熱風炉操業推算装置、熱風炉操業推算方法、及びコンピュータプログラム
【課題】 熱風炉の状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握する。
【解決手段】 炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２が、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを熱風炉シミュレーション部５０３に与えると、炉別・サイクル別送風温度ＢＴkin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkin、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅkin、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが得られる。評価値算出部５０４は、これらの情報を用いて評価値Ｙを求める。炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値Ｙに基づいて、最適であると見なせる炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定し、出力する。
【解決手段】 炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２が、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを熱風炉シミュレーション部５０３に与えると、炉別・サイクル別送風温度ＢＴkin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkin、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅkin、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが得られる。評価値算出部５０４は、これらの情報を用いて評価値Ｙを求める。炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値Ｙに基づいて、最適であると見なせる炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定し、出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風炉操業推算装置、熱風炉操業推算方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を高炉の要求に応じた状態に変更するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
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、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、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送風期間とを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。
【０００３】
このような熱風炉における将来の状態を、熱風炉シミュレータを用いて計算し、計算した結果に基づいて熱風炉を操業することにより、熱風炉における熱効率を向上させることが行われている。
特許文献１では、複数の制御パラメータの操業実績値を用いて熱風炉の将来の状態を予測し、続いて制御パラメータのうち１つを微小量変化させた上で熱風炉の将来の状態を予測することを複数のパラメータのそれぞれについて実行し、その結果から、各制御パラメータの制御パラメータの修正量を求めるようにしている。具体的に、特許文献１では、複数の制御パラメータとして、１サイクル中の燃焼期間における混合ガスのガスカロリーと、１サイクル中の燃焼期間の前期・後期におけるドーム温度と、１サイクル中の燃焼期間の前期・後期における混合ガスの流量とを採用している。
【０００４】
また、特許文献２では、まず、熱風炉シミュレータにおける熱風炉シミュレーションの結果、珪石煉瓦下部温度が珪石煉瓦下部制約温度条件（珪石煉瓦下部温度が制約温度より高く、且つ、珪石煉瓦下部温度と制約温度との差が所定値よりも小さいという条件）を満たさないと判定した場合には、送風時間の伸縮処理を行う。具体的には、送風設定温度を維持できない場合には送風時間を縮め、送風設定温度まで余裕がある場合には送風時間を伸ばし、珪石煉瓦下部温度が制約温度条件を満たさない場合には送風時間を縮めるようにしている。そして、修正した送風時間の下で熱風炉シミュレータを再度実行し、送風時間を修正する前の出熱量と、送風時間を修正した後の出熱量との差から、熱風炉における余剰又は不足の熱量を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２５４４６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高炉では、高炉における還元反応が適切に行われなくなり、高炉側の操業が不安定になること等、様々な要因で出銑量を一時的に低下させる場合がある。このような場合には、熱風炉から供給する熱風を減風・減温させる（熱風の減風・減温の少なくとも何れか一方を行う）ことが望まれる（以下の説明では、熱風炉から供給する熱風を減風・減温させている状態を、必要に応じて「減風・減温状態」と称する）。ここで、減風とは、熱風炉から高炉へ供給する熱風の送風流量を低減させることであり、減温とは、熱風炉から高炉へ供給する熱風の温度を低減させることである。
低コストで銑鉄の生産をするために、原料・燃料を低コストのものにすると共に、使用する燃料が出来るだけ少なくなるように高炉の操業を行うことが求められる状況下では、高炉からの出銑量を一時的に低下させる頻度が多くなる。そうすると、熱風炉を減風・減温状態にするメリットが増大する。熱風炉への投入熱量をより小さくすることができるからである。
【０００７】
このようにして出銑量を低下させ、熱風炉の状態を減風・減温状態にした後、出銑量を低下させなければならない要因が取り除かれ、出銑量を増加させる場合、熱風炉から供給する熱風を増風・増温させる（熱風の増風・増温の少なくとも何れか一方を行う）必要がある（以下の説明では、熱風炉から供給する熱風を増風・増温させている状態を、必要に応じて「増風・増温状態」と称する）。効率よく銑鉄を製造するためには、増加させる出銑量に応じた流量・温度の熱風をいち早く高炉に供給する必要がある。
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術では、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでの時間（サイクル数）を正確に把握することができなかった。このため、従来は、出銑量を一時的に低下させる場合であっても、熱風炉への投入熱量を大きく低下させずに、出銑量の増加を待つようにしていた。よって、減風・減温状態のときの熱風炉への投入熱量を十分に低減させることができず、熱風炉に無駄な熱量を投入することになり、省コスト化を図ることが困難になる。
【０００９】
以上のように、従来の技術では、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでの時間を正確に把握することができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱風炉操業推算装置は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算装置であって、前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション手段と、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定手段と、を有し、前記炉別・サイクル別の投入熱量決定手段は、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする。
【００１１】
本発明の熱風炉操業推算方法は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算方法であって、前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、炉別・サイクル別送風時間、及び炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション工程と、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出工程と、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定工程と、を有し、前記炉別・サイクル別の投入熱量決定工程は、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、前記熱風炉操業推算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う。次に、その計算の結果に基づいて、複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する。次に、その算出した評価値に基づいて、複数の熱風炉の操業を高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別投入熱量を決定する。このようにして炉別・サイクル別投入熱量を決定するに際し、炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを評価値に基づいて判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前述して計算を繰り返し行い、炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の炉別・サイクル別投入熱量を出力する。よって、熱風炉の状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱風炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】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。
【図３】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４】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５】熱風炉制御計算機の機能的な構成の一例を示す図である。
【図６】熱風炉制御計算機が行う処理の一例を概念的に説明する図である。
【図７】熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。
【図８】熱風炉シミュレーション部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図９】炉別残熱量算出部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図１０】熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１００４の熱風炉シミュレータ実行処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】図１０のステップＳ１００２、Ｓ１００７における炉別残熱量算出処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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り、高炉への送風に熱を与える蓄熱室１０１と、蓄熱室１０１を加熱するための燃焼室１０２と、熱風の温度調節を行うための混冷室１０３と、を有している。
【００１６】
燃焼室１０２では、ガス供給ダクト１１２から吹き込まれるＢＦＧとＣＯＧとＬＤＧとの混合ガス（燃焼ガス）及び燃焼空気供給ダクト１１３から吹き込まれる燃焼空気とを燃焼バーナ１０８で燃焼させ、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加熱して熱を蓄える。
【００１７】
図１に示す例では、この蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、シリカを主成分とする珪石煉瓦１１１が積層されており、これらの粘土煉瓦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ている。
ガス供給ダクト１１２には、ガス遮断弁１３０、ガスバタフライ弁１３１、及び燃焼ガス流量計１３２が設けられており、ガスバタフライ弁１３１を開閉することにより、燃焼室１０２に流入する燃焼ガスの流入量を調節することができる。
【００１８】
燃焼空気供給ダクト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。
燃焼空気供給ダクト１１３には、空気流量計１２７、空気バタフライ弁１２８、及び空気遮断弁１２９が設けられている。燃焼空気供給ダクト１１３には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入されるようにしている。
蓄熱室１０１の下端部には、ダクト１１４が設けられており、このダクト１１４は、Ｎ2、ＣＯ2等を含む燃焼ガスを排出するためのガス排出ダクト１１９と、ダクト１１４を介して蓄熱室１０１に冷風を供給するための冷風導入ダクト１１６と、に分岐される。
ガス排出ダクト１１９には、煙道弁１２６が設けられている。
【００１９】
冷風導入ダクト１１６には、送風弁１２４、及び送風バタフライ弁１２５が設けられており、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。
また、混冷室１０３には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト１１７が接続されている。この熱風排出ダクト１１７には、熱風弁１２１が設けられている。
また、冷風導入ダクト１１６の送風バタフライ弁１２５より上流側には、混冷室１０３に繋がるダクト１１８が設けられている。このダクト１１８には、冷風弁１２２と、冷風バタフライ弁１２３とが設けられている。
【００２０】
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。尚、以下の説明では、ＢＦＧガスとＣＯＧガスとＬＤＧガスとを「燃焼ガス」と総称する。
図２（ａ）に示すように、燃焼期間において、蓄熱室１０１に熱を蓄える場合には、送風弁１２４、冷風弁１２２、及び熱風弁１２１を完全に閉じて、ガス供給ダクト１１２及び燃焼空気供給ダクト１１３を介して燃焼室１０２内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気はバーナ１０８によって燃焼され、この燃焼ガスは、蓄熱室１０１の粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通って、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を蓄熱する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト１１９を介して排ガスとして煙道に排出される。ここで、通常は、珪石煉瓦１１１の最下部での最低温度は変態点温度以下とならないように管理される。また、粘土煉瓦１０９の最下部での温度の下限値は（排ガス温度が高くならないようにできるだけ低く）一定値に管理される。本実施形態では、珪石煉瓦１１１の下端部の最低温度の管理値を基準温度と記す。
【００２１】
蓄熱室１０１への蓄熱が完了すると、図２（ｂ）に示すように、煙道弁１２６、空気遮断弁１２９、及びガス遮断弁１３０を完全に閉じて、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。
【００２２】
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し、破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、燃焼空気の流れを示している。
図３では、１基の高炉に対して４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄを付帯させた場合を例に挙げて示している。また、これら４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図４は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図４に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で１サイクルを構成するようにしている（図４に示す「１サイクル＝切り替え時間４０１＋燃焼時間４０２＋切り替え時間４０１＋送風時間４０３」の部分を参照）。そして、熱風を供給する順番で前後（隣接）する２基（例えば熱風炉１と熱風炉２）の送風時間の一部をラップさせるようにする。更に、図４に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしているので、熱風を供給する順番で隣接しない２基（例えば熱風炉１と熱風炉３）については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となり、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となるようにする。また、本実施形態では、全てのサイクルにおいて、送風時間が同じ時間である場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
［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を有している。制御装置３００は、熱風炉制御計算機３０１と、入出力装置３０２と、流量調節計３０４と、温度調節計３０５と、開度調節計３１３ａ〜３１３ｄと、を有している。
熱風炉制御計算機３０１は、予め設定される入力データをもとに熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を行うための演算を行う。熱風炉制御計算機３０１に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置３０２を介して行われる。入出力装置３０２に入力される情報としては、例えば、以下のようなものがある。
まず、熱風炉のオペレータによる入力装置３１２の操作に基づく情報として、以下の情報がある。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の目標値（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm（ただし、目標送風時間Ｂｔｉｍｅmは固定値））。
・設備負荷（炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin）の初期値。
・操業制約・設備制約（後述する制約条件）の上下限値
・熱風炉１００を構成する設備（粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１等）・ガス（燃焼ガス・燃焼空気等）の既知データ（物理定数・設備定数）。
この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入出力装置３０２に入力される。
ここで、添字ｉ（添字に「，」が付されているものについては、「，」の後に表示されているｉ）は、熱風炉１００を表す。本実施形態では、熱風炉１００ａ〜１００ｄは４基なので、ｉは１〜４となる。また、添字ｎは、サイクルを表し、添字ｍは、目標値であることを表す。
【００２４】
また、操業実績を示す情報としては、例えば、以下のようなものがある。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄから高炉に排出される熱風の温度（送風温度）を測定する熱風温度計３１０により測定された送風温度ＢＴ。
・珪石煉瓦１１１の下端の温度（珪石煉瓦下端温度）を炉毎に測定する珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,i。
・送風機３０６から送風された冷風の流量（冷風流量）を測定する送風流量計３０７で測定された冷風流量（＝送風流量）。
・送風機３０６から送風された冷風の温度を測定する冷風温度計３０８により測定された冷風温度。
また、図示を省略するが、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに付帯するその他センサから出力されるその他の操業実績を示す情報も入出力装置３０２に入力される。
【００２５】
本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、入力された情報等をもとに、投入熱量計算プログラムを実行して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに投入する投入熱量を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算し、その結果を用いて、燃焼ガスの流量を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算する。そして、熱風炉制御計算機３０１は、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに対応して設けられている流量調節計３０４ａ〜３０４ｄに対して、燃焼ガスの流量を指示する。
流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、熱風炉制御計算機３０１から指示された流量が指示通りになるように、ガスバタフライ弁１３１ａ〜１３１ｄの開閉動作を調節する。
【００２６】
また、熱風炉制御計算機３０１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た温度を、熱風炉１００ａ〜１００ｄから排出される熱風の温度の目標値として、温度調節計３０５に設定する。温度調節計３０５は、送風バタフライ弁１２５ａ〜１２５ｄの開閉動作を調節する開度調節計３１３ａ〜３１３ｄに対して、目標開度を指示する。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の開度を開けて、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の開度を閉めて、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、熱風温度が低く、後行して送風する熱風炉１００は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高いので、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、１基の熱風炉１００で送風している期間中に送風温度が高い場合は冷風バタフライ弁１２３を開けて冷風を熱風に混入させて送風温度を調節する。１基の熱風炉１００で送風している期間では、送風バタフライ弁の開度は一定にしておく。
送風機３０６は、送風流量調節計３０９に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計３０９の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算機３０１は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に行わせる。
【００２７】
特に、本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、熱風炉１００ａ〜１００ｄを減風・減温状態にした後、増風・増温を行って、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操炉条件を目標値（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm）に変更するために必要な炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを算出し、オペレータに報知するための処理を行うことを特徴としている。したがって、以下では、このような処理の説明に必要な部分のみの構成及び動作を説明し、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。尚、以下の説明では、前述した目標値を必要に応じて「要求操炉条件」と称する。
熱風炉制御計算機３０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。前述したプログラムは、例えば、ＨＤＤに記憶され、ＣＰＵにより実行される。
【００２８】
［熱風炉制御計算機３０１の機能構成］
（概要）
図５は、熱風炉制御計算機３０１の機能的な構成の一例を示す図である。
図５に示すように、熱風炉制御計算機３０１は、炉別残熱量算出部５０１と、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２と、熱風炉シミュレーション部５０３と、評価値算出部５０４と、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５と、を有する。
【００２９】
図６は、熱風炉制御計算機３０１が行う処理の一例を概念的に説明する図である。
図６において、Ｑin,sは、減風・減温状態にする前の各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの投入熱量（総量）である（添字ｓは、減風・減温状態にする前であることを表す）。Ｑminは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄが最低限保っていなければならない最低熱量（総量）を表す。最低熱量Ｑminは、熱風炉１００に備わる煉瓦の特性や、操業条件等によって定まるものである。Ｑrmは、最低熱量Ｑminを基準（「０」）としたときの各熱風炉１００ａ〜１００ｄの熱量（残熱量）である。尚、図６では、残熱量Ｑrmが一定であるように示しているが、残熱量Ｑrmは、時々刻々と変化するものである。
【００３０】
Ｑin,1〜3（図６の斜線部）は、それぞれ、増風・増温を開始してから、１サイクル目、２サイクル目、３サイクル目における各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの投入熱量から高炉への送風で失われた各熱風炉の熱量を引いたいわゆる各熱風炉蓄熱量増量分である。図６に示す例では、増風・増温を開始してから３サイクルで要求操炉条件に従う状態になっている。
尚、図６に示すサイクル１〜３は、基準となる熱風炉１００（例えば熱風炉１００ａ）におけるサイクルを表す。例えば、基準となる熱風炉１００を熱風炉１００ａとした場合、熱風炉１００ａのサイクル１の期間において、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに投入される投入熱量の総量がＱin,1となる。
【００３１】
本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、計算を開始するタイミングにおける各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを計算し、この残熱量Ｑrm,iを基準（「０」）として、増風・増温を開始してから要求操炉条件に従う状態になるまでの間の、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの最適値を計算する。
【００３２】
（熱風炉シミュレーション部５０３）
熱風炉シミュレーション部５０３は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉１００で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。
図７は、熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。ここでは、蓄熱室１０１における熱風炉モデルの一例を示す。
本実施形態で説明する熱風炉モデルでは、蓄熱室１０１の形が円筒であるとする。そして、その円筒を軸に沿って切った断面（二次元平面）における熱収支を表すモデル式を構築する。
【００３３】
図７に示すように、例えば、珪石煉瓦１１１は、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と、炉壁煉瓦７０２とにより表され、この炉壁煉瓦７０２は、更に、鉄皮７０２ａ、耐火煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）７０２ｂ〜７０２ｄ、キャスタブル７０２ｅ、鉄皮７０２ｆにより構成される。珪石煉瓦１１１のモデル式では、これらについての前述した二次元平面の伝熱が表現される。他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても、珪石煉瓦１１１と同様に、前述した二次元平面の伝熱が表現される。
【００３４】
本実施形態の熱風炉モデルでは、燃焼時において、燃焼ガスと蓄熱煉瓦（珪石）７０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と炉壁煉瓦７０２との間の伝熱は、対流熱伝達と輻射熱伝達によるものとする。また、送風時において、冷風と蓄熱煉瓦（珪石）７０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と炉壁７０２との間と、炉壁７０２と大気との間の伝熱は、対流熱伝達によるものとする。また、炉壁７０２内は、熱伝導による伝熱がなされるものとする。また、蓄熱煉瓦（珪石）７０１は、通過口が存在することによる寸法換算を行う。また、高さ方向の熱伝導は無視するものとする。これらの仮定は、他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても同じである。
【００３５】
まず、ガスの熱収支を表すモデル式は、以下の（１）式で表される。また、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（２）式で表される。また、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（３）式で表される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
（１）式〜（３）式における記号の意味は、以下の通りである。
【００３８】
ρ：密度［ｋｇ／ｍ3］
Ｃp：比熱［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］
Ｓ：断面積［ｍ2］（前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の（正味の）切り口面積）
ｖ：流速［ｍ／ｓ］
Ｔ：温度［Ｋ］
ｈ：熱伝達率［Ｗ／ｍ2・Ｋ］
Ａ：接触面積［ｍ2］
Ｌ：高さ［ｍ］（炉底を０とする）
ε：放射率［−］
ｚ：高さ方向の位置［ｍ］
ｔ：時間［ｓ］
Ｇ：ガス
ＣＨ：蓄熱煉瓦
Ｗ：炉壁煉瓦
Ｗｂ：炉壁煉瓦の構成煉瓦（珪石煉瓦１１１であれば、耐火煉瓦（珪石）７０２ａ、耐熱煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）７０２ｂ〜７０２ｄ、キャスタブル７０２ｅ、鉄皮７０２ｆ）
Ｗｂ−１、Ｗｂ＋１：Ｗｂで特定される煉瓦の隣の煉瓦（耐熱煉瓦（Ａ）がＷｂであれば、Ｗｂ−１は耐火煉瓦（珪石）７０２ａであり、Ｗｂ＋１は、耐熱煉瓦（Ｂ））
δ：ステファンボルツマン定数
【００３９】
熱風炉シミュレーション部５０３は、（１）式〜（３）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。
図８は、熱風炉シミュレーション部５０３の詳細な機能構成の一例を示す図である。
熱風炉シミュレーション部５０３は、燃焼時シミュレーション部８０１と、送風時シミュレーション部８０２とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部８０１))
燃焼時シミュレーション部８０１は、燃焼期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
燃焼時シミュレーション部８０１は、使用ガス容量算出部８０１ａと、モデル式計算部８０１ｂとを有する。
【００４０】
＜使用ガス容量算出部８０１ａ＞
使用ガス容量算出部８０１ａは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを入力する。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、全投入熱量Ｑinに、炉別・サイクル別蓄熱分担率αin（Σαin＝１）を乗じることにより算出することもできる。よって、全投入熱量Ｑinと、炉別・サイクル別蓄熱分担率αinとを入力することも、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを入力することと等価である。
【００４１】
また、使用ガス容量算出部８０１ａ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期間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８０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスのガスカロリー（ガス組成単位熱量）［Ｊ／Ｎｍ3］を入力する。
使用ガス容量算出部８０１ａは、以上の入力した情報に基づいて、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量［Ｎｍ3］を算出してモデル式計算部８０１ｂに出力する。
【００４２】
＜モデル式計算部８０１ｂ＞
モデル式計算部８０１ｂは、使用ガス容量算出部８０１ａから、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部８０１ｂは、ガス燃焼温度ＴG［℃］、密度ρG［ｋｇ／ｍ3］、比熱Ｃp,G［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］を入力する。ここで、添字Ｇは、ガスを表す。
そして、モデル式計算部８０１ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで（１つの燃焼期間）の、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in
・炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in
・炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in
・炉別・サイクル別燃焼効率ηin
【００４３】
尚、ガスボリュームＶGは、（１）式の左辺の「ＳG×ｖG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in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。
【００４４】
以上の使用ガス容量算出部８０１ａとモデル式計算部８０１ｂの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。尚、サイクル数は、使用ガス容量算出部８０１ａが入力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inで識別される。
【００４５】
((送風時シミュレーション部８０２))
送風時シミュレーション部８０２は、送風期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
送風時シミュレーション部８０２は、各炉運転内容指示部８０２ａと、モデル式計算部８０２ｂと、送風流量・温度決定部８０２ｃとを有する。
【００４６】
＜各炉運転内容指示部８０２ａ＞
各炉運転内容指示部８０２ａは、モデル式計算部８０１ｂから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inと炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,inとを入力する度に（燃焼時シミュレーション部８０１において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に）計算を開始する。ここでは、１秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
【００４７】
各炉運転内容指示部８０２ａは、後述する送風流量・温度決定部８０２ｃで決定された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を、計算対象の時間の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」とする。そして、各炉運転内容指示部８０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitをモデル式計算部８０２ｂに出力すると共に、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitを送風流量・温度決定部８０２ｃ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ＢＶitになる。また、前記において、添字ｔは時間を表す。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部８０２ｃで「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」が決定されていないので、各炉運転内容指示部８０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitの初期値を採用する。
【００４８】
＜モデル式計算部８０２ｂ＞
モデル式計算部８０２ｂは、モデル式計算部８０１ｂから、蓄熱煉瓦の温度ＴCH,inと炉壁煉瓦の構成煉瓦の温度ＴWb,inとを入力する。
また、モデル式計算部８０２ｂは、密度ρG、及び比熱ＣP,Gを入力する。
また、モデル式計算部８０２ｂは、各炉運転内容指示部８０２ａから、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitを入力する。ここで、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitに時間ｔを掛けた値がガスボリュームＶGとなる。
そして、モデル式計算部８０２ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、送風期間における計算対象の時間ｔでの熱収支の計算を繰り返し行い、炉別・時間別ガス温度ＴG,itを、送風流量・温度決定部８０２ｃに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式（（１）式及び（２）式）熱伝達率ｈG,CHの値が異なる。
【００４９】
＜送風流量・温度決定部８０２ｃ＞
送風流量・温度決定部８０２ｃは、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、各炉運転内容指示部８０２ａから、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、モデル式計算部８０２ｂから、炉別・時間別のガスの温度ＴG,itを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、冷風温度ＴCWを入力する。
【００５０】
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、入力した情報を用いて、以下の（４）式〜（６）式により、目標送風温度ＢＴm及び目標送風流量ＢＶmが得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶi(t+1)、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を算出する。そして、算出された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」は、前述したように、各炉運転内容指示部８０２ａに出力される。すなわち、「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」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。
【００５１】
【数２】
【００５２】
送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴGit、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳit、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」を、（４）式〜（６）式の右辺に与えて、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in及び炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを算出する。尚、本実施形態では、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,inは、固定値である。また、添字ｋは結果を表す。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inの中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inとする。
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、これらの「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を出力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、燃焼効率ηinを算出して出力する。燃焼効率ηinは、燃焼終了時の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、送風終了時に得られる送風期間中の炉別・サイクル別送風温度ＢＴin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶinによって算出される炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Ｑｂｆinから、以下の（７）式で算出されるものである。ここで、炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Ｑｂｆinは、以下の（８）式で与えられる。（８）式の記号の意味は、前述した通りである。
【００５３】
【数３】
【００５４】
（炉別残熱量算出部５０１）
図５の説明に戻り、炉別残熱量算出部５０１は、計算を開始する時刻における炉別残熱量Ｑrm,iを算出する。
【００５５】
図９は、炉別残熱量算出部５０１の詳細な機能構成の一例を示す図である。
図９において、炉別残熱量算出部５０１は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１と、第２の煉瓦下端温度判定部９０２と、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４と、該当炉残熱量算出部９０５と、残熱量記憶部９０６と、第２の残熱量判定部９０７と、第２の送風流量変化分決定部９０８と、第３の送風流量変化分決定部９０９と、第３の残熱量判定部９１０と、を有する。
【００５６】
((第１の煉瓦下端温度判定部９０１))
第１の煉瓦下端温度判定部９０１は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。
((第２の煉瓦下端温度判定部９０２))
第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１により、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていると判定されると、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iのうち、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあるか否かを判定する。
【００５７】
この判定の結果、第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあると判定すると、当該炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iを有する熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iは、最低熱量Ｑminとなる（「０」となる）。よって、残熱量記憶部９０６は、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iとして「０」を記憶する。
【００５８】
((第１の送風流量変化分決定部９０３))
第１の送風流量変化分決定部９０３は、第２の煉瓦下端温度判定部９０２により、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがないと判定されると、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとする。第１の送風流量変化分決定部９０３は、この新たな目標送風流量ＢＶmを炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、熱風炉シミュレーション部５０３から第１の残熱量判定部９０４に出力される。
【００５９】
((第１の残熱量判定部９０４))
第１の残熱量判定部９０４は、熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を入力する。そして、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６０】
この判定の結果、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがなければ、第１の送風流量変化分決定部９０３は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを更に決定して新たな目標送風流量ＢＶmを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、新たな目標送風流量ＢＶmを熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そうすると、熱風炉シミュレーション部５０３から、新たな「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が第１の残熱量判定部９０４に入力される。すなわち、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉが見つかるまで、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４との処理を繰り返し行う。
【００６１】
((該当炉残熱量算出部９０５、残熱量記憶部９０６))
該当炉残熱量算出部９０５は、第１の残熱量判定部９０４により、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあると判定されると、当該熱風炉ｉに対して熱風炉シミュレーション部５０３により算出された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。残熱量記憶部９０６は、算出された当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを記憶する。
【００６２】
((第２の残熱量判定部９０７))
第２の残熱量判定部９０７は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしたか否かを判定する。
全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iの計算が終了したことになる。これら熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iは、残熱量記憶部９０６から炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２（図５を参照）に出力される。
【００６３】
((第２の送風流量変化分決定部９０８))
第２の送風流量変化分決定部９０８は、第２の残熱量判定部９０７により、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていない場合に、次の処理を行う。
まず、第２の送風流量変化分決定部９０８は、第１の残熱量判定部９０４により、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると判定された熱風炉ｉに対して熱風炉シミュレーション部５０３により算出された「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」を固定値とするように、熱風炉シミュレーション部５０３に指示する。このとき、第２の送風流量変化分決定部９０８は、複数の熱風炉ｉについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを固定値とした場合には、その総和ΣＢＶk,inを計算する。
【００６４】
そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、現在の目標送風流量ＢＶmから、固定値とされた「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」の総和ΣＢＶk,inを減算した送風流量ＢＶ´（ＢＶ´＝ＢＶm−ΣＢＶk,in）を基準に、目標送風流量ＢＶmの増減分ΔＢＶを決定する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算又は減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部５０３から、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、第１の残熱量判定部９０４に出力される。
そして、前述したように、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６５】
((第３の送風流量変化分決定部９０９))
第３の送風流量変化分決定部９０９は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１により、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていないと判定すると、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、目標送風流量ＢＶmに減少分ΔＢＶを減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部５０３から、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、第３の残熱量判定部９１０に出力される。
【００６６】
((第３の残熱量判定部９１０))
第３の残熱量判定部９１０は、熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を入力する。そして、第３の残熱量判定部９１０は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkinが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしたか否かを判定する。
【００６７】
この判定の結果、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしていななければ、第３の送風流量変化分決定部９０９は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定して新たな目標送風流量ＢＶmを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、新たな目標送風流量ＢＶmを熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そうすると、熱風炉シミュレーション部５０３から、新たな「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が第３の送風流量変化分決定部９０９に入力される。すなわち、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たすまで、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４との処理を繰り返し行う。
【００６８】
そして、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たすと、第３の残熱量判定部９１０は、そのときに熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を第１の残熱量判定部９０４に出力する。そして、前述したように、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６９】
以上の第１の煉瓦下端温度判定部９０１と、第２の煉瓦下端温度判定部９０２と、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４と、該当炉残熱量算出部９０５と、第２の残熱量判定部９０７と、第２の送風流量変化分決定部９０８と、第３の送風流量変化分決定部９０９と、第３の残熱量判定部９１０の処理は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iの計算が終了するまで繰り返し行われる。
【００７０】
（評価値算出部５０４）
図５の説明に戻り、評価値算出部５０４は、熱風炉シミュレーション部５０３から、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを入力する。
そして、評価値算出部５０４は、入力した情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件（制約式）と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件（制約式）を満たす範囲で、最も小さな評価値Ｙを算出する。評価値Ｙは、以下の（９）式で定められるものである。
Ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２） ・・・（９）
（９）式の右辺は、決定変数ｘ１、ｘ２とする評価関数を表す。
また、これら決定変数ｘ１、ｘ２は、それぞれ以下の（１０）式、（１１）式で表される。
【００７１】
【数４】
【００７２】
ここで、（１０）式において、cost１は、出銑量単位重さ当たりの収益である。
また、IRONmは、目標操業時の出銑量である。
また、IRONnは、ｎサイクル目の炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,inに基づいて操業した場合の出銑量である。
また、（１１）式において、cost２は、ガス単位量当たりのコストである。
【００７３】
以上のように、決定変数ｘ１は、減風・減温状態にしたことによる高炉の出銑機会の損失（コストの損失）を評価するものである。一方、決定変数ｘ２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおいて畜熱量を増やすために使用するガスのコストを評価するためのものである。
【００７４】
（炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２）
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、減風・減温の状態から、要求操炉条件に応じた状態（高炉からの要求に応じた状態）に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」を決定するものであり、図５に示す各ブロックの中枢となる部分である。尚、要求操炉条件は、熱風炉１００ａ〜１００ｄを、減風・減温状態にする前の元の状態に戻すという条件でも、そうでない条件でもよい。
まず、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力すると、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定する処理を開始する。
【００７５】
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、現在の炉別残熱量Ｑrm,iの計算を炉別残熱量算出部５０１に指示して、炉別残熱量算出部５０１から現在の炉別残熱量Ｑrm,iを入力する。
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、設備負荷（炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin）の初期値を入力する。これらは、現在の操業に応じたものであり、以下に説明する繰り返し計算の最初の計算で使用されるものである。ここで、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とする値であるとする。
【００７６】
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値算出部５０４から評価値Ｙを入力して、その履歴を記憶しておく。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、前回、熱風炉シミュレーション部５０３に出力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、評価値Ｙの履歴とに基づいて、より値が低い評価値Ｙを得るために、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。この判断のロジックは、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更量は、このロジックに応じて定まるものである。
【００７７】
ここで、前述したように、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とする値である。すなわち、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iに対して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄにどれだけの熱量の熱を投入すればよいのかをサイクル毎に定めたものである。本実施形態では、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iの入力があってから、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更を行う。
【００７８】
そして、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、変更後の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。これにより、熱風炉シミュレーション部５０３で、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in」が得られ、これらを用いて、評価値算出部５０４で、「評価値Ｙ」が得られる。
【００７９】
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したか否かを判定する。この判定は、評価値Ｙが一定値以上変化しなくなったか否か（すなわち収束したか否か）、又は、繰り返しの計算の回数（評価値Ｙの個数）が所定回数になったか否か等により行うことができる。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５に出力する。
【００８０】
（炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５）
炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５は、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２から出力された炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを表示装置３０３（図３を参照）に表示するための表示データを生成して、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に出力する。これにより、オペレータは、減風・減温状態から、要求操炉条件（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm）に戻すのに、何サイクル必要であり、各サイクルにおいて各熱風炉１００ａ〜１００ｄにどのくらいの熱量を投入すればよいのかを知ることができる。尚、オペレータが、このことを把握できる情報を表示すれば、どのような情報を表示するようにしてもよい。
【００８１】
［フローチャート］
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、熱風炉制御計算機３０１の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１００１において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、要求操炉条件に応じた状態（高炉からの要求に応じた状態）に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」を決定する計算を開始するか否かを判定する。この判定は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力したか否かによって行われる。
【００８２】
この判定の結果、計算を開始しないと判定した場合には、熱風炉制御計算機３０１が行うその他の公知の処理を行って、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
一方、計算を開始すると判定した場合には、ステップＳ１００２に進む。
ステップＳ１００２に進むと、炉別残熱量算出部５０１による炉別残熱量算出処理が行われる。この炉別残熱量算出処理により、現在の炉別残熱量Ｑrm,iが得られる。この炉別残熱量算出処理の詳細については後述する。
【００８３】
次に、ステップＳ１００３において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの初期値を設定する。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とした値である。そして、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、及び目標送風時間ＢＴｉｍｅmと、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、を熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
次に、ステップＳ１００４において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細については後述する。
【００８４】
次に、ステップＳ１００５において、評価値算出部５０４は、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件（制約式）と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件（制約式）を満たす範囲で、最も小さな評価値Ｙ（（９）式を参照）を算出する。
次に、ステップＳ１００６において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したか否かを判定する。この判定の結果、変更終了条件を満足した場合には、後述するステップＳ１００９に進む。一方、変更終了条件を満足していない場合には、ステップＳ１００７に進む。
【００８５】
ステップＳ１００７に進むと、炉別残熱量算出部５０１による炉別残熱量算出処理が行われる。この炉別残熱量算出処理により、現在の炉別残熱量Ｑrm,iが得られる。この炉別残熱量算出処理の詳細については後述する。
次に、ステップＳ１００８において、サイクル別投入熱量決定部５０２は、前回、熱風炉シミュレーション部５０３に出力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、評価値Ｙの履歴とに基づいて、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。そして、サイクル別投入熱量決定部５０２は、判断した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更量に応じて新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定する。この新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、ステップＳ１００７で得られた現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とした値である。
【００８６】
サイクル別投入熱量決定部５０２は、この新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、及び目標送風時間ＢＴｉｍｅmと、を熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そして、ステップＳ１００４に戻り、変更終了条件を満足するまで、ステップＳ１００４〜Ｓ１００８の処理を繰り返し行う。
そして、前述したように、変更終了条件を満足すると、ステップＳ１００９に進む。ステップＳ１００９に進むと、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５に出力する。そして、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５は、この最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを表示装置３０３（図３を参照）に表示するための表示データを生成して、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に出力する。そして、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
【００８７】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、図１０のステップＳ１００４の熱風炉シミュレータ実行処理の詳細を説明する。尚、この図１１の熱風炉シミュレータ実行処理は、後述する図１２のフローチャートにおいても実行されるものである。
まず、ステップＳ１１０１において、使用ガス容量算出部８０１ａは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを取得する。
次に、ステップＳ１１０２において、使用ガス容量算出部８０１ａは、計算を行うサイクルｎとして最初のサイクルを示す「１」を指定する。
次に、ステップＳ１１０３において、使用ガス容量算出部８０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量を算出する。
【００８８】
次に、ステップＳ１１０４において、モデル式計算部８０１ｂは、モデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、サイクルｎにおける燃焼開始から燃焼終了までの、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行う。この計算により、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in、炉別・サイクル別燃焼効率ηin」が得られる。
次に、ステップＳ１１０５において、モデル式計算部８０１ｂは、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in」を各炉運転内容指示部８０２ａに出力する。また、モデル式計算部８０１ｂは、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」を、これらの情報を要求した「炉別残熱量算出部５０１又は炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２」に出力する。
【００８９】
次に、ステップＳ１１０６において、送風流量・温度決定部８０２ｃは、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを取得する。
次に、ステップＳ１１０７において、各炉運転内容指示部８０２ａは、計算対象の時間ｔとしてｔ＝１［秒］を設定する。
次に、ステップＳ１１０８において、各炉運転内容指示部８０２ａは、計算対象の時間（ｔ＝１）の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」の初期値を決定し、モデル式計算部８０２ｂに与える。
【００９０】
次に、ステップＳ１１０９において、モデル式計算部８０２ｂは、モデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、送風期間における計算対象の時間ｔでの熱収支の計算を行う。この計算により、送風期間における計算対象の時間ｔでの「炉別時間別ガス温度ＴG,it、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in」が得られる。
次に、ステップＳ１１１０において、モデル式計算部８０２ｂは、送風期間が終了したか否かを判定する。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風期間ＢＴｉｍｅmを固定値としているので、この送風期間も固定値である。この判定の結果、送風期間が終了していない場合には、ステップＳ１１１１に進む。ステップＳ１１１１に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、計算対象の時間ｔに「１［秒］」を加算する。
【００９１】
次に、ステップＳ１１１２において、送風流量・温度決定部８０２ｃは、（４）式〜（６）式により、目標送風温度ＢＴm及び目標送風流量ＢＶmが得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶi、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を算出（決定）する。そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、各炉運転内容指示部８０２ａを介して、計算対象の時間（ｔ）の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」をモデル式計算部８０２ｂに与える。そして、送風期間が終了するまでの１秒毎の「炉別・時間別送風流量ＢＶi、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」が得られるまで、ステップＳ１１０９〜Ｓ１１１２の処理を繰り返し行う。
【００９２】
そして、前述したように、ステップＳ１１１０において、送風期間が終了したと判定すると、ステップＳ１１１３に進む。ステップＳ１１１３に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、サイクルｎが、ステップＳ１１０１で取得した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inで定まるサイクルＮとなったか否かを判定する。この判定の結果、サイクルｎがサイクルＮとなっていない場合には、ステップＳ１１１４に進む。ステップＳ１１１４に進むと、使用ガス容量算出部８０１ａは、計算を行うサイクルｎに「１」を加算する。そして、サイクルＮの送風期間が終了するまで、ステップＳ１１０３〜Ｓ１１１４の処理を繰り返し行う。
【００９３】
そして、サイクルｎがサイクルＮになると、ステップＳ１１１５に進む。ステップＳ１１１５に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風終了時に得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴG,it、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳit、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」を、（４）式〜（６）式の右辺に与えて、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in及び炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを算出する。また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風終了時に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inの中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inとする。また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、（７）式、（８）式により、燃焼効率ηinを算出する。
【００９４】
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、これらの「炉別・サイクル別送風温度ＢＴkin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkin、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅkin、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、燃焼効率ηin」を、これらの情報を要求した「炉別残熱量算出部５０１又は炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２」に出力する。これにより、図１１のフローチャートによる処理が終了する。
【００９５】
次に、図１２のフローチャートを参照しながら、図１０のステップＳ１００２、Ｓ１００７における炉別残熱量算出処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１２０１において、第１の煉瓦下端温度判定部９０１は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。この判定の結果、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていない場合には、後述するステップＳ１２１０に進む。一方、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えている場合には、ステップＳ１２０２に進む。
【００９６】
ステップＳ１２０２に進むと、第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの中に、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあるか否かを判定する。この判定の結果、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがある場合には、当該炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iを有する熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iは「０」となる。よって、ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０６の処理を省略して後述するステップＳ１２０７に進む。一方、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがない場合には、ステップＳ１２０３に進む。
【００９７】
ステップＳ１２０３に進むと。第１の送風流量変化分決定部９０３は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、これを、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【００９８】
次に、ステップＳ１２０４において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。尚、この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細は、図１１に示した通りである。
【００９９】
次に、ステップＳ１２０５において、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。この判定の結果、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがない場合には、当該熱風炉ｉが見つかるまでステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理を繰り返し行う。そして、当該熱風炉ｉが見つかると、ステップＳ１２０６に進む。
【０１００】
ステップＳ１２０６に進むと、該当炉残熱量算出部９０５は、ステップＳ１２０４で算出された最新の「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。
次に、ステップＳ１２０７において、残熱量記憶部９０６は、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを記憶する。
【０１０１】
次に、ステップＳ１２０８において、第２の残熱量判定部９０７は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしたか否かを判定する。この判定の結果、当該条件を満たしている場合には、図１２のフローチャートによる処理を終了する。一方、当該条件を満たしていない場合には、ステップＳ１２０９に進む。
【０１０２】
ステップＳ１２０９に進むと、第２の送風流量変化分決定部９０８は、ステップＳ１２０５において条件を満たしたと判定された熱風炉ｉに対してステップＳ１２０４で算出された最新の「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」を固定値とするように熱風炉シミュレーション部５０３に指示する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmの増減分ΔＢＶを決定する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算又は減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、これを、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【０１０３】
そして、ステップＳ１２０４に戻り、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たすまで、ステップＳ１２０４〜Ｓ１２０９の処理を繰り返し行う。
【０１０４】
前述したように、ステップＳ１２０１において、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていないと判定されると、ステップＳ１２１０に進む、ステップＳ１２１０に進むと、第３の送風流量変化分決定部９０９は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、目標送風流量ＢＶmに減少分ΔＢＶを減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【０１０５】
次に、ステップＳ１２１１において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。尚、この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細は、図１１に示した通りである。
【０１０６】
次に、ステップＳ１２１２において、第３の残熱量判定部９１０は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしたか否かを判定する。この判定の結果、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしていない場合には、ステップＳ１２１０に戻り、この条件を満たすまで、ステップＳ１２１０〜Ｓ１２１３の処理を繰り返し行う。
一方、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしている場合には、前述したステップＳ１２０５に進む。
【０１０７】
［まとめ］
以上のように本実施形態では、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを少なくとも入力として、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを計算する熱風炉シミュレーション部５０３を構築する。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２が、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを熱風炉シミュレーション部５０３に与えると、熱風炉シミュレーション部５０３は、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを算出する。評価値算出部５０４は、これらの情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件を満たす範囲で、減風・減温により高炉の出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態を減風・減温状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価関数の値（評価値Ｙ）を求める。炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値Ｙに基づいて、熱風炉シミュレーション部５０３に与えた炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inが最適であると見なせるかどうかを判定し、最適であると見なせる炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを出力する。したがって、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準にした炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定するようにした。したがって、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inをより正確に決定することができる。ここで、現在の炉別残熱量Ｑrm,iは、以下のようにして計算する。
まず、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmのうち、目標送風流量ＢＶmを変更して熱風炉シミュレーション部５０３を与える。次に、熱風炉シミュレーション部５０３から得られた炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inがこの目標送風流量ＢＶmと等しくなり、且つ、熱風炉シミュレーション部５０３から得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉ｉを見つけ出す。次に、当該条件を満たしたときの熱風炉ｉに対する「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,inと、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。そして、当該熱風炉ｉの送風流量を、当該条件を満たしたときの熱風炉ｉに対する「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」に固定して、熱風炉シミュレーション部５０３による計算を、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iが得られるまで繰り返し行う。
【０１０９】
［変形例１］
以上のように、本実施形態では、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを計算する際に、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmのうち、目標送風流量ＢＶmを変更するようにした。しかしながら、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、又は目標送風時間ＢＴｉｍｅmを変更するようにしてもよい。
【０１１０】
このようにした場合、まず、第１の送風流量変化分決定部９０３、第２の送風流量変化分決定部９０８、及び第３の送風流量変化分決定部９０９で決定するのは、「目標送風温度ＢＴm」、「目標送風時間ＢＴｉｍｅm」、「熱風炉シミュレーション部５０３に入力する炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」の変化分となる。
また、第１の残熱量判定部９０４、第２の残熱量判定部９０７、第３の残熱量判定部９１０では、「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」・「炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」・「熱風炉シミュレーション部５０３から出力された炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」と、「目標送風温度ＢＴm」・「目標送風時間ＢＴｉｍｅm」・「熱風炉シミュレーション部５０３に入力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」とを比較することになる。
【０１１１】
また、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを変更する場合、該当炉残熱量算出部９０５は、熱風炉シミュレーション部５０３で得られる燃焼効率ηinと、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inとを掛け合わせることにより、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する（下記の（１２）式も参照）。
また、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inではなく、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inを変更するようにしてもよい。このようにした場合、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inと炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、燃焼効率ηinとが、以下の（１２）式の関係にあることを利用すればよい。
Ｑin,in×ηin＝Ｑbf,in ・・・（１２）
すなわち、該当炉残熱量算出部９０５は、当該熱風炉ｉの炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inから、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iが直接的に求められる。
【０１１２】
［変形例２］
炉別残熱量算出部５０１は、計算を開始する時刻における各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを算出するようにして、残熱量Ｑrm,iを繰り返し算出するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、所定の時間隔で各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを算出してもよい。
【０１１３】
［変形例３］
評価関数（評価値）と制約条件（制約式）とは、前述したものに限定されない。すなわち、熱風炉１００ａ〜１００ｄを減風・減温の状態にすることによる不利益が小さくなるほど評価が高くなるものとしていれば、どのような評価関数（評価値）を用いてもよい。また、適切な操業ができなくなることを制約条件（制約式）としていれば、どのような制約条件（制約式）を用いてもよい。
［変形例４］
また、熱風炉シミュレーション部５０３が実行する熱風炉シミュレータは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを少なくとも入力として、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、及び炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in（好ましくは、これらに加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in）」を出力とするシミュレータであれば、前述したものに限定されない。
また、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in以外の操業制約・設備制約を採用してもよい。この場合、必ずしも熱風炉シミュレータにより操業制約・設備制約を得る必要はない。
【０１１４】
［請求項との対応］
＜請求項１、６＞
熱風炉操業推算装置は、例えば、熱風炉制御計算機３０１を用いることにより実現される。
熱風炉シミュレーション手段は、例えば、熱風炉シミュレーション部５０３を用いることにより実現される。熱風炉シミュレーション工程は、例えば、図１１のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
評価値算出手段は、例えば、評価値算出部５０４を用いることにより実現される。評価値算出工程は、例えば、図１０のステップＳ１００５の処理を行うことにより実現される。
炉別・サイクル別投入熱量決定手段は、例えば、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２を用いることにより実現される。炉別・サイクル別投入熱量決定工程は、例えば、図１０のステップＳ１００６、Ｓ１００８の処理を行うことにより実現される。
「前記評価値算出手段（工程）により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段（工程）による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力する」ことは、例えば、図１０のＳ１００４〜Ｓ１００９の処理により実現される。
＜請求項２、７＞
炉別残熱量算出手段は、例えば、炉別残熱量算出部５０１を用いることにより実現される。
炉別残熱量算出工程は、例えば、図１２のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
判別工程は、例えば、図１２のステップＳ１２０５の処理を行うことにより実現される。判定手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部５０１により実現される。
算出工程は、例えば、図１２のステップＳ１２０６の処理を行うことにより実現される。算出手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部５０１により実現される。
「前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行う」ことは、例えば、ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０６の処理を行うことにより実現される。
＜請求項３、８＞
「前記炉別残熱量を繰り返し算出」することは、例えば、図１０において、ステップＳ１００７が繰り返し算出されることにより実現される。
＜請求項４、９＞
「前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行」うことは、ステップＳ１１０４において、燃焼終了の時点での炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,inが算出され、ステップＳ１１１１において、送風終了の時点での炉別時間別ガス温度ＴGitnが算出されることにより実現される。
【０１１５】
尚、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、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。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などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１００ 熱風炉
１０１ 蓄熱室
１０２ 燃焼室
１０３ 混冷室
１０９ 粘度煉瓦
１１０ ハイアルミナ煉瓦
１１１ 珪石煉瓦
３０１ 熱風炉制御計算機
３１０ 熱風温度計
３１４ 熱風流量計
３１５ 珪石煉瓦温度計
５０１ 炉別残熱量算出部
５０２ 炉別・サイクル別投入熱量決定部
５０３ 熱風炉シミュレーション部
５０４ 評価値算出部
５０５ 炉別・・サイクル別投入熱量表示指示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風炉操業推算装置、熱風炉操業推算方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を高炉の要求に応じた状態に変更するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
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、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、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送風期間とを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。
【０００３】
このような熱風炉における将来の状態を、熱風炉シミュレータを用いて計算し、計算した結果に基づいて熱風炉を操業することにより、熱風炉における熱効率を向上させることが行われている。
特許文献１では、複数の制御パラメータの操業実績値を用いて熱風炉の将来の状態を予測し、続いて制御パラメータのうち１つを微小量変化させた上で熱風炉の将来の状態を予測することを複数のパラメータのそれぞれについて実行し、その結果から、各制御パラメータの制御パラメータの修正量を求めるようにしている。具体的に、特許文献１では、複数の制御パラメータとして、１サイクル中の燃焼期間における混合ガスのガスカロリーと、１サイクル中の燃焼期間の前期・後期におけるドーム温度と、１サイクル中の燃焼期間の前期・後期における混合ガスの流量とを採用している。
【０００４】
また、特許文献２では、まず、熱風炉シミュレータにおける熱風炉シミュレーションの結果、珪石煉瓦下部温度が珪石煉瓦下部制約温度条件（珪石煉瓦下部温度が制約温度より高く、且つ、珪石煉瓦下部温度と制約温度との差が所定値よりも小さいという条件）を満たさないと判定した場合には、送風時間の伸縮処理を行う。具体的には、送風設定温度を維持できない場合には送風時間を縮め、送風設定温度まで余裕がある場合には送風時間を伸ばし、珪石煉瓦下部温度が制約温度条件を満たさない場合には送風時間を縮めるようにしている。そして、修正した送風時間の下で熱風炉シミュレータを再度実行し、送風時間を修正する前の出熱量と、送風時間を修正した後の出熱量との差から、熱風炉における余剰又は不足の熱量を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２５４４６号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、高炉では、高炉における還元反応が適切に行われなくなり、高炉側の操業が不安定になること等、様々な要因で出銑量を一時的に低下させる場合がある。このような場合には、熱風炉から供給する熱風を減風・減温させる（熱風の減風・減温の少なくとも何れか一方を行う）ことが望まれる（以下の説明では、熱風炉から供給する熱風を減風・減温させている状態を、必要に応じて「減風・減温状態」と称する）。ここで、減風とは、熱風炉から高炉へ供給する熱風の送風流量を低減させることであり、減温とは、熱風炉から高炉へ供給する熱風の温度を低減させることである。
低コストで銑鉄の生産をするために、原料・燃料を低コストのものにすると共に、使用する燃料が出来るだけ少なくなるように高炉の操業を行うことが求められる状況下では、高炉からの出銑量を一時的に低下させる頻度が多くなる。そうすると、熱風炉を減風・減温状態にするメリットが増大する。熱風炉への投入熱量をより小さくすることができるからである。
【０００７】
このようにして出銑量を低下させ、熱風炉の状態を減風・減温状態にした後、出銑量を低下させなければならない要因が取り除かれ、出銑量を増加させる場合、熱風炉から供給する熱風を増風・増温させる（熱風の増風・増温の少なくとも何れか一方を行う）必要がある（以下の説明では、熱風炉から供給する熱風を増風・増温させている状態を、必要に応じて「増風・増温状態」と称する）。効率よく銑鉄を製造するためには、増加させる出銑量に応じた流量・温度の熱風をいち早く高炉に供給する必要がある。
【０００８】
しかしながら、前述した従来の技術では、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでの時間（サイクル数）を正確に把握することができなかった。このため、従来は、出銑量を一時的に低下させる場合であっても、熱風炉への投入熱量を大きく低下させずに、出銑量の増加を待つようにしていた。よって、減風・減温状態のときの熱風炉への投入熱量を十分に低減させることができず、熱風炉に無駄な熱量を投入することになり、省コスト化を図ることが困難になる。
【０００９】
以上のように、従来の技術では、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでの時間を正確に把握することができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、熱風炉の状態を、減風・減温状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱風炉操業推算装置は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算装置であって、前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション手段と、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定手段と、を有し、前記炉別・サイクル別の投入熱量決定手段は、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする。
【００１１】
本発明の熱風炉操業推算方法は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算方法であって、前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、炉別・サイクル別送風時間、及び炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション工程と、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出工程と、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定工程と、を有し、前記炉別・サイクル別の投入熱量決定工程は、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする。
【００１２】
本発明のコンピュータプログラムは、前記熱風炉操業推算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う。次に、その計算の結果に基づいて、複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する。次に、その算出した評価値に基づいて、複数の熱風炉の操業を高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別投入熱量を決定する。このようにして炉別・サイクル別投入熱量を決定するに際し、炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを評価値に基づいて判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前述して計算を繰り返し行い、炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の炉別・サイクル別投入熱量を出力する。よって、熱風炉の状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】熱風炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】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。
【図３】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４】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５】熱風炉制御計算機の機能的な構成の一例を示す図である。
【図６】熱風炉制御計算機が行う処理の一例を概念的に説明する図である。
【図７】熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。
【図８】熱風炉シミュレーション部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図９】炉別残熱量算出部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図１０】熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳ１００４の熱風炉シミュレータ実行処理の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】図１０のステップＳ１００２、Ｓ１００７における炉別残熱量算出処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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り、高炉への送風に熱を与える蓄熱室１０１と、蓄熱室１０１を加熱するための燃焼室１０２と、熱風の温度調節を行うための混冷室１０３と、を有している。
【００１６】
燃焼室１０２では、ガス供給ダクト１１２から吹き込まれるＢＦＧとＣＯＧとＬＤＧとの混合ガス（燃焼ガス）及び燃焼空気供給ダクト１１３から吹き込まれる燃焼空気とを燃焼バーナ１０８で燃焼させ、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加熱して熱を蓄える。
【００１７】
図１に示す例では、この蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、シリカを主成分とする珪石煉瓦１１１が積層されており、これらの粘土煉瓦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ている。
ガス供給ダクト１１２には、ガス遮断弁１３０、ガスバタフライ弁１３１、及び燃焼ガス流量計１３２が設けられており、ガスバタフライ弁１３１を開閉することにより、燃焼室１０２に流入する燃焼ガスの流入量を調節することができる。
【００１８】
燃焼空気供給ダクト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。
燃焼空気供給ダクト１１３には、空気流量計１２７、空気バタフライ弁１２８、及び空気遮断弁１２９が設けられている。燃焼空気供給ダクト１１３には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入されるようにしている。
蓄熱室１０１の下端部には、ダクト１１４が設けられており、このダクト１１４は、Ｎ2、ＣＯ2等を含む燃焼ガスを排出するためのガス排出ダクト１１９と、ダクト１１４を介して蓄熱室１０１に冷風を供給するための冷風導入ダクト１１６と、に分岐される。
ガス排出ダクト１１９には、煙道弁１２６が設けられている。
【００１９】
冷風導入ダクト１１６には、送風弁１２４、及び送風バタフライ弁１２５が設けられており、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。
また、混冷室１０３には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト１１７が接続されている。この熱風排出ダクト１１７には、熱風弁１２１が設けられている。
また、冷風導入ダクト１１６の送風バタフライ弁１２５より上流側には、混冷室１０３に繋がるダクト１１８が設けられている。このダクト１１８には、冷風弁１２２と、冷風バタフライ弁１２３とが設けられている。
【００２０】
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。尚、以下の説明では、ＢＦＧガスとＣＯＧガスとＬＤＧガスとを「燃焼ガス」と総称する。
図２（ａ）に示すように、燃焼期間において、蓄熱室１０１に熱を蓄える場合には、送風弁１２４、冷風弁１２２、及び熱風弁１２１を完全に閉じて、ガス供給ダクト１１２及び燃焼空気供給ダクト１１３を介して燃焼室１０２内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気はバーナ１０８によって燃焼され、この燃焼ガスは、蓄熱室１０１の粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通って、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を蓄熱する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト１１９を介して排ガスとして煙道に排出される。ここで、通常は、珪石煉瓦１１１の最下部での最低温度は変態点温度以下とならないように管理される。また、粘土煉瓦１０９の最下部での温度の下限値は（排ガス温度が高くならないようにできるだけ低く）一定値に管理される。本実施形態では、珪石煉瓦１１１の下端部の最低温度の管理値を基準温度と記す。
【００２１】
蓄熱室１０１への蓄熱が完了すると、図２（ｂ）に示すように、煙道弁１２６、空気遮断弁１２９、及びガス遮断弁１３０を完全に閉じて、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。
【００２２】
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し、破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、燃焼空気の流れを示している。
図３では、１基の高炉に対して４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄを付帯させた場合を例に挙げて示している。また、これら４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図４は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図４に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で１サイクルを構成するようにしている（図４に示す「１サイクル＝切り替え時間４０１＋燃焼時間４０２＋切り替え時間４０１＋送風時間４０３」の部分を参照）。そして、熱風を供給する順番で前後（隣接）する２基（例えば熱風炉１と熱風炉２）の送風時間の一部をラップさせるようにする。更に、図４に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしているので、熱風を供給する順番で隣接しない２基（例えば熱風炉１と熱風炉３）については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となり、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となるようにする。また、本実施形態では、全てのサイクルにおいて、送風時間が同じ時間である場合を例に挙げて説明する。
【００２３】
［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を有している。制御装置３００は、熱風炉制御計算機３０１と、入出力装置３０２と、流量調節計３０４と、温度調節計３０５と、開度調節計３１３ａ〜３１３ｄと、を有している。
熱風炉制御計算機３０１は、予め設定される入力データをもとに熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を行うための演算を行う。熱風炉制御計算機３０１に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置３０２を介して行われる。入出力装置３０２に入力される情報としては、例えば、以下のようなものがある。
まず、熱風炉のオペレータによる入力装置３１２の操作に基づく情報として、以下の情報がある。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の目標値（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm（ただし、目標送風時間Ｂｔｉｍｅmは固定値））。
・設備負荷（炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin）の初期値。
・操業制約・設備制約（後述する制約条件）の上下限値
・熱風炉１００を構成する設備（粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１等）・ガス（燃焼ガス・燃焼空気等）の既知データ（物理定数・設備定数）。
この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入出力装置３０２に入力される。
ここで、添字ｉ（添字に「，」が付されているものについては、「，」の後に表示されているｉ）は、熱風炉１００を表す。本実施形態では、熱風炉１００ａ〜１００ｄは４基なので、ｉは１〜４となる。また、添字ｎは、サイクルを表し、添字ｍは、目標値であることを表す。
【００２４】
また、操業実績を示す情報としては、例えば、以下のようなものがある。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄから高炉に排出される熱風の温度（送風温度）を測定する熱風温度計３１０により測定された送風温度ＢＴ。
・珪石煉瓦１１１の下端の温度（珪石煉瓦下端温度）を炉毎に測定する珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,i。
・送風機３０６から送風された冷風の流量（冷風流量）を測定する送風流量計３０７で測定された冷風流量（＝送風流量）。
・送風機３０６から送風された冷風の温度を測定する冷風温度計３０８により測定された冷風温度。
また、図示を省略するが、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに付帯するその他センサから出力されるその他の操業実績を示す情報も入出力装置３０２に入力される。
【００２５】
本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、入力された情報等をもとに、投入熱量計算プログラムを実行して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに投入する投入熱量を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算し、その結果を用いて、燃焼ガスの流量を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算する。そして、熱風炉制御計算機３０１は、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに対応して設けられている流量調節計３０４ａ〜３０４ｄに対して、燃焼ガスの流量を指示する。
流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、熱風炉制御計算機３０１から指示された流量が指示通りになるように、ガスバタフライ弁１３１ａ〜１３１ｄの開閉動作を調節する。
【００２６】
また、熱風炉制御計算機３０１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た温度を、熱風炉１００ａ〜１００ｄから排出される熱風の温度の目標値として、温度調節計３０５に設定する。温度調節計３０５は、送風バタフライ弁１２５ａ〜１２５ｄの開閉動作を調節する開度調節計３１３ａ〜３１３ｄに対して、目標開度を指示する。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の開度を開けて、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の開度を閉めて、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、熱風温度が低く、後行して送風する熱風炉１００は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高いので、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、１基の熱風炉１００で送風している期間中に送風温度が高い場合は冷風バタフライ弁１２３を開けて冷風を熱風に混入させて送風温度を調節する。１基の熱風炉１００で送風している期間では、送風バタフライ弁の開度は一定にしておく。
送風機３０６は、送風流量調節計３０９に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計３０９の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算機３０１は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に行わせる。
【００２７】
特に、本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、熱風炉１００ａ〜１００ｄを減風・減温状態にした後、増風・増温を行って、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操炉条件を目標値（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm）に変更するために必要な炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを算出し、オペレータに報知するための処理を行うことを特徴としている。したがって、以下では、このような処理の説明に必要な部分のみの構成及び動作を説明し、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。尚、以下の説明では、前述した目標値を必要に応じて「要求操炉条件」と称する。
熱風炉制御計算機３０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。前述したプログラムは、例えば、ＨＤＤに記憶され、ＣＰＵにより実行される。
【００２８】
［熱風炉制御計算機３０１の機能構成］
（概要）
図５は、熱風炉制御計算機３０１の機能的な構成の一例を示す図である。
図５に示すように、熱風炉制御計算機３０１は、炉別残熱量算出部５０１と、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２と、熱風炉シミュレーション部５０３と、評価値算出部５０４と、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５と、を有する。
【００２９】
図６は、熱風炉制御計算機３０１が行う処理の一例を概念的に説明する図である。
図６において、Ｑin,sは、減風・減温状態にする前の各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの投入熱量（総量）である（添字ｓは、減風・減温状態にする前であることを表す）。Ｑminは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄが最低限保っていなければならない最低熱量（総量）を表す。最低熱量Ｑminは、熱風炉１００に備わる煉瓦の特性や、操業条件等によって定まるものである。Ｑrmは、最低熱量Ｑminを基準（「０」）としたときの各熱風炉１００ａ〜１００ｄの熱量（残熱量）である。尚、図６では、残熱量Ｑrmが一定であるように示しているが、残熱量Ｑrmは、時々刻々と変化するものである。
【００３０】
Ｑin,1〜3（図６の斜線部）は、それぞれ、増風・増温を開始してから、１サイクル目、２サイクル目、３サイクル目における各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの投入熱量から高炉への送風で失われた各熱風炉の熱量を引いたいわゆる各熱風炉蓄熱量増量分である。図６に示す例では、増風・増温を開始してから３サイクルで要求操炉条件に従う状態になっている。
尚、図６に示すサイクル１〜３は、基準となる熱風炉１００（例えば熱風炉１００ａ）におけるサイクルを表す。例えば、基準となる熱風炉１００を熱風炉１００ａとした場合、熱風炉１００ａのサイクル１の期間において、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに投入される投入熱量の総量がＱin,1となる。
【００３１】
本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、計算を開始するタイミングにおける各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを計算し、この残熱量Ｑrm,iを基準（「０」）として、増風・増温を開始してから要求操炉条件に従う状態になるまでの間の、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの最適値を計算する。
【００３２】
（熱風炉シミュレーション部５０３）
熱風炉シミュレーション部５０３は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉１００で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。
図７は、熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。ここでは、蓄熱室１０１における熱風炉モデルの一例を示す。
本実施形態で説明する熱風炉モデルでは、蓄熱室１０１の形が円筒であるとする。そして、その円筒を軸に沿って切った断面（二次元平面）における熱収支を表すモデル式を構築する。
【００３３】
図７に示すように、例えば、珪石煉瓦１１１は、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と、炉壁煉瓦７０２とにより表され、この炉壁煉瓦７０２は、更に、鉄皮７０２ａ、耐火煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）７０２ｂ〜７０２ｄ、キャスタブル７０２ｅ、鉄皮７０２ｆにより構成される。珪石煉瓦１１１のモデル式では、これらについての前述した二次元平面の伝熱が表現される。他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても、珪石煉瓦１１１と同様に、前述した二次元平面の伝熱が表現される。
【００３４】
本実施形態の熱風炉モデルでは、燃焼時において、燃焼ガスと蓄熱煉瓦（珪石）７０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と炉壁煉瓦７０２との間の伝熱は、対流熱伝達と輻射熱伝達によるものとする。また、送風時において、冷風と蓄熱煉瓦（珪石）７０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）７０１と炉壁７０２との間と、炉壁７０２と大気との間の伝熱は、対流熱伝達によるものとする。また、炉壁７０２内は、熱伝導による伝熱がなされるものとする。また、蓄熱煉瓦（珪石）７０１は、通過口が存在することによる寸法換算を行う。また、高さ方向の熱伝導は無視するものとする。これらの仮定は、他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても同じである。
【００３５】
まず、ガスの熱収支を表すモデル式は、以下の（１）式で表される。また、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（２）式で表される。また、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（３）式で表される。
【００３６】
【数１】
【００３７】
（１）式〜（３）式における記号の意味は、以下の通りである。
【００３８】
ρ：密度［ｋｇ／ｍ3］
Ｃp：比熱［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］
Ｓ：断面積［ｍ2］（前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の（正味の）切り口面積）
ｖ：流速［ｍ／ｓ］
Ｔ：温度［Ｋ］
ｈ：熱伝達率［Ｗ／ｍ2・Ｋ］
Ａ：接触面積［ｍ2］
Ｌ：高さ［ｍ］（炉底を０とする）
ε：放射率［−］
ｚ：高さ方向の位置［ｍ］
ｔ：時間［ｓ］
Ｇ：ガス
ＣＨ：蓄熱煉瓦
Ｗ：炉壁煉瓦
Ｗｂ：炉壁煉瓦の構成煉瓦（珪石煉瓦１１１であれば、耐火煉瓦（珪石）７０２ａ、耐熱煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）７０２ｂ〜７０２ｄ、キャスタブル７０２ｅ、鉄皮７０２ｆ）
Ｗｂ−１、Ｗｂ＋１：Ｗｂで特定される煉瓦の隣の煉瓦（耐熱煉瓦（Ａ）がＷｂであれば、Ｗｂ−１は耐火煉瓦（珪石）７０２ａであり、Ｗｂ＋１は、耐熱煉瓦（Ｂ））
δ：ステファンボルツマン定数
【００３９】
熱風炉シミュレーション部５０３は、（１）式〜（３）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。
図８は、熱風炉シミュレーション部５０３の詳細な機能構成の一例を示す図である。
熱風炉シミュレーション部５０３は、燃焼時シミュレーション部８０１と、送風時シミュレーション部８０２とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部８０１))
燃焼時シミュレーション部８０１は、燃焼期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
燃焼時シミュレーション部８０１は、使用ガス容量算出部８０１ａと、モデル式計算部８０１ｂとを有する。
【００４０】
＜使用ガス容量算出部８０１ａ＞
使用ガス容量算出部８０１ａは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを入力する。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、全投入熱量Ｑinに、炉別・サイクル別蓄熱分担率αin（Σαin＝１）を乗じることにより算出することもできる。よって、全投入熱量Ｑinと、炉別・サイクル別蓄熱分担率αinとを入力することも、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを入力することと等価である。
【００４１】
また、使用ガス容量算出部８０１ａ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期間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８０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスのガスカロリー（ガス組成単位熱量）［Ｊ／Ｎｍ3］を入力する。
使用ガス容量算出部８０１ａは、以上の入力した情報に基づいて、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量［Ｎｍ3］を算出してモデル式計算部８０１ｂに出力する。
【００４２】
＜モデル式計算部８０１ｂ＞
モデル式計算部８０１ｂは、使用ガス容量算出部８０１ａから、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部８０１ｂは、ガス燃焼温度ＴG［℃］、密度ρG［ｋｇ／ｍ3］、比熱Ｃp,G［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］を入力する。ここで、添字Ｇは、ガスを表す。
そして、モデル式計算部８０１ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで（１つの燃焼期間）の、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in
・炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in
・炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in
・炉別・サイクル別燃焼効率ηin
【００４３】
尚、ガスボリュームＶGは、（１）式の左辺の「ＳG×ｖG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in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。
【００４４】
以上の使用ガス容量算出部８０１ａとモデル式計算部８０１ｂの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。尚、サイクル数は、使用ガス容量算出部８０１ａが入力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inで識別される。
【００４５】
((送風時シミュレーション部８０２))
送風時シミュレーション部８０２は、送風期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
送風時シミュレーション部８０２は、各炉運転内容指示部８０２ａと、モデル式計算部８０２ｂと、送風流量・温度決定部８０２ｃとを有する。
【００４６】
＜各炉運転内容指示部８０２ａ＞
各炉運転内容指示部８０２ａは、モデル式計算部８０１ｂから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inと炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,inとを入力する度に（燃焼時シミュレーション部８０１において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に）計算を開始する。ここでは、１秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
【００４７】
各炉運転内容指示部８０２ａは、後述する送風流量・温度決定部８０２ｃで決定された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を、計算対象の時間の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」とする。そして、各炉運転内容指示部８０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitをモデル式計算部８０２ｂに出力すると共に、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitを送風流量・温度決定部８０２ｃ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ＢＶitになる。また、前記において、添字ｔは時間を表す。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部８０２ｃで「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」が決定されていないので、各炉運転内容指示部８０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitの初期値を採用する。
【００４８】
＜モデル式計算部８０２ｂ＞
モデル式計算部８０２ｂは、モデル式計算部８０１ｂから、蓄熱煉瓦の温度ＴCH,inと炉壁煉瓦の構成煉瓦の温度ＴWb,inとを入力する。
また、モデル式計算部８０２ｂは、密度ρG、及び比熱ＣP,Gを入力する。
また、モデル式計算部８０２ｂは、各炉運転内容指示部８０２ａから、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitを入力する。ここで、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitに時間ｔを掛けた値がガスボリュームＶGとなる。
そして、モデル式計算部８０２ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、送風期間における計算対象の時間ｔでの熱収支の計算を繰り返し行い、炉別・時間別ガス温度ＴG,itを、送風流量・温度決定部８０２ｃに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式（（１）式及び（２）式）熱伝達率ｈG,CHの値が異なる。
【００４９】
＜送風流量・温度決定部８０２ｃ＞
送風流量・温度決定部８０２ｃは、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、各炉運転内容指示部８０２ａから、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒitを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、モデル式計算部８０２ｂから、炉別・時間別のガスの温度ＴG,itを入力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、冷風温度ＴCWを入力する。
【００５０】
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、入力した情報を用いて、以下の（４）式〜（６）式により、目標送風温度ＢＴm及び目標送風流量ＢＶmが得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶi(t+1)、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を算出する。そして、算出された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」は、前述したように、各炉運転内容指示部８０２ａに出力される。すなわち、「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」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。
【００５１】
【数２】
【００５２】
送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴGit、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳit、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」を、（４）式〜（６）式の右辺に与えて、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in及び炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを算出する。尚、本実施形態では、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,inは、固定値である。また、添字ｋは結果を表す。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inの中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inとする。
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、これらの「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を出力する。
また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、燃焼効率ηinを算出して出力する。燃焼効率ηinは、燃焼終了時の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、送風終了時に得られる送風期間中の炉別・サイクル別送風温度ＢＴin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶinによって算出される炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Ｑｂｆinから、以下の（７）式で算出されるものである。ここで、炉別・サイクル別煉瓦畜熱量Ｑｂｆinは、以下の（８）式で与えられる。（８）式の記号の意味は、前述した通りである。
【００５３】
【数３】
【００５４】
（炉別残熱量算出部５０１）
図５の説明に戻り、炉別残熱量算出部５０１は、計算を開始する時刻における炉別残熱量Ｑrm,iを算出する。
【００５５】
図９は、炉別残熱量算出部５０１の詳細な機能構成の一例を示す図である。
図９において、炉別残熱量算出部５０１は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１と、第２の煉瓦下端温度判定部９０２と、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４と、該当炉残熱量算出部９０５と、残熱量記憶部９０６と、第２の残熱量判定部９０７と、第２の送風流量変化分決定部９０８と、第３の送風流量変化分決定部９０９と、第３の残熱量判定部９１０と、を有する。
【００５６】
((第１の煉瓦下端温度判定部９０１))
第１の煉瓦下端温度判定部９０１は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。
((第２の煉瓦下端温度判定部９０２))
第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１により、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていると判定されると、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iのうち、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあるか否かを判定する。
【００５７】
この判定の結果、第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあると判定すると、当該炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iを有する熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iは、最低熱量Ｑminとなる（「０」となる）。よって、残熱量記憶部９０６は、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iとして「０」を記憶する。
【００５８】
((第１の送風流量変化分決定部９０３))
第１の送風流量変化分決定部９０３は、第２の煉瓦下端温度判定部９０２により、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがないと判定されると、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとする。第１の送風流量変化分決定部９０３は、この新たな目標送風流量ＢＶmを炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、熱風炉シミュレーション部５０３から第１の残熱量判定部９０４に出力される。
【００５９】
((第１の残熱量判定部９０４))
第１の残熱量判定部９０４は、熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を入力する。そして、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６０】
この判定の結果、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがなければ、第１の送風流量変化分決定部９０３は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを更に決定して新たな目標送風流量ＢＶmを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、新たな目標送風流量ＢＶmを熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そうすると、熱風炉シミュレーション部５０３から、新たな「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が第１の残熱量判定部９０４に入力される。すなわち、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉが見つかるまで、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４との処理を繰り返し行う。
【００６１】
((該当炉残熱量算出部９０５、残熱量記憶部９０６))
該当炉残熱量算出部９０５は、第１の残熱量判定部９０４により、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあると判定されると、当該熱風炉ｉに対して熱風炉シミュレーション部５０３により算出された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。残熱量記憶部９０６は、算出された当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを記憶する。
【００６２】
((第２の残熱量判定部９０７))
第２の残熱量判定部９０７は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしたか否かを判定する。
全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iの計算が終了したことになる。これら熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iは、残熱量記憶部９０６から炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２（図５を参照）に出力される。
【００６３】
((第２の送風流量変化分決定部９０８))
第２の送風流量変化分決定部９０８は、第２の残熱量判定部９０７により、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていない場合に、次の処理を行う。
まず、第２の送風流量変化分決定部９０８は、第１の残熱量判定部９０４により、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしていると判定された熱風炉ｉに対して熱風炉シミュレーション部５０３により算出された「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」を固定値とするように、熱風炉シミュレーション部５０３に指示する。このとき、第２の送風流量変化分決定部９０８は、複数の熱風炉ｉについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを固定値とした場合には、その総和ΣＢＶk,inを計算する。
【００６４】
そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、現在の目標送風流量ＢＶmから、固定値とされた「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」の総和ΣＢＶk,inを減算した送風流量ＢＶ´（ＢＶ´＝ＢＶm−ΣＢＶk,in）を基準に、目標送風流量ＢＶmの増減分ΔＢＶを決定する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算又は減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部５０３から、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、第１の残熱量判定部９０４に出力される。
そして、前述したように、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６５】
((第３の送風流量変化分決定部９０９))
第３の送風流量変化分決定部９０９は、第１の煉瓦下端温度判定部９０１により、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていないと判定すると、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、目標送風流量ＢＶmに減少分ΔＢＶを減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
この出力に応じて、熱風炉シミュレーション部５０３から、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が、第３の残熱量判定部９１０に出力される。
【００６６】
((第３の残熱量判定部９１０))
第３の残熱量判定部９１０は、熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を入力する。そして、第３の残熱量判定部９１０は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkinが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしたか否かを判定する。
【００６７】
この判定の結果、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしていななければ、第３の送風流量変化分決定部９０９は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定して新たな目標送風流量ＢＶmを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、新たな目標送風流量ＢＶmを熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そうすると、熱風炉シミュレーション部５０３から、新たな「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」が第３の送風流量変化分決定部９０９に入力される。すなわち、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たすまで、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４との処理を繰り返し行う。
【００６８】
そして、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たすと、第３の残熱量判定部９１０は、そのときに熱風炉シミュレーション部５０３から出力された「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in」を第１の残熱量判定部９０４に出力する。そして、前述したように、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。
【００６９】
以上の第１の煉瓦下端温度判定部９０１と、第２の煉瓦下端温度判定部９０２と、第１の送風流量変化分決定部９０３と、第１の残熱量判定部９０４と、該当炉残熱量算出部９０５と、第２の残熱量判定部９０７と、第２の送風流量変化分決定部９０８と、第３の送風流量変化分決定部９０９と、第３の残熱量判定部９１０の処理は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iの計算が終了するまで繰り返し行われる。
【００７０】
（評価値算出部５０４）
図５の説明に戻り、評価値算出部５０４は、熱風炉シミュレーション部５０３から、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを入力する。
そして、評価値算出部５０４は、入力した情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件（制約式）と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件（制約式）を満たす範囲で、最も小さな評価値Ｙを算出する。評価値Ｙは、以下の（９）式で定められるものである。
Ｙ＝ｆ（ｘ１，ｘ２） ・・・（９）
（９）式の右辺は、決定変数ｘ１、ｘ２とする評価関数を表す。
また、これら決定変数ｘ１、ｘ２は、それぞれ以下の（１０）式、（１１）式で表される。
【００７１】
【数４】
【００７２】
ここで、（１０）式において、cost１は、出銑量単位重さ当たりの収益である。
また、IRONmは、目標操業時の出銑量である。
また、IRONnは、ｎサイクル目の炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,inに基づいて操業した場合の出銑量である。
また、（１１）式において、cost２は、ガス単位量当たりのコストである。
【００７３】
以上のように、決定変数ｘ１は、減風・減温状態にしたことによる高炉の出銑機会の損失（コストの損失）を評価するものである。一方、決定変数ｘ２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおいて畜熱量を増やすために使用するガスのコストを評価するためのものである。
【００７４】
（炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２）
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、減風・減温の状態から、要求操炉条件に応じた状態（高炉からの要求に応じた状態）に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」を決定するものであり、図５に示す各ブロックの中枢となる部分である。尚、要求操炉条件は、熱風炉１００ａ〜１００ｄを、減風・減温状態にする前の元の状態に戻すという条件でも、そうでない条件でもよい。
まず、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力すると、減風・減温状態から、高炉からの要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定する処理を開始する。
【００７５】
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、現在の炉別残熱量Ｑrm,iの計算を炉別残熱量算出部５０１に指示して、炉別残熱量算出部５０１から現在の炉別残熱量Ｑrm,iを入力する。
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、設備負荷（炉別・サイクル別熱効率ηin、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,in、炉別・サイクル別蓄熱分担比率αin）の初期値を入力する。これらは、現在の操業に応じたものであり、以下に説明する繰り返し計算の最初の計算で使用されるものである。ここで、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とする値であるとする。
【００７６】
また、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値算出部５０４から評価値Ｙを入力して、その履歴を記憶しておく。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、前回、熱風炉シミュレーション部５０３に出力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、評価値Ｙの履歴とに基づいて、より値が低い評価値Ｙを得るために、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。この判断のロジックは、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更量は、このロジックに応じて定まるものである。
【００７７】
ここで、前述したように、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とする値である。すなわち、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iに対して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄにどれだけの熱量の熱を投入すればよいのかをサイクル毎に定めたものである。本実施形態では、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iの入力があってから、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更を行う。
【００７８】
そして、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、変更後の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。これにより、熱風炉シミュレーション部５０３で、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in」が得られ、これらを用いて、評価値算出部５０４で、「評価値Ｙ」が得られる。
【００７９】
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したか否かを判定する。この判定は、評価値Ｙが一定値以上変化しなくなったか否か（すなわち収束したか否か）、又は、繰り返しの計算の回数（評価値Ｙの個数）が所定回数になったか否か等により行うことができる。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５に出力する。
【００８０】
（炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５）
炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５は、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２から出力された炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを表示装置３０３（図３を参照）に表示するための表示データを生成して、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に出力する。これにより、オペレータは、減風・減温状態から、要求操炉条件（目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅm）に戻すのに、何サイクル必要であり、各サイクルにおいて各熱風炉１００ａ〜１００ｄにどのくらいの熱量を投入すればよいのかを知ることができる。尚、オペレータが、このことを把握できる情報を表示すれば、どのような情報を表示するようにしてもよい。
【００８１】
［フローチャート］
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、熱風炉制御計算機３０１の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１００１において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、要求操炉条件に応じた状態（高炉からの要求に応じた状態）に変更するための「炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」を決定する計算を開始するか否かを判定する。この判定は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを入力したか否かによって行われる。
【００８２】
この判定の結果、計算を開始しないと判定した場合には、熱風炉制御計算機３０１が行うその他の公知の処理を行って、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
一方、計算を開始すると判定した場合には、ステップＳ１００２に進む。
ステップＳ１００２に進むと、炉別残熱量算出部５０１による炉別残熱量算出処理が行われる。この炉別残熱量算出処理により、現在の炉別残熱量Ｑrm,iが得られる。この炉別残熱量算出処理の詳細については後述する。
【００８３】
次に、ステップＳ１００３において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの初期値を設定する。炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とした値である。そして、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、及び目標送風時間ＢＴｉｍｅmと、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、を熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
次に、ステップＳ１００４において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細については後述する。
【００８４】
次に、ステップＳ１００５において、評価値算出部５０４は、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件（制約式）と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件（制約式）を満たす範囲で、最も小さな評価値Ｙ（（９）式を参照）を算出する。
次に、ステップＳ１００６において、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したか否かを判定する。この判定の結果、変更終了条件を満足した場合には、後述するステップＳ１００９に進む。一方、変更終了条件を満足していない場合には、ステップＳ１００７に進む。
【００８５】
ステップＳ１００７に進むと、炉別残熱量算出部５０１による炉別残熱量算出処理が行われる。この炉別残熱量算出処理により、現在の炉別残熱量Ｑrm,iが得られる。この炉別残熱量算出処理の詳細については後述する。
次に、ステップＳ１００８において、サイクル別投入熱量決定部５０２は、前回、熱風炉シミュレーション部５０３に出力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、評価値Ｙの履歴とに基づいて、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inのそれぞれをどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。そして、サイクル別投入熱量決定部５０２は、判断した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更量に応じて新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定する。この新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inは、ステップＳ１００７で得られた現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準とした値である。
【００８６】
サイクル別投入熱量決定部５０２は、この新たな炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、及び目標送風時間ＢＴｉｍｅmと、を熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。そして、ステップＳ１００４に戻り、変更終了条件を満足するまで、ステップＳ１００４〜Ｓ１００８の処理を繰り返し行う。
そして、前述したように、変更終了条件を満足すると、ステップＳ１００９に進む。ステップＳ１００９に進むと、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inの変更終了条件を満足したときに得られている最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５に出力する。そして、炉別・サイクル別投入熱量表示指示部５０５は、この最新の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを表示装置３０３（図３を参照）に表示するための表示データを生成して、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に出力する。そして、図１０のフローチャートによる処理を終了する。
【００８７】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、図１０のステップＳ１００４の熱風炉シミュレータ実行処理の詳細を説明する。尚、この図１１の熱風炉シミュレータ実行処理は、後述する図１２のフローチャートにおいても実行されるものである。
まず、ステップＳ１１０１において、使用ガス容量算出部８０１ａは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを取得する。
次に、ステップＳ１１０２において、使用ガス容量算出部８０１ａは、計算を行うサイクルｎとして最初のサイクルを示す「１」を指定する。
次に、ステップＳ１１０３において、使用ガス容量算出部８０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量を算出する。
【００８８】
次に、ステップＳ１１０４において、モデル式計算部８０１ｂは、モデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、サイクルｎにおける燃焼開始から燃焼終了までの、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行う。この計算により、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in、炉別・サイクル別燃焼効率ηin」が得られる。
次に、ステップＳ１１０５において、モデル式計算部８０１ｂは、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb,in」を各炉運転内容指示部８０２ａに出力する。また、モデル式計算部８０１ｂは、サイクルｎの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」を、これらの情報を要求した「炉別残熱量算出部５０１又は炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２」に出力する。
【００８９】
次に、ステップＳ１１０６において、送風流量・温度決定部８０２ｃは、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを取得する。
次に、ステップＳ１１０７において、各炉運転内容指示部８０２ａは、計算対象の時間ｔとしてｔ＝１［秒］を設定する。
次に、ステップＳ１１０８において、各炉運転内容指示部８０２ａは、計算対象の時間（ｔ＝１）の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」の初期値を決定し、モデル式計算部８０２ｂに与える。
【００９０】
次に、ステップＳ１１０９において、モデル式計算部８０２ｂは、モデル式（（１）式〜（３）式）を使用して、送風期間における計算対象の時間ｔでの熱収支の計算を行う。この計算により、送風期間における計算対象の時間ｔでの「炉別時間別ガス温度ＴG,it、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,in」が得られる。
次に、ステップＳ１１１０において、モデル式計算部８０２ｂは、送風期間が終了したか否かを判定する。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風期間ＢＴｉｍｅmを固定値としているので、この送風期間も固定値である。この判定の結果、送風期間が終了していない場合には、ステップＳ１１１１に進む。ステップＳ１１１１に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、計算対象の時間ｔに「１［秒］」を加算する。
【００９１】
次に、ステップＳ１１１２において、送風流量・温度決定部８０２ｃは、（４）式〜（６）式により、目標送風温度ＢＴm及び目標送風流量ＢＶmが得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶi、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」を算出（決定）する。そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、各炉運転内容指示部８０２ａを介して、計算対象の時間（ｔ）の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳitと、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」をモデル式計算部８０２ｂに与える。そして、送風期間が終了するまでの１秒毎の「炉別・時間別送風流量ＢＶi、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳi(t+1)、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒi(t+1)」が得られるまで、ステップＳ１１０９〜Ｓ１１１２の処理を繰り返し行う。
【００９２】
そして、前述したように、ステップＳ１１１０において、送風期間が終了したと判定すると、ステップＳ１１１３に進む。ステップＳ１１１３に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、サイクルｎが、ステップＳ１１０１で取得した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inで定まるサイクルＮとなったか否かを判定する。この判定の結果、サイクルｎがサイクルＮとなっていない場合には、ステップＳ１１１４に進む。ステップＳ１１１４に進むと、使用ガス容量算出部８０１ａは、計算を行うサイクルｎに「１」を加算する。そして、サイクルＮの送風期間が終了するまで、ステップＳ１１０３〜Ｓ１１１４の処理を繰り返し行う。
【００９３】
そして、サイクルｎがサイクルＮになると、ステップＳ１１１５に進む。ステップＳ１１１５に進むと、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風終了時に得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴG,it、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳit、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒit」を、（４）式〜（６）式の右辺に与えて、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in及び炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inを算出する。また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、送風終了時に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH,inの中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inとする。また、送風流量・温度決定部８０２ｃは、（７）式、（８）式により、燃焼効率ηinを算出する。
【００９４】
そして、送風流量・温度決定部８０２ｃは、これらの「炉別・サイクル別送風温度ＢＴkin、炉別・サイクル別送風流量ＢＶkin、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅkin、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、燃焼効率ηin」を、これらの情報を要求した「炉別残熱量算出部５０１又は炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２」に出力する。これにより、図１１のフローチャートによる処理が終了する。
【００９５】
次に、図１２のフローチャートを参照しながら、図１０のステップＳ１００２、Ｓ１００７における炉別残熱量算出処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１２０１において、第１の煉瓦下端温度判定部９０１は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えているか否かを判定する。この判定の結果、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていない場合には、後述するステップＳ１２１０に進む。一方、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えている場合には、ステップＳ１２０２に進む。
【００９６】
ステップＳ１２０２に進むと、第２の煉瓦下端温度判定部９０２は、珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの中に、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがあるか否かを判定する。この判定の結果、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがある場合には、当該炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iを有する熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iは「０」となる。よって、ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０６の処理を省略して後述するステップＳ１２０７に進む。一方、基準温度と等しい炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iがない場合には、ステップＳ１２０３に進む。
【００９７】
ステップＳ１２０３に進むと。第１の送風流量変化分決定部９０３は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの増加分ΔＢＶを決定する。そして、第１の送風流量変化分決定部９０３は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、これを、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【００９８】
次に、ステップＳ１２０４において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。尚、この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細は、図１１に示した通りである。
【００９９】
次に、ステップＳ１２０５において、第１の残熱量判定部９０４は、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがあるか否かを判定する。この判定の結果、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしている熱風炉ｉがない場合には、当該熱風炉ｉが見つかるまでステップＳ１２０３〜Ｓ１２０５の処理を繰り返し行う。そして、当該熱風炉ｉが見つかると、ステップＳ１２０６に進む。
【０１００】
ステップＳ１２０６に進むと、該当炉残熱量算出部９０５は、ステップＳ１２０４で算出された最新の「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。
次に、ステップＳ１２０７において、残熱量記憶部９０６は、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを記憶する。
【０１０１】
次に、ステップＳ１２０８において、第２の残熱量判定部９０７は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たしたか否かを判定する。この判定の結果、当該条件を満たしている場合には、図１２のフローチャートによる処理を終了する。一方、当該条件を満たしていない場合には、ステップＳ１２０９に進む。
【０１０２】
ステップＳ１２０９に進むと、第２の送風流量変化分決定部９０８は、ステップＳ１２０５において条件を満たしたと判定された熱風炉ｉに対してステップＳ１２０４で算出された最新の「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」を固定値とするように熱風炉シミュレーション部５０３に指示する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmの増減分ΔＢＶを決定する。そして、第２の送風流量変化分決定部９０８は、目標送風流量ＢＶmに増加分ΔＢＶを加算又は減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、これを、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【０１０３】
そして、ステップＳ１２０４に戻り、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しいという条件を満たすまで、ステップＳ１２０４〜Ｓ１２０９の処理を繰り返し行う。
【０１０４】
前述したように、ステップＳ１２０１において、炉別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,iの全てが基準温度を超えていないと判定されると、ステップＳ１２１０に進む、ステップＳ１２１０に進むと、第３の送風流量変化分決定部９０９は、例えば二分法に基づき、目標送風流量ＢＶmの減少分ΔＢＶを決定する。そして、第３の送風流量変化分決定部９０９は、目標送風流量ＢＶmに減少分ΔＢＶを減算したものを新たな目標送風流量ＢＶmとし、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmと共に、熱風炉シミュレーション部５０３に出力する。
【０１０５】
次に、ステップＳ１２１１において、熱風炉シミュレーション部５０３による熱風炉シミュレータ実行処理が行われる。この熱風炉シミュレータ実行処理により、ここでは、少なくとも、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,in」が得られる。尚、この熱風炉シミュレータ実行処理の詳細は、図１１に示した通りである。
【０１０６】
次に、ステップＳ１２１２において、第３の残熱量判定部９１０は、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしたか否かを判定する。この判定の結果、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしていない場合には、ステップＳ１２１０に戻り、この条件を満たすまで、ステップＳ１２１０〜Ｓ１２１３の処理を繰り返し行う。
一方、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについて、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inが、目標送風流量ＢＶmと等しく、且つ、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度以上であるという条件を満たしている場合には、前述したステップＳ１２０５に進む。
【０１０７】
［まとめ］
以上のように本実施形態では、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを少なくとも入力として、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを計算する熱風炉シミュレーション部５０３を構築する。
炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２が、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを熱風炉シミュレーション部５０３に与えると、熱風炉シミュレーション部５０３は、炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inを算出する。評価値算出部５０４は、これらの情報を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度よりも大きいという制約条件と、炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,inが基準温度よりも小さいという制約条件を満たす範囲で、減風・減温により高炉の出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態を減風・減温状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価関数の値（評価値Ｙ）を求める。炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２は、評価値Ｙに基づいて、熱風炉シミュレーション部５０３に与えた炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inが最適であると見なせるかどうかを判定し、最適であると見なせる炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを出力する。したがって、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態を、減風・減温の状態から、高炉の要求に応じた状態にするまでのサイクル数（時間）及び各サイクルにおける投入熱量を正確に把握することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを基準にした炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを決定するようにした。したがって、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inをより正確に決定することができる。ここで、現在の炉別残熱量Ｑrm,iは、以下のようにして計算する。
まず、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmのうち、目標送風流量ＢＶmを変更して熱風炉シミュレーション部５０３を与える。次に、熱風炉シミュレーション部５０３から得られた炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,inがこの目標送風流量ＢＶmと等しくなり、且つ、熱風炉シミュレーション部５０３から得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,inが基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉ｉを見つけ出す。次に、当該条件を満たしたときの熱風炉ｉに対する「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,inと、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」を用いて、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する。そして、当該熱風炉ｉの送風流量を、当該条件を満たしたときの熱風炉ｉに対する「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」に固定して、熱風炉シミュレーション部５０３による計算を、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iが得られるまで繰り返し行う。
【０１０９】
［変形例１］
以上のように、本実施形態では、現在の炉別残熱量Ｑrm,iを計算する際に、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmのうち、目標送風流量ＢＶmを変更するようにした。しかしながら、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、又は目標送風時間ＢＴｉｍｅmを変更するようにしてもよい。
【０１１０】
このようにした場合、まず、第１の送風流量変化分決定部９０３、第２の送風流量変化分決定部９０８、及び第３の送風流量変化分決定部９０９で決定するのは、「目標送風温度ＢＴm」、「目標送風時間ＢＴｉｍｅm」、「熱風炉シミュレーション部５０３に入力する炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」の変化分となる。
また、第１の残熱量判定部９０４、第２の残熱量判定部９０７、第３の残熱量判定部９１０では、「炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in」・「炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in」・「熱風炉シミュレーション部５０３から出力された炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」と、「目標送風温度ＢＴm」・「目標送風時間ＢＴｉｍｅm」・「熱風炉シミュレーション部５０３に入力した炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in」とを比較することになる。
【０１１１】
また、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inを変更する場合、該当炉残熱量算出部９０５は、熱風炉シミュレーション部５０３で得られる燃焼効率ηinと、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inとを掛け合わせることにより、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iを算出する（下記の（１２）式も参照）。
また、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inではなく、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inを変更するようにしてもよい。このようにした場合、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inと炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,inと、燃焼効率ηinとが、以下の（１２）式の関係にあることを利用すればよい。
Ｑin,in×ηin＝Ｑbf,in ・・・（１２）
すなわち、該当炉残熱量算出部９０５は、当該熱風炉ｉの炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf,inから、当該熱風炉ｉの残熱量Ｑrm,iが直接的に求められる。
【０１１２】
［変形例２］
炉別残熱量算出部５０１は、計算を開始する時刻における各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを算出するようにして、残熱量Ｑrm,iを繰り返し算出するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、所定の時間隔で各熱風炉１００ａ〜１００ｄの残熱量Ｑrm,iを算出してもよい。
【０１１３】
［変形例３］
評価関数（評価値）と制約条件（制約式）とは、前述したものに限定されない。すなわち、熱風炉１００ａ〜１００ｄを減風・減温の状態にすることによる不利益が小さくなるほど評価が高くなるものとしていれば、どのような評価関数（評価値）を用いてもよい。また、適切な操業ができなくなることを制約条件（制約式）としていれば、どのような制約条件（制約式）を用いてもよい。
［変形例４］
また、熱風炉シミュレーション部５０３が実行する熱風炉シミュレータは、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,in、目標送風温度ＢＴm、目標送風流量ＢＶm、目標送風時間ＢＴｉｍｅmを少なくとも入力として、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける「ガスの熱収支と煉瓦の熱収支」の計算を行って、「炉別・サイクル別送風温度ＢＴk,in、炉別・サイクル別送風流量ＢＶk,in、及び炉別・サイクル別送風時間ＢＴｉｍｅk,in（好ましくは、これらに加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in）」を出力とするシミュレータであれば、前述したものに限定されない。
また、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度Ｔsi,in、及び炉別・サイクル別排ガスの温度Ｔex,in以外の操業制約・設備制約を採用してもよい。この場合、必ずしも熱風炉シミュレータにより操業制約・設備制約を得る必要はない。
【０１１４】
［請求項との対応］
＜請求項１、６＞
熱風炉操業推算装置は、例えば、熱風炉制御計算機３０１を用いることにより実現される。
熱風炉シミュレーション手段は、例えば、熱風炉シミュレーション部５０３を用いることにより実現される。熱風炉シミュレーション工程は、例えば、図１１のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
評価値算出手段は、例えば、評価値算出部５０４を用いることにより実現される。評価値算出工程は、例えば、図１０のステップＳ１００５の処理を行うことにより実現される。
炉別・サイクル別投入熱量決定手段は、例えば、炉別・サイクル別投入熱量決定部５０２を用いることにより実現される。炉別・サイクル別投入熱量決定工程は、例えば、図１０のステップＳ１００６、Ｓ１００８の処理を行うことにより実現される。
「前記評価値算出手段（工程）により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段（工程）による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力する」ことは、例えば、図１０のＳ１００４〜Ｓ１００９の処理により実現される。
＜請求項２、７＞
炉別残熱量算出手段は、例えば、炉別残熱量算出部５０１を用いることにより実現される。
炉別残熱量算出工程は、例えば、図１２のフローチャートによる処理を行うことにより実現される。
判別工程は、例えば、図１２のステップＳ１２０５の処理を行うことにより実現される。判定手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部５０１により実現される。
算出工程は、例えば、図１２のステップＳ１２０６の処理を行うことにより実現される。算出手段は、例えば、このような処理を行う炉別残熱量算出部５０１により実現される。
「前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行う」ことは、例えば、ステップＳ１２０３〜Ｓ１２０６の処理を行うことにより実現される。
＜請求項３、８＞
「前記炉別残熱量を繰り返し算出」することは、例えば、図１０において、ステップＳ１００７が繰り返し算出されることにより実現される。
＜請求項４、９＞
「前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行」うことは、ステップＳ１１０４において、燃焼終了の時点での炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex,inが算出され、ステップＳ１１１１において、送風終了の時点での炉別時間別ガス温度ＴGitnが算出されることにより実現される。
【０１１５】
尚、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、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体、又はかかるプログラムを伝送する伝送媒体も本発明の実施の形態として適用することができる。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などのプログラムプロダクトも本発明の実施の形態として適用することができる。前記のプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１００ 熱風炉
１０１ 蓄熱室
１０２ 燃焼室
１０３ 混冷室
１０９ 粘度煉瓦
１１０ ハイアルミナ煉瓦
１１１ 珪石煉瓦
３０１ 熱風炉制御計算機
３１０ 熱風温度計
３１４ 熱風流量計
３１５ 珪石煉瓦温度計
５０１ 炉別残熱量算出部
５０２ 炉別・サイクル別投入熱量決定部
５０３ 熱風炉シミュレーション部
５０４ 評価値算出部
５０５ 炉別・・サイクル別投入熱量表示指示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算装置であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション手段と、
前記熱風炉シミュレーション手段による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定手段と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定手段は、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算装置。
【請求項２】
前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出手段を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出手段は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか１つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション手段における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション手段により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション手段により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別手段と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出手段と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項３】
前記炉別残熱量算出手段は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出手段により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項２に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項４】
前記熱風炉シミュレーション手段は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出手段は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項５】
前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項６】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算方法であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、炉別・サイクル別送風時間、及び炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション工程と、
前記熱風炉シミュレーション工程による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出工程と、
前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定工程と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定工程は、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算方法。
【請求項７】
前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出工程を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出工程は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか１つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション工程における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション工程により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション工程により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別工程と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出工程と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を固定値として、前記判別工程による判別と、前記算出工程による算出と、を、前記判別工程により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項６に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項８】
前記炉別残熱量算出工程は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出工程により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項７に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項９】
前記熱風炉シミュレーション工程は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出工程は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項１０】
前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項１１】
請求項１〜５の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算装置であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、及び炉別・サイクル別送風時間を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション手段と、
前記熱風炉シミュレーション手段による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定手段と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定手段は、前記評価値算出手段により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション手段による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算装置。
【請求項２】
前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出手段を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出手段は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか１つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション手段における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション手段により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション手段により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別手段と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出手段と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション手段により得られた値を固定値として、前記判別手段による判別と、前記算出手段による算出と、を、前記判別手段により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項３】
前記炉別残熱量算出手段は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出手段により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項２に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項４】
前記熱風炉シミュレーション手段は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出手段は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項５】
前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置。
【請求項６】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとしてそれぞれが稼働する複数の熱風炉の操業の状態を減風・減温状態にした後、当該複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための炉別・サイクル別の投入熱量を推算する熱風炉操業推算方法であって、
前記複数の熱風炉の操業を前記高炉の要求に応じた状態に変更するための、目標送風温度、目標送風流量、目標送風時間、及び炉別・サイクル別投入熱量を少なくとも入力とし、前記複数の熱風炉におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行って、炉別・サイクル別送風温度、炉別・サイクル別送風流量、炉別・サイクル別送風時間、及び炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度を少なくとも出力とする計算を行う熱風炉シミュレーション工程と、
前記熱風炉シミュレーション工程による計算の結果に基づいて、前記複数の熱風炉を前記減風・減温の状態にすることによる不利益が小さいほど評価が高くなることを示す評価値を算出する評価値算出工程と、
前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量を決定する炉別・サイクル別投入熱量決定工程と、
を有し、
前記炉別・サイクル別の投入熱量決定工程は、前記評価値算出工程により算出された評価値に基づいて、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したか否かを判断し、当該変更終了条件を満足したと判断するまで、前記炉別・サイクル別投入熱量を繰り返し変更して、前記熱風炉シミュレーション工程による計算の入力とし、前記炉別・サイクル別投入熱量の変更終了条件を満足したと判断したときの最新の前記炉別・サイクル別投入熱量を出力することを特徴とする熱風炉操業推算方法。
【請求項７】
前記複数の熱風炉における炉別残熱量を算出する炉別残熱量算出工程を更に有し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量を基準とした投入熱量であり、
前記炉別残熱量算出工程は、
前記炉別・サイクル別投入熱量、前記目標送風温度、前記目標送風流量、前記目標送風時間のうち、何れか１つのみを変更して前記熱風炉シミュレーション工程における計算の入力とし、入力した値と、当該熱風炉シミュレーション工程により得られた値とが等しくなり、且つ、前記熱風炉シミュレーション工程により得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度が基準温度と等しくなるという条件を満たす熱風炉を判別する判別工程と、
前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を用いて、前記判別した熱風炉の残熱量を算出する算出工程と、を更に有し、
前記判別した熱風炉については、前記条件を満たしたときに前記熱風炉シミュレーション工程により得られた値を固定値として、前記判別工程による判別と、前記算出工程による算出と、を、前記判別工程により全ての熱風炉が前記条件を満たすと判別されるまで繰り返し行うことを特徴とする請求項６に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項８】
前記炉別残熱量算出工程は、前記炉別残熱量を繰り返し算出し、
前記炉別・サイクル別投入熱量は、前記炉別残熱量算出工程により算出された最新の炉別残熱量を基準とした投入熱量であることを特徴とする請求項７に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項９】
前記熱風炉シミュレーション工程は、前記炉別・サイクル別送風温度、前記炉別・サイクル別送風流量、及び前記炉別・サイクル別送風時間に加えて、炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度、及び炉別・サイクル別排ガス温度を少なくとも出力とする計算を行い、
前記評価値は、前記複数の熱風炉を減風・減温の状態にすることにより前記高炉における出銑量が減ったことに起因するコストの損失と、前記複数の熱風炉の状態を減風・減温の状態から目標の状態に変更するために使用するガスのコストと、が低いほど評価が高くなる評価値であり、
前記評価値算出工程は、前記炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度及び炉別・サイクル別排ガス温度に基づく制約式を満足する範囲で評価が最も高くなる前記評価値を算出することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項１０】
前記複数の熱風炉は、スタッガードパラレル方式で操業されることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載の熱風炉操業推算方法。
【請求項１１】
請求項１〜５の何れか１項に記載の熱風炉操業推算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１８４４９５（Ｐ２０１２−１８４４９５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０２８５（Ｐ２０１１−５０２８５）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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