用摄像机检测石灰粒子的砾石尺寸来控制闭环以改善石灰窑结圈并改善正常运行时间和操作效率制造技术

一种改进的石灰泥浆再循环系统，所述系统包括：摄像机，所述摄像机靠近窑出口将颗粒状石灰成像并提供离开窑的所述颗粒状石灰的出口图像；处理器，所述处理器分析所述颗粒状石灰的所述出口图像并为离开所述窑的所述颗粒状石灰提供砾石尺寸分布；以及与所述处理器通信的控制器，所述控制器将离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布与离开所述窑的所述颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数进行比较，并且当离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布超出所述预定设定操作参数时发出提示补救措施的(I)通知和/或(II)控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用摄像机检测石灰粒子的砾石尺寸来控制闭环以改善石灰窑结圈并改善正常运行时间和操作效率相关申请的交叉引用本申请基于2020年2月25日提交的美国非临时专利申请16/800,703，该专利申请基于2019年3月15日提交的美国临时专利申请62/818,957。据此要求前述申请的优先权，并且将它们的公开内容全文以引用方式并入本文。
本专利技术涉及操作石灰窑，通过原位检测砾石尺寸并基于砾石尺寸分布采取补救措施来减少石灰窑结圈和结球。
技术介绍
Tran,Honghi，“石灰窑化学及其对窑操作的影响”，TappiKraftRecovery；短期课程，Tappi出版社，第2.3-1页至第2.3-9页，2007年(Tran,Honghi,“LimeKilnChemistryandEffectsonKilnOperations”,TappiKraftRecovery；ShortCourse,TappiPress,pp2.3-1-2.3-9(2007))讨论了与使用石灰窑将石灰泥浆(主要是碳酸钙)转化为石灰(CaO)以在牛皮纸浆回收工艺的苛性化装置中重复使用相关联的化学过程，以及操作问题诸如窑结圈、球形成、起尘、硫排放和耐火砖变薄。石灰泥浆的组成因制造厂而异，并且钠(氧化物)通常为最常见的杂质。生产良好质量的再烧石灰是石灰窑操作最基本的要求。通常，良好质量再烧石灰呈结核(圆形粒料)的形式，其中小结核造成起尘问题，并且大球具有未煅烧的包含碳酸盐的芯。再烧石灰的质量通常通过其残余碳酸盐含量以及CaO可用性和反应性来判断。石灰可用性是再烧石灰中存在的CaO的量。石灰反应性是指石灰可在消石灰器中与再苛性化相关的消解速度。高反应性石灰具有多孔结构，并且通常将在五(5)分钟内消解。低反应性石灰通常具有低CaO可用性和低比表面积，并且可能需要15分钟至20分钟的时间来消解，从而造成消石灰器和苛化器中的操作问题。窑中的结圈是一种复杂的过程，其中石灰泥浆沉积物附着到窑壁上并变硬，这可能主要由于再碳酸化作用。结圈是石灰窑操作中最棘手的问题。在严重的情况下，结圈导致不定期关闭圈移除。授予Croft的美国专利6,451,164公开并要求保护用于增强石灰泥浆脱水的亚烷基胺组合物。在过滤之前将亚烷基胺加入到石灰泥浆中。所声称的主要有益效果是离开过滤器的石灰泥浆中的水含量降低。附加的有益效果可包括减少根据本公开的结圈和结球。石灰的使用和来自牛皮纸浆工艺的石灰泥浆的再加工是本领域已知的。例如，与造纸厂相关的石灰窑操作和系统的具体参考可见于授予Ariessohn的美国专利4,759,033、授予Westerberg的美国专利5,597,445和授予Ahvenainen的美国专利5,989,018中。因此，授予Leichliter的美国专利7,628,964也公开了在用热烟道气煅烧之前预处理石灰泥浆的方法和设备。参见说明书摘要。更一般地，授予Comrie的美国专利8,506,916公开了使用干燥固体材料的填充床来减少来自石灰窑等的硫化合物排放的系统。授予Comrie的美国专利7,906,086涉及从工业流出物中净化二氧化碳。列举的净化材料包括石灰窑粉尘(LKD)形式的CaO，其由二氧化碳碳酸化成碳酸钙。参见第21栏，第36行至第51行。授予Banerjee的美国专利7,374,688公开了通过用电火花处理来增强淤渣脱水的方法。授予Ruef等人的美国专利10,011,948公开了在硫酸盐或牛皮纸浆工艺中将绿液再苛性化的工艺，包括用二氧化碳处理。反馈或闭环控制系统和粒度分析仪同样是本领域已知的。关于闭环控制，Kulkarni等人的美国专利公布US2017/0191919公开了实时光流光学流动成像以测定用于油气回收的井筒内流体中的粒度分布。监测井筒内流体中颗粒物质的粒度分布，并且根据需要补充颗粒。授予Runkana等人的美国专利8,571,715公开了用于实时优化烧结炉操作的系统。工艺参数包括铁矿球团特性，诸如煤、焦炭和石灰石的粒度分布、气流温度等。参见第9栏，第4行至第22行。关于粒度分析本身，授予Cole的美国专利7,724,367涉及用于烟雾检测等的粒度分析仪，而授予Mavliev的美国专利6,710,874涉及用于测量流动系统中的粒子的方法和设备。然而，由于涉及到的高温、工艺的复杂性和所形成的砾石相对较大的尺寸以及在水分的存在下快速降解的石灰结核的不稳定性，现有的反馈控制系统和粒度分析仪不足以为石灰窑提供有效的控制方法，因而造成采样困难并且分析甚至更具有挑战性。更正石灰窑中的石灰窑结圈和结球的现有方法是手动执行的并且在很大程度上是无效的。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及一种用于再循环石灰泥浆的系统，该系统具有闭环控制，闭环控制通过摄像机检测砾石尺寸来改善窑结圈和结球。该系统包括石灰窑，该石灰窑具有石灰泥浆入口、再烧石灰出口和用以加热该窑的燃烧器；以及石灰泥浆进料系统，该石灰泥浆进料系统适于洗涤、过滤石灰泥浆并将石灰泥浆进料至窑的石灰泥浆入口，其中窑适于加热石灰泥浆并将石灰泥浆转化成颗粒形式的石灰(煅烧工艺)，同时将进料推向颗粒形式的石灰离开窑途经的窑的再烧石灰出口。适于靠近石灰窑的再烧石灰出口将颗粒形式的石灰成像的摄像机在颗粒形式的石灰离开窑时连续地提供颗粒形式的石灰的原位出口图像，而与摄像机联接或与摄像机成一整体的分析仪分析石灰的出口图像，以提供离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布。与分析仪通信的控制器用来：(I)将离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布与离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数进行比较；以及(II)当离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布超出离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数时，发出通知和/或控制信号。离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数可包括离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值，或与离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值变化相对应的变化速率值。更正操作的补救措施基于当离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸超出预设参数时由控制器发出的通知和控制信号。更正可由来自控制器的通知自动引导或半自动引导。本专利技术的其他特征和优点将由以下讨论变得显而易见。附图说明下面参考多张图详细描述本专利技术，其中类似的数字指示类似的部件，并且其中：图1为根据本专利技术布置的系统的示意图，该系统用于结合包括牛皮纸浆制浆工艺的造纸工艺通过窑再循环石灰泥浆；以及图2为示出图1的系统的控制和操作的示意图。具体实施方式下文参考附图详细描述了本专利技术。此类讨论仅用于说明的目的。本专利技术结合在造纸厂中再循环石灰泥浆示出；然而，石灰窑也可用新鲜石灰石浆液以不同的设置操作。在所附权利要求书中示出的在本专利技术的实质和范围内的修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。在本文的说明书和权利要求书中通篇使用的术语被赋予其普通含义。除非另外指明，否则百分比、％等术语是指重量百分比。术语在下文中进一步定义。“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于再循环石灰泥浆的系统，所述系统具有闭环控制，所述闭环控制通过摄像机检测砾石尺寸来改善窑结圈和结球，所述系统包括：/n(a)石灰窑，所述石灰窑具有石灰泥浆入口、再烧石灰出口和用以加热所述窑的燃烧器；/n(b)石灰泥浆进料系统，所述石灰泥浆进料系统适于洗涤、过滤石灰泥浆并将所述石灰泥浆进料至所述窑的所述石灰泥浆入口，所述窑适于加热所述石灰泥浆并将所述石灰泥浆转化为颗粒形式的石灰，同时将所述进料推向所述颗粒形式的石灰离开所述窑途经的所述窑的所述再烧石灰出口；/n(c)摄像机，所述摄像机适于靠近所述窑的所述再烧石灰出口将所述颗粒形式的石灰成像，以在颗粒形式的石灰离开所述窑时提供颗粒形式的石灰的出口图像；/n(d)分析仪，所述分析仪与所述摄像机联接，并适于分析所述颗粒形式的石灰在离开所述窑时的所述出口图像，以为离开所述窑的所述颗粒状石灰提供砾石尺寸分布；以及/n(e)与所述分析仪通信的控制器，所述控制器用以：(I)将离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布与离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数进行比较，并且(II)当离开所述窑的颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布超出离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的所述预定设定操作参数时发出通知和/或控制信号。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190315 US 62/818,957;20200225 US 16/800,7031.一种用于再循环石灰泥浆的系统，所述系统具有闭环控制，所述闭环控制通过摄像机检测砾石尺寸来改善窑结圈和结球，所述系统包括：
(a)石灰窑，所述石灰窑具有石灰泥浆入口、再烧石灰出口和用以加热所述窑的燃烧器；
(b)石灰泥浆进料系统，所述石灰泥浆进料系统适于洗涤、过滤石灰泥浆并将所述石灰泥浆进料至所述窑的所述石灰泥浆入口，所述窑适于加热所述石灰泥浆并将所述石灰泥浆转化为颗粒形式的石灰，同时将所述进料推向所述颗粒形式的石灰离开所述窑途经的所述窑的所述再烧石灰出口；
(c)摄像机，所述摄像机适于靠近所述窑的所述再烧石灰出口将所述颗粒形式的石灰成像，以在颗粒形式的石灰离开所述窑时提供颗粒形式的石灰的出口图像；
(d)分析仪，所述分析仪与所述摄像机联接，并适于分析所述颗粒形式的石灰在离开所述窑时的所述出口图像，以为离开所述窑的所述颗粒状石灰提供砾石尺寸分布；以及
(e)与所述分析仪通信的控制器，所述控制器用以：(I)将离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布与离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的预定设定操作参数进行比较，并且(II)当离开所述窑的颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布超出离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的所述预定设定操作参数时发出通知和/或控制信号。


2.根据权利要求1所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中所述预定设定操作参数包括离开所述窑的颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布的尺寸分布值。


3.根据权利要求2所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中离开所述窑的颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布的所述尺寸分布值要求离开所述窑的90重量％或更多的粒状石灰具有小于30mm的砾石尺寸。


4.根据权利要求1所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中所述预定设定操作参数包括与离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值变化相对应的速率值。


5.根据权利要求4所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中与离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值变化相对应的所述速率值要求每24小时砾石尺寸为30mm或更大的砾石的形成速率的增加低于1重量％的砾石尺寸为30mm或更大的附加砾石的阈值。


6.根据权利要求1所述的用于再循环石灰泥浆的系统，操作所述系统使得当离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布超出离开所述窑的颗粒状石灰的所述预定设定操作参数时，所述控制器发出具有用于调节一个或多个窑参数或一个或多个进料参数的补救指令的通知。


7.根据权利要求1所述的用于再循环石灰泥浆的系统，操作所述系统使得当离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布超出离开所述窑的颗粒状石灰的所述预定设定操作参数时，所述控制器自动地向所述窑或所述石灰泥浆进料系统发出控制信号，以采取补救措施来调节一个或多个窑参数或一个或多个进料参数。


8.根据权利要求7所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中所述控制器自动地向所述窑发出控制信号以采取补救措施来调节窑温度。


9.根据权利要求7所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中所述石灰窑是回转窑，并且所述控制器自动地向所述窑发出控制信号以采取补救措施来调节所述窑的旋转速度。


10.根据权利要求7所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中所述控制器自动地向所述石灰泥浆进料系统发出控制信号以采取补救措施来调节以下中的一项或多项：(I)石灰泥浆向所述窑的进料速率；(II)进料至所述窑的所述石灰泥浆的稠度；或(III)进料至所述窑的所述石灰泥浆中的杂质水平。


11.在其中再苛化器进料到石灰泥浆再循环系统的造纸厂中，所述石灰泥浆再循环系统具有：石灰窑，所述石灰窑具有入口，所述入口适于接收石灰泥浆、向所述石灰泥浆施加热量、将所述石灰泥浆加工成颗粒形式的石灰并将所述颗粒状石灰排放到窑出口；以及石灰泥浆进料系统，所述石灰泥浆进料系统适于洗涤、过滤石灰泥浆并将所述石灰泥浆进料至所述窑的所述石灰泥浆入口，改进包括：摄像机，所述摄像机靠近所述窑出口将颗粒状石灰成像并提供离开所述窑的颗粒状石灰的出口图...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·E·基克莱特，B·潘卡帕克森，
申请(专利权)人：GPCP知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US