JPH0257628A - 熱風炉の入熱量設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱風炉の大熱量設定方法しこ関し、熱風炉に
投入する燃料ガス頃および燃料ガスカロリーをあいまい
理論に基づいて設定し、熱風炉を最も合理的、経済的に
操業する方法に関する５［従来の技術１ 第１図は一対の熱風炉の構成図である。熱風炉は蓄熱室
４と燃焼室３の組合わせを３対以上並設して構成されて
いる。一対の熱風炉では燃焼室３下部の燃焼用空気ライ
ン２と燃料ガスラインｌがら空気および燃料ガスを供給
して燃焼室３内で燃焼させ、その燃焼熱を蓄熱室４のれ
んが５．５ａに蓄熱し、煙道８から排ガスを放出する。

なお、第１図中６は珪石れんが継目、７はれんが受けで
ある。

また、別の一対の熱風炉では燃焼時に必要な燃料ガスラ
インｌ、空気ライン２、煙道８のそれぞれの弁を閉にし
、冷風ラインｌＯの弁１１を開けて冷風を蓄熱室に導入
し、この冷風はれんが５゜５ａの熱を奪って熱風となり
、熱風出口１２の弁１３を開にすることで高炉へ送風さ
れる。

第２図は熱風炉の小要目的である高炉への送風温度制御
方法の説明図である。送風温度制御は次のように行う、
熱風炉は送風担当炉が２つあり、例えばいま送風担当炉
の蓄熱室を４ａ、４ｂとする。１つの炉（蓄熱室４ａ）
は冷風弁１１ａを全開にし、他方の炉（蓄熱室４ｂ）の
冷風弁１１ｂの開度を調整して高炉への送風温度が目標
値に一致するように操作する。冷風弁１１ｂが全開にな
れば冷風弁１１ａを閉じて行き、冷風弁１１ａが全開に
なったら別の炉（蓄熱室４ｃ）に切り換えて冷風弁１１
ｃを開けてゆく。炉の切り換え中熱風炉１基（蓄熱室４
ｂ）からの送風時は、混冷塔１４人「】の混冷弁１５の
開度によって高炉への送風温度を調整する。送風が終−
γした炉（蓄熱＋ｉ４　ａ　）は、次回送風に必要な熱
風１品度を確保できるように蓄熱工程に入る。以上の操
作を順次繰返すことによって送風温度制御が行われる。

［発明が解決しようとする課題〕 従来技術による熱風炉の操業は、予め燃焼−送風サイク
ルを決め、所定温度の熱南風をタイミング良く得るため
に必要な燃料流砥を熱風炉の熱効率を勘案して設定し、
所定の燃焼時間が終ると。

自動的に切替λ、て当該炉を送風期間とし、燃焼間開に
蓄熱された熱量を冷風に与えて所定の熱風を排出してな
されている。従来方法では、高炉が・必要とする熱風温
度においで必要な時間だけ熱風を供給するために、予め
蓄熱する燃料の設定方法に以下のごとく問題がある。

（１１特公昭４７−４７６７、特公昭４９−２４７６２
に示されるように熱風炉の各炉毎に投入され蓄熱された
熱量と、送風により持ち去られる熱量を理論的に刻時計
算で求め、次回送風時必要人熱撤から前回送風終了時ま
での持ち越し熱量を差し引いて今回燃焼時に供給必要入
熱量を求め、これに基づいて燃料ガス晴を設定する方法
が一般的である。

しかしこれら公知技術の欠点は、刻々と変化する熱風炉
の残熱量を把握するために、炉体の敢敗熱の未知定数が
必要であるとか、スタガード（２基送風）パラレルでの
２基送風時には各炉毎の通過風量が分らないため、熱収
支計算ができないなどの問題があり、やはり残熱１に各
作業者の経験あるいは概略的な標準をおく必要があった
。

また最近ではエネルギー情勢から必ずしも高い送風温度
を必要としない場合も多いが、このような状況では当然
のことながら熱風炉への投入熱ｌも少なくなり、同時に
れんが温度も低下する。

一方、熱風炉の蓄熱室れんがは珪石質が主であり、最も
低い部位の温度がれんがの変態温度（約３００℃）より
下がると熱膨張が生じ、崩壊の恐れが生じる。このため
、ある温度（約４００℃）以−トに保持するための燃料
ガス遣を投入する必要がある。同様に蓄熱室れんが５の
最−Ｆ段の温度も送風終了時には９００℃相当以上必要
であり、これより下がれば１次回燃焼時にガスの失火の
恐ハがある。

このように蓄熱した熱量から持ち越し熱量を差し引いた
残熱量に基づいて操業するだけでなくれんがト下方向の
１品度分布も考慮しながらガス投入熱量を設定する必要
がある。

（２）特公昭５５−１４１２２に示すように蓄熱室の平
均温度を測定し、この変化に対応した相関関係から投入
熱量を設定することにも上記のような熱風炉縦方向の温
度分布を考慮する必要があること、すなわち温度が一定
でも温度分布を調整するためＣガス、Ｂガスの混合比と
投入熱量を調整する必要があるため、やはり作業者の経
験による′Ｆ１１断を介入せざるを得ない欠点があった
。

さらに特開昭５５−７９８１４に示すように炉中間部、
炉ｒｎ部、炉底部の３点以１−の温度実測値から炉内蓄
熱機を求める方法も提案されているが、この方法におい
ても、この蓄熱丑と燃料ガス量の調整はとることが可能
であっても、炉底部の温度レベルを管理することはでき
ない。

このような従来方法の技術的問題は熱風炉の残、４８１
！ｍの調整と、れんが温度レベルの調整を同時に行うこ
とができないため、人間のｅ１１断に頼らざるを得ない
ところにあった。また、蓄熱室の温度と比熱の積の高さ
方向の積分から蓄熱遣を求めても、これをそのまま操作
機に結び付けるのは、精度が悪く、特開昭５５−７９８
１４に記載の如く。

のような係数が必要であること、同様に特公昭５５−１
４１２２においても ミＱ＝に迂Ｔ の相関関係を求める必要があるため、常時、係数と操作
量を見直す必要があった。

これは、燃料ガス量を調整する上で、係数の信頼性と操
作量の適合の２つの問題の調整を抱えることになり、第
純な論理にならない問題があった。

（３）また、上述の２つの公知技術のように時間切替え
をベースとする操業の外に、通風中の熱風炉の炉出口温
度または冷風弁開度が所定値に達した場合に炉替えを行
って燃焼期間に蓄熱された熱用を十分利用する方法もあ
る。しかし、この方法は燃焼−送風サイクルが一定し難
く、工場のエネルギー管理上望ましくないこと、操業条
件が大幅に変更された場合には、炉替え時間の予測が難
しい問題があり、この方法は採用しにくい。

以上、定時切換えのスフガード（２基送風）パラレルで
れんがの温度分布を考慮し、珪石れんがをある温度以上
に調節しながら、蓄熱室の残熱量をｆ＝Ｉらかの手段で
把握し、その変化に応じて燃焼ガス碕を調整するために
は、 ｆｉすれんが温度レベルと残熱変化量を同時に操作量に
結び付ける方法がなかった。

（ｉｉｌ残熱変化量を精度良く求めることができなかっ
た。

ｆ目ｉ１操作量と残熱量の相関係数を入れる必要かあっ
た。

などの問題があった。

さらに以上のように熱風炉固有の設備保護、操業上の制
約を受けながら、一方、高炉操業状況によって変化する
所要送風温度を確保するように、最も省エネルギーにな
るように熱風炉入熱量を設定することが必要である。

本発明はこのような従来の問題を解決した熱風炉の大熱
量設定方法を開光したものであって、これを提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するためのｆ段］ 本定明者らは熱風炉の従来の燃焼側（卸方法における上
記の如き問題点を解消するために種々研究した結果、次
の知見を得て本発明の第１の発明を完成するに至った。

（ａ）スタガードパラレルにおける送風終了時にれんが
平均温度だけでな（、冷風バタフライ（ｂ）蓄熱用の変
化値にχ・を応して操作がを変更するための方法としで
、バタフライ弁開度を１つの要因とし、これをあいまい
理論に基づくＴＩ＋断関数に分け、その′Ｆ、１１断関
数に対応した操作量ルールを用意することができること
。

（ｃ）れんがの温度外１ｆｉを考慮するため熱風炉の高
さ方向の１つ以Ｆの位置で温度を検出し、これをあいま
い理論に１５づく判断関数に分け、そのＴ１１断関数に
対応した操作量ルールに変更することができること。

（ｄ）上記（ｂｌ　と（Ｃ）の操作量ルールに上る操作
量の組み合わせがら蓄熱用変化とれんが温度変化に伴う
合成操作；ｄを設定することによって、送風時必要熱に
を最小限の供給熱源によってまかない最適な効率を発揮
し、かつ熱風炉のれんがを保護する燃焼作業を行うこと
ができること。

本発明は、燃焼−送風サイクルの制御を含む熱風炉の炉
毎の残熱量に基づいて次回燃焼時の供給熱風炉の送風終
了時の残熱量、該残熱量の変化、珪石れんが継目の温度
およびドーム温度をあいまい理論に基づく２以上の判断
関数に変換し、各判断関数に対応するそれぞれの操作量
を定め。

実測に基づき該操作量を選択し、該選゛択した操作量を
それぞれの判断関数に該当する割合に応じて合成して合
成操作量を決定し、該合成操作量と次回目標送風条件に
対する必要な供給入熱量を組合わせ、今回燃焼時に供給
すべき必要大熱量を各熱風炉ごとに設定することを特徴
とする熱風炉の大熱量設定方法である。

さらに送風温度変化の予測を高炉の物質、熱バランスに
よって得られる高炉の炉熱指数とその推移により行い、
この予測送風温度に一致するように熱風炉の送風温度を
定めることによって、高炉の状態を含めた合成操作量を
決定し、この決定に盾ついて入熱看を設定することによ
り、熱風炉の究極の熱制御を行うことが可能となった。

次に本発明方法の手順を詳細に説明する６イ）蓄熱機、
れんが温度分布の判断関数化第３図〕ま４Ｊ！熱風炉ス
タツガ一ドパラレル送風時の代表的な情報のトレンドを
示したタイムチャートである。第３図において、Ｎｏ、
　ｌ−Ｎｏ、　４ＨＳは４基の熱風炉を示し、各炉は送
風工程、燃焼工程を順次繰返し、ある時点では２基が送
風玉稈、２基が燃焼工程にある。

各炉の出口熱風温度変化に応して高炉送風目標温度に合
致するよう各冷風弁開度、混冷バタフライ弁開度が調整
される。

ドーム温度または珪石れんが継目温度で示されるれんが
温度は言うまでもなく熱風炉の残熱：１１を表わす指標
であり、れん力科品度は送風により数十し、炉熱レベル
が低いほどれんが温度も低い。

ここで冷風弁と混冷弁は以下のように制御される。

Ｎｏ、４炉の送風終了後、Ｎｏ、２炉へ切り替える時に
Ｎｏ、１炉のｌＶ５送風となるが、この間は混１令バタ
フライ弁で送風温度を制御し、混冷バタフライ弁が閉ま
った（Ｔ限になる）後、ＮＯ３２炉が開（、、Ｎｏ、ｌ
炉は全開であり、送風温度が一定になるようにＮｏ、２
炉が全開まで開く。Ｎｏ、２炉全開後、Ｎｏ、１炉が逆
に送風温度が一定になるように、しまってい（制御を行
う。

冷風バタフライ弁開度は、送風終了時に第４図の如く判
定することができる。第４図は第３図中の冷風弁が閉止
する時の閉止態様を取出して例示したものである。すな
わちある熱風炉、例えばｌ炉に熱がなくなればｉ炉の通
過風Ｍを削減するため、ｉ炉のバタフライ弁は曲ａ５ｉ
ｌａのように切換えを待たずに閉となる。ｌ炉に未だ熱
余裕があれば曲線Ｃのように送風終了時に開度に余裕が
ある。

ドーム温度または珪石れんが継目温度で示されるれんが
温度は言うまでもなく熱風炉の残熱量を表わす指標であ
り、れんが温度は送風により低下し、炉熱レベルが低い
ほどれんが温度も低い。

第３図の例で言えば、れんが温度からみてＮｏ、　４Ｈ
Ｓの方がＮｏ、　２　ＩＩ　Ｓより炉熱がない。また冷
風バタフライ弁開度から見てＮｏ、　３１（Ｓの方がＮ
ｏ、　ｌ　ＨＳより炉熱がないことが分る。

そこで炉熱の判定には、炉高さ方向の温度やバタフライ
弁の開度のレベルを横軸にして第５図：こ示すように２
つ以上の判断関数をつくる。ここで縦軸はファジィ値と
呼ばれるもので１，０を最大値とする。１．０は全ての
人がそのように判定することを意味しており、全ｌＨ成
であることを示す。

ファジィ値はその判断関数に該当する割合を示すもので
ある。

↑１１断関数とは人間が「丁度良い」　「炉熱が不足し
ている」などという抽象的判断をグループ化したもので
ある。第５図（ａ）の例では、例えば送風終了時の冷風
バクフライ弁開度が３０％であれば、全ての人が「炉熱
余裕イ・１つ」と’ｌ＝ｌ＋定し、５％であれば「丁度
良い」と１１１定する。１５％であれば「炉熱余裕大」
と判定する人と「「度良いｊと判定する人と半分本分で
あり、あいまいな値であることを示す。

上記例は、バタフライ弁開度あるいはれん力檜Ｂ度とい
う単一の観測事象から判断関数を作成したが、この観測
事象を特公昭５５−１４１２２で記述されたれんがの平
均温度から求めた残熱量で代表させてもよいし、特開昭
５５−７９８１４に記述された如（れんが高さ方向の温
度分電から推定した残熱量から判断関数を作成しても構
わない。

あるいはＮ数の観測１蒙（例えば、送風終了時の冷風バ
タフライ弁開度、れんが温度、混冷暖など）から指標を
定量化し、それに４づいてｅｌ＋ｌ間断を作成しても購
わない。

必要な判断関数は。

（ｉｌ残熱πに関する判断（例えば熱余硲があるとかな
いとか示すもの） （１１）残熱量の変化に関する’１−１１断（例えば炉
熱が増えているとか減少しているもの） ｆｉｉｉｌ珪石れんがの継目のれんが温度に関する判断
（例えばか熱が高いか低いか） １ｉｖｌド一ム謁度に関するｌ１ｌｌｌｉ（例えば炉軸
が高いか低いか） の４ｆ４類について作成する。

口）操作量のルール化 第６図はドーム温度と珪石れんが継［１！’ｍＡ度を％
／７３つの判断関数として構成しｔ−操作；Ｉｊルール
図である。すなわちドーム？品度を「低いＪ、１良い」
、［高い］とし、珪石温度を［低い］、「良い」、「高
い」の３段階とし、これらを組合わせ−Ｃ９種類の大熱
量と、ガスカロリーの操作量ルールをそれぞれ作る。第
６図中、実線は大熱量ｆＸｌＯ６ｋｃａｌ）を示し、破
線は燃料ガスカロリー（ｋｃａｌ／Ｎｍ’）を示すｐＨ
断関数を９種類の場合についてそれぞれ図示したもので
ある。

第６図の操作量ルール図から例えば、ドーム温度が高く
、かつ珪石温度が低い場合は操作量３を選択し、ドーム
温度が低く、かつ珪石温度が高い場合は操作量７を採用
すればよ（、ドームＣ品度と珪（１ｍ度の測定から直接
に人熱礒とガスカロリーの操作量を設定することができ
る。

例えば操作量３は人熱囁を３．８〜９．５ＸＩＯ６ｋｃ
ａｌ増加させ、Ｍガスカロリーを０〜２０ｋｃａｌ／Ｎ
ｒｎ’減少させることを１位味する操作である。その操
作量は一義的に決められないので、平均的（万人がＶ均
と判定する意味で算術平均ではない）には投入熱量は５
．７ｘｌＯ６ｋｃａｌ、ＭガスカロリーはＩ　Ｏｋ　ｃ
　ａ　ｌ　／　Ｎ　ｒｎ’である分布として与えている
。

第７図は冷風バクフライ弁開度に基づく炉熱レベルの判
断関数（炉熱の高、中、低）と前回前々回の観測’Ｉ象
との差から’Ｉ’ｌ＋断する炉熱変化指数（炉熱変化の
増、不変１．ｆＪｉ）からなる操作；ｉルール表を示す
図である。

例えばドーム温度が今回送風路で時にＩ　０４０℃、前
回送風終了時がＩ　０７０℃、前々回送風終了時の温度
が１１００℃であれば、ドーム温度は経時的に変化して
おり、これを炉熱が減少しでいると判断する。第７図の
見方は４第６図と同様に例えば炉熱レベルが１度良く炉
熱変化がなければ操作ｔｌｌ１４を採用し、［操作なし
Ｊとする。また例えば炉熱レベルが高く変化が減少しで
いれば操作ｉ＋６が選択される。操作ｆｆ１１６は投入
熱：ａを−１，９〜５．７ｘ　ｌ　０６ｋｃａ　ｌ減少
させることを示している、。

ここで第６図、第７図は何れも３つずつ′判断関数から
なる９個の操作量を示すルールの表である。このルール
の操作かの数については幾つでも良いが多（なればその
判断の差が不明確になり、計算機処理のｆｔ荷も多くな
る。少ないと微妙な作’Ｊ＝’１７の感覚をルールに反
映しにくくなる７人間の’ｌ−１１断できる基準で考え
れば３×３〜５×５のルール作りが好ましい。

ハ）操作量の合成 第８図には前述のドーム温度および珪石れんが継目温度
の判断関数を示す。第８図から、例えばドーム温度が９
６０℃、珪石れんが継目温度４７０°Ｃであれば、 （Ｄ　ドーム温度は［低い］と判定する場合、この該μ
ｍ割合は０，６ ■　ドーム温度は「良い」と同定する場合、この該当割
合は０，４ ■　珪石れんが継目温度は「高い」と判定する場合、こ
の該当割合は０．８ ■　珪石れんが継目温度は「良い」と判定する場合この
該当割合は０．２ の４ケースが選定される。これを第６図に対比させて操
作量を選択する。例えば４ １ｉ１　　ドーム温度「良い」、および珪石れんが継目
温度「良い」から操作量５ （ｉ　ｉｔ　　ドーム温度「低い」、および珪石れんが
継目温度「良いＪから操作用４ １ｉｉｉ１　　ドーム温度「良い」、および珪石れんが
継目温度「高い」から操作量８ １ｉｖｌド一ム温度［低し舅、および珪石れんが継目１
品度「高い」から操作量７ を選択する。この４つの操作量を合成する方法を以下に
説明する。選択した操作量は、その該当割合に応じて減
じる必要がある。

すなわち同し操作量４でもその該当割合が１．０の場合
と上記のように完全に該］１ｊシない（１，０より小さ
い）場合で異なる。この該当割合はドーム温度が「低い
」に対応する０、６と珪石？昌度が「良い」に対応する
０、２の２種類あるが低い方を選択する。その結果、 ０．２だけ該当する操作＠５と ０．２だけ該当する操作量４と ０．４だけ該当する操作量８と ０．６だけ該当する操作量７と 定義される。

第９図にはこれらの不完全に該当する操作量の分布な示
す、第６図で定義された操作量分布はそのファジィ値（
判断関数に該当する割合）によって破線の部分をカット
し山切りされる。

第１０図には山切りすることによる操作量出力Ｃの変化
の比較を示す、操作量出力Ｃは重みづけ法と呼ばれる方
法で、 −・・　（１） で算出される。第１０図（ａ）はファジィ値を完全に満
足する場合で上記（１）式の計算による操作量出力Ｃの
値は５．５７９７となり、第１０図（ｂ）はファジィ値
が０．６の場合で上記（１）式の計算による操作量出力
Ｃの値は５．５２４６となる。

第９図の如く複数からなる操作分布の合成は、その最大
値からなる分布（斜線部）で評価し直し、これを上記（
１）式で求める。

第９図の場合。

投入熱量出力（第９図（ａ）） ＝　（０＊Ｏ−０，９５，＊０．２５−１．９＊０．５
−２．８５　＊　０．６−３．８　＊　０−５．８　＊
　０．４−７．６＊０．４−９．５＊ｏ、４−ｔｌ、４
＊０）／　（０＋　０．２５　＋　０．５　＋　０．６
　＋　Ｏ＋　０．４＋　０．４　＋　０．４　＋　Ｏ） ＝−４，７＊　１０６ｋｃａ　ｌ 投入ガスカロリー（第９図（ｂ）） ＝　（１０＊Ｏ＋１５＊０．５＋１７．５＊０．６＋　
２０　＊　０．６　＋　２５　＊　０．５　＋　２７．
５　＊　０．２＋　３０　＊　０．２　＋　３５　＊　
０．２　＋　３７．５　＊　０．２＋４０＊０）／　（
０＋０．５＋０．６＋０．６＋　０．５　＋　０．２　
＋　０．２　＋　０．２　＋　０．２　＋　Ｏ）＝２２
．８ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’ と求められる。

二）燃焼ガスの条件設定方法 これを熱風炉の人熱壜の設定にフィードバックするため
には以下のように行う。

前回の投入ガスカロリーか９５０ｋｃａ　ｌ／Ｎｒｒｒ
’であれば、今回の投入ガスカロリーは、９５０　＋　
２２．８　＝　９７２．８　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　Ｎ　
ｒｒｉ’に増加することを示す。

Ｃガス４５００ｋｃａ　ｌ／Ｎｒｒ１′、Ｒガス７００
ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’であれば、９７２．８ｋｃａｌ／Ｎ
ｒｎ’の燃焼ガスを製造するにはＣガス比率を７．１％
、Ｂガスを９２．９％にすれば良い。

また、前回の投入燃料ガス川実績が１０５＊１０６ｋ　
ｃ　ａ　ｌであり、そのときの送風条件が送風ｔｌ：６
１００Ｎｍ’／分 送風温度：１１００°Ｃ 冷風温度＝２００℃ 送風時間：ｌ１５分 今回燃焼時の送風条件が、 送風量：６２０ＯＮｒｎ”／分 送風温度：１０８０“Ｃ 今風温度、送風時間が同じであれば以下の式で今回の投
入量を求める。

η＝（＠回の投入熱量実絹十投入熱量出力）／（前回の
送風量率（送風温度＊　０．３４−冷風温度１０．３１
１本送風時間） −・・（２） 今回の投入熱＠Ｑは。

Ｑ　＝　Ｑ　＊今回の送風量率（送風温度＊　０．３４
−冷風温度＊０．３１）本送風時間 で求める。

すなわち。

り＝　　（１０５，０−４，７）＊　１０６／　＋６１
００１　（＋　１００＊０．３４−２００本Ｏ，コ３１
）＊１１５１ ＝０．４５８ Ｑ＝０．４５８＊ ０、３４−２ ＝　９９．７２　＊ 今、燃焼時間を カロリー９７２．８ ＋６２００＊　　（１０８０＊ ００＊０．３１ｊ本１１５） １　０６　ｋｃａ　　１ １１０分とすれば、燃料ガス ｋｃａｌ／Ｎｒｒｒ’であるから Ｑ／１１０分／９７２．８ｋｃａ　ｌ／Ｎｒｎ’＊６０
分 ＝５５９０ＯＮゴ／ｈ・基 により燃焼すべき燃料ガス量が求まる。

ホ）高炉の所要送風温度変化の判断 （ｉｆ一定間隙毎に（例えば、１時間毎に）高炉操業の
測定データを使った物質バランス、熱ノ＼ランスから一
般的に求められる炉熱指数を計算し、高炉の炉熱レベル
を判定し、前記ドーム温度と同様に判断関数を求める。

（ｉｉｌ前述した熱風炉残熱量の経時的量定と同様に、
高炉の炉熱レベルの経時的なｉｌ＋定を行う観測事象と
しては炉熱指数、銑中［Ｓｉ１．ステーブ抜熱量および
装入物の荷下りなどから選ばれた高炉の炉熱レベルに関
する複数個をビ・ツクアップする。そして現在値と前回
、前々回の値を使って各事象ごとに判定を行い、各１！
　染のモ均を求めて判断関数を作成する。

例えば、第１１図は高炉の炉熱レベルとその推移判定か
ら作成した判断関数に基づく操作量ルールを示したもの
である３ 操作量は送風温度変化量に対して、その時の送風量を基
に、熱風炉効率を仮定して自動的に投入ｆ！！ＡＦ４ガ
ス量に変換される。

次に例を挙げて説明する。第６図において。

ドーム温度が丁度良く、珪石温度が高い場合、操作量８
が選ばれ、そのファジィ値の小さい方で山切りされる。

ファジィ（直が０．５とすると第１５図のようになる。

また第７図において、炉熱レベルが余裕がありファジィ
値が０．３．その推移が増加傾向でファジィ値が０．４
あれば操作量ｌＯが選択され、これを第１２図に合成す
れば第１３図のように大熱量とガスカロリーの変更分を
求めることが可能となる。

一方、高炉操業において高炉の炉熱レベル同定が低（、
高炉炉熱の推移が一定の場合、第１１図の操作量ｒが選
ばれる。

送風量を６７０ＯＮ醒／　ｍ　ｉ　ｎとし、熱風炉効率
を０．８４とすると、投入ガスがか計算され。

ファジィ値が０．８になれば第１４図のようになる９第
１３図に第１４図を合成すれば、第１５図のようになり
、高炉操業の変化の予測も含めた熱風炉投入ガス量を容
易に設定することができる。

第１５図に示す操作量も判断関数であるため、第１６図
に原理図を示すように、ファジィ値を屯みつけ処理すれ
ば所要の出力（操作量）を定めることができる。

以りの熱風炉の操業は、予め燃焼−送風サイクルを決め
、所定温度の熱衝風をタイミング良くｉ）るために必要
な燃料流量を送風終了時の炉毎の残熱レベルとれんが温
度レベルを考慮して設定されるがさらに次の改とを施す
ことが好ましい。

第３０図にある例として、１基の同一熱風炉について送
風終了時の１例を示す。これはサイリフツクに繰り返さ
れる送風終了時の冷風バタフライ弁開度から判断すれば
送風温度制御に十分すぎるほど炉熱がある。しかし、珪
石境界、ドーム【温度は低過ぎる。この場合は設備保護
を優先できるように、れんが温度保護アクションの方を
優先する必要がある。

このような場合、本来は投入燃料を増加させてれんが温
度を上昇させるのであるが、燃料の増加よりはこの炉の
通過風量を抑制するのが望ましい。

或いは第２９図のごとく、送風温度をコンロトールする
のには丁度良いレベルでも、れんが温度自体はまだまだ
熱余裕がありすぎる。れんが温度が高いという判断で投
入燃料を下げると、逆に送風温度を維持できなくなるお
それがある。このように残熱レベルとれんが温度レベル
を見て熱風炉の投入燃料だけを制御するだけでは必ずし
も十分、ではなく、れんが温度を保護するために無駄熱
を投入せざるをえない。

或いはれんが温度が適正になれば、送風温度を確保する
のに炉熱がな（なる。このように、従来の投入燃料制御
だけでは、残熱レベルとれんが温度レベルをどちらも望
ましい方向に制御することができない。

本発明の第３の発明はこの点をさらに改善した。

第２９図においては、珪石境界温度、ドーム温度とも高
いから、本来なら投入燃ト１を減らす制御を行うが、そ
うすれば炉熱がなくなり、送風温度を維持することがで
きな（なるので、投入燃料を増やせない。この場合、通
過風量を増加させて抜熱すれば送風温度を維持しつつ炉
熱を０効に利用することが可能となる。

そのためには、従来その上限値を固定されていた冷風バ
タフライ弁１１の開度上限設定値を炉熱に応じて開方向
に変更してやればよいということができる。この設定値
を変更するに要する指標をさらに捕えた。

第３０図においては、第２９図と逆で珪石温度、ドーム
温度とも低いから本来なられんがを保護するのに投入燃
料を増やすが、冷風バタフライ弁の開度から見て、炉熱
は高めにあるから投入燃料を増やすのは得策ではない。

そこで、冷風バタフライ弁開度の上限設定値を閉方向に
変更し、通過風量を減じてやれば上いということになる
。

つまり、本発明の第３の発明は第１の発明にさらに次の
知見を加えたものである。

（ａ）　　炉毎の通過風量を制御するために、冷風バタ
フライ弁の上限開度の設定値を送風終了時に次回送風時
期までに調整すること、 （ｂ）　　れんが温度及び残熱レベルがメンバーシップ
関数により定式化できているので冷風バタフライ弁の上
限開度の設定値を変える条件のルール作りが可能である
こと。

本発明は、上記第１の発明において、熱風炉の送風終了
時の残熱量レベルとれんが温度レベルに応じて炉毎バタ
フライ冷風弁の上限値を変更することにより、れんが温
度レベルと送風温度を確保するのに必要な残熱量レベル
をどちらも望ましく制御できるようになり、究極の熱制
御を行うことが可能となった。

送風温度が低くなってきた場合には、当然のことながら
、熱風炉の投入熱量も少なくなり、同時にれんが温度も
低下する。

熱風炉の蓄熱室れんがは珪石質で主であり、最も低い部
位の温度れんがの夜警温度（約：３００℃）より下がる
と熱膨張が生じ、崩壊の恐れが’ＩＩＥしる７このため
、あるン温度（約４００℃）以上に保持するための燃料
ガス砒を投入する必要がある。同様に蓄熱室れんが５の
最に段の温度も送風終了時には９００°Ｃ相当以ト必要
であり、これより下がれ゛ば次回燃焼時にはガスの失火
の恐れがル）る。そこで残熱＋Ｒだけでなく、れんがの
温度レベルも考慮する。

珪石境界温度のメンバーシップ関数、ドームト１１Ｉ、
ｉ度のメンバーシップ関数は第８図（ａ）、（ｂ）のよ
うに３段階に判断関数を作る。

残熱レベルのメンバーシップ関数は、第５図（ａ）のご
とくバタフライ弁の開度で判断関数を作るか、（ｂ）の
ごとくれんが温度で’ＩＩＩ断関ｚ断金５女。

一方、冷風バタ弁の開度は一般的に以Ｆのように行われ
る。すなわち、開度は０−１００％の全閉、全開である
が、制御の関係から全開の下限は５〜１０％、全開の設
定値は９０％にするのが庁通である。弁の特性上９０〜
１００％での流量制御はあまり鋭敏でない。

さらに全開の下限というものがあり、５０〜６０％に設
定している。これ以上冷風弁をしめた状態で送風するこ
とは、弁の駆動に多大な負荷がかかるので万一の場合、
冷風弁が破損する。そこで冷風弁の全開の上限値の設定
範囲は５０〜６０％から９０％の間となる。設定値変更
の１アクシヨンは通過風量への効果を考え、数％ずつ行
う（例えば２〜３％或は適宜のパーセントで）。

第３１図は、２Ｈ５熱風炉の冷風炉の冷風バタフライ弁
上限を絞ったときの変化を説明する。

実線は上限開度が（ａ）の場合であり、切換指令でｌＨ
８が送風停止し、混冷バク弁下限指令で３　ＨＳが開方
向に開（。３Ｈ３が全開到達後、２Ｈ３が閉方向へ動く
。

冷風バタフライ弁の上限開度を（ｂ）に絞る場合を点線
で示す。炉熱余裕が少ない２［１Ｓの３Ｈ８に比べて通
過風量を抑制するから炉熱に余裕のある３Ｈ３は（ａ）
の場合に比べて３Ｈ５全開位置が遅れ、そこから２Ｈ５
を絞ってゆく、その結果、斜線臼に示す２　ＩＩ　Ｓ熱
風炉または通過風量を減らすことができる。

［実施例１ 実施例−１ 内容積４５００ｒｎ’の高炉の３基セミパラレル送風熱
風炉において、ドーム温度、珪石れんが継目温度、れん
が温度変化量、冷風バタフライ弁開度のｔ１１断関放を
作成した。第１７図はこの判断関数を示し、第１８図、
第１９図はこの’Ｉ’ｌ＋断関数に基づく操作量ルール
を示す図である。

！炉の送風終了時の冷風バタフライ弁の開度が２５％、
れんが温度変化！ｉが＋９℃、珪石境界ｉ開度が３８５
°Ｃ、ドームｌ晶度が１１３０″Ｃの場合、第１７図の
判断関数から、炉熱レベルは余裕大。

炉熱変化は変わらず、珪石れんが継［］温度は適してド
ーム温度が高いという４つの判断関数が選択される。

第１８図は、炉熱に関する操作機ルール表で人熱稙の変
化を与える。第１９図にはれんが温度に関する操作量ル
ール表で投入ガスカロリーの変化を与える。

上記の場合、操作量２４と操作量３３が選択されること
により、該当割合も完全であるから、出力は投入熱量を
−１，９＊　１０６ｋｃａ　１Ｍ少し、ガスカロリーを
−１６，６ｋ　Ｃａ　ｌ　／　ＮｒｒＩｌｌ＆少させる
操作量となる。

前回の投入ガスカロリー９２５ｋｃａ　ｌ、／Ｎｍ３、
Ｃガス４５００ｋｃａｌ／Ｎｒｒ１１、Ｂガス６７０ｋ
ｃａｌ／Ｎｒｎ’であれば、Ｃガス比率は。

（Ｃガスｋ　ｃ　ａ　ｌ　−［３ガスｋｃａｌ）より、 ＝６．２　％ で求められる。

また、前回の投入熱頃が１１５＊１０６ｋｃａｌの時の
送風条件が 送風ｍ：６００ＯＮｍ”７分 送風温度：１１００℃ 冷風？温度、１９０℃ 送風時間、１２０分 今回燃焼時の送風条件が、 送風量：６２０ＯＮｒｎ’／分 送風温度：１１２０’Ｃ 令風温度：１９５℃ 送風時間：１２０分 とすれば、（２）、（３）式より、 ｒｔ−（１１５，０−１，９）　＊　ｌ　Ｏ６／６００
０ｍ　１２０＊　（ｌ　ｌ　００℃本０．３４−１９０
＊０．３１） ＝０．４９８５ Ｑ＝０．４９８５＊６２００＊　１２０＊（１１２０＊
ｏ、３４−１９５本０．３１）＝１１８．８＊１０６ｋ
ｃａｌ 今、燃焼時間を１１０分とすれば、燃焼ガスカロリー９
０８．４　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／Ｎｒｒｒ’であるから、
燃料ガス咀は７１００ＯＮｒｒｒ’／ｈ　・基となる。

実施例−２ 熱風炉についてドーム温度および珪石れんが継目温度の
判断関数を第２０図のように作成し、蓄熱れんがの余裕
のレベルおよび余裕の傾向について第２１図の判断関数
を策定した。

また、高炉について、高炉の炉熱レベルおよび炉熱レベ
ルの傾向について第２２図のＩ’ｌ＋断関数全関数した
。

熱風炉に関する観測値から次のように操作機を選択した
。

ｉ炉の送風終了時に、珪石れんが継目温度が３６４、０
℃、ドーム温度が９８０℃をｌｌｌポ１１シ、第２０図
に示す判断関数に対応を取ると、何れも熱量不足でファ
ジィ値は１．０である。

第６図の操作量ルールから操作量１に対応することが分
る。

一方、レベル判定としてドーム温度の２つの境界値を１
０００℃、１０５０℃、珪石温度の２つの境界値を３５
０℃、３７５℃とし、Ｌ限以上であればｌ、下限以下で
あれば−１、中間はＯとし、ドーム温度と珪石？温度の
東みづけを２：ｌとすれば、 （−１＊２＋Ｏ＊１）／３＝−０，６６と熱余裕度のレ
ベルを指数化することができる。

また、前々回と前回のバタフライ弁開度の変化が２．４
％閉、ドーム温度が６℃低下、前回と今回のバタフライ
弁開度の変化カ月、３％閉、ドーム温度が２℃増加から
両省の屯みづけをバタフライ弁２、ドーム温度１とすれ
ば、前記指数化の方法により。

（−１＊２−０．５＊１）／３＝−０，８３で熱余裕度
の傾向は−０，８３と指数化することができる。

第２１図に示す判断関数とこれらの指数との対応から、
何れも判断関数は、熱量不足でそのファジィ値は１．０
である。この時の操作量は第７図の操作量ルールから操
作量１８に対応させることができ机 次に高炉の炉熱状態を示す指数として、高炉の各計測値
から、炉熱指数が２８０　（ｋｃａ　ｌ／ｌ、−ｐｉｇ
）と計算され、この値で炉熱指数推移レベル判定を実施
する。

炉熱レベル推移判定として。

ｆｌ）前々回と前回の炉熱指数の変化が＋２６（１０”
ｋｃａｌ／ｌ−ｐｉｇ）、前々回と前回のｌ−Ｉ　Ｍ　
Ｔの変化が＋１０’″Ｃ（２）前回と今回の炉熱指数の
変化が＋Ｉ　０（１０”ｋｃａｌ／ｌ−ｐｉｇ）、前回
と今回のＨＭ　Ｔの変化が一８°Ｃ の変化になったので、炉熱指数の市みづけを３゜１１Ｍ
　Ｔの重みづけを１として、熱風炉蓄熱れんがの熱レベ
ル推移の前記指数化と同様の方法により、 （＋１．０＊３−０＊　　ｌ）／４＝０．７５と高炉の
炉熱レベルの傾向を指数化した。

これらの指数を第２２図の判断関数と対応させると、ど
ちらも判断関数は「高い」であり、そのファジィ値は１
．０になる。第１３図に示した操作’ｕルールから、操
作量ａに対応させることになつた。

もし、高炉の炉熱状態を考慮しない場合は、第２３図に
示すように操作ｍｌと操作機１８の合成だけになり、操
作量出力はこれからｌｏ＊１０６ｋｃａｌの人？ＩＪ、
頃と２７．５ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’のガスカロリーの増加
操作用をとればよい。

ここで高炉の炉熱状態を考慮した場合は、第２４図に示
すように操作ｍｌと操作４８１８と操作ｉｌａの合成が
操作量出力となる。送風ｇ６７００Ｎｒｎ’／ｍｉｎ、
熱風炉効率０．８４として操作ｉｌ　ａの温度差を入熱
璧換算すると、合成操作量出力は入熱ｆｆ１７．３＊　
ｌ　０６ｋｃａ　１．燃料ガスカロリー２７．５　ｋ　
ｃ　ａ　ｌ　／Ｎｒｒ？となり１人熱電が２．７＊１０
６ｋｃａ　ｌ少ない設定になった。

その後、予想されたように送風温度が２０゛Ｃ低Ｆした
。入熱ｌが送風ン温度低下を考慮して、少ない設定にな
っていたために、無駄熱を付けることなく操業できた。

すなわち、この例の場合、高炉の炉熱レベルを考慮しな
いと、排ガス温度が最大２５０℃程度まで上昇したであ
ろうと推定されるが、排ガス温度を上昇させることな（
２２４℃で適正に推移した。

このように高炉の炉熱レベルの予測値を熱風炉の大熱量
設定に反映させれば高炉の変動を含めた総合熱経済の合
理化を図ることができる。

実施例３ 第２９図に本発明の第２発明の実施例を示す。

れんが温度、炉熱レベルに関するメンバーシップ関数は
第５図、第８図を用いた。冷風弁開度上限値の下限は５
８％である。９／２の１４時はドームれんが、珪石れん
がが高いにもかかわらず、冷風バタフライ弁開度は、炉
熱不足となっており、もっとれんがから熱を奪う必要が
あることを示している。

そこでこの熱風炉の通過風量をふやすため、冷風バタ弁
の上限値を６０％から６３％にさらに６６％に変更した
。また９／４の６時には送風温度を調整する冷風バタフ
ライ弁は、炉熱余裕があるのに、れんが温度は低くなり
すぎ、れんが温度と送風温度コントロールが一致してい
ない。そこで通過風量を減らし、れんが温度の低ド防止
をはかるため冷風バタフライ弁の開度の一ヒ限値を６６
％から６３％へ戻した。

当然、この熱風炉の燃焼時には第１８図、第１９図に基
づくガスのアクション射も併用して調整する。

上記実施例では、第１８図、第１９図に示すメンバーシ
ップ関数の組み合わせアクションルールのうち ａ）れんが温度が高く、ドーム温度が低い操作が３６と
炉熱不足の操作３１１９．２２．２５の場合。

ｂ）れんが温度低くドーム温度低い操作量２８と炉熱余
裕大の２１．２４．２７ の場合の２通りを示した。

例えば、上記ａ）の場合に、より詳細なルール作りとし
て、 ａ−１）操作量３６と操作量１９の場合１％開ａ−２）
操作量３６と操作量２２の場合２％開ａ−３）操作量３
６と操作量２５の場合３％開と言うように小刻みに制ｉ
卸すればなお望ましい。

上記ｂ）の場合も同様に冷風バタ弁の全開上限値を少し
ずつ炉熱余裕に応して絞ればよい。

次に実施例の効果について述べる。

内容積４５００ｒｔｙ’の高炉で、設定送風温度８５０
℃、設定送風８６０００　Ｎｒｄ／ｍ　ｉ　ｎ、出銑責
２１０＊　Ｉ　０３　トン／月、さらに熱風炉は３基セ
ミパラレル送風という操貰条件Ｆにおいて。

本発明を実施したところ次のような効果が得られた。

■　送風終了時の送風温度調節バタフライ弁（セミパラ
レル送風の場合は混合冷風流量調節弁）開度が第２５図
に示すように、平均値で約１３％、ばらつきで５％（２
σ）減少した。

■　送風終了時のドーム温度が第２６図に示すように平
均値で約２０℃、ばらつきで１０℃（２０）減少した。

ドーム温度の下限管理値は図中Ａで示され、ばらつきが
減少した分、管理値により近いところで操業することが
できた。

■　送風終了時の珪石れんが継目温度は第２７図に示す
ように平均値で約２５℃、ばらつきで１０℃（２０）減
少した。

■　上記■〜■の効果により、第２８図に示すように、
熱風炉、熱効率は約２％向上し、熱ｉ１１単位は約６ｋ
ｃａｌ／ｌ−ｐｉｇ減少した。

本効果は直接熱風炉のランニングコスト低下に繋がるも
のである。

さらに、本発明による定性的な効果として定常操業時（
体風人５体風立ち上げ時を除く）の熱風炉操業を完全に
自動化することができた。従来は１日に数回オペレータ
が経験に基づきマニュアルで設定変更していたが、無人
運転が可能になったことで、オペレータの負荷を太き（
軽減することができた。

〔発明の効果１ 本発明は次の優れた効果を奏する。

（１）従来技術では不可能であった熱風炉の残熱量の調
整とれんがの縦方向の温度分布を考慮した燃焼制御が完
全に可能となった。

（ｉｉｌ熱風炉の残熱量を精度よく定量化する必要がな
く、判断関数で代替することができ、設定が極めて容易
となった。

（ｉｉｉ１判断関数に対する操作量を直接定めることに
よって相関係数を定めたり変更したりすることが不要に
なった。

（ｉｖｌ熱風炉の完全自動運転が可能となり、作業員の
労力を減じ、かつ最良の熱効率で操業することが可能と
なった。

（Ｖｌ高炉の炉熱レベルの判断を加味することによって
、総合的、最適化操業が可能となった。

１ｖｉ１通常の燃料ガス投入アクションだけでなく、本
発明の冷風バク弁開度上限値の設定変更による通過風量
の制御を併用した実施結果を第３２図（ａ）（ｂ）に示
す。

熱風炉効果が２％向上し、燃料原単位を６×１０”ｋｃ
ａｌ／ｌ−ｐ低下することができた。

このように熱風炉のれんがのレベルと炉熱レベルの両方
を同時に調整することが可能となり、従来の無駄熱のた
めの投入燃料増加をしないですむので省エネルギーが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱風炉の模式図、第２図は熱風炉の送風温度制
御の説明図、第３図は熱風炉の蓄熱情報に関するデータ
のタイムチャート、第４図は冷風バクフライ弁の動きの
説明図、第５図は観測事象の判断関数のグラフ、第６図
はれんがｔ？Ａ度分布に関する操作ルールの説明図、第
７図は蓄熱にに関する操作ルールの説明図、第８１′Ａ
はれんが１侃度に関する判断関数のグラフ、第９図は選
ｔＲされた操作量分布の説明図、第１Ｏ図は該当割合に
よって対応した出力変化例の説明図、第ｔｉ図は高炉の
炉熱レベルとその推移判定を要因とする操作量ルールの
説明図、第１２図〜第１６図は操作量分布から操作量を
設定する手順の説明図、第１７図は実施例のドーム温度
、珪石温度の判断関数のグラフ、第１８図は炉熱に関す
る操作ｍルールの説明図、第１９図はドーム温度、珪石
温度に関する操作量ルールの説明図、第２０図、第２１
図、第２２図は別の実施例の判断関数のグラフ、第２３
図、第２４図は操作驕設定の説明図、第２５図〜第２７
図は実施例の効果を示すグラフ、第２８図はその時間的
経過を示すグラフ、第２９図はれんが温度が高いにも関
わらず炉熱が適正であり、Ｉ’ｌｌ断が合わない例の説
明図、第３０図はれんが温度が低いにも関わらず炉熱が
余っており、判断が合わない例の説明図、第３１図は冷
風弁開度上限値の変更による弁開度変化、第３２図は実
施例の効果を示すグラフである。 ｌ・・・燃料ガスライン ２・・・燃焼用空気ライン ３・・−燃焼室 ４−・・蓄熱室 ５・・・蓄熱れんが ６・・・珪石れんが継目 ７・・・れんが受け ８・・・煙道 ９・・−煙道弁 ０・・・冷風人口 ｌ・・・冷風弁 ２・・・熱風出口 ３・・−熱風弁 ４・・−混冷塔 ５・−混冷弁 ６・・・高炉 ７−・−送風温度 出　　願　　人 川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃焼−送風サイクルの制御を含む熱風炉の炉毎の残
   熱量に基づいて次回燃焼時の供給入熱量を設定する方法
   において、 熱風炉の送風終了時の残熱量、該残熱量の変化、珪石れ
   んが継目の温度およびドーム温度をあいまい理論に基づ
   く２以上の判断関数に変換し、各判断関数に対応するそ
   れぞれの操作量を定め、実測に基づき該操作量を選択し
   、該選択した操作量をそれぞれの判断関数に該当する割
   合に応じて合成して合成操作量を決定し、該合成操作量
   と次回目標送風条件に対する必要な供給入熱量を組合わ
   せ、今回燃焼時に供給すべき必要入熱量を各熱風炉ごと
   に設定することを特徴とする熱風炉の入熱量設定方法。 ２　高炉の炉熱レベルの判断関数を加えて熱風炉からの
   適正送風温度の予測温度に合わせて合成操作量を決定し
   、今回燃焼時に供給すべき必要入熱量を設定する請求項
   １記載の方法。 ３　熱風炉の送風終了時の残熱量レベルとれんが温度レ
   ベルに応じて各炉の冷風弁の上限値を変更することを特
   徴とする請求項１記載の熱風炉の操業方法。