・ ・ ・ (37)
P41 ≤ P4max ... (38)
Here, P2min is the lower limit of the adjustable range of the temperature of the silica stone brick 111. Further, P4max is an upper limit value of the adjustable range of the total flow rate of COG.

((パレート最適解導出部1113))
パレート最適解導出部1113は、多目的GAを適用して、目的関数設定部1111により設定された目的関数ΔPに対する多目的最適化問題を解いて複数のパレート最適解を導出する。以下にパレート最適解導出部1113が有する機能の一例を説明する。
((Pareto optimal solution derivation unit 1113))
The Pareto optimal solution derivation unit 1113 applies the multi-objective GA to solve the multi-objective optimization problem for the objective function ΔP set by the objective function setting unit 1111 to derive a plurality of Pareto optimal solutions. An example of the function of the Pareto optimal solution derivation unit 1113 will be described below.

個体生成部1113aは、N個の個体が入る2つの集合(現世代、次世代)を設定し、現世代にN個の個体をランダムに生成する。
変換部1113bは、個体生成部1113aで生成されたN個の個体を燃焼パターンに変換する。
The individual generation unit 1113a sets two sets (current generation and next generation) in which N individuals are contained, and randomly generates N individuals in the current generation.
The conversion unit 1113b converts N individuals generated by the individual generation unit 1113a into a combustion pattern.

図12は、燃焼パターンの一例を示す図である。本実施形態では、ドーム温度U1、C/B比U2、およびBFG流量U3の燃焼パターンが必要になる。ドーム温度U1の燃焼パターンは、1回の燃焼期間におけるドーム温度と時間との関係である。BFG流量U3の燃焼パターンは、1回の燃焼期間におけるBFG流量と時間との関係である。C/B比U2の燃焼パターンは、1回の燃焼期間におけるC/B比の初期の目標値である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a combustion pattern. In this embodiment, a combustion pattern of a dome temperature U1, a C / B ratio U2, and a BFG flow rate U3 is required. The combustion pattern of the dome temperature U1 is the relationship between the dome temperature and the time in one combustion period. The combustion pattern of the BFG flow rate U3 is the relationship between the BFG flow rate and the time in one combustion period. The combustion pattern of the C / B ratio U2 is the initial target value of the C / B ratio in one combustion period.

図12(a)は、ドーム温度U1の燃焼パターン1201である。図12(a)において、T11は、1回の燃焼期間におけるドーム温度U1の1回目の切替時刻である。T11maxは、ドーム温度U1の1回目の切替時刻T11の調整可能範囲の上限値である。T11minは、ドーム温度U1の1回目の切替時刻T11の調整可能範囲の下限値である。 FIG. 12A is a combustion pattern 1201 at the dome temperature U1. In FIG. 12A, T11 is the first switching time of the dome temperature U1 in one combustion period. T11max is the upper limit of the adjustable range of the first switching time T11 of the dome temperature U1. T11min is the lower limit of the adjustable range of the first switching time T11 of the dome temperature U1.

T12は、1回の燃焼期間におけるドーム温度U1の2回目の切替時刻である。T12maxは、ドーム温度U1の2回目の切替時刻T12の調整可能範囲の上限値である。T12minは、ドーム温度U1の2回目の切替時刻T12の調整可能範囲の下限値である。
ドーム温度U1の切替時刻T11、T12の調整可能範囲(T11min〜T11max、T12min〜T12max)の間で、ドーム温度U1が変更されるようにドーム温度U1の燃焼パターン1201を設定する必要がある。
T12 is the second switching time of the dome temperature U1 in one combustion period. T12max is the upper limit of the adjustable range of the second switching time T12 of the dome temperature U1. T12min is the lower limit of the adjustable range of the second switching time T12 of the dome temperature U1.
It is necessary to set the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 so that the dome temperature U1 is changed within the adjustable range (T11min to T11max, T12min to T12max) of the switching times T11 and T12 of the dome temperature U1.

ΔU11は、ドーム温度U1の1回目の切替時刻T11におけるドーム温度U1の変更量である。ΔU11maxは、ドーム温度U1の1回目の切替時刻T11におけるドーム温度U1の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔU11minは、ドーム温度U1の1回目の切替時刻T11におけるドーム温度U1の変更量の調整可能範囲の下限値である。 ΔU11 is the amount of change in the dome temperature U1 at the first switching time T11 of the dome temperature U1. ΔU11max is the upper limit of the adjustable range of the change amount of the dome temperature U1 at the first switching time T11 of the dome temperature U1. ΔU11min is the lower limit of the adjustable range of the change amount of the dome temperature U1 at the first switching time T11 of the dome temperature U1.

ΔU12は、ドーム温度U1の2回目の切替時刻T12におけるドーム温度U1の変更量である。ΔU12maxは、ドーム温度U1の2回目の切替時刻T12におけるドーム温度U1の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔU12minは、ドーム温度U1の2回目の切替時刻T12におけるドーム温度U1の変更量の調整可能範囲の下限値である。
ドーム温度U1の変更量ΔU11、ΔU12の調整可能範囲(ΔU11min〜ΔU11max、ΔU12min〜ΔU12max)の間に、ドーム温度U1の燃焼パターン1201が入るようにする必要がある。尚、図12(a)に示す例では、1回の燃焼期間において、時間が経過するほど、ドーム温度U1の値は小さくなる。従って、ドーム温度U1の変更量ΔU11、ΔU12は、負の値になる。よって、ドーム温度U1の変更量の調整可能範囲の上限値ΔU11maxよりも、下限値ΔUminの方が、値として大きくなる(絶対値は上限値ΔU11maxよりも下限値ΔUminの方が小さい)。
ΔU12 is the amount of change in the dome temperature U1 at the second switching time T12 of the dome temperature U1. ΔU12max is the upper limit of the adjustable range of the change amount of the dome temperature U1 at the second switching time T12 of the dome temperature U1. ΔU12min is the lower limit of the adjustable range of the change amount of the dome temperature U1 at the second switching time T12 of the dome temperature U1.
It is necessary that the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 falls within the adjustable range (ΔU11min to ΔU11max, ΔU12min to ΔU12max) of the change amounts ΔU11 and ΔU12 of the dome temperature U1. In the example shown in FIG. 12A, the value of the dome temperature U1 becomes smaller as time elapses in one combustion period. Therefore, the change amounts ΔU11 and ΔU12 of the dome temperature U1 have negative values. Therefore, the lower limit value ΔUmin is larger than the upper limit value ΔU11max of the adjustable range of the change amount of the dome temperature U1 (the absolute value is smaller in the lower limit value ΔUmin than the upper limit value ΔU11max).

図12(b)は、C/B比U2の燃焼パターン1202である。図12(b)において、ΔU21は、前回の燃焼期間における目標C/B比パターン(C/B比の初期の目標値)からのC/B比の変更量である。図4において、次回の燃焼期間が402bである場合、前回の燃焼期間は、燃焼期間402aになる。ΔU21maxは、C/B比の変更量ΔU21の調整可能範囲の上限値である。ΔU21minは、C/B比の変更量ΔU21の調整可能範囲の下限値である。C/B比の変更量ΔU21の調整可能範囲(ΔU21min〜ΔU21max)の間に、C/B比U2の燃焼パターン1202が入るようにする必要がある。 FIG. 12B is a combustion pattern 1202 with a C / B ratio of U2. In FIG. 12B, ΔU21 is the amount of change in the C / B ratio from the target C / B ratio pattern (initial target value of the C / B ratio) in the previous combustion period. In FIG. 4, when the next combustion period is 402b, the previous combustion period is the combustion period 402a. ΔU21max is the upper limit of the adjustable range of the C / B ratio change amount ΔU21. ΔU21min is the lower limit of the adjustable range of the C / B ratio change amount ΔU21. It is necessary to make the combustion pattern 1202 of the C / B ratio U2 fall within the adjustable range (ΔU21min to ΔU21max) of the change amount ΔU21 of the C / B ratio.

図12(c)は、BFG流量U3の燃焼パターン1203である。図12(c)において、T31は、1回の燃焼期間402a、402b、402cにおけるBFG流量U3の1回目の切替時刻である。T31maxは、BFG流量U3の1回目の切替時刻T31の調整可能範囲の上限値である。T31minは、BFG流量U3の1回目の切替時刻T31の調整可能範囲の下限値である。 FIG. 12C is a combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3. In FIG. 12 (c), T31 is the first switching time of the BFG flow rate U3 in one combustion period 402a, 402b, 402c. T31max is the upper limit of the adjustable range of the first switching time T31 of the BFG flow rate U3. T31min is the lower limit of the adjustable range of the first switching time T31 of the BFG flow rate U3.

T32は、1回の燃焼期間におけるBFG流量U3の2回目の切替時刻である。T32maxは、BFG流量U3の2回目の切替時刻T32の調整可能範囲の上限値である。T32minは、BFG流量U3の2回目の切替時刻T32の調整可能範囲の下限値である。
BFG流量U3の切替時刻T31、T32の調整可能範囲(T31min〜T31max、T32min〜T32max)の間で、BFG流量U3が変更されるようにBFG流量U3の燃焼パターン1203を設定する必要がある。
T32 is the second switching time of the BFG flow rate U3 in one combustion period. T32max is the upper limit of the adjustable range of the second switching time T32 of the BFG flow rate U3. T32min is the lower limit of the adjustable range of the second switching time T32 of the BFG flow rate U3.
It is necessary to set the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 so that the BFG flow rate U3 is changed within the adjustable range (T31min to T31max, T32min to T32max) of the switching times T31 and T32 of the BFG flow rate U3.

ΔU31は、BFG流量U3の1回目の切替時刻T31におけるBFG流量U3の変更量である。ΔU31maxは、BFG流量U3の1回目の切替時刻T31におけるBFG流量U3の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔU31minは、BFG流量U3の1回目の切替時刻T31におけるBFG流量U3の変更量の調整可能範囲の下限値である。 ΔU31 is the amount of change in the BFG flow rate U3 at the first switching time T31 of the BFG flow rate U3. ΔU31max is the upper limit of the adjustable range of the change amount of the BFG flow rate U3 at the first switching time T31 of the BFG flow rate U3. ΔU31min is the lower limit of the adjustable range of the change amount of the BFG flow rate U3 at the first switching time T31 of the BFG flow rate U3.

ΔU32は、BFG流量U3の2回目の切替時刻T32におけるBFG流量U3の変更量である。ΔU32maxは、BFG流量U3の2回目の切替時刻T32におけるBFG流量U3の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔU32minは、BFG流量U3の2回目の切替時刻T32におけるBFG流量U3の変更量の調整可能範囲の下限値である。
BFG流量U3の変更量ΔU31、ΔU32の調整可能範囲(ΔU31min〜ΔU31max、ΔU32min〜ΔU32max)の間に、BFG流量U3の燃焼パターン1203が入るようにする必要がある。
ΔU32 is the amount of change in the BFG flow rate U3 at the second switching time T32 of the BFG flow rate U3. ΔU32max is the upper limit of the adjustable range of the change amount of the BFG flow rate U3 at the second switching time T32 of the BFG flow rate U3. ΔU32min is the lower limit of the adjustable range of the change amount of the BFG flow rate U3 at the second switching time T32 of the BFG flow rate U3.
It is necessary to make the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 fall within the adjustable range (ΔU31min to ΔU31max, ΔU32min to ΔU32max) of the change amounts ΔU31 and ΔU32 of the BFG flow rate U3.

以上のように本実施形態では、個体は、ドーム温度U1の変更量ΔU11、ΔU12と、ドーム温度U1の切替時刻T11、T12と、C/B比U2の変更量ΔU21と、BFG流量U3の変更量ΔU31、ΔU32と、BFG流量U3の切替時刻T11、T12とを含む。また、本実施形態では、熱風炉100a〜100dは4基である。従って、個体生成部1113aは、熱風炉100a〜100dのそれぞれについて、ドーム温度U1の変更量ΔU11、ΔU12と、ドーム温度U1の切替時刻T11、T12と、C/B比U2の変更量ΔU21と、BFG流量U3の変更量ΔU31、ΔU32と、BFG流量U3の切替時刻T11、T12とを生成する。尚、図12(a)では、ドーム温度U1の燃焼パターン1201では、表記の都合上、ドーム温度U1の大きさU11、U12、U13を示す。しかしながら、ドーム温度U1の燃焼パターン1201には、ドーム温度U1の大きさU11、U12、U13は含まれない。同様に図12(c)では、表記の都合上、BFG流量U3の燃焼パターン1203の大きさU31、U32、U33を示す。しかしながら、BFG流量U3の燃焼パターン1203には、BFG流量U3の燃焼パターン1203の大きさU31、U32、U33は含まれない。 As described above, in the present embodiment, the individual changes the dome temperature U1 change amounts ΔU11 and ΔU12, the dome temperature U1 switching times T11 and T12, the C / B ratio U2 change amount ΔU21, and the BFG flow rate U3. The quantities ΔU31 and ΔU32 and the switching times T11 and T12 of the BFG flow rate U3 are included. Further, in the present embodiment, the number of hot air furnaces 100a to 100d is four. Therefore, the individual generation unit 1113a determines that the dome temperature U1 is changed in ΔU11 and ΔU12, the dome temperature U1 is switched at T11 and T12, and the C / B ratio U2 is changed in ΔU21 for each of the hot air furnaces 100a to 100d. The change amounts ΔU31 and ΔU32 of the BFG flow rate U3 and the switching times T11 and T12 of the BFG flow rate U3 are generated. In FIG. 12A, the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 shows the sizes U11, U12, and U13 of the dome temperature U1 for convenience of notation. However, the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 does not include the magnitudes U11, U12, and U13 of the dome temperature U1. Similarly, FIG. 12C shows the sizes U31, U32, and U33 of the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 for convenience of notation. However, the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 does not include the sizes U31, U32, and U33 of the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3.

尚、図12(a)および図12(c)では、切替時刻T11、T12、T31、T32において、燃焼パターン1201、1203が90[°]の傾きで変化する場合を例に挙げて示す。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、90[°]以外の角度の傾きで燃焼パターンが変化するようにしてもよい。このようにした場合、個体生成部1113aは、その傾きの情報も個体に設定する。 In addition, in FIG. 12A and FIG. 12C, the case where the combustion patterns 1201 and 1203 change with an inclination of 90 [°] at the switching times T11, T12, T31, and T32 is shown as an example. However, it is not always necessary to do this, and the combustion pattern may be changed with an inclination other than 90 [°]. In this case, the individual generation unit 1113a also sets the inclination information for the individual.

また、燃焼開始時刻Tsにおけるドーム温度U1は、変換部1113bにより導出される。また、燃焼開始時刻TsにおけるBFG流量U3は、送風温度がその目標値を満足するように、BFG流量U3の燃焼パターン1203の加重平均値U3aveをプロセスシミュレータ1150が決定することにより自動的に調整される。従って、個体には、これらの情報が含まれていない。ただし、これらの情報を個体に含めるようにしてもよい。 Further, the dome temperature U1 at the combustion start time Ts is derived by the conversion unit 1113b. Further, the BFG flow rate U3 at the combustion start time Ts is automatically adjusted by the process simulator 1150 determining the weighted average value U3ave of the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 so that the blowing temperature satisfies the target value. To. Therefore, the individual does not contain this information. However, this information may be included in the individual.

ここで、加重平均値は、1回の燃焼期間の時間(燃焼開始時刻Tsから燃焼終了時刻Teまでの時間)に対する、隣接時刻により定まる期間の比を重み係数とする加重平均値を意味する。図12(c)に示す例では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ts、切替時刻T31、T32、および燃焼終了時刻Teのうち、時間的に隣接する2つの時刻の間の期間である。即ち、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T31までの期間と、切替時刻T31から切替時刻T32までの期間と、切替時刻T32から燃焼終了時刻Teまでの期間である。図12(c)に示す例では、BFG流量U3の燃焼パターン1203の加重平均値U3aveは、以下の(39a)式で表される。
U3ave={(T31−Ts)×U31+(T32−T31)×U32+(Te−T32)×U33}÷(Te−Ts)・・・(39a)
ここで、U31は、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T31までの期間におけるBFG流量U3である。U32は、切替時刻T31から切替時刻T32までの期間におけるBFG流量である。U33は、切替時刻T32から燃焼終了時刻Teまでの期間におけるBFG流量である。
Here, the weighted average value means a weighted average value in which the ratio of the period determined by the adjacent time to the time of one combustion period (time from the combustion start time Ts to the combustion end time Te) is used as a weighting coefficient. In the example shown in FIG. 12C, the period determined by the adjacent time is the period between the two time adjacent in time among the combustion start time Ts, the switching time T31, T32, and the combustion end time Te. .. That is, the period determined by the adjacent time is the period from the combustion start time Ts to the switching time T31, the period from the switching time T31 to the switching time T32, and the period from the switching time T32 to the combustion end time Te. In the example shown in FIG. 12C, the weighted average value U3ave of the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 is represented by the following equation (39a).
U3ave = {(T31-Ts) x U31 + (T32-T31) x U32 + (Te-T32) x U33} ÷ (Te-Ts) ... (39a)
Here, U31 is the BFG flow rate U3 in the period from the combustion start time Ts to the switching time T31. U32 is the BFG flow rate in the period from the switching time T31 to the switching time T32. U33 is the BFG flow rate in the period from the switching time T32 to the combustion end time Te.

図11の説明に戻り、変換部1113bは、ドーム温度U1の燃焼パターン1201の加重平均値が、ドーム温度U1の前回目標燃焼パターンの加重平均値と等しくなるように、ドーム温度U1の燃焼パターン1201を決定する。図12(a)に示す例では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ts、切替時刻T11、T12、および燃焼終了時刻Teのうち、時間的に隣接する2つの時刻の間の期間である。即ち、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T11までの期間と、切替時刻T11から切替時刻T12までの期間と、切替時刻T12から燃焼終了時刻Teまでの期間である。図12(a)に示す例では、ドーム温度U1の燃焼パターン1201の加重平均値U1aveは、以下の(39b)式で表される。
U1ave={(T11−Ts)×U11+(T12−T11)×U12+(Te−T12)×U13}÷(Te−Ts)・・・(39b)
ここで、U11は、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T11までの期間におけるドーム温度U1である。U12は、切替時刻T11から切替時刻T12までの期間におけるドーム温度U1である。U13は、切替時刻T12から燃焼終了時刻Teまでの期間におけるドーム温度U1である。
Returning to the description of FIG. 11, the conversion unit 1113b returns to the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 so that the weighted average value of the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 becomes equal to the weighted average value of the previous target combustion pattern of the dome temperature U1. To determine. In the example shown in FIG. 12A, the period determined by the adjacent time is the period between the two time adjacent in time among the combustion start time Ts, the switching times T11 and T12, and the combustion end time Te. .. That is, the period determined by the adjacent time is the period from the combustion start time Ts to the switching time T11, the period from the switching time T11 to the switching time T12, and the period from the switching time T12 to the combustion end time Te. In the example shown in FIG. 12A, the weighted average value U1ave of the combustion pattern 1201 at the dome temperature U1 is represented by the following equation (39b).
U1ave = {(T11-Ts) x U11 + (T12-T11) x U12 + (Te-T12) x U13} ÷ (Te-Ts) ... (39b)
Here, U11 is the dome temperature U1 in the period from the combustion start time Ts to the switching time T11. U12 is the dome temperature U1 in the period from the switching time T11 to the switching time T12. U13 is the dome temperature U1 in the period from the switching time T12 to the combustion end time Te.

シミュレーション指示部1113cは、プロセスシミュレータ1150に対して、4基の熱風炉100a〜100dのそれぞれについてのドーム温度U1の燃焼パターン1201と、4基の熱風炉100a〜100dのそれぞれについてのC/B比U2の燃焼パターン1202と、4基の熱風炉100a〜100dのそれぞれについてのBFG流量U3の個体とを渡して、プロセスシミュレーションを行うことを指示する。
図11に示すようにプロセスシミュレータ1150は、熱風炉100aについてのプロセスシミュレータ1150aと、熱風炉100bについてのプロセスシミュレータ1150bと、熱風炉100cについてのプロセスシミュレータ1150cと、熱風炉100dについてのプロセスシミュレータ1150dとを有する。プロセスシミュレータ1150a〜1150dは、現実のプロセス制御系をソフトウェアでシミュレーション(コンピュータシミュレーション)するものである。図11に示す例では、熱風炉100aについてのプロセスシミュレータ1150aは、制御器をモデル化した制御器モデル1151aと、熱風炉100aの構成をモデル化した熱風炉の物理モデル1152aと、減算器をモデル化した減算器モデル1153aとを含む。その他の熱風炉100b〜100dについてのプロセスシミュレータ1150b〜1105dも、熱風炉100aについてのプロセスシミュレータ1150aと同様の構成を有する。ただし、熱風炉の物理モデルは、熱風炉ごとに異なる。従って、ここでは、熱風炉100aについてのプロセスシミュレータ1150aの一例を説明し、その他の熱風炉100b〜100dについてのプロセスシミュレータ1150b〜1105dの詳細な説明を省略する。
The simulation instruction unit 1113c indicates the combustion pattern 1201 of the dome temperature U1 for each of the four hot blast furnaces 100a to 100d and the C / B ratio for each of the four hot blast furnaces 100a to 100d with respect to the process simulator 1150. It is instructed to pass the combustion pattern 1202 of U2 and the individual of the BFG flow rate U3 for each of the four hot air furnaces 100a to 100d to perform the process simulation.
As shown in FIG. 11, the process simulator 1150 includes a process simulator 1150a for the hot air furnace 100a, a process simulator 1150b for the hot air furnace 100b, a process simulator 1150c for the hot air furnace 100c, and a process simulator 1150d for the hot air furnace 100d. Has. The process simulators 1150a to 1150d simulate an actual process control system by software (computer simulation). In the example shown in FIG. 11, the process simulator 1150a for the hot air furnace 100a models the controller model 1151a that models the controller, the physical model 1152a of the hot air furnace that models the configuration of the hot air furnace 100a, and the subtractor. Includes a modified subtractor model 1153a. The other process simulators 1150b to 1105d for the hot blast furnaces 100b to 100d also have the same configuration as the process simulator 1150a for the hot blast furnace 100a. However, the physical model of the hot blast furnace is different for each hot blast furnace. Therefore, here, an example of the process simulator 1150a for the hot air furnace 100a will be described, and detailed description of the process simulators 1150b to 1105d for the other hot air furnaces 100b to 100d will be omitted.

制御器は、ドーム温度U1、C/B比U2、およびBFG流量U3の測定値が、シミュレーション指示部1113cからの指示に基づく設定値になるように熱風炉を制御するものである。制御器は、PID制御等、公知の種々の制御方法で熱風炉を制御することができる。減算器は、シミュレーション指示部1113cからの指示に基づく設定値から、ドーム温度U1、C/B比U2、およびBFG流量U3の測定値を減算する。 The controller controls the hot air furnace so that the measured values of the dome temperature U1, the C / B ratio U2, and the BFG flow rate U3 become the set values based on the instructions from the simulation instruction unit 1113c. The controller can control the hot air furnace by various known control methods such as PID control. The subtractor subtracts the measured values of the dome temperature U1, the C / B ratio U2, and the BFG flow rate U3 from the set values based on the instructions from the simulation instruction unit 1113c.

プロセスシミュレータ1150aは、熱風炉100aにおける操業実績を示す情報を抽出する。そして、プロセスシミュレータ1150aは、熱風炉100aにおける操業実績を示す情報に基づいて、シミュレーションを実行するための初期値を設定する。 The process simulator 1150a extracts information indicating the operation results in the hot air furnace 100a. Then, the process simulator 1150a sets the initial value for executing the simulation based on the information indicating the operation results in the hot air furnace 100a.

このようにして初期値が設定された後に、プロセスシミュレータ1150aは、シミュレーション指示部1113cから指示された値を用いて、熱風炉100aにおける現実のプロセス制御系の動作をシミュレーションする。このシミュレーションが終了すると、プロセスシミュレータ1150aは、熱効率ΔP1、珪石煉瓦温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6と、それらを求めるのに使用した変数(P10、P11、P20、P21、P30、P31、P40、P41、P50、P51、P60、P61)とを最適化部1110(シミュレーション結果取得部1113d)に出力する。尚、熱効率ΔP1、珪石煉瓦温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6は、熱風炉の物理モデル1152aから得られる。尚、送風温度がその目標値を満足するように、BFG流量U3の燃焼パターン1203の加重平均値U3aveを求めることは、このシミュレーションにより実現される。 After the initial values are set in this way, the process simulator 1150a simulates the operation of the actual process control system in the hot air furnace 100a by using the values instructed by the simulation instruction unit 1113c. When this simulation is completed, the process simulator 1150a uses the thermal efficiency ΔP1, the siliceous brick temperature ΔP2, the CO 2 emission amount ΔP3, the COG total flow rate ΔP4, the exhaust gas average temperature ΔP5, and the input heat amount ΔP6, and the variables used to obtain them ( P10, P11, P20, P21, P30, P31, P40, P41, P50, P51, P60, P61) are output to the optimization unit 1110 (simulation result acquisition unit 1113d). The thermal efficiency ΔP1, the silica stone brick temperature ΔP2, the CO 2 emission amount ΔP3, the COG total flow rate ΔP4, the exhaust gas average temperature ΔP5, and the input heat amount ΔP6 are obtained from the physical model 1152a of the hot air furnace. It is realized by this simulation that the weighted average value U3ave of the combustion pattern 1203 of the BFG flow rate U3 is obtained so that the blast temperature satisfies the target value.

シミュレーション結果取得部1113dは、プロセスシミュレータ1150a〜1150dから、熱効率ΔP1、珪石煉瓦最低温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6を評価量として取得する。
適応度導出部1113eは、熱効率ΔP1、珪石煉瓦最低温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6から適応度を導出する。尚、適応度の導出は、多目的GAにおける公知の手法で行うことができるので、その詳細な説明を省略する。
The simulation result acquisition unit 1113d acquires the thermal efficiency ΔP1, the silicate brick minimum temperature ΔP2, the CO 2 emission amount ΔP3, the COG total flow rate ΔP4, the exhaust gas average temperature ΔP5, and the input heat amount ΔP6 as evaluation quantities from the process simulators 1150a to 1150d.
The fitness derivation unit 1113e derives the fitness from the thermal efficiency ΔP1, the minimum temperature of silica stone brick ΔP2, the CO 2 emission amount ΔP3, the COG total flow rate ΔP4, the exhaust gas average temperature ΔP5, and the input heat amount ΔP6. Since the fitness can be derived by a known method in multipurpose GA, detailed description thereof will be omitted.

制約条件判定部1113fは、珪石煉瓦温度ΔP2と、燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度P21と、燃焼パターンを変更した後のCOGのトータル流量P41が、制約条件設定部1112により設定された制約条件((36)式〜(38)式)を満足するか否かを判定する。
適応度決定部1113gは、制約条件判定部1113fにより制約条件を満足していると判定された場合には、適応度導出部1113eで導出された適応度を選択する。一方、制約条件判定部1113fにより制約条件を満足していないと判定された場合、適応度決定部1113gは、適応度導出部1113eで導出された適応度をキャンセルし、適応度として最低値を設定する。このようにすることにより、制約条件を満足しない場合の適応度に対応する「珪石煉瓦温度ΔP2と、燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度P21と、燃焼パターンを変更した後のCOGのトータル流量P41」が、パレート最適解求解部1113hから出力されることが防止される。
In the constraint condition determination unit 1113f, the silica stone brick temperature ΔP2, the minimum silica stone temperature P21 after changing the combustion pattern, and the total COG flow rate P41 after changing the combustion pattern are set by the constraint condition setting unit 1112. It is determined whether or not the constraint conditions (Equations (36) to (38)) are satisfied.
When the constraint condition determination unit 1113f determines that the constraint condition is satisfied, the fitness determination unit 1113g selects the fitness derived by the fitness derivation unit 1113e. On the other hand, when the constraint condition determination unit 1113f determines that the constraint condition is not satisfied, the fitness determination unit 1113g cancels the fitness derived by the fitness derivation unit 1113e and sets the minimum value as the fitness. To do. By doing so, the total of "silica brick temperature ΔP2, minimum silica stone temperature P21 after changing the combustion pattern, and COG after changing the combustion pattern" corresponding to the fitness when the constraint condition is not satisfied. The flow rate P41 ”is prevented from being output from the Pareto optimum solution unit 1113h.

以上の変換部1113b、シミュレーション指示部1113c、シミュレーション結果取得部1113d、適応度導出部1113e、制約条件判定部1113f、および適応度決定部1113gの処理は、個体生成部1113aで生成されたN個の個体のそれぞれについて個別に行われる。
パレート最適解求解部1113hは、個体生成部1113aで生成された個体について、交叉、突然変異、コピーの何れかを、或る確率で行い、その結果を次世代に保存する。そして、この処理により次世代の個体の数がN個になると、パレート最適解求解部1113hは、現世代の個体を削除すると共に、次世代の全ての個体を現世代に移す。
The processing of the conversion unit 1113b, the simulation instruction unit 1113c, the simulation result acquisition unit 1113d, the fitness derivation unit 1113e, the constraint condition determination unit 1113f, and the fitness determination unit 1113g is performed by N pieces generated by the individual generation unit 1113a. It is done individually for each individual.
The Pareto optimal solution unit 1113h performs any of crossover, mutation, and copying on the individual generated by the individual generation unit 1113a with a certain probability, and saves the result to the next generation. Then, when the number of next-generation individuals becomes N by this processing, the Pareto optimal solution unit 1113h deletes the current-generation individuals and transfers all the next-generation individuals to the current generation.

そして、以上の変換部1113b、シミュレーション指示部1113c、シミュレーション結果取得部1113d、適応度導出部1113e、制約条件判定部1113f、適応度決定部1113g、およびパレート最適解求解部1113hの動作を、最大世代数Gになるまで繰り返す。そして、パレート最適解求解部1113hは、最終的に現世代に含まれている個体のうち、適応度が最も高い(複数の)個体の評価量(ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4、ΔP5、ΔP6)と、その個体に対する燃焼パターンとをパレート最適解記憶部1114に出力する。 Then, the operations of the above conversion unit 1113b, simulation instruction unit 1113c, simulation result acquisition unit 1113d, fitness derivation unit 1113e, constraint condition determination unit 1113f, fitness determination unit 1113g, and Pareto optimal solution unit 1113h are performed in the maximum generation. Repeat until it reaches a few G. Then, the Pareto optimal solution unit 1113h finally evaluates the (plural) individuals with the highest fitness among the individuals included in the current generation (ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, ΔP5, ΔP6). And the combustion pattern for the individual are output to the Pareto optimal solution storage unit 1114.

((パレート最適解記憶部1114))
パレート最適解記憶部1114は、個体の評価量(ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4、ΔP5、ΔP6)と、その個体に対する燃焼パターンとを相互に関連付けて記憶する。
図13は、パレート最適解の一例を示す図である。尚、本実施形態では、目的関数ΔPは6個(ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4、ΔP5、ΔP6)であるが、視覚的に分かり易いように、ここでは、2つの目的関数ΔP1、ΔP2についてのパレート最適解を示す。
図13では、7個のパレート最適解Z1〜Z7が得られた場合を例に挙げて示している。従って、図13に示す例では、パレート最適解記憶部1114は、これら7個のパレート最適解Z1〜Z7の値(ΔP1〜ΔP6の値)と、そのパレート最適解Z1〜Z7に対応する燃焼パターンとを相互に関連付けて記憶することになる。
((Pareto optimal solution storage unit 1114))
The Pareto optimal solution storage unit 1114 stores the evaluation amount (ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, ΔP5, ΔP6) of the individual and the combustion pattern for the individual in association with each other.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a Pareto optimal solution. In the present embodiment, there are six objective functions ΔP (ΔP1, ΔP2, ΔP3, ΔP4, ΔP5, ΔP6), but for the sake of visual clarity, here, the two objective functions ΔP1 and ΔP2 are described. The Pareto optimal solution is shown.
In FIG. 13, a case where seven Pareto optimal solutions Z1 to Z7 are obtained is shown as an example. Therefore, in the example shown in FIG. 13, the Pareto optimal solution storage unit 1114 has the values of these seven Pareto optimal solutions Z1 to Z7 (values of ΔP1 to ΔP6) and the combustion patterns corresponding to the Pareto optimal solutions Z1 to Z7. Will be associated with each other and memorized.

((操業方針取得部1115))
図11の説明に戻り、操業方針取得部1115は、オペレータにより入力された操業方針に関する情報を入力する。
((Operation Policy Acquisition Department 1115))
Returning to the description of FIG. 11, the operation policy acquisition unit 1115 inputs the information regarding the operation policy input by the operator.

((プラント状態・評価量取得部1116))
プラント状態・評価量取得部1116は、熱風炉100a〜100dの状態量(の実績値)と、熱風炉100a〜100dにおける評価量ΔP1〜ΔP6(の実績値)とを、熱風炉100a〜100dに設けられている各種の測定器等から取得する。
熱風炉100a〜100dの状態量は、熱風炉100を操業することにより、直接的にまたは間接的に時々刻々と測定される量(例えば温度や送風流量)である。一方、熱風炉100a〜100dにおける評価量ΔP1〜ΔP6は、熱風炉100a〜100dの性能を評価するための指標である。熱風炉100a〜100dにおける評価量ΔP1〜ΔP6は、例えば、熱風炉100a〜100dの状態量が取得される周期よりも長い周期(例えば1日単位)に亘って取得された熱風炉100a〜100dの状態量に基づいて算出される。
((Plant status / evaluation amount acquisition unit 1116))
The plant state / evaluation amount acquisition unit 1116 converts the state amount (actual value) of the hot air furnaces 100a to 100d and the evaluation amounts ΔP1 to ΔP6 (actual value) of the hot air furnaces 100a to 100d into the hot air furnaces 100a to 100d. Obtained from various measuring instruments provided.
The state quantity of the hot air furnaces 100a to 100d is an amount (for example, temperature or air flow rate) that is directly or indirectly measured moment by moment by operating the hot air furnace 100. On the other hand, the evaluation amounts ΔP1 to ΔP6 in the hot air furnaces 100a to 100d are indexes for evaluating the performance of the hot air furnaces 100a to 100d. The evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 in the hot blast furnaces 100a to 100d are, for example, those of the hot blast furnaces 100a to 100d acquired over a period longer than the cycle in which the state quantities of the hot blast furnaces 100a to 100d are acquired (for example, in units of one day). Calculated based on the state quantity.

尚、熱風炉100a〜100dにおける評価量ΔP1〜ΔP6(の実績値)は、例えば、最適化部1110がプロセスシミュレータ1150をチューニングするために使用される。一方、熱風炉100a〜100dの状態量は、操業条件変更判定部1117において、操業条件が変更されたか否かを判定するために使用される。 The evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 (actual values) in the hot air furnaces 100a to 100d are used, for example, by the optimization unit 1110 to tune the process simulator 1150. On the other hand, the state quantities of the hot air furnaces 100a to 100d are used by the operating condition change determination unit 1117 to determine whether or not the operating conditions have been changed.

((操業条件変更判定部1117))
操業条件変更判定部1117は、熱風炉100の操業条件が変更されたか否かを判定する。この判定は、操業方針取得部1115により取得された操業方針と、プラント状態・評価量取得部1116により取得された熱風炉100の状態量(の実績値)とに基づいて、操業方針および熱風炉100a〜100dの状態量の少なくとも何れか一方が変更されたか否かを判定することによって行われる。本実施形態では、操業方針および熱風炉100a〜100dの状態量が、熱風炉100a〜100dの操業条件に含まれる。従って、操業条件変更判定部1117は、操業方針および熱風炉100a〜100dの状態量の少なくとも何れか一方が変更されると、熱風炉100a〜100dの操業条件が変更されたと判定する。
((Operating condition change judgment unit 1117))
The operating condition change determination unit 1117 determines whether or not the operating conditions of the hot air furnace 100 have been changed. This determination is based on the operation policy acquired by the operation policy acquisition unit 1115 and the state quantity (actual value) of the hot air furnace 100 acquired by the plant condition / evaluation quantity acquisition unit 1116, and the operation policy and the hot air furnace. It is performed by determining whether or not at least one of the state quantities of 100a to 100d has been changed. In the present embodiment, the operating policy and the state quantities of the hot air furnaces 100a to 100d are included in the operating conditions of the hot air furnaces 100a to 100d. Therefore, the operating condition change determination unit 1117 determines that the operating conditions of the hot air furnaces 100a to 100d have been changed when at least one of the operating policy and the state quantity of the hot air furnaces 100a to 100d is changed.

((パレート最適解候補表示部1118))
パレート最適解候補表示部1118は、操業条件変更判定部1117により、熱風炉100a〜100dの操業条件が変更されたと判定されると、パレート最適解記憶部1114に記憶されている複数のパレート最適解Z1〜Z7(即ち燃焼パターン)をオペレータに選択させるためのGUIを表示装置303に表示する。
図14は、パレート最適解Z1〜Z7をオペレータに変更させるためのGUIの一例を示す図である。
((Pareto optimal solution candidate display unit 1118))
When the operating condition change determination unit 1117 determines that the operating conditions of the hot air furnaces 100a to 100d have been changed, the Pareto optimal solution candidate display unit 1118 stores a plurality of Pareto optimal solution storage units 1114. A GUI for allowing the operator to select Z1 to Z7 (that is, a combustion pattern) is displayed on the display device 303.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a GUI for causing an operator to change the Pareto optimal solutions Z1 to Z7.

図14において、GUI1400には、操業条件の変更内容と、パレート最適解(の名称)Z1〜Z7と、そのパレート最適解Z1〜Z7の値を定める評価量ΔP1〜ΔP6と、その評価量ΔP1〜ΔP6の優劣とが表示される。また、現在選択されているパレート最適解(図14に示す例では、パレート最適解Z3)は、四角で囲まれている。
ここで、評価量ΔP1〜ΔP6の優劣とは、各パレート最適解Z1〜Z7における評価量ΔP1〜ΔP6の相対的な優劣を示すものである。例えば、パレート最適解Z3が選択された場合には、COGトータル流量ΔP4、CO2排出量ΔP3、珪石煉瓦温度ΔP2、熱効率ΔP1、投入熱量ΔP6、排ガス平均温度ΔP5の順に優れた操業となる。
In FIG. 14, the GUI 1400 includes changes in operating conditions, Pareto optimal solutions (names) Z1 to Z7, evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 that determine the values of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7, and evaluation quantities ΔP1 to the same. The superiority or inferiority of ΔP6 is displayed. Further, the currently selected Pareto optimal solution (Pareto optimal solution Z3 in the example shown in FIG. 14) is surrounded by a square.
Here, the superiority or inferiority of the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 indicates the relative superiority or inferiority of the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 in each Pareto optimal solution Z1 to Z7. For example, when the Pareto optimum solution Z3 is selected, the operation is excellent in the order of COG total flow rate ΔP4, CO 2 emission amount ΔP3, silica brick temperature ΔP2, thermal efficiency ΔP1, input heat amount ΔP6, and exhaust gas average temperature ΔP5.

本実施形態では、GUI1400を操作することにより、パレート最適解Z1〜Z7の何れか1つをユーザが手動で選択することと、燃焼パターン取得部502が自動で選択することとの何れかが行われる。
パレート最適解Z1〜Z7の何れかをユーザが手動で選択する場合、オペレータは、まず、GUI1400を見ながら、現在選択されているパレート最適解をどのパレート最適解に変更すべきかを判断する。そして、オペレータは、入力装置312を操作することによって、GUI1400に表示されている矢印1401を動かす。そうすると、オペレータが所望するパレート最適解の脇に矢印1401が表示される。その後、オペレータは、入力装置312を操作して手動ボタン1402を押し、変更すべきパレート最適解を確定させる。
In the present embodiment, by operating the GUI 1400, either one of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7 is manually selected by the user, or the combustion pattern acquisition unit 502 automatically selects one of them. Will be.
When the user manually selects any of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7, the operator first looks at the GUI 1400 and determines which Pareto optimal solution should be changed to the currently selected Pareto optimal solution. Then, the operator moves the arrow 1401 displayed on the GUI 1400 by operating the input device 312. Then, the arrow 1401 is displayed beside the Pareto optimal solution desired by the operator. The operator then operates the input device 312 to press the manual button 1402 to determine the Pareto optimal solution to be changed.

一方、パレート最適解Z1〜Z7の何れかを燃焼パターン取得部502が自動で選択する場合、オペレータは、入力装置312を操作して自動ボタン1403を押す。そうすると、後述するようにしてパレート最適解Z1〜Z7の何れかが自動的に選択される。
尚、パレート最適解候補表示部1118は、図14に示した情報に加えて、各パレート最適解における燃焼パターンを示す情報をGUI1400に表示してもよい。
On the other hand, when the combustion pattern acquisition unit 502 automatically selects any of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7, the operator operates the input device 312 and presses the automatic button 1403. Then, one of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7 is automatically selected as described later.
In addition to the information shown in FIG. 14, the Pareto optimal solution candidate display unit 1118 may display information indicating the combustion pattern in each Pareto optimal solution on the GUI 1400.

((パレート最適解取得判定部1119))
パレート最適解取得判定部1119は、GUI1400に対するオペレータの操作によって、手動ボタン1402と自動ボタン1403との何れが押されたかを判定する。
((Pareto optimal solution acquisition determination unit 1119))
The Pareto optimal solution acquisition determination unit 1119 determines which of the manual button 1402 and the automatic button 1403 is pressed by the operator's operation on the GUI 1400.

((重み係数導出部1120))
重み係数導出部1120は、パレート最適解取得判定部1119により自動ボタン1403が押されたと判定されると、変更された操業条件の情報に基づいて、熱効率ΔP1、珪石煉瓦温度ΔP2、CO2排出量ΔP3、COGトータル流量ΔP4、排ガス平均温度ΔP5、および投入熱量ΔP6のそれぞれに対する重み係数Wを算出する。重み係数Wは、以下の(40)式で表される。
((Weight coefficient derivation unit 1120))
When the weighting coefficient derivation unit 1120 determines that the automatic button 1403 has been pressed by the Pareto optimal solution acquisition determination unit 1119, the thermal efficiency ΔP1, the silicate brick temperature ΔP2, and the CO 2 emission amount are based on the information of the changed operating conditions. The weighting coefficient W for each of ΔP3, COG total flow rate ΔP4, exhaust gas average temperature ΔP5, and input heat amount ΔP6 is calculated. The weighting coefficient W is expressed by the following equation (40).

W=[W1,W2,W3,W4,W5,W6] ・・・(40)
W1は熱効率ΔP1の重み係数、W2は珪石煉瓦温度ΔP2の重み係数、W3はCO2排出量ΔP3の重み係数、W4はCOGトータル流量ΔP4の重み係数、W5は排ガス平均温度ΔP5の重み係数、W6は投入熱量ΔP6の重み係数である。各重み係数W1〜W6の値は0以上1以下の値となり、それらの総和は1になる。例えば、熱効率ΔP1を最大化する場合には、重み係数Wは、例えば以下の(41)式のようになる。このように重み係数Wは、評価量ΔP1〜ΔP6の相対的な重要度を表す。相対的に重要度が高い評価量であるほど、その評価量の重み係数の大きさは大きくなる。
W=[1,0,0,0,0,0] ・・・(41)
W = [W1, W2, W3, W4, W5, W6] ... (40)
W1 is a weighting coefficient of thermal efficiency ΔP1, W2 is a weighting coefficient of silica brick temperature ΔP2, W3 is a weighting coefficient of CO 2 emission amount ΔP3, W4 is a weighting coefficient of COG total flow rate ΔP4, W5 is a weighting coefficient of exhaust gas average temperature ΔP5, W6. Is the weighting coefficient of the input heat amount ΔP6. The values of the weighting coefficients W1 to W6 are 0 or more and 1 or less, and the sum of them is 1. For example, when the thermal efficiency ΔP1 is maximized, the weighting coefficient W becomes, for example, the following equation (41). As described above, the weighting coefficient W represents the relative importance of the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6. The higher the importance of the evaluation quantity, the larger the magnitude of the weighting coefficient of the evaluation quantity.
W = [1,0,0,0,0,0] ... (41)

((評価関数導出部1121))
評価関数導出部1121は、重み係数導出部1120で導出された重み係数Wと、パレート最適解記憶部1114に記憶されているパレート最適解Z1〜Z7の値(ΔP1〜ΔP6の値)とを用いて、以下の(42)式により評価関数Qを導出する。これにより、重み係数W1〜W6による評価値の加重和が導出される。このとき、評価関数導出部1121は、各評価量ΔP1〜ΔP6が略同じ変動範囲を持つように、各評価量ΔP1〜ΔP6に対して正規化処理を行う。従って、(42)式におけるΔPrは、正規化された評価量を示す。また、評価関数導出部1121は、各評価量ΔP1〜ΔP6のうち、熱効率ΔP1のように最大化すべき評価量については、パレート最適解記憶部1114に記憶されているパレート最適解Zの値(ΔPの値)に「−1」を乗算する。従って、(42)式におけるΔPrのうち、最大化すべき評価量については、パレート最適解記憶部1114に記憶されているものと符号(正負)が異なるものとなる。
尚、ここでは、パレート最適解記憶部1114に記憶されているパレート最適解Zの値(ΔPの値)に対して正規化処理や「−1」の乗算処理を行うようにしたが、これらの処理を行ったものをパレート最適解記憶部1114に記憶してもよい。
((Evaluation function derivation unit 1121))
The evaluation function derivation unit 1121 uses the weighting coefficient W derived by the weighting coefficient derivation unit 1120 and the values of the Pareto optimum solutions Z1 to Z7 (values of ΔP1 to ΔP6) stored in the Pareto optimum solution storage unit 1114. Then, the evaluation function Q is derived by the following equation (42). As a result, the weighted sum of the evaluation values based on the weighting coefficients W1 to W6 is derived. At this time, the evaluation function derivation unit 1121 performs a normalization process on each of the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 so that the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 have substantially the same fluctuation range. Therefore, ΔP r in Eq. (42) indicates a normalized evaluation quantity. Further, the evaluation function derivation unit 1121 has a value (ΔP) of the Pareto optimum solution Z stored in the Pareto optimum solution storage unit 1114 for the evaluation amount to be maximized such as the thermal efficiency ΔP1 among the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6. (Value of) is multiplied by "-1". Therefore, of the ΔP r in the equation (42), the sign (positive or negative) of the evaluation quantity to be maximized is different from that stored in the Pareto optimal solution storage unit 1114.
Here, the value of the Pareto optimal solution Z (value of ΔP) stored in the Pareto optimal solution storage unit 1114 is subjected to normalization processing and multiplication processing of "-1". The processed product may be stored in the Pareto optimal solution storage unit 1114.

Figure 0006809350
Figure 0006809350

(42)式において、sは、評価量ΔPの数である。本実施形態では、6個の評価量ΔP1〜ΔP6があるので、s=6となる。また、Wrは、各評価量ΔPrに対する重み係数である。本実施形態では、重み係数Wrは、前述した重み係数W1〜W6になる。 In equation (42), s is the number of evaluation quantities ΔP. In this embodiment, since there are six evaluation quantities ΔP1 to ΔP6, s = 6. W r is a weighting coefficient for each evaluation quantity ΔP r . In the present embodiment, the weighting factor W r will weighting factor W1~W6 described above.

((パレート最適解選択部1122))
パレート最適解選択部1122は、評価関数導出部1121により導出された7個の評価関数Qに基づいて、パレート最適解記憶部1114に記憶されているパレート最適解Z1〜Z7のうち、最も適切なパレート最適解を選択する。具体的に本実施形態では、パレート最適解選択部1122は、評価関数導出部1121により導出された7個の評価関数Qのうち、最小の評価関数Qを選択し、当該評価関数Qに対応するパレート最適解を選択する。即ち、本実施形態では、パレート最適解選択部1122は、操業条件が変更された後の重み係数の評価値による加重和が最小になるパレート最適解を選択する。
((Pareto optimal solution selection unit 1122))
The Pareto optimal solution selection unit 1122 is the most appropriate of the Pareto optimal solutions Z1 to Z7 stored in the Pareto optimal solution storage unit 1114 based on the seven evaluation functions Q derived by the evaluation function derivation unit 1121. Select the Pareto optimal solution. Specifically, in the present embodiment, the Pareto optimal solution selection unit 1122 selects the smallest evaluation function Q from the seven evaluation functions Q derived by the evaluation function derivation unit 1121, and corresponds to the evaluation function Q. Select the Pareto optimal solution. That is, in the present embodiment, the Pareto optimal solution selection unit 1122 selects the Pareto optimal solution that minimizes the weighted sum based on the evaluation value of the weighting coefficient after the operating conditions are changed.

((燃焼パターン変更部1123、燃焼パターン記憶部1124))
燃焼パターン変更部1123は、パレート最適解取得判定部1119により手動ボタン1402が押されたと判定されると、図14に示したGUI1400にてオペレータにより選択されたパレート最適解に対応する目標値パターンをパレート最適解記憶部1114から読み出す。
一方、パレート最適解取得判定部1119により自動ボタン1403が押されたと判定されると、パレート最適解選択部1122により選択されたパレート最適解に対応する燃焼パターンをパレート最適解記憶部1114から読み出す。そして、燃焼パターン変更部1123は、燃焼パターン記憶部1124に記憶されている最適燃焼パターンを、読み出した燃焼パターンに書き換える。
((Combustion pattern changing unit 1123, combustion pattern storage unit 1124))
When the combustion pattern changing unit 1123 determines that the manual button 1402 is pressed by the Pareto optimum solution acquisition determination unit 1119, the combustion pattern changing unit 1123 sets a target value pattern corresponding to the Pareto optimum solution selected by the operator in the GUI 1400 shown in FIG. Read from Pareto optimal solution storage unit 1114.
On the other hand, when it is determined by the Pareto optimal solution acquisition determination unit 1119 that the automatic button 1403 is pressed, the combustion pattern corresponding to the Pareto optimal solution selected by the Pareto optimal solution selection unit 1122 is read from the Pareto optimal solution storage unit 1114. Then, the combustion pattern changing unit 1123 rewrites the optimum combustion pattern stored in the combustion pattern storage unit 1124 with the read combustion pattern.

((燃焼パターン出力部1125))
燃焼パターン出力部1125は、燃焼パターン記憶部1124に記憶されている最適燃焼パターンが更新されると、更新された最適燃焼パターンを目標燃焼パターン導出部503に出力する。
((Combustion pattern output unit 1125))
When the optimum combustion pattern stored in the combustion pattern storage unit 1124 is updated, the combustion pattern output unit 1125 outputs the updated optimum combustion pattern to the target combustion pattern derivation unit 503.

尚、制約条件設定部1112により設定された制約条件によって、パレート最適解選択部1122は、図15に示すようにしてパレート最適解を自動的に選択してもよい。図15は、パレート最適解を自動的に選択する方法の変形例を概念的に説明する図である。ここでは、制約条件が、以下の(43)式であるとする。
ΔP2≦T0 ・・・(43)
この場合、パレート最適解選択部1122は、パレート最適解記憶部1114に記憶されている全てのパレート最適解Z1〜Z7ではなく、(43)式を満たすパレート最適解Z1〜Z4の中から、最も適切なパレート最適解を選択する。この場合、パレート最適解Z5〜Z7については、重み係数Wや評価関数Qを求めないようにすることができる。従って、パレート最適解を自動的に選択する際の処理を、より簡略化することができる。
The Pareto optimum solution selection unit 1122 may automatically select the Pareto optimum solution as shown in FIG. 15 according to the constraint conditions set by the constraint condition setting unit 1112. FIG. 15 is a diagram conceptually explaining a modified example of the method of automatically selecting the Pareto optimum solution. Here, it is assumed that the constraint condition is the following equation (43).
ΔP2 ≦ T 0 ... (43)
In this case, the Pareto optimal solution selection unit 1122 is not all the Pareto optimal solutions Z1 to Z7 stored in the Pareto optimal solution storage unit 1114, but is the most among the Pareto optimal solutions Z1 to Z4 satisfying the equation (43). Select the appropriate Pareto optimal solution. In this case, it is possible not to obtain the weighting coefficient W and the evaluation function Q for the Pareto optimal solutions Z5 to Z7. Therefore, the process for automatically selecting the Pareto optimal solution can be further simplified.

また、燃焼パターン取得部502は、パレート最適解記憶部1114に記憶された複数のパレート最適解を一定周期で更新するようにしてもよい。
操業条件や外乱によって、評価量ΔP1〜ΔP6の基準値P10、P20、P30、P40、P50、P60((30)式〜(35)式を参照)が変動する。これにより、ドーム温度U1、C/B比U2、BFG流量U3の調整可能範囲(ΔU11min〜ΔU11max、ΔU12min〜ΔU12max、ΔU21min〜ΔU21max、ΔU31min〜ΔU31max、ΔU32min〜ΔU32max、)と、制約条件の範囲と、ドーム温度U1、C/B比U2、BFG流量U3の変動に対する評価量ΔP1〜ΔP6の変動の感度とが変わる。従って、燃焼パターンが変更され、この燃焼パターンの変更により、プロセスシミュレータ1150によるシミュレーションの結果と、適応度とが変化する。よって、最終的に求まるパレート最適解も変更される。このため、パレート最適解選択部1122が制約条件によって自動的に選択することにより、操業条件や外乱の変動に対応して、より適切なパレート最適解を選択することが可能になる。
Further, the combustion pattern acquisition unit 502 may update a plurality of Pareto optimum solutions stored in the Pareto optimum solution storage unit 1114 at regular intervals.
The reference values P10, P20, P30, P40, P50, P60 (see equations (30) to (35)) of the evaluation quantities ΔP1 to ΔP6 vary depending on the operating conditions and disturbances. As a result, the adjustable range of the dome temperature U1, the C / B ratio U2, and the BFG flow rate U3 (ΔU11min to ΔU11max, ΔU12min to ΔU12max, ΔU21min to ΔU21max, ΔU31min to ΔU31max, ΔU32min to ΔU32max,), the range of the constraint conditions, and The sensitivity of fluctuations in the evaluation amounts ΔP1 to ΔP6 with respect to fluctuations in the dome temperature U1, the C / B ratio U2, and the BFG flow rate U3 changes. Therefore, the combustion pattern is changed, and the change in the combustion pattern changes the result of the simulation by the process simulator 1150 and the fitness. Therefore, the Pareto optimal solution finally obtained is also changed. Therefore, since the Pareto optimal solution selection unit 1122 automatically selects according to the constraint conditions, it becomes possible to select a more appropriate Pareto optimal solution in response to fluctuations in operating conditions and disturbances.

また、複数のパレート最適解を求めるための手法は多目的GAに限定されるものではない。例えば、多目的GAの代わりに、NSGA−IIやNCGA等の種々のアルゴリズムを用いて複数のパレート最適解を求めることができる。また、複数のパレート最適解を求める時間を十分に確保することが出来る場合には、次のようにしてもよい。即ち、最適化部1110は、複数の目的関数に対して重み係数法を適用して複数の目的関数を単一の目的関数に変換し、重み係数を変えながら山登り法等の単一目的最適化手法を用いて複数のパレート最適解を求めるようにしてもよい。 Further, the method for obtaining a plurality of Pareto optimal solutions is not limited to the multipurpose GA. For example, instead of the multipurpose GA, a plurality of Pareto optimal solutions can be obtained by using various algorithms such as NSGA-II and NCGA. Further, when a sufficient time for obtaining a plurality of Pareto optimal solutions can be secured, the following may be performed. That is, the optimization unit 1110 applies the weighting coefficient method to a plurality of objective functions, converts the plurality of objective functions into a single objective function, and optimizes the single objective such as the mountain climbing method while changing the weighting coefficient. A method may be used to find multiple Pareto optimal solutions.

また、本実施形態では、複数のパレート最適解の何れかを、オペレータが手動で選択する場合と、燃焼パターン取得部502が自動的に選択する場合との双方を行い得る場合を示したが、これらのうち、何れか一方のみを行うようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, a case where the operator can manually select one of a plurality of Pareto optimal solutions and a case where the combustion pattern acquisition unit 502 automatically selects one of them can be performed. Only one of these may be performed.

また、燃焼パターン取得部502は、必ずしもC/B比の最適燃焼パターンを導出する必要はない。目標燃焼パターン導出部503では、C/B比の最適燃焼パターンを使用しないからである。 Further, the combustion pattern acquisition unit 502 does not necessarily have to derive the optimum combustion pattern of the C / B ratio. This is because the target combustion pattern deriving unit 503 does not use the optimum combustion pattern of the C / B ratio.

(目標燃焼パターン導出部503)
図16は、目標燃焼パターン導出部503の詳細な機能構成の一例を示す図である。
図16に示すように、目標燃焼パターン導出部503は、目標ドーム温度導出部1601と、投入熱量比導出部1602と、目標C/B比導出部1603と、目標BFG流量導出部1604と、目標燃焼パターン出力部1605とを有する。
(Target combustion pattern derivation unit 503)
FIG. 16 is a diagram showing an example of a detailed functional configuration of the target combustion pattern deriving unit 503.
As shown in FIG. 16, the target combustion pattern derivation unit 503 includes a target dome temperature derivation unit 1601, an input heat quantity ratio derivation unit 1602, a target C / B ratio derivation unit 1603, a target BFG flow rate derivation unit 1604, and a target. It has a combustion pattern output unit 1605.

((目標ドーム温度導出部1601))
目標ドーム温度導出部1601は、ドーム温度の目標燃焼パターンを導出する。ドーム温度の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンである。図17は、ドーム温度の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。図17(a)は、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。ドーム温度の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンである。図17(b)は、ドーム温度の最適燃焼パターンの一例を示す図である。ドーム温度の最適燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるドーム温度の最適燃焼パターンである。次回の燃焼期間におけるドーム温度の最適燃焼パターンは、燃焼パターン取得部502により導出される。図17(c)は、ドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。尚、本実施形態では、4基の熱風炉100a〜100dがある。従って、図17(a)に示すドーム温度の前回目標燃焼パターンと、図17(b)に示すドーム温度の最適燃焼パターンと、図17(c)に示すドーム温度の目標燃焼パターンは、それぞれ、熱風炉100a〜100dごとに得られる。
((Target dome temperature derivation unit 1601))
The target dome temperature derivation unit 1601 derives a target combustion pattern of the dome temperature. The target combustion pattern of the dome temperature is the target combustion pattern of the dome temperature in the next combustion period. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a method for deriving a target combustion pattern of the dome temperature. FIG. 17A is a diagram showing an example of the previous target combustion pattern of the dome temperature. The previous target combustion pattern of the dome temperature is the target combustion pattern of the dome temperature in the previous combustion period. FIG. 17B is a diagram showing an example of the optimum combustion pattern of the dome temperature. The optimum combustion pattern of the dome temperature is the optimum combustion pattern of the dome temperature in the next combustion period. The optimum combustion pattern of the dome temperature in the next combustion period is derived by the combustion pattern acquisition unit 502. FIG. 17C is a diagram showing an example of a target combustion pattern of the dome temperature. In this embodiment, there are four hot air furnaces 100a to 100d. Therefore, the previous target combustion pattern of the dome temperature shown in FIG. 17A, the optimum combustion pattern of the dome temperature shown in FIG. 17B, and the target combustion pattern of the dome temperature shown in FIG. 17C are respectively. Obtained every 100a to 100d of hot air furnace.

目標ドーム温度導出部1601は、以下の(44)式により、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveを導出する。
DTave={D11×(T11−Ts)+D12×(T12−T11)+D13×(Ts−T12)}÷(Te−Ts) ・・・(44)
ここで、図17(a)に示すように、D11が1350[℃]、D12が1320[℃]、D13が1300[℃]、T11−Tsが20[min]、T12−T11が15[min]、Te−Tsが71[min]であるとする。この場合、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveは、1318.31[℃](={1350×20+1320×15+1300×(71−20−15)}÷71)になる。
The target dome temperature derivation unit 1601 derives the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature by the following equation (44).
DTave = {D11 × (T11-Ts) + D12 × (T12-T11) + D13 × (Ts-T12)} ÷ (Te-Ts) ・ ・ ・ (44)
Here, as shown in FIG. 17A, D11 is 1350 [° C.], D12 is 1320 [° C.], D13 is 1300 [° C.], T11-Ts is 20 [min], and T12-T11 is 15 [min]. ], Te-Ts is 71 [min]. In this case, the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature is 1318.31 [° C.] (= {1350 × 20 + 1320 × 15 + 1300 × (71-20-15)} ÷ 71).

次に、目標ドーム温度導出部1601は、以下の(45)式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値DMaveを導出する。
DMave={D21×(T11−Ts)+D22×(T12−T11)+D23×(Ts−T12)}÷(Te−Ts) ・・・(45)
ここで、図17(b)に示すように、D21が1300[℃]、D22が1250[℃]、D23が1230[℃]、T11−Tsが10[min]、T12−T11が30[min]、Te−Tsが71[min]であるとする。この場合、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値DMaveは、1248.31[℃](={1300×10+1250×30+1230×(71−10−30)}÷71)になる。
Next, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the weighted average value DMave of the optimum combustion pattern of the dome temperature by the following equation (45).
DMave = {D21 × (T11-Ts) + D22 × (T12-T11) + D23 × (Ts-T12)} ÷ (Te-Ts) ・ ・ ・ (45)
Here, as shown in FIG. 17B, D21 is 1300 [° C.], D22 is 1250 [° C.], D23 is 1230 [° C.], T11-Ts is 10 [min], and T12-T11 is 30 [min]. ], Te-Ts is 71 [min]. In this case, the weighted average value DMave of the optimum combustion pattern of the dome temperature is 1248.31 [° C.] (= {1300 × 10 + 1250 × 30 + 1230 × (71-10-30)} ÷ 71).

次に、目標ドーム温度導出部1601は、以下の(46a)式〜(46c)式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値DMaveとの差分を、隣接時刻により定まる期間毎に導出する。前述したように、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ts、切替時刻T11、T12、燃焼終了時刻Teのうち、時間的に相互に隣接する2つの時刻の間の期間である。本実施形態では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T11までの期間と、切替時刻T11から切替時刻T12までの期間と、切替時刻T12から燃焼終了時刻Teまでの期間である。ここで、燃焼開始時刻Tsから切替時刻T11までの期間を第1の時間帯とする。切替時刻T11から切替時刻T12までの期間を第2の時間帯とする。切替時刻T12から燃焼終了時刻Teまでの期間を第3の時間帯とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値DMaveとの差分のうち、第1の時間帯における差分をΔTD1とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値DMaveとの差分のうち、第2の時間帯における差分をΔTD2とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値DMaveとの差分のうち、第3の時間帯における差分をΔTD3とする。 Next, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the difference between the optimum combustion pattern value of the dome temperature and the weighted average value DMave by the following equations (46a) to (46c) for each period determined by the adjacent time. To do. As described above, the period determined by the adjacent time is the period between the two time adjacent to each other in time among the combustion start time Ts, the switching times T11 and T12, and the combustion end time Te. In the present embodiment, the period determined by the adjacent time is the period from the combustion start time Ts to the switching time T11, the period from the switching time T11 to the switching time T12, and the period from the switching time T12 to the combustion end time Te. .. Here, the period from the combustion start time Ts to the switching time T11 is set as the first time zone. The period from the switching time T11 to the switching time T12 is set as the second time zone. The period from the switching time T12 to the combustion end time Te is set as the third time zone. Of the difference between the optimum combustion pattern value of the dome temperature and the weighted average value DMave, the difference in the first time zone is defined as ΔTD1. Of the difference between the optimum combustion pattern value of the dome temperature and the weighted average value DMave, the difference in the second time zone is defined as ΔTD2. Of the difference between the optimum combustion pattern value of the dome temperature and the weighted average value DMave, the difference in the third time zone is defined as ΔTD3.

ΔTD1=D21−DMave ・・・(46a)
ΔTD2=D22−DMave ・・・(46b)
ΔTD1=D23−DMave ・・・(46c)
前述した例では、第1の時間帯における差分ΔTD1は、51.69[℃](=1300−1248.31)になる。第2の時間帯における差分ΔTD2は、1.69[℃](=1250−1248.31)になる。第3の時間帯における差分ΔTD3は、−18.31[℃](=1230−1248.31)になる。
ΔTD1 = D21-DMave ... (46a)
ΔTD2 = D22-DMave ... (46b)
ΔTD1 = D23-DMave ... (46c)
In the above example, the difference ΔTD1 in the first time zone is 51.69 [° C.] (= 1300-1248.31). The difference ΔTD2 in the second time zone is 1.69 [° C.] (= 1250-1248.31). The difference ΔTD3 in the third time zone is -18.31 [° C.] (= 1230-1248.31).

次に、目標ドーム温度導出部1601は、以下の(47a)式、(47b)式、(47c)式により、第1の時間帯、第2の時間帯、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31、D32、D33を導出する。即ち、目標ドーム温度導出部1601は、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveに、第1の時間帯における差分ΔTD1、第2の時間帯における差分ΔTD2、および第3の時間帯における差分ΔTD3をそれぞれ加算する。
D31=ΔTD1+DTave ・・・(47a)
D32=ΔTD2+DTave ・・・(47b)
D33=ΔTD3+DTave ・・・(47c)
Next, the target dome temperature derivation unit 1601 determines the dome temperature in the first time zone, the second time zone, and the third time zone according to the following equations (47a), (47b), and (47c). The target combustion patterns D31, D32, and D33 are derived. That is, the target dome temperature derivation unit 1601 sets the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature to the difference ΔTD1 in the first time zone, the difference ΔTD2 in the second time zone, and the difference in the third time zone. Add ΔTD3 respectively.
D31 = ΔTD1 + DTave ・ ・ ・ (47a)
D32 = ΔTD2 + DTave ・ ・ ・ (47b)
D33 = ΔTD3 + DTave ・ ・ ・ (47c)

前述した例では、図17(c)に示すように、第1の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31は、1370[℃](=51.69+1318.31)になる。第2の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD32は、1320[℃](=1.69+1318.31)になる。第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD33は、1300[℃](=−18.31+1318.31)になる。
目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯、第2の時間帯、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31、D32、D33を繋ぎ合わせたものをドーム温度の目標燃焼パターンとする。以上のようにすることにより、ドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveに合わせることができる。
In the above example, as shown in FIG. 17C, the target combustion pattern D31 of the dome temperature in the first time zone is 1370 [° C.] (= 51.69 + 1318.31). The target combustion pattern D32 of the dome temperature in the second time zone becomes 1320 [° C.] (= 1.69 + 1318.31). The target combustion pattern D33 of the dome temperature in the third time zone becomes 1300 [° C.] (= -18.31 + 1318.31).
The target dome temperature derivation unit 1601 connects the target combustion patterns D31, D32, and D33 of the dome temperature in the first time zone, the second time zone, and the third time zone with the target combustion pattern of the dome temperature. To do. By doing so, the weighted average value of the target combustion pattern of the dome temperature can be matched with the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature.

次に、目標ドーム温度導出部1601は、(47a)式〜(47c)式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。ドーム温度の上下限値は、例えば、熱風炉100a〜100dの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置312を用いて熱風炉制御計算装置301に予め設定する。 Next, the target dome temperature derivation unit 1601 determines whether or not the target combustion pattern of the dome temperature derived by the equations (47a) to (47c) deviates from the upper and lower limit values of the dome temperature. The upper and lower limits of the dome temperature are set in advance in the hot air furnace control calculation device 301 by the operator using the input device 312, for example, from the viewpoint of whether or not the hot air furnaces 100a to 100d are properly operated.

目標ドーム温度導出部1601は、(47a)式〜(47c)式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れない場合、当該ドーム温度の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。
目標ドーム温度導出部1601は、(47a)式〜(47c)式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合、当該ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。図18は、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。図18(a)は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。変更前のドーム温度の目標燃焼パターンとは、(47a)式〜(47c)式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンのことである。図18(b)は、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す。
When the target combustion pattern of the dome temperature derived by the equations (47a) to (47c) does not deviate from the upper and lower limit values of the dome temperature, the target dome temperature derivation unit 1601 sets the target combustion pattern of the dome temperature. It is determined as the target combustion pattern of the dome temperature output to the flow control meters 304a to 304b and the like.
The target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern of the dome temperature when the target combustion pattern of the dome temperature derived by the equations (47a) to (47c) is out of the range of the upper and lower limits of the dome temperature. .. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a method of changing the target combustion pattern of the dome temperature. FIG. 18A is a diagram showing an example of a target combustion pattern of the dome temperature before the change. The target combustion pattern of the dome temperature before the change is the target combustion pattern of the dome temperature derived by the equations (47a) to (47c). FIG. 18B shows an example of the target combustion pattern of the changed dome temperature.

目標ドーム温度導出部1601は、第1〜第3の時間帯ごとに、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが、上限値を上回る値または下限値を下回る値を有するか否かを判定する。この判定の結果、上限値を上回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部1601は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、当該上限値に変更する。また、下限値を下回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部1601は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、当該下限値に変更する。図18(a)に示す例では、第1の時間帯(Ts〜T11)におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31(=1370)が上限値D3max(=1360)を上回る。従って、図18(b)に示すように、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31を上限値D3maxに変更する。また、図18(a)に示す例では、第3の時間帯(T12〜Te)におけるドーム温度の目標燃焼パターンD33(=1300)が下限値D3min(=1310)を下回る。従って、図18(b)に示すように、目標ドーム温度導出部1601は、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンの値を下限値D3minに変更する。そして、目標ドーム温度導出部1601は、図18(b)に示す変更後のドーム温度の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。 The target dome temperature derivation unit 1601 determines whether or not the target combustion pattern of the dome temperature before the change has a value higher than the upper limit value or a value lower than the lower limit value for each of the first to third time zones. As a result of this determination, when there is a time zone exceeding the upper limit value, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the value of the target combustion pattern of the dome temperature before the change in the time zone to the upper limit value. When there is a time zone below the lower limit value, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the value of the target combustion pattern of the dome temperature before the change in the time zone to the lower limit value. In the example shown in FIG. 18A, the target combustion pattern D31 (= 1370) of the dome temperature in the first time zone (Ts to T11) exceeds the upper limit value D3max (= 1360). Therefore, as shown in FIG. 18B, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern D31 of the dome temperature in the first time zone to the upper limit value D3max. Further, in the example shown in FIG. 18A, the target combustion pattern D33 (= 1300) of the dome temperature in the third time zone (T12 to Te) is below the lower limit value D3min (= 1310). Therefore, as shown in FIG. 18B, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the value of the target combustion pattern of the dome temperature in the third time zone to the lower limit value D3min. Then, the target dome temperature derivation unit 1601 determines the changed target combustion pattern of the dome temperature shown in FIG. 18B as the target combustion pattern of the dome temperature output to the flow control meters 304a to 304b and the like.

((投入熱量比導出部1602))
投入熱量比導出部1602は、前回最適投入熱量Qin−0に対する次回最適投入熱量Qin−1の比(=Qin−1/Qin−0)を導出する。以下の説明では、この比を、必要に応じて、投入熱量比と称する。前回最適投入熱量Qin−0および次回最適投入熱量Qin−1は、投入熱量取得部501により導出される。また、本実施形態では、4基の熱風炉100a〜100dがある。従って、投入熱量比導出部1602は、熱風炉100a〜100dのそれぞれについて投入熱量比を導出する。例えば、熱風炉100aに対する前回最適投入熱量Qin−0が600123[J]であり、熱風炉100aに対する次回最適投入熱量Qin−1が623001[J]であるとする。この場合、投入熱量比導出部1602は、熱風炉100aに対する投入熱量比として、1.0381222(=623001÷600123)を導出する。
((Charge ratio derivation unit 1602))
The input heat amount ratio derivation unit 1602 derives the ratio (= Qin-1 / Qin-0) of the next optimum input heat amount Qin-1 to the previous optimum input heat amount Qin-0. In the following description, this ratio will be referred to as the input heat amount ratio, if necessary. The previous optimum heat input Qin-0 and the next optimum heat input Qin-1 are derived by the input heat acquisition unit 501. Further, in the present embodiment, there are four hot air furnaces 100a to 100d. Therefore, the input heat amount ratio derivation unit 1602 derives the input heat amount ratio for each of the hot air furnaces 100a to 100d. For example, it is assumed that the previous optimum heat input Qin-0 for the hot air furnace 100a is 600123 [J] and the next optimum heat input Qin-1 for the hot air furnace 100a is 623001 [J]. In this case, the input heat amount ratio out-licensing unit 1602 derives 1.0381222 (= 623001 ÷ 600123) as the input heat amount ratio with respect to the hot air furnace 100a.

((目標C/B比導出部1603))
目標C/B比導出部1603は、C/B比の目標燃焼パターンを導出する。図19は、C/B比の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。C/B比の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるC/B比の初期の目標値である。図19(a)は、C/B比の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。C/B比の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるC/B比の目標燃焼パターン(初期の目標値)である。図19(b)は、C/B比の目標燃焼パターンの一例を示す図である。尚、本実施形態では、4基の熱風炉100a〜100dがある。従って、図19(a)に示すC/B比の前回目標燃焼パターンと、図19(b)に示すC/B比の目標燃焼パターンは、それぞれ、熱風炉100a〜100dごとに得られる。尚、図19(a)および図19(b)では、C/B比の初期の目標値C11、C12から、前述したPID制御器によるフィードバック制御によって変化するC/B比を、C/B比の初期の目標値C11、C12と共に示す。
((Target C / B ratio derivation unit 1603))
The target C / B ratio derivation unit 1603 derives the target combustion pattern of the C / B ratio. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a method for deriving a target combustion pattern of the C / B ratio. The target combustion pattern of the C / B ratio is the initial target value of the C / B ratio in the next combustion period. FIG. 19A is a diagram showing an example of the previous target combustion pattern of the C / B ratio. The previous target combustion pattern of the C / B ratio is the target combustion pattern (initial target value) of the C / B ratio in the previous combustion period. FIG. 19B is a diagram showing an example of a target combustion pattern of C / B ratio. In this embodiment, there are four hot air furnaces 100a to 100d. Therefore, the previous target combustion pattern of the C / B ratio shown in FIG. 19A and the target combustion pattern of the C / B ratio shown in FIG. 19B are obtained for each of the hot air furnaces 100a to 100d, respectively. In FIGS. 19 (a) and 19 (b), the C / B ratio is changed from the initial target values C11 and C12 of the C / B ratio by the feedback control by the PID controller described above. It is shown together with the initial target values C11 and C12 of.

目標C/B比導出部1603は、以下の(48)式により、C/B比の目標燃焼パターンC12を導出する。即ち、目標C/B比導出部1603は、C/B比の前回目標燃焼パターンC11と、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)とを掛ける。
C12=C11×Qin−1/Qin−0 ・・・(48)
The target C / B ratio derivation unit 1603 derives the target combustion pattern C12 of the C / B ratio by the following equation (48). That is, the target C / B ratio derivation unit 1603 multiplies the previous target combustion pattern C11 of the C / B ratio by the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0).
C12 = C11 × Qin-1 / Qin-0 ・ ・ ・ (48)

次に、目標C/B比導出部1603は、(48)式により導出したC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。C/B比の上下限値は、例えば、熱風炉100a〜100dの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置312を用いて熱風炉制御計算装置301に予め設定する。 Next, the target C / B ratio derivation unit 1603 determines whether or not the target combustion pattern of the C / B ratio derived by the equation (48) is out of the range of the upper and lower limits of the C / B ratio. The upper and lower limits of the C / B ratio are set in advance in the hot air furnace control calculation device 301 by the operator using the input device 312, for example, from the viewpoint of whether or not the hot air furnaces 100a to 100d are properly operated.

目標C/B比導出部1603は、(48)式により導出したC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れていない場合、当該C/B比の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するC/B比の目標燃焼パターンとして決定する。
目標C/B比導出部1603は、(48)式により導出したC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れる場合、当該C/B比の目標燃焼パターンを変更する。本実施形態では、目標C/B比導出部1603は、変更前のC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上限値を上回る場合、当該変更前のC/B比の目標燃焼パターンの値を当該上限値に変更する。目標C/B比導出部1603は、変更前のC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の下限値を下回る場合、当該変更前のC/B比の目標燃焼パターンの値を当該下限値に変更する。目標C/B比導出部1603は、変更後のC/B比の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するC/B比の目標燃焼パターンとして決定する。
The target C / B ratio derivation unit 1603 is the target of the C / B ratio when the target combustion pattern of the C / B ratio derived by the equation (48) does not deviate from the upper and lower limit values of the C / B ratio. The combustion pattern is determined as a target combustion pattern of the C / B ratio output to the flow control meters 304a to 304b and the like.
When the target combustion pattern of the C / B ratio derived by the equation (48) is out of the range of the upper and lower limits of the C / B ratio, the target C / B ratio derivation unit 1603 has the target combustion pattern of the C / B ratio. To change. In the present embodiment, when the target combustion pattern of the C / B ratio before the change exceeds the upper limit of the C / B ratio, the target C / B ratio derivation unit 1603 determines the target combustion of the C / B ratio before the change. Change the value of the pattern to the upper limit. When the target combustion pattern of the C / B ratio before the change is lower than the lower limit of the C / B ratio, the target C / B ratio derivation unit 1603 sets the value of the target combustion pattern of the C / B ratio before the change. Change to the lower limit. The target C / B ratio derivation unit 1603 determines the changed target combustion pattern of the C / B ratio as the target combustion pattern of the C / B ratio output to the flow rate controllers 304a to 304b and the like.

((目標BFG流量導出部1604))
目標BFG流量導出部1604は、目標BFG流量を導出する。BFG流量の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるBFG流量の目標燃焼パターンである。図20は、目標BFG流量を導出する方法の第1段階の一例を説明する図である。図21は、目標BFG流量を導出する方法の第2段階の一例を説明する図である。
((Target BFG flow rate derivation unit 1604))
The target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the target BFG flow rate. The target combustion pattern of the BFG flow rate is the target combustion pattern of the BFG flow rate in the next combustion period. FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the first step of the method of deriving the target BFG flow rate. FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the second stage of the method of deriving the target BFG flow rate.

図20(a)は、BFG流量の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。BFG流量の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるBFG流量の目標燃焼パターンである。
目標BFG流量導出部1604は、以下の(49a)式〜(49c)式のように、BFG流量の前回目標燃焼パターンと、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)とを掛けた値B21、B22、B23を導出する。以下の説明では、BFG流量の前回目標燃焼パターンと、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)とを掛けたものを、必要に応じて、第1のBFG流量パターンと称する。
B21=B11×Qin−1/Qin−0 ・・・(49a)
B22=B12×Qin−1/Qin−0 ・・・(49b)
B23=B13×Qin−1/Qin−0 ・・・(49c)
FIG. 20A is a diagram showing an example of the previous target combustion pattern of the BFG flow rate. The previous target combustion pattern of the BFG flow rate is the target combustion pattern of the BFG flow rate in the previous combustion period.
The target BFG flow rate derivation unit 1604 is a value obtained by multiplying the previous target combustion pattern of the BFG flow rate by the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0) as shown in the following equations (49a) to (49c). B21, B22, and B23 are derived. In the following description, the product of the previous target combustion pattern of the BFG flow rate and the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0) is referred to as a first BFG flow rate pattern, if necessary.
B21 = B11 × Qin-1 / Qin-0 ・ ・ ・ (49a)
B22 = B12 × Qin-1 / Qin-0 ・ ・ ・ (49b)
B23 = B13 × Qin-1 / Qin-0 ・ ・ ・ (49c)

図20(b)は、第1のBFG流量パターンの一例を示す図である。ここで、図20(a)に示すように、B11が125[kNm3/hr]であり、B12が128[kNm3/hr]であり、B13が130[kNm3/hr]であるとする。また、熱風炉100aに対する投入熱量比が、前述した1.0381222であるとする。この場合、図20(b)に示すように、第1の時間帯における第1のBFG流量パターンの値B21は、130[kNm3/hr](=125×1.0381222)になる。また、第2の時間帯における第1のBFG流量パターンの値B22は、133[kNm3/hr](=128×1.0381222)になる。また、図20(b)に示すように、第3の時間帯における第1のBFG流量パターンの値B23は、135[kNm3/hr](=130×1.0381222)になる。尚、ここでは、小数点以下を四捨五入した値で示す(以下、同様とする)。また、図20(b)に示すように、第1のBFG流量パターンでは、T31−Tsが25[min]、T32−T31が20[min]、Te−Tsが71[min]であるとする。第1のBFG流量パターンにより、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)に応じて、BFG流量の前回目標燃焼パターンを変更することができる。 FIG. 20B is a diagram showing an example of the first BFG flow rate pattern. Here, as shown in FIG. 20A, it is assumed that B11 is 125 [kNm 3 / hr], B12 is 128 [kNm 3 / hr], and B13 is 130 [kNm 3 / hr]. .. Further, it is assumed that the input heat amount ratio to the hot air furnace 100a is 1.0381222 described above. In this case, as shown in FIG. 20B, the value B21 of the first BFG flow rate pattern in the first time zone is 130 [kNm 3 / hr] (= 125 × 1.0381222). Further, the value B22 of the first BFG flow rate pattern in the second time zone becomes 133 [kNm 3 / hr] (= 128 × 1.0381222). Further, as shown in FIG. 20B, the value B23 of the first BFG flow rate pattern in the third time zone is 135 [kNm 3 / hr] (= 130 × 1.0381222). Here, the value after the decimal point is rounded off (the same shall apply hereinafter). Further, as shown in FIG. 20B, in the first BFG flow rate pattern, T31-Ts is 25 [min], T32-T31 is 20 [min], and Te-Ts is 71 [min]. .. According to the first BFG flow rate pattern, the previous target combustion pattern of the BFG flow rate can be changed according to the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0).

図20(c)は、BFG流量の最適燃焼パターンの一例を示す図である。BFG流量の最適燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるBFG流量の最適燃焼パターンである。次回の燃焼期間におけるBFG流量の最適燃焼パターンは、燃焼パターン取得部502により導出される。
次に、目標BFG流量導出部1604は、相互に隣接する2つの時間帯におけるBFG流量の最適燃焼パターンの差を導出する。図20(c)に示す例では、BFG流量の最適燃焼パターンの第1の時間帯および第2の時間帯の差ΔB1(=B32−B31)と、BFG流量の最適燃焼パターンの第2の時間帯および第3の時間帯の差ΔB2(=B33−B32)とを導出する。具体的に、目標BFG流量導出部1604は、ΔB1として8[kNm3/hr](=128−120)を導出する。また、目標BFG流量導出部1604は、ΔB2として2[kNm3/hr](=130−128)を導出する。ここで、図20(c)に示すように、BFG流量の最適燃焼パターンでは、T31−Tsが30[min]、T32−T31が15[min]、Te−Tsが71[min]であるとする。
FIG. 20C is a diagram showing an example of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate. The optimum combustion pattern of the BFG flow rate is the optimum combustion pattern of the BFG flow rate in the next combustion period. The optimum combustion pattern of the BFG flow rate in the next combustion period is derived by the combustion pattern acquisition unit 502.
Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the difference in the optimum combustion pattern of the BFG flow rate in the two time zones adjacent to each other. In the example shown in FIG. 20 (c), the difference between the first time zone and the second time zone of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate ΔB1 (= B32-B31) and the second time of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate. The difference between the band and the third time band ΔB2 (= B33-B32) is derived. Specifically, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives 8 [kNm 3 / hr] (= 128-120) as ΔB1. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives 2 [kNm 3 / hr] (= 130-128) as ΔB2. Here, as shown in FIG. 20 (c), in the optimum combustion pattern of the BFG flow rate, T31-Ts is 30 [min], T32-T31 is 15 [min], and Te-Ts is 71 [min]. To do.

次に、目標BFG流量導出部1604は、第1の時間帯における第1のBFG流量パターンの値を変えずに、第1のBFG流量パターンの第1の時間帯および第2の時間帯の差をΔB1に変更する。また、目標BFG流量導出部1604は、第1のBFG流量パターンの1回目の切替時刻T31を、BFG流量の最適燃焼パターンの1回目の切替時刻T31に変更する。また、目標BFG流量導出部1604は、第1の時間帯および第2の時間帯の差をΔB1に変更した後の第1のBFG流量パターンの第2の時間帯および第3の時間帯の差をΔB2に変更する。また、目標BFG流量導出部1604は、第1のBFG流量パターンの2回目の切替時刻T32を、BFG流量の最適燃焼パターンの2回目の切替時刻T32に変更する。以下の説明では、以上のようにして変更した第1のBFG流量パターンを、必要に応じて、第2のBFG流量パターンと称する。 Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the value of the first BFG flow pattern in the first time zone, and the difference between the first time zone and the second time zone of the first BFG flow pattern. Is changed to ΔB1. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the first switching time T31 of the first BFG flow rate pattern to the first switching time T31 of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the difference between the first time zone and the second time zone to ΔB1 and then changes the difference between the second time zone and the third time zone of the first BFG flow rate pattern. To ΔB2. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the second switching time T32 of the first BFG flow rate pattern to the second switching time T32 of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate. In the following description, the first BFG flow rate pattern changed as described above will be referred to as a second BFG flow rate pattern, if necessary.

図21(a)は、第2のBFG流量パターンの一例を示す図である。図20(b)に示した例では、第1の時間帯における第1のBFG流量パターンの値B21は、130[kNm3/hr]である。従って、図21(a)に示すように、第2の時間帯における第2のBFG流量パターンの値B42は、138[kNm3/hr](=130+8)になる。また、図20(c)に示すBFG流量の最適燃焼パターンの1回目の切替時刻T31は、燃焼開始時刻Tsから30[min]が経過した時刻である。従って、図21(a)に示すように、第2のBFG流量パターンの1回目の切替時刻T31は、燃焼開始時刻Tsから30[min]が経過した時刻になる。また、第2の時間帯における第2のBFG流量パターンの値B42は、138[kNm3/hr]である。ΔB2は、2[kNm3/hr]である。従って、図21(a)に示すように、第3の時間帯における第2のBFG流量パターンの値B43は、140[kNm3/hr](=138+2)になる。また、図20(c)に示すBFG流量の最適燃焼パターンの2回目の切替時刻T32は、1回目の切替時刻T31から20[min]が経過した時刻である。従って、図21(a)に示すように、第2のBFG流量パターンの2回目の切替時刻T32は、1回目の切替時刻T31から20[min]が経過した時刻になる。第2のBFG流量パターンにより、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)に応じて、BFG流量の前回目標燃焼パターンを変更することができる。 FIG. 21 (a) is a diagram showing an example of the second BFG flow rate pattern. In the example shown in FIG. 20B, the value B21 of the first BFG flow rate pattern in the first time zone is 130 [kNm 3 / hr]. Therefore, as shown in FIG. 21A, the value B42 of the second BFG flow rate pattern in the second time zone becomes 138 [kNm 3 / hr] (= 130 + 8). Further, the first switching time T31 of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate shown in FIG. 20C is a time when 30 [min] has elapsed from the combustion start time Ts. Therefore, as shown in FIG. 21A, the first switching time T31 of the second BFG flow rate pattern is the time when 30 [min] has elapsed from the combustion start time Ts. The value B42 of the second BFG flow rate pattern in the second time zone is 138 [kNm 3 / hr]. ΔB2 is 2 [kNm 3 / hr]. Therefore, as shown in FIG. 21A, the value B43 of the second BFG flow rate pattern in the third time zone becomes 140 [kNm 3 / hr] (= 138 + 2). Further, the second switching time T32 of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate shown in FIG. 20C is a time when 20 [min] has elapsed from the first switching time T31. Therefore, as shown in FIG. 21A, the second switching time T32 of the second BFG flow rate pattern is the time when 20 [min] has elapsed from the first switching time T31. With the second BFG flow rate pattern, the previous target combustion pattern of the BFG flow rate can be changed according to the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0).

図21(a)に示す第2のBFG流量パターンは、図20(b)に示す第1のBFG流量パターンに対し、BFG流量の値と切替時刻T31、T32とが変更されたものである。従って、第2のBFG流量パターンでは、次回最適投入熱量Qin−1を維持することができなくなる。そこで、目標BFG流量導出部1604は、次回最適投入熱量Qin−1を可及的に維持することができるように、第2のBFG流量パターンを変更する。 In the second BFG flow rate pattern shown in FIG. 21 (a), the value of the BFG flow rate and the switching times T31 and T32 are changed with respect to the first BFG flow rate pattern shown in FIG. 20 (b). Therefore, in the second BFG flow rate pattern, the optimum heat input Qin-1 cannot be maintained next time. Therefore, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the second BFG flow rate pattern so that the optimum input heat amount Qin-1 can be maintained as much as possible next time.

まず、目標BFG流量導出部1604は、図20(b)に示す第1のBFG流量パターンのBFG流量の総和を導出する。即ち、目標BFG流量導出部1604は、図20(b)に示す第1のBFG流量パターンの面積S1を導出する。前述した例では、第1のBFG流量パターンの面積S1は9420[N・m3](=130×25+133×20+135×(71−25−20))になる。尚、面積とは、BFG流量の各時間における値の積算値を指す。このことは、以降の説明でも同じである。 First, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the total BFG flow rate of the first BFG flow pattern shown in FIG. 20 (b). That is, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the area S1 of the first BFG flow rate pattern shown in FIG. 20 (b). In the above example, the area S1 of the first BFG flow pattern is 9420 [Nm 3 ] (= 130 × 25 + 133 × 20 + 135 × (71-25-20)). The area refers to the integrated value of the values of the BFG flow rate at each time. This also applies to the following description.

次に、目標BFG流量導出部1604は、図21(a)に示す第2のBFG流量パターンのBFG流量の総和を導出する。即ち、目標BFG流量導出部1604は、図21(a)に示す第2のBFG流量パターンの面積S2を導出する。前述した例では、第2のBFG流量パターンの面積S2は9610[N・m3](=130×30+138×15+140×(71−30−15))になる。 Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the total BFG flow rate of the second BFG flow pattern shown in FIG. 21 (a). That is, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the area S2 of the second BFG flow rate pattern shown in FIG. 21 (a). In the above example, the area S2 of the second BFG flow pattern is 9610 [Nm 3 ] (= 130 × 30 + 138 × 15 + 140 × (71-30-15)).

次に、目標BFG流量導出部1604は、以下の(50)式により、図20(b)に示す第1のBFG流量パターンのBFG流量の面積S1と、図21(a)に示す第2のBFG流量パターンの面積S2との差ΔSを導出する。
ΔS=S1−S2 ・・・(50)
前述した例では、第1のBFG流量パターンの面積S1と、第2のBFG流量パターンの面積S2との差ΔSは、−190[N・m3](=9420−9610)になる。
Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 has the area S1 of the BFG flow rate of the first BFG flow pattern shown in FIG. 20 (b) and the second BFG flow rate area S1 shown in FIG. 21 (a) according to the following equation (50). The difference ΔS from the area S2 of the BFG flow rate pattern is derived.
ΔS = S1-S2 ... (50)
In the above-described example, the difference ΔS between the area S1 of the first BFG flow rate pattern and the area S2 of the second BFG flow rate pattern is −190 [N ・ m 3 ] (= 9420-9610).

次に、目標BFG流量導出部1604は、以下の(51)式により、ガス流量調整値ΔGを導出する。即ち、目標BFG流量導出部1604は、第1のBFG流量パターンの面積S1と、第2のBFG流量パターンの面積S2との差ΔSを、1回の燃焼期間(燃焼開始時刻Tsから燃焼終了時刻Teまでの期間=Te−Ts)で割る。
ΔG=ΔS÷(Te−Ts) ・・・(51)
前述した例では、ガス流量調整値ΔGは、−3[kNm3/hr](=−190÷71)になる。
Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the gas flow rate adjustment value ΔG by the following equation (51). That is, the target BFG flow rate derivation unit 1604 sets the difference ΔS between the area S1 of the first BFG flow rate pattern and the area S2 of the second BFG flow rate pattern as one combustion period (combustion start time Ts to combustion end time). The period until Te = Te-Ts).
ΔG = ΔS ÷ (Te−Ts) ・ ・ ・ (51)
In the above-mentioned example, the gas flow rate adjustment value ΔG is -3 [kNm 3 / hr] (= −190 ÷ 71).

第2のBFG流量パターンの値に、ガス流量調整値ΔGを加算すれば、次回最適投入熱量Qin−1を可及的に維持することができる。図21(b)は、第2のBFG流量パターンに、ガス流量調整値ΔGを重ねて示す図である。尚、図21(b)では、第2のBFG流量パターンとガス流量調整値ΔGとの差分を分かりやすく示すため、ガス流量調整値ΔGの値を正の値(=3)としている。
そこで、目標BFG流量導出部1604は、以下の(52a)式、(52b)式、(52c)式のように、第2のBFG流量パターンの値とガス流量調整値ΔGとを加算した値B51、B52、B53を導出する。このようにして導出されたBFG流量パターンが、BFG流量の目標燃焼パターンになる。
B51=B21+ΔG ・・・(52a)
B52=B42+ΔG ・・・(52b)
B51=B43+ΔG ・・・(52c)
By adding the gas flow rate adjustment value ΔG to the value of the second BFG flow rate pattern, the optimum heat input amount Qin-1 can be maintained as much as possible next time. FIG. 21B is a diagram showing a gas flow rate adjustment value ΔG superimposed on the second BFG flow rate pattern. In FIG. 21B, the value of the gas flow rate adjustment value ΔG is set to a positive value (= 3) in order to show the difference between the second BFG flow rate pattern and the gas flow rate adjustment value ΔG in an easy-to-understand manner.
Therefore, the target BFG flow rate derivation unit 1604 has a value B51 obtained by adding the value of the second BFG flow rate pattern and the gas flow rate adjustment value ΔG as in the following equations (52a), (52b), and (52c). , B52, B53 are derived. The BFG flow rate pattern derived in this way becomes the target combustion pattern of the BFG flow rate.
B51 = B21 + ΔG ... (52a)
B52 = B42 + ΔG ... (52b)
B51 = B43 + ΔG ... (52c)

図21(c)は、BFG流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。図21(c)に示すように、第1の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B51は、127[kNm3/hr](=130−3)になる。第2の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B52は、135[kNm3/hr](=138−3)になる。第3の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B53は、137[kNm3/hr](=140−3)になる。尚、BFG流量の目標燃焼パターンの切替時刻T31、T32は、第2のBFG流量パターンの切替時刻T31、T32と同じになる。即ち、図21(c)に示すように、BFG流量の目標燃焼パターンでは、T31−Tsが30[min]、T32−T31が15[min]になる。以上のようにしてBFG流量の目標燃焼パターンを導出することで、BFG流量の最適燃焼パターン(差ΔB1、ΔB2)と次回最適投入熱量Qin−1とを可及的に維持するBFG流量パターンをBFG流量の目標燃焼パターンとすることができる。 FIG. 21 (c) is a diagram showing an example of a target combustion pattern of the BFG flow rate. As shown in FIG. 21 (c), the value B51 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the first time zone is 127 [kNm 3 / hr] (= 130-3). The value B52 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the second time zone is 135 [kNm 3 / hr] (= 138-3). The value B53 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the third time zone is 137 [kNm 3 / hr] (= 140-3). The switching times T31 and T32 of the target combustion pattern of the BFG flow rate are the same as the switching times T31 and T32 of the second BFG flow rate pattern. That is, as shown in FIG. 21C, in the target combustion pattern of the BFG flow rate, T31-Ts is 30 [min] and T32-T31 is 15 [min]. By deriving the target combustion pattern of the BFG flow rate as described above, the BFG flow rate pattern that maintains the optimum combustion pattern of the BFG flow rate (differences ΔB1 and ΔB2) and the next optimum input heat amount Qin-1 as much as possible is BFG. It can be the target combustion pattern of the flow rate.

次に、目標BFG流量導出部1604は、(52a)式〜(52c)式により導出したBFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。BFG流量の上下限値は、例えば、熱風炉100a〜100dの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置312を用いて熱風炉制御計算装置301に予め設定する。 Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 determines whether or not the target combustion pattern of the BFG flow rate derived by the equations (52a) to (52c) deviates from the upper and lower limit values of the BFG flow rate. The upper and lower limits of the BFG flow rate are set in advance by the operator in the hot air furnace control calculation device 301 using the input device 312 from the viewpoint of whether or not the hot air furnaces 100a to 100d are properly operated.

目標BFG流量導出部1604は、(52a)式〜(52c)式により導出したBFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れていない場合、当該BFG流量の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するBFG流量の目標燃焼パターンとして決定する。
目標BFG流量導出部1604は、(52a)式〜(52c)式により導出したBFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れる場合、当該BFG流量の目標燃焼パターンを変更する。図22は、BFG流量の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。図22(a)は、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。変更前のBFG流量パターンとは、(52a)式〜(52c)式により導出したBFG流量の目標燃焼パターンのことである。図22(b)は、BFG流量の目標燃焼パターンの変更過程の一例を示す図である。図22(c)は、変更後のBFG流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。
When the target combustion pattern of the BFG flow rate derived by the equations (52a) to (52c) does not deviate from the upper and lower limit values of the BFG flow rate, the target BFG flow rate derivation unit 1604 sets the target combustion pattern of the BFG flow rate. , The target combustion pattern of the BFG flow rate output to the flow rate controllers 304a to 304b and the like is determined.
The target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the target combustion pattern of the BFG flow rate when the target combustion pattern of the BFG flow rate derived by the equations (52a) to (52c) is out of the range of the upper and lower limits of the BFG flow rate. .. FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a method of changing the target combustion pattern of the BFG flow rate. FIG. 22A is a diagram showing an example of a target combustion pattern of the BFG flow rate before the change. The BFG flow rate pattern before the change is the target combustion pattern of the BFG flow rate derived by the equations (52a) to (52c). FIG. 22B is a diagram showing an example of a process of changing the target combustion pattern of the BFG flow rate. FIG. 22 (c) is a diagram showing an example of the target combustion pattern of the BFG flow rate after the change.

目標BFG流量導出部1604は、第1〜第3の時間帯ごとに、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンが、上限値を上回る値または下限値を下回る値を有するか否かを判定する。この判定の結果、少なくとも1つの時間帯において、上限値を上回る値を有する場合、目標BFG流量導出部1604は、上限値を上回る部分のBFG流量の値を上限値に変更する。また、少なくとも1つの時間帯において、下限値を下回る値を有する場合、目標BFG流量導出部1604は、下限値を下回る部分のBFG流量の値を下限値に変更する。図22(a)に示す例では、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンは、第1の時間帯において、下限値B5minを下回る。また、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンは、第3の時間帯において、上限値B5maxを上回る。従って、目標BFG流量導出部1604は、第1の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B51を、下限値Bminに変更する。また、目標BFG流量導出部1604は、第3の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B53を、上限値Bmaxに変更する。以下の説明では、このようにして変更されたBFG流量の目標燃焼パターンを、必要に応じて、第3のBFG流量パターンと称する。 The target BFG flow rate derivation unit 1604 determines whether or not the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change has a value exceeding the upper limit value or a value lower than the lower limit value for each of the first to third time zones. As a result of this determination, if the target BFG flow rate derivation unit 1604 has a value exceeding the upper limit value in at least one time zone, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the value of the BFG flow rate of the portion exceeding the upper limit value to the upper limit value. Further, when the target BFG flow rate derivation unit 1604 has a value lower than the lower limit value in at least one time zone, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the value of the BFG flow rate in the portion below the lower limit value to the lower limit value. In the example shown in FIG. 22 (a), the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change is below the lower limit value B5 min in the first time zone. Further, the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change exceeds the upper limit value B5max in the third time zone. Therefore, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the value B51 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the first time zone to the lower limit value Bmin. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the value B53 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the third time zone to the upper limit value Bmax. In the following description, the target combustion pattern of the BFG flow rate changed in this way is referred to as a third BFG flow rate pattern, if necessary.

図22(b)は、第3のBFG流量パターンの一例を示す図である。ここで、第1の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B51が127[kNm3/hr]であるとする。また、下限値B5minが130[kNm3/hr]であるとする。また、第2の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B52が135[kNm3/hr]であるとする。また、第3の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B53が137[kNm3/hr]であるとする。また、上限値が136[kNm3/hr]であるとする。この場合、図22(b)に示すように、目標BFG流量導出部1604は、第1の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B51を127[kNm3/hr]から130[kNm3/hr]に変更する。また、図22(b)に示すように、目標BFG流量導出部1604は、第3の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B53を137[kNm3/hr]から136[kNm3/hr]に変更する。 FIG. 22B is a diagram showing an example of a third BFG flow rate pattern. Here, it is assumed that the value B51 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the first time zone is 127 [kNm 3 / hr]. Further, it is assumed that the lower limit value B5 min is 130 [kNm 3 / hr]. Further, it is assumed that the value B52 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the second time zone is 135 [kNm 3 / hr]. Further, it is assumed that the value B53 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the third time zone is 137 [kNm 3 / hr]. Further, it is assumed that the upper limit value is 136 [kNm 3 / hr]. In this case, as shown in FIG. 22B, the target BFG flow rate derivation unit 1604 sets the value B51 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the first time zone from 127 [kNm 3 / hr] to 130 [kNm 3 /]. change to hr]. Further, as shown in FIG. 22B, the target BFG flow rate derivation unit 1604 sets the value B53 of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the third time zone from 137 [kNm 3 / hr] to 136 [kNm 3 / hr]. ] To change.

次に、目標BFG流量導出部1604は、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンにおいて、上限値B5maxを上回る部分のBFG流量の総和と、下限値Bminを下回る部分のBFG流量の総和とを導出する。図22(b)に示す例では、目標BFG流量導出部1604は、第1の時間帯(=T31−Ts)と、第1の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B51と下限値B5minとの差(B51−B5min)とを掛けた値を、上限値B5maxを上回る部分のBFG流量の総和として導出する(領域2201を参照)。また、目標BFG流量導出部1604は、第3の時間帯(=Te−T32)と、第3の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B53と上限値B5maxとの差(B53−B5max)とを掛けた値を、上限値B5maxを上回る部分のBFG流量の総和として導出する(領域2202を参照)。前述した例では、目標BFG流量導出部1604は、下限値Bminを下回る部分のBFG流量の総和として−90[N・m3](=(127−130)×30)を導出する。また、目標BFG流量導出部1604は、上限値B5maxを上回る部分のBFG流量の総和として30[N・m3](=(137−136)×30)を導出する。 Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the sum of the BFG flow rates of the portion exceeding the upper limit value B5max and the sum of the BFG flow rates of the portion below the lower limit value Bmin in the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change. .. In the example shown in FIG. 22 (b), the target BFG flow rate derivation unit 1604 has a target combustion pattern value B51 and a lower limit value B5 min of the BFG flow rate in the first time zone (= T31-Ts) and the first time zone. The value multiplied by the difference from (B51-B5min) is derived as the sum of the BFG flow rates of the portion exceeding the upper limit value B5max (see region 2201). Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 is the difference between the third time zone (= Te-T32) and the target combustion pattern value B53 and the upper limit value B5max of the BFG flow rate in the third time zone (B53-B5max). The value multiplied by is derived as the sum of the BFG flow rates of the portion exceeding the upper limit value B5max (see region 2202). In the above-described example, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives −90 [N ・ m 3 ] (= (127-130) × 30) as the sum of the BFG flow rates of the portion below the lower limit value Bmin. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives 30 [Nm 3 ] (= (137-136) × 30) as the sum of the BFG flow rates of the portion exceeding the upper limit value B5max.

次に、目標BFG流量導出部1604は、下限値Bminを下回る部分のBFG流量の総和を、上下限値を外れていない時間帯の時間を減算した値で割った値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて第1の調整流量と称する。図22(b)に示す例では、上下限値を外れていない時間帯は、第2の時間帯である。目標BFG流量導出部1604は、第1の調整流量として−6[kNm3/hr](=−90÷15)を導出する。また、目標BFG流量導出部1604は、上限値B5maxを上回る部分のBFG流量の総和を、上下限値を外れていない時間帯の時間を減算した値で割った値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて第2の調整流量と称する。図22(b)に示す例では、目標BFG流量導出部1604は、第2の調整流量として2[kNm3/hr](=30÷15)を導出する。 Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives a value obtained by dividing the total BFG flow rate of the portion below the lower limit value Bmin by a value obtained by subtracting the time in the time zone not out of the upper and lower limit values. In the following description, this value will be referred to as a first adjusted flow rate, if necessary. In the example shown in FIG. 22B, the time zone that does not deviate from the upper and lower limit values is the second time zone. The target BFG flow rate derivation unit 1604 derives −6 [kNm 3 / hr] (= −90 ÷ 15) as the first adjustment flow rate. Further, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives a value obtained by dividing the total BFG flow rate of the portion exceeding the upper limit value B5max by a value obtained by subtracting the time in the time zone not exceeding the upper and lower limit values. In the following description, this value will be referred to as a second adjusted flow rate, if necessary. In the example shown in FIG. 22B, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives 2 [kNm 3 / hr] (= 30/15) as the second adjustment flow rate.

次に、目標BFG流量導出部1604は、第1の調整流量と第2の調整流量とを加算した値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて調整流量と称する。調整流量は、次回最適投入熱量Qin−1を可及的に維持するために、上下限値を外れていない時間帯のBFG流量の目標燃焼パターンに対し調整する必要があるBFG流量である。前述した例では、目標BFG流量導出部1604は、調整流量として−4[kNm3/hr](=−6+2)を導出する。
次に、目標BFG流量導出部1604は、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンのうち、BFG流量の値を変更していない時間帯のBFG流量の値に、調整流量を加算する。前述した例では、BFG流量の値を変更していない時間帯は、第2の時間帯である。従って、目標BFG流量導出部1604は、第2の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンの値B52(=135)に調整流量(=−4)を加算した値B62(=131)に、第2の時間帯におけるBFG流量の目標燃焼パターンを変更する。図22(c)は、以上のようにして導出される変更後のBFG流量の目標燃焼パターンである。目標BFG流量導出部1604は、図22(c)に示す変更後のBFG流量の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。以上のようにすることによって、変更の前後で、BFG流量の目標燃焼パターンの面積を同じにすることができる。従って、(52a)式〜(52c)式により導出したBFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れていても、次回最適投入熱量Qin−1を可及的に維持することができる。
Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives a value obtained by adding the first adjusted flow rate and the second adjusted flow rate. In the following description, this value will be referred to as the adjusted flow rate as necessary. The adjusted flow rate is a BFG flow rate that needs to be adjusted with respect to the target combustion pattern of the BFG flow rate in the time zone that does not deviate from the upper and lower limit values in order to maintain the optimum heat input amount Qin-1 as much as possible next time. In the above example, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives -4 [kNm 3 / hr] (= −6 + 2) as the adjusted flow rate.
Next, the target BFG flow rate derivation unit 1604 adds the adjusted flow rate to the BFG flow rate value in the time zone in which the BFG flow rate value is not changed in the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change. In the above-mentioned example, the time zone in which the value of the BFG flow rate is not changed is the second time zone. Therefore, the target BFG flow rate derivation unit 1604 adds the adjusted flow rate (= -4) to the value B52 (= 135) of the target combustion pattern of the BFG flow rate in the second time zone, and adds the second to the value B62 (= 131). The target combustion pattern of the BFG flow rate in the time zone of is changed. FIG. 22 (c) is a target combustion pattern of the changed BFG flow rate derived as described above. The target BFG flow rate derivation unit 1604 determines the changed target combustion pattern of the BFG flow rate shown in FIG. 22C as the target combustion pattern of the dome temperature output to the flow rate controllers 304a to 304b and the like. By doing so, the area of the target combustion pattern of the BFG flow rate can be made the same before and after the change. Therefore, even if the target combustion pattern of the BFG flow rate derived by the equations (52a) to (52c) is out of the range of the upper and lower limits of the BFG flow rate, the optimum heat input Qin-1 for the next time is maintained as much as possible. be able to.

((目標燃焼パターン出力部1605))
目標燃焼パターン出力部1605は、目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力する。目標燃焼パターンは、目標ドーム温度導出部1601により流量調節計304a〜304b等に出力すると決定されたドーム温度の目標燃焼パターンと、目標C/B比導出部1603により流量調節計304a〜304b等に出力すると決定されたC/B比の目標燃焼パターンと、目標BFG流量導出部1604により流量調節計304a〜304b等に出力すると決定されたBFG流量の目標燃焼パターンとを含む。
((Target combustion pattern output unit 1605))
The target combustion pattern output unit 1605 outputs the target combustion pattern to the flow rate controllers 304a to 304b and the like. The target combustion patterns are the target combustion pattern of the dome temperature determined to be output to the flow rate controllers 304a to 304b and the like by the target dome temperature derivation unit 1601 and the flow rate controllers 304a to 304b and the like by the target C / B ratio derivation unit 1603. The target combustion pattern of the C / B ratio determined to be output and the target combustion pattern of the BFG flow rate determined to be output to the flow rate controllers 304a to 304b by the target BFG flow rate deriving unit 1604 are included.

[動作フローチャート]
次に、図23A〜図23Cのフローチャートを参照しながら、目標燃焼パターン導出部503の動作の一例を説明する。
ステップS2301において、目標燃焼パターン導出部503は、処理を開始するタイミングであるか否かを判定する。本実施形態では、目標燃焼パターン導出部503は、各サイクルの燃焼期間402a、402b、402cが開始する前の切替期間401a、401c、401e内の所定の時間になると、処理を開始するタイミングであると判定する。この判定は、熱風炉100a〜100d毎に行われる。この判定の結果、処理を開始するタイミングになると、処理は、ステップS2302に進む。
[Operation flowchart]
Next, an example of the operation of the target combustion pattern deriving unit 503 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 23A to 23C.
In step S2301, the target combustion pattern deriving unit 503 determines whether or not it is the timing to start the process. In the present embodiment, the target combustion pattern derivation unit 503 is the timing to start the process at a predetermined time within the switching periods 401a, 401c, 401e before the start of the combustion periods 402a, 402b, 402c of each cycle. Is determined. This determination is made every 100a to 100d of the hot air furnace. As a result of this determination, when it is time to start the process, the process proceeds to step S2302.

ステップS2302において、目標燃焼パターン導出部503は、投入熱量取得部501から、全ての熱風炉100a〜100dについての最適投入熱量を取得する。最適投入熱量は、次回最適投入熱量Qin−1と、前回最適投入熱量Qin−0を含む。次回最適投入熱量Qin−1は、ステップS2301で処理を開始すると判定したタイミングが属する切替期間の次の燃焼期間における最適投入熱量である。前回最適投入熱量Qin−0は、当該次の燃焼期間の直前の燃焼期間における最適投入熱量である。 In step S2302, the target combustion pattern derivation unit 503 acquires the optimum input heat amount for all the hot air furnaces 100a to 100d from the input heat amount acquisition unit 501. The optimum heat input amount includes the next optimum heat input amount Qin-1 and the previous optimum heat input amount Qin-0. The next optimum heat input Qin-1 is the optimum heat input in the combustion period next to the switching period to which the timing determined to start the process in step S2301 belongs. The previous optimum heat input Qin-0 is the optimum heat input in the combustion period immediately before the next combustion period.

次に、ステップS2303において、目標燃焼パターン導出部503は、燃焼パターン取得部502から、全ての熱風炉100a〜100dについての最新の最適燃焼パターンを取得する。最適燃焼パターンは、ドーム温度の最適燃焼パターンと、BFG流量の最適燃焼パターンと、C/B比の最適燃焼パターンとを含む。 Next, in step S2303, the target combustion pattern deriving unit 503 acquires the latest optimum combustion patterns for all the hot air furnaces 100a to 100d from the combustion pattern acquisition unit 502. The optimum combustion pattern includes an optimum combustion pattern of the dome temperature, an optimum combustion pattern of the BFG flow rate, and an optimum combustion pattern of the C / B ratio.

次に、ステップS2304において、目標ドーム温度導出部1601は、(44)式により、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveを導出する。
次に、ステップS2305において、目標ドーム温度導出部1601は、(45)式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値DMaveを導出する。
次に、ステップS2306において、目標ドーム温度導出部1601は、(46a)式〜(46c)式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値DMaveとの差分ΔTD1、ΔTD2、ΔTD3を、第1〜第3の時間帯毎に導出する。
Next, in step S2304, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature by the equation (44).
Next, in step S2305, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the weighted average value DMave of the optimum combustion pattern of the dome temperature by the equation (45).
Next, in step S2306, the target dome temperature derivation unit 1601 sets the differences ΔTD1, ΔTD2, and ΔTD3 between the optimum combustion pattern value of the dome temperature and the weighted average value DMave according to the equations (46a) to (46c). Derived for each of the first to third time zones.

次に、ステップS2307において、目標ドーム温度導出部1601は、(47a)式、(47b)式、(47c)式により、第1の時間帯、第2の時間帯、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31、D32、D33を導出する。
次に、ステップS2308において、目標ドーム温度導出部1601は、ステップS2307で導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップS2309に進む。
Next, in step S2307, the target dome temperature derivation unit 1601 is dome in the first time zone, the second time zone, and the third time zone according to the equations (47a), (47b), and (47c). The target combustion patterns D31, D32, and D33 of the temperature are derived.
Next, in step S2308, the target dome temperature derivation unit 1601 determines whether or not the target combustion pattern of the dome temperature derived in step S2307 deviates from the upper and lower limit values of the dome temperature. As a result of this determination, if the target combustion pattern of the dome temperature is out of the range of the upper and lower limits of the dome temperature, the process proceeds to step S2309.

ステップS2309に進むと、目標ドーム温度導出部1601は、図18(a)および図18(b)を参照しながら説明したようにして、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。そして、処理は、ステップS2310に進む。ステップS2310に進むと、目標ドーム温度導出部1601は、ステップS2309で変更したドーム温度の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図23BのステップS2311に進む。
一方、ステップS2308において、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップS2308を省略してステップS2309に進む。ステップS2309に進むと、目標ドーム温度導出部1601は、ステップS2307で導出したドーム温度の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図23BのステップS2311に進む。
Proceeding to step S2309, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern of the dome temperature as described with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b). Then, the process proceeds to step S2310. Proceeding to step S2310, the target dome temperature derivation unit 1601 stores the target combustion pattern of the dome temperature changed in step S2309. Then, the process proceeds to step S2311 of FIG. 23B.
On the other hand, in step S2308, if the target combustion pattern of the dome temperature does not deviate from the upper and lower limit values of the dome temperature, the process skips step S2308 and proceeds to step S2309. Proceeding to step S2309, the target dome temperature derivation unit 1601 stores the target combustion pattern of the dome temperature derived in step S2307. Then, the process proceeds to step S2311 of FIG. 23B.

ステップS2111に進むと、投入熱量比導出部1602は、投入熱量比(=Qin−1/Qin−0)を導出する。
次に、ステップS2312において、目標C/B比導出部1603は、(48)式により、C/B比の目標燃焼パターンC12を導出する。
次に、ステップS2313において、目標C/B比導出部1603は、ステップS2312で導出したC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、C/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップS2314に進む。
Proceeding to step S2111, the input heat amount ratio derivation unit 1602 derives the input heat amount ratio (= Qin-1 / Qin-0).
Next, in step S2312, the target C / B ratio derivation unit 1603 derives the target combustion pattern C12 of the C / B ratio by the equation (48).
Next, in step S2313, the target C / B ratio derivation unit 1603 determines whether or not the target combustion pattern of the C / B ratio derived in step S2312 is out of the range of the upper and lower limit values of the C / B ratio. .. As a result of this determination, if the target combustion pattern of the C / B ratio is out of the range of the upper and lower limits of the C / B ratio, the process proceeds to step S2314.

ステップS2314に進むと、目標C/B比導出部1603は、C/B比の目標燃焼パターンを変更する。具体的に目標C/B比導出部1603は、変更前のC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上限値を上回る場合、当該変更前のC/B比の目標燃焼パターンの値を当該上限値に変更する。また、目標C/B比導出部1603は、変更前のC/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の下限値を下回る場合、当該変更前のC/B比の目標燃焼パターンの値を当該下限値に変更する。そして、処理は、ステップS2315に進む。ステップS2315に進むと、目標C/B比導出部1603は、ステップS2314で変更したC/B比の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図23CのステップS2316に進む。
一方、ステップS2313において、C/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップS2314を省略してステップS2315に進む。ステップS2315に進むと、目標C/B比導出部1603は、ステップS2312で導出したC/B比の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図23CのステップS2316に進む。
Proceeding to step S2314, the target C / B ratio derivation unit 1603 changes the target combustion pattern of the C / B ratio. Specifically, when the target combustion pattern of the C / B ratio before the change exceeds the upper limit of the C / B ratio, the target C / B ratio derivation unit 1603 determines the target combustion pattern of the C / B ratio before the change. Change the value to the upper limit. Further, when the target combustion pattern of the C / B ratio before the change is lower than the lower limit of the C / B ratio, the target C / B ratio derivation unit 1603 is the value of the target combustion pattern of the C / B ratio before the change. Is changed to the lower limit value. Then, the process proceeds to step S2315. Proceeding to step S2315, the target C / B ratio derivation unit 1603 stores the target combustion pattern of the C / B ratio changed in step S2314. Then, the process proceeds to step S2316 of FIG. 23C.
On the other hand, in step S2313, if the target combustion pattern of the C / B ratio does not deviate from the range of the upper and lower limit values of the C / B ratio, the process skips step S2314 and proceeds to step S2315. Proceeding to step S2315, the target C / B ratio derivation unit 1603 stores the target combustion pattern of the C / B ratio derived in step S2312. Then, the process proceeds to step S2316 of FIG. 23C.

ステップS2316に進むと、目標BFG流量導出部1604は、(49a)式〜(49c)式の計算を行って、第1のBFG流量パターンを導出する。
次に、ステップS2317において、目標BFG流量導出部1604は、相互に隣接する2つの時間帯におけるBFG流量の最適燃焼パターンの差ΔB1、ΔB2を導出する(図20(c)を参照)。
Proceeding to step S2316, the target BFG flow rate deriving unit 1604 calculates the equations (49a) to (49c) to derive the first BFG flow rate pattern.
Next, in step S2317, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the differences ΔB1 and ΔB2 of the optimum combustion patterns of the BFG flow rates in the two time zones adjacent to each other (see FIG. 20C).

次に、ステップS2318において、目標BFG流量導出部1604は、第2のBFG流量パターンを導出する(図21(a)を参照)。第2のBFG流量パターンは、第1の時間帯における第1のBFG流量パターンの値を変えずに、第1のBFG流量パターンの各切替時刻T31、T32における変化量を、ステップS2317で導出したΔB1、ΔB2に変更したものである。また、第2のBFG流量パターンは、第1のBFG流量パターンの各切替時刻T31、T32を、BFG流量の最適燃焼パターンの各切替時刻T31、T32に変更したものである。 Next, in step S2318, the target BFG flow rate derivation unit 1604 derives the second BFG flow rate pattern (see FIG. 21A). For the second BFG flow rate pattern, the amount of change at each switching time T31 and T32 of the first BFG flow rate pattern was derived in step S2317 without changing the value of the first BFG flow rate pattern in the first time zone. It is changed to ΔB1 and ΔB2. Further, in the second BFG flow rate pattern, the switching times T31 and T32 of the first BFG flow rate pattern are changed to the switching times T31 and T32 of the optimum combustion pattern of the BFG flow rate.

次に、ステップS2319において、目標BFG流量導出部1604は、ステップS2316で導出した第1のBFG流量パターンの面積S1と、ステップS2317で導出した第2のBFG流量パターンの面積S2との差ΔSを導出する((50)式を参照)。そして、目標BFG流量導出部1604は、(51)式の計算を行って、ガス流量調整値ΔGを導出する。
次に、ステップS2320において、目標BFG流量導出部1604は、(52a)式〜(52c)式の計算を行って、BFG流量の目標燃焼パターンを導出する。
Next, in step S2319, the target BFG flow rate derivation unit 1604 determines the difference ΔS between the area S1 of the first BFG flow rate pattern derived in step S2316 and the area S2 of the second BFG flow rate pattern derived in step S2317. Derivation (see equation (50)). Then, the target BFG flow rate derivation unit 1604 performs the calculation of the equation (51) to derive the gas flow rate adjustment value ΔG.
Next, in step S2320, the target BFG flow rate derivation unit 1604 calculates the equations (52a) to (52c) to derive the target combustion pattern of the BFG flow rate.

次に、ステップS2321において、目標BFG流量導出部1604は、ステップS2320で導出したBFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、BFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップS2322に進む。
ステップS2322に進むと、目標BFG流量導出部1604は、図22(a)〜図22(c)を参照しながら説明したようにして、BFG流量の目標燃焼パターンを変更する。
次に、ステップS2323において、目標BFG流量導出部1604は、ステップS2322で変更したBFG流量の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、ステップS2324に進む。
一方、ステップS2321において、BFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップS2322を省略してステップS2323に進む。ステップS2323に進むと、目標BFG流量導出部1604は、ステップS2320で導出したBFG流量の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、ステップS2324に進む。
Next, in step S2321, the target BFG flow rate derivation unit 1604 determines whether or not the target combustion pattern of the BFG flow rate derived in step S2320 deviates from the range of the upper and lower limit values of the BFG flow rate. As a result of this determination, if the target combustion pattern of the BFG flow rate is out of the range of the upper and lower limit values of the BFG flow rate, the process proceeds to step S2322.
Proceeding to step S2322, the target BFG flow rate derivation unit 1604 changes the target combustion pattern of the BFG flow rate as described with reference to FIGS. 22 (a) to 22 (c).
Next, in step S2323, the target BFG flow rate derivation unit 1604 stores the target combustion pattern of the BFG flow rate changed in step S2322. Then, the process proceeds to step S2324.
On the other hand, in step S2321, if the target combustion pattern of the BFG flow rate does not deviate from the range of the upper and lower limit values of the BFG flow rate, the process skips step S2322 and proceeds to step S2323. Proceeding to step S2323, the target BFG flow rate derivation unit 1604 stores the target combustion pattern of the BFG flow rate derived in step S2320. Then, the process proceeds to step S2324.

ステップS2324に進むと、目標燃焼パターン出力部1605は、目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304b等に出力する。目標燃焼パターンは、ステップS2310で記憶された最新のドーム温度の目標燃焼パターンと、ステップS2315で記憶された最新のC/B比の目標燃焼パターンと、ステップS2323で記憶された最新のBFG流量の目標燃焼パターンとを含む。そして、図23A〜図23Cのフローチャートによる処理が終了する。尚、このステップS2324で出力される目標燃焼パターンは、図23A〜図23Cのフローチャートの次回の実行時には、前回目標燃焼パターンになる。 Proceeding to step S2324, the target combustion pattern output unit 1605 outputs the target combustion pattern to the flow rate controllers 304a to 304b and the like. The target combustion patterns are the latest dome temperature target combustion pattern stored in step S2310, the latest C / B ratio target combustion pattern stored in step S2315, and the latest BFG flow rate stored in step S2323. Including the target combustion pattern. Then, the processing according to the flowcharts of FIGS. 23A to 23C is completed. The target combustion pattern output in step S2324 will be the previous target combustion pattern at the next execution of the flowcharts of FIGS. 23A to 23C.

[まとめ]
以上説明した本発明の実施形態では、目標燃焼パターン導出部503は、次回最適投入熱量Qin−1と、前回最適投入熱量Qin−0と、BFG流量の最適燃焼パターンと、前回のBFG流量の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるBFG流量の目標燃焼パターンを導出する。また、目標燃焼パターン導出部503は、次回最適投入熱量Qin−1と、前回最適投入熱量Qin−0と、前回のC/B比の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるC/B比の目標燃焼パターンを導出する。また、目標燃焼パターン導出部503は、ドーム温度の最適燃焼パターンと、前回のドーム温度の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンを導出する。従って、次回の燃焼期間におけるBFG流量、C/B比、およびドーム温度の目標値を適切に設定することができる。
[Summary]
In the embodiment of the present invention described above, the target combustion pattern derivation unit 503 has the next optimum input heat amount Qin-1 and the previous optimum input heat amount Qin-0, the optimum combustion pattern of the BFG flow rate, and the target of the previous BFG flow rate. Based on the combustion pattern, the target combustion pattern of the BFG flow rate in the next combustion period is derived. Further, the target combustion pattern derivation unit 503 determines the C / in the next combustion period based on the next optimum input heat amount Qin-1 and the previous optimum input heat amount Qin-0 and the previous optimum combustion pattern of the C / B ratio. The target combustion pattern of the B ratio is derived. Further, the target combustion pattern derivation unit 503 derives the target combustion pattern of the dome temperature in the next combustion period based on the optimum combustion pattern of the dome temperature and the target combustion pattern of the previous dome temperature. Therefore, the target values of the BFG flow rate, the C / B ratio, and the dome temperature in the next combustion period can be appropriately set.

また、目標燃焼パターン導出部503は、以上のようにして導出したBFG流量の目標燃焼パターン、C/B比の目標燃焼パターン、およびドーム温度の目標燃焼パターンが、上下限値D1max、D1min、D2max、D2min、D3max、D3minの範囲内に収まるように、BFG流量の目標燃焼パターン、C/B比の目標燃焼パターン、およびドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。従って、熱風炉100a〜100dの操業が適切に行えなくなるような目標値が設定されることを抑制することができる。このとき、目標燃焼パターン導出部503は、変更の前後で投入熱量が変わらないように、BFG流量の目標燃焼パターンを変更する。従って、制御装置300は、次回の燃焼期間において、次回最適投入熱量Qin−1を可及的に維持できるように、熱風炉100a〜100dの燃焼バーナ108にBFGを供給することができる。また、目標燃焼パターン導出部503は、変更の前後で、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveが変わらないように、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。従って、制御装置300は、次回の燃焼期間において、燃焼期間毎に、ドーム温度が大きく変動することを抑制することができる。 Further, in the target combustion pattern deriving unit 503, the target combustion pattern of the BFG flow rate, the target combustion pattern of the C / B ratio, and the target combustion pattern of the dome temperature derived as described above are set to the upper and lower limit values D1max, D1min, and D2max. , D2min, D3max, and D3min, and the target combustion pattern of the BFG flow rate, the target combustion pattern of the C / B ratio, and the target combustion pattern of the dome temperature are changed. Therefore, it is possible to suppress the setting of a target value that prevents the hot air furnaces 100a to 100d from being properly operated. At this time, the target combustion pattern derivation unit 503 changes the target combustion pattern of the BFG flow rate so that the input heat amount does not change before and after the change. Therefore, the control device 300 can supply the BFG to the combustion burners 108 of the hot blast furnaces 100a to 100d so that the optimum input heat amount Qin-1 can be maintained as much as possible in the next combustion period. Further, the target combustion pattern derivation unit 503 changes the target combustion pattern of the dome temperature before and after the change so that the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature does not change. Therefore, in the next combustion period, the control device 300 can suppress a large fluctuation in the dome temperature for each combustion period.

[変形例]
本実施形態では、C/B比を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、C/B比に代えて、COGの流量を用いてもよい。また、BFGを用いずにCOGのみを燃焼ガスとして用いてもよい。このようにする場合、C/B比は不要になる。また、このようにする場合、COGの最適燃焼パターンや、目標燃焼パターンは、例えば、BFG流量と同様にして導出される。
[Modification example]
In this embodiment, the case where the C / B ratio is used has been described as an example. However, it is not always necessary to do this. For example, the COG flow rate may be used instead of the C / B ratio. Moreover, you may use only COG as a combustion gas without using BFG. In this case, the C / B ratio becomes unnecessary. Further, in this case, the optimum combustion pattern of COG and the target combustion pattern are derived in the same manner as, for example, the BFG flow rate.

また、本実施形態では、BFGの流量とCOGの流量とを独立して制御する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、BFGとCOGとを含む混合ガスを燃焼ガスとして用いてもよい。このようにする場合、混合ガスの最適燃焼パターンや、目標燃焼パターンは、例えば、BFG流量と同様にして導出される。また、このようにする場合、C/B比に代えて、例えば、燃焼空気の流量を用いる。燃焼空気の流量の目標燃焼パターンは、例えば、C/B比と同様に、初期の目標値のみを有する。その後は、PID制御器を用いたフィードバック制御により、ドーム温度計135により測定されるドーム温度がドーム温度の目標燃焼パターンになるように燃焼空気の流量(空気バタフライ弁128の開度)をフィードバック制御する。 Further, in the present embodiment, the case where the flow rate of BFG and the flow rate of COG are controlled independently has been described as an example. However, it is not always necessary to do this. For example, a mixed gas containing BFG and COG may be used as the combustion gas. In this case, the optimum combustion pattern of the mixed gas and the target combustion pattern are derived in the same manner as, for example, the BFG flow rate. In this case, for example, the flow rate of combustion air is used instead of the C / B ratio. The target combustion pattern of the flow rate of combustion air has only the initial target value, for example, as in the C / B ratio. After that, by feedback control using the PID controller, the flow rate of combustion air (opening of the air butterfly valve 128) is feedback controlled so that the dome temperature measured by the dome thermometer 135 becomes the target combustion pattern of the dome temperature. To do.

また、前回最適投入熱量Qin−0と前回目標燃焼パターンとを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、前回最適投入熱量Qin−0に代えて、前回の燃焼期間における投入熱量の実績値を用いてもよい。また、前回目標燃焼パターンに代えて、前回の燃焼期間における燃焼パターンの実績値を用いてもよい。 Further, the case where the optimum heat input Qin-0 of the previous time and the target combustion pattern of the previous time are used has been described as an example. However, it is not always necessary to do this. For example, instead of the previous optimum heat input Qin-0, the actual value of the heat input during the previous combustion period may be used. Further, instead of the previous target combustion pattern, the actual value of the combustion pattern in the previous combustion period may be used.

また、本実施形態では、ドーム温度U1の変更量ΔU11、ΔU12、C/B比の変更量ΔU21、BFG流量U3の変更量ΔU31、ΔU32を個体とする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ΔU11、ΔU12、ΔU21、ΔU31、ΔU32は、特許文献5に記載のようにしてもよい。具体的に、ΔU11は、目標値が変更される前のドーム温度に対応する値であって、ドーム温度の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔU12は、目標値が変更された後のドーム温度に対応する値であって、ドーム温度の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔU21は、目標値が変更される前のC/B比に対応する値であって、C/B比の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。さらに、個体ΔU22として、目標値が変更された後のC/B比に対応する値であって、C/B比の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値を用いる。ΔU31は、目標値が変更される前のBFG流量に対応する値であって、調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔU32は、目標値が変更された後のBFG流量に対応する値であって、調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。以上のようにする場合、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップS2308、S2309の処理は不要になる。また、C/B比の目標燃焼パターンが、C/B比の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップS2313、S2314の処理は不要になる。また、BFG流量の目標燃焼パターンが、BFG流量の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップS2321の処理は不要になる。 Further, in the present embodiment, the case where the change amounts ΔU11 and ΔU12 of the dome temperature U1, the change amounts ΔU21 of the C / B ratio, and the change amounts ΔU31 and ΔU32 of the BFG flow rate U3 are taken as individuals has been described as an example. However, it is not always necessary to do this. For example, ΔU11, ΔU12, ΔU21, ΔU31, and ΔU32 may be described in Patent Document 5. Specifically, ΔU11 is a value corresponding to the dome temperature before the target value is changed, and is a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range of the dome temperature. ΔU12 is a value corresponding to the dome temperature after the target value is changed, and is a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range of the dome temperature. ΔU21 is a value corresponding to the C / B ratio before the target value is changed, and is a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range of the C / B ratio. Further, as the individual ΔU22, a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range of the C / B ratio, which is a value corresponding to the C / B ratio after the target value is changed, is used. ΔU31 is a value corresponding to the BFG flow rate before the target value is changed, and is a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range. ΔU32 is a value corresponding to the BFG flow rate after the target value is changed, and is a value in the range from the lower limit value to the upper limit value of the adjustable range. In the above case, since the target combustion pattern of the dome temperature does not deviate from the range of the upper and lower limit values of the dome temperature, the processing of steps S2308 and S2309 becomes unnecessary. Further, since the target combustion pattern of the C / B ratio does not deviate from the range of the upper and lower limit values of the C / B ratio, the processing of steps S2313 and S2314 becomes unnecessary. Further, since the target combustion pattern of the BFG flow rate does not deviate from the range of the upper and lower limit values of the BFG flow rate, the process of step S2321 becomes unnecessary.

また、本実施形態では、上限値D3maxを上回る時間帯・下限値D3minを下回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部1601は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、上限値D3max・下限値D3minに変更する場合を例に挙げて説明した。このようにすると、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveに合わせることができない。そこで、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveに合わせるようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, when there is a time zone in which the upper limit value D3max is exceeded and a time zone in which the lower limit value D3min is lower, the target dome temperature derivation unit 1601 sets the value of the target combustion pattern of the dome temperature before the change in the time zone. The case of changing to the upper limit value D3max and the lower limit value D3min has been described as an example. In this way, the weighted average value of the changed dome temperature target combustion pattern cannot be matched with the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature. Therefore, the weighted average value of the target combustion pattern of the changed dome temperature may be matched with the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature.

以下に、このようにする場合の目標ドーム温度導出部1601の処理の一例を説明する。この処理は、図23AのステップS2309の処理に代わって行われる処理である。図24は、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する方法の変形例を説明する図である。図24(a)は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。図24(b)は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターン、変更途中の目標燃焼パターン、および変更後の目標燃焼パターンの一例を説明する図である。 An example of the processing of the target dome temperature derivation unit 1601 in this case will be described below. This process is a process performed in place of the process of step S2309 of FIG. 23A. FIG. 24 is a diagram illustrating a modified example of the method of changing the target combustion pattern of the dome temperature. FIG. 24A is a diagram showing an example of a target combustion pattern of the dome temperature before the change. FIG. 24B is a diagram illustrating an example of a target combustion pattern of the dome temperature before the change, a target combustion pattern during the change, and a target combustion pattern after the change.

変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveに合わせるために、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンと、変更前の目標燃焼パターンとで、図24(a)に示す比(=A:B:C)が維持される必要がある。ここで、Aは、第1の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD31と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveとの差である。Bは、第2の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD32と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveとの差である。Cは、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンD33と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveとの差である。 In order to match the weighted average value of the target combustion pattern of the dome temperature after the change with the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature, the target combustion pattern of the dome temperature after the change and the target combustion pattern before the change Therefore, the ratio (= A: B: C) shown in FIG. 24 (a) needs to be maintained. Here, A is the difference between the target combustion pattern D31 of the dome temperature in the first time zone and the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature. B is the difference between the target combustion pattern D32 of the dome temperature in the second time zone and the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature. C is the difference between the target combustion pattern D33 of the dome temperature in the third time zone and the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature.

そこで、目標ドーム温度導出部1601は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値D3maxを上回る場合、当該変更前のドーム温度の目標燃焼パターンを、上限値D3maxに変更する。また、目標ドーム温度導出部1601は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値D3minを下回る場合、当該変更前のドーム温度の目標燃焼パターンを、下限値D3minに変更する。図24(b)に示す例では、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンを上限値D3maxに変更する。また、第3の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンを下限値D3minに変更する。 Therefore, when the target combustion pattern of the dome temperature before the change exceeds the upper limit value D3max, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern of the dome temperature before the change to the upper limit value D3max. Further, when the target combustion pattern of the dome temperature before the change is lower than the lower limit value D3min, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern of the dome temperature before the change to the lower limit value D3min. In the example shown in FIG. 24B, the target dome temperature derivation unit 1601 changes the target combustion pattern of the dome temperature in the first time zone to the upper limit value D3max. Further, the target combustion pattern of the dome temperature in the third time zone is changed to the lower limit value D3min.

目標ドーム温度導出部1601は、変更前のBFG流量の目標燃焼パターンが、複数の時間帯で、上下限値D3max、D3minを外れている場合、当該複数の時間帯における縮小率rateを導出する。縮小率rateは、変更後の目標偏差の絶対値を、変更前の目標偏差の絶対値で割った値(=|変更後の目標偏差|÷|変更前の目標偏差|)である。変更前の目標偏差とは、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンと、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveとの差である。変更後の目標偏差とは、上限値D3maxまたは下限値D3minと、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値DTaveとの差である。変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値D3maxを上回る場合、変更後の目標偏差を導出する際に上限値D3maxが使用される。一方、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値D3minを下回る場合、変更後の目標偏差を導出する際に下限値D3minが使用される。 When the target combustion pattern of the BFG flow rate before the change deviates from the upper and lower limit values D3max and D3min in a plurality of time zones, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the reduction rate rate in the plurality of time zones. The reduction rate rate is a value obtained by dividing the absolute value of the target deviation after the change by the absolute value of the target deviation before the change (= | target deviation after the change | ÷ | target deviation before the change |). The target deviation before the change is the difference between the target combustion pattern of the dome temperature before the change and the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature. The changed target deviation is the difference between the upper limit value D3max or the lower limit value D3min and the weighted average value DTave of the previous target combustion pattern of the dome temperature. When the target combustion pattern of the dome temperature before the change exceeds the upper limit value D3max, the upper limit value D3max is used when deriving the target deviation after the change. On the other hand, when the target combustion pattern of the dome temperature before the change is lower than the lower limit value D3min, the lower limit value D3min is used when deriving the target deviation after the change.

図24(b)に示す例では、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯における縮小率rate(=|D3max−DTave|÷|D31−DTave|)と、第3の時間帯における縮小率rate(=|D3min−DTave|÷|D33−DTave|)とを導出する。 In the example shown in FIG. 24 (b), the target dome temperature derivation unit 1601 has a reduction rate rate (= | D3max-DTave | ÷ | D31-DTave |) in the first time zone and reduction in the third time zone. The rate rate (= | D3min-DTave | ÷ | D33-DTave |) is derived.

目標ドーム温度導出部1601は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンのうち、縮小率rateが最小となる時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値D3maxを上回る場合、当該時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを上限値D3maxに変更する。また、目標ドーム温度導出部1601は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンのうち、縮小率rateが最小となる時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値D3minを下回る場合、当該時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを下限値D3minに変更する。 When the target combustion pattern of the dome temperature in the time zone when the reduction rate rate is the minimum among the target combustion patterns of the dome temperature before the change exceeds the upper limit value D3max, the target dome temperature derivation unit 1601 determines the dome temperature in the time zone. The target combustion pattern of is changed to the upper limit value D3max. Further, when the target combustion pattern of the dome temperature in the time zone where the reduction rate rate is the minimum among the target combustion patterns of the dome temperature before the change is less than the lower limit value D3min, the target dome temperature derivation unit 1601 is in the time zone. The target combustion pattern of the dome temperature is changed to the lower limit value D3min.

図24(b)に示す例では、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯と第3の時間帯のうち縮小率rateが小さい方の時間帯を選択する。ここでは、第1の時間帯と第3の時間帯のうち縮小率rateが小さい方の時間帯が第1の時間帯であるものとする。以下の説明では、最小の縮小率rateをrate_mと表記する。 In the example shown in FIG. 24 (b), the target dome temperature derivation unit 1601 selects a time zone having a smaller reduction rate rate among the first time zone and the third time zone. Here, it is assumed that the time zone having the smaller reduction rate rate among the first time zone and the third time zone is the first time zone. In the following description, the minimum reduction rate rate is expressed as rate_m.

次に、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値を上限値D3maxに確定する。 Next, the target dome temperature derivation unit 1601 determines the value of the target combustion pattern of the changed dome temperature in the first time zone to the upper limit value D3max.

目標ドーム温度導出部1601は、以上のようにした上で、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンと、変更前の目標燃焼パターンとで、比(A:B:C)が維持されるように、その他の時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。
図24(a)に示す例では、目標ドーム温度導出部1601は、第1の時間帯以外の第2の時間帯および第3の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、第1の時間帯における縮小率rate_mを用いて変更する。具体的に目標ドーム温度導出部1601は、以下の(46)式により、第2の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値D34を導出する。また、目標ドーム温度導出部1601は、以下の(47)式により、第3の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値D35を導出する。
D34=DTave+(D32−DTave)×rate_m ・・・(46)
D35=DTave+(D33−DTave)×rate_m ・・・(47)
After doing the above, the target dome temperature derivation unit 1601 maintains the ratio (A: B: C) between the target combustion pattern of the changed dome temperature and the target combustion pattern before the change. , Change the target combustion pattern of the dome temperature at other times.
In the example shown in FIG. 24 (a), the target dome temperature derivation unit 1601 sets the value of the target combustion pattern of the changed dome temperature in the second time zone and the third time zone other than the first time zone. It is changed by using the reduction rate rate_m in the first time zone. Specifically, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the value D34 of the target combustion pattern of the changed dome temperature in the second time zone by the following equation (46). Further, the target dome temperature derivation unit 1601 derives the value D35 of the target combustion pattern of the changed dome temperature in the third time zone by the following equation (47).
D34 = DTave + (D32-DTave) x rate_m ... (46)
D35 = DTave + (D33-DTave) x rate_m ... (47)

その他、以上説明した本発明の実施形態において、熱風炉100の数は1基以上であれば、必ずしも4基である必要はない。また、熱風炉制御計算装置301および入出力装置302を製鉄所の外部に配置してもよい。この場合、入出力装置302は、製鉄所にある測定器における測定値の情報を、通信ネットワークを介して入力する。また、熱風炉制御計算装置301は、例えば、BFG流量の目標燃焼パターン、ドーム温度の目標燃焼パターン、およびC/B比の目標燃焼パターンを、流量調節計304a〜304dに対して送信することを、通信ネットワークを介して行う。同様に、熱風炉制御計算装置301は、熱風の温度の目標値を温度調節計305に対して送信することを、通信ネットワークを介して行う。以上の送信は、入出力装置302が行ってもよい。 In addition, in the embodiment of the present invention described above, if the number of hot air furnaces 100 is one or more, it does not necessarily have to be four. Further, the hot air furnace control calculation device 301 and the input / output device 302 may be arranged outside the steelworks. In this case, the input / output device 302 inputs the information of the measured value in the measuring instrument in the steelworks via the communication network. Further, the hot air furnace control calculation device 301 transmits, for example, a target combustion pattern of the BFG flow rate, a target combustion pattern of the dome temperature, and a target combustion pattern of the C / B ratio to the flow rate controllers 304a to 304d. , Through the communication network. Similarly, the hot air furnace control calculation device 301 transmits the target value of the hot air temperature to the temperature controller 305 via the communication network. The input / output device 302 may perform the above transmission.

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

[請求項との関係]
以下に、請求項の記載と、実施形態の記載との対応関係の一例を説明する。請求項の記載が、実施形態の記載に限定されないことは、変形例等で説明した通りである。
目標燃焼パターン導出手段は、例えば、目標燃焼パターン導出部503に対応する。
次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値は、例えば、BFG流量の目標燃焼パターンに対応する。
投入熱量取得手段は、例えば、投入熱量取得部501に対応する。
次回の燃焼期間の熱風炉に対する投入熱量の計算値は、例えば、次回最適投入熱量Qin−1に対応する。
燃焼パターン取得手段は、例えば、燃焼パターン取得部502に対応する。
次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値は、例えば、BFG流量の最適燃焼パターンに対応する。
第1の切替期間は、例えば、切替期間401a、401c、401eに対応する。
第2の切替期間は、例えば、切替期間401b、401dに対応する。
前回の燃焼期間の熱風炉に対する投入熱量は、例えば、前回最適投入熱量Qin−0に対応する。
前回の燃焼期間のガス流量パターンは、例えば、BFG流量の前回目標燃焼パターンに対応する。
投入熱量比導出手段は、例えば、投入熱量比導出部1602に対応する。
目標ガス流量導出手段は、例えば、目標BFG流量導出部1604に対応する。
第1のパターンは、例えば、第1のBFG流量パターンに対応する(図20(b)を参照)。
第2のパターンは、例えば、第2のBFG流量パターンに対応する(図21(b)を参照)。
ガス流量調整値は、例えば、ガス流量調整値ΔGに対応する。
次回の燃焼期間のドーム温度パターンの目標値は、例えば、ドーム温度の目標燃焼パタ
ーンに対応する。
次回の燃焼期間のドーム温度パターンの計算値は、例えば、ドーム温度の最適燃焼パターンに対応する。
前回の燃焼期間のドーム温度パターンは、例えば、ドーム温度の前回目標燃焼パターンに対応する。
次回の燃焼期間の第2のガス流量パターンの目標値は、例えば、C/B比の目標燃焼パターンに対応する。
前回の燃焼期間の第2のガス流量パターンは、例えば、C/B比の前回目標燃焼パターンに対応する。
第1のガスと第2のガスの流量との比は、例えば、C/B比に対応する。
[Relationship with claims]
An example of the correspondence between the description of the claim and the description of the embodiment will be described below. The description of the claims is not limited to the description of the embodiment, as described in the modified examples and the like.
The target combustion pattern derivation means corresponds to, for example, the target combustion pattern derivation unit 503.
The target value of the gas flow rate pattern in the next combustion period corresponds to, for example, the target combustion pattern of the BFG flow rate.
The input heat amount acquisition means corresponds to, for example, the input heat amount acquisition unit 501.
The calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace in the next combustion period corresponds to, for example, the next optimum amount of heat input Qin-1.
The combustion pattern acquisition means corresponds to, for example, the combustion pattern acquisition unit 502.
The calculated value of the gas flow rate pattern in the next combustion period corresponds to, for example, the optimum combustion pattern of the BFG flow rate.
The first switching period corresponds to, for example, the switching periods 401a, 401c, 401e.
The second switching period corresponds to, for example, switching periods 401b and 401d.
The amount of heat input to the hot air furnace during the previous combustion period corresponds to, for example, the previous optimum amount of heat input Qin-0.
The gas flow rate pattern of the previous combustion period corresponds to, for example, the previous target combustion pattern of the BFG flow rate.
The input heat amount ratio derivation means corresponds to, for example, the input heat amount ratio derivation unit 1602.
Target gas flow Ryoshirube detecting means corresponds to, for example, the target BFG flow rate deriving unit 1604.
The first pattern corresponds to, for example, the first BFG flow rate pattern (see FIG. 20B).
The second pattern corresponds, for example, to the second BFG flow pattern (see FIG. 21B).
The gas flow rate adjustment value corresponds to, for example, the gas flow rate adjustment value ΔG.
The target value of the dome temperature pattern in the next combustion period corresponds to, for example, the target combustion pattern of the dome temperature.
The calculated value of the dome temperature pattern in the next combustion period corresponds to, for example, the optimum combustion pattern of the dome temperature.
The dome temperature pattern of the previous combustion period corresponds to, for example, the previous target combustion pattern of the dome temperature.
The target value of the second gas flow rate pattern in the next combustion period corresponds to, for example, the target combustion pattern of the C / B ratio.
The second gas flow rate pattern of the previous combustion period corresponds to, for example, the previous target combustion pattern of the C / B ratio.
The ratio of the flow rate of the first gas to the flow rate of the second gas corresponds to, for example, the C / B ratio.

301:熱風炉制御計算装置、501:投入熱量取得部、502:燃焼パターン取得部、503:目標燃焼パターン導出部、1601:目標ドーム温度導出部、1602:投入熱量日導出部、1603:目標C/B比導出部、1604:目標BFG流量導出部、1605:目標燃焼パターン導出部 301: Hot air furnace control calculation device, 501: Input heat amount acquisition unit, 502: Combustion pattern acquisition unit, 503: Target combustion pattern derivation unit, 1601: Target dome temperature derivation unit, 1602: Input heat amount day derivation unit, 1603: Target C / B ratio derivation unit, 1604: target BFG flow rate derivation unit, 1605: target combustion pattern derivation unit

Claims (15)

蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第1の切替期間、燃焼期間、第2の切替期間、および送風期間を含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、
前記第1の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出手段と、
前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得手段と、
前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得手段と、
を有し、
前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、
前記送風期間は、前記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期間であり、
前記第1の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、
前記第2の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、
前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第1のガスの流量と時間との関係を示し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする熱風炉制御計算装置。
A hot air furnace having a heat storage chamber and a combustion chamber for controlling the operation of a hot air furnace that operates with a period including a first switching period, a combustion period, a second switching period, and a blowing period as one cycle. It is a hot air furnace control calculation device that performs calculations.
In the first switching period, a target combustion pattern deriving means for deriving a target value of a gas flow rate pattern in the next combustion period, and
An input heat amount acquisition means for acquiring a calculated value of the input heat amount to the hot air furnace in the next combustion period, and
Combustion pattern acquisition means for acquiring the calculated value of the gas flow rate pattern in the next combustion period, and
Have,
The combustion period is a period in which heat storage bricks arranged in the heat storage chamber are heated by combustion gas to store heat.
The ventilation period is a period in which cold air is passed through the heat storage brick to generate hot air by heat exchange with the heat storage brick and supply it to the blast furnace.
The first switching period is a preparation period for shifting from the ventilation period to the combustion period.
The second switching period is a preparation period for shifting from the combustion period to the ventilation period.
The gas flow rate pattern shows the relationship between the flow rate of the first gas constituting the combustion gas and time.
The target combustion pattern deriving means is a calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace in the previous combustion period, the calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace in the next combustion period, and the gas flow rate pattern in the next combustion period. A hot blast furnace control calculation device, characterized in that a target value of a gas flow pattern in the next combustion period is derived based on a calculated value and the gas flow pattern in the previous combustion period.
1回の前記燃焼期間の前記ガス流量パターンは、前記第1のガスの流量の値が異なる複数の時間帯を有することを特徴とする請求項1に記載の熱風炉制御計算装置。 The hot blast furnace control calculation device according to claim 1, wherein the gas flow rate pattern in one combustion period has a plurality of time zones in which the value of the flow rate of the first gas is different. 前記目標燃焼パターン導出手段は、投入熱量比を導出する投入熱量比導出手段と、
前記ガス流量パターンの目標値を導出する目標ガス流量導出手段と、を更に有し、
前記投入熱量比は、前記前回の燃焼期間の前記熱風炉への投入熱量に対する、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉への投入熱量の計算値の比であり、
前記目標ガス流量導出手段は、第1のパターンを導出することと、前記第1のパターンと前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値とに基づいて第2のパターンを導出することと、前記第1のパターンと前記第2のパターンとに基づいて、ガス流量調整値を導出することと、前記ガス流量調整値に基づいて前記第2のパターンを変更して前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することと、を少なくとも実行し、
前記第1のパターンは、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンに、前記投入熱量比を乗算したものであり、
前記第2のパターンは、前記第1のパターンにおける前記第1のガスの流量の値の差であって、相互に隣接する前記時間帯における差が、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値における前記第1のガスの流量の値の差であって、前記相互に隣接する時間帯における差と同じになるように、前記第1のパターンを変更したものであり、
前記ガス流量調整値は、前記第1のパターンにおける、前記第1のガスの流量の各時間における値の積算値から、前記第2のパターンにおける、前記第1のガスの流量の各時間における値の積算値を引いた値を、1回の燃焼期間の時間で割った値であることを特徴と
する請求項2に記載の熱風炉制御計算装置。
The target combustion pattern derivation means includes an input heat amount ratio derivation means for deriving the input heat amount ratio and
Further comprising a, a target gas flow Ryoshirube detecting means for deriving a target value of the gas flow pattern,
The heat input ratio is the ratio of the calculated value of the heat input to the hot air furnace during the next combustion period to the heat input to the hot air furnace during the previous combustion period.
The target gas flow Ryoshirube out portion may derive deriving a first pattern, the second pattern based on the calculated value of the gas flow pattern of the first pattern and the next combustion period it and, wherein the first pattern based on the second pattern, and to derive the gas flow rate adjustment value, change the second pattern based on the gas flow rate adjustment value of the next combustion and deriving a target value of the gas flow pattern of the period, the at least execution,
The first pattern is obtained by multiplying the gas flow rate pattern of the previous combustion period by the input heat amount ratio.
The second pattern is the difference in the flow rate values of the first gas in the first pattern, and the difference in the time zones adjacent to each other is the difference in the gas flow rate pattern in the next combustion period. The difference in the flow rate value of the first gas in the calculated value is the same as the difference in the time zones adjacent to each other, and the first pattern is changed.
The gas flow rate adjustment value is a value obtained from the integrated value of the values of the first gas flow rate at each time in the first pattern, and the value at each time of the first gas flow rate in the second pattern. The hot air furnace control calculation device according to claim 2, wherein the value obtained by subtracting the integrated value of is divided by the time of one combustion period.
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値における前記第1のガスの流量が、上下限値の範囲内にない場合、前記第1のガスの流量が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値を変更することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。 When the flow rate of the first gas in the target value of the gas flow rate pattern in the next combustion period is not within the upper and lower limit values, the target combustion pattern deriving means increases the flow rate of the first gas. The hot air furnace control calculation according to any one of claims 1 to 3, wherein the target value of the gas flow rate pattern in the next combustion period is changed so as to be within the range of the upper and lower limits. apparatus. 前記変更する前の前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値における、前記第1のガスの流量の各時間における値の積算値と、前記変更した後の前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンにおける、前記第1のガスの流量の各時間における値の積算値と、が同じであることを特徴とする請求項4に記載の熱風炉制御計算装置。 In the target value of the gas flow rate pattern of the next combustion period before the change, the integrated value of the values of the flow rate of the first gas at each time and the gas of the next combustion period after the change. The hot air furnace control calculation device according to claim 4, wherein the integrated value of the values of the flow rate of the first gas at each time in the flow rate pattern is the same. 前記燃焼パターン取得手段は、前記次回の燃焼期間のドーム温度パターンの計算値を更に取得し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記第1の切替期間に、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値を更に導出し、
前記ドーム温度パターンは、ドーム温度と時間との関係を示し、
前記ドーム温度は、前記蓄熱室の上部のドームの温度であり、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値を導出することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The combustion pattern acquisition means further acquires the calculated value of the dome temperature pattern in the next combustion period.
The target combustion pattern deriving means further derives the target value of the dome temperature pattern in the next combustion period during the first switching period.
The dome temperature pattern shows the relationship between dome temperature and time.
The dome temperature is the temperature of the dome above the heat storage chamber.
The target combustion pattern deriving means targets the dome temperature pattern of the next combustion period based on the calculated value of the dome temperature pattern of the next combustion period and the dome temperature pattern of the previous combustion period. The hot air furnace control calculation device according to any one of claims 1 to 5, wherein a value is derived.
1回の前記燃焼期間の前記ドーム温度パターンは、前記ドーム温度の値が異なる複数の時間帯を有することを特徴とする請求項6に記載の熱風炉制御計算装置。 The hot air furnace control calculation device according to claim 6, wherein the dome temperature pattern in one combustion period has a plurality of time zones in which the dome temperature values are different. 前記前回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンにおける前記ドーム温度の平均値と、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値における前記ドーム温度の平均値とが同じであることを特徴とする請求項6または7に記載の熱風炉制御計算装置。 A claim characterized in that the average value of the dome temperature in the dome temperature pattern of the previous combustion period is the same as the average value of the dome temperature in the target value of the dome temperature pattern of the next combustion period. Item 6. The hot air furnace control calculation device according to Item 6. 前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値における前記ドーム温度が、上下限値の範囲内にない場合、前記ドーム温度が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度の目標値を変更することを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。 When the dome temperature in the target value of the dome temperature pattern in the next combustion period is not within the upper and lower limit values, the target combustion pattern deriving means keeps the dome temperature within the upper and lower limit values. The hot air furnace control calculation device according to any one of claims 6 to 8, wherein the target value of the dome temperature in the next combustion period is changed so as to be such. 前記目標燃焼パターン導出手段は、前記第1の切替期間に、前記次回の燃焼期間の第2のガス流量パターンの目標値を更に導出し、
前記第2のガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第2のガスの流量、または、前記第1のガスと前記第2のガスの流量との比の、前記燃焼期間における初期の目標値を示し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記前回の燃焼期間の前記第2のガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間の前記第2のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。
The target combustion pattern derivation means further derives the target value of the second gas flow rate pattern of the next combustion period during the first switching period.
The second gas flow rate pattern is an initial target value in the combustion period of the flow rate of the second gas constituting the combustion gas or the ratio of the flow rate of the first gas to the flow rate of the second gas. Show,
The target combustion pattern deriving means includes a calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace during the previous combustion period, the calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace during the next combustion period, and the second gas during the previous combustion period. The hot air furnace control calculation device according to any one of claims 1 to 9, wherein a target value of the second gas flow pattern for the next combustion period is derived based on the flow pattern.
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記第2のガス流量パターンの目標値における前記第2の燃焼ガスの流量が、上下限値の範囲内にない場合、前記第2の燃焼ガスの流量が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記第2のガス流量パターンの目標値を変更することを特徴とする請求項10に記載の熱風炉制御計算装置。 When the flow rate of the second combustion gas at the target value of the second gas flow rate pattern in the next combustion period is not within the range of the upper and lower limits, the target combustion pattern deriving means performs the second combustion. The hot air furnace control according to claim 10, wherein the target value of the second gas flow rate pattern in the next combustion period is changed so that the gas flow rate is within the upper and lower limit values. Computational device. 前記第1のガスは、BFG(Blast Furnace Gas)であり、
前記第2のガスは、COG(Coke Oven gas)であることを特徴とする請求項10または11に記載の熱風炉制御計算装置。
The first gas is BFG (Blast Furnace Gas).
The hot air oven control calculation device according to claim 10 or 11, wherein the second gas is COG (Coke Oven gas).
前記第1のガスは、BFG(Blast Furnace Gas)、COG(Coke Oven gas)、または、BFGおよびCOGを含む混合ガスであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置。 The first gas according to any one of claims 1 to 9, wherein the first gas is a BFG (Blast Furnace Gas), a COG (Coke Oven gas), or a mixed gas containing BFG and COG. Blast furnace control calculator. 蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第1の切替期間、燃焼期間、第2の切替期間、および送風期間を含む期間を1サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、
前記第1の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出工程と、
前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得工程と、
前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得工程と、
を有し、
前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、
前記送風期間は、前記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期間であり、
前記第1の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、
前記第2の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、
前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第1のガスの流量と時間との関係を示し、
前記目標燃焼パターン導出工程は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする熱風炉制御計算方法。
A hot air furnace having a heat storage chamber and a combustion chamber for controlling the operation of a hot air furnace that operates with a period including a first switching period, a combustion period, a second switching period, and a blowing period as one cycle. It is a hot air furnace control calculation method that performs calculations.
In the first switching period, a target combustion pattern derivation step for deriving a target value of a gas flow rate pattern in the next combustion period, and
The input heat amount acquisition step for acquiring the calculated value of the input heat amount to the hot air furnace in the next combustion period, and
The combustion pattern acquisition process for acquiring the calculated value of the gas flow rate pattern for the next combustion period, and
Have,
The combustion period is a period in which heat storage bricks arranged in the heat storage chamber are heated by combustion gas to store heat.
The ventilation period is a period in which cold air is passed through the heat storage brick to generate hot air by heat exchange with the heat storage brick and supply it to the blast furnace.
The first switching period is a preparation period for shifting from the ventilation period to the combustion period.
The second switching period is a preparation period for shifting from the combustion period to the ventilation period.
The gas flow rate pattern shows the relationship between the flow rate of the first gas constituting the combustion gas and time.
In the target combustion pattern derivation step, the calculated values of the amount of heat input to the hot blast furnace in the previous combustion period, the calculated value of the amount of heat input to the hot blast furnace in the next combustion period, and the gas flow rate pattern in the next combustion period A hot blast furnace control calculation method, characterized in that a target value of a gas flow pattern in the next combustion period is derived based on a calculated value and the gas flow pattern in the previous combustion period.
請求項1〜13の何れか1項に記載の熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。 A program characterized in that a computer functions as each means of the hot air furnace control calculation device according to any one of claims 1 to 13.
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