在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量制造技术

用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量（ＴＭＦ）的系统和方法。接收来自由碾磨机、回流和至少一个水源供给的过程的、测量到的浆体流量值和密度值。浆体包括生物质固体和水。接收测量到的回流流量值和密度值以及回流成分值，以及接收表示浆体的生物质固体百分比的浆体成分值。基于浆体流量、密度和成分确定浆体的生物质固体和／或水的量，并且基于回流流量和密度、回流成分、以及表征回流流量和生物质浆体流量的测量之间的时间延迟和迟滞的系统滤波器确定回流的生物质固体和／或水的量。基于浆体和回流的生物质固体和／或水的量确定总碾磨流量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及生物燃料生产领域。更具体地，本专利技术涉及用于在生 物燃料生产过程中确定总碾磨流量的系统和方法。
技术介绍
生物燃料生产厂在图1中示出生物燃料生产厂或生产过程的示例性高层设计，图1图示了如何通过若干级处理生物质(biomass)以生产生物燃料和一个或 更多个副产品。可以看出，首先，将生物质提供给碾磨和蒸煮过程，其中， 生物质被分解以增加表面积体积比。这样增加表面积允许新鲜水(FW) 与生物质表面积充分相互作用以实现可发酵糖溶解在水中。更具体地，原 始给料生物质，例如谷物等等，(例如通过传送机)被输送给一个或更多 个碾磨机，碾磨机碾磨该给料并且将碾磨的生物质提供给浆体容器。蒸煮 水也被加入浆体容器中，其中蒸煮水可以是新鲜水、来自工厂中的其它过 程的循环水和可能包括小百分比生物质的回流的组合。于是可以蒸煮生物 质/水浆体的混合物以促使增加溶液中生物质- K^触的量并且增加碳水化 合物生物质与非碳7jc化合物生物质的分离。在蒸煮之后，生物质浆体被提 供给蒸煮和/或液热(hydro-heating)单元(例如快煮单元)，该蒸煮和/或流 体加热单元可以用于从生物质浆体将水份蒸发或去除。处理后的浆体于是 被存储在液化容器中，该液化容器用于进一步使浆体液化，并且发酵iW 从液化容器被提供给分批发酵器，如图所示。如图1所示，碾磨/蒸煮过 程通常是连续的过程，其中，通过各个碾磨和蒸煮子过程连续处理生物质。因此，碾磨和蒸煮单元的输出(即发酵进料或浆体)，包括液化的输 出，于是被传送给发酵过程，在发酵过程中， 一个或更多个发酵单元(桶) 用于使碾磨和蒸煮过程所产生的生物质/水浆体发酵。发酵过程可能需要称为发酵器)的物料的前后一致性。在发酵单元中，生物质通过酵母和酶 被转化成生物燃料，以及副产品如二氧化碳、水和不可发酵的生物质(固体)。随着发酵的进行，发酵醪或浆体中更多的糖被转化成生物燃料。发酵过程的输出被传送给蒸馏过程，例如一个或更多个蒸馏单元，以 将生物燃料与水、二氧化碳和不可发酵的固体分离。如果生物燃料必须被脱水成水分程度少于5% (按体积)，则可以通过称为分子筛的处理单元 处理生物燃料。然后，处理最后得到的生物燃料以保证其变性并且不用于 人类使用(human-consumption )。蒸馏单元将生物燃料与水分离。蒼馏 物(不可发酵的固体和酵母残留物)，即蒸馏单元的最重的输出，被传送 给蒼镏物处理，以便进一步开发来自生物燃料生产过程的副产品。爸馏物 处理单元将额外的水与块状固体分离，并且可以将这些7jc再循环到碾磨和 蒸煮单元。回到碾磨过程，在现有技术系统中，到碾磨机和到浆体容器(在与蒸 煮7jc混合之后)的给料的流量是由星形给料器提供和调节的，并且通常通 过给料器的特定容量和旋转速率进行估计。但是，由于各种不可控制的影 响，如给料7JC份含量、流动性(粘性)等等，这种估计相当不精确。因此， 由于没有对该处理的输入的精确测量，所以不能精确确定生物燃料过程的 性能或效率。因此，用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的改进的系统和方 法是期望的。
技术实现思路
提出了用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的系统和方法的 各个实施例。可以接收来自由一个或多个碾磨机、回流(backset)、以及至少一个水 源供给的过程的、测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值。所述过程优 选地包括一个或更多个浆体混合或保存容器，并且浆体包括生物质固体和 水。例如，所述过程可以包括或被包括在生物燃料工厂的碾磨/蒸煮过程 中。还可以接》^示浆体的生物质固体百分比的浆体成分值。要注意的是， 由于固体值和水值是互补的，所以浆体成分值可以直接表示浆体的生物质 固体百分比，例如30%固体，或者间接表示浆体的生物质固体百分比， 例如70%水。可以接收测量到的回流流量值、回流密度值和指示回流的生物质固体 百分比的回流成分值。在优选实施例中，从耦合到生物燃料过程的传感器接收测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值以及测量到的回流流量值。 例如，生物燃料生产过程，特别是碾磨/蒸煮过程，可以装备有各种传感 器以测量这些参数或值。如同浆体成分值一样，由于固体值和水值是互补的，所以回流成分值可以直接表示回流的生物质固体百分比，例如30% 固体，或者间接表示回流的生物质固体百分比，例如70%水。如以下更具体描述的那样，生物燃料生产工厂可以包括或包括在被配 置成实现本专利技术实施例的系统中。例如，该系统可以包括耦合到生物燃料 过程的多个传感器，用于提供上述测量值，例如，被配置成测量生物质浆 体流量的浆体流量传感器、被配置成从该过程中测量浆体密度的浆体密度 传感器、以及被配置成测量回流流量的回流流量传感器。而且，该系统还 可以包括耦合到该过程并且用于执行本文公开的方法实施例的 一个或更 多个计算机。浆体的生物质固体和/或水的量可以基于测量到的生物质浆体流量值 和浆体密度值以及浆体成分值确定。回流的生物质固体和/或水的量可以 基于测量到的回流流量值、回流密度值、回流成分值、以M征回流流量 的测量和生物质浆体流量的测量之间的时间延迟和时间迟滞的系统滤波 器确定。于是，可以基于浆体的生物质固体和/或水的量以及回流的生物 质固体和/或水的量确定总碾磨流量。要注意的是，由于碾磨/蒸煮过程随着时间的过去而发生，所以，(例 如来自回流的)输入变化需要花费 一些时间来使下游浆体发生变化，这导 致时间延迟和/或时间迟滞，通常由t表示。因此，特定时间在上游进行的 测量通常不与在相同时间在下游进行的测量对应，因此，在优选实施例中， 上述系统滤波器可以用于调节或考虑该随着时间的过去而发生的情况，以 及(例如来自回流的)输入变化需要时间以使下游浆体发生变化的情况。 换句话说，可能需要滤波器以保证输入值(例如，回流值)与下游值(例 如浆体值) 一致或者适合于下游值(例如浆体值)。该滤波器可以作用于 输入值，例如回流值等等，以#"改所述值使得所述值对应于下游的测量值， 例如浆体值。在一些实施例中，用于确定总碾磨流量的物料衡算可以基于水而不是 固体，这可能带来不同的参数或条件，其中，最显著地，是水百分比％\￥ 而不是固体百分比。/。S。碾磨固体也可以称为总碾磨流量fm,其表示在特 定时间段(例如每天)由碾磨机处理(并最终转化成生物燃料)的生物质 的量。要注意的是，本专利技术的四个主要实施例涉及l)使用生物质固体的 物料衡算的情况下，刚出浆体容器之后的浆体；2)使用生物质水的物料 衡算的情况下，刚出浆体容器之后的浆体；3)使用生物质固体的物料衡 算的情况下，刚液化之后的浆体；4)使用生物质水的物料衡算的情况下， 刚液化之后的浆体。当然，也可以设想其它实施例，以上仅仅是示例性的， 并非旨在将在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量中的物料衡算应用限制为任何特定的测量或计算。所确定的总碾磨流量可以被存储，例如，被存储在计算机的存储介质 中。总碾磨流量于是可以用于确定生物燃料生产过程中的生产效率。例如， 在一个实施例中，所确定的总碾磨流量可以作为输入被提供给模型预测控 制器，并且模型预测控制器可以基于所确定的总碾磨流量控制碾磨速率。 另外，或者可替选地，所确定的总碾磨流量可以指示给生物燃料生产过程 的操作员，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在生物燃料生产过程中确定总碾磨流量的计算机实现的方法，该方法包括：　接收（２０２）来自由一个或多个碾磨机、回流、以及至少一个水源供给的过程的测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值，其中，所述过程包括一个或更多个浆体混合或保存容器 ，并且所述浆体包括生物质固体和水；　接收（２０２）表示所述浆体的生物质固体百分比的浆体成分值；　接收（２０４）测量到的回流流量值；　接收（２０４）回流密度值；　接收（２０４）表示所述回流的生物质固体百分比的回流成分值 ；　基于测量到的生物质浆体流量值和浆体密度值以及所述浆体成分值确定（２０６）所述浆体的生物质固体和／或水的量；　基于测量到的回流流量值、所述回流密度值、所述回流成分值、以及表征所述回流流量的测量和所述生物质浆体流量的测量之间的时 间延迟和时间迟滞的系统滤波器，确定（２０８）所述回流的生物质固体和／或水的量；　基于所述浆体的生物质固体和／或水的量以及所述回流的生物质固体和／或水的量确定（２１０）总碾磨流量；以及　存储（２１２）所确定的总碾磨流量，其中，所述 总碾磨流量能够用于确定所述生物燃料生产过程中的生产效率。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩K斯蒂芬森，帕特里克D诺尔，马伊纳A马查里亚，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]