特開 2024-57958 焼結設備の操業管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024057958

(43)【公開日】2024-04-25

(54)【発明の名称】焼結設備の操業管理方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 1/20 20060101AFI20240418BHJP

   F27B 21/14 20060101ALI20240418BHJP

【ＦＩ】

C22B1/20 T

F27B21/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164978

(22)【出願日】2022-10-13

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100165696

【弁理士】

【氏名又は名称】川原 敬祐

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(72)【発明者】

【氏名】馬場 晴久

(72)【発明者】

【氏名】祇園 弘貴

(72)【発明者】

【氏名】大屋 憲司

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001CA40

(57)【要約】

【課題】焼結設備の操業における重要な指標の予測値を確認することを可能とする。
【解決手段】焼結設備の操業管理方法は、鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から焼結鉱を製造する焼結設備の操業管理方法であって、焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び焼結工程で得られた焼結鉱の高炉への搬送工程に関する操業データを第１のコンピュータ１２に集約するステップと、第２のコンピュータ１３が、集約された操業データを用いて特殊演算を実行し、焼結設備の操業における重要な指標の予測値を算出するステップと、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から焼結鉱を製造する焼結設備の操業管理方法であって、
前記焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び前記焼結工程で得られた前記焼結鉱の高炉への搬送工程に関する操業データを第１のコンピュータに集約するステップと、
第２のコンピュータが、集約された前記操業データを用いて特殊演算を実行し、前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を算出するステップと、
を含む、焼結設備の操業管理方法。

【請求項2】

第３のコンピュータが、前記第１のコンピュータに集約された前記操業データと、前記第２のコンピュータが算出した前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値とを取得するステップと、
前記第３のコンピュータが、前記操業データ及び前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を端末装置に提供するステップと、
前記端末装置が出力する前記操業データ及び前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を確認し、前記焼結設備の操業条件を変更するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の焼結設備の操業管理方法。

【請求項3】

前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値は、前記焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を含む、請求項１に記載の焼結設備の操業管理方法。

【請求項4】

前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値は、さらに、前記焼結工程における焼結機内の造粒粒子の通気度を表す指数を含む、請求項３に記載の焼結設備の操業管理方法。

【請求項5】

前記操業データは、前記焼結工程における焼結機内の排ガスの温度の測定値と、前記排ガス中のＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ及びＮＯｘの濃度の測定値とを含む、請求項１に記載の焼結設備の操業管理方法。

【請求項6】

前記操業データは、前記造粒工程で造粒された造粒粒子の粒度分布の測定値を含む、請求項１に記載の焼結設備の操業管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、焼結設備の操業管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から焼結鉱を製造する焼結設備の操業においては、操業オペレータが、焼結設備の操業に関連する各工程の操業データを確認しながら操業を行うことが多い。焼結設備の操業は、例えば、原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程、及び焼結工程で得られた焼結鉱の高炉への搬送工程などを含む。

【0003】

焼結設備の操業においては、焼結機内において造粒粒子の通気性を保つことが重要である。造粒粒子は、焼結原料に水を添加して造粒された粒子である。造粒粒子の通気性を保つことによって、造粒粒子を高温で焼結させることができる。

【0004】

また、焼結設備の操業によって得られた焼結鉱において、所定の粒径未満の粒径を有する焼結鉱は、次工程の高炉の操業を阻害する。そのため、焼結設備の操業においては、所定の粒径未満の焼結鉱の発生割合を低くすることが重要である。

【0005】

造粒粒子の通気性及び所定の粒径未満の焼結鉱の発生割合といった焼結設備の操業における重要な指標を確認するためには、各種の操業データを収集し、これらの重要な指標のリアルタイムの値を確認することが必要である。

【0006】

例えば特許文献１は、複数の生産拠点に配置された複数の同種の生産設備の操業状況を監視する生産設備の監視方法を開示している。特許文献１は、生産設備の操業データを一ヵ所に集約し、生産設備の操業異常に対して迅速に対応することを可能とする方法について開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第７０７８１７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１が開示している方法によれば、生産設備の操業データを監視し、操業異常に対応することが可能である。

【0009】

しかしながら、造粒粒子の通気性及び所定の粒径未満の焼結鉱の発生割合といった焼結設備の操業における重要な指標については、リアルタイムの値を監視するだけでなく、予測値も確認できることが望ましい。

【0010】

本開示の目的は、焼結設備の操業における重要な指標の予測値を確認することを可能とする焼結設備の操業管理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

［１］鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から焼結鉱を製造する焼結設備の操業管理方法であって、
前記焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び前記焼結工程で得られた前記焼結鉱の高炉への搬送工程に関する操業データを第１のコンピュータに集約するステップと、
第２のコンピュータが、集約された前記操業データを用いて特殊演算を実行し、前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を算出するステップと、
を含む、焼結設備の操業管理方法。

【0012】

［２］第３のコンピュータが、前記第１のコンピュータに集約された前記操業データと、前記第２のコンピュータが算出した前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値とを取得するステップと、
前記第３のコンピュータが、前記操業データ及び前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を端末装置に提供するステップと、
前記端末装置が出力する前記操業データ及び前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値を確認し、前記焼結設備の操業条件を変更するステップと、
をさらに含む、上記［１］に記載の焼結設備の操業管理方法。

【0013】

［３］前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値は、前記焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を含む、上記［１］又は［２］に記載の焼結設備の操業管理方法。

【0014】

［４］前記焼結設備の操業における重要な指標の予測値は、さらに、前記焼結工程における焼結機内の造粒粒子の通気度を表す指数を含む、上記［３］に記載の焼結設備の操業管理方法。

【0015】

［５］前記操業データは、前記焼結工程における焼結機内の排ガスの温度の測定値と、前記排ガス中のＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ及びＮＯｘの濃度の測定値とを含む、上記［１］から［４］のいずれか一項に記載の焼結設備の操業管理方法。

【0016】

［６］前記操業データは、前記造粒工程で造粒された造粒粒子の粒度分布の測定値を含む、上記［１］から［５］のいずれか一項に記載の焼結設備の操業管理方法。

【発明の効果】

【0017】

本開示に係る焼結設備の操業管理方法によれば、焼結設備の操業における重要な指標の予測値を確認することを可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本開示の一実施形態に係る焼結設備の構成例を模式的に示す図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る焼結設備の操業を管理する操業管理システムの構成例を模式的に示す図である。

【図3】操業データに基づく通気度の現状値の算出と通気度の現状値に基づく改善アクションとを模式的に示す図である。

【図4】操業データに基づく通気度の予測値の算出と通気度の予測値に基づく改善アクションとを模式的に示す図である。

【図5】操業データに基づく返鉱発生割合の予測値の算出と返鉱発生割合の予測値に基づく改善アクションとを模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

【0020】

図１は、本開示の一実施形態に係る焼結設備１の構成例を模式的に示す図である。焼結設備１は、鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から焼結鉱を製造することができる設備である。

【0021】

焼結設備１は、造粒機２０と、焼結機３０と、破砕機４０と、クーラー５０と、篩分装置６０とを備える。

【0022】

造粒機２０は、鉄含有原料及び炭素含有原料を含む焼結原料から造粒粒子を造粒する。造粒機２０が造粒粒子を造粒する際、焼結原料には造粒水が添加される。鉄含有原料は、例えば鉄鉱石であってよい。炭素含有原料は、例えばコークスであってよい。焼結原料は、副原料として、さらに生石灰のような酸化カルシウム（ＣａＯ）含有原料を含んでもよい。造粒機２０が造粒した造粒粒子は、焼結機３０に搬送される。

【0023】

造粒機２０は、造粒粒子を製造可能な任意の造粒機であってよいが、例えば、ドラムミキサであってよい。

【0024】

焼結機３０は、造粒粒子を焼結する任意の焼結機であってよいが、例えば、ドワイトロイド式の焼結機であってよい。焼結機３０は、焼結原料供給装置３１と、パレット３２と、点火炉３３と、ウインドボックス３４とを備える。

【0025】

焼結原料供給装置３１は、造粒機２０から供給された造粒粒子を、パレット３２に装入する。

【0026】

パレット３２は、無端移動式のパレットである。パレット３２は、焼結原料供給装置３１から造粒粒子を装入されると、パレット３２上に原料装入層を形成する。

【0027】

点火炉３３は、パレット３２上に形成されている原料装入層の表層に含まれている炭素含有原料に点火する。

【0028】

ウインドボックス３４は、パレット３２上に形成されている原料装入層の空気を下方に吸引する。ウインドボックス３４によって原料装入層の空気が下方に吸引されると、原料装入層内の燃焼及び溶融体は、原料装入層の下方に移動する。このように、原料装入層内において燃焼及び溶融体が移動することにより、原料装入層は焼結される。その結果、原料装入層から焼結ケーキが得られる。

【0029】

図１に示す例においては、１４個のウインドボックス３４を示しているが、焼結機３０が備えるウインドボックス３４の数はこれに限定されない。焼結機３０は、任意の台数のウインドボックス３４を備えていてよい。

【0030】

破砕機４０は、焼結機３０から供給される焼結ケーキを破砕する。破砕機４０は、焼結ケーキの破砕物をクーラー５０に供給する。このように焼結ケーキを破砕することにより焼結鉱が得られる。

【0031】

クーラー５０は、破砕機４０から供給された焼結鉱を冷却する。クーラー５０によって冷却された焼結鉱は、篩分装置６０に供給される。

【0032】

篩分装置６０は、クーラー５０によって冷却された焼結鉱を、所定の粒径以上の粒径を有する焼結鉱と、所定の粒径未満の粒径を有する焼結鉱とに篩い分ける。所定の粒径は、例えば５ｍｍであってよい。

【0033】

篩分装置６０によって篩い分けられた所定の粒径以上の焼結鉱は、高炉に搬送される。また、所定の粒径未満の焼結鉱は、返鉱として、造粒機２０に供給される焼結原料に配合され、焼結鉱の原料として再び利用されてよい。

【0034】

焼結設備１においては、様々な工程が行われる。例えば、焼結設備１においては、焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び高炉への搬送工程などが行われる。

【0035】

焼結原料の搬送工程は、焼結原料が置かれているヤードから造粒機２０まで焼結原料を搬送する工程である。造粒工程は、造粒機２０において、焼結原料から造粒粒子を造粒する工程である。装入工程は、造粒機２０で造粒した造粒粒子を、焼結機３０のパレット３２に装入する工程である。焼結工程は、焼結機３０及び破砕機４０によって、造粒粒子から焼結鉱を製造する工程である。高炉への搬送工程は、焼結工程で得られた焼結鉱を高炉へ搬送する工程である。

【0036】

続いて、図１に示した焼結設備１の操業を管理する操業管理システムについて説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る焼結設備１の操業を管理する操業管理システム１０の構成例を模式的に示す図である。

【0037】

図２に示す操業管理システム１０は、焼結設備１の操業を監視し、監視結果に基づいて焼結設備１の操業条件を調整することを可能とするシステムである。

【0038】

図２に示すように、操業管理システム１０は、センサ１１と、プロセスコンピュータ１２と、特殊演算コンピュータ１３と、エッジサーバコンピュータ１４と、端末装置１５とを備える。プロセスコンピュータ１２は、特許請求の範囲における「第１のコンピュータ」に対応する。特殊演算コンピュータ１３は、特許請求の範囲における「第２のコンピュータ」に対応する。エッジサーバコンピュータ１４は、特許請求の範囲における「第３のコンピュータ」に対応する。

【0039】

センサ１１は、プロセスコンピュータ１２とネットワークを介して通信可能に接続されている。プロセスコンピュータ１２は、センサ１１、特殊演算コンピュータ１３及びエッジサーバコンピュータ１４と、ネットワークを介して通信可能に接続されている。特殊演算コンピュータ１３は、プロセスコンピュータ１２及びエッジサーバコンピュータ１４と、ネットワークを介して通信可能に接続されている。エッジサーバコンピュータ１４は、プロセスコンピュータ１２、特殊演算コンピュータ１３及び端末装置１５と、ネットワークを介して通信可能に接続されている。端末装置１５は、エッジサーバコンピュータ１４とネットワークを介して通信可能に接続されている。ネットワークは、有線通信、無線通信などが可能な任意の電気通信回線を含むネットワークであってよい。

【0040】

図２では、センサ１１を１台示しているが、センサ１１は、２台以上であってもよい。また、プロセスコンピュータ１２を１台示しているが、プロセスコンピュータ１２は、２台以上であってもよい。また、特殊演算コンピュータ１３を１台示しているが、特殊演算コンピュータ１３は、２台以上であってもよい。また、エッジサーバコンピュータ１４を１台示しているが、エッジサーバコンピュータ１４は、２台以上であってもよい。また、端末装置１５を３台示しているが、操業管理システム１０は、任意の台数の端末装置１５を備えていてよい。

【0041】

センサ１１は、焼結設備１の様々な場所に設置されているセンサである。センサ１１は、焼結設備１の各工程において様々な物理量を測定する。センサ１１は、例えば、造粒機２０、焼結機３０、破砕機４０、クーラー５０、篩分装置６０などに設置されていてよい。センサ１１は、焼結設備１において行われる各工程に関連する情報を測定可能である。

【0042】

センサ１１は、例えば、流量センサ、圧力センサ、温度センサ、濃度センサなどであってよい。センサ１１は、測定した測定値をプロセスコンピュータ１２に送信する。

【0043】

プロセスコンピュータ１２は、センサ１１が測定した測定値を取得する。また、プロセスコンピュータ１２には、焼結設備１が備える各装置において設定可能なパラメータの設定値が格納されている。例えば、プロセスコンピュータ１２には、造粒機２０、焼結機３０などの設定値が格納されていてよい。また、プロセスコンピュータ１２には、焼結設備１のこれまでの操業における実績値が格納されている。

【0044】

このようにして、プロセスコンピュータ１２には、焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び焼結工程で得られた焼結鉱の高炉への搬送工程に関する操業データが集約される。本実施形態において、「操業データ」は、センサ１１が測定した測定値と、焼結設備１が備える各装置において設定可能なパラメータの設定値と、焼結設備１のこれまでの操業における実績値とを含む。

【0045】

プロセスコンピュータ１２は、集約した操業データを、特殊演算コンピュータ１３及びエッジサーバコンピュータ１４に送信する。

【0046】

プロセスコンピュータ１２は、ワークステーション、パソコンなどのような汎用のコンピュータであってもよいし、操業管理システム１０のプロセスコンピュータ１２として機能するように構成された専用のコンピュータであってもよい。

【0047】

特殊演算コンピュータ１３は、プロセスコンピュータ１２が集約した操業データを、プロセスコンピュータ１２から取得する。

【0048】

特殊演算コンピュータ１３は、取得した操業データを用いて特殊演算を実行し、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を算出する。本実施形態において、「特殊演算」は、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を算出する演算である。

【0049】

焼結設備１の操業における重要な指標の予測値は、焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を含む。焼結設備１の操業における重要な指標は、さらに、焼結工程における焼結機３０内の造粒粒子の通気度を表す指数を含んでよい。本実施形態においては、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値が、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を含む場合を例に挙げて説明する。

【0050】

焼結工程における焼結機３０内の造粒粒子の通気度は、パレット３２上に形成されている原料装入層に含まれる造粒粒子の通気度である。焼結機３０内の造粒粒子の通気度を表す指数は、焼結機３０内の造粒粒子の通気度の予測値であってもよいし、焼結機３０内の造粒粒子の通気度の現状値であってもよい。

【0051】

焼結鉱の返鉱発生割合は、篩分装置６０において、所定の粒径未満の粒径を有していることにより返鉱として篩い分けられた焼結鉱の割合である。換言すれば、篩分装置６０に供給された焼結鉱のうち、所定の粒径未満の粒径を有している焼結鉱の割合である。

【0052】

特殊演算コンピュータ１３は、算出した造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、エッジサーバコンピュータ１４に送信する。

【0053】

特殊演算コンピュータ１３は、ワークステーション、パソコンなどのような汎用のコンピュータであってもよいし、操業管理システム１０の特殊演算コンピュータ１３として機能するように構成された専用のコンピュータであってもよい。

【0054】

エッジサーバコンピュータ１４は、プロセスコンピュータ１２が集約した操業データを、プロセスコンピュータ１２から取得する。また、エッジサーバコンピュータ１４は、特殊演算コンピュータ１３が算出した造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、特殊演算コンピュータ１３から取得する。

【0055】

エッジサーバコンピュータ１４は、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、タイムスタンプと共に格納する。

【0056】

このように、エッジサーバコンピュータ１４が、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を格納するため、各種のデータをエッジサーバコンピュータ１４に一元化することができる。

【0057】

エッジサーバコンピュータ１４は、各種のソフトウェアによって、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、オペレータが使用する端末装置１５に提供することができる。

【0058】

エッジサーバコンピュータ１４は、ワークステーション、パソコンなどのような汎用のコンピュータであってもよいし、操業管理システム１０のエッジサーバコンピュータ１４として機能するように構成された専用のコンピュータであってもよい。

【0059】

端末装置１５は、焼結設備１の操業を管理するオペレータが使用する端末装置である。端末装置１５は、スマートフォン、タブレット、パソコンなどのような汎用のコンピュータであってもよいし、操業管理システム１０の端末装置１５として機能するように構成された専用のコンピュータであってもよい。

【0060】

端末装置１５は、エッジサーバコンピュータ１４から提供される、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、ディスプレイに表示させることなどによって出力することができる。端末装置１５が操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値などを表示させるソフトウェアは、グラフ及びダッシュボードによる表示などが可能であってよい。端末装置１５は、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、任意のタイミングで、ディスプレイに表示させることができる。

【0061】

端末装置１５を操作しているオペレータは、端末装置１５が出力する、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を確認し、焼結設備１の操業条件を変更することができる。

【0062】

端末装置１５を操作しているオペレータは、造粒粒子の通気度及び焼結鉱の返鉱発生割合が所望の範囲内になるように、焼結設備１の操業条件を変更することができる。

【0063】

図３を参照して、特殊演算コンピュータ１３が、操業データを用いて造粒粒子の通気度の現状値を算出する場合の一例を説明する。また、図３を参照して、造粒粒子の通気度を所望の範囲内にするための操業条件の変更（改善アクション）の一例を説明する。

【0064】

図３に示す例においては、特殊演算コンピュータ１３は、操業データとして、排ガス流量、焼成面積、層厚及び排ガスダクト圧力を用いて、造粒粒子の通気度の現状値を算出する。

【0065】

排ガス流量は、ウインドボックス３４を流れる排ガスの流量である。排ガス流量は、ウインドボックス３４に設置された流量計であるセンサ１１によって測定されてよい。

【0066】

焼成面積は、ウインドボックス３４の上部において原料装入層が焼成される部分の面積である。焼成面積は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0067】

層厚は、パレット３２上に形成されている原料装入層の厚さである。層厚は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0068】

排ガスダクト圧力は、ウインドボックス３４内の排ガスの圧力である。排ガスダクト圧力は、ウインドボックス３４に設置された圧力計であるセンサ１１によって測定されてよい。

【0069】

特殊演算コンピュータ１３は、例えば、以下の式１に基づいて、造粒粒子の通気度の現状値を算出してよい。
式１：（通気度）＝（排ガス流量／焼成面積）×（層厚／排ガスダクト負圧）＾α

【0070】

上述の式１において、αは係数である。

【0071】

式１で算出される通気度は、例えば、所望の範囲が２２～２８程度である。

【0072】

通気度の現状値が所望の範囲に対して小さい値である場合、通気度の現状値が小さいことを端末装置１５で確認したオペレータは、通気度を増加させるために操業条件を変更することができる。

【0073】

図３に示す例においては、通気度を増加させるための改善アクションとして変更する操業条件のパラメータとして、生石灰割合、返鉱配合割合、排ガス流量、原料水分割合及び原料コークス割合を示している。

【0074】

生石灰割合は、焼結原料に含まれる生石灰の割合である。生石灰割合を増加させることによって、通気度を増加させることができる。

【0075】

返鉱配合割合は、焼結原料に含まれる返鉱の割合である。返鉱配合割合を増加させることによって、通気度を増加させることができる。

【0076】

排ガス流量は、ウインドボックス３４を流れる排ガスの流量である。排ガス流量を減少させることによって、通気度を増加させることができる。

【0077】

原料水分割合は、焼結原料に添加される造粒水の割合である。通気度を増加させる際に造粒水を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、適宜、造粒水を増加又は減少させる。

【0078】

原料コークス割合は、焼結原料に含まれるコークスの割合である。原料コークス割合を減少させることによって、通気度を増加させることができる。

【0079】

なお、図３に示す例において、特殊演算コンピュータ１３が、操業データとして、排ガス流量、焼成面積、層厚及び排ガスダクト圧力を用いて、造粒粒子の通気度の現状値を算出したのは一例である。特殊演算コンピュータ１３は、その他の操業データに基づいて、造粒粒子の通気度を算出してもよい。

【0080】

また、図３に示す例において、通気度を増加させるための改善アクションで調整するパラメータとして、生石灰割合、返鉱配合割合、排ガス流量、原料水分割合及び原料コークス割合を示したのは一例である。通気度を増加させるための改善アクションにおいては、その他のパラメータを調整してもよい。

【0081】

図４を参照して、特殊演算コンピュータ１３が、操業データを用いて造粒粒子の通気度の予測値を算出する場合の一例を説明する。

【0082】

図４に示す例においては、特殊演算コンピュータ１３は、操業データとして、造粒粒子の原料粒径、造粒粒子の原料水分、ドラムミキサの回転速度・径及び造粒粒子の粒度分布を用いて、造粒粒子の通気度の予測値を算出する。

【0083】

造粒粒子の原料粒径は、造粒粒子の原料である焼結原料の粒径である。造粒粒子の原料粒径は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。あるいは、造粒粒子の原料粒径は、造粒粒子の原料粒径を測定可能なセンサ１１によって測定された測定値であってもよい。

【0084】

造粒粒子の原料水分は、造粒粒子が含む水分である。造粒粒子の原料水分は、造粒粒子の水分を測定可能なセンサ１１によって測定されてよい。

【0085】

ドラムミキサの回転速度・径は、造粒機２０がドラムミキサである場合のドラムミキサの回転速度及び径である。ドラムミキサの回転速度・径は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0086】

造粒粒子の粒度分布は、造粒機２０によって造粒された造粒粒子の粒度分布である。造粒粒子の粒度は、造立粒子の径の大きさを意味する。造粒粒子の粒度分布は、造粒粒子の粒度分布を測定可能なセンサ１１によって測定されてよい。

【0087】

なお、造粒粒子の通気度を所望の範囲内にするための改善アクションは、図３において説明した内容と同様の内容であるため、説明を省略する。

【0088】

図５を参照して、特殊演算コンピュータ１３が、操業データを用いて返鉱発生割合の予測値を算出する場合の一例を説明する。また、図５を参照して、返鉱発生割合を所望の値以下にするための操業条件の変更（改善アクション）の一例を説明する。

【0089】

図５に示す例においては、特殊演算コンピュータ１３は、操業データとして、Ｃガス流量、炉内圧力及び空燃比を用いて、ウインドボックス酸素濃度を算出する。

【0090】

ウインドボックス酸素濃度は、返鉱発生割合の予測値を算出するための中間指標である。ウインドボックス酸素濃度は、図１に示すいずれかのウインドボックス３４内の酸素濃度である。ウインドボックス酸素濃度は、例えば、左から２番目のウインドボックス３４内の酸素濃度であってよい。

【0091】

特殊演算コンピュータ１３は、例えば、ＳＰＳＳといった解析ソフトを用いた機械学習に基づく予測によって、Ｃガス流量、炉内圧力及び空燃比を用いて、ウインドボックス酸素濃度を算出してよい。

【0092】

Ｃガス流量は、点火炉３３に設置されているバーナが流すＣガスの流量である。Ｃガス流量は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0093】

炉内圧力は、点火炉３３に設置されているバーナの内部の圧力である。炉内圧力は、バーナの内部に設置された圧力計であるセンサ１１によって測定されてよい。

【0094】

空燃比は、Ｃガスと空気の比である。空燃比は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0095】

また、特殊演算コンピュータ１３は、操業データとして、排ガス温度、グレート下温度、層厚、排ガス成分、原料コークス割合、原料水分割合及び循環ガス成分を用いて、ＢＴＰ、ＢＲＰ、排ガスＣＯ_２濃度及び排ガス流量を算出する。

【0096】

ＢＴＰ、ＢＲＰ、排ガスＣＯ_２濃度及び排ガス流量は、返鉱発生割合の予測値を算出するための中間指標である。

【0097】

ＢＴＰ（Ｂｕｒｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｏｉｎｔ）は、機長方向（パレット３２の移動方向）において、焼結鉱の焼成が完了し、ウインドボックス３４の排ガス温度が最大となる位置を示す指標である。

【0098】

ＢＲＰ（Ｂｕｒｎ Ｒｉｓｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ）は、機長方向において、ウインドボックス３４の排ガス温度が上昇し始める位置を示す指標である。

【0099】

排ガスＣＯ_２濃度は、ウインドボックス３４を流れる排ガスにおけるＣＯ_２の濃度である。

【0100】

排ガス流量は、ウインドボックス３４を流れる排ガスの流量である。

【0101】

特殊演算コンピュータ１３は、例えば、回帰解析を実行して、排ガス温度、グレート下温度、層厚、排ガス成分、原料コークス割合、原料水分割合及び循環ガス成分を用いて、ＢＴＰ、ＢＲＰ、排ガスＣＯ_２濃度及び排ガス流量を算出してよい。

【0102】

排ガス温度は、ウインドボックス３４を流れる排ガスの温度である。排ガス温度は、ウインドボックス３４に設置された温度計であるセンサ１１によって測定されてよい。

【0103】

グレート下温度は、焼結機３０内のグレートの下の温度である。グレート下温度は、焼結機３０内のグレートの下に設置された温度計であるセンサ１１によって測定されてよい。

【0104】

層厚は、パレット３２上に形成されている原料装入層の厚さである。層厚は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0105】

排ガス成分は、ウインドボックス３４を流れる排ガスの成分である。排ガス成分は、ウインドボックス３４に設置された濃度計であるセンサ１１によって測定されてよい。濃度計は、例えば、排ガス中のＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ及びＮＯｘの濃度を測定する。

【0106】

原料コークス割合は、焼結原料に含まれるコークスの割合である。原料コークス割合は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0107】

原料水分割合は、焼結原料に添加される造粒水の割合である。原料水分割合は、設定値としてプロセスコンピュータ１２に格納されていてよい。

【0108】

循環ガス成分は、ウインドボックス３４が排出する排ガスのうち再利用されるガスの成分である。循環ガス成分は、ウインドボックス３４が排出する排ガスのうち再利用されるガスの濃度を測定可能なセンサ１１によって測定されてよい。

【0109】

特殊演算コンピュータ１３は、中間指標である、ウインドボックス酸素濃度、ＢＴＰ、ＢＲＰ、排ガスＣＯ_２濃度及び排ガス流量と、返鉱メリック及び焼結鉱メリックとに基づいて、返鉱発生割合の予測値を算出する。

【0110】

返鉱メリックは、返鉱の重さである。返鉱メリックは、返鉱の重さを測定可能なセンサ１１によって測定されてよい。

【0111】

焼結鉱メリックは、焼結鉱の重さである。焼結鉱メリックは、焼結鉱の重さを測定可能なセンサ１１によって測定されてよい。

【0112】

返鉱発生割合の予測値が所望の値より大きい値である場合、返鉱発生割合の予測値が所望の値より大きい値であることを端末装置１５で確認したオペレータは、返鉱発生割合を減少させるために操業条件を変更することができる。返鉱発生割合は、例えば、２５％以下であることが望ましい。

【0113】

図５に示す例においては、返鉱発生割合を減少させるための改善アクションとして変更する操業条件のパラメータとして、Ｃガス流量、空燃比、層厚、原料コークス割合、原料水分割合、ＭＢＳ角度、生石灰割合及び排ガス流量を示している。

【0114】

Ｃガス流量を増加させることによって、返鉱発生割合を減少させることができる。

【0115】

返鉱発生割合を減少させる際に空燃比を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、空燃比を増加又は減少させる。

【0116】

層厚を増加させることによって、返鉱発生割合を減少させることができる。

【0117】

返鉱発生割合を減少させる際に原料コークス割合を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、原料コークス割合を増加又は減少させる。

【0118】

返鉱発生割合を減少させる際に原料水分割合を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、原料水分割合を増加又は減少させる。

【0119】

ＭＢＳ（磁気ブレーキシュート）角度は、焼結原料供給装置３１の装入シュートの角度である。装入シュートの方式は、焼結原料供給装置３１の構成に応じて選定されるが、ＭＢＳ以外の方式であってもよい。返鉱発生割合を減少させる際にＭＢＳ角度を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、ＭＢＳ角度を増加又は減少させる。

【0120】

生石灰割合を増加させることによって、返鉱発生割合を減少させることができる。

【0121】

返鉱発生割合を減少させる際に排ガス流量を増加させるか減少させるかは状況による。そのため、オペレータは、端末装置１５が表示する操業データを確認し、操業データの内容に応じて、排ガス流量を増加又は減少させる。

【0122】

なお、図５に示す例において、特殊演算コンピュータ１３が、操業データとして、Ｃガス流量、炉内圧力、空燃比、排ガス温度、グレート下温度、層厚、排ガス成分、原料コークス割合、原料水分割合、循環ガス成分、返鉱メリック及び焼結鉱メリックを用いて、返鉱発生割合の予測値を算出したのは一例である。特殊演算コンピュータ１３は、その他の操業データに基づいて、返鉱発生割合の予測値を算出してもよい。

【0123】

また、図５に示す例において、返鉱発生割合を減少させるための改善アクションで調整するパラメータとして、Ｃガス流量、空燃比、層厚、原料コークス割合、原料水分割合、ＭＢＳ角度、生石灰割合及び排ガス流量を示したのは一例である。返鉱発生割合を減少させるための改善アクションにおいては、その他のパラメータを調整してもよい。

【0124】

上述のように、本実施形態に係る焼結設備１の操業管理方法は、焼結原料の搬送工程、造粒工程、装入工程、焼結工程及び焼結工程で得られた焼結鉱の高炉への搬送工程に関する操業データをプロセスコンピュータ１２に集約するステップと、特殊演算コンピュータ１３が、集約された操業データを用いて特殊演算を実行し、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を算出するステップと、を含む。このように、本実施形態に係る焼結設備１の操業管理方法は、プロセスコンピュータ１２に集約された操業データを用いて焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を算出する。したがって、本実施形態に係る焼結設備１の操業管理方法は、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を確認することを可能とすることができる。

【0125】

また、本実施形態に係る焼結設備１の操業管理方法は、オペレータではなく、特殊演算コンピュータ１３が、焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を算出するため、オペレータによって予測値の算出結果がばらつくということがない。

【0126】

また、本実施形態に係る焼結設備１の操業管理方法は、端末装置１５が出力する操業データ及び焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を確認し、焼結設備１の操業条件を変更するステップをさらに含んでよい。このように、端末装置１５を用いて、オペレータが、集約された大量の操業データ及び焼結設備１の操業における重要な指標の予測値を確認することができるため、オペレータは、操業の状況を定量的に把握することができる。

【0127】

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックを統合してもよいし、又は１つのブロックを分割してもよい。フローチャートに記載の複数のステップを記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行してもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。

【0128】

例えば、上述の実施形態において、エッジサーバコンピュータ１４に、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値が、タイムスタンプと共に格納される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、エッジサーバコンピュータ１４がグローバルデータサーバコンピュータに接続されており、グローバルデータサーバコンピュータに、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値が、タイムスタンプと共に格納される構成であってもよい。この場合、端末装置１５は、グローバルデータサーバコンピュータから、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を提供されてよい。グローバルデータサーバコンピュータは、複数の焼結設備１の複数のエッジサーバコンピュータ１４と接続されていてよい。この場合、グローバルデータサーバコンピュータは、複数の焼結設備１における、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を格納していてよい。

【0129】

また、例えば、上述の実施形態において、端末装置１５が出力する、操業データ、造粒粒子の通気度を表す指数及び焼結鉱の返鉱発生割合の予測値を、オペレータが確認し、焼結設備１の操業条件を変更する場合を例に挙げて説明したが、焼結設備１の操業条件の変更は自動で行ってもよい。この場合、特殊演算コンピュータ１３又はエッジサーバコンピュータ１４が、焼結設備１の操業条件の変更を自動で行ってもよい。

【符号の説明】

【0130】

１ 焼結設備
１０ 操業管理システム
１１ センサ
１２ プロセスコンピュータ（第１のコンピュータ）
１３ 特殊演算コンピュータ（第２のコンピュータ）
１４ エッジサーバコンピュータ（第３のコンピュータ）
１５ 端末装置
２０ 造粒機
３０ 焼結機
３１ 焼結原料供給装置
３２ パレット
３３ 点火炉
３４ ウインドボックス
４０ 破砕機
５０ クーラー
６０ 篩分装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】