[发明专利]静电分离控制系统

说明书

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 Clean Air 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。

附图说明