JPH10147804A - 高炉炉熱予測方法 - Google Patents
高炉炉熱予測方法Info
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- JPH10147804A JPH10147804A JP30636496A JP30636496A JPH10147804A JP H10147804 A JPH10147804 A JP H10147804A JP 30636496 A JP30636496 A JP 30636496A JP 30636496 A JP30636496 A JP 30636496A JP H10147804 A JPH10147804 A JP H10147804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高炉の炉熱管理の精度を高め、高炉の安定操業
に寄与することができる炉熱予測方法を提供する。 【解決手段】高炉内で生じる主要な反応（鉱石の間接還
元反応、鉱石の水素還元反応、および鉱石の直接還元反
応）の反応速度を考慮した高炉数学モデルに刻々の操業
データを入力して計算される炉内反応量が炉頂ガス組成
を用いて算出される炉内反応量と一致するように、前記
モデルの炉内反応速度を修正しつつ刻々の操業データを
用いて溶銑温度を計算し、着目した時点における操業条
件を維持した場合の溶銑温度の変化を予測計算する。
に寄与することができる炉熱予測方法を提供する。 【解決手段】高炉内で生じる主要な反応（鉱石の間接還
元反応、鉱石の水素還元反応、および鉱石の直接還元反
応）の反応速度を考慮した高炉数学モデルに刻々の操業
データを入力して計算される炉内反応量が炉頂ガス組成
を用いて算出される炉内反応量と一致するように、前記
モデルの炉内反応速度を修正しつつ刻々の操業データを
用いて溶銑温度を計算し、着目した時点における操業条
件を維持した場合の溶銑温度の変化を予測計算する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉操業の安定維
持管理、特に炉熱管理の精度向上に資するための高炉炉
熱予測方法に関する。
持管理、特に炉熱管理の精度向上に資するための高炉炉
熱予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の高炉操業は、原燃料コストの合理
化を追及すべく、ＰＣＩ（微粉炭吹き込み）の実施等を
含め、厳しい条件下で行われている。このような状況下
においては、とりわけ日々の操業の安定維持管理、特に
炉熱の安定維持管理が重要となる。従って、高炉の安定
操業確保のためには、炉熱予測技術の確立が重要であ
る。
化を追及すべく、ＰＣＩ（微粉炭吹き込み）の実施等を
含め、厳しい条件下で行われている。このような状況下
においては、とりわけ日々の操業の安定維持管理、特に
炉熱の安定維持管理が重要となる。従って、高炉の安定
操業確保のためには、炉熱予測技術の確立が重要であ
る。
【０００３】従来、高炉において、炉熱を予測する方法
としては、一般に、高炉操業者が過去に習得した経験や
高炉に設置された種々のセンサーからの情報を基に、コ
ンピューターシステムを介した統計解析手法、あるいは
化学工学的手法に基づく簡略モデルを用いて行われてき
た。例えば、特公平６−３５６０５号公報には、高炉操
業中に求めたソリューションロスカーボン量および炉頂
ガス成分中の窒素量移動平均を複数の閾値と比較した統
計学的総合評価に従い高炉炉熱低下を予測する方法が開
示されている。
としては、一般に、高炉操業者が過去に習得した経験や
高炉に設置された種々のセンサーからの情報を基に、コ
ンピューターシステムを介した統計解析手法、あるいは
化学工学的手法に基づく簡略モデルを用いて行われてき
た。例えば、特公平６−３５６０５号公報には、高炉操
業中に求めたソリューションロスカーボン量および炉頂
ガス成分中の窒素量移動平均を複数の閾値と比較した統
計学的総合評価に従い高炉炉熱低下を予測する方法が開
示されている。
【０００４】しかし、これら従来の方法では、高炉操業
者の能力や経験等による個人差があり、また過去におけ
る操業に関する膨大なデータの蓄積等が必要である。さ
らに、高炉は、時の経過と共に変化するため、統計解析
の解析条件、ならびに簡略モデルの計算条件等も必要に
応じて改良していく必要がある。
者の能力や経験等による個人差があり、また過去におけ
る操業に関する膨大なデータの蓄積等が必要である。さ
らに、高炉は、時の経過と共に変化するため、統計解析
の解析条件、ならびに簡略モデルの計算条件等も必要に
応じて改良していく必要がある。
【０００５】また、高炉内の反応及び炉熱の動向は、羽
口への送風条件や原料の装入条件等の操作量の変化や、
原料性状の変化、荷下がり状況などの外乱因子等によっ
て、時々刻々、非定常的に変化するものであり、上記の
方法、すなわち操業者の経験や各種センサーからの情報
に基づく統計解析手法等によるのでは、高炉内における
反応の異常を検知し、また、その時間的変化を予測し
て、これに対処するための操業アクションを時々刻々実
行することは、極めて困難である。
口への送風条件や原料の装入条件等の操作量の変化や、
原料性状の変化、荷下がり状況などの外乱因子等によっ
て、時々刻々、非定常的に変化するものであり、上記の
方法、すなわち操業者の経験や各種センサーからの情報
に基づく統計解析手法等によるのでは、高炉内における
反応の異常を検知し、また、その時間的変化を予測し
て、これに対処するための操業アクションを時々刻々実
行することは、極めて困難である。
【０００６】なお、特公平７−３０３６８号公報で提案
された高炉炉熱制御装置では、高炉の経年変化等の新た
な状況に対してもルールの追加、修正が容易で、かつ炉
壁の付着物の脱落など炉内異常の影響も考慮できるとさ
れているが、かなり複雑な制御を要すると考えられる。
された高炉炉熱制御装置では、高炉の経年変化等の新た
な状況に対してもルールの追加、修正が容易で、かつ炉
壁の付着物の脱落など炉内異常の影響も考慮できるとさ
れているが、かなり複雑な制御を要すると考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、高炉の安定操業の確保、特に
炉熱の安定維持管理のために必要な炉熱の予測方法を提
供することを目的としている。
況に鑑みなされたもので、高炉の安定操業の確保、特に
炉熱の安定維持管理のために必要な炉熱の予測方法を提
供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
炉熱予測方法にある。
炉熱予測方法にある。
【０００９】高炉内の流動、伝熱に加え、炉内で生じる
主要な反応の速度を考慮した、炉内の気体、固体および
液体の移動現象を追跡できる高炉数学モデルに刻々の操
業データを入力して計算される炉内反応量が炉頂ガス組
成、装入物条件および送風条件を用いて算出される実績
の炉内反応量に一致するように高炉数学モデルの炉内反
応速度を修正しつつ刻々の操業データを用いて溶銑温度
を計算し、着目した時点における操業条件を維持した場
合の溶銑温度の変化を予測計算することを特徴とする高
炉炉熱予測方法。
主要な反応の速度を考慮した、炉内の気体、固体および
液体の移動現象を追跡できる高炉数学モデルに刻々の操
業データを入力して計算される炉内反応量が炉頂ガス組
成、装入物条件および送風条件を用いて算出される実績
の炉内反応量に一致するように高炉数学モデルの炉内反
応速度を修正しつつ刻々の操業データを用いて溶銑温度
を計算し、着目した時点における操業条件を維持した場
合の溶銑温度の変化を予測計算することを特徴とする高
炉炉熱予測方法。
【００１０】前記の炉内で生じる主要な反応とは、後に
具体的に反応式で示すが、鉱石の間接還元反応、水素還
元反応、および直接還元反応をいう。
具体的に反応式で示すが、鉱石の間接還元反応、水素還
元反応、および直接還元反応をいう。
【００１１】また、刻々の操業データとは、前記の高炉
内で生じる反応の反応量を計算するために必要なデータ
で、これについても後述する。
内で生じる反応の反応量を計算するために必要なデータ
で、これについても後述する。
【００１２】なお、前記の着目した時点としては、通常
は現時点（厳密には、計算が行われた最新の時点）をと
ればよい。その時の操業条件を維持した場合の溶銑温度
の変化を予測計算する。
は現時点（厳密には、計算が行われた最新の時点）をと
ればよい。その時の操業条件を維持した場合の溶銑温度
の変化を予測計算する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の炉熱予測方法
（以下、「本発明方法」ともいう）について具体的に説
明する。
（以下、「本発明方法」ともいう）について具体的に説
明する。
【００１４】図１は本発明方法に使用するモデル（炉内
反応を考慮した高炉数学モデルで、以下、単に「高炉数
学モデル」という）の構成を模式的に示す図である。図
示したように、羽口から吹き込まれた熱風はコークスと
反応してその温度が上昇し、コークス層を通って炉頂へ
到る間に、コークスをガス化する（図中の「コークスガ
ス化」参照）。ガス化により発生するＣＯとＨ2 によっ
て鉱石はＦｅ2 Ｏ3 の状態からＦｅ3 Ｏ4 、ＦｅＯない
しＦｅの状態に還元される（図中の「間接還元」参
照）。還元された鉱石は半溶融状態になり、逆Ｖ字状に
堆積しているコークス層の表面に融着帯を形成するが、
高温の環境下にあってさらに還元が進み（図中の「直接
還元」参照）、鉱石は溶銑となって炉底に滴下し、湯溜
まり部を形成する。
反応を考慮した高炉数学モデルで、以下、単に「高炉数
学モデル」という）の構成を模式的に示す図である。図
示したように、羽口から吹き込まれた熱風はコークスと
反応してその温度が上昇し、コークス層を通って炉頂へ
到る間に、コークスをガス化する（図中の「コークスガ
ス化」参照）。ガス化により発生するＣＯとＨ2 によっ
て鉱石はＦｅ2 Ｏ3 の状態からＦｅ3 Ｏ4 、ＦｅＯない
しＦｅの状態に還元される（図中の「間接還元」参
照）。還元された鉱石は半溶融状態になり、逆Ｖ字状に
堆積しているコークス層の表面に融着帯を形成するが、
高温の環境下にあってさらに還元が進み（図中の「直接
還元」参照）、鉱石は溶銑となって炉底に滴下し、湯溜
まり部を形成する。
【００１５】この高炉数学モデルは、炉底の溶銑の湯留
まり部を除く有効反応部で生じる高炉内現象を取り扱
う。具体的には、高炉内の流動、伝熱に加え、前記の図
１に示した高炉内で生じる主要な反応（以下、単に「炉
内反応」ともいう）を考慮し、これを速度論的に取り扱
う。すなわち、刻々の操業データを用いてこれら個々の
反応の刻々の反応速度を求め、これらの反応の反応量
（炉内反応量）を計算する。ここで、高炉内の流動と
は、気体、固体および液体の流れを意味し、伝熱とは、
主に異相間（気体と固体間、気体と液体間、および固体
と液体間）の対流伝熱（すなわち、熱交換）、および前
記の炉内反応に伴う反応熱の伝搬をいう。なお、これら
高炉内の流動、伝熱、および炉内反応の速度を考慮した
物質移動は、一般に、微分方程式で表される。
まり部を除く有効反応部で生じる高炉内現象を取り扱
う。具体的には、高炉内の流動、伝熱に加え、前記の図
１に示した高炉内で生じる主要な反応（以下、単に「炉
内反応」ともいう）を考慮し、これを速度論的に取り扱
う。すなわち、刻々の操業データを用いてこれら個々の
反応の刻々の反応速度を求め、これらの反応の反応量
（炉内反応量）を計算する。ここで、高炉内の流動と
は、気体、固体および液体の流れを意味し、伝熱とは、
主に異相間（気体と固体間、気体と液体間、および固体
と液体間）の対流伝熱（すなわち、熱交換）、および前
記の炉内反応に伴う反応熱の伝搬をいう。なお、これら
高炉内の流動、伝熱、および炉内反応の速度を考慮した
物質移動は、一般に、微分方程式で表される。
【００１６】図２は本発明方法で使用する高炉数学モデ
ルの基本解析フローである。このモデルに、前記の刻々
の操業データとして、炉頂での装入物条件、羽口への送
風条件、および炉体壁での伝熱条件を与える。炉頂での
装入物条件とは、Ｏ／Ｃ比（装入原料における「鉱石／
コークス」重量比）、鉱石およびコークスの組成、なら
びに、鉱石およびコークスの粒径であり、羽口への送風
条件とは、送風量、送風温度、湿分、酸素富化量、なら
びに、補助燃料（微粉炭、タール等）量とその成分であ
り、また、炉体壁での伝熱条件とは、耐火物の厚みおよ
び物性（密度、比熱、熱伝導率）、ならびにステーブ等
を含めた炉体壁の強制冷却能力である。
ルの基本解析フローである。このモデルに、前記の刻々
の操業データとして、炉頂での装入物条件、羽口への送
風条件、および炉体壁での伝熱条件を与える。炉頂での
装入物条件とは、Ｏ／Ｃ比（装入原料における「鉱石／
コークス」重量比）、鉱石およびコークスの組成、なら
びに、鉱石およびコークスの粒径であり、羽口への送風
条件とは、送風量、送風温度、湿分、酸素富化量、なら
びに、補助燃料（微粉炭、タール等）量とその成分であ
り、また、炉体壁での伝熱条件とは、耐火物の厚みおよ
び物性（密度、比熱、熱伝導率）、ならびにステーブ等
を含めた炉体壁の強制冷却能力である。
【００１７】これら刻々の操業データを与えると、モデ
ルに基づいて高炉内の流動、伝熱、および反応に関する
微分方程式の非定常計算が行われ、高炉内の各相（気
体、固体および液体）の炉内における状態分布（すなわ
ち、炉頂ガス情報および炉内情報）、出銑量および出銑
（溶銑）温度（すなわち、出銑情報）、炉体壁内の温度
分布等が予測値として非定常に（つまり、刻々に）出力
される。換言すると、この高炉数学モデルは実炉操業と
基本的に同じ動作を行う完全自立型のシミュレータとし
て構成されている。
ルに基づいて高炉内の流動、伝熱、および反応に関する
微分方程式の非定常計算が行われ、高炉内の各相（気
体、固体および液体）の炉内における状態分布（すなわ
ち、炉頂ガス情報および炉内情報）、出銑量および出銑
（溶銑）温度（すなわち、出銑情報）、炉体壁内の温度
分布等が予測値として非定常に（つまり、刻々に）出力
される。換言すると、この高炉数学モデルは実炉操業と
基本的に同じ動作を行う完全自立型のシミュレータとし
て構成されている。
【００１８】なお、湯留まり部は、コークスが充満し、
その間隙に溶銑が一定量滞留する湯留まり内部とそれを
囲む側壁及び炉底の耐火物から構成されるとし、出銑温
度は、有効反応部からの出銑量および出銑温度を境界条
件として、湯留まり内部を均一混合槽で熱放散のみが生
起するとして算出される。
その間隙に溶銑が一定量滞留する湯留まり内部とそれを
囲む側壁及び炉底の耐火物から構成されるとし、出銑温
度は、有効反応部からの出銑量および出銑温度を境界条
件として、湯留まり内部を均一混合槽で熱放散のみが生
起するとして算出される。
【００１９】この高炉数学モデルを用いて行う炉熱予測
方法を、図３に示した炉熱予測の解析ロジックに基づい
て説明する。
方法を、図３に示した炉熱予測の解析ロジックに基づい
て説明する。
【００２０】高炉数学モデルでは、前記の図２で説明し
たように、実績の操業条件、すなわち装入物条件、送風
条件および炉体伝熱条件が刻々の操業データとして読み
込まれ、図１に示した主要な反応についての炉内反応量
の計算が行われ、それに基づいて炉内温度分布、溶銑温
度等、高炉内部状態（炉内状態）の計算が行われる。な
お、炉体伝熱条件のうち、刻々の操業データとして読み
込まれるのは、強制冷却による炉体熱放散量である。
たように、実績の操業条件、すなわち装入物条件、送風
条件および炉体伝熱条件が刻々の操業データとして読み
込まれ、図１に示した主要な反応についての炉内反応量
の計算が行われ、それに基づいて炉内温度分布、溶銑温
度等、高炉内部状態（炉内状態）の計算が行われる。な
お、炉体伝熱条件のうち、刻々の操業データとして読み
込まれるのは、強制冷却による炉体熱放散量である。
【００２１】一方、モデルの基本機能としてモデルに取
り込まれてない未解明の異常現象（荷下がり異常、ガス
流れ異常等）も含んだ実績の炉内状況変化をモデルに反
映させるために、実績の炉頂ガス情報（炉頂ガス組成）
が新たにモデルの入力データとして取り込まれ、実績の
炉内反応量（以下、単に実績反応量という）が算出され
る。そして、この実績反応量と、モデルで個々の反応の
刻々の反応速度から求めた、いわば速度論的に計算され
た炉内反応量（計算反応量）との比較がなされ、両者が
一致するようにモデルで取り扱う反応の速度（これを、
「理論反応速度」という）が時々刻々適応修正され、図
示するように、前記の炉内反応量の計算にフィードバッ
クされる。
り込まれてない未解明の異常現象（荷下がり異常、ガス
流れ異常等）も含んだ実績の炉内状況変化をモデルに反
映させるために、実績の炉頂ガス情報（炉頂ガス組成）
が新たにモデルの入力データとして取り込まれ、実績の
炉内反応量（以下、単に実績反応量という）が算出され
る。そして、この実績反応量と、モデルで個々の反応の
刻々の反応速度から求めた、いわば速度論的に計算され
た炉内反応量（計算反応量）との比較がなされ、両者が
一致するようにモデルで取り扱う反応の速度（これを、
「理論反応速度」という）が時々刻々適応修正され、図
示するように、前記の炉内反応量の計算にフィードバッ
クされる。
【００２２】ここで、モデルで取り扱う反応、つまり、
上記の時々刻々適応修正される反応は、下記の（１）式
〜（３）式に示す鉱石の間接還元反応、（４）式〜
（６）式に示す鉱石の水素還元反応、および（７）式〜
（９）式に示す鉱石の直接還元反応である。なお、これ
ら鉱石の間接還元反応、水素還元反応、および直接還元
反応のトータルとしての反応量（トータル量）を（１
０）式〜（１２）式に示した。
上記の時々刻々適応修正される反応は、下記の（１）式
〜（３）式に示す鉱石の間接還元反応、（４）式〜
（６）式に示す鉱石の水素還元反応、および（７）式〜
（９）式に示す鉱石の直接還元反応である。なお、これ
ら鉱石の間接還元反応、水素還元反応、および直接還元
反応のトータルとしての反応量（トータル量）を（１
０）式〜（１２）式に示した。
【００２３】（鉱石の間接還元反応） Rh ：３Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＣＯ→２Ｆｅ3 Ｏ4 ＋ＣＯ2 ・・・（１） Rm ： Ｆｅ3 Ｏ4 ＋ＣＯ→３ＦｅＯ＋ＣＯ2 ・・・（２） Rw ： ＦｅＯ ＋ＣＯ→ Ｆｅ ＋ＣＯ2 ・・・（３） （鉱石の水素還元反応） Rh′：３Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｈ2 →２Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｈ2 Ｏ ・・・（４） Rm′： Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｈ2 →３ＦｅＯ＋Ｈ2 Ｏ ・・・（５） Rw′： ＦｅＯ ＋Ｈ2 → Ｆｅ ＋Ｈ2 Ｏ ・・・（６） （鉱石の直接還元反応） Rsr ： ＦｅＯ（liquid）＋Ｃ→Ｆｅ（liquid）＋ＣＯ ・・（７） （ソリューションロス反応） Rsl ： ＣＯ2 ＋Ｃ→２ＣＯ ・・・（８） Rsl ′： Ｈ2 Ｏ＋Ｃ→ ＣＯ＋Ｈ2 ・・・（９） （間接還元反応のトータル量） ＲI ＝Rh＋Rm＋Rw−Rsl ・・・（１０） （水素還元反応のトータル量） ＲH ＝Rh′＋Rm′＋Rw′−Rsl ′ ・・・（１１） （直接還元反応のトータル量） ＲD ＝Rsr ＋Rsl ＋Rsl ′ ・・・（１２） また、前記の計算反応量と実績反応量とを一致させるよ
うに行う反応速度の修正は、上記の（１０）式〜（１
２）式に示した間接還元反応のトータル量ＲI 、水素還
元反応のトータル量ＲH および直接還元反応のトータル
量ＲD が、実績の炉頂ガス情報（炉頂ガス組成）と装入
物条件および送風条件から算出される実績の間接還元反
応量ＲI 、水素還元反応量ＲH および直接還元反応量Ｒ
D にそれぞれ一致するように理論反応速度（すなわち、
前記（１）〜（９）の各反応の反応速度）を修正しつつ
収束計算を実施することにより行われる。なお、反応速
度の修正は、反応速度定数を修正することにより行われ
る。
うに行う反応速度の修正は、上記の（１０）式〜（１
２）式に示した間接還元反応のトータル量ＲI 、水素還
元反応のトータル量ＲH および直接還元反応のトータル
量ＲD が、実績の炉頂ガス情報（炉頂ガス組成）と装入
物条件および送風条件から算出される実績の間接還元反
応量ＲI 、水素還元反応量ＲH および直接還元反応量Ｒ
D にそれぞれ一致するように理論反応速度（すなわち、
前記（１）〜（９）の各反応の反応速度）を修正しつつ
収束計算を実施することにより行われる。なお、反応速
度の修正は、反応速度定数を修正することにより行われ
る。
【００２４】上記の適応修正されたその都度の理論反応
速度を使用して、炉内状態、すなわち炉内温度分布、鉱
石及びコークスの存在量分布、溶銑温度等の計算が行わ
れる。
速度を使用して、炉内状態、すなわち炉内温度分布、鉱
石及びコークスの存在量分布、溶銑温度等の計算が行わ
れる。
【００２５】以上述べた操作を、高炉数学モデルを用い
て、時々刻々、操業データの変化に応じて実行し、代表
値として溶銑温度をとって炉熱の現状推定を行う。これ
を、図３中に、「反応速度の修正と炉熱現状推定のルー
プ」として表示した。なお、上記の収束計算は時間Δｔ
毎に行い、刻々の溶銑温度の変化を予測する。
て、時々刻々、操業データの変化に応じて実行し、代表
値として溶銑温度をとって炉熱の現状推定を行う。これ
を、図３中に、「反応速度の修正と炉熱現状推定のルー
プ」として表示した。なお、上記の収束計算は時間Δｔ
毎に行い、刻々の溶銑温度の変化を予測する。
【００２６】一方、同じく図３の「炉熱の将来予測のル
ープ」では、着目する時点（例えば、現時点）における
操業条件を維持した場合の、すなわち、炉頂ガス情報は
読み込まず、現時点の（すなわち、上記の現状推定を行
った際に用いた）操作条件および適応修正した反応速度
を維持した場合の炉内状態の変化を予測計算し、着目し
た時点から例えば４時間後、あるいは８時間後までの溶
銑温度の動向を予測する。
ープ」では、着目する時点（例えば、現時点）における
操業条件を維持した場合の、すなわち、炉頂ガス情報は
読み込まず、現時点の（すなわち、上記の現状推定を行
った際に用いた）操作条件および適応修正した反応速度
を維持した場合の炉内状態の変化を予測計算し、着目し
た時点から例えば４時間後、あるいは８時間後までの溶
銑温度の動向を予測する。
【００２７】上記本発明方法によれば、刻々、非定常的
に変化する炉内状態の計算を刻々に行って現状の炉熱の
推定をし、それに基づいて、将来の予測をすることが可
能となる。
に変化する炉内状態の計算を刻々に行って現状の炉熱の
推定をし、それに基づいて、将来の予測をすることが可
能となる。
【００２８】したがって、将来において、炉熱（溶銑温
度）に大幅な変化が生じるか否かを判定することがで
き、例えば、溶銑温度の予測値がその管理目標範囲を逸
脱すると予測された場合、これに対処するための操業ア
クションをとることが可能となる。
度）に大幅な変化が生じるか否かを判定することがで
き、例えば、溶銑温度の予測値がその管理目標範囲を逸
脱すると予測された場合、これに対処するための操業ア
クションをとることが可能となる。
【００２９】この時、溶銑温度を管理目標範囲に納め得
る操作変更の方法を上記の高炉数学モデルを用いて計算
することができる。具体的には、あらかじめモデルを用
いて計算された各操作量（送風量、酸素富化量、調湿
量、補助燃料（ＰＣＩ、タール）量、コークス比等）に
対する溶銑温度の変化量およびそれに達するまでの時間
（応答時間）を基準データとして定量的に求めておき、
この基準データを基に、管理目標範囲に納めるのに必要
な操作変更量を算出する。
る操作変更の方法を上記の高炉数学モデルを用いて計算
することができる。具体的には、あらかじめモデルを用
いて計算された各操作量（送風量、酸素富化量、調湿
量、補助燃料（ＰＣＩ、タール）量、コークス比等）に
対する溶銑温度の変化量およびそれに達するまでの時間
（応答時間）を基準データとして定量的に求めておき、
この基準データを基に、管理目標範囲に納めるのに必要
な操作変更量を算出する。
【００３０】操業者は、これに基づいて操作変更を行え
ばよいのであるが、どのような操作アクションをとるか
は、状況に応じて操業者の判断に委ねられる。なお、操
作変更は自動的に行われるようにあらかじめ定めておく
ことも可能であり、望ましい。
ばよいのであるが、どのような操作アクションをとるか
は、状況に応じて操業者の判断に委ねられる。なお、操
作変更は自動的に行われるようにあらかじめ定めておく
ことも可能であり、望ましい。
【００３１】本発明方法を実施するにあたっては、高炉
内の流動、伝熱、およびモデルで取り扱う反応に関する
微分方程式の非定常計算を時々刻々行う必要があるが、
現在のコンピュータの演算スピードをもってすれば、充
分可能である。
内の流動、伝熱、およびモデルで取り扱う反応に関する
微分方程式の非定常計算を時々刻々行う必要があるが、
現在のコンピュータの演算スピードをもってすれば、充
分可能である。
【００３２】上記本発明方法によれば、炉熱ないしは炉
内状態の変化の将来予測が可能となるので、この方法を
実炉の炉熱管理システム組み込むことによって炉熱管理
の精度を高め、高炉の安定操業に大きく寄与することが
できる。
内状態の変化の将来予測が可能となるので、この方法を
実炉の炉熱管理システム組み込むことによって炉熱管理
の精度を高め、高炉の安定操業に大きく寄与することが
できる。
【００３３】
【実施例】実炉（炉内容積：５０００ｍ3 ）に対して本
発明方法を適用し、その有効性を調査した。
発明方法を適用し、その有効性を調査した。
【００３４】結果の一例を図４に示す。同図において、
直接還元反応修正係数および間接還元反応修正係数と
は、それぞれ、前述したように計算反応量と実績反応量
とが一致するように理論反応量を修正した際の理論反応
速度定数の修正係数である。
直接還元反応修正係数および間接還元反応修正係数と
は、それぞれ、前述したように計算反応量と実績反応量
とが一致するように理論反応量を修正した際の理論反応
速度定数の修正係数である。
【００３５】図４には、操業操作条件を入力して計算さ
れる炉内反応量が炉頂ガス組成を用いて算出される実績
炉内反応量に一致するようにモデルの炉内反応速度を修
正し、刻々の操業データを用いて炉内状態を計算し、溶
銑温度の現状推定と将来予測（着目時点から６時間先ま
での予測）を行った結果も図示した。溶銑温度の現状推
定（実線で表示）と実績（○印で表示）とはよく一致
し、また、６時間毎に行った溶銑温度の将来予測の推移
（実線）も実績（○印）の溶銑温度の動向をよくとらえ
ている。
れる炉内反応量が炉頂ガス組成を用いて算出される実績
炉内反応量に一致するようにモデルの炉内反応速度を修
正し、刻々の操業データを用いて炉内状態を計算し、溶
銑温度の現状推定と将来予測（着目時点から６時間先ま
での予測）を行った結果も図示した。溶銑温度の現状推
定（実線で表示）と実績（○印で表示）とはよく一致
し、また、６時間毎に行った溶銑温度の将来予測の推移
（実線）も実績（○印）の溶銑温度の動向をよくとらえ
ている。
【００３６】この結果から、炉内反応速度を考慮した本
発明の高炉数学モデルによる炉熱予測が可能であること
が明かである。
発明の高炉数学モデルによる炉熱予測が可能であること
が明かである。
【００３７】
【発明の効果】本発明方法によれば、高炉において、刻
々、非定常的に変化する炉熱の動向を予測することが可
能であり、この方法を実炉の炉熱管理システムに組み込
めば、炉熱管理の精度向上に大きな効果がある。
々、非定常的に変化する炉熱の動向を予測することが可
能であり、この方法を実炉の炉熱管理システムに組み込
めば、炉熱管理の精度向上に大きな効果がある。
【図１】本発明方法に使用する高炉数学モデルの構成図
である。
である。
【図２】本発明方法に使用する高炉数学モデルの基本解
析フローである。
析フローである。
【図３】炉内反応速度を考慮した高炉数学モデルによる
炉熱予測の解析ロジックを示す図である。
炉熱予測の解析ロジックを示す図である。
【図４】本発明方法を実炉に適用した結果の一例を示す
図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項１】高炉内の流動、伝熱に加え、炉内で生じる
主要な反応の速度を考慮した、炉内の気体、固体および
液体の移動現象を追跡できる高炉数学モデルに刻々の操
業データを入力して計算される炉内反応量が炉頂ガス組
成、装入物条件および送風条件を用いて算出される実績
の炉内反応量に一致するように、高炉数学モデルの炉内
反応速度を修正しつつ刻々の操業データを用いて溶銑温
度を計算し、着目した時点における操業条件を維持した
場合の溶銑温度の変化を予測計算することを特徴とする
高炉炉熱予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30636496A JP3287242B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 高炉炉熱予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30636496A JP3287242B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 高炉炉熱予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10147804A true JPH10147804A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3287242B2 JP3287242B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=17956173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30636496A Expired - Fee Related JP3287242B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 高炉炉熱予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287242B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019019385A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶銑温度予測方法、溶銑温度予測装置、高炉の操業方法、操業ガイダンス装置、溶銑温度制御方法、及び溶銑温度制御装置 |
| JP2021046569A (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 日本製鉄株式会社 | パラメータ決定装置、パラメータ決定プログラム及びパラメータ決定方法 |
| JP2022010199A (ja) * | 2017-03-10 | 2022-01-14 | 荏原環境プラント株式会社 | プロセス管理支援装置および方法 |
-
1996
- 1996-11-18 JP JP30636496A patent/JP3287242B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022010199A (ja) * | 2017-03-10 | 2022-01-14 | 荏原環境プラント株式会社 | プロセス管理支援装置および方法 |
| JP2019019385A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶銑温度予測方法、溶銑温度予測装置、高炉の操業方法、操業ガイダンス装置、溶銑温度制御方法、及び溶銑温度制御装置 |
| JP2021046569A (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 日本製鉄株式会社 | パラメータ決定装置、パラメータ決定プログラム及びパラメータ決定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3287242B2 (ja) | 2002-06-04 |
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