(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形コークス製造設備の竪型乾留炉における炉内高さ方向の温度分布を物理モデルに基づいて推定する炉内温度分布の推定方法において、
前記物理モデルは、物質収支および熱収支から成る物理モデルであって、固体の一部がガス化するという物理モデルであり、その熱収支は、ガスと固体との間での熱交換、ガスと設備周辺の大気との熱交換、および反応熱を含み、
前記竪型乾留炉に設けられた温度センサから取得された限られた温度情報に基づいて、前記物理モデルによる温度分布を補正するステップを含み、
前記ステップは、
前記物理モデルに基づいて前記竪型乾留炉の炉内高さ方向の温度分布を推定する推定ステップと、
前記温度センサにより前記竪型乾留炉の炉内高さ方向の特定位置の温度情報を取得する測定ステップと、
前記物理モデルのパラメータであるガス大気間熱交換係数を摂動させた新たな物理モデルから算出される温度分布の変化量を算出する摂動ステップと、
前記摂動ステップにより算出された前記温度分布の変化量の線型結合により、前記推定ステップにより推定された温度分布と前記測定ステップにより取得した前記特定位置の温度情報との誤差に対する補正項を表現し、前記補正項を前記推定ステップにより推定された温度分布に加えた補正後の温度分布を算出する補正ステップと、を含む
ことを特徴とする炉内温度分布の推定方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、
前記摂動ステップにより算出された前記温度分布の変化量に所定の係数を掛けた補正項を前記推定ステップにより推定された温度分布に加えた計算補正値を算出し、前記計算補正値と前記測定ステップにより取得した前記特定位置の温度情報との差が最小となる前記係数を最小二乗法で求める第１算出ステップと、
前記第１算出ステップより算出された前記最小となる係数を前記摂動ステップにより算出された前記温度分布の変化量に掛けた補正項を、前記推定ステップにより推定された前記温度分布に加えた補正後の温度分布を算出する第２算出ステップと、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の炉内温度分布の推定方法。
【請求項３】
成形コークス製造設備の竪型乾留炉における炉内高さ方向の温度分布を物理モデルに基づいて推定する炉内温度分布の推定装置において、
前記物理モデルは、物質収支および熱収支から成る物理モデルであって、固体の一部がガス化するという物理モデルであり、その熱収支は、ガスと固体との間での熱交換、ガスと設備周辺の大気との熱交換、および反応熱を含み、
前記竪型乾留炉に設けられた温度センサから取得された限られた温度情報に基づいて、前記物理モデルによる温度分布を補正する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記物理モデルに基づいて前記竪型乾留炉の炉内高さ方向の温度分布を推定する推定手段と、
前記温度センサにより前記竪型乾留炉の炉内高さ方向の特定位置の温度情報を取得する測定手段と、
前記物理モデルのパラメータであるガス大気間熱交換係数を摂動させた新たな物理モデルから算出される温度分布の変化量を算出する摂動手段と、
前記摂動手段により算出された前記温度分布の変化量の線型結合により、前記推定手段により推定された温度分布と前記測定手段により取得した前記特定位置の温度情報との誤差に対する補正項を表現し、前記補正項を前記推定手段により推定された温度分布に加えた補正後の温度分布を算出する補正手段と、を有する
ことを特徴とする炉内温度分布の推定装置。
【請求項４】
前記補正手段は、
前記摂動手段により算出された前記温度分布の変化量に所定の係数を掛けた補正項を前記推定手段により推定された温度分布に加えた計算補正値を算出し、前記計算補正値と前記測定手段により取得した前記特定位置の温度情報との差が最小となる前記係数を最小二乗法で求める第１算出手段と、
前記第１算出手段より算出された前記最小となる係数を前記摂動手段により算出された前記温度分布の変化量に掛けた補正項を、前記推定手段により推定された前記温度分布に加えた補正後の温度分布を算出する第２算出手段と、を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の炉内温度分布の推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェロコークスに代表される成形コークスを生産する成形コークス製造設備における炉内温度分布の推定方法および推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭材（石炭）と鉄鉱石とを混合して成形した成形物を乾留することによって製造されるフェロコークスは、還元された鉄鉱石の触媒効果によってフェロコークス中のコークスのＣＯ２反応性を高めることができ、それに伴う熱保存帯温度の低下によって還元材比を低下させることができる。このようなフェロコークスを製造する技術として、石炭と鉄鉱石の成形物を竪型の乾留炉にて乾留する方法が知られている。
【０００３】
上記のような、フェロコークスに代表される成形コークスを生産する成形コークス製造設備は、竪型の乾留炉の炉頂から練成および成形された未乾留の成形炭を装入し、予熱過程、乾留過程、および冷却過程を経て炉底から成形コークスが排出される構成を有する。この成形コークス製造設備の予熱過程、乾留過程、および冷却過程における成形炭の温度履歴は、成形炭の品質に大きな影響を与えるので、炉の高さ方向の温度分布が適正に制御された状態に保たれることが重要である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、冷却過程に用いた冷却ガスを予熱過程に用いる低温ガスとして利用しながら、竪型の乾留炉の炉内温度分布を適正に制御するフェロコークスの製造方法および製造設備が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０５７９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような成形コークス製造設備では、設置可能な温度センサの数は限られているので、温度センサが設置されていない部分の炉内温度が不明となる。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、限られた個数の温度センサによる温度測定から全体の炉内温度分布を推定する炉内温度分布の推定方法および推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の炉内温度分布の推定方法は、成形コークス製造設備の炉内高さ方向の温度分布を物理モデルに基づいて推定する炉内温度分布の推定方法において、前記成形コークス製造設備に設けられた温度センサから取得された限られた温度情報に基づいて、前記物理モデルによる温度分布を補正することを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の炉内温度分布の推定装置は、上記炉内温度分布の推定方法を適用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る炉内温度分布の推定方法および推定装置は、限られた個数の温度センサによる温度測定から全体の炉内温度分布を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法を適用する成形コークス製造設備の構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法における基礎とした物理モデルによる温度分布の補正の方法を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明に用いる竪型乾留炉の４つ区分を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明に用いる温度センサの設置位置の例を示すグラフである。
【図５】図５は、ガス大気間熱交換係数を摂動させた場合における、ガスの温度分布の変化量および固体の温度分布の変化量を示すグラフである。
【図６】図６は、上記説明した本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を実現する炉内温度分布の推定装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合のそれぞれのゾーンにおけるガス大気間熱交換係数の推定状況を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合としない場合とで、真の温度分布からの乖離度を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法および推定装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
〔成形コークス製造設備〕
図１は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法を適用する成形コークス製造設備の構成を示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法を適用する成形コークス製造設備１は、成形炭を乾留して成形コークスを生産する竪型乾留炉２を主要構成要素として備え、さらにこの竪型乾留炉２に付随するその他の構成要素を備える。
【００１４】
竪型乾留炉２は、竪型乾留炉２の炉頂から順に低温乾留ゾーンと高温乾留ゾーンと冷却ゾーンとに分離され、低温乾留ゾーンと高温乾留ゾーンとにより成形炭を乾留し、冷却ゾーンで乾留された成形コークスの冷却を行なう。低温乾留ゾーンと高温乾留ゾーンとの間には、低温ガス吹き込み羽口３ａが設けられ、低温ガス吹き込み羽口３ａから低温ガスを吹き込むことにより、低温乾留ゾーンと高温乾留ゾーンとが分離される。高温乾留ゾーンと冷却ゾーンとの間には、高温ガス吹き込み羽口３ｂ、３ｄが設けられ、高温ガス吹き込み羽口３ｂ、３ｄから高温ガスを吹き込むことにより、高温乾留ゾーンと冷却ゾーンとが分離される。
【００１５】
冷却ゾーンには、冷却ガス吹き込み羽口３ｃが設けられ、冷却ガス吹き込み羽口３ｃから吹き込まれた冷却ガスにより、竪型乾留炉２に冷却ゾーンが作られる。
【００１６】
竪型乾留炉２の炉頂には、炉内ガスを排出するための炉内ガス排出口４が設けられている。炉内ガス排出口４に接続される排出ガス配管には、第１ガス冷却装置としてのスプレータワー５と第２ガス冷却装置としてのガスクーラー６と炉内ガス中の塵（主にタールミスト）を除去する電気集塵機７が接続されている。これらスプレータワー５、ガスクーラー６、および電気集塵機７を経由した炉内ガスは、発生ガスとして回収され、精製および脱硫後、燃料として使用される。さらに、回収された発生ガスの一部は、竪型乾留炉２に吹き込まれる低温ガス、高温ガス、および冷却ガスに再利用される。なお、炉内ガス中の液体成分は、スプレータワー５およびガスクーラー６にて回収され、安水とタールに分離されて安水用タンク８ａおよびタール用タンク８ｂに保管される。
【００１７】
上述のように回収された発生ガスの一部は、竪型乾留炉２に吹き込まれる低温ガス、高温ガス、および冷却ガスに再利用される。高温ガス加熱炉９により加熱された発生ガスは、高温ガス吹き込み羽口３ｂ、３ｄに導かれ、高温ガス吹き込み羽口３ｂ、３ｄから竪型乾留炉２に吹き込まれる。また、低温ガス加熱炉１０により加熱された発生ガスは、低温ガス吹き込み羽口３ａに導かれ、低温ガス吹き込み羽口３ａから竪型乾留炉２に吹き込まれる。さらに、回収された発生ガスの一部は、加熱することなく冷却ガス吹き込み羽口３ｃに導かれ、冷却ガス吹き込み羽口３ｃから竪型乾留炉２に吹き込まれる。
【００１８】
さらに、竪型乾留炉２の炉頂付近には、成型炭の装入口１２が設けられ、竪型乾留炉２の炉底には、成形コークスを切り出す排出口１３が設けられている。竪型乾留炉２にて乾留される成型炭は、装入口１２から装入されて竪型乾留炉２の内部に充填され、排出口１３から乾留された成形コークスが一定の速度で切り出されることにより、成型炭が竪型乾留炉２に所定時間の在炉をする。
【００１９】
〔炉内温度分布の物理モデル〕
本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法を適用する成形コークス製造設備１の竪型乾留炉２における炉内温度分布の物理モデルの例の一つとして、物質収支および熱収支から成る物理モデルを用いて本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法を説明する。
【００２０】
本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法に用いる物質収支は、下記式（１）（２）にあるように、固体の一部がガス化するという物理モデルである。
【数１】
0005900025.tif 000002
【００２１】
一方、熱収支については、下記式（３）（４）にあるように、ガスと固体間との熱交換、ガスと設備周辺大気との熱交換、および反応熱から構成させる。
【数２】
0005900025.tif 000003
【００２２】
これを適当な方法（たとえば、スハス  Ｖ．パタンカー著「コンピュータによる熱移動と流れの数値解析」（森北出版））で離散化したものが下記式（５）である。なお、下記式（５）を求めるに際し、完全陰解法による離散化を行っている。
【数３】
0005900025.tif 000004
【００２３】
Ｔs(ｋ)、Ｔg(ｋ)は、それぞれ、タイムステップｋにおける竪型乾留炉２の高さ方向における固体およびガスの温度分布を表すベクトル量である。要素数は離散化のメッシュ数に対応する。なお以下で用いる実施例では、このメッシュ数を１２０個とした。また、ｕ（ｋ）は、操作量を意味し、本モデルでは各羽口から竪型乾留炉２に吹き込まれるガスの温度である。なお、上記式（１）〜（５）において使用した記号は以下を意味する。
【数４】
0005900025.tif 000005
【００２４】
〔モデルの同化〕
本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法は、例えば上記炉内温度分布の物理モデルを基礎として、この物理モデルとは異なる条件にて仮想の真値シミュレーションを行う。そして、この仮想の真値シミュレーションの部分的な情報を用いて、基礎とした物理モデルによる温度分布を補正する。図２は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法における基礎とした物理モデルによる温度分布の補正の方法を示すブロック図である。また、以下の説明では、この基礎とした物理モデルによる温度分布を補正することを、データとモデルとを同化させるという意味で「データ同化」と呼ぶ。
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明では、竪型乾留炉２を４つに区分けし、この竪型乾留炉２に６箇所の温度センサが設けられている例が用いられる。図３は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明に用いる竪型乾留炉２の４つ区分を示す図である。ここで云う４つの区分とは、図３（または図１）に示した各羽口間（低温ガス吹き込み羽口３ａ、高温ガス吹き込み羽口３ｂ、３ｄ、冷却ガス吹き込み羽口３ｃ）のゾーンのことであり、下からゾーン１〜４と名付ける。そして、この各ゾーン１〜４におけるガス固体間熱交換係数をα１、α２、α３、α４とし、ガス大気間熱交換係数をｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４とする。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明に用いる温度センサの設置位置の例を示すグラフである。すなわち、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の説明では、６箇所の温度センサが、図４における丸印の位置に設けられているものとする。つまり、以下の説明では、図４における丸印の位置の温度のみが測定可能であると仮定においてデータ同化を行う。
【００２７】
本データ同化の例では、炉内温度分布の物理モデルを基礎として、この物理モデルとは異なる条件にて仮想の真値シミュレーションを行うために、この物理モデルが含むパラメータのうちガス大気間熱交換係数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を摂動（好適には１％程度の摂動）させた物理モデルを新たに構成する（式（１）〜（５）参照）。このガス大気間熱交換係数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を摂動させた新たな物理モデルによっても、竪型乾留炉２の高さ方向における固体およびガスの温度分布Ｔｓ１(ｋ)、Ｔｓ２(ｋ)、Ｔｓ３(ｋ)、Ｔｓ４(ｋ)、Ｔｇ１(ｋ)、Ｔｇ２(ｋ)、Ｔｇ３(ｋ)、Ｔｇ４(ｋ)が算出される。
【００２８】
これら竪型乾留炉２の高さ方向における固体およびガスの温度分布Ｔｓ１(ｋ)、Ｔｓ２(ｋ)、Ｔｓ３(ｋ)、Ｔｓ４(ｋ)、Ｔｇ１(ｋ)、Ｔｇ２(ｋ)、Ｔｇ３(ｋ)、Ｔｇ４(ｋ)と、基礎となった物理モデルによる竪型乾留炉２の高さ方向における固体およびガスの温度分布Ｔs(ｋ)、Ｔg(ｋ)との差（つまり変化量）を縦に並べたベクトルとして、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を定義する。すなわち、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は、下式のように定義される。
【数５】
0005900025.tif 000006
つまり、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は、竪型乾留炉２の高さ方向の分割にかかるメッシュ数の２倍の要素数の縦ベクトルである。なお、図５は、ガス大気間熱交換係数をｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を１％摂動させた場合における、ガスの温度分布の変化量（上段グラフ）および固体の温度分布の変化量（下段グラフ）を示すグラフである。すなわち、図５の上段グラフは、ベクトル量であるＴｇ１(ｋ)、Ｔｇ２(ｋ)、Ｔｇ３(ｋ)、Ｔｇ４(ｋ)の各要素をプロットしたグラフであり、図５の下段グラフは、ベクトル量であるＴｓ１(ｋ)、Ｔｓ２(ｋ)、Ｔｓ３(ｋ)、Ｔｓ４(ｋ) の各要素をプロットしたグラフである。
【００２９】
次に、上記のように定義されたａ１、ａ２、ａ３、ａ４の線形結合によって、観測値とシミュレーションの値との誤差を補正することを考える。
【００３０】
推定の対象である、竪型乾留炉２内の真のガスおよび固体の温度分布を、上記と同様にメッシュ数の２倍の要素数の縦ベクトルとしてｘｔｒとする。一方、物理モデルによるシミュレーションの結果のガスおよび固体の温度分布を、同様にメッシュ数の２倍の要素数の縦ベクトルとしてｘｓｉｍとする。また、ガスおよび固体の温度分布の中で、どこの温度を観察できるかを表す行列をＣとする。すなわち、行列Ｃは、温度センサの個数を行数とし、メッシュ数の２倍である２Ｎを列数とする行列であり、行列Ｃの要素のうち、ｉ番目の温度センサが位置ｊの温度を測定するときＣ［ｉ］［ｊ］＝１とし、それ以外の要素をゼロとする。
【００３１】
上記のように定義した場合、温度センサにより測定された温度分布をｙｏｂｓとし、この温度センサの位置における物理モデルによるシミュレーションの結果のガスおよび固体の温度分布をｙｓｉｍとすると、下式が成り立つ。
【数６】
0005900025.tif 000007
【００３２】
以下、このｙｏｂｓとｙｓｉｍとの誤差を、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の線形結合によって補正する方法を説明する。
【００３３】
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の線形結合における各項の係数をｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４とし、物理モデルによるシミュレーションの結果のガスおよび固体の温度分布ｘｓｉｍに補正項として加え、行列Ｃを掛けたものを計算補正値とｙａする。すると、この計算補正値とｙａは、下式で表される。ただし、下式においてＡは、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４を横に並べて行列表記したものであり、ｗは、ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を縦に並べてベクトル表記したものである。
【数７】
0005900025.tif 000008
【００３４】
上記計算補正値ｙａと温度センサにより測定された温度分布ｙｏｂｓとの差が最小になるような係数ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ４を、最小二乗法で求める。そして物理モデルによるシミュレーションの結果のガスおよび固体の温度分布ｘｓｉｍに補正項として加えることにより、データ同化後の温度分布ｘａを算出する。下式は、この計算を数式で表現したものである。
【数８】
0005900025.tif 000009
【００３５】
上記計算から解るように、データ同化後の温度分布ｘａは、物理モデルによるシミュレーションの結果のガスおよび固体の温度分布ｘｓｉｍと、ガス大気間熱交換係数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を摂動させた新たな物理モデルから算出される温度分布の変化量を表すａ１、ａ２、ａ３、ａ４と、ガスおよび固体の温度分布の中で、どこの温度を観察できるかを表す行列Ｃと、温度センサにより測定された温度分布ｙｏｂｓとを用いて計算される。すなわち、上記計算に基づけば、限られた温度センサによる温度測定から、物理モデルによる全体の炉内温度分布の補正をすることができることが示された。
【００３６】
〔炉内温度分布の推定装置〕
図６は、上記説明したデータ同化による炉内温度分布の推定方法を実現する炉内温度分布の推定装置の構成例を示すブロック図である。ただし、本発明の実施は以下に説明する構成の推定装置限るものではない。
【００３７】
図６に示すように、本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を実現する炉内温度分布の推定装置１００は、情報処理装置１０１、入力装置１０２、および出力装置１０３を主な構成要素として備え、成形コークス製造設備１から取得される炉内高さ方向の特定位置の温度情報を用いて、炉内高さ方向の全体の炉内温度分布の推定する。
【００３８】
情報処理装置１０１は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の汎用の情報処理装置によって構成されることができ、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２、およびＣＰＵ１１３を備える。ＲＡＭ１１１は、ＣＰＵ１１３が実行する処理に関する制御プログラムや制御データを一時的に記憶し、ＣＰＵ１１３のワーキングエリアとして機能する。ＲＯＭ１１２は、本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を実現する推定プログラム１１２ａと情報処理装置１０１全体の動作を制御する制御プログラムと制御データとを記憶している。ＣＰＵ１１３は、ＲＯＭ１１２内に記憶されている推定プログラム１１２ａおよび制御プログラムに従って情報処理装置１０１全体の動作を制御する。入力装置１０２は、キーボード、マウスポインタ、テンキー等の入力装置によって構成され、情報処理装置１０１に対して各種情報を入力する際に操作される。出力装置１０３は、表示装置や印刷装置等の出力装置によって構成され、情報処理装置１０１の各種処理情報を出力する。
【００３９】
ＲＯＭ１１２内に記憶されている推定プログラム１１２ａは、上述の本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を情報処理装置１０１に実行させるよう構成された一連の指令であり、推定プログラム１１２ａによる指令に従った炉内温度分布の推定装置１００は、成形コークス製造設備１から取得される炉内高さ方向の特定位置の温度情報を用いて、炉内高さ方向の全体の炉内温度分布の推定する。
【００４０】
〔炉内温度分布の推定方法〕
図７は、本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を示すフローチャートである。以下では、上記説明した炉内温度分布の推定方法を実現する炉内温度分布の推定装置の構成例を示すブロック図を参照しながら本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法を説明するが、本発明の炉内温度分布の推定方法の実施が、この炉内温度分布の推定装置により限定されるものではない。
【００４１】
図７に示されるように、本発明の実施形態である炉内温度分布の推定方法は、情報処理装置１０１が、物理モデルに基づいて成形コークス製造設備１の炉内高さ方向の温度分布を推定することから始まる（ステップＳ１）。この温度分布の推定は、例えば、上記式（１）〜（４）に記載の物理モデルによって算出される温度分布が用いられる。
【００４２】
次に、情報処理装置１０１が、成形コークス製造設備１に設けられた温度センサより成形コークス製造設備１の炉内高さ方向の特定位置の温度情報を取得する（ステップＳ２）。すなわち、情報処理装置１０１は、ステップＳ１で推定される高さ方向の全体炉内温度分布のうち、その一部の特定位置における実測値を取得することになる。
【００４３】
一方、情報処理装置１０１は、物理モデルのパラメータを摂動させた新たな物理モデルから算出される温度分布の変化量を算出される（ステップＳ３）。この摂動されるパラメータとしては、上述のように、例えばガス大気間熱交換係数が用いられる。また、物理モデルのパラメータを摂動させる方法としても、上述のように竪型乾留炉２の４つのゾーンに区分けし、各ゾーンにおけるガス大気間熱交換係数を摂動させる方法がよい。このように各ゾーンにおけるガス大気間熱交換係数を摂動させることにより、線型独立の算出される温度分布の変化量が得られる。
【００４４】
最終的に、情報処理装置１０１は、ステップＳ１により推定された温度分布と、ステップＳ２により取得した特定位置の温度情報との誤差を、ステップＳ３により算出した温度分布の変化量の線型結合により補正する（ステップＳ４）。この補正の方法は、上記式（６）のように、ステップＳ３により算出した温度分布の変化量の線型結合により、推定された温度分布と特定位置の温度情報との誤差に対する補正項を表現し、上記式（７）に記載の計算により、データ同化後の温度分布ｘａを算出することにより行う。
【００４５】
〔シミュレーション〕
次に、本発明の本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化の効果を検証するためのシミュレーションについて述べる。以下で説明するシミュレーションでは、真値シミュレーションとして、ガス大気間熱交換係数をｔ＝１００においてゾーン１を０．７倍し、ｔ＝１５０においてゾーン３を０．６倍とする例を想定した（時刻ｔはタイムステップ数であり、本シミュレーションでは１ステップ２０分としている）。一方、物理モデルについては元の値のままである。当然、このシミュレーション条件では、補正をしなければ真値の温度分布と物理モデルによる温度分布との間には乖離が生じる。
【００４６】
図８は、上記説明した本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合のそれぞれのゾーンにおけるガス大気間熱交換係数の推定状況を示すグラフである。なお、図８において、ノミナル値とは、元の物理モデルにおけるガス大気間熱交換係数の値のことである。図８に示されるように、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合、ガス大気間熱交換係数の変動を正しく推定できることが解る。
【００４７】
また、図９は、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合としない場合とで、真の温度分布からの乖離度（ガスおよび固体温度の平均推定誤差）を比較したグラフである。図９に示されるように、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法におけるデータ同化を適用した場合の方が、適用しない場合に比較して、真値の温度分布の経時的変化に対してより正確に追従した推定を行えることが解る。
【００４８】
以上より、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法は、成形コークス製造設備１に設けられた温度センサから取得された限られた温度情報に基づいて、物理モデルによる温度分布を補正するので、限られた個数の温度センサによる温度測定から全体の炉内温度分布を推定することができることが示された。
【００４９】
さらに、本発明の実施形態に係る炉内温度分布の推定方法は、物理モデルに基づいて成形コークス製造設備１の炉内高さ方向の温度分布を推定する推定ステップと、温度センサにより成形コークス製造設備１の炉内高さ方向の特定位置の温度情報を取得する測定ステップと、物理モデルのパラメータを摂動させた新たな物理モデルから算出される温度分布の変化量を算出する摂動ステップと、推定ステップにより推定された温度分布と測定ステップにより取得した特定位置の温度情報との差を、摂動ステップにより算出した温度分布の変化量の線型結合により補正する補正ステップとを含むことで、限られた個数の温度センサによる温度測定から全体の炉内温度分布を推定する方法を実現することができる。
【００５０】
また、本発明の実施形態にかかる炉内温度分布の推定方法は、摂動ステップにて摂動させる物理モデルのパラメータは、ガス大気間熱交換係数であることが好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１  成形コークス製造設備
２  竪型乾留炉
３ａ  低温ガス吹き込み羽口
３ｂ  高温ガス吹き込み羽口
３ｃ  冷却ガス吹き込み羽口
３ｄ  高温ガス吹き込み羽口
４  炉内ガス排出口
５  スプレータワー
６  ガスクーラー
７  電気集塵機
８ａ  安水用タンク
８ｂ  タール用タンク
９  高温ガス加熱炉
１０  低温ガス加熱炉
１２  装入口
１３  排出口
１００  炉内温度分布の推定装置
１０１  情報処理装置
１０２  入力装置
１０３  出力装置
１１１  ＲＡＭ
１１２  ＲＯＭ
１１２ａ  推定プログラム
１１３  ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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