WO2009109278A1 - Verfahren zum einstellen und/oder optimieren einer einen gutstoff von einem schlechtstoff trennenden sortieranlage und sortieranlage - Google Patents

Verfahren zum einstellen und/oder optimieren einer einen gutstoff von einem schlechtstoff trennenden sortieranlage und sortieranlage Download PDF

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WO2009109278A1
WO2009109278A1 PCT/EP2009/000927 EP2009000927W WO2009109278A1 WO 2009109278 A1 WO2009109278 A1 WO 2009109278A1 EP 2009000927 W EP2009000927 W EP 2009000927W WO 2009109278 A1 WO2009109278 A1 WO 2009109278A1
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WO
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sorting
station
accept
reject
distributor
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/000927
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Martin
Armin FÜGENSCHUH
Mirjam DÜR
Christine Schönberger
Samuel Schabel
Klaus Villforth
Original Assignee
Technische Universität Darmstadt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0018—Paper-making control systems controlling the stock preparation

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting and / or conceptualizing a sorting system separating at least one accept from a mixture containing the accept and at least one further substance.
  • the invention preferably relates to a method for setting and / or designing a sorting system separating at least one accept of at least one reject.
  • a sorting plant usually has an inlet for supplying a mixture inlet, an outlet for a Gutstoffausstrom which has a relation to the mixture inlet higher accept concentration and a lower Schlechtstoffausstrom, and another outlet for a Schlechtstoffausstrom having a relation to the mixture inlet lower Acceptance concentration or higher Schlechtstoffkonzentration ,
  • a particular field of application of the invention relates to waste paper processing, in which adhesives, which are also called stickies, which represent poor substances in the mass inflow, while the valuable reprocessed fibers are the acceptances.
  • the mixture flow is forced under pressure through a fine sieve. Those parts that pass through the sieve are fed to an outflow, which should also be called accept or sorting material Ström. The materials remaining in the sieve are fed to another effluent, which may also be called reject or sorting pulp flow.
  • the quality of the separation of the adhesives from the fibers is controlled by the pressure exerted on the mixture, which can be adjusted at the sorting or screening station.
  • separation processes in process engineering find a variety of applications. For example, by thermal separation processes, such as distilling or Rectifying, components can be separated from mixtures.
  • thermal separation processes such as distilling or Rectifying
  • separation processes are used to separate microorganisms, active substances and solvents.
  • mechanical process engineering as is known, particulate substances are separated from liquids, gases or particle mixtures.
  • a method for controlling a sorting system and a sorting system for using this method are known for example from EP 1 318 229 A1, in which the separation method is limited to the automatic control of operating parameters.
  • Flow rates, pressures, temperatures, etc. are detected by an online sensor.
  • the on-line signals are used by the automation system to control the sorting process.
  • a method for setting, controlling and / or simulating a receipt of a mixture containing the accept and at least one further substance or a sorting plant separating a bad substance.
  • the sorting plant has an input for supplying a mixture feed, an output for a Gutstoffausstrom, another output for a Schlechtstoffausstrom, a first sorting station having a station entrance for supplying an inflow and two station outputs for an accept and a reject, and at least one second sorting station which has a station entrance for supplying an inflow and two station exits for an accept and a reject, and whose station entrance is connected to the station exit for the rejection and / or acceptance of the first sorting station.
  • a Rejektrate is adjustable.
  • the rate of rejects indicates the ratio of the reject and the inlet flow rate of the sorting station.
  • a sorting quality assigned to each sorting station results from the adjustable reject rate as well as from the beta parameters predetermined by the construction components of the sorting station.
  • the sorting system to be set is provided with a plurality of distributors which divide an incoming material flow in an adjustable distribution ratio and distribute it to one or more sorting stations and / or feed one or both outflows of material to the sorting system.
  • a substance concentration or a mixing ratio of accept and bad substance in the mass flow is detected with a measuring device.
  • an upper limit of acceptances in the reject and an upper limit of rejects in the accept can be set.
  • a distribution ratio of each distributor and a reject rate of each sorting station are calculated for maximizing the acceptances in the accept and the rejects in the reject.
  • each distributor is set accordingly.
  • each sorting station is set accordingly.
  • predetermined superset quantities of bad substances in the accept and predetermined superset quantities of acceptances in the reject are adhered to, at the same time maximizing the amount of acceptances in the accept and the amount of the rejects in the reject.
  • the inventive method also has the advantage that the sorting system can be adjusted fully automatically, without having to resort to a wealth of experience of a specialist in the sorting system.
  • a particular advantage of the invention is to design a sorting system already on the drawing board with the knowledge of certain sorting equipment constraints and thereby to facilitate the decision which sorting stations available on the market should be used with adjustable Rejektrate and how the sorting stations are to be interconnected to the to achieve the desired and best sorting result.
  • each sorting station is characterized by a so-called beta parameter.
  • a beta parameter is a specific size for each sorting station, on the basis of which the sorting quality of each sorting station can be additionally adjusted by means of a so-called reject rate, which is between 0 and 1, which can be set by plant operators at the sorter.
  • the mixing ratios of both the reject and the recipe are detected at the outputs of the sorting system.
  • the calculation of the distribution ratios as well as the reject rate is realized with the aid of a non-linear mixed integer optimization algorithm.
  • a first method involves so-called heuristics, such as the greedy method, the taboo search, the simulated annealing or genetic algorithms. These methods provide a solution after a very short computing time, without a guaranteed statement can be made about the permissibility or optimality of the solution found. As a rule, however, these methods provide admissible solutions of very good quality, which is also termed near optimal. However, this quality can only be demonstrated by other methods that are subsequently specified.
  • Another method concerns the so-called non-linear methods. It makes use of the fact that the non-linear constraints, such as the amount of paper, budget restrictions and other framework data relating to the sorting system, are bilinear functions. Suitable relaxations (convexities) of these constraints can be used to describe a region that is convex and thus of simple structure, and that contains the amount of solutions of the constraints. By iteratively subdividing and refining this domain, the solution set of equations is increasingly approximated, creating a series of easily solvable optimization problems that determine the solution of the original problem with predetermined accuracy. In each iteration, a barrier is calculated for the optimal target function value until the specified accuracy is reached.
  • Another method involves linear methods.
  • the non-linear constraints can be approximated piecewise linearly. These approximating constraints require additional binary decision variables. This results in a linear mixed-integer optimization problem that can be solved using the usual branch-and-cut techniques.
  • linear methods Compared to nonlinear methods, linear methods have the disadvantage of approximation error, but the advantage of a faster numerical solution.
  • a combination of the above techniques is used to achieve a solution after a short computing time and then to guarantee the optimality of the solution or to calculate a better solution, if the result of the heuristic was not yet optimal.
  • the optimization model in a sorting system with two components to be separated, accepts, bad, has several non-linear functional conditions and can be defined according to the invention as follows. It is clear that the optimization model can also be performed with several components k to be separated. For better readability of the description, however, the example of a two-component sorting optimization model is given below.
  • Masseneinstrom m k 2 ul is detected.
  • the so-called total acceptance, the total amount of acceptances, or the total reject, the total amount of the sorted bad substances, are referred to as m 2 acc or m 2 rej .
  • the sorting system has S sorting stations. Of these, n sorting stations (n ⁇ S) are to be selected for the sorting process.
  • a sorting station s divides the respective material thereinto in two Sortierstoffausströme m s, and m 2 rej Sj2 acc. Due to the mass conservation must apply:
  • ⁇ s 2 designates a station-specific and component-specific beta parameter of the sorting station, which is to be determined in advance of the method or is generally specified by the manufacturer of the sorting station.
  • the variable r s denotes a number between 0 and 1, the so-called Rejektrate, which can be set at the sorting station.
  • m s i j2 rej a function of the mass inflow sl m 2 in, the beta parameter ß s and the reject rate r s.
  • the sorting quality is thus determined by the variable rejektrate r s and by the beta parameter.
  • Equation (2) is a non-linear constraint.
  • the sorting system is defined by distributors. There are V distributors in the defined sorting system. At each distributor, the distribution ratio can be set, according to which the incoming mass flow should divide into two mass flows leaving the distributor. Again, the mass conservation equation applies
  • a distribution variable d v of the distributor v is between 0 and 1 and indicates the so-called distribution ratio.
  • equation (4) is a non-linear constraint.
  • the goal of the optimization algorithm is to maximize the amount of acceptances in the accept as well as the amount of rejects in the reject, so:
  • the parameter g denotes weights for the objective function, for example costs and profits for the various components. They can be freely selected by the user as a destination sorting result.
  • the upper limit of acceptances in the reject and the bad substances in the accept does not appear in the objective function, but is a secondary condition.
  • Another Secondary condition is, for example, the deformation or reduction of the substances during sorting.
  • the non-linear mixed-integer optimization algorithm takes advantage of the fact that the nonlinear conditions / functions defined by the sorter [(2), (4)] are bilinear.
  • appropriate relaxation (convexification) of equations (2), (4) a region can be described which is convex and thus of simple structure and contains the set of solutions of both equations.
  • the solution set of equations is becoming better and better appromised, thereby creating a series of easily solvable optimization problems that determine the solution of the original problem with predetermined accuracy.
  • an upper or lower bound is calculated sorting value for the optimal target until the predetermined sorting accuracy is reached.
  • the linear target function (5) is maximized above the convex allowed allowable amount, which can be performed by known convex optimization methods.
  • the optimal value of this auxiliary problem forms an upper bound for the optimal function value of the objective function over the allowable amount of the subproblem.
  • the maximum over all upper bounds of all sub-problems forms a global upper bound.
  • Appropriate methods for calculating the upper and lower bounds ensure that upper and lower bounds improve in each iteration of the algorithm. If a desired solution accuracy is specified, then the algorithm terminates as soon as the difference between the global upper and lower global bounds is less than this predetermined accuracy.
  • the invention relates to a sorting system according to the features of claim
  • the distributor has three distribution ratios, namely an undivided passage of the material flow, a complete discharge of the material flow or a division of the material flow into two equal material flows.
  • the distributor can be designed such that its distribution ratio can be variably adjusted.
  • a third sorting station which has a station entrance for supplying a Stoffeinstroms and two station outputs for a sorting material flow and a sorting Stoffstoffstrom and whose station input is connected to the station output for the rejection and / or acceptance of the first and / or second sorting station ,
  • each station output of the first to third sorting station is connected via a distributor to the station input of the other sorting stations.
  • the sorting system has n sorting stations, in each case precisely or at least n-1 distributors being integrated both in a discharge line opening into the entrance of the plant and into both station outlets.
  • the sorting system is constructed with n sorting stations, wherein 4 x n + 2 distributors are provided.
  • sorting system according to the invention can operate according to the method according to the invention for setting, designing and / or optimizing the sorting system. Further features, advantages and features of the invention will be explained by the following description of a preferred embodiment of a sorting system according to the invention with reference to the accompanying drawings, in which a schematic diagram of a sorting system is shown from three sorting stations, wherein the sorting system optimized by means of the method according to the invention for adjusting the sorting system is.
  • a sorting plant is provided in particular for a waste paper processing generally by the reference numeral 1.
  • the sorting plant 1 has an inlet 3, at which a mass inflow 5 is supplied, which consists of a mixture of acceptances, such as paper fibers, and bad substances, such as adhesives.
  • the sorting system 1 also has an output 7 for a Gutstoffausstrom, the so-called accept 9, and another output 11 for a Schlechtstoffausstrom, the so-called reject 13th
  • a measuring device 15 which detects the mixing ratio of good and bad substances in the mass flow 5.
  • the measuring device 15 is operatively connected to a Ausnceeinrichrung 17 to communicate the mixing ratio measurements.
  • the device is used for calculation and preconception for setting the sorters and distributors of the sorting system.
  • the sorting system 1 comprises three sorting stations 21, 41, 61, which are connected to each other via a pipeline system.
  • the pipeline system is designed such that the outputs of a sorting station with the respective inputs of the same or the other sorting stations 21, 41, 61 are connectable.
  • the piping systems are on the one hand fine and bold drawn on the other hand.
  • the bold lines indicate the pipeline system optimized by the control method according to the invention within the sorting installation 1 after a method according to the invention for adjusting the sorting installation 1 has been carried out.
  • the sorting station 21 has a first output for accepting, to which an output line 25 connects, which is connected to the output 7 of the sorting system 1.
  • a second output line 27 for the reject connects to the further output of the sorting station 21 and is connected to the output 11 of the sorting system 1 for the reject 13.
  • two distributors 29a, 29b are integrated.
  • Two further distributors 29 c, 29 d are installed in the output line 27.
  • two further distributors 29e, 29f are arranged in the output line 25 of the sorting station 21.
  • each manifold 29a to 29f branches off a pipeline, so that, for example, the input line 23 of the sorting station 21 is connected to both the entrance of the sorting station 41 and to the entrance of the sorting station 61.
  • the output line 27 is connected both to the input of the sorting station 41 and to the input of the sorting station 61.
  • the output line 25 of the sorting station 21 can be connected both to the input of the sorting station 41 and to the input of the sorting station 61.
  • the sorting station 41 also has an input line 43 connected to its input and two output lines 45 and 47.
  • the input line 43 of the sorting station 41 is connected to the input line 23 of the sorting station 21 via the distributor 29a. Furthermore, the input line 43 of the sorting station 41 is connected via the distributors 29c and 29e to the output lines 25 and 27 of the sorting station 21.
  • each two distributors 49c, 49d and 49e, 49f are each two distributors 49c, 49d and 49e, 49f.
  • the distributor 49c connects the output line 47 of the sorting station 41 to the input line 23 of the sorting station 21.
  • the distributor 49e connects the output line 45 of the sorting station 41 to the input line 23 of the sorting station 21.
  • the third sorting station 61 has an input line 63 and two output lines 65, 67, wherein the output line 65 are connected to the output 7 of the sorting system 1 for accepting 9 and the output line 67 to the output 11 of the sorting system 1 for the reject 13.
  • the output line 65 and 67 two distributors 69c, 69d and 69e, 69f are integrated. Due to the distributor 49d, the output line 47 of the sorting station 41 can be connected to the input line 63 of the third sorting station 61. With the aid of the distributor 49f, the output line 45 of the sorting station 41 is connected to the input line 63 of the third sorting station 61.
  • the distributor 69c connects the output line 67 to the input line 23 of the first sorting station 21.
  • the distributor 69d connects the output line 67 of the third sorting station 61 to the input line 43 of the second sorting station 41.
  • the distributor 69e connects the output line 65 of the third sorting station 61 to the input line 43 of the second sorting station 41, while the distributor 69f connects the output line 65 of the third sorting station 61 to the input line 23 of the first sorting station 21.
  • Each sorter 21, 41, 61 has different beta parameters due to its construction, which are conditional or preset by the manufacturer.
  • the distributors 29a to 29f; 49c to 49f; 69c to 69f allow only three switching states, namely either a complete passage (0: 100), a uniform splitting of the inflow (50:50) or a complete discharge of the stream (100: 0).
  • the method according to the invention has been found to optimize the maximization of the separation result of good and bad substances when determining the possible switching states, the input mixing ratio, the desired reject rate and the line system determined in FIG. that the mass inflow 5 is first fed to the third sorting station 61 by placing the distributor 29a in the passage and the distributor 29b causing a complete diversion of the mass inflow 5 to the third sorting station 61.
  • sorting is performed according to the station-specific set sorting quality, whereby in each case a Gutstoffstrom enters the output line 65 and a Schlechtstoffausstrom in the output line 67.
  • One half of the accept flow is conducted at the manifold 69e to the exit 7 under the passage of the distributor 69f, while the other half is fed to the second sorting station 41.
  • the entire Schlechtstoffstrom in the output line 67 at the passage of the manifold 69c via the manifold 69d completely the input line 43 of the second sorting station 41 is supplied.
  • After sorting by the second sorting station 41 according to their specific sorting quality of the accepts flow through the output line 45 at passage through the manifold 49e completely into the input line 63 for the third sorting station 61.
  • the Schlechtstoffstrom in the output line 47 of the second sorting station 41 passes halfway to the output 11 of the sorting system 1 and the other Half in the input line 63 for the third sorting station 61. There, the sorting process begins again.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sorting Of Articles (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Einstellen einer wenigstens einen Gutstoff aus einem den Gutstoff und wenigstens einen weiteren Stoff enthaltenden Gemisch trennenden Sortieranlage (1) mit einem Eingang (3) zum Zuführen eines Gemischeinstroms (5), einem Ausgang (7) für einen Gutstoff ausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom (5) höhere Gutstof fkonzentration hat, einem weiteren Ausgang für einen Schlechtstoffausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom geringere Gutstoffkonzentration hat, einer ersten Sortierstation (21,41,61), die einen Stationseingang zum Zufuhren eines Stoffeinstroms, einen Stationsausgang für einen Akzept und einen Stationsausgang für einen Rejekt aufweist, und wenigstens einer zweiten Sortierstation (21,41,61), die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms, einen Stationsausgang für einen Akzept und einen Stationsausgang für einen Rejekt aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Sortierschlechtstoffström und/oder für den Sortiergutstoff ström der ersten Sortierstation anschließbar ist, wobei für jede Sortierstation eine Rejektrate einstellbar ist, und mehreren Verteilern (29a-f,49a-f, 49a-f ), die einen ankommenden Stoffstrom in einem einstellbaren Verteilverhältnis aufteilen und an eine oder mehrere Sortierstationen verteilen und/oder dem Rejekt und/oder Akzept zuführen, wobei eine Stoffkonzentration von Gutstoff im Gemisch erfaßt wird, anhand der erfaßten Stoffkonzentration und gegebenenfalls von Obergrenzen in dem Rejekt und Akzept ein Verteilverhältnis jedes Verteilers sowie eine Rejektrate jeder Sortierstation für eine Maximierung der Gutstoffe in dem Akzept und der Schlechtstoffe in dem Rejekt errechnet werden, jeder Verteiler anhand des errechneten Verteilverhältnisses eingestellt wird, und jede Sortierstation anhand der errechneten Rejektrate eingestellt wird.

Description

Verfahren zum Einstellen und/oder Optimieren einer einen Gutstoff von einem Schlechtstoff trennenden Sortieranlage und Sortieranlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen und/oder Konzeptionieren einer wenigstens einen Gutstoff aus einem den Gutstoff und wenigstens einen weiteren Stoff enthaltenen Gemisch trennenden Sortieranlage. Vorzugsweise betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen und/oder Konzeptionieren einer wenigstens einen Gutstoff von wenigstens einem Schlechtstoff trennenden Sortieranlage.
Eine Sortieranlage hat üblicherweise einen Eingang zum Zuführen eines Gemischeinstroms, einen Ausgang für einen Gutstoffausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom höhere Gutstoffkonzentration und eine geringere Schlechtstoffkonzentration hat, und einen weiteren Ausgang für einen Schlechtstoffausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom geringere Gutstoffkonzentration bzw. höhere Schlechtstoffkonzentration aufweist.
Ein besonderes Anwendungsfeld der Erfindung betrifft die Altpapieraufbereitung, bei der Klebstoffe, die auch Stickies genannt sind, die Schlechtstoffe in dem Masseneinstrom darstellen, während die wertvollen wieder aufzubereitenden Fasern die Gutstoffe sind.
Beim Sortieren wird in der Altpapieraufbereitung der Klebstoff von den Fasern mechanisch getrennt, wobei der Gemischstrom unter Druck durch ein feines Sieb gepreßt wird. Diejenigen Anteile, die durch das Sieb gelangen, werden einem Ausfluß zugeführt, der auch Akzept oder Sortiergutstoff ström genannt werden soll. Die in dem Sieb verbleibenden Stoffe werden einem anderen Ausfluß zugeführt, der auch Rejekt oder Sortierschlechtstoffstrom genannt sein kann. Die Güte der Trennung der Klebstoffe von den Fasern wird dabei über den auf das Gemisch ausgeübten Druck gesteuert, der an der Sortier- oder Siebstation eingestellt werden kann.
Im allgemeinen finden solche Trennverfahren in der Verfahrenstechnik vielfältige Anwendungen. Beispielsweise durch thermische Trennprozesse, wie das Destillieren oder Rektifizieren, lassen sich Komponenten aus Stoffgemischen abtrennen. In der Bioverfahrenstechnik werden Trennprozesse eingesetzt, um Mikroorganismen, Wirksubstanzen und Lösungsmittel zu separieren. In der mechanischen Verfahrenstechnik werden bekanntermaßen partikelförmige Substanzen aus Flüssigkeiten, Gasen oder aus Partikelgemischen abgesondert.
Nahezu bei allen Trennprozessen tritt das Problem auf, daß in einem einzelnen Trenn- Verfahrensschritt nicht die gewünschte Konzentration oder die gewünschte Reinheit der zu trennenden Komponenten erreicht wird. Es ist bekannt, mehrere gleichartige oder teilweise auch verschiedenartige Trennprozesse miteinander zu kombinieren.
Ein Verfahren zum Steuern eines Sortiersystems sowie ein Sortiersystem zum Einsatz dieses Verfahrens sind beispielsweise aus EP 1 318 229 Al bekannt, bei dem sich das Trennverfahren auf die automatische Steuerung von Betriebsparametern beschränkt. Dabei werden Durchflußmengen, Drücke, Temperaturen usw. durch eine Online-Sensorik erfaßt. Die Online-Signale werden von dem Automatisierungssystem genutzt, um dadurch den Sortierprozeß zu steuern.
Bei der Konzeptionierung eines Anlagenaufbaus für Sortieranlagen wird zunächst erfaßt, welche Papiermengen in der Sortieranlage verarbeitet werden sollen. Außerdem sind Budget- Restriktionen zu beachten. Unter Berücksichtigung dieser und weiterer Betriebsrahmendaten wählt ein erfahrener Planer für Anlagen aus einem Sortiment verfügbarer Sortierer unterschiedlicher Rejektraten eine geeignete Teilmenge aus. Anschließend wird festgestellt, auf welche Weise die Sortierer untereinander verschaltet werden und wo im Leitungsnetz gegebenenfalls Verteiler eingebaut werden sollen. Aus der Erfahrung gibt es bewährte bekannte Schaltungsmuster, wie eine reine Vorwärtsschaltung, eine sogenannte Teilkaskade oder eine Vollkaskade. Aus diesen Schaltungsmustern wird ausgewählt. Auch im Anlagenbetrieb ist eine Vorabplanung notwendig. Nach der Erfassung der Altpapierzusammensetzung hinsichtlich Fasern und Stickies werden die Sortierer und die Verteiler eingestellt, so daß ein möglichst gutes Sortierergebnis zu erwarten ist. Hierbei muß sich auf das Erfahrungswissen des Anlagenbetreibers verlassen werden. Dabei ist von Nachteil, daß sowohl bei der Konzeptionierung als auch beim Betrieb der Anlagen deren Qualität ausschließlich von Erfahrungswissen einzelner Personen abhängt und insbesondere nicht garantiert werden kann, daß eine bestmögliche Sortierlösung erzielt wird. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen einer Sortieranlage bereitzustellen, mit dem bestehende Sortieranlagen optimiert werden und neuartige Sortieranlagen bereits in der Entwicklungsphase optimiert und simuliert werden können, ohne einen hohen Sensoraufwand zur Bestimmung physikalischer Parameter betreiben zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Einstellen, Steuern und/oder Simulieren einer einen Gutstoff aus einem den Gutstoff und wenigstens einen weiteren Stoff enthaltenen Gemisch oder von einem Schlechtstoff trennenden Sortieranlage vorgesehen. Die Sortieranlage hat einen Eingang zum Zuführen eines Gemischeinstroms, einen Ausgang für einen Gutstoffausstrom, einem weiteren Ausgang für einen Schlechtstoffausstrom, eine erste Sortierstation, die einen Stationseingang zum Zuführen eines Einstroms und zwei Stationsausgänge für einen Akzept und einen Rejekt aufweist, und wenigstens eine zweite Sortierstation, die einen Stationseingang zum Zuführen eines Einstroms und zwei Stationsausgänge für einen Akzept und einen Rejekt aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Rejekt und/oder Akzept der ersten Sortierstation angeschlossen ist. Für jede Sortierstation ist eine Rejektrate einstellbar. Die Rejektrate gibt das Verhältnis von dem Rejekt und dem Einlaufmengenstoffstrom der Sortierstation an. Eine jeder Sortierstation zugeordnete Sortiergüte ergibt sich durch die einstellbare Rejektrate sowie durch den durch die Baukomponenten der Sortierstation vorgegebenen Beta-Parameter. Des weiteren ist die einzustellende Sortieranlage mit mehreren Verteilern versehen, die einen ankommenden Stoffstrom in einem einstellbaren Verteilverhältnis aufteilen und an eine oder mehrere Sortierstationen verteilen und/oder einem oder beiden Stoffausströmen der Sortieranlage zuführen. Erfindungsgemäß wird eine Stoffkonzentration oder ein Mischungsverhältnis von Gutstoff und Schlechtstoff im Masseneinstrom mit einer Meßvorrichtung erfaßt. Des weiteren können eine Obergrenze an Gutstoffen in dem Rejekt und eine Obergrenze für Schlechtstoffe in dem Akzept festgelegt werden. Anhand des erfaßten Mischungsverhältnisses und gegebenenfalls der Obergrenze werden ein Verteilverhältnis jedes Verteilers sowie eine Rejektrate jeder Sortierstation für eine Maximierung der Gutstoffe in dem Akzept und der Schlechtstoffe in dem Rejekt errechnet. Anhand des errechneten Verteilverhältnisses wird jeder Verteiler entsprechend eingestellt. Anhand der errechneten Rejektrate wird jede Sortierstation entsprechend eingestellt. Mit dem erfindungemäßen Verfahren ist es möglich, nur mit Hilfe einer Auswertelogik, innerhalb deren ein Optimierungsalgorithmus arbeitet, die üblicherweise langwierige, ausschließlich auf Erfahrungswelten basierende und komplizierte Einstellaufgabe einer Sortieranlage in kurzer Zeit zu erledigen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist sogar eine Echtzeitsteuerung im Betrieb der Sortieranlage möglich. Dabei werden vorgegebene Obermengen von Schlechtstoffen im Akzept und vorgegebenen Obermengen von Gutstoffen im Rejekt eingehalten, wobei gleichzeitig die Menge der Gutstoffe im Akzept und die Menge der Schlechtstoffe im Rejekt maximiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat außerdem den Vorteil, daß die Sortieranlage vollautomatisch eingestellt werden kann, ohne daß auf einen Erfahrungsschatz eines Fachmanns der Sortieranlage zurückgegriffen werden muß.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Optimierung einer Sortieranlage bei deren Konzeptionierung sowie auch bei deren Betrieb zu erreichen, ohne daß sich auf Erfahrungswerte einzelner Personen zurückgegriffen werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, bei Kenntnis von bestimmten Sortieranlagenzwängen eine Sortieranlage bereits am Reißbrett zu entwerfen und sich dabei die Entscheidung zu erleichtern, welche am Markt verfügbaren Sortierstationen mit einstellbarer Rejektrate verwendet werden sollten und wie die Sortierstationen untereinander zu verbinden sind, um das gewünschte und beste Sortierergebnis zu erzielen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird jede Sortierstation durch einen sogenannten Beta-Parameter charakterisiert. Ein Beta-Parameter ist eine für jede Sortierstation spezifische Größe, anhand der zusätzlich mit Hilfe einer sogenannten Rejekt- Rate, die zwischen 0 und 1 liegt, die von Anlagenbetreibern am Sortierer einstellbar ist, die Sortiergüte jeder Sortierstation eingestellt werden kann.
Zum Überprüfen des tatsächlichen Sortierergebnisses der Sortieranlage werden die Mischungsverhältnisse sowohl des Rejekts als auch des Akzepts an den Ausgängen der Sortieranlage erfaßt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Errechnung der Verteilerverhältnisse sowie der Rejektrate mit Hilfe eines nicht-linearen gemischt- ganzzahligen Optimierungsalgorithmus realisiert. Für derartige Modelle, wie das die Erfindung betreffende Sortieranlagemodell, gibt es im wesentlichen drei Lösungsmethoden.
Eine erste Methode betrifft sogenannte Heuristiken, wie das Greedy- Verfahren, die Tabu- Suche, das Simulated Annealing oder Genetische Algorithmen. Diese Verfahren liefern nach sehr kurzer Rechenzeit eine Lösung, ohne daß eine garantierte Aussage über die Zulässigkeit oder Optimalität der gefundenen Lösung gemacht werden kann. In der Regel liefern diese Verfahren jedoch zulässige Lösungen von sehr guter Qualität, was auch nahoptimal bezeichnet wird. Diese Qualität kann aber nur durch andere Verfahren nachgewiesen werden, die anschließend angegeben werden.
Eine weitere Methode betrifft die sogenannten nicht-linearen Verfahren. Dabei wird ausgenutzt, daß die nicht-linearen Nebenbedingungen, wie Papiermenge, Budget- Restriktionen und weitere Rahmendaten bezüglich der Sortieranlage, bilineare Funktionen sind. Durch geeignete Relaxierungen (Konvexifizierungen) dieser Nebenbedingungen kann ein Bereich beschrieben werden, der konvex und damit von einfacher Struktur ist, und der die Menge der Lösungen der Nebenbedingungen enthält. Durch eine iterative Unterteilung und Verfeinerung dieses Bereichs wird die Lösungsmenge der Gleichungen immer besser approximiert und so eine Folge einfach lösbarer Optimierungsprobleme erzeugt, die die Lösung des ursprünglichen Problems mit vorgegebener Genauigkeit bestimmen. Dabei wird in jeder Iteration eine Schranke für den optimalen Zielfunktionswert berechnet, bis die vorgegebene Genauigkeit erreicht ist.
Eine weitere Methode betrifft lineare Verfahren. Die nicht-linearen Nebenbedingungen können stückweise linear approximiert werden. Diese approximierenden Nebenbedingungen benötigen zusätzliche binäre Entscheidungsvariablen. Auf diese Weise entsteht ein lineares gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem, welches über den üblichen Branch-and-Cut- Techniken gelöst werden kann. Gegenüber den nicht-linearen Verfahren haben lineare Verfahren den Nachteil eines Approximationsfehlers, aber den Vorteil einer schnelleren numerischen Lösung. Bei der Erfindung wird eine Kombination der oben genannten Techniken verwendet, um nach kurzer Rechenzeit eine Lösung zu erzielen und anschließend die Optimalität der Lösung zu garantieren beziehungsweise eine bessere Lösung zu berechnen, wenn das Ergebnis der Heuristik noch nicht optimal war.
Das Optimierungsmodell bei einer Sortieranlage mit zwei zu trennenden Komponenten, Gutstoff, Schlechtstoff, hat mehrere nicht lineare Funktionsbedingungen und kann erfindungsgemäß wie folgt definiert werden. Es sei klar, daß das Optimierungsmodell auch mit mehreren zu trennenden Komponenten k durchgeführt werden kann. Zur besseren Lesbarkeit der Beschreibung wird allerdings hier im Folgenden das Beispiel eines Zweikomponentensortier-Optimierungs-Modells angegeben.
Am Eingang der Sortieranlage wird mit Hilfe der Meßvorrichtung der beide Komponenten enthaltene Masseneinstrom mk=2 ul erfaßt. Das sogenannte Gesamtakzept, die Gesamtmenge an Gutstoffen, bzw. das Gesamtrejekt, die Gesamtmenge der sortierten Schlechtstoffe, werden mit m2 acc bzw. m2 rej bezeichnet.
Die Sortieranlage hat S Sortierstationen. Von diesen sollen n Sortierstationen (n < S) für den Sortiervorgang ausgewählt werden. Eine Sortierstation s teilt den jeweiligen Stoffeinstrom in zwei Sortierstoffausströme ms,2 rej und mSj2 acc. Aufgrund der Massenerhaltung muß gelten:
msl,2'π = msl,2 rej + msl>2 acc. (1)
Für den Sortiervorgang innerhalb einer Sortierstation gibt es verschiedene mögliche Modellierungen. Im folgenden wird das sogenannte Pfropfenströmungsmodell verwendet, welches die folgende Beziehung zwischen Masseneinstrom und dem Rejekt der Sortierstation annimmt:
msl,2 rej = msl>2 iπ - rs ßs1'2. (2)
ßs 2 bezeichnet einen stations- und komponentenspezifischen beta-Parameter der Sortierstation, welcher im Vorfeld des Verfahrens zu ermitteln ist oder in der Regel von dem Hersteller der Sortierstation angegeben wird. Die Variable rs bezeichnet eine Zahl zwischen 0 und 1, die sogenannte Rejektrate, die an der Sortierstation eingestellt werden kann. Im Allgemeinen gilt, daß msij2 rej eine Funktion des Masseneinstroms msl 2 in, des beta-Parameters ßs sowie der Rejektrate rs ist. Die Sortiergüte wird also durch die variable Rejektrate rs und durch den beta-Parameter bestimmt. Im Falle von rs = 0 wird der gesamte Masseneinstrom durch den Sortierer zum Ausgang für den Gutstoffstrom der Sortierstation geleitet. Im Falle von rs = 1 wird der gesamte Masseneinstrom entsprechend zum Ausgang des Schlechtstoffstroms der Sortierstation geleitet. Typische Einstellungen liegen in dem Bereich rs = 0,1 bis rs = 0,5. Die Gleichung (2) ist eine nicht-lineare Nebenbedingung.
Des weiteren ist die Sortieranlage durch Verteiler definiert. In der definierten Sortieranlage gibt es V Verteiler. An jedem Verteiler kann das Verteilverhältnis eingestellt werden, gemäß dem sich der ankommende Massenstrom in zwei den Verteiler verlassende Massenströme aufteilen soll. Auch hier gilt die Massenerhaltungsgleichung
mvi)2 in = mvl,2 0U + mvij2 0U . (3)
Eine Verteilvariable dv des Verteilers v liegt zwischen 0 und 1 und gibt das sogenannte Verteilverhältnis an. Im Falle von dv = 1 wird der gesamte Masseneinstrom zum Ausgang „outl" des Verteilers geleitet. Im Falle von dv = 0 wird der gesamte Masseneinstrom über den Ausgang „out2" abgeleitet. Entsprechend können die Massenausströme des Verteilers errechnet werden:
mvlj2 0Utl = mvl,2 in - dv. (4)
Auch Gleichung (4) ist eine nicht-lineare Nebenbedingung.
Das Ziel des Optimierungsalgorithmus liegt darin, die Menge der Gutstoffe im Akzept wie die Menge der Schlechtstoffe im Rejekt zu maximieren, also:
max Σ gk acc - mk acc + Σ gk rej • mk rej, (5) keGutstoffe keSchlechtstoffe
Der Parameter g bezeichnet Gewichte für die Zielfunktion, zum Beispiel Kosten und Gewinne für die verschiedenen Komponenten. Sie sind von dem Anwender als Zielsortierergebnis frei wählbar. Die Obergrenze an Gutstoffen in dem Rejekt und an Schlechtstoffen in dem Akzept taucht nicht in der Zielfunktion auf, sondern ist Nebenbedingung. Eine weitere Nebenbedingung ist beispielsweise die Verformung oder Verkleinerung der Stoffe während der Sortierung.
Bei dem nicht linearen, gemischt-ganzzahligen Optimierungsalgorithmus wird die Tatsache ausgenutzt, daß die durch die Sortieranlage definierten nicht linearen Bedingungen/Funktionen [(2), (4)] bilinear sind. Durch eine geeignete Relaxierung (Konvexifizierung) der Gleichungen (2), (4) kann ein Bereich beschrieben werden, der konvex und damit von einfacher Struktur ist und die Menge der Lösungen beider Gleichungen enthält. Durch eine iterative Unterteilung und Verfeinerung des Bereichs wird die Lösungsmenge der Gleichungen immer besser appromixiert/eingeschränkt und so eine Folge einfacher lösbarer Optimierungsprobleme erzeugt, die die Lösung des ursprünglichen Problems mit vorgegebener Genauigkeit bestimmen. Dabei wird in jeder Iteration eine obere bzw. untere Schranke für den optimalen Ziel sortierwert berechnet, bis die vorgegebene Sortiergenauigkeit erreicht ist.
Zur Berechnung der oberen Schranke für den optimalen Zielsortierfunktionswert wird so vorgegangen, daß die lineare Zielfunktion (5) über der konvexifizierten zulässigen Menge maximiert wird, was mit Hilfe bekannter konvexer Optimierungsmethoden durchgeführt werden kann. Der Optimalwert dieses Hilfsproblems bildet eine obere Schranke für den optimalen Funktionswert der Zielfunktion über der zulässigen Menge des Teilproblems. Das Maximum über alle oberen Schranken aller Teilprobleme bildet eine globale obere Schranke.
Mit Hilfe primaler Verfahren werden gute zulässige Lösungen für die Teilprobleme berechnet. Eingesetzt in die Zielfunktion ergeben sich untere Schranken für die Teilprobleme. Das Maximum der unteren Schranken aller Teilprobleme bildet eine globale untere Schranke.
Ist die obere Schranke eines Teilproblems kleiner als die globale untere Schranke, so ist bewiesen, dass die Optimallösung nicht in diesem Teilproblem gefunden werden kann. Dieses Teilproblem wird daher in den folgenden Iterationen des Algorithmus vernachlässigt.
Durch geeignete Methoden zur Berechnung der oberen und unteren Schranken, die dem Stand der Technik auf diesem Gebiet entsprechen, wird sichergestellt, dass obere und untere Schranken sich in jeder Iteration des Algorithmus verbessern. Ist eine gewünschte Lösungsgenauigkeit vorgegeben, so terminiert der Algorithmus, sobald die Differenz zwischen der globalen oberen und der globalen unteren Schranke kleiner ist als diese vorgegebene Genauigkeit.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Sortieranlage gemäß den Merkmalen von Anspruch
5.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Verteiler drei Verteilverhältnisse, nämlich einen ungeteilten Durchlaß des Stoffstroms, eine vollständige Ableitung des Stoffstroms oder eine Aufteilung des Stoffstroms in zwei gleiche Stoffströme.
Außerdem kann der Verteiler derart ausgeführt sein, daß sein Verteilverhältnis variabel eingestellt werden kann.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine dritte Sortierstation vorgesehen, die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms und zwei Stationsausgänge für einen Sortiergutstoffstrom und einen Sortierschlechtstoffstrom aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Rejekt und/oder Akzept der ersten und/oder zweiten Sortierstation angeschlossen ist.
Vorzugsweise ist jeder Stationsausgang der ersten bis dritten Sortierstation über einen Verteiler mit dem Stationseingang der jeweils anderen Sortierstationen angeschlossen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Sortieranlage n Sortierstationen auf, wobei sowohl in einer in den Eingang der Anlage als auch in beide Stationsausgänge mündende Abführleitungen jeweils genau oder zumindest n-1 Verteiler integriert sind.
Im Allgemeinen ist die Sortieranlage mit n Sortierstationen aufgebaut, wobei 4 x n + 2 Verteiler vorzusehen sind.
Es sei klar, daß die erfindungsgemäße Sortieranlage gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen, Konzeptionieren und/oder Optimieren der Sortieranlage arbeiten kann. Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemäßen Sortieranlage anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert, in der eine Prinzipskizze einer Sortieranlage aus drei Sortierstationen dargestellt ist, wobei die Sortieranlage mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einstellen der Sortieranlage optimiert ist.
In der Figur ist eine Sortieranlage insbesondere für eine Altpapieraufbereitung im allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die Sortieranlage 1 hat einen Eingang 3, an dem ein Masseneinstrom 5 zugeführt wird, der aus einem Gemisch von Gutstoffen, wie Papierfasern, und Schlechtstoffen, wie Klebstoffen, besteht. Die Sortieranlage 1 hat außerdem einen Ausgang 7 für einen Gutstoffausstrom, den sogenannten Akzept 9, und einen weiteren Ausgang 11 für einen Schlechtstoffausstrom, den sogenannten Rejekt 13.
An dem Eingang 3 schließt unmittelbar eine Meßvorrichtung 15 an, die das Mischverhältnis von Gut- und Schlechtstoffen in dem Masseneinstrom 5 erfaßt. Die Meßvorrichtung 15 ist betriebsgemäß mit einer Auswerteeinrichrung 17 verbunden, um die Mischverhältnismessungen zu kommunizieren. Die Einrichtung dient der Berechnung und Vorkonzeptionierung zur Einstellung der Sortierer und Verteiler der Sortieranlage.
Die Sortieranlage 1 umfaßt drei Sortierstationen 21, 41, 61, die miteinander über ein Rohrleitungssystem verbunden sind. Das Rohrleitungssystem ist derart ausgelegt, daß die Ausgänge einer Sortierstation mit den jeweiligen Eingängen derselben oder der anderen Sortierstationen 21, 41, 61 verbindbar sind. In der Figur sind die Rohrleitungssysteme einerseits fein und andererseits fett gezeichnet. Die fetten Linien deuten das durch das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren optimierte Rohrleitungssystem innerhalb der Sortieranlage 1 an, nachdem ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Einstellen der Sortieranlage 1 ausgeführt worden ist.
In die Sortierstation 21 mündet eine Eingangsleitung 23. Die Sortierstation 21 hat einen ersten Ausgang für das Akzept, an dem eine Ausgangsleitung 25 anschließt, die mit dem Ausgang 7 der Sortieranlage 1 verbunden ist. Eine zweite Ausgangsleitung 27 für das Rejekt schließt an den weiteren Ausgang der Sortierstation 21 an und ist mit dem Ausgang 11 der Sortieranlage 1 für das Rejekt 13 verbunden. In der Eingangsleitung 23 sind zwei Verteiler 29a, 29b integriert. Zwei weitere Verteiler 29c, 29d sind in der Ausgangsleitung 27 eingebaut. Schließlich sind zwei weitere Verteiler 29e, 29f in der Ausgangsleitung 25 der Sortierstation 21 angeordnet.
An jedem Verteiler 29a bis 29f zweigt eine Rohrleitung ab, so daß beispielsweise die Eingangsleitung 23 der Sortierstation 21 sowohl mit dem Eingang der Sortierstation 41 als auch mit dem Eingang der Sortierstation 61 verbindbar ist.
Durch die Abzweigmöglichkeiten der Verteiler 29c, 29d ist die Ausgangsleitung 27 sowohl mit dem Eingang der Sortierstation 41 als auch mit dem Eingang der Sortierstation 61 verbunden. Durch die Abzweigungsleitungen der Verteiler 29e, 29f ist die Ausgangsleitung 25 der Sortierstation 21 sowohl mit dem Eingang der Sortierstation 41 als auch mit dem Eingang der Sortierstation 61 verbindbar.
Auch die Sortierstation 41 hat eine an deren Eingang angeschlossene Eingangsleitung 43 sowie zwei Ausgangsleitungen 45 und 47. Die Eingangsleitung 43 der Sortierstation 41 ist mit der Eingangsleitung 23 der Sortierstation 21 über den Verteiler 29a verbunden. Des weiteren ist die Eingangsleitung 43 der Sortierstation 41 über die Verteiler 29c bzw. 29e mit den Ausgangsleitungen 25 bzw. 27 der Sortierstation 21 verbunden.
In den Ausgangsleitungen 45 bzw. 47 der Sortierstation 41 befinden sich jeweils zwei Verteiler 49c, 49d bzw. 49e, 49f.
Der Verteiler 49c verbindet die Ausgangsleitung 47 der Sortierstation 41 mit der Eingangsleitung 23 der Sortierstation 21. Der Verteiler 49e verbindet die Ausgangsleitung 45 der Sortierstation 41 mit der Eingangsleitung 23 der Sortierstation 21.
Auch die dritte Sortierstation 61 hat eine Eingangsleitung 63 und zwei Ausgangsleitungen 65, 67, wobei die Ausgangsleitung 65 mit dem Ausgang 7 der Sortieranlage 1 für das Akzept 9 und die Ausgangsleitung 67 mit dem Ausgang 11 der Sortieranlage 1 für das Rejekt 13 verbunden sind.
In der Ausgangsleitung 65 bzw. 67 sind jeweils zwei Verteiler 69c, 69d bzw. 69e, 69f integriert. Aufgrund des Verteilers 49d ist die Ausgangsleitung 47 der Sortierstation 41 mit der Eingangsleitung 63 der dritten Sortierstation 61 verbindbar. Mit Hilfe des Verteilers 49f ist die Ausgangsleitung 45 der Sortierstation 41 mit der Eingangsleitung 63 der dritten Sortierstation 61 verbunden.
Der Verteiler 69c verbindet die Ausgangsleitung 67 mit der Eingangsleitung 23 der ersten Sortierstation 21. Der Verteiler 69d verbindet die Ausgangsleitung 67 der dritten Sortierstation 61 mit der Eingangsleitung 43 der zweiten Sortierstation 41. Der Verteiler 69e verbindet die Ausgangsleitung 65 der dritten Sortierstation 61 mit der Eingangsleitung 43 der zweiten Sortierstation 41, während der Verteiler 69f die Ausgangsleitung 65 der dritten Sortierstation 61 mit der Eingangsleitung 23 der ersten Sortierstation 21 verbindet.
Jeder Sortierer 21, 41, 61 weist aufgrund seiner Bauweise unterschiedliche beta-Parameter auf, die herstellerseitig bedingt oder voreingestellt sind. Die Verteiler 29a bis 29f; 49c bis 49f; 69c bis 69f lassen lediglich drei Schaltzustände zu, nämlich entweder einen vollständigen Durchlaß (0:100), ein gleichmengiges Aufspalten des Einstroms (50:50) oder ein vollständiges Ableiten des Stoffstroms (100:0).
Wie durch den dickpfeiligen, optimierten Stoffstrom ersichtlich ist, hat das erfindungsgemäße Verfahren zum Optimieren der Maximierung des Trennungsergebnisses von Gut- und Schlechtstoffen bei Festlegung der möglichen Schaltzustände, des Eingangsmischverhältnisses, der gewünschten Rejekt- und Akzeptquote und des in Fig. 1 bestimmten Leitungssystems ergeben, daß der Masseneinstrom 5 zuerst der dritten Sortierstation 61 zugeführt wird, indem der Verteiler 29a auf Durchlaß gestellt wird und der Verteiler 29b eine vollständige Abzweigung des Masseneinstroms 5 hin zur dritten Sortierstation 61 veranlaßt. An der Sortierstation 61 wird entsprechend der stationsspezifisch eingestellten Sortiergüte sortiert, wodurch jeweils ein Gutstoffstrom in die Ausgangsleitung 65 und ein Schlechtstoffausstrom in die Ausgangsleitung 67 gelangt. Eine Hälfte des Gutstoffstroms wird an dem Verteiler 69e hin zu dem Ausgang 7 unter Durchlaß des Verteilers 69f geführt, während die andere Hälfte der zweiten Sortierstation 41 zugeführt wird. Hingegen wird der gesamte Schlechtstoffstrom in der Ausgangsleitung 67 bei Durchlaß des Verteilers 69c über den Verteiler 69d vollständig der Eingangsleitung 43 der zweiten Sortierstation 41 zugeführt. Nach der Sortierung durch die zweite Sortierstation 41 entsprechend deren spezifischen Sortiergüte gelangt der Gutstoffstrom über die Ausgangsleitung 45 bei Durchlaß durch den Verteiler 49e vollständig in die Eingangsleitung 63 für die dritte Sortierstation 61. Der Schlechtstoffstrom in der Ausgangsleitung 47 der zweiten Sortierstation 41 gelangt zur Hälfte zum Ausgang 11 der Sortieranlage 1 und zur anderen Hälfte in die Eingangsleitung 63 für die dritte Sortierstation 61. Dort beginnt der Sortiervorgang von Neuem.
Es stellte sich bei dem definierten komplexen System aus verschiedenen Verteilern und Sortieranlagen als optimal heraus, eine derartige Stoffstromführung zu organisieren, wenn das erfindungsgemäße Einstellverfahren eingesetzt wird, wenn das gewünschte Sortierergebnis im Akzept und im Rejekt sowie das Gemischverhältnis im Eingangsstrom festgelegt sind. Auch die beta-Parameter, die möglichen Schaltzustände der Verteiler und des Leitungssystems sind feste Größen des Systems.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste
1 Sortieranlage
3 Eingang
5 Masseneinstrom
7 Ausgang
9 Akzept
11 Ausgang
13 Rejekt
15 Meßvorrichtung
17 Auswerteeinrichtung
21, 41, 61 Sortierstationen
23, 43, 63 Eingangsleitung
25, 27, 45, 47, 65, 67 Ausgangsleitung
29a-f Verteiler
49a-f Verteiler
69a-f Verteiler

Claims

Verfahren zum Einstellen und/oder Optimieren einer einen Gutstoff von einem Schlechtstoff trennenden Sortieranlage und SortieranlageAnsprüche
1. Verfahren zum Einstellen einer wenigstens einen Gutstoff aus einem den Gutstoff und wenigstens einen weiteren Stoff enthaltenen Gemisch trennenden Sortieranlage (1) mit einem Eingang (3) zum Zuführen eines Gemischeinstroms (5), einem Ausgang (7) für einen Gutstoffausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom (5) höhere Gutstoffkonzentration hat, einem weiteren Ausgang für einen Schlechtstoffausstrom, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom (5) geringere Gutstoffkonzentration hat, einer ersten Sortierstation (21, 41, 61), die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms, einen Stationsausgang für einen Akzept und einen Stationsausgang für einen Rejekt aufweist, und wenigstens einer zweiten Sortierstation (21, 41, 61), die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms, einen Stationsausgang für einen Akzept und einen Stationsaufgang für einen Rejekt aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Rejekt und/oder für den Akzept der ersten Sortierstation anschließbar ist, wobei für jede Sortierstation (21, 41, 61) eine Rejektra- te einstellbar ist, und mehreren Verteilern (29a-f; 49a-f; 69a-f), die einen ankommenden Stoffstrom in einem einstellbaren Verteilverhältnis aufteilen und an eine oder mehrere Sortierstationen (21, 41, 61) verteilen und/oder dem Gutstoffstrom und/oder Schlechtstoffstrom zuführen können, wobei:
- eine Stoffkonzentration von Gutstoff im Gemisch erfaßt wird;
- anhand der erfaßten Stoffkonzentration und gegebenenfalls von Obergrenzen in dem Rejekt und Akzept ein Verteilverhältnis jedes Verteilers sowie eine Rejektrate jeder Sortierstation für eine Maximierung der Gutstoffe in dem Gutstoffstrom errechnet werden;
-jeder Verteiler anhand des errechneten Verteilverhältnisses eingestellt wird; und -jede Sortierstation (21, 41, 61) anhand der errechneten Rejektrate eingestellt wird.
- 64.362 -
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Beta-Parameter jeder Sortierstation (21, 41, 61) eingestellt oder voreingestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Mischungsverhältnis sowohl im Re- jekt als auch im Akzept jeder Sortierstation erfaßt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Obergrenze an Gutstoffen in dem Rejekt jeder Sortierstation und eine Obergrenze für Schlechtstoffe in dem Akzept jeder Sortierstation festgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die optimale Rejektrate jeder Sortierstation (21, 41, 61) sowie das optimale Verteilverhältnis der Verteiler mit Hilfe eines nicht-linearen gemischt-ganzzahligen Optimierungsalgorithmus berechnet werden.
6. Sortieranlage mit:
- einem Eingang (3) zum Zuführen eines Gemischeinstroms (5),
- einem Ausgang (7) für einen Gutstoffstrom, der der eine gegenüber dem Gemischeinstrom (5) höhere Gutstoffkonzentration hat,
- einem weiteren Ausgang für ein Rejekt, der eine gegenüber dem Gemischeinstrom (5) geringere Gutstoffkonzentration hat,
- einer ersten Sortierstation (21, 41, 61), die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms und zwei Stationsausgänge für einen Akzept und einen Rejekt aufweist,
- wenigstens einer zweiten Sortierstation (21, 41, 61), die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms und zwei Stationsausgänge für einen Akzept und einen Rejekt aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Akzept und/oder den Rejekt der ersten Sortierstation anschließbar ist, wobei für jede Sortierstation (21, 41, 61) eine spezifische Rejektrate einstellbar ist,
- mehreren Verteilern (29a-f, 49a-f, 69a-f), die einen ankommenden Stoffstrom in einem einstellbaren Verteilverhältnis aufteilen und an die eine oder beide Sortierstationen verteilen und/oder dem Gutstoffstrom und/oder dem Schlechtstoffstrom zuführen können,
- einer Einrichtung (15) zum Erfassen einer Stoffkonzentration von Gutstoff im Ge- mischeinstrom, und
- einer Auswerteeinrichtung (17), die anhand des Mischungsverhältnisses die Rejekt- rate jeder Sortierstation (21, 41, 61) und das Verteilverhältnis jedes Verteilers (29a-f, 49a- f, 69a-f) für eine Maximierung der Gutstoffe in dem Gutstoffstrom errechnet und jeden Verteiler (29a-f, 49a-f, 69a-f) zum Einstellen des errechneten Verteilverhältnisses sowie jede Sortierstation (21, 41, 61) zum Einstellen der errechneten Rejektrate ansteuert.
7. Sortieranlage nach Anspruch 6, bei der die Auswerteeinrichtung (17) anhand einer festgelegten Obergrenze an Gutstoffen in dem Rejekt und einer festgelegten Obergrenze für Schlechtstoffe in dem Akzept die Rejektrate und das Verteilverhältnis jedes Verteilers (29a-f, 49a-f, 69a-f) errechnet.
8. Sortieranlage nach Anspruch 6 oder 7, bei der jeder Verteiler (29a- f, 49a-f, 69a- f) drei Verteilzustände aufweist, einen ungeteilten Durchlaß des Stoffstroms, eine vollständige Ableitung des Stoffstroms oder eine Aufteilung des Stoffstroms in zwei gleiche Stoffströme.
9. Sortieranlage nach Anspruch 8, bei der jeder Verteiler einen weiteren Verteilzustand aufweist, bei dem das Verteilerverhältnis variabel einstellbar ist.
10. Sortieranlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der eine dritte Sortierstation (21, 41, 61) vorgesehen ist, die einen Stationseingang zum Zuführen eines Stoffeinstroms und zwei Stationsausgänge für einen Akzept und einen Rejekt aufweist sowie deren Stationseingang an den Stationsausgang für den Akzept und/oder Rejekt der ersten und/oder zweiten Sortierstation angeschlossen ist.
1 1. Sortieranlage nach Anspruch 10, bei der jeder Stationsausgang der ersten bis dritten Sortierstation (21, 41, 61) über Verteiler (29a- f, 49a-f, 69a-f) mit dem Stationseingang der jeweils anderen Sortierstationen angeschlossen ist.
12. Sortieranlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11, die n Sortierstationen aufweist, wobei sowohl in einer in den Stationseingang mündenden Zuführleitung als auch in beide Stationsausgänge mündende Abfuhrleitungen jeweils mindestens oder genau n-1 Verteiler integriert sind.
13. Sortieranlage nach einem der Ansprüche 6 bis 12, die n Sortierstationen und n * 4 + 2 Verteiler aufweist.
14. Sortieranlage nach einem der Ansprüche 6 bis 13, die gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 konzipiert, eingestellt und/oder optimiert ist.
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