(57)【要約】【課題】  次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量の目標値を適切に設定する。【解決手段】  目標燃焼パターン導出部５０３は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１と、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０と、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンと、前回のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを導出する。【選択図】  図５
2018178174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第１の切替期間、燃焼期間、第２の切替期間、および送風期間を含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、
前記第１の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出手段と、
前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得手段と、
前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得手段と、
を有し、
前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、
前記送風期間は、前記蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する期間であり、
前記第１の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、
前記第２の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、
前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第１のガスの流量と時間との関係を示し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする熱風炉制御計算装置。
【請求項２】
１回の前記燃焼期間の前記ガス流量パターンは、前記第１のガスの流量の値が異なる複数の時間帯を有することを特徴とする請求項１に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項３】
前記目標燃焼パターン導出手段は、投入熱量比を導出する投入熱量比導出手段と、
前記ガス流量パターンの目標値を導出するガス流量パターン導出手段と、を更に有し、
前記投入熱量比は、前記前回の燃焼期間の前記熱風炉への投入熱量に対する、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉への投入熱量の計算値の比であり、
前記ガス流量パターン導出手段は、第１のパターンを導出する第１の手段と、
前記第１のパターンと前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値とに基づいて第２のパターンを導出する第２の手段と、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとに基づいて、ガス流量調整値を導出する第３の手段と、
前記ガス流量調整値に基づいて前記第２のパターンを変更して前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する第４の手段と、を更に有し、
前記第１のパターンは、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンに、前記投入熱量比を乗算したものであり、
前記第２のパターンは、前記第１のパターンにおける前記第１のガスの流量の値の差であって、相互に隣接する前記時間帯における差が、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値における前記第１のガスの流量の値の差であって、前記相互に隣接する時間帯における差と同じになるように、前記第１のパターンを変更したものであり、
前記ガス流量調整値は、前記第１のパターンにおける、前記第１のガスの流量の各時間における値の積算値から、前記第２のパターンにおける、前記第１のガスの流量の各時間における値の積算値を引いた値を、１回の燃焼期間の時間で割った値であることを特徴とする請求項２に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項４】
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値における前記第１のガスの流量が、上下限値の範囲内にない場合、前記第１のガスの流量が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値を変更することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項５】
前記変更する前の前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの目標値における、前記第１のガスの流量の各時間における値の積算値と、前記変更した後の前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンにおける、前記第１のガスの流量の各時間における値の積算値と、が同じであることを特徴とする請求項４に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項６】
前記燃焼パターン取得手段は、前記次回の燃焼期間のドーム温度パターンの計算値を更に取得し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記第１の切替期間に、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値を更に導出し、
前記ドーム温度パターンは、ドーム温度と時間との関係を示し、
前記ドーム温度は、前記蓄熱室の上部のドームの温度であり、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値を導出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項７】
１回の前記燃焼期間の前記ドーム温度パターンは、前記ドーム温度の値が異なる複数の時間帯を有することを特徴とする請求項６に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項８】
前記前回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンにおける前記ドーム温度の平均値と、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値における前記ドーム温度の平均値とが同じであることを特徴とする請求項６または７に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項９】
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度パターンの目標値における前記ドーム温度が、上下限値の範囲内にない場合、前記ドーム温度が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記ドーム温度の目標値を変更することを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１０】
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記第１の切替期間に、前記次回の燃焼期間の第２のガス流量パターンの目標値を更に導出し、
前記第２のガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第２のガスの流量、または、前記第１のガスと前記第２のガスの流量との比の、前記燃焼期間における初期の目標値を示し、
前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記前回の燃焼期間の前記第２のガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間の前記第２のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１１】
前記目標燃焼パターン導出手段は、前記次回の燃焼期間の前記第２のガス流量パターンの目標値における前記第２の燃焼ガスの流量が、上下限値の範囲内にない場合、前記第２の燃焼ガスの流量が、当該上下限値の範囲内になるように、前記次回の燃焼期間の前記第２のガス流量パターンの目標値を変更することを特徴とする請求項１０に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１２】
前記第１のガスは、ＢＦＧ（Blast Furnace Gas）であり、
前記第２のガスは、ＣＯＧ（Coke Oven gas）であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１３】
前記第１のガスは、ＢＦＧ（Blast Furnace Gas）、ＣＯＧ（Coke Oven gas）、または、ＢＦＧおよびＣＯＧを含む混合ガスであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１４】
蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第１の切替期間、燃焼期間、第２の切替期間、および送風期間を含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、
前記第１の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出工程と、
前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得工程と、
前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得工程と、
を有し、
前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、
前記送風期間は、前記蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する期間であり、
前記第１の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、
前記第２の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、
前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスを構成する第１のガスの流量と時間との関係を示し、
前記目標燃焼パターン導出工程は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする熱風炉制御計算方法。
【請求項１５】
請求項１〜１３の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風炉制御計算装置、熱風炉制御計算方法、およびプログラムに関し、特に、熱風炉を制御するために用いて好適なものである。
【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、燃焼期間と送風期間とを１つずつ含む期間を１サイクルとして、燃焼期間と送風期間とを交互に繰り返して高炉に熱風を供給するものである。燃焼期間は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する期間である。送風期間は、蓄熱煉瓦に冷風を通して蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する。
【０００３】
この種の熱風炉における燃焼期間の動作を制御する技術として、特許文献１、２に記載の技術がある。特許文献１、２に記載の技術では、次回の燃焼期間における蓄熱煉瓦への投入熱量を導出する。そして、次回の燃焼期間において、導出した投入熱量になるように、燃焼ガスの流量を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−８４６２０号公報
【特許文献２】特開２０１３−９５９４６号公報
【特許文献３】特許第５７３３１４８号公報
【特許文献４】特開２０１５−１１７３８９号公報
【特許文献５】特許第５８０３８１０号公報
【特許文献６】特許第４７３４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載の技術では、次回の燃焼期間における蓄熱煉瓦への投入熱量だけを指標として、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量を調整する。従って、熱風炉の熱効率が低下する虞がある。そうすると、蓄熱煉瓦に燃焼ガスを過剰に供給する虞がある。これにより、燃焼ガスのコストが高くなる虞がある。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量の目標値を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱風炉制御計算装置は、蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第１の切替期間、燃焼期間、第２の切替期間、および送風期間を含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算装置であって、前記第１の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出手段と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得手段と、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得手段と、を有し、前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、前記送風期間は、前記蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する期間であり、前記第１の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、前記第２の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスの流量と時間との関係を示し、前記目標燃焼パターン導出手段は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする。
【０００８】
本発明の熱風炉制御計算方法は、蓄熱室と燃焼室とを有する熱風炉であって、第１の切替期間、燃焼期間、第２の切替期間、および送風期間を含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉制御計算方法であって、前記第１の切替期間に、次回の前記燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出する目標燃焼パターン導出工程と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値を取得する投入熱量取得工程と、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値を取得する燃焼パターン取得工程と、を有し、前記燃焼期間は、前記蓄熱室に配置された蓄熱煉瓦を燃焼ガスにより加熱して蓄熱する期間であり、前記送風期間は、前記蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する期間であり、前記第１の切替期間は、前記送風期間から前記燃焼期間へ移行するための準備期間であり、前記第２の切替期間は、前記燃焼期間から前記送風期間へ移行するための準備期間であり、前記ガス流量パターンは、前記燃焼ガスの流量と時間との関係を示し、前記目標燃焼パターン導出工程は、前回の前記燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量と、前記次回の燃焼期間の前記熱風炉に対する投入熱量の計算値と、前記次回の燃焼期間の前記ガス流量パターンの計算値と、前記前回の燃焼期間の前記ガス流量パターンとに基づいて、前記次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値を導出することを特徴とする。
【０００９】
本発明のプログラムは、前記熱風炉制御計算装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、次回の燃焼期間における燃焼ガスの流量の目標値を適切に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、熱風炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、熱風炉における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
【図３】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４】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５】図５は、熱風炉制御計算装置の機能的な構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、熱風炉制御計算装置が有する機能の概要の一例を説明する図である。
【図７】図７は、投入熱量取得部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度と、操業目標値（操業条件）の一例を概念的に示す図である。
【図９】図９は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値と、操業目標値（操業条件）と、炉別・サイクル別の投入熱量の一例を概念的に示す図である。
【図１０】図１０は、第２のプロセス状態予測部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、燃焼パターン取得部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、燃焼パターンの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、パレート最適解の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、パレート最適解をオペレータに変更させるためのＧＵＩの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、パレート最適解を自動的に選択する方法の変形例を概念的に説明する図である。
【図１６】図１６は、目標燃焼パターン導出部の詳細な機能構成の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、目標ドーム温度パターンを導出する方法の一例を説明する図である。
【図１８】図１８は、目標ドーム温度パターンを変更する方法の一例を説明する図である。
【図１９】図１９は、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。
【図２０】図２０は、目標ＢＦＧ流量を導出する方法の第１段階の一例を説明する図である。
【図２１】図２１は、目標ＢＦＧ流量を導出する方法の第２段階の一例を説明する図である。
【図２２】図２２は、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、図２３Ａに続く目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、図２３Ｂに続く目標燃焼パターン導出部の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図２４】図２４は、目標ドーム温度パターンを変更する方法の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
［熱風炉１００の構成］
図１は、熱風炉１００の概略構成の一例を示す図である。尚、各図では、説明の都合上、必要な部分のみを、必要に応じて簡略化して示す。
図１において、熱風炉１００は、不図示の高炉に熱風を供給するための蓄熱式熱交換器である。熱風炉１００は、蓄熱室１０１と、燃焼室１０２と、混冷室１０３と、を有する。蓄熱室１０１は、高炉への送風に熱を与えるための設備である。燃焼室１０２は、蓄熱室１０１を加熱するための設備である。混冷室１０３は、熱風の温度調節を行うための設備である。尚、混冷室１０３が存在しない熱風炉も存在する。本実施形態の熱風炉の制御システムは、混冷室１０３が存在しない熱風炉にも適用可能である。
【００１３】
燃焼室１０２では、ガス供給ダクト１１２から吹き込まれるＢＦＧ（Blast Furnace Gas）とＣＯＧ（Coke Oven gas）とＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）との混合ガス、および、助燃空気供給ダクト１１３から吹き込まれる助燃空気を燃焼バーナ１０８で燃焼させる。以下の説明では、この混合ガスを、必要に応じて燃焼ガスと総称する。この燃焼ガスを蓄熱室１０１の内部に積層された蓄熱煉瓦の間を通過させて蓄熱煉瓦を加熱する。これにより、蓄熱煉瓦は熱を蓄える。蓄熱室１０１の上部には、ドーム温度計１３５が取り付けられる。ドーム温度計１３５は、ドーム温度を測定する。ドーム温度は、蓄熱室１０１の上部に位置するドームの温度である。
【００１４】
図１に示す例では、蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１が積層される。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１には、上下方向に延びる複数の通過口が形成される。ハイアルミナ煉瓦１１０には、ハイアルミナ煉瓦温度計１３６が取り付けられる。ハイアルミナ煉瓦温度計１３６は、ハイアルミナ煉瓦１１０の温度を測定する。珪石煉瓦１１１には、珪石煉瓦温度計１３７が取り付けられる。珪石煉瓦温度計１３７は、珪石煉瓦１１１の下端の温度を測定する。
【００１５】
ガス供給ダクト１１２には、ガス遮断弁１３０が設けられる。
ガス供給ダクト１１２のガス遮断弁１３０よりも上流側（図１では右側）の部分は、ＢＦＧ供給ダクト１４１とＣＯＧ供給ダクト１４２とに分岐する。
ＢＦＧ供給ダクト１４１は、不図示の高炉に接続される。ＢＦＧ供給ダクト１４１は、高炉で生成されたＢＦＧを熱風炉１００に送風する。
【００１６】
ＢＦＧ供給ダクト１４１には、ＢＦＧ流量調節弁１３１およびＢＦＧ流量計１３２が設けられる。ＢＦＧ流量調節弁１３１を開閉することにより、熱風炉１００に流入するＢＦＧの流入量を調節することができる。また、ＢＦＧ流量計１３２の測定結果に基づき、熱風炉１００に流入するＢＦＧの流入量を監視することができる。
【００１７】
ＣＯＧ供給ダクト１４２は、通常は不図示のコークス炉に接続される。ＣＯＧ供給ダクト１４２は、コークス炉で生成されたＣＯＧを熱風炉１００に送風する。
ＣＯＧ供給ダクト１４２には、ＣＯＧ流量調節弁１３３およびＣＯＧ流量計１３４が設けられる。ＣＯＧ流量調節弁１３３を開閉することにより、熱風炉１００に流入するＣＯＧの流入量を調節することができる。また、ＣＯＧ流量計１３４の測定結果に基づき、熱風炉１００に流入するＣＯＧの流入量を監視することができる。
【００１８】
助燃空気供給ダクト１１３は、燃焼空気ファンから送風された空気を熱風炉１００に送風する。
助燃空気供給ダクト１１３には、空気流量計１２７、空気バタフライ弁１２８、および空気遮断弁１２９が設けられる。助燃空気供給ダクト１１３には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入される。
蓄熱室１０１の下端部には、ダクト１１４が設けられる。ダクト１１４は、ガス排出ダクト１１９と、冷風導入ダクト１１６と、に分岐される。ガス排出ダクト１１９は、Ｎ2、ＣＯ2等を含む燃焼ガスを排出するためのダクトである。冷風導入ダクト１１６は、ダクト１１４を介して蓄熱室１０１に冷風を供給するためのダクトである。
ガス排出ダクト１１９には、ガス排出量調節弁１２６、排出ガス流量計１４３、および排ガス温度計１３８が設けられる。ガス排出量調節弁１２６を開閉することにより、ガス排出ダクト１１９から排出される燃焼ガスの排出量を調節することができる。また、排出ガス流量計１４３の測定結果に基づき、ガス排出ダクト１１９から排出される燃焼ガスの排出量を監視することができる。排出ガス流量計１４３は、ガス排出ダクト１１９に排出されるＣＯ2ガスの排出量を測定する。また、排ガス温度計１３８の測定結果に基づき、燃焼ガスの温度、すなわち、排ガス温度を監視することができる。
【００１９】
冷風導入ダクト１１６には、送風弁１２４および送風バタフライ弁１２５が設けられる。送風バタフライ弁１２５を開閉させることにより、熱風炉１００に流入する冷風の流入量を調節することができる。
混冷室１０３には、熱風排出ダクト１１７が接続される。熱風排出ダクト１１７は、高炉用の熱風を排出するためのダクトである。熱風排出ダクト１１７には、熱風弁１２１が設けられている。
冷風導入ダクト１１６の送風バタフライ弁１２５より上流側（図１では左側）には、混冷室１０３に繋がるダクト１１８が設けられる。このダクト１１８には、冷風弁１２２と、冷風バタフライ弁１２３とが設けられる。冷風バタフライ弁１２３を開閉させることにより、混冷室１０３に流入する冷風の流入量を調節することができる。
【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。
図２（ａ）に示すように、燃焼期間において、蓄熱室１０１に熱を蓄える場合には、送風弁１２４、冷風弁１２２、および熱風弁１２１を完全に閉じる。その後、ガス供給ダクト１１２および助燃空気供給ダクト１１３を介して燃焼室１０２内に燃焼ガスおよび助燃空気を流入させる。
燃焼ガスおよび助燃空気は燃焼バーナ１０８によって燃焼される。燃焼ガスは、蓄熱室１０１の粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通って、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を蓄熱する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト１１９を介して排ガスとして煙道に排出される。通常は、珪石煉瓦１１１の最下部での最低温度は変態点温度以下とならないように管理される。また、粘土煉瓦１０９の最下部での温度の下限値は（排ガス温度が高くならないように可及的に低く）一定値に管理される。また、以下の説明では、送風期間終了時の珪石煉瓦１１１の下端部の最低温度を、必要に応じて「珪石煉瓦最低温度」と略称する。
【００２１】
蓄熱室１０１への蓄熱が完了すると、図２（ｂ）に示すように、ガス排出量調節弁１２６、空気遮断弁１２９、およびガス遮断弁１３０を完全に閉じる。その後、冷風導入ダクト１１６を介して蓄熱室１０１に冷風を流入させる。蓄熱室１０１に流入した冷風は、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通過して９００〜１３００℃に加熱された後、高炉用の熱風として熱風排出ダクト１１７から排出される。
【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す。破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、助燃空気の流れを示す。
図３では、１基の高炉に対して４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄを付帯させた場合を例に挙げて示す。これら４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図３において、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄに対して１つ設けられる計測機器として、熱風温度計３１０、送風流量計３０７、および冷風温度計３０８がある。熱風温度計３１０は、熱風炉１００ａ〜１００ｄから高炉に排出される熱風の温度（送風温度）を測定する。送風流量計３０７は、送風機３０６から送風される冷風の流量（冷風流量）を測定する。冷風温度計３０８は、送風機３０６から送風された冷風の温度を測定する。
【００２３】
図４は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図４に示す例では、送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行う。これらの期間を合わせた期間で１サイクルを構成する（例えば、図４に示す「１サイクル＝切替期間４０１ａ＋燃焼期間４０２ａ＋切替期間４０１ｂ＋送風期間４０３ａ」の部分を参照）。１サイクルは、例えば、１８０［ｍｉｎ］である。そして、熱風を供給する順番で前後（隣接）する２基（例えば熱風炉１と熱風炉２）の送風時間の一部をラップさせる。更に、図４に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしている。従って、熱風を供給する順番で隣接しない２基（例えば熱風炉１と熱風炉３）については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となる。また、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となる。また、本実施形態では、全てのサイクルにおいて、送風時間が同じ時間である場合を例に挙げて説明する。尚、切替期間４０１ａ、４０１ｃ、４０１ｅは、送風期間から燃焼期間へ移行するための準備期間である。切替期間４０１ｂ、４０１ｄ、燃焼期間から送風期間へ移行するための準備期間である。
【００２４】
［制御装置３００の構成］
図３の説明に戻り、熱風炉の制御システムは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を制御する制御装置３００を有する。制御装置３００は、熱風炉制御計算装置３０１と、入出力装置３０２と、流量調節計３０４ａ〜３０４ｄと、温度調節計３０５と、開度調節計３１３ａ〜３１３ｄと、を有する。
熱風炉制御計算装置３０１は、予め設定される入力データや、操業実績を示す情報をもとに熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を制御するための計算を行う。熱風炉制御計算装置３０１に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置３０２を介して行われる。操業実績は、前述した計測機器により測定される値を含む。図３において、前述したように、熱風炉１００ａ〜１００ｄは、それぞれ、蓄熱室１０１ａ〜１０１ｄと、燃焼室１０２ａ〜１０２ｄと、混冷室１０３ａ〜１０３ｄとを有する。
【００２５】
以下に、熱風炉制御計算装置３０１が行う処理の一例の概要を説明する。
本実施形態では、熱風炉制御計算装置３０１は、炉別のＢＦＧの流量の目標燃焼パターンと、炉別のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンと、炉別のドーム温度の目標燃焼パターンとを導出する。炉別とは、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎を意味する。Ｃ／Ｂ比は、ＢＦＧの流量に対するＣＯＧの流量の比である。炉別のＢＦＧの流量の目標燃焼パターンと、炉別のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンと、炉別のドーム温度の目標燃焼パターンは、送風期間４０３ａ、４０３ｂの終了時に導出される。送風期間４０３ａ、４０３ｂの終了時とは、送風期間４０３ａ、４０３ｂが終了してから次回の燃焼期間４０２ｂ、４０２ｃが開始するまでの間の切替期間４０１ｃ、４０１ｄ内の所定のタイミングを指す。尚、表記の都合上、ここでは、燃焼期間４０２ｂ、４０２ｃのみを次回の燃焼期間４０２ｂ、４０２ｃとして説明した。しかしながら、図４に示すその他の燃焼期間も、次回の燃焼期間になり得る。
【００２６】
炉別のＢＦＧの流量の目標燃焼パターンは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄの次回の燃焼期間におけるＢＦＧの流量と時間との関係の目標である。炉別のドーム温度の目標燃焼パターンは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄの次回の燃焼期間におけるドーム温度と時間との関係の目標である。炉別のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄの次回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の初期の目標値である。
【００２７】
以下の説明では、炉別のＢＦＧの流量の目標燃焼パターン、炉別のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターン、および炉別のドーム温度の目標燃焼パターンを、それぞれ、必要に応じて、目標ＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターン、ドーム温度の目標燃焼パターンと称する。また、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターン、および目標ドーム温度パターンを総称する場合、これらを単に目標燃焼パターンと称する。また、炉別のＢＦＧの流量と、炉別のＣ／Ｂ比と、炉別のドーム温度を総称する場合、これらを、必要に応じて、単に燃焼パターンと称する。
【００２８】
熱風炉制御計算装置３０１は、流量調節計３０４ａ〜３０４ｄに対して、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンと、ドーム温度の目標燃焼パターンと、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンとを出力する。
流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、ＢＦＧの流量がＢＦＧ流量の目標燃焼パターンになるように、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量調節弁１３１ａ〜１３１ｄの開度を調節する。流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンおよびＢＦＧ流量の目標燃焼パターンに基づいて、次回の燃焼期間におけるＣＯＧの流量の初期の目標値を導出する。流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、ＣＯＧの流量が、前記初期の目標値になるように、次回の燃焼期間におけるＣＯＧ流量調節弁１３３ａ〜１３３ｄの開度を調節する。流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、ＰＩＤ制御器を有する。次回の燃焼期間における初期以外のＣＯＧ流量調節弁１３３ａ〜１３３ｄの開度は、ＰＩＤ制御器により調節される。ＰＩＤ制御器は、ドーム温度計１３５ａ〜１３５ｄにより測定されるドーム温度がドーム温度の目標燃焼パターンになるようにＣＯＧの流量（ＣＯＧ流量調節弁１３３ａ〜１３３ｄの開度）をフィードバック制御する。
【００２９】
熱風炉制御計算装置３０１は、熱風炉１００ａ〜１００ｄから排出される熱風の温度の目標値を、温度調節計３０５に設定する。この目標値は、オペレータによる入力装置３１２の操作に基づいて得られる。温度調節計３０５は、開度調節計３１３ａ〜３１３ｄに対して、目標開度を指示する。開度調節計３１３ａ〜３１３ｄは、送風バタフライ弁１２５ａ〜１２５ｄの開閉動作を調節する。例えば、２基の熱風炉１００で送風している期間であれば、温度調節計３０５は、送風温度が高ければ、先行して送風する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を開けると共に、後行して送風する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を閉める。逆に、送風温度が低ければ、温度調節計３０５は、先行して送風する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を閉めると共に、後行して送風する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を開ける。先行して送風する熱風炉１００は、熱交換が進んでいるため、熱風温度が低い。一方、後行して送風する熱風炉１００は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高い。従って、これらの送風バタフライ弁１２５の開度（風量の配分）を調節することによって送風温度を制御することができる。また、送風期間中に冷風バタフライ弁１２３を徐々に閉めて送風温度を調節する。
【００３０】
送風機３０６は、送風流量調節計３０９に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計３０９の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算装置３０１は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に行わせる。
【００３１】
［熱風炉制御計算装置３０１の構成］
以下に、熱風炉制御計算装置３０１が行う処理の一例を詳細に説明する。尚、以下の説明では、熱風炉制御計算装置３０１が行う処理のうち、本実施形態を説明するのに必要な部分のみの構成および動作を説明し、本実施形態の説明に不要な部分の構成及び動作の詳細な説明を省略する。
熱風炉制御計算装置３０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。また、前述したプログラムは、例えば、ＨＤＤに記憶され、ＣＰＵにより実行される。
【００３２】
図５は、熱風炉制御計算装置３０１の機能的な構成の一例を示す図である。図５において、熱風炉制御計算装置３０１は、投入熱量取得部５０１と、燃焼パターン取得部５０２と、目標燃焼パターン導出部５０３とを有する。
＜概要＞
図６は、熱風炉制御計算装置３０１が有する機能の概要の一例を説明する図である。図６を参照しながら、熱風炉制御計算装置３０１が有する機能の概要の一例を説明する。
投入熱量取得部５０１は、送風期間の終了時に、次回の燃焼期間における炉別の投入熱量の最適値を導出する。尚、例えば、現在時刻における送風期間が送風期間４０３ａ、４０３ｂである場合、次回の燃焼期間は、それぞれ、燃焼期間４０２ｂ、４０２ｃになる。以下の説明では、炉別の投入熱量の最適値を、必要に応じて最適投入熱量と称する。図６において、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１は、次回の燃焼期間における最適投入熱量である。また、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１の直前に、投入熱量取得部５０１により導出された最適投入熱量である。例えば、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１が送風期間４０３ｂの終了時（切替期間４０１ｅ）に導出された場合、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０は送風期間４０３ａの終了時（切替期間４０１ｃ）に導出された最適投入熱量である。投入熱量取得部５０１は、公知の技術を用いて最適投入熱量を導出することができる。例えば、特許文献３、４の記載を、投入熱量取得部５０１の処理として取り入れることができる。このように、最適投入熱量の導出の詳細は、特許文献３、４に記載されているが、本実施形態では、特許文献３に記載の技術を用いて最適投入熱量を導出する場合を例に挙げて説明する（ただし、その詳細は特許文献３を参照のこと）。また、投入熱量取得部５０１は、投入熱量の計算値を取得していれば、必ずしも、最適投入熱量を導出する必要はない。最適化計算を行わずに投入熱量の計算値を導出する方法は、例えば、特許文献１、２に記載されている。
【００３３】
燃焼パターン取得部５０２は、燃焼パターンの最適値を導出する。前述したように燃焼パターンは、ＢＦＧの流量、Ｃ／Ｂ比、およびドーム温度の総称である。尚、以下の説明では、燃焼パターンの最適値を、必要に応じて最適燃焼パターンと称する。また、ＢＦＧの流量を、必要に応じてＢＦＧ流量と称する。最適燃焼パターンは、一定の周期毎に導出される。一定の周期は、例えば、１サイクルに対応する時間（１８０［ｍｉｎ］）である。
【００３４】
本実施形態では、熱風炉１００ａ〜１００ｄが４基ある。従って、燃焼パターン取得部５０２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについて、最適燃焼パターンを個別に導出する。最適燃焼パターンは、ドーム温度の燃焼パターンの最適値と、ＢＦＧ流量の燃焼パターンの最適値と、Ｃ／Ｂ比の燃焼パターンの最適値とを有する。以下の説明では、ドーム温度の燃焼パターンの最適値、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの最適値、Ｃ／Ｂ比の燃焼パターンの最適値を、それぞれ、ドーム温度の最適燃焼パターン、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターン、Ｃ／Ｂ比の最適燃焼パターンと称する。ドーム温度の燃焼パターンは、ドーム温度と時間との関係を示す。ＢＦＧ流量の燃焼パターンは、ＢＦＧ流量と時間との関係を示す。Ｃ／Ｂ比の燃焼パターンは、Ｃ／Ｂ比の初期の目標値を示す。図６では、１回の燃焼期間における最適燃焼パターンを示す。また、図６では、１回の燃焼期間の燃焼開始時刻を「ｔｓ」、燃焼終了時刻を「ｔｅ」と表記する。ドーム温度の燃焼パターンは、１回の燃焼期間の複数の時間帯ごとに、ドーム温度が定められる。ＢＦＧ流量の燃焼パターンも、ドーム温度の燃焼パターンと同様に、１回の燃焼期間の複数の時間帯ごとに、ＢＦＧ流量が定められる。図６に示す例では、ドーム温度・ＢＦＧ流量の燃焼パターンは、１回の燃焼期間を３つに分割した３つの時間帯ごとに、ドーム温度・ＢＦＧ流量が定められる。一方、Ｃ／Ｂ比の燃焼パターンは、１回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の初期の目標値のみが定められる。
【００３５】
燃焼パターン取得部５０２は、公知の技術を用いて、最適燃焼パターンを導出することができる。例えば、特許文献５の記載を、燃焼パターン取得部５０２の処理として取り入れることができる。本実施形態では、特許文献５に記載の技術を用いて最適燃焼パターンを導出する場合を例に挙げて説明する（ただし、その詳細は、特許文献５を参照のこと）。また、燃焼パターン取得部５０２は、燃焼パターンの計算値を取得していれば、必ずしも、最適燃焼パターンを導出する必要はない。最適化計算を行わずに燃焼パターンの計算値を導出する方法は、例えば、特許文献６に記載されている。尚、図６において、Ｃ／Ｂ比の最適燃焼パターンに（）が示されているのは、本実施形態では、燃焼パターン取得部５０２は、Ｃ／Ｂ比の最適燃焼パターンを、取得してもしなくてもよいことを表す。
【００３６】
目標燃焼パターン導出部５０３は、送風期間の次の切替期間内のタイミングであって、投入熱量取得部５０１により次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１が導出された後のタイミングに起動する。尚、例えば、現在時刻における送風期間が送風期間４０３ａ、４０３ｂである場合、次の切替期間は、それぞれ、切替期間４０１ｃ、４０１ｅになる。目標燃焼パターン導出部５０３は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１および前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０と、最新の最適燃焼パターンと、前回の燃焼期間における目標燃焼パターンと、に基づいて、次回の燃焼期間における目標燃焼パターンを導出する。目標燃焼パターンは、ドーム温度の目標燃焼パターン、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、およびＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを含む。Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンは、各熱風炉１００ａ〜１００ｄの次回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の初期の目標値である。図６の次回目標燃焼パターンの欄の一番下のグラフでは、Ｃ／Ｂ比の初期の目標値から、前述したＰＩＤ制御器によるフィードバック制御によって変化するＣ／Ｂ比を、Ｃ／Ｂ比の初期の目標値と共に示す。
【００３７】
尚、以下の説明では、前回の燃焼期間における目標燃焼パターンを、必要に応じて前回目標燃焼パターンと称する。また、次回の燃焼期間における目標燃焼パターンを、必要に応じて次回目標燃焼パターンと称する。例えば、目標燃焼パターン導出部５０３が、送風期間４０３ｂの終了時に次回目標燃焼パターンを導出する場合、前回目標燃焼パターンは、送風期間４０３ａの終了時に目標燃焼パターン導出部５０３により導出された次回目標燃焼パターンになる。
このように本実施形態では、目標燃焼パターン導出部５０３は、投入熱量だけでなく、最適燃焼パターンおよび前回目標燃焼パターンをも用いて、次回目標燃焼パターンを導出する。従って、熱風炉１００ａ〜１００ｄの熱効率（＝各熱風炉１００ａ〜１００ｄから送風される熱風の熱量÷各熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する投入熱量）の低下を抑制するように、ＢＦＧおよびＣＯＧの流量を制御することができる。
【００３８】
＜詳細＞
以下に、熱風炉制御計算装置３０１が有する機能の詳細の一例を説明する。
（投入熱量取得部５０１）
前述したように本実施形態では、投入熱量取得部５０１が、特許文献３に記載の技術を用いて最適投入熱量を導出する場合を例に挙げて説明する。
投入熱量取得部５０１は、熱風炉のオペレータによる入力装置３１２の操作に基づく情報として、例えば、以下の情報を入力する。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を、高炉からの要求に応じた状態に変更する際の操業目標値（目標送風温度ＢＴref（time）、目標送風流量ＢＶref（time）、目標送風時間ＢＴｉｍｅref（time））。尚、本実施形態では、目標送風時間ＢＴｉｍｅref（time）は固定値であるとする。
・設備負荷（炉別・サイクル別の熱効率η（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別の投入熱量Ｑｉｎ（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別の蓄熱量Ｑbf（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別の蓄熱分担比率α（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値。
【００３９】
・炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値
・熱風炉のプロセスモデルを表す線形時系列モデルの係数ａ0・x（ｉ）、ｂ0・x（ｉ）、ｃ0・x（ｉ）、ａ1・x（ｉ）、ｂ1・x（ｉ）、ｃ1・x（ｉ）
・目的関数Ｊ1（ｉ）の重み係数ｗ1（ｉ）、ｗ2（ｉ）
【００４０】
・炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適化時間範囲８０２を定めるサイクル数ｑ（ｑは正の整数）
ここで、サイクル数ｑが、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数よりも長い時間に対応するサイクル数となるように、サイクル数ｑが設定される。例えば、現在時刻が属するサイクルに対応するサイクル数をｎとし、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数が３日であるとする。この場合、現在時刻が属するサイクルから、３日以上先のサイクルに対応するサイクル数がｎ＋ｑとなるように、サイクル数ｑが設定される（図８を参照）。
【００４１】
・現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の導出対象となる制御区間９０２（図９を参照）を定めるサイクル数ｓ（ｓは正の整数）
ここで、サイクル数ｓは、制御区間９０２の最後のサイクルを定めるものであり、サイクル数ｎ＋ｓは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数及びサイクル数ｎ＋ｑを下回る値である（図８、図９を参照）。
・炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）の予測区間９０１（図９を参照）を定めるサイクル数ｄ、ｍ（ｄ、ｍは正の整数。ｄ＜ｍ）
ここで、サイクル数ｄ（ｄは正の整数）は、予測区間９０１の最初のサイクルを定めるものである（図９を参照）。また、サイクル数ｄはサイクル数ｓよりも大きい（サイクル数ｓ以上となる）値である（図９を参照）。
サイクル数ｍは、予測区間９０１の最後のサイクルを定めるものである（図９を参照）。サイクル数ｍは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数およびサイクル数ｑを下回る値である（図８、図９を参照）。
このように、予測区間９０１と制御区間９０２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数および最適化時間範囲８０２を下回る期間である。また、制御区間９０２の最後のサイクルは、予測区間９０１の最初のサイクルよりも（時間的に）前のサイクルとなる。
【００４２】
予測区間９０１としては、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）が、目標値（炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ））によく追従するような区間が、オペレータにより適宜設定される。送風流量ＢＶや送風温度ＢＴといった操業条件の変更をしても、熱風炉１００ａ〜１００ｄの蓄熱量は、直ぐにはその操業条件の変更を反映しない。よって、例えば、熱風炉１００ａ〜１００ｄの蓄熱量が、操業条件の変更を反映し始めた後の時間に対応するサイクル数を、サイクル数ｄとして設定することができる。一方、サイクル数ｍとしては、例えば、８時間〜１日先の時間に対応するサイクル数を設定することができる。
【００４３】
・熱風炉１００を構成する設備（粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１等）・ガス（燃焼ガス・助燃空気等）の既知データ（物理定数・設備定数）。
投入熱量取得部５０１は、この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入力する。
【００４４】
ここで、添字ｒｅｆは、目標値であることを表し、添字ｐは、将来の値であることを表す。
また、（ｉ，ｎ＋ｊ）、（ｉ）のｉは、熱風炉１００ａ〜１００ｄによって値が異なり得ることを表す。本実施形態では、熱風炉１００ａ〜１００ｄは４基なので、ｉは１〜４となる。また、（ｉ，ｎ＋ｊ）、（ｉ，ｔ）のｎ、ｊ、ｔは、サイクルによって値が異なり得ることを表す。ｎは、現在時刻が属するサイクルのサイクル数を、ｎ＋ｊは、現在時刻が属するサイクルよりもｊだけ先のサイクルのサイクル数をそれぞれ表す。ｔは、現在時刻が属するサイクルよりも先のサイクル数を表す。
また、（time）のtimeは、時刻（例えば、分（ｍｉｎ）を最小単位とする時刻）によって値が異なり得ることを表す。
【００４５】
本実施形態では、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値として、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ）、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋１）、・・・、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｑ）が設定される。
また、サイクル数ｎ〜ｎ＋ｑに対応する時間（最適化時間範囲８０２）において、目標送風温度ＢＴref（time）と、目標送風流量ＢＶref（time）が設定される。
【００４６】
また、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）として、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ）、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋１）、・・・、Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｑ）が導出される。
また、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）として、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋１＋ｇ）、・・・、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）が導出される。ここで、ｇは、０（ゼロ）からｑ−ｍまでの整数である。即ち、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）として、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ）、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋１）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋１）、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋２）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋２）、・・・、Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｑ−ｍ）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｑ−ｍ）が、この順で導出される。導出された炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）のうち、重複するサイクルの値については、最新の値が採用される。
【００４７】
また、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）として、Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）、Ｑin,p（ｉ，ｎ＋１＋ｇ）、・・・、Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）が導出される。即ち、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）として、Ｑin,p（ｉ，ｎ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ）、Ｑin,p（ｉ，ｎ＋１）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋１）、・・・、Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）が、この順で導出される。導出された現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）のうち、重複するサイクルの値については、最新の値が採用される。
また、投入熱量取得部５０１は、前述した操業実績を示す情報を入力する。
【００４８】
以下に、投入熱量取得部５０１が行う処理の一例の概要を説明する。
投入熱量取得部５０１は、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行して、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）を導出する。炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）は、現在時刻が属するサイクルから、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数よりも長い時間に対応するサイクルが経過するまでの各サイクルにおいて導出される。例えば、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）は、現在時刻が属するサイクルから、現在時刻が属する日の３日以上先に対応するサイクルまでの各サイクルにおいて導出される。ここで、現在時刻が属するサイクルを、サイクル数がｎのサイクルとする。熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数よりも長い時間に対応するサイクルを、サイクル数がｎ＋ｑのサイクルとする。ｊは以下の（１）式で表される。
ｊ＝０，１，・・・，ｑ  ・・・（１）
【００４９】
次に、熱風炉制御計算装置３０１は、投入熱量導出プログラムを実行して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの現時点以降の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算する。各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの現時点以降の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）が、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）に追従するように計算される。
図７は、投入熱量取得部５０１の詳細な機能構成の一例を示す図である。図８は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）と、操業目標値（操業条件）の一例を概念的に示す図である。
図７に示すように、投入熱量取得部５０１は、蓄熱量目標軌道最適化部７０１と、第１のプロセス状態予測部７０２と、最適追従制御部７０３と、第２のプロセス状態予測部７０４と、を有する。
【００５０】
((蓄熱量目標軌道最適化部７０１、第１のプロセス状態予測部７０２))
蓄熱量目標軌道最適化部７０１および第１のプロセス状態予測部７０２は、前述した蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行する部分である。前述したように、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行することにより、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）が、最適化時間範囲８０２（ｊ＝０、１、・・・、ｑ）において導出される。最適化時間範囲８０２とは、現在時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ）から、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数よりも長い時間に対応するサイクル（サイクル数ｎ＋ｑ）が経過するまでの時間である。このように長期間に亘って、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）を導出するのは、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）を、熱風炉１００ａ〜１００ｄの各部の温度が平衡状態になるまでの状態を反映したものにするためである。
以下に、蓄熱量目標軌道最適化部７０１及び第１のプロセス状態予測部７０２が有する機能の一例を説明する。
【００５１】
蓄熱量目標軌道最適化部７０１は、現在時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ）から、最適化時間範囲８０２が経過する時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ＋ｑ）までの間に、操業目標値８０１が変動するか否かを判定する。操業目標値８０１は、操業条件を指す。操業目標値８０１は、例えば、目標送風温度ＢＴref（time）、目標送風流量ＢＶref（time）、または、これらから得られる目標送風熱量である。
この判定の結果、操業目標値８０１が変動する場合に、以下の処理が実行される。図８に示す例では、最適化時間範囲８０２内で、操業目標値８０１が３回変動している。尚、この判定は、例えば、１［ｍｉｎ］毎に行われる。
【００５２】
以上のようにして操業目標値８０１が変動していると判定すると、蓄熱量目標軌道最適化部７０１は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補を第１のプロセス状態予測部７０２に出力する。尚、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値として、入出力装置３０２に入力された値が用いられる。
【００５３】
図９は、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、操業目標値（操業条件）と、炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の一例を概念的に示す図である。
第１のプロセス状態予測部７０２は、プロセスモデルを用いて、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を導出する。プロセスモデルは、複数の計算式を有する。複数の計算式は、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する炉別・サイクル別の投入熱量Ｑinを用いて当該熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態を個別に計算するための式である。本実施形態では、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値は、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）とを含む。ここで、ｔは、予測区間９０１または制御区間９０２におけるサイクル数を表すものであり、以下の（２ａ）式、（２ｂ）式で表される。
予測区間；  ｔ＝ｎ＋ｄ＋ｇ、ｎ＋ｄ＋１＋ｇ、・・・、ｎ＋ｍ＋ｇ  ・・・（２ａ）
制御区間；  ｔ＝ｎ＋ｇ、ｎ＋１＋ｇ、・・・、ｎ＋ｓ＋ｇ  ・・・（２ｂ）
【００５４】
前述したように、ｎは、現在時刻が属するサイクル数である。ｄは、予測区間９０１の最初のサイクルに対応するサイクル数を表す。ｍは、予測区間９０１の最後のサイクルに対応するサイクル数を表す。ｇは、０（ゼロ）からｑ−ｍまでの整数である。即ち、予測区間９０１は、サイクル数ｍ−ｄの範囲の区間である。
以上のように、予測区間９０１は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がｎ＋ｑ−ｍとなるまで、サイクル数ｍ−ｄの範囲の区間を１サイクルずつ後ろにずらしたものとなる（図９の予測区間９０１の傍らに示す白抜き矢印線を参照）。また、制御区間９０２は、その最後のサイクルに対応するサイクル数がｎ＋ｓ＋ｑ−ｍになるまで、サイクル数ｓの範囲の区間を１サイクルずつ後ろにずらしたものとなる（図９の制御区間９０２の傍らに示す白抜き矢印線を参照）。
【００５５】
本実施形態では、第１のプロセス状態予測部７０２は、プロセスモデルとして、線形時系列モデルを用いる。線形時系列モデルは、プロセス状態の予測値をサイクル毎に計算する統計解析モデルの一つである。
具体的に、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）は、以下の（３）式を用いることにより求められる。
【００５６】
【数１】
2018178174.tif 000003
【００５７】
（３）式において、係数ａ0・x（ｉ）、ｂ0・x（ｉ）、ｃ0・x（ｉ）は、入力装置３１２の操作に基づいて入力された係数である。例えば、これらの係数として、熱風炉１００ａ〜１００ｄの過去の操業結果に（３）式の形が最も合うときの係数が別途求められる。その係数が、係数ａ0・x（ｉ）、ｂ0・x（ｉ）、ｃ0・x（ｉ）として入力装置３１２の操作に基づいて入力される。熱風炉１００ａ〜１００ｄの過去の操業結果に（３）式の形を合わせるための手法としては、最小二乗法等の手法が用いられる。
ΔＴsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）は、以下の（４）式で表される。
ΔＴsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）＝Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）−Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ）  ・・・（４）
【００５８】
ΔＴsi（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）は、以下の（５）式で表される。
ΔＴsi（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）＝Ｔsi（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）−Ｔsi（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ−１）  ・・・（５）
第１のプロセス状態予測部７０２は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度Ｔsi（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）のうち、過去の値については、操業実績として入力された珪石煉瓦下端温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに（４）式により得られている炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を設定する。
【００５９】
ΔＱin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）は、以下の（６）式で表される。
ΔＱin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）＝Ｑin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）−Ｑin（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）  ・・・（６）
第１のプロセス状態予測部７０２は、Ｑin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）のうち、過去の値については、炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の過去の値を設定する。また、第１のプロセス状態予測部７０２は、将来の値については、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）と、現時点で計算対象となっている制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補とを設定する。
【００６０】
ΔＱout（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）は、以下の（７）式で表される。
ΔＱout（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）＝Ｑout（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）−Ｑout（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）  ・・・（７）
Ｑoutは、送風熱量［Ｊ］である。第１のプロセス状態予測部７０２は、炉別・サイクル別の送風熱量Ｑout（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度および送風流量から求められる炉別・サイクル別の送風熱量を設定する。一方、将来の値については、操業目標値（目標送風温度ＢＴref（time）、目標送風流量ＢＶref（time））から求められる炉別・サイクル別の送風熱量を設定する。
第１のプロセス状態予測部７０２は、以上のようにして、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、少なくとも、ｉ＝１〜４、ｔ＝ｎ〜ｎ＋ｍ＋ｇについてそれぞれ導出する。そして、第１のプロセス状態予測部７０２は、導出した炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）のうち、ｉ＝１〜４、ｔ＝ｎ＋ｄ＋ｇ〜ｎ＋ｍ＋ｇの値を、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）として採用する。
【００６１】
また、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）は、以下の（８）式を用いることにより求められる。
【００６２】
【数２】
2018178174.tif 000004
【００６３】
（８）式において、係数ａ1・x（ｉ）、ｂ1・x（ｉ）、ｃ1・x（ｉ）は、入力装置３１２の操作に基づいて入力される係数である。これらの係数ａ1・x（ｉ）、ｂ1・x（ｉ）、ｃ1・x（ｉ）も、係数ａ0・x（ｉ）、ｂ0・x（ｉ）、ｃ0・x（ｉ）と同様にして予め求められるものである。
ΔＢＴp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）は、以下の（９）式で表される。
ΔＢＴp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）＝ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）−ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｊ）  ・・・（９）
【００６４】
ΔＢＴ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）は、以下の（１０）式で表される。
ΔＢＴ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）＝ＢＴ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）−ＢＴ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ−１）  ・・・（１０）
第１のプロセス状態予測部７０２は、炉別・サイクル別の送風温度ＢＴ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）のうち、過去の値については、操業実績として入力された送風温度を設定する。一方、将来の値については、それまでに（８）式により得られている炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）を設定する。
ΔＱin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）、ΔＱout（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）については、それぞれ、前述した（６）式、（７）式で表される。
【００６５】
第１のプロセス状態予測部７０２は、以上のようにして、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）と、予測区間９０１における炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）とを導出する。そして、第１のプロセス状態予測部７０２は、以下の（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値を、以下の（１２）式および（１３）式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。第１のプロセス状態予測部７０２は、この変更量に基づいて、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小と見なせるまで、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値を変更して、前述した（３）式〜（１３）式の計算を繰り返し行う。
【００６６】
【数３】
2018178174.tif 000005
【００６７】
（１１）式において、Ｔsi,err（ｉ，ｔ）は、以下の（１４）式で表され、ΔＱin（ｉ，ｔ）は、以下の（１５）式で表される。
Ｔsi,err（ｉ，ｔ）＝Ｔsi,ref（ｉ，ｔ）−Ｔsi,p（ｉ，ｔ）  ・・・（１４）
ΔＱin（ｉ，ｔ）＝Ｑin（ｉ，ｔ）−Ｑin（ｉ，ｔ−１）  ・・・（１５）
また、（１２）式、（１３）式において、Ｔｈ1（ｉ）、Ｔｈ2（ｉ）は、閾値であり、予め設定されているものである。また、ＢＴp,min（ｉ，ｔ）は、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）の最低値であることを示す。また、ＢＴref（ｉ，ｔ）は、目標送風温度である。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風温度ＢＴref（time）は、炉ｉに依存せず時間timeに依存するので、サイクルｔに対応する時間timeの目標送風温度ＢＴref（time）がＢＴref（ｉ，ｔ）として採用される。
（１１）式の右辺の第１項は、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）に良く追従させることを目的とする目的関数である。（１１）式の右辺の第２項は、同一の熱風炉１００において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin（ｉ，ｔ）の変動を小さくすることを目的とする目的関数である。（１１）式に示す炉別目的関数は、これらの目的関数の重み付き線形和で表される。
【００６８】
第１のプロセス状態予測部７０２は、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小となったときの予測値を、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値として、蓄熱量目標軌道最適化部７０１に出力（返信）する。この予測値は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）と、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）と、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）〜Ｑin（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）とを含む。
【００６９】
以上のような各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値の導出は、予測区間９０１と制御区間９０２をそれぞれ１サイクルずつ後ろにずらして順次行われる。例えば、第１のプロセス状態予測部７０２は、予測区間９０１として、サイクル数ｎ＋ｄ〜ｎ＋ｍのサイクルの区間を設定すると共に、制御区間９０２として、サイクル数ｎ〜ｎ＋ｓのサイクルの区間を設定して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を導出する。その次に、第１のプロセス状態予測部７０２は、予測区間９０１として、サイクル数ｎ＋ｄ＋１〜ｎ＋ｍ＋１のサイクルの区間を設定すると共に、制御区間９０２として、サイクル数ｎ＋１〜ｎ＋ｓ＋１のサイクルの区間を設定して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を導出する。
【００７０】
そして、予測区間９０１の最後のサイクルが、サイクル数ｎ＋ｑのサイクルになったときのプロセス状態の予測値が導出されると、プロセス状態の予測値の導出を終了する。このようにすることにより、サイクル数ｎ〜ｎ＋ｑ−ｍの各サイクルにおけるプロセス状態の予測値が導出される。ここで、同一のサイクルにおいて導出されたプロセス状態の予測値のうち、最新のプロセス状態の予測値が採用される。
【００７１】
蓄熱量目標軌道最適化部７０１は、第１のプロセス状態予測部７０２から、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を入力すると、以下の（１６）式の炉別目的関数Ｊ2（ｉ）の評価値の値を、以下の（１７）式及び（１８）式の制約条件を満たす範囲で最小化するために、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、最適化手法を用いて判断する。この判断のロジックは、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等、公知の方法で実現することができる。炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の変更量は、このロジックに応じて定まるものである。この変更量に基づいて、（１６）式の炉別目的関数Ｊ2（ｉ）の評価値の値が最小であると見なせるまで、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の値を変更して、前述した（３）式〜（１８）式の計算が繰り返し行われる。
【００７２】
【数４】
2018178174.tif 000006
【００７３】
（１７）式、（１８）式において、Ｔｈ3（ｉ）、Ｔｈ4（ｉ）は、閾値であり、予め設定されているものである。
蓄熱量目標軌道最適化部７０１は、（１６）式の炉別目的関数Ｊ2（ｉ）の評価値の値が最小となったときの「最適化時間範囲８０２における炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）（の候補の値）」を記憶する。
【００７４】
((最適追従制御部７０３、第２のプロセス状態予測部７０４))
最適追従制御部７０３および第２のプロセス状態予測部７０４は、前述した投入熱量導出プログラムを実行する部分である。前述したようにして蓄熱量目標軌道最適化部７０１により、最適化時間範囲８０２における炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）が導出される。そうすると、最適追従制御部７０３は、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）を第２のプロセス状態予測部７０４に出力する。そして、第２のプロセス状態予測部７０４は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ）を予測区間９０１において導出する。前述したように、予測区間９０１は、現在時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ）よりもサイクル数ｄ〜ｍだけ先の期間である。また、サイクル数ｎ＋ｍに対応する時間は、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数を下回る時間である。このように、サイクル数ｎ＋ｍに対応する時間を、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数を下回る時間としているのは、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ）を余りに先の時間まで導出すると、操業の変更等があった場合に、導出した値の多くが無駄になってしまう虞があるからである。
【００７５】
そして、最適追従制御部７０３は、炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ）が、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）に追従するように、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補を導出する。制御区間９０２は、サイクル数ｓの範囲の期間である。最適追従制御部７０３および第２のプロセス状態予測部７０４は、以上の処理を、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の最適解が得られるまで繰り返し行う。
以下に、最適追従制御部７０３及び第２のプロセス状態予測部７０４が有する機能の一例を説明する。
【００７６】
最適追従制御部７０３は、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に、各サイクルの燃焼期間が開始する前の切替期間内の所定の時間になったか否かを判定する。
この判定の結果、熱風炉１００ａ〜１００ｄの何れかにおいて、各サイクルの燃焼期間４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが開始する前の切替期間４０１ａ、４０１ｃ、４０１ｅ内の所定の時間になると、以下の処理が実行される。
【００７７】
最適追従制御部７０３は、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補を第２のプロセス状態予測部７０４に出力する。尚、最適追従制御部７０３は、最初は、現在時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ）よりもｓ−１だけ前のサイクル（サイクル数ｎ−ｓ−１）から、現在時刻が属するサイクルよりも１だけ前のサイクル（サイクル数ｎ−１）までの炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の値Ｑin,p（ｉ，ｎ−ｓ−１）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ−１）を、第２のプロセス状態予測部７０４に出力する。
【００７８】
第２のプロセス状態予測部７０４は、熱風炉シミュレータを実行する。熱風炉シミュレータは、熱物理学を活用して、燃焼・送風によって、熱風炉１００で行われる熱交換を忠実に再現する熱風炉モデルを用いて構築される。熱風炉シミュレータも、線形時系列モデルと同様に、プロセスモデルである。プロセスモデルは、複数の計算式を有する。複数の計算式は、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する炉別・サイクル別の投入熱量Ｑinを用いて当該熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態を個別に計算する式である。ただし、熱風炉シミュレータは、１サイクルを下回る時間間隔でプロセス状態の予測値を計算するものであり、線形時系列モデルよりもプロセス状態の予測値を厳密に計算することができる。尚、熱風炉モデルについては、特許文献３に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
第２のプロセス状態予測部７０４は、以下の（１９）式〜（２１）式のモデル式を使って、以下に示す機能を実現するものである。（１９）式は、ガスの熱収支を表すモデル式である。（２０）式は、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式である。（２１）式は、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式である。
【００８０】
【数５】
2018178174.tif 000007
【００８１】
（１９）式〜（２１）式における記号の意味は、以下の通りである。
ρ：密度［ｋｇ／ｍ3］
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：炉壁煉瓦を構成する煉瓦
Ｗｂ−１、Ｗｂ＋１：Ｗｂで特定される煉瓦の隣の煉瓦
δ：ステファンボルツマン定数
【００８２】
図１０は、第２のプロセス状態予測部７０４の詳細な機能構成の一例を示す図である。
第２のプロセス状態予測部７０４は、燃焼時シミュレーション部１００１と、送風時シミュレーション部１００２とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部１００１))
燃焼時シミュレーション部１００１は、燃焼期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
燃焼時シミュレーション部１００１は、使用ガス容量算出部１００１ａと、モデル式計算部１００１ｂと、を有する。
【００８３】
＜使用ガス容量算出部１００１ａ＞
使用ガス容量算出部１００１ａは、現時点で既に導出されている現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）と、現時点で計算対象となっている制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補と、を入力する。ここで、現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）は、１サイクルずつ制御区間９０２を後ろにずらして導出されるものである。よって、既に計算が行われた制御区間９０２を示すサイクル数がｎ〜ｎ＋ｓ＋ｖであるとすると、現時点で計算対象となっている制御区間９０２は、ｎ＋ｖ＋１〜ｎ＋ｓ＋ｖ＋１となる。
【００８４】
また、使用ガス容量算出部１００１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、及びＬＤＧの各使用ガスの使用比率［−］を入力する。この使用ガスの使用比率は、燃焼期間中に変化するものとし、１つの燃焼期間を分割した複数の時間帯毎に個別に設定することができる。
さらに、使用ガス容量算出部１００１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、および空気の各使用ガスのガスカロリー（ガス組成単位熱量）［Ｊ／Ｎｍ3］を入力する。
使用ガス容量算出部１００１ａは、以上の入力した情報に基づいて、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量［Ｎｍ3］を算出してモデル式計算部１００１ｂに出力する。
【００８５】
＜モデル式計算部１００１ｂ＞
モデル式計算部１００１ｂは、使用ガス容量算出部１００１ａから、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、および空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部１００１ｂは、ガス燃焼温度ＴG［℃］、密度ρG［ｋｇ／ｍ3］、比熱Ｃp,G［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］を入力する。ここで、添字Ｇは、ガスを表す。ここで、ガス燃焼温度ＴGは、ガスの燃焼時の温度を指す。
そして、モデル式計算部１００１ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１９）式〜（２１）式）を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで（１回の燃焼期間）の、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度ＴWb（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別の排ガス温度Ｔex（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別の燃焼効率η（ｉ，ｔ）
【００８６】
尚、ガスボリュームＶGは、（１９）式の左辺の「ＳG×ｖG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別の排ガス温度Ｔex（ｉ，ｔ）は、計算対象の燃焼期間において蓄熱されなかった熱量と、ガスボリュームＶGと、ガスの成分とを用いて算出されるものである。
以上の使用ガス容量算出部１００１ａとモデル式計算部１００１ｂの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。
【００８７】
((送風時シミュレーション部１００２))
送風時シミュレーション部１００２は、送風期間における各熱風炉１００ａ〜１００ｂの状態をシミュレーションするためのものである。
送風時シミュレーション部１００２は、運転内容指示部１００２ａと、モデル式計算部１００２ｂと、送風流量・温度決定部１００２ｃとを有する。
【００８８】
＜運転内容指示部１００２ａ＞
運転内容指示部１００２ａは、モデル式計算部１００１ｂから、炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，ｔ）と炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度ＴWb（ｉ，ｔ）とを入力する度に計算を開始する。即ち、運転内容指示部１００２ａは、燃焼時シミュレーション部１００１において、燃焼期間における燃焼終了時の計算が終了する度に計算を開始する。ここでは、３秒毎の計算結果が得られるように繰り返し計算が行われるものとする。
【００８９】
運転内容指示部１００２ａは、後述する送風流量・温度決定部１００２ｃで決定された「炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」を、計算対象の時間の「炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」とする。ここで、timeは時間（時刻）を表し、time＋３は、時間timeの３秒後であることを表す。
そして、運転内容指示部１００２ａは、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）をモデル式計算部１００２ｂに出力すると共に、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）を送風流量・温度決定部１００２ｃに出力する。ここで、通過送風流量とは、図１に示すダクト１１４、蓄熱室１０１、燃焼室１０２を通って混冷室１０３に進入した冷風の流量である。また、混冷流量とは、図１に示すダクト１１８を通って混冷室１０３に進入した冷風の流量である。これらの通過送風流量と混冷流量との加算値が送風流量ＢＶ（ｉ，time）になる。
尚、最初の計算では、後述する送風流量・温度決定部１００２ｃで「炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」が決定されていない。従って、運転内容指示部１００２ａは、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）の初期値を採用する。尚、これらの初期値として、入出力装置３０２に入力された値が用いられる。
【００９０】
＜モデル式計算部１００２ｂ＞
モデル式計算部１００２ｂは、モデル式計算部１００１ｂから、炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別の炉壁煉瓦の温度ＴWb（ｉ，ｔ）とを入力する。
また、モデル式計算部１００２ｂは、密度ρGおよび比熱Ｃp,Gを入力する。
また、モデル式計算部１００２ｂは、運転内容指示部１００２ａから、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）を入力する。ここで、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）に時間timeを掛けた値がガスボリュームＶGとなる。
そして、モデル式計算部１００２ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（１９）式〜（２１）式）を使用して、送風期間における計算対象の時間timeでの熱収支の計算を繰り返し行う。この熱収支の計算の結果、炉別・時間別のガス燃焼温度ＴG（ｉ，time）と炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，time）とが得られる。モデル式計算部１００２ｂは、炉別・時間別のガス燃焼温度ＴG（ｉ，time）を、送風流量・温度決定部１００２ｃに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式（（１９）式および（２０）式）熱伝達率ｈG,CHの値が異なる。
【００９１】
＜送風流量・温度決定部１００２ｃ＞
送風流量・温度決定部１００２ｃは、操業目標値８０１（目標送風温度ＢＴref（time）、目標送風流量ＢＶref（time）、目標送風時間ＢＴｉｍｅref（time））を入力する。
また、送風流量・温度決定部１００２ｃは、運転内容指示部１００２ａから、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）を入力する。
また、送風流量・温度決定部１００２ｃは、モデル式計算部１００２ｂから、炉別・時間別のガス燃焼温度ＴG（ｉ，time）を入力する。
また、送風流量・温度決定部１００２ｃは、冷風温度ＴCWを入力する。
【００９２】
そして、送風流量・温度決定部１００２ｃは、入力した情報を用いて、以下の（２２）式〜（２４）式により、目標送風温度ＢＴref（time）および目標送風流量ＢＶref（time）が得られるように、「炉別・時間別の送風流量ＢＶ（ｉ，time＋３）、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」を算出する。そして、送風流量・温度決定部１００２ｃは、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）を、運転内容指示部１００２ａに出力する。即ち、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）は、次の計算対象の時間における炉別の通過送風流量・混冷流量となる。
【００９３】
【数６】
2018178174.tif 000008
【００９４】
送風流量・温度決定部１００２ｃは、予測区間９０１において得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴG（ｉ，time）、炉別・時間別の通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）、炉別・時間別の混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」を、（２２）式〜（２４）式の右辺に与えて、予測区間９０１における炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）を算出する。
また、送風流量・温度決定部１００２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた炉別・サイクル別の蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，ｔ）の中から珪石煉瓦下端部の温度を抽出し、抽出した温度を、炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）とする。送風流量・温度決定部１００２ｃは、このような炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）の抽出を、予測区間９０１における送風期間の終了時の夫々において行う。
【００９５】
そして、送風流量・温度決定部１００２ｃは、予測区間９０１における炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）、と、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦下端温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値として最適追従制御部７０３に出力する。
【００９６】
図７の説明に戻り、最適追従制御部７０３は、以上のようにして、第２のプロセス状態予測部７０４から、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）と、予測区間９０１における炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）とを入力する。そうすると、最適追従制御部７０３は、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値をそれぞれどれだけ変更すればよいのかを、統計的に判断する。前述した（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値を、（１２）式及び（１３）式の制約条件を満たす範囲で最小化するためである。最適追従制御部７０３は、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小となるまで、制御区間９０２における現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値を変更し、その変更値を第２のプロセス状態予測部７０４に出力する。
【００９７】
そして、最適追従制御部７０３は、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小となったときの現時点以降の炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｑ−ｍ）（の候補の値）のうち、炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）を、目標燃焼パターン導出部５０３に出力する。炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）は、次回の燃焼期間４０２ｂ、４０２ｃにおける最適投入熱量である。
【００９８】
尚、目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refを導出する際に使用するプロセスモデルは、線形時系列モデルに限定されない。例えば、線形時系列モデル以外の統計解析モデル等を使用してもよい。また、熱風炉１００における操業実績から同定したプロセスモデル（ステップ応答モデルやインパルス応答モデル）を使用してもよい。プロセス状態の予測値を、サイクル毎に導出するプロセスモデルを採用すれば、前述したように計算負荷を低減できるので好ましいが、計算負荷の制約が小さい場合には、熱風炉シミュレータを使用してもよい。
【００９９】
また、（１１）式の右辺の第２項を炉別目的関数に含めれば、同一の熱風炉１００において相互に隣接するサイクルにおける炉別・サイクル別の投入熱量Ｑin（ｉ，ｔ）の変動を小さくすることができるので好ましい。しかしながら、この項がなくても、（１１）式の右辺の第１項により、予測区間９０１における炉別・サイクル別の珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、炉別・サイクル別の目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）に良く追従させることができる。よって、必ずしも（１１）式の右辺の第２項は必要ではない。
【０１００】
また、投入熱量Ｑin,pの操業指令値を導出する際に使用するプロセスモデルは、熱風炉シミュレータに限定されない。計算精度の制約が小さい場合には、例えば、前述した線形時系列モデル等の統計解析モデルを使用してもよい。
また、熱風炉１００の蓄熱量を反映する物理量は、測定することが可能な物理量であれば、珪石煉瓦最低温度に限定されない。例えば、燃焼期間終了時の排ガス温度であってもよい。
【０１０１】
また、プロセス状態の予測値として、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）の代わりに、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）を用いてもよい。尚、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値は、送風期間終了時の炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度に対応する。線形時系列モデルにおいては、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）を、以下の（２５）式を用いることにより求められる。
【０１０２】
【数７】
2018178174.tif 000009
【０１０３】
（２５）式において、係数ａ2・x（ｉ）、ｂ2・x（ｉ）、ｃ2・x（ｉ）は、入力装置３１２の操作に基づいて入力されるものである。これらの係数ａ2・x（ｉ）、ｂ2・x（ｉ）、ｃ2・x（ｉ）も、係数ａ0・x（ｉ）、ｂ0・x（ｉ）、ｃ0・x（ｉ）と同様にして予め求められるものである。
ΔＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）は、以下の（２６）式で表される。
ΔＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）＝ＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）−ＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ）  ・・・（２６）
【０１０４】
ΔＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）は、以下の（２７）式で表される。
ΔＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）＝ＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）−ＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ−１）  ・・・（２７）
このように、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）をプロセス状態の予測値とする場合、（１７）式の制約条件の代わりに、以下の（２８）式の制約条件を用いる。
ＫＢp（ｉ，ｔ）≧Ｔｈ4  ・・・（２８）
Ｔｈ4は、閾値であり、予め設定されているものである。
【０１０５】
また、送風温度と冷風バタフライ弁１２３の開度とは相関関係を有する。よって、これらの関係を定式化することにより、熱風炉シミュレータを用いても、炉別・サイクル別の送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）から、炉別・サイクル別の冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）を求めることができる。
【０１０６】
スタッガードパラレル方式で操業せず、例えば、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのサイクルが相互に重複しないように操業する場合には、操業目標値が、各炉において異なる値であってもよい（すなわち、炉別・時間別の操業目標値であってもよい）。
【０１０７】
（燃焼パターン取得部５０２）
前述したように本実施形態では、燃焼パターン取得部５０２が、特許文献５に記載の技術を用いて最適燃焼パターンを導出する場合を例に挙げて説明する。
図１１は、燃焼パターン取得部５０２の詳細な機能構成の一例を示す図である。
燃焼パターン取得部５０２は、多目的ＧＡ（遺伝的アルゴリズム）を用いて、多目的最適化問題を解き、複数のパレート最適解を予め求めておく。燃焼パターン取得部５０２は、操業条件が変更されると、複数のパレート最適解の中から、変更された操業条件に合うパレート最適解を１つ選択する。そして、燃焼パターン取得部５０２は、選択したパレート最適解に対応する燃焼パターンを最適燃焼パターンとして目標燃焼パターン導出部５０３に出力する。
【０１０８】
ここで、操業条件には、熱風炉１００の状態量と、熱風炉１００の操業方針とが含まれる。熱風炉１００の状態量とは、熱風炉１００を操業することにより、直接的にまたは間接的に時々刻々と測定される量（例えば温度や送風流量）である。一方、熱風炉１００の操業方針は、生産計画や生産管理に基づいてオペレータが決めるものである。
【０１０９】
燃焼パターン取得部５０２は、最適化部１１１０と、プロセスシミュレータ１１５０と有する。以下に、最適化部１１１０と、プロセスシミュレータ１１５０の詳細の一例を説明する。
((目的関数設定部１１１１))
目的関数設定部１１１１は、オペレータによる入力装置３１２の操作に基づいて、目的関数ΔＰを設定する。
本実施形態では、熱風炉１００の性能を評価する指標である複数の評価量を目的関数ΔＰとする。具体的に本実施形態では、目的関数ΔＰを以下の（２９）式のようにした場合を例に挙げて説明する。
【０１１０】
ΔＰ＝［ΔＰ１，ΔＰ２，ΔＰ３，ΔＰ４，ΔＰ５，ΔＰ６］  ・・・（２９）
ここで、（２９）式のΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４、ΔＰ５、ΔＰ６は、それぞれ（３０）〜（３５）式で表される。
ΔＰ１＝Ｐ１１−Ｐ１０・・・（３０）
ただし、Ｐ１１：燃焼パターンを変更した後の熱効率、Ｐ１０：熱効率の基準値
ΔＰ２＝Ｐ２１−Ｐ２０・・・（３１）
ただし、Ｐ２１：燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度、Ｐ２０：珪石煉瓦最低温度の基準値
【０１１１】
ΔＰ３＝Ｐ３１−Ｐ３０・・・（３２）
ただし、Ｐ３１：燃焼パターンを変更した後のＣＯ2の排出量、Ｐ３０：ＣＯ2の排出量の基準値
ΔＰ４＝Ｐ４１−Ｐ４０・・・（３３）
ただし、Ｐ４１：燃焼パターンを変更した後のＣＯＧのトータル流量、Ｐ４０：ＣＯＧのトータル流量の基準値
ΔＰ５＝Ｐ５１−Ｐ５０・・・（３４）
ただし、Ｐ５１：燃焼パターンを変更した後の排ガスの平均温度、Ｐ５０：排ガスの平均温度の基準値
【０１１２】
ΔＰ６＝Ｐ６１−Ｐ６０・・・（３５）
ただし、Ｐ６１：燃焼パターンを変更した後の投入熱量、Ｐ６０：投入熱量の基準値
尚、以下の説明では、必要に応じて、ΔＰ１を熱効率、ΔＰ２を珪石煉瓦温度、ΔＰ３をＣＯ2排出量、ΔＰ４をＣＯＧトータル流量、ΔＰ５を排ガス平均温度、ΔＰ６を投入熱量と称する。
【０１１３】
以上より、本実施形態では、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６が目的関数ΔＰであることが目的関数設定部１１１１により設定される。
【０１１４】
((制約条件設定部１１１２))
制約条件設定部１１１２は、オペレータからの操作に基づいて、燃焼パターンを導出する際の制約条件を設定する。本実施形態では、以下の（３６）〜（３８）式の制約条件が制約条件設定部１１１２により設定される。
ΔＰ２＝０  ・・・（３６）
Ｐ２１≧Ｐ２ｍｉｎ  ・・・（３７）
Ｐ４１≦Ｐ４ｍａｘ  ・・・（３８）
ここで、Ｐ２ｍｉｎは、珪石煉瓦１１１の温度の調整可能範囲の下限値である。また、Ｐ４ｍａｘは、ＣＯＧのトータル流量の調整可能範囲の上限値である。
【０１１５】
((パレート最適解導出部１１１３))
パレート最適解導出部１１１３は、多目的ＧＡを適用して、目的関数設定部１１１１により設定された目的関数ΔＰに対する多目的最適化問題を解いて複数のパレート最適解を導出する。以下にパレート最適解導出部１１１３が有する機能の一例を説明する。
【０１１６】
個体生成部１１１３ａは、Ｎ個の個体が入る２つの集合（現世代、次世代）を設定し、現世代にＮ個の個体をランダムに生成する。
変換部１１１３ｂは、個体生成部１１１３ａで生成されたＮ個の個体を燃焼パターンに変換する。
【０１１７】
図１２は、燃焼パターンの一例を示す図である。本実施形態では、ドーム温度Ｕ１、Ｃ／Ｂ比Ｕ２、およびＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターンが必要になる。ドーム温度Ｕ１の燃焼パターンは、１回の燃焼期間におけるドーム温度と時間との関係である。ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターンは、１回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量と時間との関係である。Ｃ／Ｂ比Ｕ２の燃焼パターンは、１回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の初期の目標値である。
【０１１８】
図１２（ａ）は、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１である。図１２（ａ）において、Ｔ１１は、１回の燃焼期間におけるドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻である。Ｔ１１ｍａｘは、ドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻Ｔ１１の調整可能範囲の上限値である。Ｔ１１ｍｉｎは、ドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻Ｔ１１の調整可能範囲の下限値である。
【０１１９】
Ｔ１２は、１回の燃焼期間におけるドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻である。Ｔ１２ｍａｘは、ドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻Ｔ１２の調整可能範囲の上限値である。Ｔ１２ｍｉｎは、ドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻Ｔ１２の調整可能範囲の下限値である。
ドーム温度Ｕ１の切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２の調整可能範囲（Ｔ１１ｍｉｎ〜Ｔ１１ｍａｘ、Ｔ１２ｍｉｎ〜Ｔ１２ｍａｘ）の間で、ドーム温度Ｕ１が変更されるようにドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１を設定する必要がある。
【０１２０】
ΔＵ１１は、ドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻Ｔ１１におけるドーム温度Ｕ１の変更量である。ΔＵ１１ｍａｘは、ドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻Ｔ１１におけるドーム温度Ｕ１の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔＵ１１ｍｉｎは、ドーム温度Ｕ１の１回目の切替時刻Ｔ１１におけるドーム温度Ｕ１の変更量の調整可能範囲の下限値である。
【０１２１】
ΔＵ１２は、ドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻Ｔ１２におけるドーム温度Ｕ１の変更量である。ΔＵ１２ｍａｘは、ドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻Ｔ１２におけるドーム温度Ｕ１の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔＵ１２ｍｉｎは、ドーム温度Ｕ１の２回目の切替時刻Ｔ１２におけるドーム温度Ｕ１の変更量の調整可能範囲の下限値である。
ドーム温度Ｕ１の変更量ΔＵ１１、ΔＵ１２の調整可能範囲（ΔＵ１１ｍｉｎ〜ΔＵ１１ｍａｘ、ΔＵ１２ｍｉｎ〜ΔＵ１２ｍａｘ）の間に、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１が入るようにする必要がある。尚、図１２（ａ）に示す例では、１回の燃焼期間において、時間が経過するほど、ドーム温度Ｕ１の値は小さくなる。従って、ドーム温度Ｕ１の変更量ΔＵ１１、ΔＵ１２は、負の値になる。よって、ドーム温度Ｕ１の変更量の調整可能範囲の上限値ΔＵ１１ｍａｘよりも、下限値ΔＵｍｉｎの方が、値として大きくなる（絶対値は上限値ΔＵ１１ｍａｘよりも下限値ΔＵｍｉｎの方が小さい）。
【０１２２】
図１２（ｂ）は、Ｃ／Ｂ比Ｕ２の燃焼パターン１２０２である。図１２（ｂ）において、ΔＵ２１は、前回の燃焼期間における目標Ｃ／Ｂ比パターン（Ｃ／Ｂ比の初期の目標値）からのＣ／Ｂ比の変更量である。図４において、次回の燃焼期間が４０２ｂである場合、前回の燃焼期間は、燃焼期間４０２ａになる。ΔＵ２１ｍａｘは、Ｃ／Ｂ比の変更量ΔＵ２１の調整可能範囲の上限値である。ΔＵ２１ｍｉｎは、Ｃ／Ｂ比の変更量ΔＵ２１の調整可能範囲の下限値である。Ｃ／Ｂ比の変更量ΔＵ２１の調整可能範囲（ΔＵ２１ｍｉｎ〜ΔＵ２１ｍａｘ）の間に、Ｃ／Ｂ比Ｕ２の燃焼パターン１２０２が入るようにする必要がある。
【０１２３】
図１２（ｃ）は、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３である。図１２（ｃ）において、Ｔ３１は、１回の燃焼期間４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃにおけるＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻である。Ｔ３１ｍａｘは、ＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻Ｔ３１の調整可能範囲の上限値である。Ｔ３１ｍｉｎは、ＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻Ｔ３１の調整可能範囲の下限値である。
【０１２４】
Ｔ３２は、１回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻である。Ｔ３２ｍａｘは、ＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻Ｔ３２の調整可能範囲の上限値である。Ｔ３２ｍｉｎは、ＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻Ｔ３２の調整可能範囲の下限値である。
ＢＦＧ流量Ｕ３の切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２の調整可能範囲（Ｔ３１ｍｉｎ〜Ｔ３１ｍａｘ、Ｔ３２ｍｉｎ〜Ｔ３２ｍａｘ）の間で、ＢＦＧ流量Ｕ３が変更されるようにＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３を設定する必要がある。
【０１２５】
ΔＵ３１は、ＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻Ｔ３１におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量である。ΔＵ３１ｍａｘは、ＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻Ｔ３１におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔＵ３１ｍｉｎは、ＢＦＧ流量Ｕ３の１回目の切替時刻Ｔ３１におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量の調整可能範囲の下限値である。
【０１２６】
ΔＵ３２は、ＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻Ｔ３２におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量である。ΔＵ３２ｍａｘは、ＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻Ｔ３２におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量の調整可能範囲の上限値である。ΔＵ３２ｍｉｎは、ＢＦＧ流量Ｕ３の２回目の切替時刻Ｔ３２におけるＢＦＧ流量Ｕ３の変更量の調整可能範囲の下限値である。
ＢＦＧ流量Ｕ３の変更量ΔＵ３１、ΔＵ３２の調整可能範囲（ΔＵ３１ｍｉｎ〜ΔＵ３１ｍａｘ、ΔＵ３２ｍｉｎ〜ΔＵ３２ｍａｘ）の間に、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３が入るようにする必要がある。
【０１２７】
以上のように本実施形態では、個体は、ドーム温度Ｕ１の変更量ΔＵ１１、ΔＵ１２と、ドーム温度Ｕ１の切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２と、Ｃ／Ｂ比Ｕ２の変更量ΔＵ２１と、ＢＦＧ流量Ｕ３の変更量ΔＵ３１、ΔＵ３２と、ＢＦＧ流量Ｕ３の切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２とを含む。また、本実施形態では、熱風炉１００ａ〜１００ｄは４基である。従って、個体生成部１１１３ａは、熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについて、ドーム温度Ｕ１の変更量ΔＵ１１、ΔＵ１２と、ドーム温度Ｕ１の切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２と、Ｃ／Ｂ比Ｕ２の変更量ΔＵ２１と、ＢＦＧ流量Ｕ３の変更量ΔＵ３１、ΔＵ３２と、ＢＦＧ流量Ｕ３の切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２とを生成する。尚、図１２（ａ）では、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１では、表記の都合上、ドーム温度Ｕ１の大きさＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３を示す。しかしながら、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１には、ドーム温度Ｕ１の大きさＵ１１、Ｕ１２、Ｕ１３は含まれない。同様に図１２（ｃ）では、表記の都合上、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３の大きさＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３を示す。しかしながら、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３には、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３の大きさＵ３１、Ｕ３２、Ｕ３３は含まれない。
【０１２８】
尚、図１２（ａ）および図１２（ｃ）では、切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ３１、Ｔ３２において、燃焼パターン１２０１、１２０３が９０［°］の傾きで変化する場合を例に挙げて示す。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、９０［°］以外の角度の傾きで燃焼パターンが変化するようにしてもよい。このようにした場合、個体生成部１１１３ａは、その傾きの情報も個体に設定する。
【０１２９】
また、燃焼開始時刻Ｔｓにおけるドーム温度Ｕ１は、変換部１１１３ｂにより導出される。また、燃焼開始時刻ＴｓにおけるＢＦＧ流量Ｕ３は、送風温度がその目標値を満足するように、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３の加重平均値Ｕ３ａｖｅをプロセスシミュレータ１１５０が決定することにより自動的に調整される。従って、個体には、これらの情報が含まれていない。ただし、これらの情報を個体に含めるようにしてもよい。
【０１３０】
ここで、加重平均値は、１回の燃焼期間の時間（燃焼開始時刻Ｔｓから燃焼終了時刻Ｔｅまでの時間）に対する、隣接時刻により定まる期間の比を重み係数とする加重平均値を意味する。図１２（ｃ）に示す例では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓ、切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２、および燃焼終了時刻Ｔｅのうち、時間的に隣接する２つの時刻の間の期間である。即ち、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ３１までの期間と、切替時刻Ｔ３１から切替時刻Ｔ３２までの期間と、切替時刻Ｔ３２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間である。図１２（ｃ）に示す例では、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３の加重平均値Ｕ３ａｖｅは、以下の（３９ａ）式で表される。
Ｕ３ａｖｅ＝{（Ｔ３１−Ｔｓ）×Ｕ３１＋（Ｔ３２−Ｔ３１）×Ｕ３２＋（Ｔｅ−Ｔ３２）×Ｕ３３}÷（Ｔｅ−Ｔｓ）・・・（３９ａ）
ここで、Ｕ３１は、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ３１までの期間におけるＢＦＧ流量Ｕ３である。Ｕ３２は、切替時刻Ｔ３１から切替時刻Ｔ３２までの期間におけるＢＦＧ流量である。Ｕ３３は、切替時刻Ｔ３２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間におけるＢＦＧ流量である。
【０１３１】
図１１の説明に戻り、変換部１１１３ｂは、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１の加重平均値が、ドーム温度Ｕ１の前回目標燃焼パターンの加重平均値と等しくなるように、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１を決定する。図１２（ａ）に示す例では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓ、切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２、および燃焼終了時刻Ｔｅのうち、時間的に隣接する２つの時刻の間の期間である。即ち、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ１１までの期間と、切替時刻Ｔ１１から切替時刻Ｔ１２までの期間と、切替時刻Ｔ１２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間である。図１２（ａ）に示す例では、ドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１の加重平均値Ｕ１ａｖｅは、以下の（３９ｂ）式で表される。
Ｕ１ａｖｅ＝{（Ｔ１１−Ｔｓ）×Ｕ１１＋（Ｔ１２−Ｔ１１）×Ｕ１２＋（Ｔｅ−Ｔ１２）×Ｕ１３}÷（Ｔｅ−Ｔｓ）・・・（３９ｂ）
ここで、Ｕ１１は、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ１１までの期間におけるドーム温度Ｕ１である。Ｕ１２は、切替時刻Ｔ１１から切替時刻Ｔ１２までの期間におけるドーム温度Ｕ１である。Ｕ１３は、切替時刻Ｔ１２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間におけるドーム温度Ｕ１である。
【０１３２】
シミュレーション指示部１１１３ｃは、プロセスシミュレータ１１５０に対して、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについてのドーム温度Ｕ１の燃焼パターン１２０１と、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについてのＣ／Ｂ比Ｕ２の燃焼パターン１２０２と、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについてのＢＦＧ流量Ｕ３の個体とを渡して、プロセスシミュレーションを行うことを指示する。
図１１に示すようにプロセスシミュレータ１１５０は、熱風炉１００ａについてのプロセスシミュレータ１１５０ａと、熱風炉１００ｂについてのプロセスシミュレータ１１５０ｂと、熱風炉１００ｃについてのプロセスシミュレータ１１５０ｃと、熱風炉１００ｄについてのプロセスシミュレータ１１５０ｄとを有する。プロセスシミュレータ１１５０ａ〜１１５０ｄは、現実のプロセス制御系をソフトウェアでシミュレーション（コンピュータシミュレーション）するものである。図１１に示す例では、熱風炉１００ａについてのプロセスシミュレータ１１５０ａは、制御器をモデル化した制御器モデル１１５１ａと、熱風炉１００ａの構成をモデル化した熱風炉の物理モデル１１５２ａと、減算器をモデル化した減算器モデル１１５３ａとを含む。その他の熱風炉１００ｂ〜１００ｄについてのプロセスシミュレータ１１５０ｂ〜１１０５ｄも、熱風炉１００ａについてのプロセスシミュレータ１１５０ａと同様の構成を有する。ただし、熱風炉の物理モデルは、熱風炉ごとに異なる。従って、ここでは、熱風炉１００ａについてのプロセスシミュレータ１１５０ａの一例を説明し、その他の熱風炉１００ｂ〜１００ｄについてのプロセスシミュレータ１１５０ｂ〜１１０５ｄの詳細な説明を省略する。
【０１３３】
制御器は、ドーム温度Ｕ１、Ｃ／Ｂ比Ｕ２、およびＢＦＧ流量Ｕ３の測定値が、シミュレーション指示部１１１３ｃからの指示に基づく設定値になるように熱風炉を制御するものである。制御器は、ＰＩＤ制御等、公知の種々の制御方法で熱風炉を制御することができる。減算器は、シミュレーション指示部１１１３ｃからの指示に基づく設定値から、ドーム温度Ｕ１、Ｃ／Ｂ比Ｕ２、およびＢＦＧ流量Ｕ３の測定値を減算する。
【０１３４】
プロセスシミュレータ１１５０ａは、熱風炉１００ａにおける操業実績を示す情報を抽出する。そして、プロセスシミュレータ１１５０ａは、熱風炉１００ａにおける操業実績を示す情報に基づいて、シミュレーションを実行するための初期値を設定する。
【０１３５】
このようにして初期値が設定された後に、プロセスシミュレータ１１５０ａは、シミュレーション指示部１１１３ｃから指示された値を用いて、熱風炉１００ａにおける現実のプロセス制御系の動作をシミュレーションする。このシミュレーションが終了すると、プロセスシミュレータ１１５０ａは、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６と、それらを求めるのに使用した変数（Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ２０、Ｐ２１、Ｐ３０、Ｐ３１、Ｐ４０、Ｐ４１、Ｐ５０、Ｐ５１、Ｐ６０、Ｐ６１）とを最適化部１１１０（シミュレーション結果取得部１１１３ｄ）に出力する。尚、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６は、熱風炉の物理モデル１１５２ａから得られる。尚、送風温度がその目標値を満足するように、ＢＦＧ流量Ｕ３の燃焼パターン１２０３の加重平均値Ｕ３ａｖｅを求めることは、このシミュレーションにより実現される。
【０１３６】
シミュレーション結果取得部１１１３ｄは、プロセスシミュレータ１１５０ａ〜１１５０ｄから、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦最低温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６を評価量として取得する。
適応度導出部１１１３ｅは、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦最低温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６から適応度を導出する。尚、適応度の導出は、多目的ＧＡにおける公知の手法で行うことができるので、その詳細な説明を省略する。
【０１３７】
制約条件判定部１１１３ｆは、珪石煉瓦温度ΔＰ２と、燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度Ｐ２１と、燃焼パターンを変更した後のＣＯＧのトータル流量Ｐ４１が、制約条件設定部１１１２により設定された制約条件（（３６）式〜（３８）式）を満足するか否かを判定する。
適応度決定部１１１３ｇは、制約条件判定部１１１３ｆにより制約条件を満足していると判定された場合には、適応度導出部１１１３ｅで導出された適応度を選択する。一方、制約条件判定部１１１３ｆにより制約条件を満足していないと判定された場合、適応度決定部１１１３ｇは、適応度導出部１１１３ｅで導出された適応度をキャンセルし、適応度として最低値を設定する。このようにすることにより、制約条件を満足しない場合の適応度に対応する「珪石煉瓦温度ΔＰ２と、燃焼パターンを変更した後の珪石煉瓦最低温度Ｐ２１と、燃焼パターンを変更した後のＣＯＧのトータル流量Ｐ４１」が、パレート最適解求解部１１１３ｈから出力されることが防止される。
【０１３８】
以上の変換部１１１３ｂ、シミュレーション指示部１１１３ｃ、シミュレーション結果取得部１１１３ｄ、適応度導出部１１１３ｅ、制約条件判定部１１１３ｆ、および適応度決定部１１１３ｇの処理は、個体生成部１１１３ａで生成されたＮ個の個体のそれぞれについて個別に行われる。
パレート最適解求解部１１１３ｈは、個体生成部１１１３ａで生成された個体について、交叉、突然変異、コピーの何れかを、或る確率で行い、その結果を次世代に保存する。そして、この処理により次世代の個体の数がＮ個になると、パレート最適解求解部１１１３ｈは、現世代の個体を削除すると共に、次世代の全ての個体を現世代に移す。
【０１３９】
そして、以上の変換部１１１３ｂ、シミュレーション指示部１１１３ｃ、シミュレーション結果取得部１１１３ｄ、適応度導出部１１１３ｅ、制約条件判定部１１１３ｆ、適応度決定部１１１３ｇ、およびパレート最適解求解部１１１３ｈの動作を、最大世代数Ｇになるまで繰り返す。そして、パレート最適解求解部１１１３ｈは、最終的に現世代に含まれている個体のうち、適応度が最も高い（複数の）個体の評価量（ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４、ΔＰ５、ΔＰ６）と、その個体に対する燃焼パターンとをパレート最適解記憶部１１１４に出力する。
【０１４０】
((パレート最適解記憶部１１１４))
パレート最適解記憶部１１１４は、個体の評価量（ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４、ΔＰ５、ΔＰ６）と、その個体に対する燃焼パターンとを相互に関連付けて記憶する。
図１３は、パレート最適解の一例を示す図である。尚、本実施形態では、目的関数ΔＰは６個（ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３、ΔＰ４、ΔＰ５、ΔＰ６）であるが、視覚的に分かり易いように、ここでは、２つの目的関数ΔＰ１、ΔＰ２についてのパレート最適解を示す。
図１３では、７個のパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７が得られた場合を例に挙げて示している。従って、図１３に示す例では、パレート最適解記憶部１１１４は、これら７個のパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の値（ΔＰ１〜ΔＰ６の値）と、そのパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７に対応する燃焼パターンとを相互に関連付けて記憶することになる。
【０１４１】
((操業方針取得部１１１５))
図１１の説明に戻り、操業方針取得部１１１５は、オペレータにより入力された操業方針に関する情報を入力する。
【０１４２】
((プラント状態・評価量取得部１１１６))
プラント状態・評価量取得部１１１６は、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量（の実績値）と、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける評価量ΔＰ１〜ΔＰ６（の実績値）とを、熱風炉１００ａ〜１００ｄに設けられている各種の測定器等から取得する。
熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量は、熱風炉１００を操業することにより、直接的にまたは間接的に時々刻々と測定される量（例えば温度や送風流量）である。一方、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける評価量ΔＰ１〜ΔＰ６は、熱風炉１００ａ〜１００ｄの性能を評価するための指標である。熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける評価量ΔＰ１〜ΔＰ６は、例えば、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量が取得される周期よりも長い周期（例えば１日単位）に亘って取得された熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量に基づいて算出される。
【０１４３】
尚、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける評価量ΔＰ１〜ΔＰ６（の実績値）は、例えば、最適化部１１１０がプロセスシミュレータ１１５０をチューニングするために使用される。一方、熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量は、操業条件変更判定部１１１７において、操業条件が変更されたか否かを判定するために使用される。
【０１４４】
((操業条件変更判定部１１１７))
操業条件変更判定部１１１７は、熱風炉１００の操業条件が変更されたか否かを判定する。この判定は、操業方針取得部１１１５により取得された操業方針と、プラント状態・評価量取得部１１１６により取得された熱風炉１００の状態量（の実績値）とに基づいて、操業方針および熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量の少なくとも何れか一方が変更されたか否かを判定することによって行われる。本実施形態では、操業方針および熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量が、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業条件に含まれる。従って、操業条件変更判定部１１１７は、操業方針および熱風炉１００ａ〜１００ｄの状態量の少なくとも何れか一方が変更されると、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業条件が変更されたと判定する。
【０１４５】
((パレート最適解候補表示部１１１８))
パレート最適解候補表示部１１１８は、操業条件変更判定部１１１７により、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業条件が変更されたと判定されると、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されている複数のパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７（即ち燃焼パターン）をオペレータに選択させるためのＧＵＩを表示装置３０３に表示する。
図１４は、パレート最適解Ｚ１〜Ｚ７をオペレータに変更させるためのＧＵＩの一例を示す図である。
【０１４６】
図１４において、ＧＵＩ１４００には、操業条件の変更内容と、パレート最適解（の名称）Ｚ１〜Ｚ７と、そのパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の値を定める評価量ΔＰ１〜ΔＰ６と、その評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の優劣とが表示される。また、現在選択されているパレート最適解（図１４に示す例では、パレート最適解Ｚ３）は、四角で囲まれている。
ここで、評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の優劣とは、各パレート最適解Ｚ１〜Ｚ７における評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の相対的な優劣を示すものである。例えば、パレート最適解Ｚ３が選択された場合には、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、ＣＯ2排出量ΔＰ３、珪石煉瓦温度ΔＰ２、熱効率ΔＰ１、投入熱量ΔＰ６、排ガス平均温度ΔＰ５の順に優れた操業となる。
【０１４７】
本実施形態では、ＧＵＩ１４００を操作することにより、パレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の何れか１つをユーザが手動で選択することと、燃焼パターン取得部５０２が自動で選択することとの何れかが行われる。
パレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の何れかをユーザが手動で選択する場合、オペレータは、まず、ＧＵＩ１４００を見ながら、現在選択されているパレート最適解をどのパレート最適解に変更すべきかを判断する。そして、オペレータは、入力装置３１２を操作することによって、ＧＵＩ１４００に表示されている矢印１４０１を動かす。そうすると、オペレータが所望するパレート最適解の脇に矢印１４０１が表示される。その後、オペレータは、入力装置３１２を操作して手動ボタン１４０２を押し、変更すべきパレート最適解を確定させる。
【０１４８】
一方、パレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の何れかを燃焼パターン取得部５０２が自動で選択する場合、オペレータは、入力装置３１２を操作して自動ボタン１４０３を押す。そうすると、後述するようにしてパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の何れかが自動的に選択される。
尚、パレート最適解候補表示部１１１８は、図１４に示した情報に加えて、各パレート最適解における燃焼パターンを示す情報をＧＵＩ１４００に表示してもよい。
【０１４９】
((パレート最適解取得判定部１１１９))
パレート最適解取得判定部１１１９は、ＧＵＩ１４００に対するオペレータの操作によって、手動ボタン１４０２と自動ボタン１４０３との何れが押されたかを判定する。
【０１５０】
((重み係数導出部１１２０))
重み係数導出部１１２０は、パレート最適解取得判定部１１１９により自動ボタン１４０３が押されたと判定されると、変更された操業条件の情報に基づいて、熱効率ΔＰ１、珪石煉瓦温度ΔＰ２、ＣＯ2排出量ΔＰ３、ＣＯＧトータル流量ΔＰ４、排ガス平均温度ΔＰ５、および投入熱量ΔＰ６のそれぞれに対する重み係数Ｗを算出する。重み係数Ｗは、以下の（４０）式で表される。
【０１５１】
Ｗ＝［Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６］  ・・・（４０）
Ｗ１は熱効率ΔＰ１の重み係数、Ｗ２は珪石煉瓦温度ΔＰ２の重み係数、Ｗ３はＣＯ2排出量ΔＰ３の重み係数、Ｗ４はＣＯＧトータル流量ΔＰ４の重み係数、Ｗ５は排ガス平均温度ΔＰ５の重み係数、Ｗ６は投入熱量ΔＰ６の重み係数である。各重み係数Ｗ１〜Ｗ６の値は０以上１以下の値となり、それらの総和は１になる。例えば、熱効率ΔＰ１を最大化する場合には、重み係数Ｗは、例えば以下の（４１）式のようになる。このように重み係数Ｗは、評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の相対的な重要度を表す。相対的に重要度が高い評価量であるほど、その評価量の重み係数の大きさは大きくなる。
Ｗ＝［１，０，０，０，０，０］  ・・・（４１）
【０１５２】
((評価関数導出部１１２１))
評価関数導出部１１２１は、重み係数導出部１１２０で導出された重み係数Ｗと、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されているパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７の値（ΔＰ１〜ΔＰ６の値）とを用いて、以下の（４２）式により評価関数Ｑを導出する。これにより、重み係数Ｗ１〜Ｗ６による評価値の加重和が導出される。このとき、評価関数導出部１１２１は、各評価量ΔＰ１〜ΔＰ６が略同じ変動範囲を持つように、各評価量ΔＰ１〜ΔＰ６に対して正規化処理を行う。従って、（４２）式におけるΔＰrは、正規化された評価量を示す。また、評価関数導出部１１２１は、各評価量ΔＰ１〜ΔＰ６のうち、熱効率ΔＰ１のように最大化すべき評価量については、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されているパレート最適解Ｚの値（ΔＰの値）に「−１」を乗算する。従って、（４２）式におけるΔＰrのうち、最大化すべき評価量については、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されているものと符号（正負）が異なるものとなる。
尚、ここでは、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されているパレート最適解Ｚの値（ΔＰの値）に対して正規化処理や「−１」の乗算処理を行うようにしたが、これらの処理を行ったものをパレート最適解記憶部１１１４に記憶してもよい。
【０１５３】
【数８】
2018178174.tif 000010
【０１５４】
（４２）式において、ｓは、評価量ΔＰの数である。本実施形態では、６個の評価量ΔＰ１〜ΔＰ６があるので、ｓ＝６となる。また、Ｗrは、各評価量ΔＰrに対する重み係数である。本実施形態では、重み係数Ｗrは、前述した重み係数Ｗ１〜Ｗ６になる。
【０１５５】
((パレート最適解選択部１１２２))
パレート最適解選択部１１２２は、評価関数導出部１１２１により導出された７個の評価関数Ｑに基づいて、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されているパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７のうち、最も適切なパレート最適解を選択する。具体的に本実施形態では、パレート最適解選択部１１２２は、評価関数導出部１１２１により導出された７個の評価関数Ｑのうち、最小の評価関数Ｑを選択し、当該評価関数Ｑに対応するパレート最適解を選択する。即ち、本実施形態では、パレート最適解選択部１１２２は、操業条件が変更された後の重み係数の評価値による加重和が最小になるパレート最適解を選択する。
【０１５６】
((燃焼パターン変更部１１２３、燃焼パターン記憶部１１２４))
燃焼パターン変更部１１２３は、パレート最適解取得判定部１１１９により手動ボタン１４０２が押されたと判定されると、図１４に示したＧＵＩ１４００にてオペレータにより選択されたパレート最適解に対応する目標値パターンをパレート最適解記憶部１１１４から読み出す。
一方、パレート最適解取得判定部１１１９により自動ボタン１４０３が押されたと判定されると、パレート最適解選択部１１２２により選択されたパレート最適解に対応する燃焼パターンをパレート最適解記憶部１１１４から読み出す。そして、燃焼パターン変更部１１２３は、燃焼パターン記憶部１１２４に記憶されている最適燃焼パターンを、読み出した燃焼パターンに書き換える。
【０１５７】
((燃焼パターン出力部１１２５))
燃焼パターン出力部１１２５は、燃焼パターン記憶部１１２４に記憶されている最適燃焼パターンが更新されると、更新された最適燃焼パターンを目標燃焼パターン導出部５０３に出力する。
【０１５８】
尚、制約条件設定部１１１２により設定された制約条件によって、パレート最適解選択部１１２２は、図１５に示すようにしてパレート最適解を自動的に選択してもよい。図１５は、パレート最適解を自動的に選択する方法の変形例を概念的に説明する図である。ここでは、制約条件が、以下の（４３）式であるとする。
ΔＰ２≦Ｔ0  ・・・（４３）
この場合、パレート最適解選択部１１２２は、パレート最適解記憶部１１１４に記憶されている全てのパレート最適解Ｚ１〜Ｚ７ではなく、（４３）式を満たすパレート最適解Ｚ１〜Ｚ４の中から、最も適切なパレート最適解を選択する。この場合、パレート最適解Ｚ５〜Ｚ７については、重み係数Ｗや評価関数Ｑを求めないようにすることができる。従って、パレート最適解を自動的に選択する際の処理を、より簡略化することができる。
【０１５９】
また、燃焼パターン取得部５０２は、パレート最適解記憶部１１１４に記憶された複数のパレート最適解を一定周期で更新するようにしてもよい。
操業条件や外乱によって、評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の基準値Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０（（３０）式〜（３５）式を参照）が変動する。これにより、ドーム温度Ｕ１、Ｃ／Ｂ比Ｕ２、ＢＦＧ流量Ｕ３の調整可能範囲（ΔＵ１１ｍｉｎ〜ΔＵ１１ｍａｘ、ΔＵ１２ｍｉｎ〜ΔＵ１２ｍａｘ、ΔＵ２１ｍｉｎ〜ΔＵ２１ｍａｘ、ΔＵ３１ｍｉｎ〜ΔＵ３１ｍａｘ、ΔＵ３２ｍｉｎ〜ΔＵ３２ｍａｘ、）と、制約条件の範囲と、ドーム温度Ｕ１、Ｃ／Ｂ比Ｕ２、ＢＦＧ流量Ｕ３の変動に対する評価量ΔＰ１〜ΔＰ６の変動の感度とが変わる。従って、燃焼パターンが変更され、この燃焼パターンの変更により、プロセスシミュレータ１１５０によるシミュレーションの結果と、適応度とが変化する。よって、最終的に求まるパレート最適解も変更される。このため、パレート最適解選択部１１２２が制約条件によって自動的に選択することにより、操業条件や外乱の変動に対応して、より適切なパレート最適解を選択することが可能になる。
【０１６０】
また、複数のパレート最適解を求めるための手法は多目的ＧＡに限定されるものではない。例えば、多目的ＧＡの代わりに、ＮＳＧＡ−ＩＩやＮＣＧＡ等の種々のアルゴリズムを用いて複数のパレート最適解を求めることができる。また、複数のパレート最適解を求める時間を十分に確保することが出来る場合には、次のようにしてもよい。即ち、最適化部１１１０は、複数の目的関数に対して重み係数法を適用して複数の目的関数を単一の目的関数に変換し、重み係数を変えながら山登り法等の単一目的最適化手法を用いて複数のパレート最適解を求めるようにしてもよい。
【０１６１】
また、本実施形態では、複数のパレート最適解の何れかを、オペレータが手動で選択する場合と、燃焼パターン取得部５０２が自動的に選択する場合との双方を行い得る場合を示したが、これらのうち、何れか一方のみを行うようにしてもよい。
【０１６２】
また、燃焼パターン取得部５０２は、必ずしもＣ／Ｂ比の最適燃焼パターンを導出する必要はない。目標燃焼パターン導出部５０３では、Ｃ／Ｂ比の最適燃焼パターンを使用しないからである。
【０１６３】
（目標燃焼パターン導出部５０３）
図１６は、目標燃焼パターン導出部５０３の詳細な機能構成の一例を示す図である。
図１６に示すように、目標燃焼パターン導出部５０３は、目標ドーム温度導出部１６０１と、投入熱量比導出部１６０２と、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３と、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４と、目標燃焼パターン出力部１６０５とを有する。
【０１６４】
((目標ドーム温度導出部１６０１))
目標ドーム温度導出部１６０１は、ドーム温度の目標燃焼パターンを導出する。ドーム温度の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンである。図１７は、ドーム温度の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。図１７（ａ）は、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。ドーム温度の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンである。図１７（ｂ）は、ドーム温度の最適燃焼パターンの一例を示す図である。ドーム温度の最適燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるドーム温度の最適燃焼パターンである。次回の燃焼期間におけるドーム温度の最適燃焼パターンは、燃焼パターン取得部５０２により導出される。図１７（ｃ）は、ドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。尚、本実施形態では、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄがある。従って、図１７（ａ）に示すドーム温度の前回目標燃焼パターンと、図１７（ｂ）に示すドーム温度の最適燃焼パターンと、図１７（ｃ）に示すドーム温度の目標燃焼パターンは、それぞれ、熱風炉１００ａ〜１００ｄごとに得られる。
【０１６５】
目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４４）式により、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅを導出する。
ＤＴａｖｅ＝{Ｄ１１×（Ｔ１１−Ｔｓ）＋Ｄ１２×（Ｔ１２−Ｔ１１）＋Ｄ１３×（Ｔｓ−Ｔ１２）}÷（Ｔｅ−Ｔｓ）  ・・・（４４）
ここで、図１７（ａ）に示すように、Ｄ１１が１３５０［℃］、Ｄ１２が１３２０［℃］、Ｄ１３が１３００［℃］、Ｔ１１−Ｔｓが２０［ｍｉｎ］、Ｔ１２−Ｔ１１が１５［ｍｉｎ］、Ｔｅ−Ｔｓが７１［ｍｉｎ］であるとする。この場合、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅは、１３１８．３１［℃］（＝{１３５０×２０＋１３２０×１５＋１３００×（７１−２０−１５）}÷７１）になる。
【０１６６】
次に、目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４５）式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値ＤＭａｖｅを導出する。
ＤＭａｖｅ＝{Ｄ２１×（Ｔ１１−Ｔｓ）＋Ｄ２２×（Ｔ１２−Ｔ１１）＋Ｄ２３×（Ｔｓ−Ｔ１２）}÷（Ｔｅ−Ｔｓ）  ・・・（４５）
ここで、図１７（ｂ）に示すように、Ｄ２１が１３００［℃］、Ｄ２２が１２５０［℃］、Ｄ２３が１２３０［℃］、Ｔ１１−Ｔｓが１０［ｍｉｎ］、Ｔ１２−Ｔ１１が３０［ｍｉｎ］、Ｔｅ−Ｔｓが７１［ｍｉｎ］であるとする。この場合、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値ＤＭａｖｅは、１２４８．３１［℃］（＝{１３００×１０＋１２５０×３０＋１２３０×（７１−１０−３０）}÷７１）になる。
【０１６７】
次に、目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４６ａ）式〜（４６ｃ）式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値ＤＭａｖｅとの差分を、隣接時刻により定まる期間毎に導出する。前述したように、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓ、切替時刻Ｔ１１、Ｔ１２、燃焼終了時刻Ｔｅのうち、時間的に相互に隣接する２つの時刻の間の期間である。本実施形態では、隣接時刻により定まる期間は、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ１１までの期間と、切替時刻Ｔ１１から切替時刻Ｔ１２までの期間と、切替時刻Ｔ１２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間である。ここで、燃焼開始時刻Ｔｓから切替時刻Ｔ１１までの期間を第１の時間帯とする。切替時刻Ｔ１１から切替時刻Ｔ１２までの期間を第２の時間帯とする。切替時刻Ｔ１２から燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間を第３の時間帯とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値ＤＭａｖｅとの差分のうち、第１の時間帯における差分をΔＴＤ１とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値ＤＭａｖｅとの差分のうち、第２の時間帯における差分をΔＴＤ２とする。ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値ＤＭａｖｅとの差分のうち、第３の時間帯における差分をΔＴＤ３とする。
【０１６８】
ΔＴＤ１＝Ｄ２１−ＤＭａｖｅ  ・・・（４６ａ）
ΔＴＤ２＝Ｄ２２−ＤＭａｖｅ  ・・・（４６ｂ）
ΔＴＤ１＝Ｄ２３−ＤＭａｖｅ  ・・・（４６ｃ）
前述した例では、第１の時間帯における差分ΔＴＤ１は、５１．６９［℃］（＝１３００−１２４８．３１）になる。第２の時間帯における差分ΔＴＤ２は、１．６９［℃］（＝１２５０−１２４８．３１）になる。第３の時間帯における差分ΔＴＤ３は、−１８．３１［℃］（＝１２３０−１２４８．３１）になる。
【０１６９】
次に、目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４７ａ）式、（４７ｂ）式、（４７ｃ）式により、第１の時間帯、第２の時間帯、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１、Ｄ３２、Ｄ３３を導出する。即ち、目標ドーム温度導出部１６０１は、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅに、第１の時間帯における差分ΔＴＤ１、第２の時間帯における差分ΔＴＤ２、および第３の時間帯における差分ΔＴＤ３をそれぞれ加算する。
Ｄ３１＝ΔＴＤ１＋ＤＴａｖｅ  ・・・（４７ａ）
Ｄ３２＝ΔＴＤ２＋ＤＴａｖｅ  ・・・（４７ｂ）
Ｄ３３＝ΔＴＤ３＋ＤＴａｖｅ  ・・・（４７ｃ）
【０１７０】
前述した例では、図１７（ｃ）に示すように、第１の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１は、１３７０［℃］（＝５１．６９＋１３１８．３１）になる。第２の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３２は、１３２０［℃］（＝１．６９＋１３１８．３１）になる。第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３３は、１３００［℃］（＝−１８．３１＋１３１８．３１）になる。
目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯、第２の時間帯、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１、Ｄ３２、Ｄ３３を繋ぎ合わせたものをドーム温度の目標燃焼パターンとする。以上のようにすることにより、ドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅに合わせることができる。
【０１７１】
次に、目標ドーム温度導出部１６０１は、（４７ａ）式〜（４７ｃ）式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。ドーム温度の上下限値は、例えば、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置３１２を用いて熱風炉制御計算装置３０１に予め設定する。
【０１７２】
目標ドーム温度導出部１６０１は、（４７ａ）式〜（４７ｃ）式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れない場合、当該ドーム温度の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。
目標ドーム温度導出部１６０１は、（４７ａ）式〜（４７ｃ）式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合、当該ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。図１８は、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。図１８（ａ）は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。変更前のドーム温度の目標燃焼パターンとは、（４７ａ）式〜（４７ｃ）式により導出したドーム温度の目標燃焼パターンのことである。図１８（ｂ）は、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す。
【０１７３】
目標ドーム温度導出部１６０１は、第１〜第３の時間帯ごとに、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが、上限値を上回る値または下限値を下回る値を有するか否かを判定する。この判定の結果、上限値を上回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部１６０１は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、当該上限値に変更する。また、下限値を下回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部１６０１は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、当該下限値に変更する。図１８（ａ）に示す例では、第１の時間帯（Ｔｓ〜Ｔ１１）におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１（＝１３７０）が上限値Ｄ３ｍａｘ（＝１３６０）を上回る。従って、図１８（ｂ）に示すように、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１を上限値Ｄ３ｍａｘに変更する。また、図１８（ａ）に示す例では、第３の時間帯（Ｔ１２〜Ｔｅ）におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３３（＝１３００）が下限値Ｄ３ｍｉｎ（＝１３１０）を下回る。従って、図１８（ｂ）に示すように、目標ドーム温度導出部１６０１は、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンの値を下限値Ｄ３ｍｉｎに変更する。そして、目標ドーム温度導出部１６０１は、図１８（ｂ）に示す変更後のドーム温度の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。
【０１７４】
((投入熱量比導出部１６０２))
投入熱量比導出部１６０２は、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０に対する次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１の比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）を導出する。以下の説明では、この比を、必要に応じて、投入熱量比と称する。前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０および次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１は、投入熱量取得部５０１により導出される。また、本実施形態では、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄがある。従って、投入熱量比導出部１６０２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄのそれぞれについて投入熱量比を導出する。例えば、熱風炉１００ａに対する前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０が６００１２３［Ｊ］であり、熱風炉１００ａに対する次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１が６２３００１［Ｊ］であるとする。この場合、投入熱量比導出部１６０２は、熱風炉１００ａに対する投入熱量比として、１．０３８１２２２（＝６２３００１÷６００１２３）を導出する。
【０１７５】
((目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３))
目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを導出する。図１９は、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを導出する方法の一例を説明する図である。Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の初期の目標値である。図１９（ａ）は、Ｃ／Ｂ比の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。Ｃ／Ｂ比の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の目標燃焼パターン（初期の目標値）である。図１９（ｂ）は、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンの一例を示す図である。尚、本実施形態では、４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄがある。従って、図１９（ａ）に示すＣ／Ｂ比の前回目標燃焼パターンと、図１９（ｂ）に示すＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンは、それぞれ、熱風炉１００ａ〜１００ｄごとに得られる。尚、図１９（ａ）および図１９（ｂ）では、Ｃ／Ｂ比の初期の目標値Ｃ１１、Ｃ１２から、前述したＰＩＤ制御器によるフィードバック制御によって変化するＣ／Ｂ比を、Ｃ／Ｂ比の初期の目標値Ｃ１１、Ｃ１２と共に示す。
【０１７６】
目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、以下の（４８）式により、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンＣ１２を導出する。即ち、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、Ｃ／Ｂ比の前回目標燃焼パターンＣ１１と、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）とを掛ける。
Ｃ１２＝Ｃ１１×Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０  ・・・（４８）
【０１７７】
次に、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、（４８）式により導出したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。Ｃ／Ｂ比の上下限値は、例えば、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置３１２を用いて熱風炉制御計算装置３０１に予め設定する。
【０１７８】
目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、（４８）式により導出したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れていない場合、当該Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンとして決定する。
目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、（４８）式により導出したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れる場合、当該Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを変更する。本実施形態では、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上限値を上回る場合、当該変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンの値を当該上限値に変更する。目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の下限値を下回る場合、当該変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンの値を当該下限値に変更する。目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、変更後のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンとして決定する。
【０１７９】
((目標ＢＦＧ流量導出部１６０４))
目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、目標ＢＦＧ流量を導出する。ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンである。図２０は、目標ＢＦＧ流量を導出する方法の第１段階の一例を説明する図である。図２１は、目標ＢＦＧ流量を導出する方法の第２段階の一例を説明する図である。
【０１８０】
図２０（ａ）は、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンの一例を示す図である。ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンは、前回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンである。
目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、以下の（４９ａ）式〜（４９ｃ）式のように、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンと、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）とを掛けた値Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３を導出する。以下の説明では、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンと、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）とを掛けたものを、必要に応じて、第１のＢＦＧ流量パターンと称する。
Ｂ２１＝Ｂ１１×Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０  ・・・（４９ａ）
Ｂ２２＝Ｂ１２×Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０  ・・・（４９ｂ）
Ｂ２３＝Ｂ１３×Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０  ・・・（４９ｃ）
【０１８１】
図２０（ｂ）は、第１のＢＦＧ流量パターンの一例を示す図である。ここで、図２０（ａ）に示すように、Ｂ１１が１２５［ｋＮｍ3／ｈｒ］であり、Ｂ１２が１２８［ｋＮｍ3／ｈｒ］であり、Ｂ１３が１３０［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。また、熱風炉１００ａに対する投入熱量比が、前述した１．０３８１２２２であるとする。この場合、図２０（ｂ）に示すように、第１の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ２１は、１３０［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１２５×１．０３８１２２２）になる。また、第２の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ２２は、１３３［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１２８×１．０３８１２２２）になる。また、図２０（ｂ）に示すように、第３の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ２３は、１３５［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３０×１．０３８１２２２）になる。尚、ここでは、小数点以下を四捨五入した値で示す（以下、同様とする）。また、図２０（ｂ）に示すように、第１のＢＦＧ流量パターンでは、Ｔ３１−Ｔｓが２５［ｍｉｎ］、Ｔ３２−Ｔ３１が２０［ｍｉｎ］、Ｔｅ−Ｔｓが７１［ｍｉｎ］であるとする。第１のＢＦＧ流量パターンにより、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）に応じて、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンを変更することができる。
【０１８２】
図２０（ｃ）は、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの一例を示す図である。ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンは、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の最適燃焼パターンである。次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の最適燃焼パターンは、燃焼パターン取得部５０２により導出される。
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、相互に隣接する２つの時間帯におけるＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの差を導出する。図２０（ｃ）に示す例では、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの第１の時間帯および第２の時間帯の差ΔＢ１（＝Ｂ３２−Ｂ３１）と、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの第２の時間帯および第３の時間帯の差ΔＢ２（＝Ｂ３３−Ｂ３２）とを導出する。具体的に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ΔＢ１として８［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１２８−１２０）を導出する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ΔＢ２として２［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３０−１２８）を導出する。ここで、図２０（ｃ）に示すように、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンでは、Ｔ３１−Ｔｓが３０［ｍｉｎ］、Ｔ３２−Ｔ３１が１５［ｍｉｎ］、Ｔｅ−Ｔｓが７１［ｍｉｎ］であるとする。
【０１８３】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値を変えずに、第１のＢＦＧ流量パターンの第１の時間帯および第２の時間帯の差をΔＢ１に変更する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１のＢＦＧ流量パターンの１回目の切替時刻Ｔ３１を、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの１回目の切替時刻Ｔ３１に変更する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の時間帯および第２の時間帯の差をΔＢ１に変更した後の第１のＢＦＧ流量パターンの第２の時間帯および第３の時間帯の差をΔＢ２に変更する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１のＢＦＧ流量パターンの２回目の切替時刻Ｔ３２を、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの２回目の切替時刻Ｔ３２に変更する。以下の説明では、以上のようにして変更した第１のＢＦＧ流量パターンを、必要に応じて、第２のＢＦＧ流量パターンと称する。
【０１８４】
図２１（ａ）は、第２のＢＦＧ流量パターンの一例を示す図である。図２０（ｂ）に示した例では、第１の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ２１は、１３０［ｋＮｍ3／ｈｒ］である。従って、図２１（ａ）に示すように、第２の時間帯における第２のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ４２は、１３８［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３０＋８）になる。また、図２０（ｃ）に示すＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの１回目の切替時刻Ｔ３１は、燃焼開始時刻Ｔｓから３０［ｍｉｎ］が経過した時刻である。従って、図２１（ａ）に示すように、第２のＢＦＧ流量パターンの１回目の切替時刻Ｔ３１は、燃焼開始時刻Ｔｓから３０［ｍｉｎ］が経過した時刻になる。また、第２の時間帯における第２のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ４２は、１３８［ｋＮｍ3／ｈｒ］である。ΔＢ２は、２［ｋＮｍ3／ｈｒ］である。従って、図２１（ａ）に示すように、第３の時間帯における第２のＢＦＧ流量パターンの値Ｂ４３は、１４０［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３８＋２）になる。また、図２０（ｃ）に示すＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの２回目の切替時刻Ｔ３２は、１回目の切替時刻Ｔ３１から２０［ｍｉｎ］が経過した時刻である。従って、図２１（ａ）に示すように、第２のＢＦＧ流量パターンの２回目の切替時刻Ｔ３２は、１回目の切替時刻Ｔ３１から２０［ｍｉｎ］が経過した時刻になる。第２のＢＦＧ流量パターンにより、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）に応じて、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンを変更することができる。
【０１８５】
図２１（ａ）に示す第２のＢＦＧ流量パターンは、図２０（ｂ）に示す第１のＢＦＧ流量パターンに対し、ＢＦＧ流量の値と切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２とが変更されたものである。従って、第２のＢＦＧ流量パターンでは、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を維持することができなくなる。そこで、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を可及的に維持することができるように、第２のＢＦＧ流量パターンを変更する。
【０１８６】
まず、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２０（ｂ）に示す第１のＢＦＧ流量パターンのＢＦＧ流量の総和を導出する。即ち、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２０（ｂ）に示す第１のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ１を導出する。前述した例では、第１のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ１は９４２０［Ｎ・ｍ3］（＝１３０×２５＋１３３×２０＋１３５×（７１−２５−２０））になる。尚、面積とは、ＢＦＧ流量の各時間における値の積算値を指す。このことは、以降の説明でも同じである。
【０１８７】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２１（ａ）に示す第２のＢＦＧ流量パターンのＢＦＧ流量の総和を導出する。即ち、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２１（ａ）に示す第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２を導出する。前述した例では、第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２は９６１０［Ｎ・ｍ3］（＝１３０×３０＋１３８×１５＋１４０×（７１−３０−１５））になる。
【０１８８】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、以下の（５０）式により、図２０（ｂ）に示す第１のＢＦＧ流量パターンのＢＦＧ流量の面積Ｓ１と、図２１（ａ）に示す第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２との差ΔＳを導出する。
ΔＳ＝Ｓ１−Ｓ２  ・・・（５０）
前述した例では、第１のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ１と、第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２との差ΔＳは、−１９０［Ｎ・ｍ3］（＝９４２０−９６１０）になる。
【０１８９】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、以下の（５１）式により、ガス流量調整値ΔＧを導出する。即ち、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ１と、第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２との差ΔＳを、１回の燃焼期間（燃焼開始時刻Ｔｓから燃焼終了時刻Ｔｅまでの期間＝Ｔｅ−Ｔｓ）で割る。
ΔＧ＝ΔＳ÷（Ｔｅ−Ｔｓ）  ・・・（５１）
前述した例では、ガス流量調整値ΔＧは、−３［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝−１９０÷７１）になる。
【０１９０】
第２のＢＦＧ流量パターンの値に、ガス流量調整値ΔＧを加算すれば、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を可及的に維持することができる。図２１（ｂ）は、第２のＢＦＧ流量パターンに、ガス流量調整値ΔＧを重ねて示す図である。尚、図２１（ｂ）では、第２のＢＦＧ流量パターンとガス流量調整値ΔＧとの差分を分かりやすく示すため、ガス流量調整値ΔＧの値を正の値（＝３）としている。
そこで、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、以下の（５２ａ）式、（５２ｂ）式、（５２ｃ）式のように、第２のＢＦＧ流量パターンの値とガス流量調整値ΔＧとを加算した値Ｂ５１、Ｂ５２、Ｂ５３を導出する。このようにして導出されたＢＦＧ流量パターンが、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンになる。
Ｂ５１＝Ｂ２１＋ΔＧ  ・・・（５２ａ）
Ｂ５２＝Ｂ４２＋ΔＧ  ・・・（５２ｂ）
Ｂ５１＝Ｂ４３＋ΔＧ  ・・・（５２ｃ）
【０１９１】
図２１（ｃ）は、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。図２１（ｃ）に示すように、第１の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５１は、１２７［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３０−３）になる。第２の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５２は、１３５［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１３８−３）になる。第３の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５３は、１３７［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝１４０−３）になる。尚、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２は、第２のＢＦＧ流量パターンの切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２と同じになる。即ち、図２１（ｃ）に示すように、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンでは、Ｔ３１−Ｔｓが３０［ｍｉｎ］、Ｔ３２−Ｔ３１が１５［ｍｉｎ］になる。以上のようにしてＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを導出することで、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターン（差ΔＢ１、ΔＢ２）と次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１とを可及的に維持するＢＦＧ流量パターンをＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとすることができる。
【０１９２】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式により導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。ＢＦＧ流量の上下限値は、例えば、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業が適切に行われるか否かの観点から、オペレータが入力装置３１２を用いて熱風炉制御計算装置３０１に予め設定する。
【０１９３】
目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式により導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れていない場合、当該ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとして決定する。
目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式により導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れる場合、当該ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する。図２２は、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する方法の一例を説明する図である。図２２（ａ）は、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。変更前のＢＦＧ流量パターンとは、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式により導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンのことである。図２２（ｂ）は、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの変更過程の一例を示す図である。図２２（ｃ）は、変更後のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの一例を示す図である。
【０１９４】
目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１〜第３の時間帯ごとに、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、上限値を上回る値または下限値を下回る値を有するか否かを判定する。この判定の結果、少なくとも１つの時間帯において、上限値を上回る値を有する場合、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、上限値を上回る部分のＢＦＧ流量の値を上限値に変更する。また、少なくとも１つの時間帯において、下限値を下回る値を有する場合、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、下限値を下回る部分のＢＦＧ流量の値を下限値に変更する。図２２（ａ）に示す例では、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンは、第１の時間帯において、下限値Ｂ５ｍｉｎを下回る。また、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンは、第３の時間帯において、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る。従って、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５１を、下限値Ｂｍｉｎに変更する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第３の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５３を、上限値Ｂｍａｘに変更する。以下の説明では、このようにして変更されたＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを、必要に応じて、第３のＢＦＧ流量パターンと称する。
【０１９５】
図２２（ｂ）は、第３のＢＦＧ流量パターンの一例を示す図である。ここで、第１の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５１が１２７［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。また、下限値Ｂ５ｍｉｎが１３０［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。また、第２の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５２が１３５［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。また、第３の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５３が１３７［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。また、上限値が１３６［ｋＮｍ3／ｈｒ］であるとする。この場合、図２２（ｂ）に示すように、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５１を１２７［ｋＮｍ3／ｈｒ］から１３０［ｋＮｍ3／ｈｒ］に変更する。また、図２２（ｂ）に示すように、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第３の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５３を１３７［ｋＮｍ3／ｈｒ］から１３６［ｋＮｍ3／ｈｒ］に変更する。
【０１９６】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンにおいて、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る部分のＢＦＧ流量の総和と、下限値Ｂｍｉｎを下回る部分のＢＦＧ流量の総和とを導出する。図２２（ｂ）に示す例では、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の時間帯（＝Ｔ３１−Ｔｓ）と、第１の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５１と下限値Ｂ５ｍｉｎとの差（Ｂ５１−Ｂ５ｍｉｎ）とを掛けた値を、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る部分のＢＦＧ流量の総和として導出する（領域２２０１を参照）。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第３の時間帯（＝Ｔｅ−Ｔ３２）と、第３の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５３と上限値Ｂ５ｍａｘとの差（Ｂ５３−Ｂ５ｍａｘ）とを掛けた値を、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る部分のＢＦＧ流量の総和として導出する（領域２２０２を参照）。前述した例では、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、下限値Ｂｍｉｎを下回る部分のＢＦＧ流量の総和として−９０［Ｎ・ｍ3］（＝（１２７−１３０）×３０）を導出する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る部分のＢＦＧ流量の総和として３０［Ｎ・ｍ3］（＝（１３７−１３６）×３０）を導出する。
【０１９７】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、下限値Ｂｍｉｎを下回る部分のＢＦＧ流量の総和を、上下限値を外れていない時間帯の時間を減算した値で割った値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて第１の調整流量と称する。図２２（ｂ）に示す例では、上下限値を外れていない時間帯は、第２の時間帯である。目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の調整流量として−６［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝−９０÷１５）を導出する。また、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、上限値Ｂ５ｍａｘを上回る部分のＢＦＧ流量の総和を、上下限値を外れていない時間帯の時間を減算した値で割った値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて第２の調整流量と称する。図２２（ｂ）に示す例では、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第２の調整流量として２［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝３０÷１５）を導出する。
【０１９８】
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第１の調整流量と第２の調整流量とを加算した値を導出する。以下の説明では、この値を必要に応じて調整流量と称する。調整流量は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を可及的に維持するために、上下限値を外れていない時間帯のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンに対し調整する必要があるＢＦＧ流量である。前述した例では、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、調整流量として−４［ｋＮｍ3／ｈｒ］（＝−６＋２）を導出する。
次に、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンのうち、ＢＦＧ流量の値を変更していない時間帯のＢＦＧ流量の値に、調整流量を加算する。前述した例では、ＢＦＧ流量の値を変更していない時間帯は、第２の時間帯である。従って、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第２の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの値Ｂ５２（＝１３５）に調整流量（＝−４）を加算した値Ｂ６２（＝１３１）に、第２の時間帯におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する。図２２（ｃ）は、以上のようにして導出される変更後のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンである。目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２２（ｃ）に示す変更後のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力するドーム温度の目標燃焼パターンとして決定する。以上のようにすることによって、変更の前後で、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンの面積を同じにすることができる。従って、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式により導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れていても、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を可及的に維持することができる。
【０１９９】
((目標燃焼パターン出力部１６０５))
目標燃焼パターン出力部１６０５は、目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力する。目標燃焼パターンは、目標ドーム温度導出部１６０１により流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力すると決定されたドーム温度の目標燃焼パターンと、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３により流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力すると決定されたＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンと、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４により流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力すると決定されたＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとを含む。
【０２００】
［動作フローチャート］
次に、図２３Ａ〜図２３Ｃのフローチャートを参照しながら、目標燃焼パターン導出部５０３の動作の一例を説明する。
ステップＳ２３０１において、目標燃焼パターン導出部５０３は、処理を開始するタイミングであるか否かを判定する。本実施形態では、目標燃焼パターン導出部５０３は、各サイクルの燃焼期間４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃが開始する前の切替期間４０１ａ、４０１ｃ、４０１ｅ内の所定の時間になると、処理を開始するタイミングであると判定する。この判定は、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に行われる。この判定の結果、処理を開始するタイミングになると、処理は、ステップＳ２３０２に進む。
【０２０１】
ステップＳ２３０２において、目標燃焼パターン導出部５０３は、投入熱量取得部５０１から、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについての最適投入熱量を取得する。最適投入熱量は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１と、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０を含む。次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１は、ステップＳ２３０１で処理を開始すると判定したタイミングが属する切替期間の次の燃焼期間における最適投入熱量である。前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０は、当該次の燃焼期間の直前の燃焼期間における最適投入熱量である。
【０２０２】
次に、ステップＳ２３０３において、目標燃焼パターン導出部５０３は、燃焼パターン取得部５０２から、全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄについての最新の最適燃焼パターンを取得する。最適燃焼パターンは、ドーム温度の最適燃焼パターンと、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンと、Ｃ／Ｂ比の最適燃焼パターンとを含む。
【０２０３】
次に、ステップＳ２３０４において、目標ドーム温度導出部１６０１は、（４４）式により、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅを導出する。
次に、ステップＳ２３０５において、目標ドーム温度導出部１６０１は、（４５）式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの加重平均値ＤＭａｖｅを導出する。
次に、ステップＳ２３０６において、目標ドーム温度導出部１６０１は、（４６ａ）式〜（４６ｃ）式により、ドーム温度の最適燃焼パターンの値と加重平均値ＤＭａｖｅとの差分ΔＴＤ１、ΔＴＤ２、ΔＴＤ３を、第１〜第３の時間帯毎に導出する。
【０２０４】
次に、ステップＳ２３０７において、目標ドーム温度導出部１６０１は、（４７ａ）式、（４７ｂ）式、（４７ｃ）式により、第１の時間帯、第２の時間帯、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１、Ｄ３２、Ｄ３３を導出する。
次に、ステップＳ２３０８において、目標ドーム温度導出部１６０１は、ステップＳ２３０７で導出したドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップＳ２３０９に進む。
【０２０５】
ステップＳ２３０９に進むと、目標ドーム温度導出部１６０１は、図１８（ａ）および図１８（ｂ）を参照しながら説明したようにして、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。そして、処理は、ステップＳ２３１０に進む。ステップＳ２３１０に進むと、目標ドーム温度導出部１６０１は、ステップＳ２３０９で変更したドーム温度の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図２３ＢのステップＳ２３１１に進む。
一方、ステップＳ２３０８において、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップＳ２３０８を省略してステップＳ２３０９に進む。ステップＳ２３０９に進むと、目標ドーム温度導出部１６０１は、ステップＳ２３０７で導出したドーム温度の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図２３ＢのステップＳ２３１１に進む。
【０２０６】
ステップＳ２１１１に進むと、投入熱量比導出部１６０２は、投入熱量比（＝Ｑｉｎ−１／Ｑｉｎ−０）を導出する。
次に、ステップＳ２３１２において、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、（４８）式により、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンＣ１２を導出する。
次に、ステップＳ２３１３において、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、ステップＳ２３１２で導出したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップＳ２３１４に進む。
【０２０７】
ステップＳ２３１４に進むと、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンを変更する。具体的に目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上限値を上回る場合、当該変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンの値を当該上限値に変更する。また、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の下限値を下回る場合、当該変更前のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンの値を当該下限値に変更する。そして、処理は、ステップＳ２３１５に進む。ステップＳ２３１５に進むと、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、ステップＳ２３１４で変更したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図２３ＣのステップＳ２３１６に進む。
一方、ステップＳ２３１３において、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップＳ２３１４を省略してステップＳ２３１５に進む。ステップＳ２３１５に進むと、目標Ｃ／Ｂ比導出部１６０３は、ステップＳ２３１２で導出したＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、図２３ＣのステップＳ２３１６に進む。
【０２０８】
ステップＳ２３１６に進むと、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（４９ａ）式〜（４９ｃ）式の計算を行って、第１のＢＦＧ流量パターンを導出する。
次に、ステップＳ２３１７において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、相互に隣接する２つの時間帯におけるＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの差ΔＢ１、ΔＢ２を導出する（図２０（ｃ）を参照）。
【０２０９】
次に、ステップＳ２３１８において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、第２のＢＦＧ流量パターンを導出する（図２１（ａ）を参照）。第２のＢＦＧ流量パターンは、第１の時間帯における第１のＢＦＧ流量パターンの値を変えずに、第１のＢＦＧ流量パターンの各切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２における変化量を、ステップＳ２３１７で導出したΔＢ１、ΔＢ２に変更したものである。また、第２のＢＦＧ流量パターンは、第１のＢＦＧ流量パターンの各切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２を、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンの各切替時刻Ｔ３１、Ｔ３２に変更したものである。
【０２１０】
次に、ステップＳ２３１９において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ステップＳ２３１６で導出した第１のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ１と、ステップＳ２３１７で導出した第２のＢＦＧ流量パターンの面積Ｓ２との差ΔＳを導出する（（５０）式を参照）。そして、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（５１）式の計算を行って、ガス流量調整値ΔＧを導出する。
次に、ステップＳ２３２０において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、（５２ａ）式〜（５２ｃ）式の計算を行って、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを導出する。
【０２１１】
次に、ステップＳ２３２１において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ステップＳ２３２０で導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れるか否かを判定する。この判定の結果、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れる場合、処理は、ステップＳ２３２２に進む。
ステップＳ２３２２に進むと、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、図２２（ａ）〜図２２（ｃ）を参照しながら説明したようにして、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する。
次に、ステップＳ２３２３において、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ステップＳ２３２２で変更したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、ステップＳ２３２４に進む。
一方、ステップＳ２３２１において、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れていない場合、処理は、ステップＳ２３２２を省略してステップＳ２３２３に進む。ステップＳ２３２３に進むと、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４は、ステップＳ２３２０で導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを記憶する。そして、処理は、ステップＳ２３２４に進む。
【０２１２】
ステップＳ２３２４に進むと、目標燃焼パターン出力部１６０５は、目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｂ等に出力する。目標燃焼パターンは、ステップＳ２３１０で記憶された最新のドーム温度の目標燃焼パターンと、ステップＳ２３１５で記憶された最新のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンと、ステップＳ２３２３で記憶された最新のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとを含む。そして、図２３Ａ〜図２３Ｃのフローチャートによる処理が終了する。尚、このステップＳ２３２４で出力される目標燃焼パターンは、図２３Ａ〜図２３Ｃのフローチャートの次回の実行時には、前回目標燃焼パターンになる。
【０２１３】
［まとめ］
以上説明した本発明の実施形態では、目標燃焼パターン導出部５０３は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１と、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０と、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンと、前回のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを導出する。また、目標燃焼パターン導出部５０３は、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１と、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０と、前回のＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを導出する。また、目標燃焼パターン導出部５０３は、ドーム温度の最適燃焼パターンと、前回のドーム温度の目標燃焼パターンとに基づいて、次回の燃焼期間におけるドーム温度の目標燃焼パターンを導出する。従って、次回の燃焼期間におけるＢＦＧ流量、Ｃ／Ｂ比、およびドーム温度の目標値を適切に設定することができる。
【０２１４】
また、目標燃焼パターン導出部５０３は、以上のようにして導出したＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターン、およびドーム温度の目標燃焼パターンが、上下限値Ｄ１ｍａｘ、Ｄ１ｍｉｎ、Ｄ２ｍａｘ、Ｄ２ｍｉｎ、Ｄ３ｍａｘ、Ｄ３ｍｉｎの範囲内に収まるように、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターン、およびドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。従って、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業が適切に行えなくなるような目標値が設定されることを抑制することができる。このとき、目標燃焼パターン導出部５０３は、変更の前後で投入熱量が変わらないように、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンを変更する。従って、制御装置３００は、次回の燃焼期間において、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１を可及的に維持できるように、熱風炉１００ａ〜１００ｄの燃焼バーナ１０８にＢＦＧを供給することができる。また、目標燃焼パターン導出部５０３は、変更の前後で、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅが変わらないように、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。従って、制御装置３００は、次回の燃焼期間において、燃焼期間毎に、ドーム温度が大きく変動することを抑制することができる。
【０２１５】
［変形例］
本実施形態では、Ｃ／Ｂ比を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、Ｃ／Ｂ比に代えて、ＣＯＧの流量を用いてもよい。また、ＢＦＧを用いずにＣＯＧのみを燃焼ガスとして用いてもよい。このようにする場合、Ｃ／Ｂ比は不要になる。また、このようにする場合、ＣＯＧの最適燃焼パターンや、目標燃焼パターンは、例えば、ＢＦＧ流量と同様にして導出される。
【０２１６】
また、本実施形態では、ＢＦＧの流量とＣＯＧの流量とを独立して制御する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ＢＦＧとＣＯＧとを含む混合ガスを燃焼ガスとして用いてもよい。このようにする場合、混合ガスの最適燃焼パターンや、目標燃焼パターンは、例えば、ＢＦＧ流量と同様にして導出される。また、このようにする場合、Ｃ／Ｂ比に代えて、例えば、燃焼空気の流量を用いる。燃焼空気の流量の目標燃焼パターンは、例えば、Ｃ／Ｂ比と同様に、初期の目標値のみを有する。その後は、ＰＩＤ制御器を用いたフィードバック制御により、ドーム温度計１３５により測定されるドーム温度がドーム温度の目標燃焼パターンになるように燃焼空気の流量（空気バタフライ弁１２８の開度）をフィードバック制御する。
【０２１７】
また、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０と前回目標燃焼パターンとを用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０に代えて、前回の燃焼期間における投入熱量の実績値を用いてもよい。また、前回目標燃焼パターンに代えて、前回の燃焼期間における燃焼パターンの実績値を用いてもよい。
【０２１８】
また、本実施形態では、ドーム温度Ｕ１の変更量ΔＵ１１、ΔＵ１２、Ｃ／Ｂ比の変更量ΔＵ２１、ＢＦＧ流量Ｕ３の変更量ΔＵ３１、ΔＵ３２を個体とする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ΔＵ１１、ΔＵ１２、ΔＵ２１、ΔＵ３１、ΔＵ３２は、特許文献５に記載のようにしてもよい。具体的に、ΔＵ１１は、目標値が変更される前のドーム温度に対応する値であって、ドーム温度の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔＵ１２は、目標値が変更された後のドーム温度に対応する値であって、ドーム温度の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔＵ２１は、目標値が変更される前のＣ／Ｂ比に対応する値であって、Ｃ／Ｂ比の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。さらに、個体ΔＵ２２として、目標値が変更された後のＣ／Ｂ比に対応する値であって、Ｃ／Ｂ比の調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値を用いる。ΔＵ３１は、目標値が変更される前のＢＦＧ流量に対応する値であって、調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。ΔＵ３２は、目標値が変更された後のＢＦＧ流量に対応する値であって、調整可能範囲の下限値から上限値までの範囲の値である。以上のようにする場合、ドーム温度の目標燃焼パターンが、ドーム温度の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップＳ２３０８、Ｓ２３０９の処理は不要になる。また、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンが、Ｃ／Ｂ比の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップＳ２３１３、Ｓ２３１４の処理は不要になる。また、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、ＢＦＧ流量の上下限値の範囲から外れる場合はないので、ステップＳ２３２１の処理は不要になる。
【０２１９】
また、本実施形態では、上限値Ｄ３ｍａｘを上回る時間帯・下限値Ｄ３ｍｉｎを下回る時間帯がある場合、目標ドーム温度導出部１６０１は、当該時間帯における変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、上限値Ｄ３ｍａｘ・下限値Ｄ３ｍｉｎに変更する場合を例に挙げて説明した。このようにすると、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅに合わせることができない。そこで、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅに合わせるようにしてもよい。
【０２２０】
以下に、このようにする場合の目標ドーム温度導出部１６０１の処理の一例を説明する。この処理は、図２３ＡのステップＳ２３０９の処理に代わって行われる処理である。図２４は、ドーム温度の目標燃焼パターンを変更する方法の変形例を説明する図である。図２４（ａ）は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンの一例を示す図である。図２４（ｂ）は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターン、変更途中の目標燃焼パターン、および変更後の目標燃焼パターンの一例を説明する図である。
【０２２１】
変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの加重平均値を、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅに合わせるために、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンと、変更前の目標燃焼パターンとで、図２４（ａ）に示す比（＝Ａ：Ｂ：Ｃ）が維持される必要がある。ここで、Ａは、第１の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３１と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅとの差である。Ｂは、第２の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３２と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅとの差である。Ｃは、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンＤ３３と、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅとの差である。
【０２２２】
そこで、目標ドーム温度導出部１６０１は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値Ｄ３ｍａｘを上回る場合、当該変更前のドーム温度の目標燃焼パターンを、上限値Ｄ３ｍａｘに変更する。また、目標ドーム温度導出部１６０１は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値Ｄ３ｍｉｎを下回る場合、当該変更前のドーム温度の目標燃焼パターンを、下限値Ｄ３ｍｉｎに変更する。図２４（ｂ）に示す例では、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンを上限値Ｄ３ｍａｘに変更する。また、第３の時間帯におけるドーム温度の目標燃焼パターンを下限値Ｄ３ｍｉｎに変更する。
【０２２３】
目標ドーム温度導出部１６０１は、変更前のＢＦＧ流量の目標燃焼パターンが、複数の時間帯で、上下限値Ｄ３ｍａｘ、Ｄ３ｍｉｎを外れている場合、当該複数の時間帯における縮小率ｒａｔｅを導出する。縮小率ｒａｔｅは、変更後の目標偏差の絶対値を、変更前の目標偏差の絶対値で割った値（＝｜変更後の目標偏差｜÷｜変更前の目標偏差｜）である。変更前の目標偏差とは、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンと、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅとの差である。変更後の目標偏差とは、上限値Ｄ３ｍａｘまたは下限値Ｄ３ｍｉｎと、ドーム温度の前回目標燃焼パターンの加重平均値ＤＴａｖｅとの差である。変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値Ｄ３ｍａｘを上回る場合、変更後の目標偏差を導出する際に上限値Ｄ３ｍａｘが使用される。一方、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値Ｄ３ｍｉｎを下回る場合、変更後の目標偏差を導出する際に下限値Ｄ３ｍｉｎが使用される。
【０２２４】
図２４（ｂ）に示す例では、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯における縮小率ｒａｔｅ（＝｜Ｄ３ｍａｘ−ＤＴａｖｅ｜÷｜Ｄ３１−ＤＴａｖｅ｜）と、第３の時間帯における縮小率ｒａｔｅ（＝｜Ｄ３ｍｉｎ−ＤＴａｖｅ｜÷｜Ｄ３３−ＤＴａｖｅ｜）とを導出する。
【０２２５】
目標ドーム温度導出部１６０１は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンのうち、縮小率ｒａｔｅが最小となる時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンが上限値Ｄ３ｍａｘを上回る場合、当該時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを上限値Ｄ３ｍａｘに変更する。また、目標ドーム温度導出部１６０１は、変更前のドーム温度の目標燃焼パターンのうち、縮小率ｒａｔｅが最小となる時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンが下限値Ｄ３ｍｉｎを下回る場合、当該時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを下限値Ｄ３ｍｉｎに変更する。
【０２２６】
図２４（ｂ）に示す例では、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯と第３の時間帯のうち縮小率ｒａｔｅが小さい方の時間帯を選択する。ここでは、第１の時間帯と第３の時間帯のうち縮小率ｒａｔｅが小さい方の時間帯が第１の時間帯であるものとする。以下の説明では、最小の縮小率ｒａｔｅをｒａｔｅ＿ｍと表記する。
【０２２７】
次に、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値を上限値Ｄ３ｍａｘに確定する。
【０２２８】
目標ドーム温度導出部１６０１は、以上のようにした上で、変更後のドーム温度の目標燃焼パターンと、変更前の目標燃焼パターンとで、比（Ａ：Ｂ：Ｃ）が維持されるように、その他の時間帯のドーム温度の目標燃焼パターンを変更する。
図２４（ａ）に示す例では、目標ドーム温度導出部１６０１は、第１の時間帯以外の第２の時間帯および第３の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値を、第１の時間帯における縮小率ｒａｔｅ＿ｍを用いて変更する。具体的に目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４６）式により、第２の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値Ｄ３４を導出する。また、目標ドーム温度導出部１６０１は、以下の（４７）式により、第３の時間帯における変更後のドーム温度の目標燃焼パターンの値Ｄ３５を導出する。
Ｄ３４＝ＤＴａｖｅ＋（Ｄ３２−ＤＴａｖｅ）×ｒａｔｅ＿ｍ  ・・・（４６）
Ｄ３５＝ＤＴａｖｅ＋（Ｄ３３−ＤＴａｖｅ）×ｒａｔｅ＿ｍ  ・・・（４７）
【０２２９】
その他、以上説明した本発明の実施形態において、熱風炉１００の数は１基以上であれば、必ずしも４基である必要はない。また、熱風炉制御計算装置３０１および入出力装置３０２を製鉄所の外部に配置してもよい。この場合、入出力装置３０２は、製鉄所にある測定器における測定値の情報を、通信ネットワークを介して入力する。また、熱風炉制御計算装置３０１は、例えば、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターン、ドーム温度の目標燃焼パターン、およびＣ／Ｂ比の目標燃焼パターンを、流量調節計３０４ａ〜３０４ｄに対して送信することを、通信ネットワークを介して行う。同様に、熱風炉制御計算装置３０１は、熱風の温度の目標値を温度調節計３０５に対して送信することを、通信ネットワークを介して行う。以上の送信は、入出力装置３０２が行ってもよい。
【０２３０】
また、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【０２３１】
［請求項との関係］
以下に、請求項の記載と、実施形態の記載との対応関係の一例を説明する。請求項の記載が、実施形態の記載に限定されないことは、変形例等で説明した通りである。
目標燃焼パターン導出手段は、例えば、目標燃焼パターン導出部５０３に対応する。
次回の燃焼期間のガス流量パターンの目標値は、例えば、ＢＦＧ流量の目標燃焼パターンに対応する。
投入熱量取得手段は、例えば、投入熱量取得部５０１に対応する。
次回の燃焼期間の熱風炉に対する投入熱量の計算値は、例えば、次回最適投入熱量Ｑｉｎ−１に対応する。
燃焼パターン取得手段は、例えば、燃焼パターン取得部５０２に対応する。
次回の燃焼期間のガス流量パターンの計算値は、例えば、ＢＦＧ流量の最適燃焼パターンに対応する。
第１の切替期間は、例えば、切替期間４０１ａ、４０１ｃ、４０１ｅに対応する。
第２の切替期間は、例えば、切替期間４０１ｂ、４０１ｄに対応する。
前回の燃焼期間の熱風炉に対する投入熱量は、例えば、前回最適投入熱量Ｑｉｎ−０に対応する。
前回の燃焼期間のガス流量パターンは、例えば、ＢＦＧ流量の前回目標燃焼パターンに対応する。
投入熱量比導出手段は、例えば、投入熱量比導出部１６０２に対応する。
ガス流量パターン導出手段は、例えば、目標ＢＦＧ流量導出部１６０４に対応する。
第１のパターンは、例えば、第１のＢＦＧ流量パターンに対応する（図２０（ｂ）を参照）。
第２のパターンは、例えば、第２のＢＦＧ流量パターンに対応する（図２１（ｂ）を参照）。
ガス流量調整値は、例えば、ガス流量調整値ΔＧに対応する。
次回の燃焼期間のドーム温度パターンの目標値は、例えば、ドーム温度の目標燃焼パターンに対応する。
次回の燃焼期間のドーム温度パターンの計算値は、例えば、ドーム温度の最適燃焼パターンに対応する。
前回の燃焼期間のドーム温度パターンは、例えば、ドーム温度の前回目標燃焼パターンに対応する。
次回の燃焼期間の第２のガス流量パターンの目標値は、例えば、Ｃ／Ｂ比の目標燃焼パターンに対応する。
前回の燃焼期間の第２のガス流量パターンは、例えば、Ｃ／Ｂ比の前回目標燃焼パターンに対応する。
第１のガスと第２のガスの流量との比は、例えば、Ｃ／Ｂ比に対応する。
【符号の説明】
【０２３２】
３０１：熱風炉制御計算装置、５０１：投入熱量取得部、５０２：燃焼パターン取得部、５０３：目標燃焼パターン導出部、１６０１：目標ドーム温度導出部、１６０２：投入熱量日導出部、１６０３：目標Ｃ／Ｂ比導出部、１６０４：目標ＢＦＧ流量導出部、１６０５：目標燃焼パターン導出部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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