CN113167530B - 用于再循环石灰泥浆的系统和碳酸钙浆液加工方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

用于再循环石灰泥浆的系统和碳酸钙浆液加工方法
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。
技术领域
本发明涉及操作石灰窑，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。
背景技术
Tran,Honghi，“石灰窑化学及其对窑操作的影响”，Tappi Kraft Recovery；短期课程，Tappi出版社，第2.3-1页至第2.3-9页，2007年(Tran,Honghi,“Lime Kiln Chemistryand Effects on Kiln Operations”,Tappi Kraft Recovery；Short Course,TappiPress,pp 2.3-1-2.3-9(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US 2017/0191919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。
发明内容
在一个方面，本发明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。
本发明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发明，其中类似的数字指示类似的部件，并且其中：
图1为根据本发明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发明。此类讨论仅用于说明的目的。本发明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发明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。
“球”是指在石灰窑中形成的大结核，其砾石尺寸大于30mm，并且其砾石尺寸通常大于50mm。
浆液的“稠度”是指浆液中的固体重量百分比。
“石灰”意指主要由氧化钙组成的生石灰。
“石灰泥浆”及类似术语意指主要由碳酸钙组成的浆液。石灰泥浆浆液是指包含从再苛化器中出来的转化石灰的浆液，其中来自石灰窑产物流的氧化钙通过被称为苛性化(氢氧化钙与碳酸钠反应以得到碳酸钙)的反应被转化回碳酸钙。石灰泥浆浆液可具有污染物诸如碳酸钠、氢氧化钠以及一些低水平的镁和在系统中循环的其他微量元素。
“通知”意指由本发明的控制系统生成并向计算机、平板电脑、手持设备等发送的消息，该消息可以是声音警报或具有补救指令的电子消息的形式。
“窑参数”是指窑的操作参数，诸如温度、窑的旋转速度以及通向窑的空气和燃料进料速率、排烟温度、总还原性硫(TRS)排放等。
“进料参数”是指与进料到窑中的碳酸钙相关的系统的其他操作参数，诸如石灰泥浆或碳酸钙浆液进料速率、泥浆或浆液密度或稠度、组成石灰石进料速率、泥浆洗涤器中的水淋浴流量和温度、泥浆过滤器水流速以及来自过滤器的泥浆滤液的导电率或pH值、进料至窑的泥浆或浆液稠度、钠和其他杂质水平，以及进料至消石灰器和再苛性器的石灰进料速率等。
基于离开窑的石灰的砾石尺寸分布，通过采取手动、半自动或全自动补救措施来调节窑和进料参数。补救措施可以是通过直接调节窑或进料参数，或者通过调节传入的进料流速、稠度、石灰的质量或控制设置，该控制设置继而调节给定参数。
“砾石尺寸”是指在石灰窑中形成的含有石灰的结核的直径。对于非球形粒子，砾石尺寸是指具有类似体积或类似投影面积的球形结核的等效球形直径。因此，非球形砾石的砾石尺寸直径可计算为其投影面积4倍的平方根除以π，即：其中A为投影面积。
当提及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时，是指将原位收集的尺寸分布数据与对应于尺寸分布值变化的预定尺寸分布值或预定速率值进行比较。在前一种分析模式中，将离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的一种或多种特定尺寸的重量百分比与一种或多种特定尺寸的期望重量百分比的预定值进行比较。在该操作模式下，例如，可以规定，当离开窑的10重量％或更多的粒状石灰具有30mm以上的砾石尺寸时，由系统发出用于补救措施或自动补救措施的通知。在后一种分析模式中，将离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的一种或多种特定尺寸百分比的变化率与特定预定速率值进行比较。即，在该操作模式下，监测离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布，并且当砾石尺寸分数的变化速率超过特定预定速率值时，规定由系统发出的通知以使系统采取补救措施或自动补救措施；例如，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的相对应的预定速率值可能要求每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，并且如果其超出预定速率值，则控制器发出通知和/或控制信号。如果期望如此，则系统可被编程为同时采用两种分析方法。
当提及适于靠近窑的再烧石灰出口将颗粒形式的石灰成像的摄像机等技术时，成像在石灰离开窑时并且在石灰进入下一件加工设备(例如，图1的再苛化器36)之前发生。商业石灰窑相当大；它们可具有275英尺(84m)左右的长度和12英尺(3.7m)左右的直径，并且可适于每天加工350公吨或更多的石灰。摄像机可任选地可调节地设置于距窑出口0.5英尺-2英尺(0.15m-0.6m)左右的距离处，以便在进料离开窑之后经过窑长度的90％左右的距离之后并且在进一步加工之前，在窑内部1英尺-25英尺(0.3m-7.6m)以内的任何位置对石灰成像。
除非另外指明，否则“浆液”是指矿物固体在水中的浆液。
图1示意性地示出了根据本发明的用摄像机检测的窑系统10。系统10包括逆流倾斜回转窑12，该回转窑具有石灰泥浆入口14、石灰出口16、18处所指示的温度测量系统、20处所指示的旋转驱动器和22处所指示的燃烧器。燃烧器22通常为燃气或燃油燃烧器。靠近窑出口16定位的是摄像机24，该摄像机用于将离开窑的再烧石灰的砾石尺寸成像，从而在通常超过1700℉(927℃)的温度下提供关于产品的连续原位信息。
摄像机24与一个或多个处理器26联接(或包括一个或多个处理器)，该一个或多个处理器分析离开窑12的砾石的图像，以便确定离开窑的石灰的原位砾石尺寸分布，如图1上的PSA所示；该一个或多个处理器可被称为分析仪。分析仪还与摄像机或控制器28联接或成一整体，该控制器为系统10提供通知或控制信号，如下文所述的图2所示。
系统10优选地与造纸厂操作集成，如图1中所示，用于结合纸浆制造再循环石灰泥浆。该系统通过牛皮纸浆工艺示出，包括32处所指示的牛皮纸浆工艺的白液进料30、34处所指示的绿液出口和36处所指示的再苛化器，其中石灰(CaO)被消解并用于将绿液中的碳酸钠苛性化为氢氧化钠和碳酸钙。
再苛化器进料到澄清池或沉降槽38，其中碳酸钙沉淀以提供石灰泥浆，并且氢氧化钠返回到牛皮纸浆工艺中。
还提供了泥浆洗涤器40，其设置有42处所指示的淋浴、44处所指示的过滤器系统、46处所指示的泥浆进料器和48处所指示的组成石灰进料。这些部件(38-48)构成图1所示实施方案中的石灰泥浆进料系统。
由于窑在大约1800℉-2000℉(982℃-1093℃)的高温下操作，摄像机24优选地与窑12的外壳分离或隔开，并且设置有冷却风扇或任选的冷却观察管50，以防止摄像机损坏。
在操作中，来自进料器46的再循环石灰泥浆在入口14处被提供给窑12，在该窑中石灰泥浆(CaCO3)在重力下流经窑12的同时被转化为再烧石灰(CaO)，同时窑旋转以形成石灰砾石或结核，这些石灰砾石或结核被进料到再苛化器，在再苛化器中石灰砾石被消解，然后被转化回碳酸钙。如图所示，碳酸钙通过系统10再循环；即，从再苛化器至澄清池38，其中碳酸钙沉淀到泥浆洗涤器40，然后到过滤器系统44和泥浆进料器46。根据需要，通过48处的进料器加入组成石灰石，以满足制造厂要求。
操作窑12以优化再烧石灰的质量；即，具有相对较低的碳酸钙含量，以及CaO可用性和反应性。结核尺寸指示质量，并且指示窑的最佳操作。造纸厂中的总体工艺相对复杂并且非常难以优化；实际上，根本难以操作而不发生由于石灰窑结圈和形成包含高水平碳酸钙的大苏打球而造成的许多计划外的停机。如果石灰泥浆再循环的质量差，则计划外的停机变得频繁，并且需要大量的组成石灰石。停机和高水平的石灰石组成不利地影响制造厂操作生产率和收益率。
离开窑的石灰产品的优选参数包括残余碳酸盐含量为3％或更低，通常在2％-3％的范围内，并且石灰可用性为86％以上。石灰泥浆中的苏打按Na2O计应小于0.3％，因为高苏打水平导致在窑中结圈和结球。窑旋转速度对于制造适当尺寸的砾石、减少夹带到烟道气中的灰尘是重要的；约1.5RPM的床旋转速度在最优条件下提供合适的成球作用，这提高了能量效率。
本发明提供了用闭环控制来控制石灰泥浆再循环工艺，该闭环控制基于摄像机检测离开窑的石灰粒子的砾石尺寸。虽然石灰泥浆随时间推移变化并且因制造厂而异，但当5重量％-10重量％的粒子大于30mm-50mm左右的阈值时，离开窑的石灰粒子通常具有相对较差的质量。本发明监测离开窑的砾石尺寸分布，优选连续且实时地监测，并且当离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布超出提供给系统的预定设定操作参数时，通知操作者并且/或者自动地采取补救措施。例如，离开窑的砾石尺寸分布的设定操作参数可能要求90重量％的砾石小于30mm。在离开窑的颗粒状石灰上测量的砾石尺寸分布中15重量％的砾石大于30mm时将触发控制器发出一个或多个通知，并且在一个优选的实施方案中，提示如本文所述的自动补救措施。
虽然对离开窑的不合规格产品的自动响应是优选的，但是也可以基于由控制器发送的通知手动或半自动地执行所采取的补救措施中的任何补救措施，该通知可包括用于补救措施的指令以恢复正确的操作。
通常，摄像机和处理器连续地分析窑输出的砾石尺寸以提供例如按重量(或体积)分数计在以下尺寸范围内的砾石尺寸分布：
0mm-20mm
20mm-35mm
35mm-负50mm
50mm-70mm
70mm-90mm
>90mm
在一个优选的实施方案中，一个或多个处理器26被编程为向控制器28提供实时砾石尺寸分布信息，该控制器继而处理来自摄像机的信息连同来自从操作总线54接收的各种部件的操作信息，并且通过总线54向处理设备提供控制信号和/或向操作者提供通知，如下所述。
控制器28连续地监测经由摄像机24和分析仪(PSA)提供的原位砾石尺寸分布数据。当粒度分布参数在预设限值内时，不采取任何措施。如果离开窑的石灰结核的粒度分布超出预定设定的操作参数(即，预设限值或先前计算的限值)，则可由控制器自动地采取补救措施，如结合图2所述，该图是当粒度分布值用于操作本发明的系统时，用于控制图1的石灰泥浆处理系统10的控制逻辑和控制系统的示意图。
该信息被处理，并且如果砾石尺寸分布在设定的限值内，例如，>90％的砾石小于30mm，则不发送通知并且不采取补救措施，如图2所示。
系统10的各种部件设置有各种特征，这些特征与控制器28通信并且使控制器28能够采取补救措施(28′处所指示的)并且/或者通知可以手动对系统进行调节的操作者。
石灰窑
窑12设置有：温度传感器，该温度传感器为控制器28提供窑温度数据；空气和燃料流量计以及与控制器通信的流量控件，该控制器可根据需要自动地调节燃料流量以调节温度。窑还具有安培表，以测量窑的旋转驱动器的功率。如有必要，控制器可根据需要通过提高/降低窑驱动器的功率来增加或减少窑的旋转。
泥浆洗涤器
泥浆洗涤器40具有监测淋浴水流量和温度的传感器，以及淋浴流量控件和加热器。控制器分析信息，并且可以改变淋浴的流量或调节温度，如通过总线54调节泥浆水分可能所需的。
过滤器
过滤器系统44在滤液上配备有电导率或pH传感器，该传感器通过总线54向控制器28提供信息。可以调节水流量以在滤液中实现与泥浆的钠含量相关的期望电导率。流动通过过滤器系统的水也可影响泥浆稠度，进而影响处理。
泥浆进料器
泥浆进料器具有通过总线54与控制器28通信的密度、真空和流量传感器，以及可调式进料器及水和真空入口，该水和真空入口允许控制器28通过加入水并施加真空来调节泥浆进料密度。窑的进料速率是可调节的。
根据需要，可包括附加的特征，诸如总通量控件、组成石灰石进料等，如在操作系统10中可能有利的。
如果砾石尺寸分布超出设定操作值，则控制器通过总线54向操作者发出通知，并优选地向窑12、泥浆洗涤器40、过滤器系统44、泥浆进料器46和组成石灰石进料器48中的一者或多者发出控制命令。
通知可以是声音警报、显示屏上的闪烁通知或其他格式的形式，并且发送到计算机、平板电脑、手持设备等。通知可包括要采取以解决操作问题的补救措施的详细列表。可由操作者手动地采取或由控制器自动地采取调节窑或进料参数的补救措施。
补救措施
当离开窑的砾石尺寸超出预定设定的操作值时，控制器发出一个或多个通知和/控制信号以提示补救措施，包括但不限于以下补救措施中的任一种补救措施。
A.窑调节—窑操作可以通过增加燃料和空气流量提高窑温度来调节。升高温度将有助于保持通量。另选地或除此之外，可以通过向窑驱动器提供更大功率来提高窑旋转速度，这将提高旋转速度，从而更好地、暂时地支持硬化大尺寸砾石的转移，直到操作问题得到更正。
B.泥浆洗涤器调节—可增加泥浆洗涤器中的淋浴流量和水温度以移除可溶性杂质，这将减少结圈和结球并将使得能够恢复到目标砾石尺寸。
C.过滤器调节—监测泥浆滤液的电导率和/pH，并增加过滤器中的水流量以降低泥浆中的杂质水平并降低结圈的可能性。
D.泥浆进料器调节—当离开窑的砾石尺寸超出设定操作值时，泥浆进料密度可通过在整个系统中，尤其是在过滤器系统中添加水来调节。调节泥浆过滤器中的真空将使得能够改善泥浆固体。还可根据需要降低泥浆进料速率，以便减少结圈和结球。
本发明利用连续数据分析和实时数据来防止出现可能的操作问题，操作问题通常包括操作者频繁干预，并且在该工艺中延迟对窑操作问题的快速响应。本发明使得能够立即识别操作问题，并且提供工具来解决这些问题，从而最大程度减少/消除生产或非计划事件中的损失。这些损失在盐浸新鲜石灰中所涉及的损失正常运行时间和成本以及在工艺系统中产生更大不稳定性方面可为显著的。每年每窑与本发明有关的典型经济增益估计为约五十亿美元($500,000.00)。
某些优选的实施方案的概述
因此，根据本发明提供了各种实施方案，其中实施方案1是一种用于再循环石灰泥浆的系统，该系统具有闭环控制，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：(a)石灰窑，该石灰窑具有石灰泥浆入口、再烧石灰出口以及用以加热窑的燃烧器；(b)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，该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，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；(c)摄像机，该摄像机适于靠近窑的再烧石灰出口将颗粒形式的石灰成像，以在颗粒形式的石灰离开窑时提供颗粒形式的石灰的出口图像；(d)分析仪，该分析仪与摄像机联接，并适于分析颗粒形式的石灰在离开窑时的出口图像，以便为离开窑的颗粒状石灰提供砾石尺寸分布；以及(e)与分析仪通信的控制器，该控制器用以：(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，并且(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。
实施方案2是用再苛化器进料到石灰泥浆再循环系统的造纸厂中的改进，该系统包括：石灰窑，该石灰窑具有入口，该入口适于接收石灰泥浆、向其施加热量、将石灰泥浆加工成颗粒形式的石灰并将颗粒状石灰排放到窑出口；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，其中改进包括：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颗粒状石灰的出口图像；处理器，所述处理器分析颗粒状石灰的出口图像并为离开窑的颗粒状石灰提供砾石尺寸分布；以及与处理器通信的控制器，该控制器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，并且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提示补救措施的(I)通知和/或(II)控制信号。
实施方案3是一种在石灰窑中将碳酸钙浆液加工成再烧石灰，同时控制窑结圈和结球的方法，该方法包括：(a)提供具有碳酸钙浆液入口和再烧石灰出口的石灰窑；(b)靠近窑的再烧石灰出口设置摄像机；(c)将来自进料系统的碳酸钙浆液进料至窑的碳酸钙浆液入口；(d)将窑中的碳酸钙浆液加热，以将碳酸钙转化为颗粒形式的石灰，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；(e)靠近石灰窑的再烧石灰出口将颗粒形式的石灰成像，以提供离开所述窑的颗粒形式的石灰的出口图像；(f)分析颗粒形式的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；(g)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；(h)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(I)通知和/或(II)控制信号。以及(i)基于所提供的通知或控制信号，采取补救措施以通过调节一个或多个石灰窑参数或进料参数来改善石灰窑结圈和结球。
在任何实施方案中，预定设定的操作参数包括离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值，例如，离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值可能要求离开窑的90重量％或更多的粒状石灰具有小于30mm的砾石尺寸。同样，预定设定的操作参数可包括与离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值的变化相对应的速率值，例如，与离开窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布的尺寸分布值的变化相对应的速率值可能要求每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。
在任何实施方案中，该系统、改进或方法可包括实践本发明，使得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预定设定操作参数时，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；或实践本发明，使得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预定操作参数时，控制器自动地向窑或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，诸如其中控制器自动地向窑发出控制信号以采取补救措施来调节窑温度，或者其中石灰窑是回转窑并且控制器自动地向窑发出控制信号以采取补救措施来调节窑的旋转速度，或者其中控制器自动地向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)石灰泥浆向窑的进料速率；(II)进料至窑的石灰泥浆的稠度；或(III)进料至窑的石灰泥浆中的杂质水平。
虽然已经详细描述了本发明，但在本发明的实质和范围内的修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。此类修改也将被认为是本发明的一部分。鉴于上述讨论，本领域相关知识和上述参考文献与背景技术和具体实施方式相关，其公开内容全部以引用方式并入本文，认为进一步说明是不必要的。此外，应当理解，本发明的各方面和各个实施方案的部分可整体地或部分地组合或互换。此外，本领域的普通技术人员将理解，前述说明仅以例证的方式，并不旨在限制本发明。

Claims (20)

1.一种用于再循环石灰泥浆的系统，所述用于再循环石灰泥浆的系统具有闭环控制，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，所述用于再循环石灰泥浆的系统包括：
(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，操作所述用于再循环石灰泥浆的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。
11.一种用于再循环石灰泥浆的系统，所述用于再循环石灰泥浆的系统用于造纸厂中，在造纸厂中，再苛化器进料到再循环石灰泥浆的系统中，所述用于再循环石灰泥浆的系统具有：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，其特征在于，所述用于再循环石灰泥浆的系统包括：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颗粒状石灰的砾石尺寸分布与离开所述窑的所述颗粒状石灰的所述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提示补救措施的(I)通知和/或(II)控制信号。
12.根据权利要求11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，并且所述砾石尺寸分布的所述预定设定操作参数要求离开所述窑的90重量％或更多的粒状石灰具有小于30mm的砾石尺寸。
13.根据权利要求11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的变化相对应的速率值，并且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的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。
14.根据权利要求11所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中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。
15.根据权利要求11所述的用于再循环石灰泥浆的系统，其中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。
16.根据权利要求15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，或者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。
17.根据权利要求15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。
18.一种在石灰窑中将碳酸钙浆液加工成再烧石灰、同时控制窑结圈和结球的碳酸钙浆液加工方法，所述碳酸钙浆液加工方法包括：
(a)提供具有碳酸钙浆液入口和再烧石灰出口的石灰窑；
(b)靠近所述窑的所述再烧石灰出口设置摄像机；
(c)将来自进料系统的碳酸钙浆液进料至所述窑的所述碳酸钙浆液入口；
(d)将所述窑中的所述碳酸钙浆液加热，以将碳酸钙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；
(e)靠近所述石灰窑的所述再烧石灰出口将所述颗粒形式的石灰成像，以提供离开所述窑的颗粒形式的石灰的出口图像；
(f)分析颗粒形式的石灰的所述出口图像以提供离开所述窑的颗粒状石灰的砾石尺寸分布；
(g)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；
(h)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所述颗粒状石灰的所述砾石尺寸分布的所述预定设定操作参数时，发出(I)通知和/或(II)控制信号；以及
(i)基于所提供的通知或控制信号，采取补救措施以通过调节一个或多个石灰窑参数或进料参数来改善石灰窑结圈和结球。
19.根据权利要求18所述的碳酸钙浆液加工方法，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，并且所述砾石尺寸分布的所述预定设定操作参数要求离开所述窑的90重量％或更多的粒状石灰具有小于30mm的砾石尺寸。
20.根据权利要求18所述的碳酸钙浆液加工方法，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的变化相对应的速率值，并且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的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。
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