(57)【要約】【課題】  熱風炉の操業条件を決定するために、実測できる熱風炉のプロセス状態を用いて熱風炉の蓄熱量を設定できるようにする。【解決手段】  混冷を行う場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量の指標として、冷風バタフライ弁１２３の開度を用いる。一方、混冷を行わない場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標として、送風バタフライ弁１２５又は送風温度を用いる。そして、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標の目標値と実績値とを用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを導出し、導出した結果から、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを導出する。そして、この炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを用いて投入熱量Ｑin,pを導出する。【選択図】  図１
2015117389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備え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、
前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第１の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第１の導出手段と、
前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第２の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第２の導出手段と、
前記第１の導出手段又は前記第２の導出手段により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第３の導出手段と、
を有し、
前記第１の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、
前記第２の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする熱風炉制御計算装置。
【請求項２】
前記第１の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記冷風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間において前記冷風バタフライが全閉である時間であり、
前記第２の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風温度であ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】
前記第１の残熱量指標および第２の残熱量指標から１つの残熱量指標をオペレータによる入力操作に基づいて選択する選択手段を有し、
前記第１の導出手段または前記第２の導出手段は、前記選択手段により選択された残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出することを特徴とする請求項１または２に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項４】
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第１のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第１のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第１のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第１のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第１の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、前記第１のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記第３の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回る場合に当該上回る量が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定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】
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第１のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第１のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第１のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第１のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第１の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記第３の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が所定値以下であるという制約を示す制約式とを満足する範囲で、前記第１のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定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６】
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第１のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第１のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第１のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第１のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第１の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出手段は、前記第３の導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式を満足する範囲で、前記第１のプロセス状態予測手段により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測手段により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定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７】
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記第１のプロセス状態予測手段は、前記予測区間と前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出すると共に、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項８】
前記第１の目的関数の値に対する制約式は、前記第１のプロセスモデルにより計算された、前記熱風炉における送風温度の予測値の最低値と前記熱風炉における送風温度の目標との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値と、前記第１のプロセスモデルにより計算された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを含むことを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項９】
前記目標蓄熱量導出手段により前記珪石煉瓦最低温度の目標値が導出された後に、前記熱風炉に対する投入熱量の操業指令値を導出する最適追従制御手段と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第２のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第２のプロセス状態予測手段と、を有し、
前記第２のプロセス状態予測手段は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第２のプロセスモデルに与えて、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温の予測値を導出し、
前記最適追従制御手段は、前記第２のプロセス状態予測手段により導出された前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記目標蓄熱量導出手段により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる目的関数と、現時点以降の相互に隣接するサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の変動が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第３の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定のサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、前記熱風炉に対する現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１０】
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記最適追従制御手段は、前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定し、
前記第２のプロセス状態予測手段は、前記予測区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出することを特徴とする請求項９に記載の熱風炉制御計算装置。
【請求項１１】
燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉操業指標導出方法であって、
前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第１の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第１の導出工程と、
前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第２の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第２の導出工程と、
前記第１の導出工程又は前記第２の導出工程により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第３の導出工程と、
を有し、
前記第１の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、
前記第２の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１２】
前記第１の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記冷風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間において前記冷風バタフライが全閉である時間であり、
前記第２の残熱量指標は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風バタフライ弁の開度、又は、前記送風期間における所定のタイミング又は期間における前記送風温度であることを特徴とする請求項１１に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１３】
前記第１の残熱量指標および第２の残熱量指標から１つの残熱量指標をオペレータによる入力操作に基づいて選択する選択工程を有し、
前記第１の導出工程または前記第２の導出工程は、前記選択工程により選択された残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出することを特徴とする請求項１１または１２に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１４】
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第１のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第１のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第１のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第１のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第１の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出工程は、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、前記第１のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記第３の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回る場合に当該上回る量が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１５】
前記送風期間が終了するときの前記珪石煉瓦の最低温度である珪石煉瓦最低温度の目標値を、前記熱風炉の時定数よりも長い期間であって、前記サイクル単位の期間である最適化時間範囲において導出する目標蓄熱量導出工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第１のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第１のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第１のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第１のプロセスモデルに与えて、前記熱風炉の時定数を下回る期間であって、前記サイクル単位の期間である予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出し、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記最適化時間範囲において前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる第１の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量を決定し、
前記目標蓄熱量導出工程は、前記第３の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が所定値以下であるという制約を示す制約式とを満足する範囲で、前記第１のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１６】
前記目標蓄熱量導出工程は、前記第３の導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度下限値が前記第１のプロセス状態予測工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値を上回らないという制約を示す制約式を満足する範囲で、前記第１のプロセス状態予測工程により決定された、現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の総和が小さいほど値が小さくなる目的関数と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補と前記第１のプロセス状態予測工程により前記熱風炉に対する投入熱量が決定されたときに導出された前記珪石煉瓦最低温度の予測値とが近いほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である目的関数である第２の目的関数の値を最小にするときの、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補が得られるまで、前記珪石煉瓦最低温度の目標値の候補を設定し直して、前記珪石煉瓦最低温度の目標値を決定することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１７】
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記第１のプロセス状態予測工程は、前記予測区間と前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出すると共に、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１８】
前記第１の目的関数の値に対する制約式は、前記第１のプロセスモデルにより計算された、前記熱風炉における送風温度の予測値の最低値と前記熱風炉における送風温度の目標との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、前記珪石煉瓦最低温度の目標値と、前記第１のプロセスモデルにより計算された前記珪石煉瓦最低温度の予測値との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを含むことを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項１９】
前記目標蓄熱量導出工程により前記珪石煉瓦最低温度の目標値が導出された後に、前記熱風炉に対する投入熱量の操業指令値を導出する最適追従制御工程と、
前記熱風炉に対する投入熱量を入力して当該熱風炉のプロセス状態を計算する計算モデルである第２のプロセスモデルを用いて、当該熱風炉のプロセス状態の予測値を導出する第２のプロセス状態予測工程と、を有し、
前記第２のプロセス状態予測工程は、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を前記第２のプロセスモデルに与えて、前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温の予測値を導出し、
前記最適追従制御工程は、前記第２のプロセス状態予測工程により導出された前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値が、前記目標蓄熱量導出工程により導出された前記珪石煉瓦最低温度の目標値に近いほど値が小さくなる目的関数と、現時点以降の相互に隣接するサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量の変動が小さいほど値が小さくなる目的関数と、の重み付き和である第３の目的関数の値を最小化するときの、前記熱風炉に対する投入熱量の候補が、現時点以降の所定のサイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量として得られるまで、前記熱風炉に対する投入熱量の候補を設定し直して、前記熱風炉に対する現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定することを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項２０】
現時点以降の所定の前記サイクルにおける前記熱風炉に対する投入熱量は、サイクル単位で定められる区間であって、その区間の最後のサイクルが前記予測区間の最初のサイクルよりも前のサイクルである制御区間における前記熱風炉に対する投入熱量から求められる投入熱量であり、
前記最適追従制御工程は、前記制御区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記制御区間における前記熱風炉への現時点以降の前記サイクル単位の投入熱量を決定し、
前記第２のプロセス状態予測工程は、前記予測区間をサイクル単位で異ならせて、複数の前記予測区間における前記珪石煉瓦最低温度の予測値を導出することを特徴とする請求項１９に記載の熱風炉操業指標導出方法。
【請求項２１】
請求項１〜１０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コンピュータプログラム。
【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、熱風炉操業指標導出方法及びコンピュータプログラムに関し、特に、熱風炉に対して操業指示を行うために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉に熱風を供給するために、高炉には熱風炉が付帯されている。熱風炉は、高炉から要求される送風条件に基づいて、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、蓄熱煉瓦に冷風を通して蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを１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。
【０００３】
熱風炉では、高炉から要求される送風条件を満足する熱風を高炉に供給しなければならない。このため、熱風炉に対する投入熱量を適切に定めて、熱風炉の燃焼制御を行うことが望まれる。熱風炉に対する投入熱量を定める技術として、特許文献１に記載の技術がある。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、まず、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の最適値を、熱風炉の時定数よりも長い時間である最適化時間範囲において導出し、熱風炉における蓄熱量の各サイクルにおける推移（蓄熱量の目標軌道）の最適化を行う。そして、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値が、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の最適値に追従するように、炉別・サイクル別投入熱量を導出する。
【０００５】
前述した蓄熱量の目標軌道の最適化に際し、特許文献１では、炉別・サイクル別送風温度の予測値と目標送風温度との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値と炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度（の候補）との差の絶対値が閾値以下であることを示す制約式とを満足するように、炉別・サイクル別投入熱量が小さいほど値が小さくなる目的関数の値が最小となるまで、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度の候補の値を変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−８２９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、熱風炉に対する投入熱量を定めるに際しては、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いることが望ましい。予測モデルの誤差の影響を受けにくくなり、熱風炉に対する投入熱量を可及的に小さくすることができるからである。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、蓄熱量の目標軌道の最適化に際し、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いていない。このため、熱風炉に対する投入熱量を必ずしも高い精度で定めることができなかった。
このように、熱風炉の操業条件を決定するために、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握できるようにすることが望まれる。
【０００８】
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、熱風炉の操業条件を決定するために、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の熱風炉制御計算装置は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備え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、前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第１の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第１の導出手段と、前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第２の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第２の導出手段と、前記第１の導出手段又は前記第２の導出手段により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第３の導出手段と、を有し、前記第１の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、前記第２の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする。
【００１０】
本発明の熱風炉操業指標導出方法は、燃焼ガスにより蓄熱煉瓦を加熱して蓄熱する燃焼期間と、当該蓄熱煉瓦に冷風を通して当該蓄熱煉瓦との熱交換により熱風を生成して高炉に供給する送風期間とを含む期間を１サイクルとして稼働する熱風炉であり、珪石煉瓦を含む蓄熱煉瓦を有する蓄熱室と、前記蓄熱室を加熱するための燃焼室と、前記蓄熱室から前記燃焼室を介して流入される熱風の温度調節を当該熱風に冷風を混合することにより行う混冷室とを備える熱風炉の操業を制御するための計算を行う熱風炉操業指標導出方法であって、前記混冷室で前記冷風を混合させて操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第１の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値の変更量として導出する第１の導出工程と、前記混冷室で前記冷風を混合させないで操業する場合に、前記送風期間が終了したときの前記蓄熱煉瓦の残熱量の指標としての第２の残熱量指標を用いて、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第２の導出工程と、前記第１の導出工程又は前記第２の導出工程により導出された、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値に対する変更量と、前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値の現在の値と、から、次の前記サイクルにおける前記送風期間が終了したときの前記珪石煉瓦の最低温度の下限値を珪石煉瓦最低温度下限値として導出する第３の導出工程と、を有し、前記第１の残熱量指標は、前記混冷室に流入する前記冷風の流量を調節するための冷風バタフライ弁の開度に基づいて定められ、前記第２の残熱量指標は、前記燃焼室に流入する前記冷風の流量を調節するための送風バタフライ弁の開度、又は、前記熱風炉から高炉に排出される熱風の温度である送風温度に基づいて定められることを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンピュータプログラムは、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】
【００１２】
本発明によれば、混冷室で冷風を混合させる場合には、冷風バタフライ弁の開度を残熱量指標として、次のサイクルにおける送風期間が終了したときの珪石煉瓦の最低温度の下限値を導出し、混冷室で冷風を混合させない場合には、送風バタフライ弁の開度又は送風温度を残熱量指標として、次のサイクルにおける送風期間が終了したときの珪石煉瓦の最低温度の下限値を導出するようにした。したがって、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて熱風炉の蓄熱量を把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】熱風炉の概略構成の一例を示す図である。
【図２】熱風炉における燃焼期間と送風期間の動作の概要の一例を示す図である。
【図３】熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。
【図４】スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
【図５】熱風炉制御計算機の機能的な構成の一例を示す図である。
【図６】送風期間終了時の炉別・サイクル別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７】送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度と、送風期間終了時の炉別・サイクル別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・サイクル別投入熱量の一例を概念的に示す図である。
【図８】混冷室に流入する冷風流量と時間との関係と、送風温度と時間との関係の一例を示す図である。
【図９】冷風バタフライ弁の開度と時間との関係を示す図である。
【図１０】送風バタフライ弁の開度と時間との関係の一例を示す図である。
【図１１】混冷を行う場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。
【図１２】１サイクルにおける或る熱風炉の冷風バタフライ弁の開度と時間との関係の一例を示す図である。
【図１３】混冷を行わない場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。
【図１４】残熱量指標設定画面の一例を示す図である。
【図１５】熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。
【図１６】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１７】各送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する際の熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１８】珪石煉瓦最低温度下限値導出処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１９】現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量を導出する際の熱風炉制御計算機の処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２０】図１９のステップＳ１９０５の熱風炉シミュレータ実行処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２１】残熱量指標変更テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、高炉への送風に熱を与える蓄熱室１０１と、蓄熱室１０１を加熱するための燃焼室１０２と、熱風の温度調節を行うための混冷室１０３と、を有している。
【００１５】
燃焼室１０２では、ガス供給ダクト１１２から吹き込まれるＢＦＧとＣＯＧとＬＤＧとの混合ガス（尚、以下の説明では、これらの混合ガスを必要に応じて「燃焼ガス」と総称する）及び燃焼空気供給ダクト１１３から吹き込まれる燃焼空気とを燃焼バーナ１０８で燃焼させ、この燃焼ガスを蓄熱室１０１の内部に積層された蓄熱煉瓦の間を通過させて加熱して熱を蓄える。
【００１６】
図１に示す例では、この蓄熱煉瓦として、下側から順に、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、シリカを主成分とする珪石煉瓦１１１が積層されており、これらの粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１には、上下方向に延びる複数の通過口が形成されている。
ガス供給ダクト１１２には、ガス遮断弁１３０、ガスバタフライ弁１３１、及び燃焼ガス流量計１３２が設けられており、ガスバタフライ弁１３１を開閉することにより、燃焼室１０２に流入する燃焼ガスの流入量を調節することができる。
【００１７】
燃焼空気供給ダクト１１３は、燃焼空気ファンから送風された空気を熱風炉１００に送風する。
燃焼空気供給ダクト１１３には、空気流量計１２７、空気バタフライ弁１２８、及び空気遮断弁１２９が設けられている。燃焼空気供給ダクト１１３には、燃焼ガスの流量に応じて、燃焼に必要な量の空気が流入されるようにしている。
蓄熱室１０１の下端部には、ダクト１１４が設けられており、このダクト１１４は、Ｎ2、ＣＯ2等を含む燃焼ガスを排出するためのガス排出ダクト１１９と、ダクト１１４を介して蓄熱室１０１に冷風を供給するための冷風導入ダクト１１６と、に分岐される。
ガス排出ダクト１１９には、煙道弁１２６が設けられている。
【００１８】
冷風導入ダクト１１６には、送風弁１２４、及び送風バタフライ弁１２５が設けられており、送風バタフライ弁１２５を開閉させることにより、熱風炉１００に流入する冷風の流入量を調節することができる。
また、混冷室１０３には、高炉用の熱風を排出するための熱風排出ダクト１１７が接続されている。この熱風排出ダクト１１７には、熱風弁１２１が設けられている。
また、冷風導入ダクト１１６の送風バタフライ弁１２５より上流側には、混冷室１０３に繋がるダクト１１８が設けられている。このダクト１１８には、冷風弁１２２と、冷風バタフライ弁１２３とが設けられている。
【００１９】
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、及び熱風弁１２１を完全に閉じて、ガス供給ダクト１１２及び燃焼空気供給ダクト１１３を介して燃焼室１０２内に燃焼ガス及び燃焼空気を流入させる。
これらの燃焼ガス及び燃焼空気はバーナ１０８によって燃焼され、この燃焼ガスは、蓄熱室１０１の粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通って、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を蓄熱する。粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１を通過した燃焼ガスは、ガス排出ダクト１１９を介して排ガスとして煙道に排出される。ここで、珪石煉瓦１１１の最下部での最低温度は、珪石煉瓦１１１の変態点温度以下となることのないように管理される。また、粘土煉瓦１０９の最下部での温度の下限値は（排ガス温度が高くならないようにできるだけ低く）一定値に管理される。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。
【００２０】
蓄熱室１０１への蓄熱が完了すると、図２（ｂ）に示すように、煙道弁１２６、空気遮断弁１２９、及びガス遮断弁１３０を完全に閉じて、冷風導入ダクト１１６を介して蓄熱室１０１に冷風を流入させる。蓄熱室１０１に流入した冷風は、粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１に形成された開口部を通過して９００〜１３００℃に加熱された後、高炉用の熱風として熱風排出ダクト１１７から排出される。
【００２１】
図３は、熱風炉の制御システムの概略構成の一例を示す図である。図３において、実線は信号の流れを示し、破線は、冷風、熱風、燃焼ガス、燃焼空気の流れを示している。
図３では、１基の高炉に対して４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄを付帯させた場合を例に挙げて示している。また、これら４基の熱風炉１００ａ〜１００ｄは、スタッガードパラレル方式で操業するものとする。
図４は、スタッガードパラレル方式における操業スケジュールの概略の一例を説明する図である。
図４に示す例では、左から右へ送風から燃焼への切替と、燃焼と、燃焼から送風への切替と、送風とをこの順番で行い、これらの期間を合わせた期間で１サイクルを構成するようにしている（図４に示す「１サイクル＝切り替え時間４０１＋燃焼時間４０２＋切り替え時間４０１＋送風時間４０３」の部分を参照）。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ようにする。更に、図４に示す例では、簡単のために送風時間と燃焼時間とを同じ長さにしているので、熱風を供給する順番で隣接しない２基（例えば熱風炉１と熱風炉３）については、一方の熱風炉が送風期間であるときに他方の熱風炉が燃焼期間となり、一方の熱風炉が燃焼期間であるときに他方の熱風炉が送風期間となるようにする。また、図４に示すように、４つの熱風炉のうち１つの熱風炉だけが送風期間となる状態が生じるように操業することができる。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。
【００２２】
［制御装置３００の構成］
図３の説明に戻り、熱風炉の制御システムは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業を制御する制御装置３００を有している。制御装置３００は、熱風炉制御計算機３０１と、入出力装置３０２と、流量調節計３０４と、温度調節計３０５と、開度調節計３１３ａ〜３１３ｄと、を有している。
熱風炉制御計算機３０１は、予め設定される入力データをもとに熱風炉１００ａ〜１００ｄの操業指標を導出するための演算を行う。熱風炉制御計算機３０１に対するデータの入力は、インターフェース部である入出力装置３０２を介して行われる。入出力装置３０２に入力される情報としては、例えば、以下のようなものがある。
【００２３】
まず、熱風炉のオペレータによる入力装置３１２の操作に基づく情報として、例えば、以下の情報がある。
・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・サイクル別熱効率η（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別投入熱量Ｑｉｎ（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別蓄熱量Ｑbf（ｉ，ｎ＋ｊ）、炉別・サイクル別蓄熱分担比率α（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値。
【００２４】
・炉別・サイクル別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）
【００２５】
・炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適化時間範囲６０２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６を参照）。尚、時定数とは、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対して操業指示（送風流量や送風温度の指示）を行ってから、（外乱による影響を受けずに）熱風炉１００の各部の温度が平衡状態（操業条件を反映した状態）になるまでの時間をいう。
【００２６】
・現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の導出対象となる制御区間７０２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７０２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６、図７を参照）。
・炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）の予測区間７０１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７０１の最初のサイクルを定めるものである（図７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７を参照）。
サイクル数ｍは、予測区間７０１の最後のサイクルを定めるものである（図７を参照）。サイクル数ｍは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数及びサイクル数ｑを下回る値である（図６、図７を参照）。
このように、予測区間７０１と制御区間７０２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数及び最適化時間範囲６０２を下回る期間であり、制御区間７０２の最後のサイクルは、予測区間７０１の最初のサイクルよりも（時間的に）前のサイクルとなる。
【００２７】
予測区間７０１としては、炉別・サイクル別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。
【００２８】
・熱風炉１００を構成する設備（粘土煉瓦１０９、ハイアルミナ煉瓦１１０、珪石煉瓦１１１等）・ガス（燃焼ガス・燃焼空気等）の既知データ（物理定数・設備定数）。
・蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量の目標値（Ｒ１目標〜Ｒ４目標、Ｒ６目標〜Ｒ１１目標、Ｔ５目標）。
・蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量を規定するための基準時間（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９）。
・珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを算出する際の補正ゲインｋ（ｋ１１、ｋ１２、ｋ２１、ｋ２２、ｋ３１、ｋ３２、ｋ４１、ｋ４２、ｋ５１、ｋ５２、ｋ６１、ｋ６２、ｋ７１、ｋ７２、ｋ８１、ｋ８２、ｋ９１、ｋ９２、ｋ１０１、ｋ１０２）。
尚、蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量の目標値と、蓄熱煉瓦の残熱量の指標となる物理量を規定するための基準時間と、珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを算出する際の補正ゲインｋの詳細については、図８〜図１４を参照しながら後述する。
この他にも、後述する計算において予めオペレータが設定する情報も入出力装置３０２に入力される。
【００２９】
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１００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。
【００３０】
本実施形態では、炉別・サイクル別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６０２）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。
【００３１】
また、炉別・サイクル別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。すなわち、炉別・サイクル別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。
【００３２】
また、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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。すなわち、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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。
【００３３】
操業実績を示す情報としては、例えば、以下のようなものがある。
・熱風炉１００ａ〜１００ｄから高炉に排出される熱風の温度（送風温度）を測定する熱風温度計３１０により測定された送風温度ＢＴ。
・珪石煉瓦１１１の下端の温度を炉毎に測定する珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された珪石煉瓦下端温度Ｔsi。
・送風機３０６から送風された冷風の流量（冷風流量）を測定する送風流量計３０７で測定された冷風流量（＝送風流量ＢＶ）。
・送風機３０６から送風された冷風の温度を測定する冷風温度計３０８により測定された冷風温度。
・混冷室１０３に流入する冷風の流入量を調節する冷風バタフライ弁１２３の開度。
・熱風炉１００に流入する冷風の流入量を調節する送風バタフライ弁１２５の開度。
弁の開度は０［％］（＝全閉）〜１００［％］の値をとるものとする。
また、図示を省略するが、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに付帯するその他センサから出力されるその他の操業実績を示す情報も入出力装置３０２に入力される。
【００３４】
以下に、熱風炉制御計算機３０１が行う処理の一例の概要を説明する。
本実施形態では、熱風炉制御計算機３０１は、入力された情報等をもとに、蓄熱量目標軌道導出プログラムを実行して、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（例えば３日以上先まで）の各サイクルにおいて、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）を導出する。ここで、ｊは以下の（１）式で表される。
ｊ＝０，１，・・・，ｑ  ・・・（１）
【００３５】
次に、熱風炉制御計算機３０１は、入力された情報等をもとに、投入熱量導出プログラムを実行して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）が、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）に追従するように、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。次に、熱風炉制御計算機３０１は、各熱風炉１００ａ〜１００ｄへの現時点以降の投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を用いて、燃焼ガスの流量を熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に計算する。次に、熱風炉制御計算機３０１は、熱風炉制御計算機３０１は、各熱風炉１００ａ〜１００ｄに対応して設けられている流量調節計３０４ａ〜３０４ｄに対して、燃焼ガスの流量を指示する。
流量調節計３０４ａ〜３０４ｄは、熱風炉制御計算機３０１から指示された流量が指示通りになるように、ガスバタフライ弁１３１ａ〜１３１ｄの開閉動作を調節する。
【００３６】
また、熱風炉制御計算機３０１は、オペレータによる入力装置３１２の操作に基づいて得られた温度を、熱風炉１００ａ〜１００ｄから排出される熱風の温度の目標値として、温度調節計３０５に設定する。温度調節計３０５は、送風バタフライ弁１２５ａ〜１２５ｄの開閉動作を調節する開度調節計３１３ａ〜３１３ｄに対して、目標開度を指示する。例えば、２基の熱風炉１００で送風している期間であれば、温度調節計３０５は、送風温度が高ければ、先行して送風する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を開けると共に、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、熱風温度が低く、後行して送風する熱風炉１００は、十分に蓄熱しているため、熱風温度が高いので、これらの送風バタフライ弁１２５の開度（風量の配分）を調節することによって送風温度を制御することができる。また、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。
送風機３０６は、送風流量調節計３０９に設定された風量の冷風を送風する。送風流量調節計３０９の設定は、送風工場で変更される。
また、熱風炉制御計算機３０１は、以上のような計算結果に基づく画面の表示を、入出力装置３０２を介して表示装置３０３に行わせる。
【００３７】
以下に、熱風炉制御計算機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、熱風炉制御計算機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及び動作を説明し、本実施形態の説明に不要な部分の構成及び動作の詳細な説明を省略する。
熱風炉制御計算機３０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤを備えたコンピュータを用いることにより実現することができる。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。
【００３８】
［熱風炉制御計算機３０１の機能構成］
図５は、熱風炉制御計算機３０１の機能的な構成の一例を示す図である。
図５に示すように、熱風炉制御計算機３０１は、蓄熱量目標軌道最適化部５０１と、第１のプロセス状態予測部５０２と、最適追従制御部５０３と、第２のプロセス状態予測部５０４と、を有する。
【００３９】
（蓄熱量目標軌道最適化部５０１、第１のプロセス状態予測部５０２）
蓄熱量目標軌道最適化部５０１及び第１のプロセス状態予測部５０２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・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）が、最適化時間範囲６０２（ｊ＝０、１、・・・、ｑ）において導出される。最適化時間範囲６０２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５０１及び第１のプロセス状態予測部５０２が有する機能の一例を説明する。
【００４０】
図６は、炉別・サイクル別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。
蓄熱量目標軌道最適化部５０１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６０２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６０１が変動するか否かを判定する。操業目標値６０１とは、操業条件を指し、例えば、目標送風温度ＢＴref（time）、目標送風流量ＢＶref（time））、又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６０１が変動する場合に、以下の処理が実行される。図６に示す例では、最適化時間範囲６０２内で、操業目標値６０１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。
【００４１】
以上のようにして操業目標値６０１が変動していると判定すると、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別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５０２に出力する。尚、最初は、入出力装置３０２に入力された「炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の初期値」を第１のプロセス状態予測部５０２に出力する。
【００４２】
図７は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔp,ref（ｉ，ｔ）と、操業目標値（操業条件）と、炉別・サイクル別投入熱量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５０２は、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する炉別・サイクル別投入熱量Ｑinを入力して当該熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態を個別に計算する計算モデルである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。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・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）とを含む。ここで、ｔは、予測区間７０１又は制御区間７０２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）
【００４３】
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７０１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７０１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。すなわち、予測区間７０１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７０１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。また、制御区間７０２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。
【００４４】
本実施形態では、第１のプロセス状態予測部５０２は、プロセスモデルとして、線形時系列モデルを用いる。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。
【００４５】
【数１】
2015117389.tif 000003
【００４６】
（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、求められた係数が入力装置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）
【００４７】
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５０２は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度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・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を設定する。
【００４８】
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５０２は、Ｑin（ｉ，ｎ＋ｊ＋１−ｘ）のうち、過去の値については、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の過去の値を設定する。一方、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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補とを設定する。
【００４９】
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５０２は、炉別・サイクル別送風熱量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及び送風流量から求められる炉別・サイクル別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・サイクル別送風熱量を設定する。
第１のプロセス状態予測部５０２は、以上のようにして、炉別・サイクル別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５０２は、導出した炉別・サイクル別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７０１における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）として採用する。
【００５０】
また、炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）は、以下の（８）式を用いることにより求められる。
【００５１】
【数２】
2015117389.tif 000004
【００５２】
（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た係数である。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）
【００５３】
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５０２は、炉別・サイクル別送風温度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。
【００５４】
第１のプロセス状態予測部５０２は、以上のようにして、予測区間７０１における炉別・サイクル別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７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）とを導出すると、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）式及び（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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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５０２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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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。
【００５５】
【数３】
2015117389.tif 000005
【００５６】
（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７０１における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、炉別・サイクル別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。（１１）式におけるＷ1（ｉ）、Ｗ2（ｉ）は、（１１）式に示す炉別目的関数の各項に対する重み係数である。
【００５７】
第１のプロセス状態予測部５０２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「炉別・サイクル別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、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）〜Ｑin（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）（の候補の値）」を、蓄熱量目標軌道最適化部５０１に出力（返信）する。
【００５８】
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７０１と制御区間７０２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、予測区間７０１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７０２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と、その次に、予測区間７０１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７０２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。
そして、予測区間７０１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。
【００５９】
蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、第１のプロセス状態予測部５０２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）の評価値の値を最小化するために、炉別・サイクル別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〜（１６）式の計算が繰り返し行われる。
【００６０】
【数４】
2015117389.tif 000006
【００６１】
（１６）式において、Ｔsi,m（ｉ，ｔ）は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値である。
（１６）式の右辺第１項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）との差の絶対値の最適化時間範囲６０２における最大値を表す。したがって、（１６）式の右辺の第１項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｔ）に良く追従させることを目的とする目的関数である。
【００６２】
また、（１６）式の右辺第２項は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適化時間範囲６０２における総和を表す。したがって、（１６）式の右辺の第２項は、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を小さくすることを目的とする目的関数である。
また、（１６）式の右辺の第３項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を減算した値と０（ゼロ）とのうち大きい方の値の最適化時間範囲６０２における最大値を表す。したがって、（１６）式の右辺の第３項は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）が炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）よりも大きくなることを抑制することを目的とする目的関数である。（１６）式の炉別目的関数は、これらの重み付き線形和で表される。（１６）式におけるＷ3（ｉ）、Ｗ4（ｉ）、Ｗ5（ｉ）は、（１６）式に示す炉別目的関数の各項に対する重み係数である。
【００６３】
炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）が、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）よりも小さくなると、蓄熱量が不足し、高炉に必要な熱風を供給することができなくなる。そこで、（１６）式の第３項に示す目的関数を導入する。
ここで、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）を導出する方法の一例を説明する。
【００６４】
本実施形態では、送風期間の終了時における珪石煉瓦の残熱量の指標であって、実測することができる指標を用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）を導出する。以下の説明では、この指標を必要に応じて「残熱量指標」と称する。
本実施形態では、残熱量指標として、冷風バタフライ弁１２３の開度と、送風バタフライ弁１２５の開度と、熱風温度計３１０により測定される送風温度との何れかを用いる。
具体的には、冷風バタフライ弁１２３を開いて混冷室１０３に冷風を流入させる（いわゆる混冷を行う）場合には、冷風バタフライ弁１２３の開度を残熱量指標として用いる。一方、冷風バタフライ弁１２３を閉じて混冷室１０３に冷風を流入させない（いわゆる混冷を行わない）場合には、送風バタフライ弁１２５の開度と、熱風温度計３１０により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いる。
【００６５】
ここで、混冷を行う場合に冷風バタフライ弁１２３の開度を残熱量指標として用いる理由を説明する。
図８は、混冷室１０３に流入する冷風流量と時間との関係と、熱風温度計３１０により測定される送風温度と時間との関係の一例を示す図である。尚、図８の波形は、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図８の上から一番目の波形８０１は、冷風バタフライ弁１２３を全閉にした場合の送風温度の波形を示す。図８の上から二番目の波形８０２は、図８の上から一番目の波形８０１を図８の上から三番目の波形８０３にするための或る１つの熱風炉１００における冷風流量の波形を示す。図８の上から三番目の波形８０３に示す送風温度は、操業上の目標となる送風温度に対応する。
【００６６】
冷風バタフライ弁１２３の開度は、１［ｓｅｃ］毎に、送風期間の終了時の開度が目標値（ここでは０（ゼロ））になることを目標として予め定められた開度パターンに従って変更されるものとし、且つ、冷風バタフライ弁１２３を開いている間は、送風バタフライ弁１２５は一定の開度に保たれているものとする。また、先行する熱風炉１００において冷風バタフライ弁１２３を開いている間は、後行する熱風炉１００においては、冷風バタフライ弁１２３は全閉であるものとする。波形８０１、８０２の一つの山が先行する熱風炉１００の一送風期間に対応する。
【００６７】
図８に示すように、送風温度が高いときには冷風流量を増大させる。一方、送風温度が低いときには冷風流量を減少させる。そして、或る１つの熱風炉１００の送風期間が終了するときの当該熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度が目標値（ここでは０（ゼロ））であれば、当該熱風炉１００の当該サイクルの燃焼期間に蓄熱された熱量を無駄なく高炉に供給することができており、当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。尚、厳密には、当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量が、１サイクル前の残熱量から変化がないと言えるのは、冷風バタフライ弁１２３の開度の目標値が０（ゼロ）である場合である。しかしながら、実際の操業では、余裕を見て０（ゼロ）よりも少し大きな値を目標値とすることがある。
【００６８】
図９は、冷風バタフライ弁１２３の開度と時間との関係を示す図である、尚、図９の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図９の波形９０１は、熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度の波形を示す。
図９において、時刻ｔEは、先行する熱風炉１００の送風期間が終了する時刻であり、時刻ｔCは、後行する熱風炉１００の送風期間が開始する時刻である（先行する熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度が０（ゼロ）になる時刻である）。
【００６９】
図９に示すように、送風期間が終了する前に冷風バタフライ弁１２３の開度を０（ゼロ）にすることを目標にして操業することがある。この場合、或る１つの熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度が０（ゼロ）になってから送風期間が終了するまでの期間（＝ｔE−ｔC）が目標通りであると、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１つ前のサイクルの残熱量から変化がないとみなすことができる。また、この期間が、目標よりも長いと、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも小さく、逆に、短いと、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも大きいとみなすことができる。以下の説明では、この期間を必要に応じて「全閉期間」と称する。
【００７０】
また、前述したように、送風期間が終了する時に冷風バタフライ弁１２３の開度を０（ゼロ）にすることを目標にしても、送風期間が終了する前に冷風バタフライ弁１２３の開度が０（ゼロ）になることがある。この場合、全閉期間が長ければ長いほど、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。
以上のように、冷風バタフライ弁１２３の開度は、熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量と相関関係を有することから、本実施形態では、混冷を行う場合には冷風バタフライ弁１２３の開度を残熱量指標として用いるようにしている。
【００７１】
次に、混冷を行わない場合に送風バタフライ弁１２５の開度と、熱風温度計３１０により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いる理由を説明する。
図１０は、送風バタフライ弁１２５の開度と時間との関係の一例を示す図である、尚、図１０の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図１０の波形１００１は、先行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度の波形を示し、波形１００２は、後行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度の波形を示す。
図１０において、時刻ｔEは、先行する熱風炉１００の送風期間が終了する時刻であり、時刻ｔCは、後行する熱風炉１００の送風期間が開始する時刻である。
【００７２】
図１０に示すように、先行する熱風炉１００の送風期間が開始すると、先行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度は一定の目標値（全開または全開に近い値）に保たれており、また、後行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度も一定の目標値（全閉または全閉に近い値）に保たれている。
【００７３】
その後、先行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５と後行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を調節して、送風温度を調整する。具体的に説明すると、先行する熱風炉１００から高炉に送風される熱風の温度は低下しているので、先行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を徐々に小さくすると共に、高温の熱風を高炉に供給できる状態（燃焼期間が終了した状態）の後行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度を徐々に大きくする（図１０の波形１００１、１００２を参照）。
【００７４】
ここでは、先行する熱風炉１００の送風期間が終了するとき（時刻ｔE）に、当該先行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度が、目標値（全閉または全閉に近い値）になるようにすると共に、先行する熱風炉１００の送風期間が終了するとき（時刻ｔE）に、後行する熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度が、目標値（全開または全開に近い値）になるようにする。
【００７５】
したがって、先行する熱風炉１００の送風期間が終了したとき（時刻ｔE）の当該熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度が目標値（全閉または全閉に近い値）であれば、当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。尚、厳密には、当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量が、１サイクル前の残熱量から変化がないと言えるのは、送風バタフライ弁１２５の目標値が０（ゼロ）である場合であるが、実際の操業では、余裕を見て０（ゼロ）よりも少し大きな値を目標値とすることがある。また、先行する熱風炉１００の送風期間が終了したとき（時刻ｔE）の当該熱風炉１００の送風バタフライ弁１２５の開度が目標値よりも大きければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも大きく、小さければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。
【００７６】
以上のことは、送風温度についても同じであり、先行する熱風炉１００の送風期間が終了したとき（時刻ｔE）の送風温度が目標値であれば、当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量から変化がないとみなすことができる。また、先行する熱風炉１００の送風期間が終了したとき（時刻ｔE）の送風温度が目標値よりも大きければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも大きく、小さければ、当該送風期間が終了したときの当該熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量は、１サイクル前の残熱量よりも小さいとみなすことができる。
以上のように送風バタフライ弁１２５の開度と、熱風温度計３１０により測定される送風温度は、熱風炉１００の蓄熱煉瓦の残熱量と相関関係を有することから、本実施形態では、混冷を行わない場合には、送風バタフライ弁１２５の開度と、熱風温度計３１０により測定される送風温度との何れかを残熱量指標として用いるようにしている。
【００７７】
次に、混冷を行う場合の具体的な残熱量指標を説明する。
図１１は、混冷を行う場合の具体的な残熱量指標の一例を説明する図である。
図１１に示すように、本実施形態では、以下の５つのうちの何れか１つを、混冷を行う場合の残熱量指標とする。
（１）送風終了ｎ分前
図１１に示す送風終了ｎ分前とは、送風期間が終了する時刻のｎ分前における冷風バタフライ弁１２３の開度を残熱量指標とすることを意味する。この残熱量指標の目標値をＲ１目標、実測値をＲ１実績、補正ゲインをｋ１＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（１７）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ１＿×（Ｒ１目標−Ｒ１実績）  ・・・（１７）
ここで、Ｒ１目標≧Ｒ１実績の場合の補正ゲインｋ１＿はｋ１１、Ｒ１目標＜Ｒ１実績の場合の補正ゲインｋ１＿はｋ１２とする。これらの補正ゲインｋ１１、ｋ１２の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記ｎに対応する基準時間Ｔ１が設定される。
【００７８】
図１２は、１サイクルにおける或る熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度と時間との関係の一例を示す図である。尚、図１２の波形も、説明のために示したものであり、実際の波形は、必ずしもこのようにはならない。
図１２の波形１２０１は、熱風炉１００の冷風バタフライ弁１２３の開度の波形を示す。
図１２において、時刻ｔSは、熱風炉１００の送風期間が開始する時刻であり、時刻ｔEは、熱風炉１００の送風期間が終了する時刻である。
図１２に示すように、熱風炉１００の送風期間が終了する時刻ｔEよりも基準時間Ｔ１だけ前の時刻における冷風バタフライ弁１２３の開度１２０２の目標値と実測値とを比較すれば、冷風バタフライ弁１２３の開度１２０２の実測値が目標値よりもどのくらい低いのか（送風期間が終了する時の蓄熱煉瓦の残熱量が、１サイクル前よりもどのくらい小さくなっているのか）を評価することができる。これに対し、熱風炉１００の送風期間が終了する時刻ｔEで冷風バタフライ弁１２３の開度１２０２の目標値と実測値とを比較すると、このような評価ができない。
【００７９】
（２）送風開始ｎ分間Ｍａｘ
図１１に示す送風開始ｎ分間Ｍａｘとは、送風期間が開始してからｎ分間における冷風バタフライ弁１２３の開度の最大値を意味する。この残熱量指標の目標値をＲ２目標、実測値をＲ２実績、補正ゲインをｋ２＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（１８）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ２＿×（Ｒ２目標−Ｒ２実績）  ・・・（１８）
ここで、Ｒ２目標≧Ｒ２実績の場合の補正ゲインｋ２＿はｋ２１、Ｒ１目標＜Ｒ１実績の場合の補正ゲインｋ２＿はｋ２２とする。これらの補正ゲインｋ２１、ｋ２２の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記ｎに対応する基準時間Ｔ２が設定される。
【００８０】
（３）一基送風Ｍａｘ
図１１に示す一基送風Ｍａｘとは、１つの熱風炉１００のみで送風を行っている期間（１つの熱風炉１００のみが送風期間となっている間）における冷風バタフライ弁１２３の開度の最大値を意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ３目標、実測値をＲ３実績、補正ゲインをｋ３＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（１９）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ３＿×（Ｒ３目標−Ｒ３実績）  ・・・（１９）
ここで、Ｒ３目標≧Ｒ３実績の場合の補正ゲインｋ３＿はｋ３１、Ｒ３目標＜Ｒ３実績の場合の補正ゲインｋ３＿はｋ３２とする。これらの補正ゲインｋ３１、ｋ３２の値は同じであっても異なっていてもよい。
【００８１】
（４）送風終了時開度
図１１に示す送風終了時開度とは、送風期間が終了するときの冷風バタフライ弁１２３の開度を意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ４目標、実測値をＲ４実績、補正ゲインをｋ４＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２０）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ４＿×（Ｒ４目標−Ｒ４実績）  ・・・（２０）
ここで、Ｒ４目標≧Ｒ４実績の場合の補正ゲインｋ４＿はｋ４１、Ｒ４目標＜Ｒ４実績の場合の補正ゲインｋ４＿はｋ４２とする。これらの補正ゲインｋ４１、ｋ４２の値は同じであっても異なっていてもよい。尚、開度に負の値はないので、Ｒ４目標が０（ゼロ）である場合には、Ｒ４目標＞Ｒ４実績の条件が成立することはない。
【００８２】
（５）送風終了前全閉時間
図１１に示す送風終了前全閉時間とは、全閉時間が設定されている場合の全閉時間を意味する。
この残熱量指標の目標値をＴ５目標、実測値をＴ５実績、補正ゲインをｋ５＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２１）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ５＿×（Ｔ５実績−Ｔ５目標）  ・・・（２１）
ここで、Ｔ５目標≧Ｔ５実績の場合の補正ゲインｋ５＿はｋ５１、Ｔ５目標＜Ｔ５実績の場合の補正ゲインｋ５＿はｋ５２とする。これらの補正ゲインｋ５１、ｋ５２の値は同じであっても異なっていてもよい。
【００８３】
図１３は、混冷を行わない場合の具体的な残熱量指標を説明する図である。
図１３は、混冷を行わない場合の残熱量指標の一例を説明する図である。具体的に、図１３（ａ）は、残熱量指標が送風バタフライ弁１２５の開度である場合、図１３（ｂ）は、残熱量指標が送風温度である場合について示す図である。
図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示すように、本実施形態では、以下の５つのうちの何れか１つを、混冷を行わない場合の残熱量指標とする。
（６）送風終了ｎ分前
図１３（ａ）に示す送風終了ｎ分前とは、送風期間が終了する時刻のｎ分前における送風バタフライ弁１２５の開度を残熱量指標とすることを意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ６目標、実測値をＲ６実績、補正ゲインをｋ６＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２２）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ６＿×（Ｒ６目標−Ｒ６実績）  ・・・（２２）
ここで、Ｒ６目標≧Ｒ６実績の場合の補正ゲインｋ６＿はｋ６１、Ｒ６目標＜Ｒ６実績の場合の補正ゲインｋ６＿はｋ６２とする。これらの補正ゲインｋ６１、ｋ６２の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記ｎに対応する基準時間Ｔ６が設定される。
【００８４】
（７）送風終了時開度
図１３（ａ）に示す送風終了時開度とは、送風期間が終了するときの送風バタフライ弁１２５の開度を意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ７目標、実測値をＲ７実績、補正ゲインをｋ７＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２３）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ７＿×（Ｒ７目標−Ｒ７実績）  ・・・（２３）
ここで、Ｒ７目標≧Ｒ７実績の場合の補正ゲインｋ７＿はｋ７１、Ｒ７目標＜Ｒ７実績の場合の補正ゲインｋ７＿はｋ７２とする。これらの補正ゲインｋ７１、ｋ７２の値は同じであっても異なっていてもよい。尚、開度に負の値はないので、Ｒ７目標が０（ゼロ）である場合には、Ｒ７目標＞Ｒ７実績の条件が成立することはない。
【００８５】
（８）送風終了ｎ分間Ａｖｅ
図１３（ｂ）に示す送風終了ｎ分間Ａｖｅとは、送風期間が終了する時刻までのｎ分間（当該ｎ分前の時刻から当該送風期間が終了する時刻までの期間）における送風温度の平均値を意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ８目標、実測値をＲ８実績、補正ゲインをｋ８＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２４）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ８＿×（Ｒ８目標−Ｒ８実績）  ・・・（２４）
ここで、Ｒ８目標≧Ｒ８実績の場合の補正ゲインｋ８＿はｋ８１、Ｒ８目標＜Ｒ８実績の場合の補正ゲインｋ８＿はｋ８２とする。これらの補正ゲインｋ８１、ｋ８２の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記ｎに対応する基準時間Ｔ８が設定される。
【００８６】
（９）送風終了ｎ分間Ｍｉｎ
図１３（ｂ）の送風終了ｎ分間Ｍｉｎとは、送風期間が終了する時刻までのｎ分間（当該ｎ分前の時刻から当該送風期間が終了する時刻までの期間）における送風温度の最低値を意味する。この残熱量指標の目標値をＲ９目標、実測値をＲ９実績、補正ゲインをｋ９＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２５）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ９＿×（Ｒ９目標−Ｒ９実績）  ・・・（２５）
ここで、Ｒ９目標≧Ｒ９実績の場合の補正ゲインｋ９＿はｋ９１、Ｒ９目標＜Ｒ９実績の場合の補正ゲインｋ９＿はｋ９２とする。これらの補正ゲインｋ９１、ｋ９２の値は同じであっても異なっていてもよい。また、前記ｎに対応する基準時間Ｔ９が設定される。
【００８７】
（１０）送風終了時温度
図１３（ｂ）の送風終了時温度とは、送風期間が終了するときの送風温度を意味する。
この残熱量指標の目標値をＲ１０目標、実測値をＲ１０実績、補正ゲインをｋ１０＿（＞０（ゼロ））とすると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mは、以下の（２６）式で表される。
ΔＴsi,m＝ｋ１０＿×（Ｒ１０目標−Ｒ１０実績）  ・・・（２６）
ここで、Ｒ１０目標≧Ｒ１０実績の場合の補正ゲインｋ１０＿はｋ１０１、Ｒ１０目標＜Ｒ１０実績の場合の補正ゲインｋ１０＿はｋ１０２とする。これらの補正ゲインｋ１０１、ｋ１０２の値は同じであっても異なっていてもよい。
【００８８】
尚、本実施形態では、前述した（６）〜（１０）の残熱量指標である送風温度は、前述したように熱風温度計３１０により測定される。また、本実施形態では、前述したＲ１実績〜Ｒ１０実績は、現在時刻で既に終了している送風期間のうち最新の送風期間で得られる実績値である。
【００８９】
図１４は、以上の残熱量指標を設定するための残熱量指標設定画面の一例を示す図である。
熱風炉制御計算機３０１は、図５に示す各部の処理が開始される前に、残熱量指標設定画面１４００を表示装置３０３に表示し、残熱量指標設定画面１４００に対する入力装置３１２を用いたオペレータによる操作の内容に基づいて、４つの熱風炉１００ａ〜１００ｄ（熱風炉１〜４）のそれぞれにおいて前述した（１）〜（１０）の残熱量指標から適用する残熱量指標を選択するとともに、選択した残熱量指標に対応する目標値と補正ゲインを取得する。尚、選択した残熱量指標が基準時間を必要とするものである場合、熱風炉制御計算機３０１は、基準時間も併せて取得する。
【００９０】
図１０に示す例では、判定条件の欄がプルダウンメニューを表示する欄になっており、前述した（１）〜（１０）の何れか１つの残熱量指標を選択することができるようになっている。図１０に示す例では、前述した（４）送風終了時開度が全ての熱風炉１００ａ〜１００ｄ（熱風炉１〜４）に対して設定されている場合を例に挙げて示している。前述したように、（４）送風終了時開度は基準時間を有しない残熱量指標であるので、基準時間を設定することはできないようにしている。
【００９１】
ここで、本実施形態では、各熱風炉１００ａ〜１００ｄ（熱風炉１〜４）に対して異なる残熱量指標を設定することができるものとする。ただし、混冷を行う場合の残熱量指標（前述した（１）〜（５）の残熱量指標）と、混冷を行わない場合の残熱量指標（前述した（６）〜（１０）の残熱量指標）とを同時に設定することはできないものとする。また、各熱風炉１００ａ〜１００ｄ（熱風炉１〜４）に対して異なる目標値を設定することができるものとする。このことは、基準時間についても同じである。
尚、本実施形態では、補正ゲインｋ１＿〜ｋ１０＿は、予め熱風炉制御計算機３０１に設定されているものとする。ただし、残熱量指標設定画面１４００に対し、補正ゲインｋ１＿〜ｋ１０＿の入力欄を追加し、この入力欄を用いて補正ゲインｋ１＿〜ｋ１０＿を設定するようにしてもよい。
残熱量指標設定画面１４００のＯＫボタン１４０１が押下されると、熱風炉制御計算機３０１は、残熱量指標設定画面１４００に入力された内容を、残熱量指標の情報として設定する。一方、残熱量指標設定画面１４００のキャンセルボタン１４０２が押下されると、熱風炉制御計算機３０１は、残熱量指標設定画面１４００に入力された内容を、受け付けずに、残熱量指標設定画面１４００の表示を消す。
【００９２】
蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、各熱風炉ｉに対して設定されている残熱量指標に基づいて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）の変更量ΔＴsi,mを導出し、炉別・サイクル別炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）の現在の値に、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを加算して、炉別・サイクル別炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）を更新する。蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、このようにして得られた炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）を（１６）式に設定する。
【００９３】
例えば、図１４に示すように、前述した（４）送風終了時開度が残熱量指標として設定された場合、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、各熱風炉１００ａ〜１００ｄ（熱風炉１〜４）の直近の送風期間が終了したときの冷風バタフライ弁１２３の開度をＲ４実績として取得すると共に、図１４に示す残熱量指標設定画面１４００に設定されたＲ４目標を取得する。さらに、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、Ｒ４目標がＲ４実績以上である場合には、補正ゲインｋ４１を取得し、そうでない場合には、補正ゲインｋ４２を取得する。そして、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、取得した情報を（２０）式に代入して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを導出し、現在の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mに加算する。
【００９４】
ただし、以上のようにして更新された炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mが、珪石煉瓦１１１の変態点温度を下回る場合に、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mとして、珪石煉瓦１１１の変態点温度を設定する。
尚、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの初期値としては、例えば、投入熱量の制御を開始するタイミングで珪石煉瓦温度計３１５ａ〜３１５ｄにより測定された珪石煉瓦下端温度Ｔsiを採用する。
【００９５】
（最適追従制御部５０３、第２のプロセス状態予測部５０４）
最適追従制御部５０３及び第２のプロセス状態予測部５０４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５０１により、最適化時間範囲６０２における炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）が導出されると、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｎ＋ｊ）を予測区間７０１において導出する。前述したように、予測区間７０１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。
【００９６】
そして、炉別・サイクル別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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）が導出される。制御区間７０２は、サイクル数ｓの範囲の期間である。
以下に、最適追従制御部５０３及び第２のプロセス状態予測部５０４が有する機能の一例を説明する。
【００９７】
最適追従制御部５０３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り替え時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が開始する前の切り替え時間内の所定の時間になると、以下の処理が実行される。
【００９８】
最適追従制御部５０３は、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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５０４に出力する。尚、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）までの現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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５０４に出力する。
【００９９】
第２のプロセス状態予測部５０４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、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する炉別・サイクル別投入熱量Ｑinを入力して当該熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態を個別に計算する計算モデルであるプロセスモデルである。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。
図１５は、熱風炉モデルの一例を概念的に示す図である。ここでは、蓄熱室１０１における熱風炉モデルの一例を示す。
本実施形態で説明する熱風炉モデルでは、蓄熱室１０１の形が円筒であるとする。そして、その円筒を軸に沿って切った断面（二次元平面）における熱収支を表すモデル式を構築する。
【０１００】
図１５に示すように、例えば、珪石煉瓦１１１は、蓄熱煉瓦（珪石）１５０１と、炉壁煉瓦１５０２とにより表され、この炉壁煉瓦１５０２は、更に、鉄皮１５０２ａ、耐火煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）１５０２ｂ〜１５０２ｄ、キャスタブル１５０２ｅ、鉄皮１５０２ｆにより構成される。珪石煉瓦１１１のモデル式では、これらについての前述した二次元平面の伝熱が表現される。他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても、珪石煉瓦１１１と同様に、前述した二次元平面の伝熱が表現される。
【０１０１】
本実施形態の熱風炉モデルでは、燃焼時において、燃焼ガスと蓄熱煉瓦（珪石）１５０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）１５０１と炉壁煉瓦１５０２との間の伝熱は、対流熱伝達と輻射熱伝達によるものとする。また、送風時において、冷風と蓄熱煉瓦（珪石）１５０１との間と、蓄熱煉瓦（珪石）１５０１と炉壁１５０２との間と、炉壁１５０２と大気との間の伝熱は、対流熱伝達によるものとする。また、炉壁１５０２内は、熱伝導による伝熱がなされるものとする。また、蓄熱煉瓦（珪石）１５０１は、通過口が存在することによる寸法換算を行う。また、高さ方向の熱伝導は無視するものとする。これらの仮定は、他の粘土煉瓦１０９及びハイアルミナ煉瓦１１０についても同じである。
【０１０２】
まず、ガスの熱収支を表すモデル式は、以下の（２７）式で表される。また、蓄熱煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（２８）式で表される。また、炉壁煉瓦の熱収支を表すモデル式は、以下の（２９）式で表される。
【０１０３】
【数５】
2015117389.tif 000007
【０１０４】
（２７）式〜（２９）式における記号の意味は、以下の通りである。
【０１０５】
ρ：密度［ｋｇ／ｍ3］
Ｃp：比熱［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］
Ｓ：断面積［ｍ2］（前述した円筒をその軸に沿って切った断面積から通過口の断面積の総和を引いた煉瓦の（正味の）切り口面積）
ｖ：流速［ｍ／ｓ］
Ｔ：温度［Ｋ］
ｈ：熱伝達率［Ｗ／ｍ2・Ｋ］
Ａ：接触面積［ｍ2］
Ｌ：高さ［ｍ］（炉底を０とする）
ε：放射率［−］
ｚ：高さ方向の位置［ｍ］
ｔ：時間［ｓ］
Ｇ：ガス
ＣＨ：蓄熱煉瓦
Ｗ：炉壁煉瓦
Ｗｂ：炉壁煉瓦の構成煉瓦（珪石煉瓦１１１であれば、耐火煉瓦（珪石）１５０２ａ、耐熱煉瓦（Ａ）〜（Ｃ）１５０２ｂ〜１５０２ｄ、キャスタブル１５０２ｅ、鉄皮１５０２ｆ）
Ｗｂ−１、Ｗｂ＋１：Ｗｂで特定される煉瓦の隣の煉瓦（耐熱煉瓦（Ａ）がＷｂであれば、Ｗｂ−１は耐火煉瓦（珪石）１５０２ａであり、Ｗｂ＋１は、耐熱煉瓦（Ｂ））
δ：ステファンボルツマン定数
【０１０６】
第２のプロセス状態予測部５０４は、（２７）式〜（２９）式のモデル式を使って、以下に示す機能を実現するものである。
図１６は、第２のプロセス状態予測部５０４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５０４は、燃焼時シミュレーション部１６０１と、送風時シミュレーション部１６０２とに大別される。
((燃焼時シミュレーション部１６０１))
燃焼時シミュレーション部１６０１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１６０１は、使用ガス容量算出部１６０１ａと、モデル式計算部１６０１ｂとを有する。
【０１０７】
＜使用ガス容量算出部１６０１ａ＞
使用ガス容量算出部１６０１ａ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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補と、を入力する。ここで、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）は、１サイクルずつ制御区間７０２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７０２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７０２は、ｎ＋ｖ＋１〜ｎ＋ｓ＋ｖ＋１となる。
【０１０８】
また、使用ガス容量算出部１６０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、及びＬＤＧの各使用ガスの使用比率［−］を入力する。この使用ガスの使用比率は、燃焼期間中に変化するものとし、１つの燃焼期間を分割した複数の期間毎に個別に設定することができる。
さらに、使用ガス容量算出部１６０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスのガスカロリー（ガス組成単位熱量）［Ｊ／Ｎｍ3］を入力する。
使用ガス容量算出部１６０１ａ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１６０１ｂに出力する。
【０１０９】
＜モデル式計算部１６０１ｂ＞
モデル式計算部１６０１ｂは、使用ガス容量算出部１６０１ａから、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各ガスの容量を入力する。
モデル式計算部１６０１ｂは、ガス燃焼温度ＴG［℃］、密度ρG［ｋｇ／ｍ3］、比熱Ｃp,G［Ｊ／ｋｇ・Ｋ］を入力する。ここで、添字Ｇは、ガスを表す。
そして、モデル式計算部１６０１ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（２７）式〜（２９）式）を使用して、燃焼開始から燃焼終了まで（１つの燃焼期間）の、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行い、燃焼終了の時点での以下の値を出力する。
・炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex（ｉ，ｔ）
・炉別・サイクル別燃焼効率η（ｉ，ｔ）
【０１１０】
尚、ガスボリュームＶGは、（２７）式の左辺の「ＳG×ｖG」に反映されるものである。また、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex（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１６０１ａとモデル式計算部１６０１ｂの処理は、サイクル毎に繰り返し行われる。
【０１１１】
((送風時シミュレーション部１６０２))
送風時シミュレーション部１６０２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１６０２は、各炉運転内容指示部１６０２ａと、モデル式計算部１６０２ｂと、送風流量・温度決定部１６０２ｃとを有する。
【０１１２】
＜各炉運転内容指示部１６０２ａ＞
各炉運転内容指示部１６０２ａは、モデル式計算部１６０１ｂから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，ｔ）と炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb（ｉ，ｔ）とを入力する度に（燃焼時シミュレーション部１６０１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。
【０１１３】
各炉運転内容指示部１６０２ａは、後述する送風流量・温度決定部１６０２ｃで決定された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」を、計算対象の時間の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別混冷流量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、各炉運転内容指示部１６０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）をモデル式計算部１６０２ｂに出力すると共に、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）を送風流量・温度決定部１６０２ｃ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１６０２ｃで「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」が決定されていないので、各炉運転内容指示部１６０２ａは、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）の初期値を採用する。
【０１１４】
＜モデル式計算部１６０２ｂ＞
モデル式計算部１６０２ｂは、モデル式計算部１６０１ｂから、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦の温度ＴCH（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別炉壁煉瓦の構成煉瓦の温度ＴWb（ｉ，ｔ）とを入力する。
また、モデル式計算部１６０２ｂは、密度ρG、及び比熱Ｃp,Gを入力する。
また、モデル式計算部１６０２ｂは、各炉運転内容指示部１６０２ａから、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）を入力する。ここで、炉別・時間別通過送風流量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１６０２ｂは、入力した情報を用いて、前述したモデル式（（２７）式〜（２９）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い、炉別・時間別ガス温度ＴG（ｉ，time）と炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，time）を、送風流量・温度決定部１６０２ｃに出力する。尚、燃焼時と送風時とでは、モデル式（（２７）式及び（２８）式）熱伝達率ｈG,CHの値が異なる。
【０１１５】
＜送風流量・温度決定部１６０２ｃ＞
送風流量・温度決定部１６０２ｃは、操業目標値６０１（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１６０２ｃは、各炉運転内容指示部１６０２ａから、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）を入力する。
また、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、モデル式計算部１６０２ｂから、炉別・時間別のガスの温度ＴG（ｉ，time）を入力する。
また、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、冷風温度ＴCWを入力する。
【０１１６】
そして、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、入力した情報を用いて、以下の（３０）式〜（３２）式により、目標送風温度ＢＴref（time）及び目標送風流量ＢＶref（time）が得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶ（ｉ，time＋３）、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」を算出する。そして、算出された「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time＋３）」は、前述したように、各炉運転内容指示部１６０２ａに出力される。すなわち、「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time＋３）と、炉別・時間別混冷流量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。
【０１１７】
【数６】
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【０１１８】
送風流量・温度決定部１６０２ｃは、予測区間７０１において得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴG（ｉ，time）、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」を、（３０）式〜（３２）式の右辺に与えて、予測区間７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）を算出する。
また、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、送風期間の終了時（送風終了時）に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（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１６０２ｃは、このような炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）の抽出を、予測区間７０１における送風期間の終了時の夫々において行う。
【０１１９】
そして、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、これらの「予測区間７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）、と、予測区間７０１における炉別・サイクル別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５０３に出力する。
【０１２０】
図５の説明に戻り、最適追従制御部５０３は、以上のようにして、第２のプロセス状態予測部５０４から、予測区間７０１における炉別・サイクル別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７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）とを入力すると、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に、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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。最適追従制御部５０３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７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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５０４に出力する。
【０１２１】
そして、最適追従制御部５０３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・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｑ−ｍ）（の候補の値）を操業指令として実熱風炉プロセス５１０に対して指示する。
【０１２２】
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７０１と制御区間７０２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、予測区間７０１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７０２として、サイクル数ｎ〜ｎ＋ｓのサイクルの区間をそれぞれ設定して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を導出すると、予測区間７０１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７０２として、サイクル数ｎ＋１〜ｎ＋ｓ＋１のサイクルの区間をそれぞれ設定して、各熱風炉１００ａ〜１００ｄのプロセス状態の予測値を導出する。
そして、予測区間７０１の最後のサイクルが、サイクル数ｎ＋ｑに対応する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る複数のプロセス状態の予測値については、最新のプロセス状態の予測値が採用される。
【０１２３】
（動作フローチャート）
次に、図１７のフローチャートを参照しながら、各送風期間終了時の炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する際の熱風炉制御計算機３０１の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１７０１において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する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、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６０２が経過する時刻が属するサイクル（サイクル数ｎ＋ｑ）が経過するまでの間に、操業目標値６０１が変動しているか否かを１［ｍｉｎ］に判定することによりステップＳ１７０１の判定が行われる。
【０１２４】
この判定の結果、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングでない場合には、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングになるまで待機する。そして、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度を導出する処理を開始するタイミングになると、ステップＳ１７０２に進む。
【０１２５】
ステップＳ１７０２に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、（１６）式の炉別目的関数Ｊ2（ｉ）の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップＳ１７０３の判定が行われる。
この判定の結果、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解が導出された場合には、後述するステップＳ１７１２に進む。
【０１２６】
一方、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解が導出されていない場合には、ステップＳ１７０３に進む。
ステップＳ１７０３に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別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５０２に出力（設定）する。
【０１２７】
次に、ステップＳ１７０４において、第１のプロセス状態予測部５０２は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇとして初期値（＝０（ゼロ））を設定する。
次に、ステップＳ１７０５において、第１のプロセス状態予測部５０２は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップＳ１７０５の判定が行われる。
【０１２８】
この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出された場合には、後述するステップＳ１７０９に進む。
一方、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されていない場合には、ステップＳ１７０６に進む。
ステップＳ１７０６に進むと、第１のプロセス状態予測部５０２は、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補を設定する。
【０１２９】
次に、ステップＳ１７０７において、第１のプロセス状態予測部５０２は、（３）式〜（１０）式に示す線形時系列モデルを用いて、プロセス状態の予測値を導出する。具体的に本実施形態では、予測区間７０１における炉別・サイクル別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７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｄ＋ｇ）〜ＢＴp（ｉ，ｎ＋ｍ＋ｇ）とが導出される。
【０１３０】
次に、ステップＳ１７０８において、第１のプロセス状態予測部５０２は、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値の変更量を、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、第１のプロセス状態予測部５０２は、（１１）式〜（１３）式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップＳ１７０５に戻り、第１のプロセス状態予測部５０２は、ステップＳ１７０８で判断した変更量に基づいて、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されたか否かを判定する。
【０１３１】
以上のようにして現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されると、ステップＳ１７０９に進む。
ステップＳ１７０９に進むと、第１のプロセス状態予測部５０２は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍとなったか否かを判定する。すなわち、予測区間７０１の最後のサイクルが最適化時間範囲６０２の最後のサイクルになったか否かを判定する。この判定の結果、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍとなっていない場合には、ステップＳ１７１０に進む。
【０１３２】
ステップＳ１７１０に進むと、第１のプロセス状態予測部５０２は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇに「１」を加算する。そして、ステップＳ１７０５以降の処理を行い、予測区間７０１と制御区間７０２とを１サイクルずつ後ろにずらして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解を導出する。
以上のようにして、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍになると、ステップＳ１７１１に進む。
【０１３３】
ステップＳ１７１１に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の候補の値の変更量を、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、（１６）式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップＳ１７０２に戻り、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１７１１で判断した変更量に基づいて、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解が導出されたか否かを判定する。
【０１３４】
以上のようにして炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解が導出されると、ステップＳ１７１２に進む。
ステップＳ１７１２に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｎ＋ｊ）の最適解を記憶する。そして、ステップＳ１７０１に戻る。
図１７のフローチャートによる処理は、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に行われる。
【０１３５】
次に、図１８のフローチャートを参照しながら、（１６）式の右辺の第３項の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）を導出する珪石煉瓦最低温度下限値導出処理の一例を説明する。図１８のフローチャートは、熱風炉１００ａ〜１００ｄの送風期間が終了するたびに、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に行われる。尚、図１８のフローチャートが開始する前に、残熱量指標設定画面１４００を用いた設定が完了しているものとする。また、図１８のフローチャートが開始する前に、直前の送風期間における「冷風バタフライ弁１２３の開度、送風バタフライ弁１２５の開度、及び送風温度」が測定されているものとする。
【０１３６】
まず、ステップＳ１８０１において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、残熱量指標設定画面１４００のＯＫボタン１４０１が押下されたときに、残熱量指標設定画面１４００の判定条件の欄に入力されている蓄熱量指標を読み出す。具体的には、前述した（１）〜（１０）の蓄熱量指標の何れかが読み出される。
次に、ステップＳ１８０２において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、残熱量指標設定画面１４００のＯＫボタン１４０１が押下されたときに、残熱量指標設定画面１４００の目標値の欄に入力されている目標値を読み出す。具体的には、前述したＲ１目標〜Ｒ１０目標の何れかが読み出される。また、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、基準時間が設定されている場合には、当該基準時間を読み出す。具体的には、前述した（１）、（２）、（６）、（８）、（９）の残熱量指標がステップＳ１８０１で読み出された場合に、読み出された残熱量指標に対応する基準時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９の何れかが読み出される。
【０１３７】
次に、ステップＳ１８０３において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０１で読み出した残熱量指標に応じた実績値を取得する。
次に、ステップＳ１８０４において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０２で読み出した目標値と、ステップＳ１８０３で読み出した実績値との大小関係を導出し、導出した結果から、ステップＳ１８０１で読み出した残熱量指標に応じた補正ゲインｋ１＿〜ｋ１０＿を１つ読み出す。
【０１３８】
次に、ステップＳ１８０５において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０１〜Ｓ１８０４で読み出した結果から、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを導出する。具体的には、ステップＳ１８０１で読み出した残熱量指標に応じて、（１７）式〜（２６）式の何れかの計算が行われる。
次に、ステップＳ１８０６において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、現在の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mに対し、ステップＳ１８０５で導出した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを加算して、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを設定（更新）する。
【０１３９】
次に、ステップＳ１８０７において、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０６で設定した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mが珪石煉瓦１１１の変態点温度を下回るか否かを判定する。
この判定の結果、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mが珪石煉瓦１１１の変態点温度を下回る場合には、ステップＳ１８０８に進む。ステップＳ１８０８に進むと、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０６で設定した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを珪石煉瓦１１１の変態点温度に設定する。そして、図１８のフローチャートによる処理を終了する。
一方、ステップＳ１８０７において、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mが珪石煉瓦１１１の変態点温度を下回らない場合には、ステップＳ１８０８の処理を行わずに図１８のフローチャートによる処理を終了する。
以上のようにして図１８のフローチャートで最終的に設定された炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）は、図１７のステップＳ１７０１で（１６）式の計算を行う際に使用される。
【０１４０】
次に、図１９のフローチャートを参照しながら、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を導出する際の熱風炉制御計算機３０１の処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ１９０１において、最適追従制御部５０３は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇとして初期値（＝０（ゼロ））を設定する。
次に、ステップＳ１９０２において、最適追従制御部５０３は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を導出する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、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り替え時間内の所定の時間になったか否かを判定することにより、このステップＳ１９０２の判定が行われる。
【０１４１】
この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を導出する処理を開始するタイミングでない場合には、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を導出する処理を開始するタイミングになるまで待機する。そして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）を導出する処理を開始するタイミングになると、ステップＳ１９０３に進む。
【０１４２】
ステップＳ１９０３に進むと、最適追従制御部５０３は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されたか否かを判定する。本実施形態では、（１１）式の炉別目的関数Ｊ1（ｉ）の評価値の値が最小であるか否かを判定することにより、ステップＳ１９０３の判定が行われる。
この判定の結果、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出された場合には、後述するステップＳ１９０７に進む。
一方、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されていない場合には、ステップＳ１９０４に進む。
【０１４３】
ステップＳ１９０４に進むと、最適追従制御部５０３は、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量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５０４に出力（設定）する。
次に、ステップＳ１９０５において、第２のプロセス状態予測部５０４は、熱風炉シミュレータ処理を実行する。熱風炉シミュレータ処理により、予測区間７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）、と、予測区間７０１における炉別・サイクル別珪石煉瓦下端温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）とが導出される。尚、熱風炉シミュレータ処理の詳細については、図２０を参照しながら後述する。
【０１４４】
次に、ステップＳ１９０６において、最適追従制御部５０３は、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の候補の値の変更量を、ＧＡ、山登り法、及び線形計画法等の最適化手法を用いて判断する。具体的に本実施形態では、最適追従制御部５０３は、（１１）式〜（１３）式を用いて説明した処理を行う。
そして、ステップＳ１９０３に戻り、最適追従制御部５０３は、ステップＳ１９０６で判断した変更量に基づいて、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されたか否かを判定する。
【０１４５】
以上のようにして現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解が導出されると、ステップＳ１９０７に進む。
ステップＳ１９０７に進むと、最適追従制御部５０３は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍとなったか否かを判定する。すなわち、予測区間７０１の最後のサイクルが最適化時間範囲６０２の最後のサイクルになったか否かを判定する。この判定の結果、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍとなっていない場合には、ステップＳ１９０８に進む。
【０１４６】
ステップＳ１９０８に進むと、最適追従制御部５０３は、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇに「１」を加算する。そして、ステップＳ１９０３以降の処理を行い、予測区間７０１と制御区間７０２とを１サイクルずつ後ろにずらして、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解を導出する。
以上のようにして、予測区間７０１と制御区間７０２を定める変数ｇがｑ−ｍになると、ステップＳ１９０９に進む。ステップＳ１９０９に進むと、最適追従制御部５０３は、現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｔ）の最適解を操業指令として実熱風炉プロセス５１０に対して指示する。尚、同一のサイクルにおける最適解については、最新の値が採用される。そして、ステップＳ１９０１に戻る。
図１９のフローチャートによる処理は、熱風炉１００ａ〜１００ｄ毎に個別に行われる。
【０１４７】
次に、図２０のフローチャートを参照しながら、図１９のステップＳ１９０５の熱風炉シミュレータ実行処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ２００１において、使用ガス容量算出部１６０１ａは、使用ガス容量算出部１６０１ａは、制御区間７０２における現時点以降の炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｇ）〜Ｑin,p（ｉ，ｎ＋ｓ＋ｇ）の候補を取得する。
次に、ステップＳ２００２において、使用ガス容量算出部１６０１ａは、計算を行うサイクル数ｔとして最初のサイクルを示す「１」を指定する。
次に、ステップＳ２００３において、使用ガス容量算出部１６０１ａは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、及び空気の各使用ガスの容量を算出する。
【０１４８】
次に、ステップＳ２００４において、モデル式計算部１６０１ｂは、モデル式（（２７）式〜（２９）式）を使用して、サイクル数ｔにおける燃焼開始から燃焼終了までの、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける熱収支の計算を行う。この計算により、サイクル数ｔのサイクルの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，ｔ）、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb（ｉ，ｔ）、炉別・サイクル別排ガス温度Ｔex（ｉ，ｔ）、炉別・サイクル別燃焼効率η（ｉ，ｔ）」が得られる。
次に、ステップＳ２００５において、モデル式計算部１６０１ｂは、サイクル数ｔのサイクルの燃焼終了の時点での「炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，ｔ）、炉別・サイクル別炉壁煉瓦（の構成煉瓦）温度ＴWb（ｉ，ｔ）」を各炉運転内容指示部１６０２ａに出力する。
【０１４９】
次に、ステップＳ２００６において、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、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））を取得する。
次に、ステップＳ２００７において、各炉運転内容指示部１６０２ａは、計算対象の時間timeとしてtime＝１［秒］を設定する。
次に、ステップＳ２００８において、各炉運転内容指示部１６０２ａは、計算対象の時間（time＝１）の「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」の初期値を決定し、モデル式計算部１６０２ｂに与える。
【０１５０】
次に、ステップＳ２００９において、モデル式計算部１６０２ｂは、モデル式（（２７）式〜（２９）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行う。この計算により、送風期間における計算対象の時間timeでの「炉別・時間別ガス温度ＴG（ｉ，time）、炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（ｉ，time）」が得られる。
次に、ステップＳ２０１０において、モデル式計算部１６０２ｂは、送風期間が終了したか否かを判定する。尚、前述したように、本実施形態では、目標送風期間ＢＴｉｍｅref（ｉ，ｎ＋ｊ））を固定値としているので、この送風期間も固定値である。この判定の結果、送風期間が終了していない場合には、ステップＳ２０１１に進む。ステップＳ２０１１に進むと、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、計算対象の時間timeに「３［秒］」を加算する。
【０１５１】
次に、ステップＳ２０１２において、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、（３０）式〜（２９）式により、目標送風温度ＢＴref（time）及び目標送風流量ＢＶref（time）が得られるように、「炉別・時間別送風流量ＢＶ（ｉ，time）、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」を（決定）する。そして、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、各炉運転内容指示部１６０２ａを介して、計算対象の時間timeの「炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）と、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」をモデル式計算部１６０２ｂに与える。そして、送風期間が終了するまでの３秒毎の「炉別・時間別送風流量ＢＶ（ｉ，time）、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」が得られるまで、ステップＳ２００９〜Ｓ２０１２の処理を繰り返し行う。
【０１５２】
そして、ステップＳ２０１０において、送風期間が終了したと判定すると、ステップＳ２０１３に進む。ステップＳ２０１３に進むと、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、サイクル数ｔが、予測区間７０１の最後のサイクルに対応するサイクル数ｎ＋ｍ＋ｇとなったか否かを判定する。この判定の結果、サイクル数ｔが、予測区間７０１の最後のサイクルに対応するサイクル数ｎ＋ｍ＋ｇとなっていない場合には、ステップＳ２０１４に進む。ステップＳ２０１４に進むと、使用ガス容量算出部１６０１ａは、計算を行うサイクルｔに「１」を加算する。そして、サイクル数ｔが、予測区間７０１の最後のサイクルに対応するサイクル数ｎ＋ｍ＋ｇとなるまで、ステップＳ２００３〜Ｓ２０１４の処理を繰り返し行う。
【０１５３】
そして、サイクル数ｔが、予測区間７０１の終最後のサイクルに対応するサイクル数ｎ＋ｍ＋ｇになると、ステップＳ２０１５に進む。ステップＳ２０１５に進むと、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、各予測区間７０１において得られた「炉別・時間別のガスの温度ＴG（ｉ，time）、炉別・時間別通過送風流量ＢＨＳ（ｉ，time）、炉別・時間別混冷流量Ａｉｒ（ｉ，time）」を、（３０）式〜（３２）式の右辺に与えて、各予測区間７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）を算出する。
また、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、各予測区間７０１における送風期間の終了時（送風終了時）に得られた炉別・サイクル別蓄熱煉瓦温度ＴCH（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・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）とする。
【０１５４】
そして、送風流量・温度決定部１６０２ｃは、これらの「各予測区間７０１における送風期間終了時の炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、各予測区間７０１における炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）」を、これらの情報を要求した最適追従制御部５０３に出力する。尚、予測値が重複する場合には、最新の値を採用して最適追従制御部５０３に出力する。これにより、図２０のフローチャートによる処理が終了する。
【０１５５】
（まとめ）
以上のように本実施形態では、混冷を行う場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量の指標として、冷風バタフライ弁１２３の開度を用いる。一方、混冷を行わない場合には、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標として、送風バタフライ弁１２５又は送風温度を用いる。そして、送風期間が終了するときの蓄熱煉瓦の残熱量指標の目標値と実績値とを用いて、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを導出し、導出した結果から、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを導出する。そして、この炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを用いて投入熱量Ｑin,pを導出する。したがって、熱風炉１００ａ〜１００ｄに対する投入熱量Ｑin,pを決定するために、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける各サイクルの蓄熱量を反映する珪石煉瓦最低温度の下限値を、熱風炉のプロセス状態の実測値を用いて導出することができる。
【０１５６】
また、本実施形態では、予測区間７０１における珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,pが、最適化時間範囲６０２で設定した目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refの候補に近く、且つ、制御区間７０２において隣接するサイクル間での炉別・サイクル別投入熱量Ｑinの差が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数Ｊ1の値を最小化するような、制御区間７０２における現時点以降の投入熱量Ｑin,pを、熱風炉１００の計算モデルであるプロセスモデルを用いて導出する。そして、最適化時間範囲６０２における投入熱量Ｑin,pの総和と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｔ）との差の絶対値の最適化時間範囲６０２における最大値と、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を減算した値の最適化時間範囲６０２における最大値（と０（ゼロ）との大きい方の値）との重み付き線形和が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数Ｊ2の値を最小化する目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refが得られるまで、目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refの候補を変更して、前述した処理を繰り返し行う。最適化時間範囲６０２は、熱風炉１００の時定数よりも長い時間である。したがって、蓄熱量の目標軌道である炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｔ）を最適化するために、熱風炉１００ａ〜１００ｄにおける各サイクルの蓄熱量を反映する珪石煉瓦最低温度の下限値を、熱風炉のプロセス状態の実績値を用いて設定することができる。
【０１５７】
また、本実施形態では、予測区間７０１における珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,pが、以上のようにして導出した目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refに近く、且つ、制御区間７０２において隣接するサイクル間での炉別・サイクル別投入熱量Ｑinの差が小さいほど評価が高くなる炉別目的関数Ｊ1の値を最小化するような、制御区間７０２における現時点以降の投入熱量Ｑin,pを、熱風炉１００の計算モデルであるプロセスモデルを用いて導出する。そして、導出した制御区間７０２における現時点以降の投入熱量Ｑin,pを、実熱風炉プロセス５１０に対する操業指令値とする。したがって、熱風炉１００における蓄熱量を反映する物理量の時間変化が目標に追従するように熱風炉１００に対する投入熱量Ｑinを決定することができる。
【０１５８】
また、本実施形態では、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として、プロセス状態の予測値を、サイクル毎に導出する線形時系列モデルを採用した。したがって、熱風炉１００の時定数よりも長い時間の予測の計算負荷を低減することができる。
また、本実施形態では、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として、熱風炉１００におけるガスの熱収支と煉瓦の熱収支の計算を行う熱風炉シミュレータを採用した。したがって、投入熱量Ｑin,pの計算精度を向上させることができる。
【０１５９】
（変形例）
［変形例１］
本実施形態では、珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを算出するようにした。珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mは、珪石煉瓦１１１の最低温度としてこれ以上下げてはいけない温度である。したがって、珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mは、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量として最も小さくできる量を指標化したものとなる。
しかしながら、実際の操業では、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量に余裕を持たせた方がよい場合がある。例えば、操業変動が激しく、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量が（一時的に）小さくなりすぎることを防止するために、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量を大きくする必要がある。また、正確な時刻は不明であるが、近い将来、増風（送風温度・送風流量を増加）させる可能性がある場合には、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量を早めに大きくする必要がある。熱風炉１００ａ〜１００ｄの時定数は３日程度と大きいからである。
【０１６０】
このような場合に、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量に余裕を持たせないと、操業変動や増風があった場合に、珪石煉瓦１１１の最低温度が低くなり、場合によっては、珪石煉瓦１１１の変態点温度を下回る虞がある。
そこで、前述した炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mを増加させるようにしてもよい。
具体的には、（送風流量計３０７で測定される）送風温度と（冷風温度計３０８により測定される）送風流量とから定まる送風熱量の変更量ΔＱout（増加量）をオペレータが決定する。
そして、オペレータは、決定した送風熱量の変更量ΔＱoutを入力装置３１２に入力する。
【０１６１】
その後、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、ステップＳ１８０１で読み出した残熱量指標に対応する残熱量指標変更テーブルを読み出す。
図２１は、残熱量指標変更テーブルの一例を示す図である。
図２１において、残熱量指標変更テーブル２１００は、送風熱量の変更量ΔＱoutと、残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係を残熱量指標ごとに記憶するものである。前述した例では、前述した（１）〜（１０）の残熱量指標ごとに、送風熱量の変更量ΔＱoutと、残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係が記憶される。送風熱量の変更量ΔＱoutと、残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係は、例えば、実績データを用いた統計解析処理により得ることができる。
【０１６２】
そして、蓄熱量目標軌道最適化部５０１は、オペレータが決定した送風熱量の変更量ΔＱoutに対応する残熱量指標の変更量Δｚａｎを読み出し、ステップＳ１８０２で読み出した目標値に加算する。
このようにすれば、操業変動や増風があった場合でも、送風期間が終了したときの蓄熱煉瓦の残熱量が小さくなることを防止することができる。
【０１６３】
尚、残熱量指標変更テーブル２１００の替わりに、送風熱量の変更量ΔＱoutと、残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係を示す関係式を用いてもよい。また、送風熱量ではなく、送風温度の変更量（増加量）と残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係と、送風熱量の変更量（増加量）と残熱量指標の変更量Δｚａｎとの関係とを個別に用意してもよい。
【０１６４】
［変形例２］
本実施形態では、炉別目的関数Ｊ2を（１６）式で表現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。
[[変形例２−１]]
例えば、（１６）式の代わりに、以下の（３３）式〜（３５）式を採用してもよい。
【０１６５】
【数７】
2015117389.tif 000009
【０１６６】
（３３）式は、（１６）式の右辺の第１項〜第３項のうち、第２項のみを目的関数として採用したものである。（３４）式は、（１６）式の右辺の第３項に対応するものであり、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,m（ｉ，ｔ）から炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を減算した値が０（ゼロ）以上になるという制約を示す制約式である。（３５）式は、（１６）式の右辺の第１項に対応するものであり、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）と、炉別・サイクル別目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,ref（ｉ，ｔ）との差の絶対値が閾値Ｔｈ3（ｉ）以下であるという制約を示す制約式である。
[[変形例２−２]]
また、例えば、（１６）式の代わりに、以下の（３６）式と前記（３４）式を採用してもよい。
【０１６７】
【数８】
2015117389.tif 000010
【０１６８】
（３６）式は、（１６）式の右辺の第１項〜第３項のうち、第１項と第２項のみを目的関数として採用したものである。
【０１６９】
［変形例３］
炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを用いて炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,pを決定していれば、必ずしも前述した蓄熱量目標軌道最適化部５０１、第１のプロセス状態予測部５０２、最適追従制御部５０３、及び第２のプロセス状態予測部５０４による演算を行わなくてもよい。例えば、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを複数の変数のうちの１つとし、且つ、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,pを決定変数として、目的関数と制約式との少なくとも何れか一方に導入して、最適化計算により、炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,pの最適値を導出してもよい。また、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを表示し、オペレータが、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mを見て、熱風炉１００の操業条件（炉別・サイクル別投入熱量Ｑin,p等）を決定してもよい。
【０１７０】
［変形例４］
目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refが導出されると、導出された目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refを出力（表示）してもよい。オペレータは、この目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refを見て、熱風炉１００の操業条件を決定することもできるからである。このように、必ずしも、操業指令として、現時点以降の投入熱量Ｑin,pを導出する必要はない（最適追従制御部５０３及び第２のプロセス状態予測部５０４の機能は必ずしも必要ではない）。
［変形例５］
所定時間（例えば、数時間）の周期が経過した場合に、目標珪石煉瓦最低温度Ｔsi,refを導出する処理を開始してもよい（図１７のステップＳ１７０１でＹｅｓと判断されるようにしてもよい）。
【０１７１】
［変形例６］
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。
【０１７２】
［変形例７］
（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７０１における炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の予測値Ｔsi,p（ｉ，ｔ）を、炉別・サイクル別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。
【０１７３】
［変形例８］
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。
［変形例９］
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・時間別操業目標値であってもよい）。
また、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。
【０１７４】
［変形例１０］
プロセス状態の予測値として、炉別・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）の代わりに、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値（送風期間終了時の炉別・サイクル別冷風バタフライ弁１２３の開度）の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）を用いてもよい。線形時系列モデルにおいては、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁１２３の開度の最低値の予測値ＫＢp（ｉ，ｔ）を、以下の（３７）式を用いることにより求められる。
【０１７５】
【数９】
2015117389.tif 000011
【０１７６】
（３７）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（３８）式で表される。
ΔＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）＝ＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ＋１）−ＫＢp（ｉ，ｎ＋ｊ）  ・・・（３８）
【０１７７】
ΔＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）は、以下の（３９）式で表される。
ΔＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）＝ＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ）−ＫＢ（ｉ，ｎ＋ｊ−ｘ−１）  ・・・（３９）
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・サイクル別送風温度の予測値ＢＴp（ｉ，ｔ）から、炉別・サイクル別冷風バタフライ弁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。
【０１７８】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、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。
【０１７９】
（請求項との関係）
第１の導出手段、第２の導出手段、第３の導出手段、選択手段、目標蓄熱量導出手段は、例えば、蓄熱量目標軌道最適化部５０１により実現される。
第１の残熱量指標は、例えば、図１１の判定条件の欄に示す残熱量指標で実現され、第２の残熱量指標は、例えば、図１３の判定条件の欄に示す残熱量指標で実現される。
送風期間が終了したときの珪石煉瓦最低温度下限値の変更量は、例えば、炉別・サイクル別珪石煉瓦最低温度の下限値Ｔsi,mの変更量ΔＴsi,mで実現される。
第１のプロセス状態予測手段は、例えば、第１のプロセス状態予測部５０２により実現される。
第１のプロセスモデルは、例えば、（３）式〜（１０）式に示される線形時系列モデルにより実現される。
第１の目的関数は、例えば、（１１）式により実現される。
第２の目的関数は、例えば、（１６）式（請求項４）、（３３）式（請求項５）、又は（３６）式（請求項６）により実現される。
第１の目的関数に対する制約式は、例えば、（１２）式、（１３）式により実現される。
第２の目的関数に対する制約式は、（３４）式、（３５）式により実現される。
最適追従制御手段は、例えば、最適追従制御部５０３により実現される。
第２のプロセス状態予測手段は、例えば、第２のプロセス状態予測部５０４により実現される。
第２のプロセスモデルは、例えば、熱風炉シミュレータにより実現される。
第３の目的関数は、例えば、（１１）式により実現される。
第３の目的関数に対する制約式は、例えば、（１２）式、（１３）式により実現される。
【符号の説明】
【０１８０】
１００    熱風炉
１０１    蓄熱室
１０２    燃焼室
１０３    混冷室
１０９    粘度煉瓦
１１０    ハイアルミナ煉瓦
１１１    珪石煉瓦
３０１    熱風炉制御計算機
５０１    蓄熱量目標軌道最適化部
５０２    第１のプロセス状態予測部
５０３    最適追従制御部
５０４    第２のプロセス状態予測部
【図１】
2015117389.tif 000012
【図２】
2015117389.tif 000013
【図３】
2015117389.tif 000014
【図４】
2015117389.tif 000015
【図５】
2015117389.tif 000016
【図６】
2015117389.tif 000017
【図７】
2015117389.tif 000018
【図８】
2015117389.tif 000019
【図９】
2015117389.tif 000020
【図１０】
2015117389.tif 000021
【図１１】
2015117389.tif 000022
【図１２】
2015117389.tif 000023
【図１３】
2015117389.tif 000024
【図１４】
2015117389.tif 000025
【図１５】
2015117389.tif 000026
【図１６】
2015117389.tif 000027
【図１７】
2015117389.tif 000028
【図１８】
2015117389.tif 000029
【図１９】
2015117389.tif 000030
【図２０】
2015117389.tif 000031
【図２１】
2015117389.tif 000032