靜電分離控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種過(guò)程控制系統(tǒng)，更具體來(lái)說(shuō)，提供一種用于控制用于分離微粒狀材料的靜電分離的過(guò)程控制系統(tǒng)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及過(guò)程控制，且更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于控制用于分離微粒狀材料的靜電分離的過(guò)程控制。
技術(shù)介紹
原理上，可通過(guò)文獻(xiàn)中詳細(xì)記載的多種方法來(lái)將不同的導(dǎo)電粒子靜電分離。已實(shí)現(xiàn)最大商業(yè)成功的一種類(lèi)型的靜電分離方法利用摩擦起電反電流帶型分離器，如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，839，032和4，874，507中所公開(kāi)。此種帶式分離器系統(tǒng)基于通過(guò)表面接觸對(duì)粒子混合物的不同成分的充電性質(zhì)(即，摩擦起電效應(yīng))來(lái)分離所述成分。這些系統(tǒng)通常利用在縱向方向上布置的平行隔開(kāi)的電極，在所述電極之間，一帶子在縱向方向上行進(jìn)，當(dāng)所述帶子由一對(duì)末端滾輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，形成連續(xù)回圈。粒子混合物在所述電極之間裝載到所述帶子上，在所述帶子處，所述粒子混合物經(jīng)受由所述電極生成的強(qiáng)電場(chǎng)。凈結(jié)果為經(jīng)受電場(chǎng)的帶正電的粒子朝向負(fù)電極移動(dòng)，且?guī)ж?fù)電的粒子朝向正電極移動(dòng)。移動(dòng)帶區(qū)段的反電流動(dòng)作在相反方向上掃過(guò)所述電極，且將粒子混合物的成分輸送到其在分離器任一端上的對(duì)應(yīng)排放點(diǎn)。最終，每一粒子通過(guò)反電流移動(dòng)帶而朝向系統(tǒng)的一端轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生粒子混合物的一定程度的分離。摩擦起電反電流帶型分離器系統(tǒng)的到目前為止最成熟的應(yīng)用是從粉煤灰中分離未燃燒的碳。在世界范圍內(nèi)，極大量的研磨成粉的煤在鍋爐中燃燒以產(chǎn)生蒸汽，從而為渦輪供給能量以用于發(fā)電。在鍋爐中，煤中的碳質(zhì)成分燃燒以釋放熱，且非碳質(zhì)材料殘留且作為飛灰收集起來(lái)。正常煤的灰含量各異，但通常構(gòu)成總體煤含量的約10%。結(jié)果，在整個(gè)工業(yè)化的世界中產(chǎn)生的飛灰體積非常高。歷史上，粉煤灰的主要處理渠道之一是添加到混凝土產(chǎn)品中，用于替代一部分水泥。此外，飛灰添加導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度以及對(duì)化學(xué)侵蝕的抗性增強(qiáng)，由此將廢棄材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛袃r(jià)值的副產(chǎn)品。然而，因?yàn)?990年潔凈空氣法案(The CleanAir Act of 1990)的實(shí)施，飛灰中未燃燒的碳的存在在混凝土中的使用受到限制，所述法案要求發(fā)電廠通過(guò)各種方法(包括重大鍋爐改造)削減氮氧化物的排放。這些改變已導(dǎo)致未燃燒的碳在飛灰中的含量升高，從而致使大部分材料在不進(jìn)行額外處理以移除未燃燒的碳的情況下不可用于混凝土生產(chǎn)中。反電流帶型分離器系統(tǒng)已證明為用于處理飛灰以移除碳的最具成本效益且可靠的方法之一。此技術(shù)通常產(chǎn)生低碳飛灰產(chǎn)品以及在碳含量方面增強(qiáng)的飛灰流。如所論述，低碳產(chǎn)品理想地適合用于預(yù)拌混凝土應(yīng)用中。另一方面，高碳含量飛灰由于其高燃料值而為有價(jià)值的副產(chǎn)品，其可直接回填到鍋爐中以與填入的煤一起燃燒。或者，高碳飛灰還可用于其它燃燒應(yīng)用中，諸如用作水泥窯的二次燃料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，提供一種用于使用靜電分離系統(tǒng)來(lái)控制可對(duì)微粒狀材料的處理的方法。所述方法包括在靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料，以重新獲得含少量填入饋料的至少一種組分的第一流以及含大量所述填入饋料的至少一種組分的第二流。所述方法還包括確定所述靜電分離過(guò)程的至少一個(gè)輸入變量和指示所述靜電分離系統(tǒng)中將控制的所述第一流的至少一個(gè)性質(zhì)的至少一個(gè)輸出變量。所述方法進(jìn)一步包括以時(shí)間上隔開(kāi)的間隔測(cè)量來(lái)自所述靜電分離系統(tǒng)的所述至少一個(gè)輸出變量，以及選擇所述至少一個(gè)輸出變量的目標(biāo)范圍。所述方法更進(jìn)一步包括比較所述測(cè)量的輸出變量與所述目標(biāo)范圍以生成輸出信號(hào)，以及響應(yīng)于一個(gè)過(guò)程而至少部分基于所述輸出信號(hào)調(diào)整所述至少一個(gè)輸入變量。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，提供一種用于分離微粒狀混合物的裝置，所述裝置包括饋送點(diǎn)，其被配置來(lái)接收微粒狀材料；靜電分離系統(tǒng)；感應(yīng)器，其與所述微粒狀材料流體連通且被配置來(lái)測(cè)量所述微粒狀材料的輸出變量；以及控制器，其操作性地連接以至少部分基于所述測(cè)量的輸出變量從所述感應(yīng)器接收輸出信號(hào)，且至少部分基于所述輸出信號(hào)控制所述靜電分離系統(tǒng)的至少一個(gè)輸入變量。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，提供一種包括上面存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)界定指令，所述指令由于被控制器執(zhí)行而指導(dǎo)所述控制器執(zhí)行使用靜電分離系統(tǒng)控制對(duì)微粒狀材料的處理的方法。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括測(cè)量至少一個(gè)輸出變量；比較所述至少一個(gè)輸出變量與目標(biāo)范圍；基于所述至少一個(gè)輸出變量和所述目標(biāo)范圍生成輸出信號(hào)；以及至少部分基于所述輸出信號(hào)調(diào)整至少一個(gè)輸入變量。所述控制系統(tǒng)可維持輸出參數(shù)在所述目標(biāo)范圍內(nèi)，同時(shí)處理以使所關(guān)心的主要產(chǎn)品的產(chǎn)率最大化。所述控制系統(tǒng)還可控制所述主要流的目的地，以便在產(chǎn)品不在規(guī)格內(nèi)達(dá)預(yù)定時(shí)段以上的周期期間使生產(chǎn)轉(zhuǎn)到低質(zhì)量位置。此外，一旦系統(tǒng)改變已使輸出質(zhì)量返回到目標(biāo)范圍內(nèi)，所述控制系統(tǒng)便可使所述主要流的目的地改向回到高質(zhì)量位置。附圖說(shuō)明在考慮以下附圖之后，將更好理解本專(zhuān)利技術(shù)的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在圖中圖1為展示反電流帶型分離器系統(tǒng)的一般配置的橫截面圖；圖2為描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的饋送控制系統(tǒng)的示意圖；圖3為不出根據(jù)實(shí)施方案的用于在利用最高負(fù)電極極性的同時(shí)從飛灰中用靜電分離未燃燒碳期間控制產(chǎn)品引燃損失(LOI)的過(guò)程控制系統(tǒng)的程序的流程圖；圖4a為示出用于從飛灰中用靜電分離未燃燒碳的不受控過(guò)程的LOI和產(chǎn)能的矩形圖；圖4b為比較根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于從飛灰中用靜電分離未燃燒碳的受控過(guò)程的LOI和產(chǎn)能的矩形圖；圖5為根據(jù)實(shí)施方案的展示與描繪用于受控過(guò)程的類(lèi)似圖表的數(shù)據(jù)相比，來(lái)自由用于從飛灰中用靜電分離未燃燒碳的不受控過(guò)程產(chǎn)生的跟蹤樣本的LOI測(cè)量的變化的矩形圖；以及圖6為在概念上示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的用于在利用最高正電極極性方案的同時(shí)從飛灰中用靜電分離未燃燒碳期間控制產(chǎn)品LOI的過(guò)程控制系統(tǒng)的程序的流程圖。應(yīng)理解，這些附圖不必按比例進(jìn)行繪制，且可能已經(jīng)省略可能并不必要或致使其它細(xì)節(jié)難以覺(jué)知的細(xì)節(jié)。還應(yīng)理解，本專(zhuān)利技術(shù)不限于本文中所示出的特定實(shí)施方案。具體實(shí)施例方式在使用靜電反電流帶型分離器系統(tǒng)來(lái)用靜電分離不同材料時(shí)，需要控制來(lái)自所述過(guò)程的某些輸出變量以便產(chǎn)生一致的產(chǎn)品質(zhì)量。然而，影響處理的饋送材料的輸入變量和其它無(wú)法測(cè)量的物理參數(shù)頻繁波動(dòng)，且影響所述過(guò)程嘗試控制的輸出變量。在一些處理系統(tǒng)中，以隔開(kāi)的間隔，例如每操作半小時(shí)或一小時(shí)，取得產(chǎn)品樣本。針對(duì)每一樣本測(cè)量所關(guān)心的輸出變量。操作者接著在測(cè)試每一樣本之后調(diào)整所述輸入變量中的一者或多者，其中每一改變的幅度由樣本值與目標(biāo)范圍之間的差異確定。操作者的調(diào)整通常是基于他們自身對(duì)特定系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，嘗試盡量使輸出變量返回其目標(biāo)值。控制靜電分離過(guò)程的這些已知方法的一個(gè)問(wèn)題是輸出變量在取樣之間的時(shí)間間隔期間不受控制。因此，如果靜電分離過(guò)程的輸入變量或其它物理參數(shù)引起輸出變量的值移出所要值范圍之外，那么所述改變將不會(huì)被檢測(cè)到，直到手動(dòng)取得下個(gè)樣本為止。結(jié)果，所產(chǎn)生的大量產(chǎn)品可能未落入消費(fèi)者規(guī)格內(nèi)。控制靜電分離過(guò)程的這些已知方法的又一個(gè)問(wèn)題是這些方法依賴(lài)于操作者的主觀分析來(lái)基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的輸出變量的值調(diào)整一個(gè)或多個(gè)輸入變量。結(jié)果，輸入變量調(diào)整可能在操作者之間頻繁變化，且因此導(dǎo)致前后不一的產(chǎn)品質(zhì)量。此外，操作者的前后不一的響應(yīng)常常可不利地影響產(chǎn)品產(chǎn)率，因?yàn)椴徽_的決策和保守的操作導(dǎo)致次佳的操作，其中有價(jià)值的產(chǎn)品由于雜質(zhì)而被拒絕。在實(shí)施方案中，靜電分離過(guò)程控制系統(tǒng)可通過(guò)調(diào)整過(guò)程的輸入變量中的一者或多者，以便控制過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)輸出變量來(lái)補(bǔ)償靜電分離過(guò)程的輸入饋送質(zhì)量或其它物理參數(shù)的變化，且因此產(chǎn)生具有一致質(zhì)量的產(chǎn)品流。在實(shí)施方案中，所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】2010.09.03 US 12/875,7921.一種用于使用靜電分離系統(tǒng)控制對(duì)微粒狀材料的處理的方法，所述方法包括: 在靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料，以重新獲得含少量填入饋料的至少一種組分的第一流以及含大量所述填入饋料的至少一種組分的第二流； 確定所述靜電分離過(guò)程的至少一個(gè)輸入變量和指示所述靜電分離系統(tǒng)中將控制的所述第一流的至少一個(gè)性質(zhì)的至少一個(gè)輸出變量； 以時(shí)間上隔開(kāi)的間隔測(cè)量來(lái)自所述靜電分離系統(tǒng)的所述至少一個(gè)輸出變量； 選擇所述至少一個(gè)輸出變量的目標(biāo)范圍； 比較所述測(cè)量的輸出變量與所述目標(biāo)范圍以生成輸出信號(hào)；以及 響應(yīng)于一個(gè)過(guò)程而至少部分基于所述輸出信號(hào)調(diào)整所述至少一個(gè)輸入變量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)輸入變量是選自由以下項(xiàng)組成的群組:極性、電壓、帶子速度、饋送速率、饋送口位置、間隙、饋料相對(duì)濕度，及其組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)整所述至少一個(gè)輸入變量包括通過(guò)所述靜電分離系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料包括在約3kV與14kV之間的電壓下操作。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述電壓在約5kV與IOkV之間。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料包括在約10英尺/秒與70英尺/秒之間的速度下操作帶子。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述速度在約20英尺/秒與50英尺/秒之間。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料包括在約200密爾與1000密爾之間的間隙下操作所述系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述間隙在約300密爾與600密爾之間。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述饋料相對(duì)濕度在約1%與15%之間。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述饋料相對(duì)濕度在約1%與4%之間。12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料包括以在約3噸/小時(shí).電極寬度(英尺)與17噸/小時(shí).電極寬度(英尺)之間的饋送速率饋送所述微粒狀材料。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述饋送速率在約4噸/小時(shí).電極寬度(英尺)與13噸/小時(shí).電極寬度(英尺)之間。14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在所述靜電分離系統(tǒng)中處理微粒狀材料包括將所述微粒狀材料遞送到至少一個(gè)饋送口位置。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述輸出變量是所述填入饋料的至少一種組分的濃度。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中以時(shí)間上隔開(kāi)的間隔測(cè)量所述輸出變量包括使用在線分析器測(cè)量所述輸出變量。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述時(shí)間上隔開(kāi)的間隔小于20分鐘。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述時(shí)間上隔開(kāi)的間隔小于10分鐘。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述輸出變量計(jì)算為按時(shí)間上隔開(kāi)的間隔獲得的至少一個(gè)在線測(cè)量的平均值。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在控制下的所述輸出變量計(jì)算為按時(shí)間上隔開(kāi)的間隔獲得的至少兩個(gè)在線測(cè)量的平均值。21.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述微粒狀材料為來(lái)自燃煤發(fā)電的含有未燃燒碳的飛灰，由此所述第一流含少量碳含量，且所述第二流含大量碳含量，且所述輸出變量為所述第一流的引燃損失(LOI)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述輸出變量是所述L0I，且所述過(guò)程至少部分基于多個(gè)輸入變量進(jìn)行調(diào)整。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述多個(gè)輸入變量被調(diào)整以獲得在所述目標(biāo)范圍內(nèi)的大致上一致的LOI質(zhì)量，同時(shí)使含少量碳含量的所述第一流的產(chǎn)率最大化。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述LOI是使用在線分析器測(cè)量。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述在線分析器利用高溫燃燒技術(shù)來(lái)按時(shí)間上隔開(kāi)的間隔評(píng)估所述飛灰的所述碳含量。26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述在線分析器利用微波技術(shù)來(lái)按時(shí)間上隔開(kāi)的間隔評(píng)估所獲得的所述飛灰的所述碳含量。27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述靜電分離系統(tǒng)在頂部電極面板上為負(fù)極性且底部電極面板上為正極性的情況下操作。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述填入饋料是通過(guò)選自由以下位置組成的組的饋送口位置遞送:緊鄰所述第一流的出口的位置，緊鄰所述第二流的出口的位置，在兩者之間的位置，及其組合。29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述過(guò)程使用帶子速度作為主要控制變量，且通過(guò)利用目標(biāo)LOI減去測(cè)量的LOI在時(shí)間上隔開(kāi)的間隔內(nèi)的平均值之間的關(guān)系來(lái)加以調(diào)整。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述過(guò)程在帶子速度達(dá)到最大操作范圍的情況下利用間隙作為次要控制變量，且通過(guò)利用所述目標(biāo)LOI減去所述測(cè)量的LOI在時(shí)間上隔開(kāi)的間隔內(nèi)的平均值之間的所述關(guān)系來(lái)加以調(diào)整。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述過(guò)程在帶子速度達(dá)到所述最大操作范圍且間隙達(dá)到最小操作范圍的情況下利用饋送速率作為第三控制變量，且通過(guò)利用所述目標(biāo)LOI減去所述測(cè)量的LOI在時(shí)間上隔開(kāi)的間隔內(nèi)的平均值之間的所述關(guān)系來(lái)加以調(diào)整。32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述靜電分離系統(tǒng)在頂部電極面板上為正極性且底部電極面板上為負(fù)極性的情況下操作。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述過(guò)程利用饋送口位置及間隙中的至少一者作為主要控制變量，且通過(guò)利用目標(biāo)LOI減去測(cè)量的LOI在時(shí)間上隔開(kāi)的間隔內(nèi)的平均值之間的關(guān)系來(lái)加以調(diào)整。34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述過(guò)程在所述饋送口位置緊鄰所述第二流的出口且所述間隙達(dá)到最小操作范圍的情況下利用饋送速率作為第三控制變量，且通過(guò)利用目標(biāo)LOI減去測(cè)量的LOI在時(shí)間上隔開(kāi)的間隔內(nèi)的平均值之間的關(guān)系來(lái)加以調(diào)整。35.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述微粒狀材料包括為所述微粒狀材料的總重量的第一百分比的第一組分和為所述微粒狀材料的所述總重量的第二百分比的第二組分，其中所述第一百分比大于所述第二百分比。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述微粒狀材料包括至少一種工業(yè)礦物，所述工業(yè)礦物包括至少一種污染物。37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述工業(yè)礦物包括含有包括方解石、石灰石、大理石、石灰華、凝灰石和白堊中之至少一者的礦物的碳酸鈣礦，且其中所述至少一種污染物包括石英、黃鐵礦、白云石、云母、石墨、硫化物及其組合，由此所述第一流富含碳酸鈣，且所述第二流富含所述至少一種污染物，且所述輸出變量為所述第一流的污染物的濃度。38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述工業(yè)礦物包括滑石，且其中所述至少一種污染物包括黃鐵礦、硫化物、石墨、碳酸鹽、方解石、菱鎂礦、石英及透閃石中的至少一種，其中所述第一流富含滑石，且所述第二流富含所述至少一種污染物，且所述...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B·E·麥奇，B·賽特，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：分離技術(shù)有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：