专利名称：静电分离控制系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及过程控制，且更具体来说，涉及用于控制用于分离微粒状材料的静电分离的过程控制。
背景技术：
原理上，可通过文献中详细记载的多种方法来将不同的导电粒子静电分离。已实现最大商业成功的一种类型的静电分离方法利用摩擦起电反电流带型分离器，如美国专利号4，839，032和4，874，507中所公开。此种带式分离器系统基于通过表面接触对粒子混合物的不同成分的充电性质(即，摩擦起电效应)来分离所述成分。这些系统通常利用在纵向方向上布置的平行隔开的电极，在所述电极之间，一带子在纵向方向上行进，当所述带子由一对末端滚轮驱动时，形成连续回圈。粒子混合物在所述电极之间装载到所述带子上，在所述带子处，所述粒子混合物经受由所述电极生成的强电场。净结果为经受电场的带正电的粒子朝向负电极移动，且带负电的粒子朝向正电极移动。移动带区段的反电流动作在相反方向上扫过所述电极，且将粒子混合物的成分输送到其在分离器任一端上的对应排放点。最终，每一粒子通过反电流移动带而朝向系统的一端转移，从而产生粒子混合物的一定程度的分离。摩擦起电反电流带型分离器系统的到目前为止最成熟的应用是从粉煤灰中分离未燃烧的碳。在世界范围内，极大量的研磨成粉的煤在锅炉中燃烧以产生蒸汽，从而为涡轮供给能量以用于发电。在锅炉中，煤中的碳质成分燃烧以释放热，且非碳质材料残留且作为飞灰收集起来。正常煤的灰含量各异，但通常构成总体煤含量的约10%。结果，在整个工业化的世界中产生的飞灰体积非常高。历史上，粉煤灰的主要处理渠道之一是添加到混凝土产品中，用于替代一部分水泥。此外，飞灰添加导致混凝土强度以及对化学侵蚀的抗性增强，由此将废弃材料转变为有价值的副产品。然而，因为1990年洁净空气法案(The CleanAir Act of 1990)的实施，飞灰中未燃烧的碳的存在在混凝土中的使用受到限制，所述法案要求发电厂通过各种方法(包括重大锅炉改造)削减氮氧化物的排放。这些改变已导致未燃烧的碳在飞灰中的含量升高，从而致使大部分材料在不进行额外处理以移除未燃烧的碳的情况下不可用于混凝土生产中。反电流带型分离器系统已证明为用于处理飞灰以移除碳的最具成本效益且可靠的方法之一。此技术通常产生低碳飞灰产品以及在碳含量方面增强的飞灰流。如所论述，低碳产品理想地适合用于预拌混凝土应用中。另一方面，高碳含量飞灰由于其高燃料值而为有价值的副产品，其可直接回填到锅炉中以与填入的煤一起燃烧。或者，高碳飞灰还可用于其它燃烧应用中，诸如用作水泥窑的二次燃料。
发明内容
根据一个或多个实施方案，提供一种用于使用静电分离系统来控制可对微粒状材料的处理的方法。所述方法包括在静电分离系统中处理微粒状材料，以重新获得含少量填入馈料的至少一种组分的第一流以及含大量所述填入馈料的至少一种组分的第二流。所述方法还包括确定所述静电分离过程的至少一个输入变量和指示所述静电分离系统中将控制的所述第一流的至少一个性质的至少一个输出变量。所述方法进一步包括以时间上隔开的间隔测量来自所述静电分离系统的所述至少一个输出变量，以及选择所述至少一个输出变量的目标范围。所述方法更进一步包括比较所述测量的输出变量与所述目标范围以生成输出信号，以及响应于一个过程而至少部分基于所述输出信号调整所述至少一个输入变量。根据一个或多个实施方案，提供一种用于分离微粒状混合物的装置，所述装置包括馈送点，其被配置来接收微粒状材料；静电分离系统；感应器，其与所述微粒状材料流体连通且被配置来测量所述微粒状材料的输出变量；以及控制器，其操作性地连接以至少部分基于所述测量的输出变量从所述感应器接收输出信号，且至少部分基于所述输出信号控制所述静电分离系统的至少一个输入变量。根据一个或多个实施方案，提供一种包括上面存储的计算机可读信号的计算机可读介质，所述计算机可读信号界定指令，所述指令由于被控制器执行而指导所述控制器执行使用静电分离系统控制对微粒状材料的处理的方法。所述计算机可读介质包括测量至少一个输出变量；比较所述至少一个输出变量与目标范围；基于所述至少一个输出变量和所述目标范围生成输出信号；以及至少部分基于所述输出信号调整至少一个输入变量。所述控制系统可维持输出参数在所述目标范围内，同时处理以使所关心的主要产品的产率最大化。所述控制系统还可控制所述主要流的目的地，以便在产品不在规格内达预定时段以上的周期期间使生产转到低质量位置。此外，一旦系统改变已使输出质量返回到目标范围内，所述控制系统便可使所述主要流的目的地改向回到高质量位置。
在考虑以下附图之后，将更好理解本发明的特征、方面和优点，在图中图1为展示反电流带型分离器系统的一般配置的横截面图；图2为描绘根据一个实施方案的馈送控制系统的示意图；图3为不出根据实施方案的用于在利用最高负电极极性的同时从飞灰中用静电分离未燃烧碳期间控制产品引燃损失(LOI)的过程控制系统的程序的流程图；图4a为示出用于从飞灰中用静电分离未燃烧碳的不受控过程的LOI和产能的矩形图；图4b为比较根据一个实施方案的用于从飞灰中用静电分离未燃烧碳的受控过程的LOI和产能的矩形图；图5为根据实施方案的展示与描绘用于受控过程的类似图表的数据相比，来自由用于从飞灰中用静电分离未燃烧碳的不受控过程产生的跟踪样本的LOI测量的变化的矩形图；以及图6为在概念上示出根据一个实施方案的用于在利用最高正电极极性方案的同时从飞灰中用静电分离未燃烧碳期间控制产品LOI的过程控制系统的程序的流程图。应理解，这些附图不必按比例进行绘制，且可能已经省略可能并不必要或致使其它细节难以觉知的细节。还应理解，本发明不限于本文中所示出的特定实施方案。
具体实施例方式在使用静电反电流带型分离器系统来用静电分离不同材料时，需要控制来自所述过程的某些输出变量以便产生一致的产品质量。然而，影响处理的馈送材料的输入变量和其它无法测量的物理参数频繁波动，且影响所述过程尝试控制的输出变量。在一些处理系统中，以隔开的间隔，例如每操作半小时或一小时，取得产品样本。针对每一样本测量所关心的输出变量。操作者接着在测试每一样本之后调整所述输入变量中的一者或多者，其中每一改变的幅度由样本值与目标范围之间的差异确定。操作者的调整通常是基于他们自身对特定系统的经验，尝试尽量使输出变量返回其目标值。控制静电分离过程的这些已知方法的一个问题是输出变量在取样之间的时间间隔期间不受控制。因此，如果静电分离过程的输入变量或其它物理参数引起输出变量的值移出所要值范围之外，那么所述改变将不会被检测到，直到手动取得下个样本为止。结果，所产生的大量产品可能未落入消费者规格内。控制静电分离过程的这些已知方法的又一个问题是这些方法依赖于操作者的主观分析来基于实验室测量的输出变量的值调整一个或多个输入变量。结果，输入变量调整可能在操作者之间频繁变化，且因此导致前后不一的产品质量。此外，操作者的前后不一的响应常常可不利地影响产品产率，因为不正确的决策和保守的操作导致次佳的操作，其中有价值的产品由于杂质而被拒绝。在实施方案中，静电分离过程控制系统可通过调整过程的输入变量中的一者或多者，以便控制过程的一个或多个输出变量来补偿静电分离过程的输入馈送质量或其它物理参数的变化，且因此产生具有一致质量的产品流。在实施方案中，所述控制系统可具有广泛能力及灵活性来处理多种输入馈送材料和分离器几何形状。任何不同微粒状混合物皆可被分离，因为当两种粒子接触时，具有较高功函数的粒子获得电子且变得带负电，而具有较低功函数的粒子失去电子，且变得带正电。微粒状混合物或材料可包括为微粒状材料的总重量或体积的第一百分比的第一组分和为微粒状材料的总重量或体积的第二百分比的第二组分，其中所述第一百分比大于所述第二百分比。除了分离飞灰之外，所述系统还可用来(例如)从麦麸中分离面粉和浓缩浓果汁，以及用于从多种矿物中选矿，包括工业矿物和矿石。特定矿物应用包括通过移除石英、石墨、黄铁矿、白云石、云母、硫化物、其它污染物及其组合来提纯包括方解石、石灰石、大理石、石灰华、凝灰石和白垩中的至少其中之一的碳酸钙矿；通过移除透闪石、石英、黄铁矿、其它污染物及其组合来提纯白云石材料；通过移除硫化物、方解石、白云石、菱镁矿、黄铁矿、石英、石墨、碳酸盐、透闪石、其它污染物及其组合来提纯滑石矿；通过移除铁、石英、云母、其它污染物及其组合来提纯高岭土矿；以及通过移除石盐、水镁矾、其它污染物及其组合来提纯钾碱材料。尽管在此提供可能性范围的指示，但所述技术并不仅限于这些应用，而在不同微粒状材料以离散相存在的情况下具有广泛适用性。当分离器处理材料时，可生成包括诸如碳酸钙的第一组分的第一流，且可生成包括诸如污染物(例如石英)的第二组份的第二流。 在系统的实施方案中，所述控制系统可维持广品质量在目标规格内，冋时使王要产品的产率最大化。所述控制系统还可在产品质量已经不在目标范围内达预定时段以上时自动地使主要流的生产转到低质量位置，诸如储槽或储器，且一旦回到规格内就返回，因此提供与现有方法相比确保优良产品质量的另一部件。
在一个实施方案中，提供一种使用静电分离系统来控制对微粒状材料的处理的方法。此方法可包括如图1中所示处理微粒状材料。在图1中，示意性地示出静电带型分离系统10的实施例，其中可使用过程控制系统。带式分离器系统10包括在由纵向中线25界定的纵向方向上布置的平行隔开的电极12及14/16，且带子18在所述隔开的电极之间在纵向方向上行进。所述带子形成连续回圈，其由一对末端滚轮11、13驱动。粒子混合物或微粒状材料从诸如储槽、储器或储仓的微粒状材料源在馈送区域26或馈送点处装载到带子18上，所述馈送区域26或馈送点被配置来在电极14与16之间接收微粒状材料。微粒状材料源可来自位于分离系统上游的系统或过程。带子18包括在相反方向上移动以沿着电极12及14/16的长度输送粒子混合物的成分的反电流行进带区段17及19。通过将与施加到电极14/16的电势具有相反极性的电势施加到电极12而在电极12与14/16之间在横向方向上建立电场。当通过带子18沿着所述电极输送粒子混合物的成分时，所述粒子变得带电，且由于所述电场而在横向于系统10的纵向中线25的方向上经历力。此电场使带正电的粒子朝向负电极移动，且使带负电的粒子朝向正电极移动。最终，每一粒子取决于所述粒子的电荷和电极的极性而转移到主要产品移除区24或次要产品移除区22。在某些实施例中，微粒状材料的第一组分可充以负电，且微粒状材料的第二组分可充以正电。在其它实施例中，微粒状材料的第一组分可充以正电，且微粒状材料的第二组分可充以负电。在这些实施例中的任一者中，静电分离系统可在顶部电极面板上为负极性且底部电极面板上为正极性的情况下操作，或在顶部电极面板上为正极性且底部电极面板上为负极性的情况下操作。主要产品流出物流从主要产品移除区24退出系统，而次要产品流出物流从次要产品移除区22退出系统。粒子带上的电荷确定其将被吸引到哪一电极，且因此确定带子将载运粒子的方向。粒子充电的幅度是由材料的相对电子亲和性，即粒子的功函数确定。离散微粒状材料之间的功函数的差异越大，用于分离所述粒子的驱动力将越大。分离过程的总体有效性可受到与用于静电分离过程的馈送成分组合物相关的许多因素影响，所述馈送成分组合物在正常工业条件下通常在处理过程期间连续变化。此外，可控制或不可控制的其它环境因素可对混合物的粒子的功函数具有显著影响，且因此对总体加工性能具有显著影响。这些环境因素包括馈送混合物的温度与相对湿度，如在美国专利号6，074，458中所论述。此外，分离可受特定带子几何形状(如在美国专利号5，904，253中所公开)以及带子随时间推移的持续磨损影响。总体来说，馈送质量的自然变化、环境因素和带子18的不断磨损的此组合建立一种环境，其中必须持续监控及调整所述过程以便维持一定水平的分离。通常，这些调整不仅影响产品纯度，而且影响主要产品流出物流与次要产品流出物流之间的产率分割。纯度与产率之间的这些权衡可导致难以在正常操作期间的所有时间优化分离。产率可界定为发送到主要产品流出物流出口的馈料流的百分比。通过考虑图1还示出了在实践中用以控制静电分离过程的主要过程变量。这些变量包括电极极性的选择(顶部为正且底部为负，或顶部为负且底部为正)、带子18扫过电极的速度、电极12与14/16之间在横向方向上的间隙距离，以及微粒状化合物至系统10的总体馈送速率。此外，可能对分离具有影响的另一变量是馈料注入区域26的位置。在通行做法的一个实施例中，利用一个系统，借此可将馈料在沿着分离系统的纵向长度的多个位置处注入，如图2中所描绘。此示意图展示用于使用分配器气力输送机沿着分离系统的纵向长度引入馈料的三个可能位置，其指明为馈送口 I (FPl)、馈送口 2(FP2)和馈送口 3(FP3)。此处，FPl最接近或紧邻次要产品的排放点，且FP3最接近或紧邻主要产品的排放点。然而，馈送口位置可处于沿着分离系统的纵向长度的任何位置的一个或多个点处，包括在馈送口I与馈送口 2之间的任何位置。例如，馈送口位置可为选自由以下位置组成的组的馈送口位置紧邻第一流的出口的位置，紧邻第二流的出口的位置，在两者之间的位置，及其组合。馈送口位置的最佳选择和将被分离的微粒状材料到系统的递送将取决于所需分离程度以及其它控制变量或电极极性、带子速度、馈送速率、间隙距离和馈料相对湿度中的一者或多者的输入变量的特定设置而变化。在某些实施方案中，控制器可促进或调整过程变量。例如，控制器可被配置来执行下文论述的图3和图6的流程图中所示出的过程。通过执行这些过程，控制器可调整例如带子速度、电极间距离、馈送速率、馈送口位置、馈料相对湿度，或系统的任何其它过程变量以实现所需输出。在实施方案中，静电分离系统通过控制所述输入变量中的一者或多者来操作，以实现所需分离或实现特定组分在主要产品流出物流中的所需浓度或含量或所需产率。静电分离系统可在约3kV与14kV之间，更优选在约5kV与IOkV之间的电压下操作。带子速度可在约10英尺/秒与70英尺/秒之间，更优选在约20英尺/秒与50英尺/秒之间的速度下操作。系统可在约200密尔与1000密尔之间，更优选在约300密尔与600密尔之间的间隙范围下操作。馈送到分离系统的微粒状材料的馈送速率可在约10吨/小时·电极宽度(英尺)与60吨/小时·电极宽度(英尺)之间，更优选在约15吨/小时·电极宽度(英尺)与45吨/小时·电极宽度(英尺)之间。馈料相对湿度可在约1%与15%之间，更优选在约I %与4 %之间。提供一种控制系统，其连续或间歇地监控产品流的质量且提供至少一种控制系统，所述控制系统操纵、调整或控制主要控制变量或输入变量中的至少一者或多者，以便保持产品在目标规格内，同时使主要产品流与次要产品流之间的产率分割最优化。如上文所论述，使用现有已知技术常常难以实现此目的，因为馈料混合物的性质不断变化，且主要控制变量之间存在复杂的相互作用。在某些实施方案中，用于使用静电系统控制对微粒状材料的处理的方法包括在静电分离系统中处理微粒状材料，以重新获得含少量填入馈料流的至少一种组分的第一流或第一产品流以及含大量所述填入馈料的至少一种组分的第二流或第二产品流。可确定所述静电分离过程的至少一个输入变量和指示所述静电分离系统中将控制的所述第一流的至少一个性质的至少一个输出变量。可按时间上隔开的间隔测量所述至少一个输出变量，且可选择所述至少一个输出变量的目标范围。可比较所述测量的输出变量与所述目标范围以生成输出信号，且可至少部分基于所述输出信号调整所述至少一个输入变量。可使用控制系统执行此方法，且可自动实现对所述至少一个输入变量的调整。所述时间上隔开的间隔可为适合获得测量的任何间隔，其可按所需方式控制所述系统，例如以实现所需L01、污染物浓度或产率。在某些实施方案中，所述间隔可小于20分钟或小于10分钟。转向图3，示出在概念上描述根据实施方案的如应用于使用最高负极性从飞灰中移除未燃烧碳的程序的流程图，所述程序由控制系统利用且可由静电分离器过程的控制器来实施。此处，分离器的主要控制变量或输入变量是馈送速率(FR)、带子速度(BS)、电极间隙距离(GAP)和馈送口位置(FP)。控管分离器性能的关键输出变量是带子扭矩，其被连续监控(TRQ)且被平均化(TRQavg)。此特定控制系统中所关心的输出变量是引燃损失(LOI)，但在其它实施例中，可为产率或诸如污染物的另一组份的浓度。LOI可定义为在发电厂的锅炉的燃烧室中引燃期间未燃烧的碳。在某些实施方案中，需要将LOI维持在2. 5%或更低。LOI测量提供到动态平均计算(LOIavg)的输入，所述动态平均计算(LOIavg)又用来与目标范围(LOImin至LOImax)进行比较。可监控其它输出变量，诸如和所递送的馈料流与主要产品流出物流输出的百分比相关的产率。对主要控制变量或输入变量(del FR、del BS.deIGAP和delFP)的调整由控制系统预测，如图3中所示出。在某些实施方案中，所述系统可使用输入变量中的一者或多者，且可同时或按顺序调整一个或多个输入变量。例如，在某些实施方案中，所述系统利用带子速度作为第一输入变量，其可作为主要控制参数加以调整。间隙可用作第二输入变量，其可作为次要控制参数加以调整(例如，在某些实施方案中，如果带子速度达到最大操作范围)。馈送速率可用作第三输入变量，其可作为第三控制参数加以调整(例如，在某些实施方案中，如果带子速度达到最大操作范围，且间隙达到最小操作范围)。控制系统进行恰当调整以保持主要产品流的特性或性质(诸如L0I)在目标范围内，同时使所生产的主要产品的产率最大化。转到图6，示出在概念上描述如应用于使用最高正极性从飞灰中移除未燃烧碳的静电分离器过程控制系统的程序的另一流程图，所述程序可由控制器来实施。此控制系统利用分离器的相同的主要控制变量馈送速率(FR)、带子速度(BS)、电极间隙距离(GAP)、馈送口位置(FP)和带子扭矩(TRQ及TRQavg)。再次，所关心的输出变量是LOI连同平均值LOIavg和目标范围LOImin至LOImax。在具有相反极性的此情况下，使用del FR、del BS.deIGAP和delFP)来对主要变量进行调整，如图6中所示出。此处，系统利用馈送口作为主要控制参数，且间隙作为次要控制参数。再次，控制系统进行恰当调整以保持主要产品的LOI在严格的目标范围内，同时使所生产的主要产品的产率最大化。还包括自动转向和返回控制以确保在所有情境下收集到高质量的产品。此实施例提供根据一个实施方案的用于静电分离的控制系统的又一个实施例。成功的过程控制需要准确、可靠的在线测量所关心的输出控制变量或输出变量。在一个实施方案中，可通过使用至少一个感应器来实现在线测量。可直接使用此原始数据(即，一个在线测量)来与目标范围进行比较，或者可使用两个或多个测量的动态平均值来改善总体准确度。可使用任何在线分析器来获得例如LOI或组分或污染物的浓度的所需测量。例如，可使用利用高温燃烧技术或微波技术来评估飞灰的碳含量的在线分析器。如果指示调整，那么控制系统将确定一组新的最佳操作条件，且对主要操作输入变量做出改变，以便使受控输出变量回到规格内。如果在预定时间段之后，所关心的受控输出变量不在规格内，那么控制系统可将主要产品的运送系统的目的地从高质量产品目的地转到低规格位置以避免污染高质量产品。一旦指示过程改变已导致主要流的质量回到规格内，控制系统就将使运送流返回到高质量储仓。这是用于确保受控过程的质量得到改善的显著发展。实施例根据实施例，将控制系统应用到从飞灰移除未燃烧碳的产品应用。在此情况下，过程控制系统与如图1和图2中示意性示出的带型静电分离器一起使用。示例性分离器使用来自在配备有低NOx控制的四角切圆燃烧锅炉中燃烧烟煤的发电厂。然而，应理解，所述过程控制系统可同样良好地用于从其它类型的原料和发电厂配置形成的飞灰。本实施例的特定分离器几何形状在顶部电极面板上利用负极性且在底部电极上利用正极性。来自分离器的主要产品是浓缩飞灰流，且所关心的输出变量是流中未燃烧碳的浓度或百分比，如用引燃损失(LOI)所测量。对于此实施例,初始操作参数包括35吨/小时的馈送速率、30英尺/秒的带子速度、O. 450英寸的电极间间隙，和馈送口 3的馈送口位置，如图2中所示。使用在线LOI分析器来监视产品流的质量，以便按时间上隔开的间隔提供离散LOI测量。以约四分钟至七分钟的间隔进行三个量测的动态平均，以减少测试变化且帮助确保代表性取样。接着将平均值与包括可接受的最小目标与最大目标的LOI目标范围进行比较。如果测量的平均LOI值在目标范围内，那么不对任何输入变量进行改变。基于含于分离器控制系统中的规则对主要输入变量进行调整。凭经验针对给定分离器几何形状及可受煤源及如所描述的特定发电厂锅炉条件影响的典型填入馈送灰性质来确定此控制系统。如图3中所示，示出在概念上描述如应用于使用最高负极性从飞灰中移除未燃烧碳的程序的流程图，所述程序由静电分离器过程的控制系统利用，如在此的实施例中。此处，分离器的主要控制变量是馈送速率(FR)、带子速度(BS)、电极间隙距离(GAP)和馈送口位置(FP)。控管分离器性能的关键输出变量是带子扭矩，其被连续监控(TRQ)且被平均化(TRQavg)。输出变量是提供输入到动态平均计算(LOIavg)的引燃损失(LOI)，所述动态平均计算(LOIavg)又用来与目标范围(LOImin至LOImax)进行比较。对主要变量(del FR、del BS、delGAP和delFP)的调整由控制系统预测，如图3中所示出。一般来说，系统利用带子速度作为主要控制参数，同时保持所有其它参数恒定。控制系统进行恰当调整以保持主要产品的LOI在严格的目标范围内，同时使所生产的主要产品的产率最大化。当带子速度减小时，产品LOI增大。此外，当带子速度减小时，产率增大。下文提供展示由控制系统提供的显著产品质量及产率益处的实施例。所发现的控制系统的益处为快速获得且维持产品质量在极窄的目标范围内的能力，这对于按一致的产品质量将产品提供给潜在客户极为有利。图4a提供与如图4b中所示的分离器使用控制系统情况下的类似矩形图相比，利用传统操作者控制的标准过程的产品质量随着一天的商业操作过程而变的矩形图。图4b展示在填入馈料质量连续改变时，控制系统提供快得多的响应，且随着生产过程将产品质量成功地维持在目标范围内。图4a展示常规过程照例经历延长的时段，其中产品质量落在目标范围之外。由于对于此应用，在目标的高侧超出规格的生产比低侧超出规格的操作更糟，因此存在操作者在规格低侧上犯错误的自然趋势，这在图4a中是显而易见的。然而，通常存在由此实践引入的操作低效，从而导致次佳的产率。始终在最佳条件下操作的控制系统提供明显优势，导致显著较高的产率，如图4b与图4a中所论证。在某些实施方案中，控制系统还可能够为客户一致地提供具有恒定不变的产品质量的产品。图5中进一步示出更均匀且受控的产品的所需性质，其展示以传统操作者控制操作的商业电厂的产品LOI的矩形图以及同一电厂在完全实施分离器控制过程之后的矩形图。这些分布表示在许多个月的过程中所包括的数百卡车样本。在两种情况下，产品LOI的所需目标范围对于此商业操作皆为2. 0%至2. 5%，且对于所述过程所收集的数据看起来更好地集中于此范围内且具有较窄分布，如由两个峰值所指示。从通过实施自动化控制而显著降低人力操作成本还可导出控制系统的另一益处。在此情况下，与先前操作者控制条件相比，自动化设备实际上使直接人力减半。此主要改善是通过将操作者手动收集且进行LOI测试的样本的数目从196个/天减少至小于20个周期性检查样本以及对于正常分离器操作显著减少的操作者注意力来实现。此成本降低对于确保静电技术对于诸如此类的分离应用在经济上保持可行非常关键。
权利要求
1.一种用于使用静电分离系统控制对微粒状材料的处理的方法，所述方法包括: 在静电分离系统中处理微粒状材料，以重新获得含少量填入馈料的至少一种组分的第一流以及含大量所述填入馈料的至少一种组分的第二流； 确定所述静电分离过程的至少一个输入变量和指示所述静电分离系统中将控制的所述第一流的至少一个性质的至少一个输出变量； 以时间上隔开的间隔测量来自所述静电分离系统的所述至少一个输出变量； 选择所述至少一个输出变量的目标范围； 比较所述测量的输出变量与所述目标范围以生成输出信号；以及 响应于一个过程而至少部分基于所述输出信号调整所述至少一个输入变量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个输入变量是选自由以下项组成的群组:极性、电压、带子速度、馈送速率、馈送口位置、间隙、馈料相对湿度，及其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述至少一个输入变量包括通过所述静电分离系统的控制系统进行自动调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述静电分离系统中处理微粒状材料包括在约3kV与14kV之间的电压下操作。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述电压在约5kV与IOkV之间。
6.根据权利要求3所述的方法，其中在所述静电分离系统中处理微粒状材料包括在约10英尺/秒与70英尺/秒之间的速度下操作带子。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述速度在约20英尺/秒与50英尺/秒之间。
8.根据权利要求3所述的方法，其中在所述静电分离系统中处理微粒状材料包括在约200密尔与1000密尔之间的间隙下操作所述系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述间隙在约300密尔与600密尔之间。
10.根据权利要求3所述的方法，其中所述馈料相对湿度在约1%与15%之间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述馈料相对湿度在约1%与4%之间。
12.根据权利要求3所述的方法，其中在所述静电分离系统中处理微粒状材料包括以在约3吨/小时.电极宽度(英尺)与17吨/小时.电极宽度(英尺)之间的馈送速率馈送所述微粒状材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述馈送速率在约4吨/小时.电极宽度(英尺)与13吨/小时.电极宽度(英尺)之间。
14.根据权利要求3所述的方法，其中在所述静电分离系统中处理微粒状材料包括将所述微粒状材料递送到至少一个馈送口位置。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述输出变量是所述填入馈料的至少一种组分的浓度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中以时间上隔开的间隔测量所述输出变量包括使用在线分析器测量所述输出变量。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述时间上隔开的间隔小于20分钟。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述时间上隔开的间隔小于10分钟。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述输出变量计算为按时间上隔开的间隔获得的至少一个在线测量的平均值。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在控制下的所述输出变量计算为按时间上隔开的间隔获得的至少两个在线测量的平均值。
21.根据权利要求2所述的方法，其中所述微粒状材料为来自燃煤发电的含有未燃烧碳的飞灰，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，且所述输出变量为所述第一流的引燃损失(LOI)。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述输出变量是所述L0I，且所述过程至少部分基于多个输入变量进行调整。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述多个输入变量被调整以获得在所述目标范围内的大致上一致的LOI质量，同时使含少量碳含量的所述第一流的产率最大化。
24.根据权利要求21所述的方法，其中所述LOI是使用在线分析器测量。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述在线分析器利用高温燃烧技术来按时间上隔开的间隔评估所述飞灰的所述碳含量。
26.根据权利要求24所述的方法，其中所述在线分析器利用微波技术来按时间上隔开的间隔评估所获得的所述飞灰的所述碳含量。
27.根据权利要求21所述的方法，其中所述静电分离系统在顶部电极面板上为负极性且底部电极面板上为正极性的情况下操作。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述填入馈料是通过选自由以下位置组成的组的馈送口位置递送:紧邻所述第一流的出口的位置，紧邻所述第二流的出口的位置，在两者之间的位置，及其组合。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述过程使用带子速度作为主要控制变量，且通过利用目标LOI减去测量的LOI在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述过程在带子速度达到最大操作范围的情况下利用间隙作为次要控制变量，且通过利用所述目标LOI减去所述测量的LOI在时间上隔开的间隔内的平均值之间的所述关系来加以调整。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述过程在带子速度达到所述最大操作范围且间隙达到最小操作范围的情况下利用馈送速率作为第三控制变量，且通过利用所述目标LOI减去所述测量的LOI在时间上隔开的间隔内的平均值之间的所述关系来加以调整。
32.根据权利要求21所述的方法，其中所述静电分离系统在顶部电极面板上为正极性且底部电极面板上为负极性的情况下操作。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述过程利用馈送口位置及间隙中的至少一者作为主要控制变量，且通过利用目标LOI减去测量的LOI在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
34.根据权利要求32所述的方法，其中所述过程在所述馈送口位置紧邻所述第二流的出口且所述间隙达到最小操作范围的情况下利用馈送速率作为第三控制变量，且通过利用目标LOI减去测量的LOI在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
35.根据权利要求2所述的方法，其中所述微粒状材料包括为所述微粒状材料的总重量的第一百分比的第一组分和为所述微粒状材料的所述总重量的第二百分比的第二组分，其中所述第一百分比大于所述第二百分比。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述微粒状材料包括至少一种工业矿物，所述工业矿物包括至少一种污染物。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述工业矿物包括含有包括方解石、石灰石、大理石、石灰华、凝灰石和白垩中之至少一者的矿物的碳酸钙矿，且其中所述至少一种污染物包括石英、黄铁矿、白云石、云母、石墨、硫化物及其组合，由此所述第一流富含碳酸钙，且所述第二流富含所述至少一种污染物，且所述输出变量为所述第一流的污染物的浓度。
38.根据权利要求36所述的方法，其中所述工业矿物包括滑石，且其中所述至少一种污染物包括黄铁矿、硫化物、石墨、碳酸盐、方解石、菱镁矿、石英及透闪石中的至少一种，其中所述第一流富含滑石，且所述第二流富含所述至少一种污染物，且所述输出变量为所述第一流的污染物的浓度。
39.根据权利要求36所述的方法，其中所述微粒状材料包钾碱，且其中所述至少一种污染物包括石盐和水镁矾，其中所述第一流富含钾碱，且所述第二流富含所述至少一种污染物，且所述输出变量为所述第一流的污染物的浓度。
40.根据权利要求36所述的方法，其中所述输出变量为所述第一流的污染物的浓度，且所述过程基于多个输入变量进行调整。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述多个输入变量被调整以获得在所述目标范围内的大致上减小且一致的污染物含量，同时使含少量污染物含量的所述第一产品流的产率最大化。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述多个输入变量包括极性、带子速度、馈送速率、馈送口位置，及间隙。
43.根据权利要求35所述的方法，其中污染物的浓度是使用在线分析器测量。
44.根据权利要求36所述的方法，其中所述输出变量计算为按时间上隔开的间隔获得的至少一个在线污染物测量的平均值。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述输出变量计算为按时间上隔开的间隔获得的至少两个在线污染物测量的平均值。
46.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一组分充以正电且所述第二组分充以负电，且所述静电分离系统在顶部电极面板上为正极性且底部电极面板上为负极性的情况下操作。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述填入馈料是通过选自由以下位置组成的组的馈送口位置递送:紧邻所述第一流的出口的位置，紧邻所述第二流的出口的位置，在两者之间的位置，及其组合。
48.根据权利要求46所述的方法，其中所述过程利用带子速度作为主要控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
49.根据权利要求46所述的方法，其中所述过程在带子速度达到最大操作范围的情况下利用间隙作为次要控制变量，且通过利用目标值减去所述测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的所述关系来加以调整。
50.根据权利要求46所述的方法，其中所述过程在带子速度达到所述最大操作范围且间隙达到最小操作范围的情况 下利用馈送速率作为第三位控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
51.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一组分充以正电且所述第二组分充以负电，且所述静电分离系统在顶部电极面板上为负极性且底部电极面板上为正极性的情况下操作。
52.根据权利要求51所述的方法，其中所述过程使用馈送口位置作为主要控制变量，且通过利用所述目标值减去测量质量在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
53.根据权利要求51所述的方法，其中所述过程使用带子速度作为次要控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
54.根据权利要求51所述的方法，其中所述过程在馈送口位置紧邻所述第二流的出口且间隙达到最小操作范围的情况下利用馈送速率作为第三控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
55.根据权利要求35所述的方法，其中所述第一组分充以负电且所述第二组分充以正电，且所述静电分离系统在顶部电极面板上为正极性且底部电极面板上为负极性的情况下操作。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述过程使用馈送口位置作为主要控制变量，且通过利用所述目标值减去测量质量在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
57.根据权利要求51所述的方法，其中所述过程使用带子速度作为次要控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
58.根据权利要求55所述的方法，其中所述过程在馈送口位置紧邻所述第二流的出口且间隙达到最小操作范围的情况下利用馈送速率作为第三控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的 间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
59.根据权利要求35所述的方法，其中将分离的所述混合物的所述第一组分充以负电且所述第二组分充以正电，且所述静电分离系统在顶部电极面板上为负极性且底部电极面板上为正极性的情况下操作。
60.根据权利要求59所述的方法，其中所述填入馈料是通过选自由以下项组成的群组的馈送口位置递送:紧邻所述第一流的出口的位置，紧邻所述第二流的出口的位置，在两者之间的位置，及其组合。
61.根据权利要求59所述的方法，其中所述过程利用带子速度作为主要控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
62.根据权利要求59所述的方法，其中所述过程在带子速度达到最大操作范围的情况下利用间隙作为次要控制变量，且通过利用目标值减去所述测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的所述关系来加以调整。
63.根据权利要求59所述的方法，其中所述过程在带子速度达到所述最大操作范围且间隙达到最小操作范围的情况下利用馈送速率作为第三位控制变量，且通过利用目标值减去测量值在时间上隔开的间隔内的平均值之间的关系来加以调整。
64.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括将所述第一流递送至低质量位置。
65.根据权利要求64所述的方法，其中将所述第一流递送至低质量位置是至少部分基于比较所述测量的输出变量与所述目标范围。
66.一种用于分离微粒状混合物的装置，其包括: 馈送点，其被配置来接收微粒状材料； 静电分离系统； 感应器，其与所述微粒状材料流体连通且被配置来测量所述微粒状材料的输出变量；以及 控制器，其操作性地连接以至少部分基于所述测量的输出变量从所述感应器接收输出信号，且至少部分基于所述输出信号控制所述静电分离系统的至少一个输入变量。
67.根据权利要求66所述的装置，其进一步包括再循环线路，所述再循环线路流体连接到所述静电分离系统的出口和所述系统的入口。
68.根据权利要求67所述的装置，其中所述静电分离系统的所述出口为主要产品出□。
69.根据权利要求66所述的装置，其进一步包括来自位于所述静电分离系统上游的系统的微粒状材料源。
70.根据权利要求66所述的装置，其中所述至少一个输入变量是选自由以下项组成的群组:极性、带子速度、馈送速率、馈送口位置及间隙。
71.根据权利要求66所述的装置，其中所述微粒状材料是来自燃煤发电的包括未燃烧碳的飞灰。
72.根据权利要求66所述的装置，其中所述感应器测量在所述静电分离系统的出口处的流的引燃损失(LOI)。
73.一种计算机可读介质，其包括存储于其上的计算机可读信号，所述计算机可读信号界定指令，所述指令由于被控制器执行而指导所述控制器执行使用静电分离系统控制对微粒状材料的处理的方法，所述方法包括: 测量至少一个输出变量； 比较所述至少一个输出变量与目标范围； 基于所述至少一个输出变量和所述目标范围生成输出信号；以及 至少部分基于所述输出信号调整至少一个输入变量。
全文摘要
本发明提供一种过程控制系统，更具体来说，提供一种用于控制用于分离微粒状材料的静电分离的过程控制系统。
文档编号B03C3/30GK103079707SQ201180042688
公开日2013年5月1日 申请日期2011年9月1日 优先权日2010年9月3日
发明者B·E·麦奇, B·赛特 申请人:分离技术有限责任公司