(57)【要約】  本発明は、炉室（１０）を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた、加熱可能な、特に再生加熱可能な工業炉（１００）を、制御下で動作させる方法に関し、当該方法は、特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料インジェクタ（２０，２０’）を介して、炉室（１０）内に燃料を導くステップと、気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素を、炉室（１０）へ導くステップとを有し、制御ループを用いて、燃料の供給と、気体の酸素キャリアの供給、特に燃焼空気及び／又は酸素の供給とを制御し、特に自動的に制御し、操作要素を用いて、炉室（１０）への燃料流量の形態の第１の操作可能な操作量、及び／又は、炉室（１０）への気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び／又は酸素流量の形態の第２の操作可能な操作量を調整し、制御ループにおいて、エネルギー所要量（Ｅ）を、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）として求め、エネルギー所要量（Ｅ）を気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）、特に燃焼空気量及び／又は酸素量の量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、燃料の燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）とへ供給し、気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量を、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として求め、燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める。
2018511025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉室（１０）を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた、加熱可能な、特に再生加熱可能な工業炉（１００）を、制御下で動作させる方法であって、
特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料インジェクタ（２０，２０’）を介して、前記炉室（１０）内に燃料を導くステップと、
気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素を、前記炉室（１０）へ導くステップと
を有し、
制御ループを用いて、燃料の供給と、前記気体の酸素キャリアの供給、特に燃焼空気及び／又は酸素の供給とを制御し、特に自動的に制御し、
操作要素を用いて、前記炉室（１０）への燃料流量の形態の第１の操作可能な操作量、及び／又は、前記炉室（１０）への前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び／又は酸素流量の形態の第２の操作可能な操作量を調整し、
前記制御ループにおいて、
エネルギー所要量（Ｅ）を、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）として求め、
前記エネルギー所要量（Ｅ）を前記気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）、特に燃焼空気量及び／又は酸素量の量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、前記燃料の燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）とへ供給し、
所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）と、
直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としての前記エネルギー所要量（Ｅ）と、
所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての理論混合比の燃焼空気／酸素所要量と
の積‐任意選択的に、当該積から侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量を、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として求め、
直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としての前記エネルギー所要量（Ｅ）と、
前記燃料（ＢＳ）の発熱量と
の商‐任意選択的に、当該商に燃料制限による補正及び／又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、前記燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める、方法。
【請求項２】
前記積に関しては、
前記所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）は、技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び／又は、
特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としての前記エネルギー所要量（Ｅ）は、前記炉室（１０）の温度の設定から得られ、及び／又は、
前記所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった理論混合比の燃焼空気／酸素所要量は、長時間調査から得られる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記商に関しては、
特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としての前記エネルギー所要量（Ｅ）は、前記炉室（１０）の温度の設定から得られ、
前記燃料（ＢＳ）の前記発熱量は、当該燃料（ＢＳ）の現時点で求められた発熱量から得られる、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記気体の酸素キャリアの流量、特に前記燃焼空気流及び／又は酸素流の流量は、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として、
前記「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての固定的に予め定まっている理論混合比の燃焼空気／酸素所要量
に追従し、
前記理論混合比の燃焼空気／酸素所要量は、長時間調査から得られるものであり、及び／又は、
燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値としての前記燃料流量は、
前記燃料（ＢＳ）の前記発熱量の可変に設定される逆数に、
前記燃料（ＢＳ）の現時点で求められた発熱量として、単位エネルギーあたりの燃料量として
追従する、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
温度制御については、
前記炉室（１０）の温度（Ｔ）の瞬時値、特に測定された温度（Ｔ）及び／又は計算により求められた温度（Ｔ）の瞬時値との制御偏差から、前記エネルギー所要量（Ｅ）が求められ（２０３）、及び／又は、
前記制御ループ（ＲＳ）に対して操作要素が設けられており、前記炉室温度を制御量とし、かつ、制御器、特にＰＩＤ制御器を備えている前記制御ループ（ＲＳ）内の温度制御部が、当該制御ループ（ＲＳ）に組み込まれている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記炉室（１０）の所望の温度及び／又は前記エネルギー所要量（Ｅ）の設定により、特に前記制御ループ（ＲＳ）内の温度制御部に依存せずに、及び／又は、
上位の温度制御、炉モデルに基づくシミュレーション及び／又はパイロット制御の結果として、
前記エネルギー所要量（Ｅ）が求められる、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記工業炉は蓄熱加熱される工業炉であり、及び／又は、当該方法は、
第１の期間長において前記炉室（１０）へ燃焼空気を導くことと、第２の期間長において、前記少なくとも１つの燃料インジェクタ（２０，２０’）に対応して設けられた左側の蓄熱室（５０）と右側の蓄熱室（５０’）とを用いて、前記炉室（１０）内から燃料とは分離した状態で排気（ＡＧ）を導くこととを、周期的に交互に行うステップ
を有し、
前記左側の蓄熱室（５０）及び前記右側の蓄熱室（５０’）は、前記排気からの熱を再生蓄熱して熱を前記燃焼空気に移動させるように構成されている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記積を考慮し、かつ、任意選択的に、侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いて、乃至、当該侵入空気の値の酸素割合及び／又は当該他の空気補正量の値の酸素割合を差し引いて、前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量が、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として、求められる、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記侵入空気を差し引くこと、乃至、前記侵入空気の特定の値の酸素割合を差し引くことに関する前記任意選択肢は、
前記侵入空気を、乃至、前記侵入空気の前記特定の値の前記酸素割合を、加算又は減算により考慮することに関するものである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記侵入空気の前記特定の値ｇは、測定された空気／酸素過剰率（プロセス値ＰＶ＿ＬＡＭＢＤＡ）に、前記単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての一定に定まった理論混合比の燃焼空気／酸素所要量（ＬＭＩＮＥ）を乗算し、瞬時値としての前記炉内へのエネルギー投入量（Ｅ）を乗算した積から、
特に燃焼室の終端における連続的な排気分析、有利には、排気を導く蓄熱室の排気通路内又は頂部における連続的な排気分析の結果として
前記炉の入口における独立して測定された空気量（燃焼空気のプロセス値ＰＶ＿ＬＵＦＴ）を差し引いたものから得られる、
請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記侵入空気の前記特定の値の時間的推移、乃至、前記侵入空気の前記特定の値それぞれの酸素割合の時間的推移を求め、特に測定し及び／又は導き出し、
前記時間的推移を平滑化し、又は、補償手法を用いて、特に統計的手法又は誤差補償手法を用いて処理し、特に、当該平滑化又は処理に際しては、
前記平滑化又はこれに類する補償の定式は、前記侵入空気のモデルベースの関数特定から得られ、
特に、前記侵入空気乃至前記侵入空気の前記特定の値の酸素割合を、炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）と、前記蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）と、前記蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と、前記炉の周囲の温度（Ｔ＿Ｕ）との関数として求め、特にＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求める、
請求項８から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
空気補正量のさらなる考慮、乃至、当該空気補正量の値の酸素割合のさらなる考慮に関する前記任意選択肢は、
前記エネルギー所要量（Ｅ）の許容誤差を考慮し、及び／又は、
前記エネルギー所要量を、調整可能な許容誤差量だけ低減させ、
特に、前記許容誤差量の大きさを少なくとも、前記燃料のエネルギー含有量の測定の不正確さが前記気体の酸素キャリアの流量の目標値、特に前記燃焼空気流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は前記酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値を変化させない大きさにする、
請求項８から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記工業炉又は制御対象の炉領域の技術的に必要なエネルギー所要量（Ｅ）の目標量として、有利には熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特に可変の熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、前記エネルギー所要量（Ｅ）を求め、及び／又は、
かかるエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）は、有利には熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特に可変の熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）と熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）との商（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）として求められ、
有利には前記エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に代えて前記商（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）が、前記燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は前記酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）及び／又は前記燃料ガス体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）を求めるために用いられる、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記商を考慮して、かつ、任意選択的に燃料制限及び／又は他の燃料補正による補正を行って、前記燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める、
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記燃料制限に関する前記任意選択肢は、
前記燃料量の許容誤差を考慮し、及び／又は、
燃焼空気及び／又は酸素のプロセス値を調整可能な許容誤差量（ＴＬＺ）だけ増加させて燃焼空気流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値によって除算した商（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）／ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ、ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）／ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）から形成された係数によって、燃料の目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）を制限し、特に制限係数を下方向に１．０まで制限すべきであり、
及び／又は、前記許容誤差量（ＴＬＺ）は、前記燃焼空気量流量（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の測定結果の不可避の変動が前記目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＳＴＯＦＦ）に影響を及ぼさないように、乃至、燃焼空気／酸素量流量（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ，ＰＶ＿ＯＸＹＧＥＮ）の測定結果の不可避の変動が前記目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＳＴＯＦＦ，ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）に影響を及ぼさないように調整される、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
他の燃料補正に関する前記任意選択肢は、
燃料の目標値、特に燃料ガスの目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）の補正の他にさらに、排気量の変化による前記エネルギー所要量の変化を考慮した補正係数を適用し、及び／又は、
単位エネルギーあたりの理論混合比の排気体積の量（ＡＭＩＮＥ）を形成し、当該量の変化を元の前記エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に反映させる、
請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）は、
技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び／又は、
理論混合比付近又は理論混合比未満の燃焼（λ≦１）の観点において調整される、
請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
炉室（１０）を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた、加熱される工業炉（１００）、特に再生加熱される工業炉（１００）の動作を制御するための開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置であって、
前記開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置は、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法を実施するように構成されており、
前記開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置は制御モジュールを備えており、
前記制御モジュールは、
エネルギー所要量（Ｅ）を、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）として求めるためのモジュール（２０３）と、
前記エネルギー所要量（Ｅ）を気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）、特に燃焼空気量及び／又は酸素量の量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、燃料の燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）とへ供給するための制御接続部と、
所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）と、
直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）と、
所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての理論混合比の燃焼空気／酸素所要量と
の積‐任意選択的に、当該積から侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、燃焼空気流量を、特に前記気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として求める、前記気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、
直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としての前記エネルギー所要量（Ｅ）と、
前記燃料（ＢＳ）の発熱量と
の商‐任意選択的に、当該商に燃料制限による補正及び／又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、前記燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める、前記燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）と
を備えている、開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置。
【請求項１９】
炉室（１０）を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた加熱可能な工業炉（１００）、特に再生加熱可能な工業炉（１００）であって、
特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料インジェクタ（２０，２０’）を介して、前記炉室（１０）内に燃料を導く導路と、
気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素を前記炉室（１０）へ導く導路と
を備えており、
制御ループを用いて、燃料の供給と、前記気体の酸素キャリアの供給、特に燃焼空気及び／又は酸素の供給とが制御され、特に自動的に制御され、
操作要素を用いて、前記炉室（１０）への燃料流量の形態の第１の操作可能な操作量、及び／又は前記炉室（１０）への前記気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び／又は酸素流量の形態の第２の操作可能な操作量が調整され、
請求項１８に記載の開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置の前記制御モジュールを備えている
ことを特徴とする開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に再生加熱される工業炉を制御下で動作させる方法、開ループ制御及び閉ループ制御装置、並びに、加熱可能な工業炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
基本的に、冒頭に述べた分野の工業炉は、ガラス製造における使用に限定されている。例えば、冒頭に述べた分野の工業炉は、金属製造等においても使用することができる。しかし、冒頭に述べた分野の再生式工業炉は、ガラス製造においてガラスの溶融のために特に適していることが判明している。
【０００３】
特に再生加熱される工業炉では通常、燃料と、気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素とは、別個に供給されるので、１つの共用のバーナを介して燃焼空気及び／又は酸素を供給するバーナ調整とは異なり、特殊な開ループ制御や閉ループ制御が必要となる。
【０００４】
従来は、再生式ガラス溶融炉の制御‐具体的には通常は、制御対象としての炉室内の上部炉を介しての開ループ制御による再生式ガラス溶融炉の制御‐は、炉温度の調整、具体的には通常は上部炉温度の調整を目的とする、例えばＰＩＤ制御器等の制御器にのみ委ねられ、この制御器の出力は、燃料量自体を表すか、又は、燃焼空気量を表す。燃焼空気を表す場合には、燃料量は、調整可能な比率でこの燃焼空気量に追従する。従って、かかる調整の出力側には、常に燃料量がある。
【０００５】
一般的に広まっている実務では、測定対象の炉、炉温度の検出可能な変化を補償して、目標温度を可能な限り一定に維持するため、工業炉への燃料としての燃料ガスの投入がプラント運転作業員によって手動で、又は、自動制御器によって連続的に補正される。ここで燃料ガスのエネルギー含有量の変動が生じている場合には、プラント運転作業員又は温度制御器は、所定の目標温度を遵守できるようにこの変動も補償することが期待される（その場合には、所要燃料ガス量を選択することによって変動を補償する）。
【０００６】
しかし、工業炉の蓄熱能力が、その被加熱物も含めて高いので、温度変化は大抵、数時間後に初めて観測可能となり、その補正も長時間又は比較的長時間を要する。というのも、適応調整された燃料ガス量は、制御アルゴリズムによって初めて発見されるはずだからである。例えば独国特許出願公開第１０２０１００４１１５５号明細書（DE 10 2010 041 155 A1）から、温度制御に基づく同出願人の特に有利な制御方法が公知となっている。同文献では特に、不要な変動が無く、かつ、場合によっては蓄熱室の熱平衡が無い、安定的かつ一様な燃料流が、効率的な加熱の前提条件である旨が説明されている。
【０００７】
燃料ガスの発熱量測定が存在する場合、又は、エネルギー含有量の他のオンライン測定の場合には、燃料ガスの発熱量の測定された変化又は「ウォッベ」指数に応じて、燃料ガス量の目標値を手動で又は自動的に調整することが通常である。しかし、燃料ガスと燃焼空気との空気比は変化しないことが広く普及している。
【０００８】
旧東ドイツ国経済特許第２１３７４６号明細書（DD 213 746）に、特に都市ガス用のガス空気混合気を最適化するための方法が記載されている。当該方法では具体的には、排気中のＯ２含有率と燃料ガスの「ウォッベ」指数とに依存して燃料空気混合を変化させる。こうするためには、測定された「ウォッベ」指数変化を燃料ガス供給の制御に反映させ、同時に、燃料体積流量、「ウォッベ」指数、及び測定されたＯ２含有率も、燃焼空気の目標値の補正として反映させる。しかし、先に燃料ガス量の制御技術的な補正を行い、その後に燃焼空気量の制御技術的な補正を再度行うことは、経験上、特に理論混合比付近の燃焼に関しては、不所望の制御精度の原因となり、上述の方法では、排気中の測定されたＯ２濃度をさらに反映させることによって、このような不所望の制御精度が事後的に元通りに補正されることが明らかである。かかる方法は、理論混合比付近の燃焼又は所望の理論混合比未満での燃焼が一層重要である事例にはもはや適さなくなる。
【０００９】
工業炉には、変動する組成の燃料ガスが供給されることが多くなってきている。というのも、種々の供給源からの燃料ガスを混合することが一層多くなってきており、例えばロシアからの天然ガス、北海からの天然ガス、北アフリカからの天然ガス、フラッキングからの天然ガス等を混合することが一層多くなってきているからである。
【００１０】
燃料ガス組成の変動は、
・工業炉内に導入されるエネルギー流量と、
・対応する燃焼空気又は酸素所要量と、
・異なるガス密度に起因する燃料ガス体積流量測定の正確さと、
・炉室内から出る排気流によって熱損失が変化することに基づく火炎の熱効率と、
・火炎衝撃に対する工業炉内の火炎の燃焼振動と
に同時に影響を及ぼす。
【００１１】
しかし、従来の制御方法は過度に緩慢であることが判明している。特に従来の制御方法では、測定可能な燃料ガス変動に対して予測的な応答を保証することができず、具体的には、例えば非常に遅い時期に、場合によっては数時間も後で観察される炉温度の変化に対して初めて応答することができる。
【００１２】
さらに、一定の燃焼を保証するためには、燃料投入と酸素乃至燃焼空気の調量とを同時に補正する必要があることも考慮しなければならない。この点については、例えば窒素酸化物の排出量及びエネルギー消費量を少なく抑えるために燃焼運転を理論混合比付近に近づけるほど、工業炉はかかる問題に影響を受けやすくなる。
【００１３】
さらに、燃料ガスのエネルギー含有量のオンライン測定と、同時に行われる単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量のオンライン測定とによって、そのために必要な測定機器技術及びその精度に厳しい要求が課されることに留意しなければならず（ガスクロマトグラフ）、比較的小規模及び中規模のプラントの場合、この要求を満たすことはしばしば、過度なコストに繋がることが多い。
【００１４】
よって望ましいのは、燃料ガスの発熱量の高信頼性のオンライン測定だけで燃料ガスと酸素及び／又は燃焼空気との双方の調量を保証でき、一定かつ最適な燃焼状態を保証するのに適した制御方法である。例えば独国特許出願公開第１０２０１００４１１５７号明細書（DE 10 2010 041 157 A1）から、特に理論混合比付近の燃焼又は所望の理論混合比未満の燃焼が一層重要になる事例にも対応した、同出願人の特に有利な制御方法が公知となっている。上掲の制御方法は、変動的な侵入空気を補償するために使用される侵入空気指示値を用いた空気率制御を行うものである。ここでは、再生燃焼式の工業炉における制御されない侵入空気流入又は制御されない侵入空気損失の反復する典型的な傾向パターンを観察することができ、これは、空気比の緩慢な漸次補正では補償できないか又は完全には補償できず、また、空気比を迅速に補正すると、工業炉の不都合な制御ダイナミクスとなって失敗してしまうとの認識も得られている。
【００１５】
使用時に燃料ガス組成の変動が生じた場合、これは侵入空気の変動であると解釈されて補正される。かかるアプローチは正しい方向に作用するものの、種々の物理的現象（例えば真の侵入空気量の変化及び燃料ガス組成の変動に起因する単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量の変化）が混ざり合ったものによって、制御の精度又はダイナミクスに問題が生じやすい。
【００１６】
よって、種々の制御量において真の侵入空気量の変動が及ぼす影響と燃料ガス組成の変動が及ぼす影響とが、同時に作用するように補償される制御方法も望まれる。かかる制御方法は、精度変動に対して可能な限りロバストであり、可能な限り影響を受けにくい必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００４１１５５号明細書
【特許文献２】旧東ドイツ国経済特許第２１３７４６号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１００４１１５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、冒頭に述べた問題をいかなる場合においても定式により解消又は低減できる制御方法及び制御装置を実現することである。特に本発明の課題は、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた特に再生加熱式の工業炉を制御下で動作させるための改善された方法及び装置と、そのために構成された制御部と、改善された再生加熱式の工業炉と、改善された制御装置とを実現することである。
【００１９】
有利には本方法及び本装置は、燃料組成の変動時、特に燃料ガス組成の変動時にも効果的でなければならない。有利には本方法及び本装置は、理論混合比付近の燃焼又は所望の理論混合比未満の燃焼が一層重要になる事例でも効果的でなければならない。特に本方法及び本装置の制御方法は、燃料組成、特に燃料ガス組成、及び／又は、精度変動に対して、可能な限りロバストであり、可能な限り影響を受けにくいものでなければならない。制御方法は特に、燃料ガスの発熱量の高信頼性のオンライン測定だけで、改善された特に一定かつ最適な燃焼状態を保証するために適した燃料ガスと酸素及び／又は燃焼空気との双方の調量を保証できるものでなければならない。
【００２０】
本願明細書に記載された数式記号（通常は括弧内に記載されている）は、説明のために供されるものであるが、実際に権利請求されている対象についていかなる限定をも意味するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
方法についての上記課題は、請求項１の、特に再生加熱される工業炉を制御下で動作させる方法によって解決される。
【００２２】
本発明は、炉室（１０）を有する加熱される工業炉（１００）を制御下で動作させる方法に関する。これは有利には、炉室（１０）を有する再生加熱される工業炉（１００）とすることができる。有利には、炉室は溶融槽、特にガラス用の溶融槽を備えることができる。
【００２３】
本方法は、
・特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料インジェクタを介して、炉室内に燃料を導くステップと、
・気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素を、炉室へ導くステップと
を有し、
・制御ループを用いて、燃料の供給と気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素の供給とを、特に自動的に制御し、
・操作要素を用いて、炉室への燃料流量の形態の第１の操作可能な操作量、及び／又は、炉室への気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び／又は酸素流量の形態の第２の操作可能な操作量を調整する。
【００２４】
本発明では制御ループにおいて、
・エネルギー所要量（Ｅ）を、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）として求め、
・エネルギー所要量（Ｅ）を気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）、特に燃焼空気量及び／又は酸素量の量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、燃料の燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）とへ供給し、
・所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）と、
・直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）と、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての理論混合比燃焼空気／酸素所要量と
の積‐任意選択的に、これから侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量を、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として求め、
・直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）と、
・燃料（ＢＳ）の発熱量と
の商‐任意選択的に、これに燃料制限による補正及び／又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める。
【００２５】
有利には上述の積に関しては、
・所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）は、技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び／又は、
・特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）は、炉室（１０）の温度の設定から得られ、及び／又は、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった理論混合比燃焼空気／酸素所要量は、長時間調査から得られる。
【００２６】
有利には上述の商に関しては、
・特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）は、炉室（１０）の温度の設定から得られ、
・燃料（ＢＳ）の発熱量は、燃料（ＢＳ）の現時点で求められた発熱量から得られる。
【００２７】
装置に関する前記課題は、請求項１８の開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置によって解決される。特に当該開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置は、本発明の思想及び／又はその発展形態による方法を実施するように構成されている。
【００２８】
炉室を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた再生加熱される工業炉の動作を制御するための開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置は、本発明では制御モジュールを備えており、当該制御モジュールは、
・エネルギー所要量（Ｅ）を、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）として求めるためのモジュール（２０３）と、
・エネルギー所要量（Ｅ）を気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）、特に燃焼空気量及び／又は酸素量の量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、燃料の燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）とへ供給するための制御接続部と、
・所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）と、
・直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）と、
・所定の、特に「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての理論混合比燃焼空気／酸素所要量と
の積‐任意選択的に、これから侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いたもの‐を考慮して、燃焼空気流量を、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として求める、気体の酸素キャリアの量制御部（ＶＢ‐Ｒ）と、
・直接的に、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）としてのエネルギー所要量（Ｅ）と、
・燃料（ＢＳ）の発熱量と
の商‐任意選択的に、これに燃料制限による補正及び／又は他の燃料補正を施したもの‐を考慮して、燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める、燃料量制御部（ＢＳ‐Ｒ）と
を備えている。
【００２９】
本発明の思想は、請求項１８の工業炉にも通じており、特に当該工業炉は、本発明の思想及び／又はその発展形態による方法に従って動作するように構成されている。
【００３０】
本発明は特に、炉室を備えた、特にガラス用の、特に溶融槽を備えた再生加熱可能な工業炉に関し、当該工業炉は、
・特にほぼ燃焼空気無しで、燃料を噴射するように構成された少なくとも１つの燃料インジェクタを介して、炉室内に燃料を導く導路と、
・気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素を炉室へ導く導路と
を備えており、
・制御ループを用いて、燃料の供給と気体の酸素キャリア、特に燃焼空気及び／又は酸素の供給とを、特に自動的に制御し、
・操作要素を用いて、炉室への燃料流量の形態の第１の操作可能な操作量、及び／又は、炉室への気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流量の形態及び／又は酸素流量の形態の第２の操作可能な操作量を調整し、
前記工業炉はさらに、
・本発明の思想による、特に請求項１６に記載の開ループ制御及び／又は閉ループ制御装置の制御モジュール
を備えている。
【００３１】
「燃料」とは、特に燃料ガスをいう。オイル等の他の燃料、例えば燃油又はこれに類するものも、工業炉の動作に用いることができる。燃料ガスと燃料油との混合物も可能である。
【００３２】
「インジェクタ」とは特に、炉室の直ぐ手前において供給区間内にて、又は、炉室内にて、燃料を、特に燃焼空気から分離した状態で噴射するように構成された噴射装置をいう。燃焼空気と燃料との混合は、炉室内にて初めて行われる。
【００３３】
炉室は特に、上部炉と下部炉とを有する。下部炉は特に、ガラス溶融槽等を備えている。
【００３４】
「気体の酸素キャリア」とは、本願では特に空気（燃焼空気）又は酸素、即ち、酸素割合が９９％超である気体をいう。即ち、一般的に、例えば２０．９４％の割合の酸素を含む空気、酸素割合がほぼ１００％の工業用酸素、また、例えば酸素割合が２１〜２５％の酸素富化された燃焼空気、又は、例えば１７〜２１％の酸素割合の、排気により希釈化された燃焼空気等の、気体の酸素キャリアをいう。よって、以下にて「単位エネルギーあたりの燃焼空気／酸素所要量」という場合には、上述のことに応じて、燃焼空気の所要量、燃焼空気流量、燃焼空気量制御、乃至、‐追加的又は代替的のいずれかで選択的に‐燃焼酸素の所要量、燃焼酸素流量、燃焼酸素量制御、燃焼酸素所要量も意味する。その点においては本願では、空気と酸素とは非常に良好に区別すべきものである。しかし、基本的には、本願において、例えば「空気」のみ又は「酸素」のみについての説明がある場合には、‐追加的又は代替的のいずれかで選択的に‐例えば他方の気体の酸素キャリアも対象となる。
【００３５】
本発明の他の有利な実施形態は従属請求項から導き出すことができ、方法及び／又は制御装置及び／又は工業炉の上記にて説明した思想を課題提起において、また他の利点の観点において実現する、具体的に有利な手段を提供する。
【００３６】
有利には、（本発明の思想の燃焼空気関連の側面に関する）本発明の一実施形態は、燃料組成、特に燃料ガス組成の変動を予測的に補償することにより、工業炉の、又は、工業炉の部分領域の燃料、特に燃料ガスと、燃焼空気とを制御する方法に関する。本実施形態では特に、燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の目標値が、単位エネルギーあたりの燃焼空気量の固定比（ＬＭＩＮＥ）のエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に所望の空気過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）の目標値を乗算したものに追従し、かつ、燃料流量の目標値、特に燃料ガス流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）の目標値が当該エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に可変比で追従する。これは、単位燃料ガス体積あたりのエネルギーとしての現時点で測定されている真発熱量の逆数から形成されるものである。
【００３７】
有利には、（酸素関連の側面に関する）本発明の一実施形態は、燃料ガス組成の変動を予測的に補償することにより、工業炉の、又は、工業炉の部分領域の燃料、特に燃料ガスと、酸素とを制御する方法に関する。本実施形態では特に、酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値が、単位エネルギーあたりの酸素量の固定比（ＯＭＩＮＥ）のエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に所望の酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）の目標値を乗算したものに追従し、かつ、燃料ガス流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）の目標値が当該エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に可変比で追従する。これは、単位燃料ガス体積あたりのエネルギーとしての現時点で測定されている真発熱量の逆数から形成されるものである。
【００３８】
有利には、
・気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量が、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として、「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）として一定に定まった、固定的に予め定まっている単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての理論混合比燃焼空気／酸素所要量に追従する。これは、長時間調査から得られるものである。
【００３９】
追加的又は代替的に、
・燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値としての燃料流量は、
・燃料（ＢＳ）の発熱量の可変に設定される逆数に、
・燃料（ＢＳ）の現時点で求められた発熱量として、単位エネルギーあたりの燃料量として
追従する。
【００４０】
有利には温度制御については、
・炉室の温度（Ｔ）の瞬時値、特に測定された温度（Ｔ）及び／又は計算により求められた温度（Ｔ）の瞬時値との制御偏差から、エネルギー所要量（Ｅ）が求められる。これと共に又はこれに代えて、
・制御ループ（ＲＳ）に対して操作要素が設けられており、炉室温度を制御量とし、かつ、制御器、特にＰＩＤ制御器を備えている制御ループ（ＲＳ）内の温度制御部が、制御ループ（ＲＳ）に組み込まれている。
【００４１】
有利には、
・炉室の所望の温度及び／又はエネルギー所要量（Ｅ）の設定により、特に制御ループ（ＲＳ）内の温度制御部に依存せずに、及び／又は、
・上位の温度制御、炉モデルに基づくシミュレーション及び／又はパイロット制御の結果として、
エネルギー所要量（Ｅ）が求められる。
【００４２】
有利には、工業炉は蓄熱加熱される工業炉であり、及び／又は、当該方法は、
・第１の期間長において炉室へ燃焼空気を導くことと、第２の期間長において、少なくとも１つの燃料インジェクタに対応して設けられた左側の蓄熱室と右側の蓄熱室とを用いて、炉室内から燃料とは分離した状態で排気（ＡＧ）を導くこととを、周期的に交互に行うステップ
を有する。左側の蓄熱室及び右側の蓄熱室は、排気からの熱を再生蓄熱して熱を燃焼空気に移動させるように構成されている。
【００４３】
有利には、上述の積を考慮し、かつ、任意選択的に、侵入空気及び／又は他の空気補正量を差し引いて、乃至、侵入空気の値の酸素割合及び／又は他の空気補正量の値の酸素割合を差し引いて、気体の酸素キャリアの流量、特に燃焼空気流及び／又は酸素流の流量が、特に気体の酸素キャリアの流量のプロセス値として、特に燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）のプロセス値として、求められる。
【００４４】
有利には、侵入空気を差し引くこと、乃至、侵入空気の値の酸素割合を差し引くことに関する上述の任意選択肢は、
・侵入空気乃至侵入空気の値の酸素割合を加算若しくは減算により考慮し、及び／又は、
・これは、空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）の目標値と、測定された空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）とを簡素に比較することにより得られ、
・特に、燃焼室の終端における連続的な排気分析の結果としてである。
【００４５】
このことに関する（燃焼空気関連の）一実施形態は、燃料ガス体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の形成された目標値を、特定の値（侵入空気）だけ（加算により）増大させ又は（減算により）減少させる方法に関するものであり、当該特定の値（侵入空気）は、制御下にない全ての流入量−制御下にない流出量と、燃焼空気流量の繰り返し可能なシステム測定精度との総和を表すものである。特定の値（侵入空気）は、特に燃焼室の終端における連続的な排気分析の結果、例えば排気を導く蓄熱室の頂部又は排気を導く蓄熱室内部又は排気を導く通路内における連続的な排気分析の結果として得ることができる。基本的には、測定された空気過剰率（プロセス値ＰＶ＿ＬＡＭＢＤＡ）（場合によっては、任意選択的に、空気過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）の目標値）と、例えば工業炉内における燃焼空気の実際の使用との簡素な比較に使用することができる。
【００４６】
これに応じて、このことに関する（酸素関連の）一実施形態は、酸素流量ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮの形成された目標値を、特定の値（侵入空気）の酸素割合だけ減少させる方法に関するものであり、当該特定の値（侵入空気）は、制御下にない全ての流入量−制御下にない流出量と、酸素流量の繰り返し可能なシステム測定精度と不純度との総和を表すものである。侵入空気の特定の値は、基本的に、特に燃焼室の終端における連続的な排気分析の結果としての測定された空気過剰率及び／又は酸素過剰率（ＰＶ＿ＬＡＭＢＤＡ）（場合によっては、任意選択肢として、空気過剰率及び／又は酸素過剰率の目標値（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ））と、例えば工業炉における燃焼空気の実際の使用との簡素な比較から得られる。
【００４７】
有利な一実施形態では、侵入空気の特定の値は、測定された空気／酸素過剰率（プロセス値ＰＶ＿ＬＡＭＢＤＡ）に、単位エネルギーあたりの空気／酸素量としての一定に定まった理論混合比の燃焼空気／酸素所要量（ＬＭＩＮＥ）を乗算し、瞬時値としての炉内へのエネルギー投入量（Ｅ）を乗算した積から、炉の入口における独立して測定された空気量（燃焼空気のプロセス値ＰＶ＿ＬＵＦＴ）、特に燃焼室の終端における連続的な排気分析、有利には、排気を導く蓄熱室の排気通路内又は頂部における連続的な排気分析の結果としての当該空気量を差し引いたものから得ることができる。
【００４８】
任意選択的に、場合によっては、エネルギー投入量に代えて、エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）と熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）との商（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）を使用することができる。
【００４９】
特に有利には、
・侵入空気の特定の値の時間的推移、乃至、侵入空気の特定の値それぞれの酸素割合の時間的推移を求め、特に測定し及び／又は導き出し、
・時間的推移を平滑化し、又は、補償手法を用いて、特に統計的手法又は誤差補償手法を用いて処理し、特に、当該平滑化又は処理に際しては、
・平滑化又はこれに類する補償のための定式は、侵入空気のモデルベースの関数特定から得られる。
【００５０】
有利には、侵入空気乃至侵入空気の特定の値の酸素割合は、炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）と、蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）と、蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と、炉の周囲の温度（Ｔ＿Ｕ）との関数として求めることができ、特にＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求めることができる。
【００５１】
追加的又は代替的に、特に有利な一実施形態では、侵入空気を差し引くこと、乃至、侵入空気の特定の値の酸素割合を差し引くことに関する上記の任意選択肢は、侵入空気を、乃至、侵入空気の特定の値の酸素割合を、加算又は減算により考慮することに関するものであることが、有利であることが判明している。よって、かかるアプローチは、特に有利な一実施形態では侵入空気のモデルベースの関数特定を用いて支援することができる。有利には、侵入空気乃至侵入空気の特定の値の酸素割合は、炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）と、蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）と、蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と、炉の周囲の温度（Ｔ＿Ｕ）との関数として求められ、特にＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求められる。
【００５２】
本実施形態は、再生加熱式の工業炉の場合、冒頭に述べた、独国特許出願公開第１０２０１００４１１５７号明細書から公知である、制御下にない侵入空気流入又は制御下にない侵入空気損失の典型的な繰り返し傾向パターンは、常に炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）と蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）と蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と炉の周囲の温度（Ｔ＿Ｕ）との相互作用に帰することができるものであるとの認識を得ており、よって特に、侵入空気は関数ＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求められる。
【００５３】
よって、侵入空気はこの場合には測定され、その常に基本的な推移乃至傾向（傾向パターン）は、有利には閉ループ制御及び／又は開ループ制御において、工業炉の格納されたモデルの上掲の基本量を考慮して、常に傾向パターンで予測及び／又は考慮することができる。
【００５４】
こうするために具体的には、侵入空気の加算又は減算による考慮、乃至、侵入空気の特定の値の酸素割合の加算又は減算による考慮を行い、ここで、侵入空気の値の時間的推移、乃至、侵入空気の特定の値それぞれの酸素割合の時間的推移を求め、特に測定し、有利には、空気／酸素過剰率の目標値（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）と、測定された空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）との簡素な比較から導き出される。時間的推移は平滑化され、特に統計的手法又は誤差補償手法を用いて平滑化される。つまり基本的には、上述のようにして求められた侵入空気推移には大きな変動が生じ、これは今のところ、統計的であると考えられるものである。よって時間的推移は、平滑化又は補償された波形にのみなることが、制御プロセスに入力されるために有利である。平滑化は、侵入空気の時間的推移に基づいて純粋に統計的に行うことが可能であり、及び／又は、最小自乗誤差手法を用いて線形補間又は多項式補間によって、例えば補償直線を基準として行うことが可能である。かかる平滑化は、さらに改善することができる。というのも、純粋に統計的な平滑化は誤差を有し得るものであり、傾向パターンが時間的に変化する場合、補間手法はむしろ不安定になり、特に複数の異なる燃焼期間について不安定となり得るものだからである。しかし、本実施形態においては、平滑化のための定式化として侵入空気のモデルベースの関数特定が有用となり得るとの認識が得られている。特に、侵入空気乃至侵入空気の特定の値の酸素割合は、炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）と、蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）と、蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と、炉の周囲の温度（Ｔ＿Ｕ）との関数として求めることができ、特にＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求まる。かかる関数は、変化する傾向パターンも考慮したものである。
【００５５】
侵入空気関数のモデルには、特に、侵入空気の時間的に求められた値による真の侵入空気推移の平滑化のための定式として、以下のモデル仮定が用いられる。まず、モデルは有利には、侵入空気が炉圧と蓄熱室底部の圧力乃至炉外の外圧との圧力差に起因して生じることを前提とする。簡単にいうとその傾向は、炉圧が低下すると蓄熱室底部の圧力乃至炉外の外圧が優勢となり、さらに空気を侵入空気として炉内に押し込めることができるようになる、というものであると考えられる。即ち、当該モデルアプローチは、炉圧が低下すると侵入空気の平滑レベルはどちらかというと上昇し、乃至、炉圧が上昇すると侵入空気の平滑レベルはどちらかというと下降する、という方向性になっている。モデル仮定はさらに、蓄熱室内の燃焼空気の温度は当該燃焼空気の密度に影響を及ぼすこと、及びその点において、周期的に繰り返される温度変化の場合には蓄熱室内の空気の密度も周期的に変化することを前提とする。よって、このことにより、蓄熱室内の空気の周期的に繰り返される密度変化が生じることによって、蓄熱室内の圧力の変調も生じることとなる。この周期的な温度発生は基本的に、蓄熱室内から燃焼空気が周期的に繰り返し炉内に流入し、これにより蓄熱室から熱が放出されることにも基づく。その結果、当該モデルは、蓄熱室内の空気の冷却が増大するにつれて当該空気の密度が上昇し、これに応じて侵入空気流入が減少すること、乃至、その逆が成り立つことを認識したものとなっている。かかるモデルにより、全体的に炉圧が比較的低く、かつ、蓄熱室内の温度が比較的高い場合には、侵入空気流入を引き上げ、乃至、蓄熱室内の空気の温度が低下し、これにより当該空気の密度が低下した場合、又は、炉圧が上昇した場合、侵入空気流入を引き下げる平滑化手法が達成される。簡単にいうと、上記の条件に従い、侵入空気のモデルベースの関数特定による平滑化手法を用いて、蓄熱室の一種の暖炉モデルが作成され、当該モデルを介してフィルタリングされた侵入空気推移を気体の酸素キャリアの量的制御に入力できるように、この暖炉モデルを侵入空気流入のモデリングに用いることができる。
【００５６】
有利には、空気補正のさらなる考慮、乃至、空気補正の値の酸素割合のさらなる考慮に関する上述の任意選択肢は、
・エネルギー所要量（Ｅ）の許容誤差を考慮し、及び／又は、
・エネルギー所要量を、調整可能な許容誤差量だけ低減させ、
・特に、許容誤差量の大きさを少なくとも、燃料のエネルギー含有量の測定の不正確さが気体の酸素キャリアの流量の目標値、特に燃焼空気流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値を変化させない大きさにする。
【００５７】
このことに関する（燃焼空気関連の）一実施形態は、燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の目標値がエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）とエネルギーのプロセス値（ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）とから得られる最大値に追従する方法に関し、当該方法では、調整可能な許容誤差量だけプロセス値（ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）を低減させる。有利には、この調整可能な許容誤差量の大きさを少なくとも、燃料ガスのエネルギー含有量の測定の不正確さが燃焼空気流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の目標値を変化させない大きさにする。
【００５８】
このことに応じて、このことに関する（酸素関連の）一実施形態は、酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値がエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）とエネルギーのプロセス値（ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）とから得られる最大値に追従する方法に関し、当該方法では、調整可能な許容誤差量だけプロセス値ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥを低減させる。有利には、この調整可能な許容誤差量の大きさを少なくとも、燃料ガスのエネルギー含有量の測定の不正確さが酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値を変化させない大きさにする。
【００５９】
追加的又は代替的に、特に有利な一実施形態では、工業炉又は制御対象の炉領域の技術的に必要なエネルギー所要量（Ｅ）の目標量として、有利には熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特に可変の熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、エネルギー所要量（Ｅ）を求めることが有利であることが判明している。特に、追加的又は代替的に、有利には熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特に可変の熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）を考慮して、特にエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）と熱効率（μ＿ｔｈｅｒｍ）との商（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）として、上述のエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）を求めることができる。有利には、燃焼空気体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素体積流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）を求めるために、エネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に代えて商（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）を用いることができる。本実施形態は有利には、好適には時間的に変化する熱効率が、エネルギー所要量の甘受しなければならない変動を既に有利に考慮できること、上述の許容誤差量によっては考慮できない変動を、常に有利に考慮できることを認識したものとなっている。このことは特に、排気及び空気の流入出によって引き起こされる熱所要量の変化のような熱所要量の変化に当てはまるものである。よって熱効率は、炉温度、並びに、周囲温度及び排気、並びに、燃焼空気のエネルギー流出入とのセット及び／又は関数として表現することもできる。
【００６０】
特に有利な一実施形態では、上述の商を考慮して、かつ、任意選択的に燃料制限及び／又は他の燃料補正による補正を行って、燃料流量を、特に燃料体積流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）のプロセス値として求める。
【００６１】
有利には、燃料制限に関する上述の任意選択肢は、
・燃料量の許容誤差を考慮し、及び／又は、
・燃焼空気及び／又は酸素のプロセス値を調整可能な許容誤差量（ＴＬＺ）だけ増加させて燃焼空気流量（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は酸素流量（ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）の目標値によって除算した商（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）／ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ、ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）／ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）から形成された係数によって、燃料の目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）を制限し、特に制限係数を下方向に１．０まで制限すべきであり、
・及び／又は、許容誤差量（ＴＬＺ）は、燃焼空気量流量（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の測定結果の不可避の変動が目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＳＴＯＦＦ）に影響を及ぼさないように、乃至、燃焼空気／酸素量流量（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ，ＰＶ＿ＯＸＹＧＥＮ）の測定結果の不可避の変動が目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＳＴＯＦＦ，ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ）に影響を及ぼさないように調整される。
【００６２】
これに関連する（燃焼空気関連の）一実施形態は、燃焼空気のプロセス値を調整可能な許容誤差量（ＴＬＺ）だけ増加させて、燃焼空気流量の目標値によって除算した商（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）／ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）から形成された係数だけ、燃料ガスの目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）を制限する方法に関し、この制限係数は、下方向に１．０まで制限し得るものであり、燃焼空気量流量（ＰＶ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）の測定結果の不可避の変動が目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＳＴＯＦＦ）に影響を及ぼさないように、許容誤差量（ＴＬＺ）は制限される。
【００６３】
有利には、他の燃料補正に関する上記任意選択肢は、
・燃料の目標値、特に燃料ガスの目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）の補正の他にさらに、排気量の変化によるエネルギー所要量の変化を考慮した補正係数を適用し、及び／又は、
・単位エネルギーあたりの理論混合比の排気体積の量（ＡＭＩＮＥ）を形成し、その変化を元のエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に反映させる。
【００６４】
このことに関する一実施形態は、燃料ガスの目標値（ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ）の補正の他にさらに、排気量の変化によるエネルギー所要量の変化を考慮した補正係数を適用する方法に関する。こうするためには、単位エネルギーあたりの理論混合比の排気体積の量（ＡＭＩＮＥ）を形成し、その変化を元のエネルギー目標値（ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ）に反映させる。
【００６５】
特に、所定の、特に一定に定まった空気／酸素過剰率（ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ）は、
・技術的に最適化されたプロセス制御から得られ、及び／又は、
・理論混合比付近又は理論混合比未満の燃焼（λ≦１）の観点において調整される。
【００６６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図面は実施例を必ずしも実寸の比率通りに示しているとは限らず、むしろ、説明のために役立つ場合には、図面を概略的及び／又は僅かに歪めて示していることもある。図面から直接認識できる思想の補足については、関連分野の従来技術を参照されたい。その際には、本発明の一般的思想から逸脱することなく、各実施例の形態や詳細に多様な変更や改良を行うことが可能であることに留意すべきである。本願においてガラス溶融用の蓄熱加熱される工業炉を例として本発明を説明する場合であっても、本願において開示されている方法及び装置、並びに、開ループ制御及び閉ループ制御装置の思想は、非蓄熱式の炉、例えば伝熱式溶融槽、ユニットメルター及び酸素燃焼溶融槽（後者は、気体の酸素キャリアとして酸素を用いて動作するが、常に蓄熱室を用いない）等にも同様に重要であり、使用できるものとなり得る。
【００６７】
明細書、図面及び特許請求の範囲にて開示された本発明の各特徴は、単独でも、また任意の組み合わせでも、本発明の具体的な実現に重要なものである。さらに本発明の範囲には、明細書、図面及び／又は特許請求の範囲に記載された少なくとも２つの特徴から成るあらゆる組み合わせが包含される。本発明の一般的思想は、以下に図示又は記載された有利な実施形態の具体的態様又は詳細に限定されることはなく、また、特許請求の範囲に記載された発明より限定された範囲に限定されることもない。測定数値範囲が記載されている場合には、開示されている数値限界内にある値も限界値として開示されたものであり、任意に使用又は権利請求し得るものである。
【００６８】
以下の有利な実施例の記載と図面とから、本発明の他の利点、特徴及び詳細を導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】左右の蓄熱室を備えた蓄熱加熱式の工業炉の概略図であり、同図では、温度制御モジュールと、燃料の供給及び燃焼空気の供給の制御モジュールとを備えた、特に有利な一実施形態の制御装置が設けられている。
【図２Ａ】本発明の思想の、図１の制御装置に対応した、温度制御のための制御ループと、燃料の供給及び燃焼空気の供給の制御とを用いて、蓄熱加熱式の工業炉を制御下で動作させる方法の第１及び第２の特に有利な実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】本発明の思想の、図１の制御装置に対応した、温度制御のための制御ループと、燃料の供給及び燃焼空気の供給の制御とを用いて、蓄熱加熱式の工業炉を制御下で動作させる方法の第１及び第２の特に有利な実施形態の概略図である。
【図３Ａ】制御装置に対応した燃料の供給及び燃焼空気の供給の制御の第１及び第２の特に有利な実施形態の概略図であり、当該制御は、図２Ａ乃至図２Ｂ等の温度閉ループ制御との組み合わせで達成され、又は、温度閉ループ制御に依存せずに、例えば温度の手動調節、又は、開ループ制御若しくはパイロット制御（これは、例えば、炉モデル、シミュレーション、特性曲線若しくは実験値又はこれに類する仮定から得ることができる）を用いて達成することができる。
【図３Ｂ】制御装置に対応した燃料の供給及び燃焼空気の供給の制御の第１及び第２の特に有利な実施形態の概略図であり、当該制御は、図２Ａ乃至図２Ｂ等の温度閉ループ制御との組み合わせで達成され、又は、温度閉ループ制御に依存せずに、例えば温度の手動調節又は開ループ制御若しくはパイロット制御（これは、例えば、炉モデル、シミュレーション、特性曲線若しくは実験値又はこれに類する仮定から得ることができる）を用いて達成することができる。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図１は、炉室１０を備えた蓄熱加熱式の工業炉１００を簡単に示す図であり、この炉室１０の上部炉室１が制御対象として制御され、炉室１０の下部炉室２は、詳細には示されていないガラス溶融槽を有する。ガラス溶融槽に入っているガラスは、炉室１０を介して融点を上回るように加熱され、板ガラス等の製造のために溶融されて適切に処理される。同図では、側方に取り付けられた複数の燃料インジェクタ２０を介して、同図では燃料ガスの形態である燃料が上部炉１内に噴射されることによって、工業炉１００が加熱される。同図では、燃料インジェクタ２０のうち左側のインジェクタ２０が示されており、他の燃料インジェクタ２０’のうち、同図では右側のインジェクタ２０’が示されている。簡素化のため、以下では、同一若しくは類似の部分、又は、同一機能若しくは類似機能の部分に、同一の符号を使用している。
【００７１】
例えば、左側乃至右側にそれぞれ複数の６つのインジェクタ２０，２０’を設けることができる。図１に示されている燃焼期間中には、燃料インジェクタ２０を介して燃料ガスが上部炉１内に、ほぼ燃焼空気無しで噴射される。燃料インジェクタ２０の上方において、予熱された燃焼空気ＶＢが左側の開口３０を介して上部炉１へ供給される。
【００７２】
開口３０からの燃焼空気は上部炉１内において、燃料インジェクタ２０によって噴射された燃料ガスと混合し、これによって、下部炉を覆う火炎４０が形成される。この火炎４０は、同図では記号的に示されている。図１のイメージは、左側の蓄熱室５０と左側のインジェクタ２０とによる蓄熱燃焼の状態にある工業炉１００を示している。これらのインジェクタ２０及び開口３０は、インジェクタ２０を介して供給された燃料ガスが、上部炉１内において左側の蓄熱室の燃焼空気と十分な理論混合比付近又は理論混合比未満領域に混合されるように構成されている。図１に示されている、左側のインジェクタ２０を介して燃料ガスを噴射し、かつ、左側の蓄熱室５０を介して燃焼空気ＶＢを供給して行われる、上部炉１の左側の燃焼の動作状態は、例えば２０〜４０分の第１の期間長にわたって持続する。この期間の長さは、同図において時計６０によって記号的に示されている。この第１の期間長の間、燃焼空気ＶＢは燃料ガス２０とは分離された状態で炉室１０内の上部炉１へ供給される。第１の期間長の間、上部炉１から出た排気ＡＧが、右側の開口３０’を介して右側の蓄熱室５０’へ供給されて、これを加熱する。
【００７３】
第２の動作状態では、同様の時間長の第２の期間長にわたって、上部炉１の燃焼が逆になる。この期間の長さは、同図において時計６０によって記号的に示されている。こうするためには、右側の蓄熱室５０’を介して燃焼空気ＶＢを、右側のインジェクタ２０’からの燃料ガスと共に上部炉１へ供給する。このとき燃焼空気ＶＢは、第１の期間長の間に排気ＡＧによって蓄熱室５０’に蓄積された熱を取り込む。
【００７４】
燃料流及び／又は燃焼空気流の制御は、本実施例では基本的に、工業炉１００のための制御装置１０００の温度制御モジュール２００を用いて行われ、かかる制御が有利である。基本的に、こうするためには温度制御モジュール２００において制御器、特にＰＩＤ制御器を使用することができる。この制御器は、図２では温度制御器Ｒ＿Ｔとして詳細に示されている。これによれば、燃料ＢＳ（有利には燃料ガス）の燃料流量及び／又は燃焼空気ＶＢの燃焼空気流量を増加させると炉室温度Ｔ＿ＩＳＴが上昇し、乃至、燃料ＢＳ（有利には燃料ガス）の燃料流量及び／又は燃焼空気ＶＢの燃焼空気流量を減少させると炉室温度Ｔ＿ＩＳＴが低下する。このことは、図１に示された量特定モジュール３００に従って行われる。
【００７５】
こうするためには、温度制御モジュール２００に蓄熱室頂部５１乃至５１’の温度値又は上部炉室１の温度値が、適切な温度センサ５２，５２’，５３を介して供給される。同図では、どのような場合にも温度センサ５２，５２’，５３の一部が、燃料空気比を測定するための適切なラムダセンサとも組み合わされる。特に、温度センサ５３を用いて測定された上部炉内の温度Ｔ＿ＩＳＴは温度制御モジュール２００の入力として用いられて、例えばこれに基づいて、温度算出と、一期間長の終期に向かって温度挙動の外挿とが行われる。特に温度センサ５２，５２’と、ここでは温度センサ５３も、測定された温度を量特定モジュール３００の入力端へ供給する。
【００７６】
特に、例えば温度センサ５２，５２’によって測定される、蓄熱室頂部の温度は、図２Ａ及び図２Ｂにおいて示されている、燃料ＢＳ（有利には燃料ガス）の燃料流量及び／又は燃焼空気ＶＢの燃焼空気流量を求めて調整するための他の制御ループの基礎として用いることができる。場合によっては同一位置に配置されたラムダセンサ又は他の測定センサも、例えば、検出の簡素化のために空気又は排気量についての測定値を出力することができる。
【００７７】
図１の工業炉１００はさらに、炉圧ｐ＿Ｏｆｅｎ、蓄熱室底部の圧力ｐ＿ＲｅｇＦｕβ、蓄熱室内の燃焼空気の温度Ｔ＿ＶＢ、及び炉の周囲の温度Ｔ＿Ｕを測定するためのセンサ装置を備えており、これによって特に、侵入空気乃至侵入空気の値の酸素割合を関数ＸＦＭ（ｐ＿Ｏｆｅｎ，ｐ＿ＲｅｇＦｕβ，Ｔ＿ＶＢ，Ｔ＿Ｕ）として求める、侵入空気のモデルベースの関数特定を実現することができる。
【００７８】
ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照して、温度制御モジュール２００の制御ループの第１部分Ｉと、量特定モジュール３００の制御ループの第２部分 II とについて、詳細に説明する。
【００７９】
図２Ａ及び図２Ｂは、温度制御モジュール２００の温度制御の制御ループＲＳの第１部分Ｉの構成と、左右の蓄熱室５０，５０’にそれぞれ関する制御の量特定モジュール３００における、燃焼空気ＶＢ及び／又は燃料ＢＳの量（具体的には、本発明において実現される燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒの目標値ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ）及び／又は（本発明において実現される燃料量制御ＢＳ‐Ｒの）燃料ガス流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳの目標値を特定するための制御ループＲＳの第２部分 ＩＩ の構成とを、概略的に示しており、これら左右の蓄熱室５０，５０’は同図では、対応して導入すべき熱量Ｑ’＿Ｌｉ及びＱ’‐Ｒｅによって示している。
【００８０】
燃料ＢＳの表記を燃焼ガスに選択した場合であっても、以下の説明は一般的に燃料について当てはまるものであり、その点においては燃料は、オイル、炭塵又は他の燃料とすることができる。ここで有利には、燃料は燃料ガスである。ここで酸素キャリアを燃焼空気ＶＢとして選択して説明した場合であっても、以下の説明は一般的に酸素キャリアについて当てはまるものであり、その点においては酸素キャリアは、特に空気（燃焼空気）又は酸素、即ち、酸素割合が９９％超である気体として構成することができる。即ち、一般的に、例えば２０．９４％の割合の酸素を含む空気、酸素割合がほぼ１００％の工業用酸素、また、例えば酸素割合が２１〜２５％の酸素富化された燃焼空気、又は、例えば１７〜２１％の酸素割合の、排気により希釈化された燃焼空気等の気体の酸素キャリアとして構成することができる。
【００８１】
図１に例示された蓄熱加熱される工業炉１００を制御下で動作させるための方法の有利な一実施形態に基づき、制御について説明する。Ｉによって示されている、制御ループＲＳの第１部分は、制御器Ｒ＿Ｔによる温度制御部である。
【００８２】
この第１の制御ループＩでは、炉温度Ｔが制御量として用いられる。こうするためには、複数の代表的な上部炉温度Ｔ１，Ｔ２・・・ＴＮが、例えば適切な温度センサ５２，５２’，５３と、場合によっては適切な補正とを用いて測定される。特に、温度センサ５３は炉室温度Ｔを取得するために使用される。上部炉温度に合わせて調整された、上記複数の温度Ｔ１，Ｔ２・・・ＴＮの温度値の平均が、平均ユニット２０１において、重み付けされた温度平均Ｔｘを形成するために求められる。次に、温度平均Ｔｘの値が外挿ユニット２０２へ供給される。この外挿ユニット２０２は、代表的な上部炉温度の典型的な時間的推移に従い、蓄熱加熱の燃焼期間の各終期における温度の瞬時値ＴＩＳＴの予測値を形成できるものである。実温度値Ｔｘに代えて、この予測された温度ＴＩＳＴも温度制御器Ｒ＿Ｔの瞬時値となる。温度制御器Ｒ＿ＴはここではＰＩＤ制御器の形態となっており、このＰＩＤ制御器には温度の目標値Ｔ＿ＳＯＬＬも供給され、その差から燃料エネルギーＥの所要量を求める。
【００８３】
ＩＩ によって示されている、制御ループＲＳの第２の部分は、左右の蓄熱室５０，５０’に関する燃焼空気ＶＢ及び／又は燃料ＢＳの量を求めるものである。
【００８４】
制御ループＲＳの両部分Ｉ，ＩＩ では、炉１００の炉室１０内の上部炉１が、Ｒにより示されている制御対象Ｒの一部として用いられる。制御対象Ｒには、左側の蓄熱室５０と、右側の蓄熱室５０’と、これらの蓄熱室５０，５０’によって調達されて上部炉１へ供給される、予熱された燃焼空気ＶＢに含まれる熱Ｑ＿Ｌｉ及びＱ＿Ｒｅの場所とが含まれる。これは本来的な意味では、図２Ａ及び図２Ｂにおいて対応する記号により蓄熱室５０，５０’に対応して示されている熱流である。
【００８５】
制御ループＲＳを用いる炉温度制御の目的、並びに、燃焼空気ＶＢ及び燃料ＢＳの量特定の目的は、技術的に所望される炉温度Ｔ＿ＳＯＬＬを保証し、かつ、負荷が切り替わって可変の妨害量があってもこれを保証する燃料量及び／又は燃焼空気を、可能な限り予測的に求めることである。不要な変動が無い、安定的かつ一様な燃料流量が、効率的な加熱のもう１つの前提条件である。よって、燃料投入の増加による移行制御の約３５〜４０秒の無燃焼時間中のドームの不可避の温度降下を補償しようとすることは、温度制御器の役割となるべきものではなく、簡単なＰＩＤ制御器ではこの課題を解決できないもう１つの理由である。また、上述の理由により、燃料ＢＳの発熱量の不可避の変動を考慮することも、温度制御器（即ち、制御ループＲＳの第１部分Ｉ）の役割となるべきものではなく、よって本実施形態は、燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒを行うものである。以下、これについて詳細に説明する。
【００８６】
こうするためには、従来技術とは異なり、燃料量としての、温度所要量に相当するエネルギー所要量Ｅを燃料ＢＳの発熱量により除算したもの（燃料量＝Ｅ／発熱量）は、意図的に後続処理されない。これに代えて、特に有利な燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒは、特に燃料ＢＳの発熱量の変動を考慮できるものである。
【００８７】
この燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒには、最初に、モジュール２０３において炉の温度所要量ΔＴ＝Ｔ＿ＩＳＴ−Ｔ＿ＳＯＬＬから求められたエネルギー値Ｅが直接供給される。即ち、本実施形態の制御方法は、所与の温度状態及び所与の動作要求の場合において炉又は工業炉の上部炉若しくは他の部分へ供給すべきこのエネルギー値Ｅ（具体的には、所望のエネルギー投入量ＳＰ＿Ｅｎｅｒｇｉｅの所望エネルギー＿目標値）を用いて、換言すると、炉の技術的に必要なエネルギー所要量Ｅを用いて動作する。
【００８８】
よってモジュール２０３において、例えば単位ＭＷのＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥによって、工業炉の、又は、制御対象の炉領域の、技術的に必要なエネルギー所要量Ｅに係る目標量が形成される。
【００８９】
エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥは、制御ループＲＳの部分Ｉにおける上掲の温度制御に依存しないことも可能である（例えば、プラント運転作業員の手動設定の結果、又は、上位の温度制御若しくは炉モデルの結果とすることができる）。
【００９０】
全体的にエネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥは、（図３Ａにより説明されているような）第１の実施形態では、現時点において加熱すべき製品量を考慮して所定の温度Ｔ＿ＳＯＬＬを遵守するように、かつ、変動するエネルギー損失がある場合にはこれを補償するように、即ち、記号ではΔＴ＝Ｔ＿ＩＳＴ−Ｔ＿ＳＯＬＬを０付近の値に制御するように決定されている（これは、例えば本実施形態では、図２Ａの実施例に従いモジュール２０３において自動化されている）。
【００９１】
また、全体的に、（図３Ｂにより説明されているような）第２の実施形態では、現時点において加熱すべき製品量を考慮して所定の温度Ｔ＿ＳＯＬＬを遵守するように、かつ、変動するエネルギー損失がある場合にはこれを補償するように、即ち、記号ではΔＴ＝Ｔ＿ＩＳＴ−Ｔ＿ＳＯＬＬを０付近の値に制御するように、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍから商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍを決定する（これは、例えば本実施形態では、図２Ｂの実施例に従いモジュール２０３において自動化されている）。有利には第２の実施形態では、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥに代えて商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍが、燃焼空気体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ及び／又は酸素体積流量ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ及び／又は燃料ガス体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳを求めるために用いられる。
【００９２】
ここで、変動的な燃料組成の幅広い範囲にわたって、単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量（燃焼空気の場合には燃焼空気所要量、酸素の場合には酸素所要量）と、燃料のエネルギー含有量とから成る係数は、ほぼ定数であることが判明している（本発明の思想によれば、図２Ａ及び図２Ｂの場合、制御ループＲＳの第２部分 ＩＩ で実現されている）。これは、ここでは定数として、例えば
ＯＭＩＮＥ＝例えば［Ｎｍ３酸素／ｋＷｈ燃料エネルギー］としての、単位エネルギーあたりの理論混合比酸素所要量、又は、
ＬＭＩＮＥ＝例えば［Ｎｍ３燃焼空気／ｋＷｈ燃料エネルギー］としての、単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気所要量
によって表され、ここで、
ＬＭＩＮＥ＝ＯＭＩＮＥ／０．２０９４、又は、一般的に
酸素キャリア一般については、ＬＭＩＮＸ＝ＯＭＩＮＥ／（酸素キャリアの酸素割合、例えば０．１７又は０．２５）
である。その点においては、空気はその特殊な一例であり、０．２０９４となる。
【００９３】
単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量と燃料のエネルギー含有量とから成る係数（有利には定数）ＯＭＩＮＥ乃至ＬＭＩＮＥ乃至ＬＭＩＮＸは、‐本発明により認識されているように‐長い期間にわたって一定であるとして扱うことができ、発熱量の短時間の変化によっては影響を受けない。即ち、少なくとも数時間にわたって、通常は数日又は数週間にわたって不変である。ここで、ＬＭＩＮＥ、ＯＭＩＮＥ、ＬＭＩＮＸ又はこれらに類する定数については一般的に、「エネルギー基準の空気／酸素」定数との呼称又は「エネルギーラムダ」定数（ＬＭＩＮＸ、ＯＭＩＮＥ又はＬＭＩＮＸ等）の呼称を選択する。
【００９４】
よって、本発明の思想として一般的に、以下の形態の燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒ（図２Ａに一例として記載されている）について権利請求する：
燃焼空気流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ∝（等しい又は比例する）λ
×（掛ける）
「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）
×（掛ける）
エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ乃至エネルギー所要量Ｅ
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正（図３のＫＯＲＲ＿ＬＵＦＴ＿１）、例えば侵入空気補正（図３のＫＯＲＲ＿ＬＵＦＴ＿２）
及び／又は、
燃料ガス流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ∝（等しい乃至比例する）エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ乃至エネルギー所要量Ｅ
／（割る）
発熱量
及
び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正（図３のＫＯＲＲ＿ＧＡＳ＿１）、例えば不活性ガス割合補正。
【００９５】
具体的には図３の実施例では、特に有利な特殊な形態の燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒが実現される。これについては、以下に説明する。ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥは、実際の燃料ガス品質の連続オンライン測定によっては影響を受けない。
【００９６】
燃焼空気流量ＳＰ＿ＬＵＦＴの目標値は、単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量ＬＭＩＮＥの、長時間求められて比較的長い期間にわたって一定として扱われる値を適用して、連続的に実時間で求められる：
【数１】
2018511025.tif 000003
ここで、
・ＳＰ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気量制御の目標値
・ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ  最適なプロセス制御のために技術的に所望される、一定に維持すべき酸素過剰率を、無次元の特性量として表すものである。
ここで、ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝１は、いかなる空気過剰も伴わない理論混合比動作を表し、これに対して、例えばＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝１．１００は、最小値を１０％上回る所望の空気過剰率を表し、又は、例えばＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝０．９８０は、理論混合比の最小値を２％下回る所望の空気不足率を表す。
・ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  エネルギー投入量の上述の目標値
・ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  当該エネルギー投入量の実プロセス値
・ＴＬＺ  １．００の割合で表される許容誤差量。例えばＴＬＺ＝０．１０である場合、実プロセス値ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥの変動に対する許容誤差は１０％となるので、エネルギー投入量が目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥに対して１０％過剰であることによっては、目標値ＳＰ＿ＬＵＦＴの上昇は未だぎりぎり行われない。
・侵入空気  制御下にない空気割合の総和であり、工業炉の排気中の残留酸素及びＣＯの測定結果と、工業炉における燃焼空気の実際の使用量とを連続比較することにより得られる。
【００９７】
同時に、オンライン連続測定により、燃料ガスの実エネルギー含有量を発熱量として、例えば真発熱量Ｈｕ（単位ｋＷｈ／Ｎｍ３）として求め、燃料ガス流量の目標値の補正のために用いる：
【数２】
2018511025.tif 000004
よって、エネルギーインプットを一定に維持するため、燃料ガス品質の変動のそれぞれの予測的補正が、燃料ガスの目標値にのみ適用される。従って、安全上の理由により、燃料ガスが過度に少ない場合には、燃料ガス量の目標値を以下の係数だけ制限する。
【００９８】
制限＝｛ＰＶ＿ＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）｝／ＳＰ＿ＬＵＦＴ
ここで、
・ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ  制御回路の目標値
・ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  燃焼空気流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴの目標値を求めるためにも用いられる、エネルギーの同一の目標値
・発熱量  実際に測定された値としての、燃料ガスの真発熱量Ｈｕ
・ＳＰ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気流量の目標値
・ＰＶ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気流量の測定されたプロセス値
・ＴＬＺ  １の割合としての許容誤差量
（２．）よって、本発明の思想として一般的に、以下の形態の燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒ（図２Ｂに一例として記載されている）について権利請求する：
燃焼空気流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ∝（等しい又は比例する）λ
×（掛ける）
「エネルギー基準の空気／酸素」定数（ＬＭＩＮＥ，ＯＭＩＮＥ，ＬＭＩＮＸ）
×（掛ける）
エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ、即ち、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ乃至エネルギー所要量Ｅを熱効率μ＿ｔｈｅｒｍだけ補正したもの
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正（図３ＢのＫＯＲＲ＿ＬＵＦＴ＿１）、例えば侵入空気補正（図３ＢのＫＯＲＲ＿ＬＵＦＴ＿２）
及び／又は、
燃料ガス流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ∝（等しい又は比例する）
エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ、即ち、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ乃至エネルギー所要量Ｅを熱効率μ＿ｔｈｅｒｍだけ補正したもの
／（割る）
発熱量
及び
任意選択肢としてこれに対する適切な補正（図３ＢのＫＯＲＲ＿ＧＡＳ＿１）、例えば不活性ガス成分補正
具体的には図３Ｂの実施例では、特に有利な特殊な形態の燃焼空気量制御ＶＢ‐Ｒ及び燃料量制御ＢＳ‐Ｒが実現される。これについては、以下に説明する。ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥは、実際の燃料ガス品質の連続オンライン測定によっては影響を受けない。
【００９９】
燃焼空気流量ＳＰ＿ＬＵＦＴの目標値は、単位エネルギーあたりの理論混合比燃焼空気／酸素所要量ＬＭＩＮＥの、長時間求められて比較的長い期間にわたって一定として扱われる値を適用して、連続的に実時間で求められる：
【数３】
2018511025.tif 000005
ここでは、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍの他、
・ＳＰ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気量制御の目標値
・ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ  最適なプロセス制御のために技術的に所望される、一定に維持すべき酸素過剰率を、無次元の特性量として表すものである。
ここで、ＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝１は、いかなる空気過剰も伴わない正確な理論混合比での動作を表し、これに対して、例えばＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝１．１００は、理論混合比の最小値を１０％上回る所望の空気過剰率を表し、又は、例えばＳＰ＿ＬＡＭＢＤＡ＝０．９８０は、理論混合比の最小値を２％下回る所望の空気不足率である。
・ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  エネルギー投入量の上述の目標値
・ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  当該エネルギー投入量の実プロセス値
・ＴＬＺ  １．００の割合で表される許容誤差量。例えばＴＬＺ＝０．１０である場合、実プロセス値ＰＶ＿ＥＮＥＲＧＩＥの変動に対する許容誤差は１０％となるので、エネルギー投入量が目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥに対して１０％過剰であることによっては、目標値ＳＰ＿ＬＵＦＴの上昇は未だぎりぎり行われない。
・侵入空気  制御下にない空気割合の総和であり、工業炉の排気中の残留酸素及びＣＯの測定結果と、工業炉における燃焼空気の実際の使用量とを連続比較することにより得られる。
【０１００】
即ち、ここでは、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍは、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥの代わりに、燃焼空気体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴを求めるために使用される。簡単に表現すると、熱効率μ＿ｔｈｅｒｍの上述の条件により、炉制御の際に、商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍを用いて、即ち、炉内に残留するエネルギーを用いて制御することをもって、エネルギー損失が考慮される結果となる。同時に、オンライン連続測定により、燃料ガスの実エネルギー含有量を発熱量として、例えば真発熱量Ｈｕ（単位ｋＷｈ／Ｎｍ３）として求め、燃料ガス流量の目標値の補正のために用いる：
【数４】
2018511025.tif 000006
よって、エネルギーインプットを一定に維持するため、燃料ガス品質の変動のそれぞれの予測的補正が、燃料ガスの目標値にのみ適用される。従って、安全上の理由により、燃料ガスが過度に少ない場合には、燃料ガス量の目標値を以下の係数だけ制限する。
制限＝｛ＰＶ＿ＬＵＦＴ・（１＋ＴＬＺ）｝／ＳＰ＿ＬＵＦＴ
ここで、
・ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳ  制御回路の目標値
・ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ  燃焼空気流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴの目標値を求めるためにも用いられる、エネルギーの同一の目標値
・発熱量  実際に測定された値としての、燃料ガスの真発熱量Ｈｕ
・ＳＰ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気流量の目標値
・ＰＶ＿ＬＵＦＴ  燃焼空気流量の測定されたプロセス値
・ＴＬＺ  １の割合としての許容誤差量
即ち、ここでも、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍは、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥの代わりに、燃料ガス体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳを求めるために使用される。
【０１０１】
上述の特に有利な第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、有利には２つの発展態様を利用するものである。
【０１０２】
１つは、侵入空気を開ループ制御及び／又は閉ループ制御技術的に考慮するために、当該制御量の数学的モデルを使用することである。これは、炉圧ｐ＿Ｏｆｅｎ、蓄熱室底部における圧力ｐ＿ＲｅｇＦｕβ、蓄熱室Ｔ＿ＬＲ内の燃焼空気の温度及び周囲温度Ｔ＿Ｕの基本量に基づいて利用するものである。第１の実施形態では、侵入空気は未だ基本的には、空気過剰率の測定による空気収支の結果（基本的には、蓄熱室内のＯ２／ＣＯ２比）として求められるのに対し、第２の実施形態では、上述の数学的モデルを用いることによって、いかなる場合においても侵入空気を繰り返しの傾向で、基本的には周期的なパターンで非常に良好に再現できるとの認識が得られている。最終的に、このことによって侵入空気傾向が予測的に導き出される。よって閉ループ制御及び／又は開ループ制御は、実際の挙動に近づけて制御することができ、これにより、制御対象（工業炉）における変化に対してより迅速に乃至予測的に応答できるようになる。
【０１０３】
よって、侵入空気はモデルベースの関数特定によって求められ、侵入空気乃至侵入空気の値の酸素割合は、炉圧ｐ＿Ｏｆｅｎと蓄熱室底部ｐ＿ＲｅｇＦｕβにおける圧力と蓄熱室内の燃焼空気の温度（Ｔ＿ＶＢ）と炉の周囲の温度Ｔ＿Ｕとの関数ＸＦＭとして求められる。これによって初めて、モデリングの段階において、侵入空気が補正量としてモデリングされる。即ち、蓄熱室に対応する上述の「暖炉モデル」を使用してモデリングされる。このモデルは、上述のように、外圧と炉圧（ｐ＿Ｏｆｅｎ）に対する蓄熱室底部における圧力（ｐ＿ＲｅｇＦｕβ）との作用による新気（侵入空気）の制御されない流入を考慮したものである。周期的に繰り返される空気引出しに起因する周期的な温度発生は、これに基づいて、蓄熱室内の空気の密度をモデリングする。即ち、蓄熱室内の空気が冷却すると共に、当該空気の密度が上昇する。このことにより、侵入空気の周期的に繰り返される減少が生じる。蓄熱室内の空気が加熱されると共に、当該空気の密度が上昇する。このことにより、侵入空気の周期的に繰り返される増加が生じる。この傾向パターンは有利には、侵入空気のモデリングされた関数において、侵入空気測定値の平滑化又は他の補償のための定式として用いることができる。このように平滑化された値又はこれに類する補償された値は、制御において用いることができる。
【０１０４】
さらに第２の実施形態は、燃焼空気体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＬＵＦＴ及び／又は酸素体積流量ＳＰ＿ＯＸＹＧＥＮ及び／又は燃料ガス体積流量ＳＰ＿ＢＲＥＮＮＧＡＳを求めるために、エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥと熱効率μ＿ｔｈｅｒｍとの商を使用する。有利には、この熱効率μ＿ｔｈｅｒｍは時間的に一定ではなく、炉空気及び燃料ガス変数の関数として表すことができる。かかる基準の基礎となっているのは、開ループ制御及び閉ループ制御は有利には、投入されるエネルギー所要量（エネルギー投入量）に合わせて調整するよりも、炉内にて使用可能なエネルギー内容量乃至炉内に残留するエネルギー内容量（商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍ）に合わせて調整した方がよいとの認識である。この第２の実施形態の発展形態は、エネルギー所要量として表されるエネルギーＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥの一部は炉内には残留せずに、幾つかの固有プロセスによって流出するとの認識をしている。いかなる場合においても、流出及び流入する排気流の流出及び流入する空気流のエネルギー内容量は、炉と蓄熱室との温度ポテンシャルと並んで着目すべきものであり、これをもってこれらは、ＶＯＬ＿ＡＧについてはＱ＿ＡＢＧＡＳ、ＶＯＬ＿ＬＵＦＴについてはＱ＿ＬＵＦＴ、並びに、Ｔ＿Ｏｆｅｎ及びＴ＿Ｒｅｇと称される。
【０１０５】
これには、火炎の放射挙動に対する熱効率の依存性も加わる。このことは実質的には、基本的に燃料の炭素対水素比Ｃ／Ｈの観点において考慮されるべきものである。エネルギー目標値ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥに代えて商ＳＰ＿ＥＮＥＲＧＩＥ／μ＿ｔｈｅｒｍを用いて‐即ち、投入されるエネルギー内容量（エネルギー投入量）に代えて、炉内に残留するエネルギー内容量を用いて‐動作することにより、開ループ制御及び閉ループ制御では、エネルギー所要量においてある程度の繰り返しの傾向パターンを考慮することができる、特にプロセスに近い現実的な制御アプローチが達成される。特に、複数の異なる燃料供給品において異なる燃料成分を有利に考慮することができ、また、複数の異なる工業炉における特定の状況を考慮することもでき、例えば、工業炉が排気や空気導路について特記事項又は異常を有する場合に、かかる特定の状況を考慮することができる。
【０１０６】
実施例
１．初期状態（１）＝（２）‐そのうち（１）は比制御によるものであり、（２）は空気率目標値によるものである
工業炉‐例えばガラス溶融槽‐は、１２，７４２ｋＷの壁損失のカバーと被加熱物（溶融物）とのためのエネルギー所要量を有し、天然ガスを用いて以下の熱技術的特性量によって加熱される：
・発熱量Ｈｕ  １０．１３８ｋＷｈ／Ｎｍ３  燃料ガスの真発熱量
・ＬＭＩＮ  ９．６９５Ｎｍ３／Ｎｍ３  ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・ＬＭＩＮＥ  ０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・ＡＭＩＮＥ  １．０５６５Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
酸素センサを用いて、排気中の１．３％の残留酸素が検出された。このことから、λ＝１．０７９の空気率が求まる。
【０１０７】
侵入空気量は、測定された空気量との比較により、ＸＦ＝３００Ｎｍ３／ｈであることが求められた。
【０１０８】
侵入空気量は、測定された空気量との比較により、ＸＦ＝３００Ｎｍ３／ｈであることが求められた。
【０１０９】
熱効率は６８．８９％である。
【０１１０】
ガスのエネルギー所要量は、上述の効率の場合、Ｅ．Ｇａｓ＝１２，７４２／６９．８９％＝１８，４９７ｋＷとなる。このことから、ガス量はＳＰ−Ｇａｓ＝Ｅ．Ｇａｓ／Ｈｕ＝１８，４９６ｋＷ／１０．１３８ｋＷｈ／Ｎｍ３＝１，８２４．６Ｎｍ３／ｈとなる。
【０１１１】
空気過剰率λ＝１．０８０を可能にするためには、制御下にない供給源から到達する３００Ｎｍ３／ｈの侵入空気を差し引いて、制御下にある燃焼空気を供給しなければならない：
燃焼空気＝Ｅ．Ｇａｓ・ＬＭＩＮＥ−ＸＦ＝１８，４９７ｋＷ・０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈ−３００Ｎｍ３／ｈ＝１８，８０４Ｎｍ３／ｈ  ここで、その比熱はＣｐ．Ｌｕｆｔ＝１．３２９ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１２００℃である。
【０１１２】
排気量は、ＡＢＧＡＳ＝Ｅ．Ｇａｓ・（ＡＭＩＮＥ＋（λ−１）・ＬＭＩＮＥ）＝２２，４９１Ｎｍ３／ｈとなる。ここで、その比熱はＣｐ．Ａｂｇａｓ＝１．６１０ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１４００℃である。
【０１１３】
よって、熱効率の計算値はＥＴＡ．ｔｈｅｒｍ＝（Ｅ．Ｇａｓ＋燃焼空気・Ｃｐ．Ｌｕｆｔ・１２００−ＡＢＧＡＳ・Ｃｐ．Ａｂｇａｓ・１４００）／Ｅ．Ｇａｓ＝６８．８９％となり、上述の計算に反復的に再度使用される。この計算は、熱効率の入力値が結果と一致するまで再帰的に繰り返した。
【０１１４】
２．より高いガス品質（３）
エネルギー所要量が１２，７４２ｋＷと変わらない同一の工業炉において、より高い発熱量と以下の特性データとを有する天然ガスを用いた：
・発熱量Ｈｕ  １０．５８７ｋＷｈ／Ｎｍ３  燃料ガスの真発熱量
・ＬＭＩＮ  １０．０９６Ｎｍ３／Ｎｍ３  ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・ＬＭＩＮＥ  ０．９５３７Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・ＡＭＩＮＥ  １．０５２２Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
過渡状態については、ＬＭＩＮＥ＝０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈで変えずに計算した。
【０１１５】
侵入空気量は変わらずにＸＦ＝３００Ｎｍ３／ｈである。熱効率は６８．９３％である。
【０１１６】
ガスのエネルギー所要量は、上述の効率の場合、Ｅ．Ｇａｓ＝１２，７４２／６８．９３％＝１８，４８５ｋＷとなる。
【０１１７】
このことから、ガス量はＳＰ−Ｇａｓ＝Ｅ．Ｇａｓ／Ｈｕ＝１８，４８５ｋＷ／１０．５８７ｋＷｈ／Ｎｍ３＝１，７４６．１Ｎｍ３／ｈとなる。
【０１１８】
空気過剰率λ＝１．０８０を可能にするためには、制御下にない供給源から到達する３００Ｎｍ３／ｈの侵入空気を差し引いて、制御下にある燃焼空気を供給しなければならない：
燃焼空気＝Ｅ．Ｇａｓ・ＬＭＩＮＥ−ＸＦ＝１８，４８５ｋＷ・０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈ−３００Ｎｍ３／ｈ＝１８，７９２Ｎｍ３／ｈ  ここで、その比熱はＣｐ．Ｌｕｆｔ＝１．３２９ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１２００℃である。
【０１１９】
排気量は、ＡＢＧＡＳ＝Ｅ．Ｇａｓ・（ＡＭＩＮＥ＋（λ−１）・ＬＭＩＮＥ）＝２２，４４８Ｎｍ３／ｈとなる。ここで、その比熱はＣｐ．Ａｂｇａｓ＝１．６１０ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１４００℃である。
【０１２０】
よって、熱効率の計算値は
ＥＴＡ．ｔｈｅｒｍ＝（Ｅ．Ｇａｓ＋燃焼空気・Ｃｐ．Ｌｕｆｔ・１２００−ＡＢＧＡＳ・Ｃｐ．Ａｂｇａｓ・１４００）／Ｅ．Ｇａｓ＝６８．９３％
となり、上述の計算に反復的に再度使用される。
【０１２１】
３．低下したガス品質‐Ｈガスに代えてＬガスを用いた場合（４）
エネルギー所要量が１２，７４２ｋＷと変わらない同一の工業炉において、より高い発熱量と以下の特性データとを有する天然ガスを用いた：
・発熱量Ｈｕ  ８．７８３ｋＷｈ／Ｎｍ３  燃料ガスの真発熱量
・ＬＭＩＮ  ８．４０７８Ｎｍ３／Ｎｍ３  ガス体積あたりの理論混合比空気所要量
・ＬＭＩＮＥ  ０．９５７３Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比空気所要量
・ＡＭＩＮＥ  １．０７２２Ｎｍ３／ｋＷｈ  単位エネルギーあたりの理論混合比排気体積
過渡状態については、ＬＭＩＮＥ＝０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈで変えずに計算した。
【０１２２】
侵入空気量は変わらずにＸＦ＝３００Ｎｍ３／ｈである。熱効率は６８．２４％である。
【０１２３】
ガスのエネルギー所要量は、上述の効率の場合、Ｅ．Ｇａｓ＝１２，７４２／６８．２４％＝１８，６７２ｋＷとなる。このことから、ガス量はＳＰ−Ｇａｓ＝Ｅ．Ｇａｓ／Ｈｕ＝１８，６７２ｋＷ／８．７８３ｋＷｈ／Ｎｍ３＝２，１２５．９Ｎｍ３／ｈとなる。予測上は、発熱量がより低い出発状態のエネルギー所要量は既に、より多くのガス体積を必要とすることになる。その上、Ｌガスの場合において、燃焼に寄与しないが同一の排気温度まで加熱しなければならない約１３％の燃料ガス不活性成分により、出発状態に比してエネルギー所要量自体も多くなる（請求項９参照）。
【０１２４】
空気過剰率λ＝１．０８０を可能にするためには、制御下にない供給源から到達する３００Ｎｍ３／ｈの侵入空気を差し引いて、制御下にある燃焼空気を供給しなければならない：
燃焼空気＝Ｅ．Ｇａｓ・ＬＭＩＮＥ−ＸＦ＝１８，６７２ｋＷ・０．９５６３Ｎｍ３／ｋＷｈ−３００Ｎｍ３／ｈ＝１８，９８４Ｎｍ３／ｈ  ここで、その比熱はＣｐ．Ｌｕｆｔ＝１．３２９ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１２００℃である。
【０１２５】
排気量は、ＡＢＧＡＳ＝Ｅ．Ｇａｓ・（ＡＭＩＮＥ＋（λ−１）・ＬＭＩＮＥ）＝２２，９６３Ｎｍ３／ｈとなる。ここで、その比熱はＣｐ．Ａｂｇａｓ＝１．６１０ｋＪ／Ｋ／Ｎｍ３かつ１４００℃である。
【０１２６】
よって、熱効率の計算値は
ＥＴＡ．ｔｈｅｒｍ＝（Ｅ．Ｇａｓ＋燃焼空気・Ｃｐ．Ｌｕｆｔ・１２００−ＡＢＧＡＳ・Ｃｐ．Ａｂｇａｓ・１４００）／Ｅ．Ｇａｓ＝６８．２４％
となり、上述の計算に反復的に再度使用される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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