扰动器组件调节系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119(e)要求在2019年12月20日提交的美国临时专利申请62/951,481的较早提交日期的权益，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

本公开整体涉及化学制浆，并且具体地涉及在纸浆和造纸工业中使用的回收炉和溶解槽。

背景技术：

在化学制浆工业中，工厂操作员用强酸或强碱处理木质纤维素材料以使木质素与纤维素纤维解离。操作员然后可将纤维素纤维分离、洗涤并进一步处理成纸浆或其它纸浆基产品。化学工艺示例包括：牛皮纸浆工艺(也称为“硫酸盐工艺”)、亚硫酸盐工艺、烧碱制浆工艺和亚硫酸盐半化学制浆工艺。

虽然每种类型的化学工艺的加工化学品可不同，但工厂操作员经常回收并再循环利用这些加工化学品以经济地运行工厂。许多化学纸浆工厂使用热解化学回收系统来回收蒸煮化学品的至少一部分。

在典型的化学回收工艺中，操作员将浓缩的废蒸煮化学品(一般称为“黑液”)加热并注入化学回收炉中。回收炉从黑液中蒸发剩余的水，并且黑液中的固态化合物经历部分热解。剩余的无机化合物落到回收炉的底部，然后作为熔融的液态熔融物离开。

该熔融物通过回收炉底部处的一个或多个熔融物溜槽离开。当熔融物在溶解槽中接触绿液时，熔融物爆炸并发出一连串的可听声。这通常被本领域的技术人员称为“爆裂”。从溜槽流出的熔融物通常介于750摄氏度(“℃”)至820℃之间，而绿液的平均温度为约70℃至100℃。

为了控制熔融物熔解，避免过度噪声，并降低灾难性爆炸的可能性，常规溶解槽通常使用扰动器来在熔融物从溜槽落入溶解槽中时扰动熔融物。扰动器可以是一个或多个碎裂物喷射器，或被配置成在熔融物达到溶解槽液位之前扰动来自熔融物溜槽的熔融物流的其它装置。碎裂物喷射器在高压下用蒸汽或其它碎裂流体喷射落下的熔融物以产生熔融物小滴。这些小滴合计具有比未扰动的熔融物流大的表面积。单独小滴还具有比总体未扰动的熔融物流小的体积。增大的表面积和更小体积的反应物所允许的爆裂爆炸与在熔融物作为连续的、不间断的、未扰动的流接触绿液时的爆炸相比通常强度更低。

在许多工厂中，操作员常常在加工设备之中和之间移动，以监测工艺条件和输出。来自溜槽的熔融物流是可变的。熔融的熔融物可周期性地聚积在回收炉中无机材料的临时挡板之后，并且湍流工艺条件可偶尔从溜槽开口发送过热气体射流。即使有适当的保护，通常建议人员尽可能远离溜槽开口站立，以避免在失常状况下邻近熔融物溜槽。溶解槽或回收炉中的爆炸对紧邻的人员造成严重的安全风险，并且所产生火灾对工厂的其余部分中的人员造成严重的风险。此类爆炸还导致不受监管量的污染物进入空气和地下水并预测显著的生产损失。该规模的爆炸可使工厂停用数周或数月。

为了适应熔融物流的变化，当前的碎裂物喷射器促使操作员在物理上靠近碎裂物喷射器站立，以手动调节蒸汽流的速率和/或碎裂物喷射器的位置。取决于特定的回收炉，设备相对于碎裂物喷射器的接近度可降低操作员触及蒸汽流量调节阀的容易度。这种降低的触及容易度可促使操作员站得太靠近溜槽开口，或将他们自身定位成使得他们将增加受伤风险。

此外，手动调节碎裂物喷射器可能是耗时的，并且可随着熔融物的流动特性的变化而很快地不同步。典型的回收炉可在回收炉的至少一侧上具有约三至六个熔融物溜槽。以举例的方式，调节在典型的每天3百万磅干固体(“lbds/day”)回收炉上的所有碎裂物喷射器的人可平均花费30分钟。在此期间，回收炉内部的工艺条件可为接近恒定的通量状态。即，等到操作员响应于在该小时开始时进行的工艺条件测量而完成对碎裂物喷射器的调节时，回收炉可能已经历工艺条件的无数变化，从而使操作员的手动调节的影响最小化。

本领域中先前的创新集中于降低大量熔融物爆炸的风险。例如，名称为“cooledsmeltrestrictoratcooledsmeltspoutfordisruptingsmeltflowfromtheboiler”的美国专利9,206,548(该专利全文以引用方式合并入本文)描述了一种用于在发生熔融物洪流的情况下快速关闭溜槽开口的单次使用紧急设备。

名称为“acousticemissionsystemandmethodforpredictingexplosionsinadissolvingtank”的美国专利10,012,616(该专利全文以引用方式合并入本文)描述了一种被配置成测量并评估爆裂以便预测熔融物爆炸的系统。虽然这些系统通常有效地减少了爆炸，但这两种系统都是反应性的，并且通常仅在爆炸可能发生之前的某个时刻触发故障保护。因此，这些系统中的一个在关键时刻失效可导致困扰常规回收炉和溶解槽的相同爆炸。

美国专利申请16/040,333(该专利申请全文以引用方式合并入本文)描述了一种被配置成减少在溶解槽中溶解熔融物所需的时间的超声熔融物溶解和碎裂系统。

技术实现要素：

通过一种扰动器调节系统解决了由于回收炉操作员响应于变化的熔融物流动特性来手动调节扰动器而将操作员暴露于安全风险的问题，以及解离的熔融物流动特性和扰动器操作条件(例如，扰动器位置和扰动流体输出)的问题，所述扰动器调节系统包括：扰动器组件，所述扰动器组件被配置成扰动从熔融物溜槽流入溶解槽中的一定体积的熔融物，其中所述扰动器组件包括以可操作的方式接合到扰动器的致动器；传感器，所述传感器被配置成记录来自所述回收炉的工艺数据；以及控制系统，该控制系统被配置成从传感器接收传感器输出信号，其中传感器输出信号指示在测量时间处的工艺数据，其中控制系统被进一步配置成将传感器输出信号与编程操作范围进行比较，并且如果传感器输出信号的工艺数据在编程操作范围之外，则向扰动器组件发送扰动器输入信号以调节扰动器操作条件。

碎裂物喷射器喷嘴调节机构将被设计成允许电动或气动式致动器以基于来自回收炉的工艺数据调节位置(插入深度和角度)。所述工艺数据可包括但不限于离开熔融物溜槽的熔融物流、溶解槽操作数据和熔融物溜槽冷却水温度。

还可以基于来自相机的信息远程控制碎裂物喷射器喷嘴。

本文所述的示例性系统还可以通过不需要操作人员在正常、失常或瞬态条件下手动调节通过碎裂物喷射器的流体流量和/或碎裂物喷射器的位置来提高人员的安全性。

附图说明

通过以下对本公开的示例性实施方案的更具体的描述，前述内容将显而易见，如附图所示，其中在所有不同视图中类似的附图标记指代相同的部分。附图未必按比例绘制，而是将重点放在示出所公开的实施方案上。

图1为回收炉、熔融物溜槽、溶解槽和被配置成扰动熔融物流的扰动器的底部侧视图的示意图。

图2为示例性扰动器调节系统的局部放大侧视图，其示出了溶解槽和罩的横截面。

图3为示例性扰动器调节系统的正视图。

图4为示出了根据本公开的控制系统的第一实施方案的框图，该控制系统用于响应熔融物流动偏差来调节扰动器操作条件。

图5为示出了根据本公开的一个示例性实施方案的可结合有图4中所示出的用于调节扰动器操作条件的控制系统的系统的框图。

图6为示出了用于传感器输出信号的可能信号路径的流程图。

图7为示出了根据本公开的一个实施方案的用于调节扰动器操作条件以减轻熔融物流动位置变化的方法的流程图。

图8为示出了示例性扰动器调节系统的框图。

具体实施方式

以下对优选实施方案的详细描述仅出于例示性和描述性目的而提出，而并非旨在穷举或限制本发明的范围和实质。选择和描述实施方案是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用。本领域的普通技术人员将认识到，可对本说明书中公开的发明做出许多变化，而不脱离本发明的范围和实质。

贯穿若干视图，对应的附图标记指示对应的部分。尽管附图表示根据本公开的各种特征和部件的实施方案，但附图未必按比例绘制，并且可夸大某些特征以便更好地示出本公开的实施方案，并且此类范例不应被理解为以任何方式限制本公开的范围。

本说明书中对“一个实施方案”、“实施方案”、“示例性实施方案”等的引用指示所描述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但每个实施方案可以不一定包括该特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定是指相同的实施方案。此外，当结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，可以认为结合其它实施方案实现此类特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内，无论是否明确描述。

尽管为了清楚起见在以下描述中使用了特定术语，但这些术语旨在仅指代被选择用于在附图中进行说明的实施方案的特定结构，而并非旨在限定或限制本公开的范围。

单数形式“一个”、“一种”和“该”包括多个指代物，除非上下文另外明确指出。数值应理解为包括当减少到相同数量的有效数字时相同的数值以及与指定值相差小于本申请中所述类型的常规测量技术的实验误差的数值以确定值。

本文所公开的所有范围均包括所列举的端值并且是可独立组合的(例如，范围“2毫米至10毫米”包括端值2毫米和10毫米以及所有中间值)。

如本文所用，可将近似语言应用于修饰可变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本函数的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”和“基本上”)修饰的值可不限于指定的精确值。修饰语“约”也应视为公开了由两个端值的绝对值所限定的范围。例如，表述“约2至约4”还公开了范围“2至4”。

应当注意，本文所用的许多术语为相对术语。例如，术语“上方”和“下方”在位置上相对于彼此，即，上部部件在给定取向上定位在比下部部件更高的高度处，但如果设备被翻转，则这些术语可改变。术语“入口”和“出口”关于给定结构流经它们的流体，例如，流体通过入口流入结构，并且通过出口流出结构。术语“上游”和“下游”相对于其中流体流经各种部件的方向，即，流体流经上游部件，然后再流经下游部件。

术语“水平”和“竖直”用于指示相对于绝对基准(即，地平面)的方向。然而，这些术语不应被理解为要求结构彼此绝对平行或绝对垂直。例如，第一竖直结构和第二竖直结构不一定彼此平行。术语“顶部”和“底部”或“基部”用于指其中顶部相对于绝对基准(即，地球表面)始终高于底部/基部的位置/表面。术语“向上”和“向下”也相对于绝对基准；向上流始终与地球的重力相反。

当术语“直接”用于指两个系统部件时，诸如阀或泵，或其它控制装置或传感器(例如，温度或压力))可位于两个所述部件之间的路径中。

在化学制浆工业中，工厂操作员用强酸或强碱处理木质纤维素材料以使木质素与纤维素纤维解离。操作员然后可将纤维素纤维分离、洗涤并进一步处理成纸浆或其它纸浆基产品。化学工艺示例包括：牛皮纸浆工艺(也称为“硫酸盐工艺”)、亚硫酸盐工艺、烧碱制浆工艺和亚硫酸盐半化学制浆工艺。

虽然每种类型的化学工艺的加工化学品可不同，但工厂操作员经常回收并再循环利用这些加工化学品以经济地运行工厂。例如，在牛皮纸浆工艺中，工厂操作员用包含氢氧化钠(naoh)和硫化钠(na2s)的“白液”在大型加压容器中蒸煮木质纤维素材料(常常为木屑)。在蒸煮步骤期间，白液与木质素和木质纤维素材料中的其它化合物反应并呈现深色。令人不意外的是，该反应液被称为“黑液”。白液包含反应物氢氧化钠(naoh)和硫化钠(na2s)，而黑液含有化学产品碳酸钠(na2co3)和硫酸钠(na2so4)。虽然氢氧化钠(naoh)和硫化钠(na2s)一般是廉价的，但是购买氢氧化钠(naoh)和硫化钠(na2s)的新溶液以保持产量一般成本过高。为此，许多化学纸浆工厂使用热解化学回收系统来再循环利用所产生的碳酸钠(na2co3)和硫酸钠(na2so4)的至少一部分。将这些产品转化回商业上可用的化学反应物氢氧化钠(naoh)和硫化钠(na2s)允许工厂经济地运行。

来自化学蒸煮器的新黑液通常是稀释且不易燃的。因此，为了制备要热解的黑液，操作员通常通过漏斗将黑液导入通过闪蒸槽或其它蒸发步骤以浓缩黑液中的固体颗粒。操作员然后加热浓缩的黑液并将其注入化学回收炉中。回收炉从黑液小滴中蒸发剩余的水，并且黑液中的固态化合物经历部分热解。剩余的无机化合物落到加热炉的底部并聚积在半焦床中。半焦床中的一些碳和一氧化碳充当催化剂以将硫酸钠(na2so4)的大部分转化成硫化钠(na2s)。硫化钠(na2s)然后与碳酸钠(na2co3)作为液态熔融物一起离开回收炉。

该熔融物流过回收炉底部处的一个或多个熔融物溜槽。冷却剂(通常为水)可冷却熔融物溜槽。操作员通常收集绿液并将绿液传送到苛化车间，以使碳酸钠(na2co3)与石灰(cao)反应，以将碳酸钠(na2co3)转化成氢氧化钠(naoh)，从而再次产生白液。

当熔融物在溶解槽中接触绿液时，熔融物爆炸并发出一连串的可听声。这通常被本领域的技术人员称为“爆裂”。从溜槽流出的熔融物通常介于750℃至820℃之间，而绿液的平均温度为约70℃至100℃。不受理论的约束，据信较大的温差可增加熔融物和绿液的反应性，从而引起或造成爆裂。如果不加以监管，则熔融物的突然流入可引起溶解槽和回收炉中的爆炸，这对附近的操作人员造成严重的安全风险。

为了控制熔融物熔解并且避免过度噪声和灾难性爆炸的可能性，常规溶解槽通常在熔融物从溜槽落下时扰动熔融物。扰动器可以是一个或多个碎裂物喷射器。碎裂物喷射器在高压下用蒸汽或其它碎裂流体喷射落下的熔融物以产生熔融物小滴。这些小滴合计具有比未扰动的熔融物流大的表面积。单独小滴还具有比总体未扰动的熔融物流更小的体积。增大的表面积和更小量的反应物允许爆裂爆炸，这些爆裂爆炸与在熔融物作为连续的、不间断的、未扰动的流接触绿液时的爆炸相比通常强度更低。通常，将溜槽的端部升高到绿液的液位上方，并且当熔融物从溜槽端部落下时，碎裂物喷射器扰动落下的熔融物。无法远程调节碎裂物喷射器喷嘴。当发生熔融物失常时，操作员通常无法安全地调节扰动流体进入溶解槽中的排放速率。

偶尔，熔融物可在回收炉或溜槽中过早冷却，并且减小或消除熔融物流动速率。在这种前稀释状态下，液态熔融物趋于聚积在障碍物后面。如果障碍物移去，突然的熔融物流入可压制碎裂物喷射器将熔融物扰动成足够小的小滴的能力以及搅拌器将流入物有效混合到绿液中的能力。此外，如果洪流特别显著，则熔融物可流经溜槽的侧面并完全绕过碎裂物喷射器。在其它情况下，碎裂物喷射器或搅拌器可能会失效。在这些情形下，接触绿液的熔融物体积增大极大地增加了爆裂的爆炸性强度和爆炸风险。

在许多工厂中，操作员常常在加工设备之中和之间移动，以监测工艺条件和输出。溶解槽或回收炉中的爆炸对紧邻的人员造成严重的安全风险，并且所产生火灾对工厂的其余部分中的人员造成严重的风险。此类爆炸还导致不受监管量的污染物进入空气和地下水并预示着显著的生产损失。该规模的爆炸可使工厂停用数周至数月。

图1示出了具有邻近于溶解槽135的熔融物溜槽105的回收炉102。熔融物溜槽105将一定体积的熔融物110引导到溶解槽135中。典型的回收炉102可具有例如围绕回收炉102的至少一侧的底部设置的介于三个和六个之间的熔融物溜槽105。一些回收炉102在相对设置的侧面上具有熔融物溜槽105。如剖面图所示，溶解槽135含有溶解液130。溶解液130常常为绿液。溶解液130的液位125通常在溶解槽135的顶部134下方。由马达m驱动的主搅拌器140搅拌溶解液130并帮助均衡溶解液的温度。马达m可以是变速驱动马达。虽然图1中所示出的主搅拌器140是连接到驱动轴142的螺旋桨141，但是本领域普通技术人员应当理解，“搅拌器”是被配置成将溶解液130移动通过溶解槽135的装置。其它搅拌器可包括例如流体喷射器136、使溶解液130波动的装置、以及其它旋转主体。

主搅拌器140通常包括螺旋桨141或延伸到溶解液130中的其它机械工具。辅助搅拌器(参见136)可以是流体喷射器136，其将空气或其它流体注入溶解液130中以搅拌溶解液130。虽然可以与主搅拌器140同时使用辅助搅拌器(参见136)，但是操作员更常见地当主搅拌器140失效或性能不佳时激活辅助搅拌器(参见136)。当一定体积的熔融物110从溜槽105落下时，扰动器115(例如“碎裂物喷射器”)将加压的扰动流体117(通常为蒸汽形式)朝向落下的熔融物110引导。扰动流体117中断连续的熔融物流110，从而产生熔融物小滴120。虽然碎裂物喷射器是常见类型的扰动器115，但是应当理解，使从溜槽105落下的熔融物流110破碎或小滴化(dropletize)的其它装置是“扰动器”115。

在熔融物小滴120接触溶解液130之后，熔融物小滴120发出可听爆裂并最终溶解到溶解液130中。在失常条件下，溶解槽135中未溶解的熔融物的量增加。当溶解槽135中未溶解的熔融物的量由于增大的流动速率而增加时，进入的熔融物流110可压制扰动器将熔融物料流110碎裂成足够小的熔融物小滴120的能力。不受理论的约束，据信该体积的熔融物110与溶解液130之间的巨大温差导致熔融物小滴120在接触溶解液130之后很快爆炸。

操作员101包括在图1中以显示人相对于回收炉102和溶解槽135的近似标度。工艺条件在回收炉102中经常改变。例如，锅炉负荷和从回收炉顶部落下的盐饼可改变熔融物流动速率和熔融物流相对于扰动器的位置。为了确保扰动器115仍然有效地使熔融物流小滴化，操作员传统地手动调节扰动器的位置，包括扰动器的角度和扰动器115延伸到溶解槽135的罩103中的程度。此外，操作员101可手动调节扰动器流体117从扰动器115发出的速率。

手动扰动器调节造成显著的安全风险。例如，当完全操作时，回收炉102内部的温度通常在约1000℃至约1250℃的范围内。风箱116将接近恒定的空气流馈送到回收炉102中以保持燃烧。为了有利于高效热解，操作员往往试图形成进入回收炉102的空气流的旋流。如图2和图3所示，溜槽开口106直接延伸到回收炉102的内部中。回收炉102的湍流条件偶尔从溜槽开口106排出过热气体。

如图1所示，溜槽开口106经常与溶解槽罩103中的检查门107对准。为了保护邻近操作员101，检查门107在回收炉操作期间可关闭。当操作员不存在时，检查门107可打开。一些工厂将相机瞄准通过开放的检查门107以监测熔融物流110。然而，如果操作员101意图进行手动调节，则操作员通常在调节之间打开检查门107，以评估扰动流体117冲击从熔融物溜槽105落下的熔融物的有效性。当该检查门打开时，操作员101有暴露于从溜槽开口106发出的不可预测的过热气体射流的风险。此外，这些气体射流可将熔融750℃至820℃的熔融物110射出到操作员101上。因此，操作员101在手动调节扰动器时存在显著的身体受伤风险。另外，将其它设备放置成邻近扰动器115可在调节扰动器115的操作条件123时限制操作员的运动范围，并且可促使操作员将他或她的身体定位在处于掉落或引发其它损伤的危险位置。

此外，典型的回收炉102可具有例如约30英尺至约40英尺的壁宽，并且具有约三个至约六个熔融物溜槽105。回收炉102内的工艺条件不断变化，然而平均操作员平均需要约30分钟来手动调节所有扰动器115，从而增加了操作员暴露于安全风险，同时还不能响应于熔融物流和熔融物的物理和化学特性的动态变化而保持扰动器115的操作条件123(图4)。

为了缓解该问题，提供了回收炉溶解槽扰动器调节系统100的示例性实施方案。图2示出了这种示例性实施方案，其包括：溶解槽135、邻近于溶解槽135的熔融物溜槽105，其中熔融物溜槽105被配置成将一定体积的熔融物110输送到溶解槽135中。扰动器115被配置成扰动从熔融物溜槽105流入溶解槽135中的该体积的熔融物110。传感器156被配置成记录来自回收炉102的工艺数据137，并且控制系统160被配置成接收来自传感器156的传感器输出信号177，其中传感器输出信号177指示测量时间t处的工艺数据137，其中控制系统160被进一步配置成将传感器输出信号177与工艺条件的编程操作范围进行比较，并且如果工艺数据137在编程操作范围之外，则向扰动器115发送扰动器输入信号172以调节扰动器操作条件123。

在某些示例性实施方案中，传感器156含有被配置成生成传感器输出信号177的信号发生器163(图6)。在其它示例性实施方案中，信号发生器163与传感器156分开。

在某些示例性实施方案中，致动器175以可操作的方式接合到扰动器115，其中致动器175被配置成响应于扰动器输入信号172来调节扰动器115的位置。

出于本公开的目的，扰动器115的位置是扰动器操作条件123。扰动器115的位置可包括插入深度。在其它示例性实施方案中，扰动器115的位置可包括扰动器115的角度。在仍其它示例性实施方案中，扰动器115的位置包括扰动器在溶解槽135的罩103中的插入深度和扰动器115的角度两者。出于本公开的目的，“扰动器操作条件”123可以是扰动流体流动速率。

在某些示例性实施方案中，工艺数据137选自由以下组成的组：熔融物流动速率、溶解槽操作数据和熔融物溜槽冷却水温度。

在某些示例性实施方案中，该系统还可包括相机，该相机被配置成拍摄熔融物溜槽105中的熔融物110的图像。

另一个示例性实施方案是扰动器调节系统100，该扰动器调节系统包括：扰动器组件164，该扰动器组件被配置成扰动从熔融物溜槽105流入溶解槽135中的一定体积的熔融物110，其中扰动器组件164包括以可操作的方式接合到扰动器115的致动器175；传感器156，该传感器被配置成记录来自回收炉120的工艺数据137；以及控制系统160，该控制系统被配置成接收来自传感器156的传感器输出信号177，其中传感器输出信号177指示测量时间t处的工艺数据137，其中控制系统160被进一步配置成将传感器输出信号177与编程操作范围进行比较，并且如果传感器输出信号177的工艺数据137在编程操作范围之外，则向扰动器组件164发送扰动器输入信号172以调节扰动器操作条件123。

在某些示例性实施方案中，致动器175被配置成响应于扰动器输入信号172来调节扰动器115的位置。

在示例性系统的又一个示例性实施方案中，控制系统160被进一步配置成接收指示扰动器输出的扰动器输出信号173，其中控制系统160被进一步配置成当扰动器输出信号173指示扰动器输出处于最大值并且当传感器输出信号177指示工艺数据137在编程操作范围之外时，向搅拌器140发送搅拌器输入信号176以调节搅拌速率。

示例性系统还可包括设置在回收炉102中、回收炉102上或回收炉102周围的多个传感器156，其中多个传感器156被配置成测量多种工艺数据类型。

工艺数据137可来自以下来源，例如：熔融物溜槽冷却水的温度、溶解槽通风烟道的温度、溶解槽操作数据(诸如溶解槽噪声、以及距熔融物溜槽的熔融物流动位置)、对离开熔融物溜槽115的熔融物的熔融物流量和/或速度进行量化的数字数据、对回收炉102中的熔融物存量(诸如体积、位置等)进行量化的数字数据、以及熔融物110的化学特性。任何这些类型的工艺数据137的组合均被认为是在本公开的范围内。来自化学回收工厂的可与熔融物流相关的其它工艺数据被认为是在本公开的范围内。

在一个示例性实施方案中，工艺数据137是熔融物溜槽冷却水离开熔融物溜槽105的温度。这被称为熔融物溜槽冷却水的出口温度。冷却水的高出口温度可指示大量的熔融物流。如本文所述的示例性控制系统160被配置成调节一个或多个扰动器操作条件以减轻熔融物流动偏差。冷却水的低出口温度可指示例如少量的熔融物流。

在其它示例性实施方案中，工艺数据137是从溶解槽通风烟道测量的温度。高通风烟道温度可指示大量的熔融物流。低通风烟道温度可指示少量的熔融物流。在工艺数据137为溶解槽操作数据的示例性实施方案中，增加的噪声或“爆裂”可指示差的扰动器位置和/或大量的熔融物流。在其中数字化数据对离开熔融物溜槽105的熔融物110的熔融物流量和/或速度进行量化的实施方案中，高速度指示高熔融物流，而低速度指示低熔融物流。在其中数字数据对回收炉102中的熔融物存量(例如，熔融物床的体积、位置等)进行量化的实施方案中，高体积可指示即将出现大量的熔融物流。

数字数据可来自视觉分析系统。在一个此类示例性实施方案中，相机可瞄准通过开放的检查门107以记录来自溜槽105的熔融物流110。参见图8，相机或其它图像拍摄装置可记录图片或视频并且将图片或视频传输到包括平台的控制系统。该平台可包括用户界面、用于执行数值分析的模块和数据存储模块。用户界面可以是例如移动装置(诸如智能电话、平板电脑或膝上型电脑)或监视器(诸如例如在控制中心中)。将数字数据(即，一种类型的工艺数据137)中继到控制系统。控制系统还包括用于分析视频图片以对工艺数据进行量化的工具。例如，分析工具可对给定样品中硫酸盐、未燃烧材料和亚硫酸盐的百分比进行量化。然后，控制系统可将分析结果存储在数据模块中，使用数值分析模块进一步分析结果并计算历史趋势，并且在用户界面上显示结果(即，数字数据)以供远程操作员查看。在某些示例性实施方案中，操作员然后可响应于用户界面上所显示的结果来远程调节扰动器操作条件123。在其它示例性实施方案中，控制系统可向远程操作员建议进行更改。在此类实施方案中，远程操作员开始发送扰动器输入信号172，以响应于某些工艺数据137来调节扰动器115的操作条件123。在又其它示例性实施方案中，控制系统可向扰动器组件164发送扰动器输入信号172以调节扰动器操作条件123而无需远程操作员查看。

在工艺数据137为一种或多种熔融物化学特性(硫化度等)的实施方案中，低硫化度增加了熔融物的粘度和熔融温度，从而常常导致较低的熔融物流角度。相比之下，高硫化度使熔融物粘度降低至一点。如本文所述的示例性系统100被配置成调节一个或多个扰动器操作条件以减轻熔融物流动偏差。

在某些示例性实施方案中，多个扰动器115设置在溶解槽135上方。在某些示例性实施方案中，操作员可基于来自传感器156的视觉输入远程调节扰动器115，在此类实施方案中，传感器可能是相机。

另一个示例性扰动器调节系统100包括：扰动器组件164，该扰动器组件被配置成扰动从熔融物溜槽105流入溶解槽135中的一定体积的熔融物110，其中扰动器组件164包括以可操作的方式接合到扰动器115的致动器175；传感器156，该传感器被配置成记录来自回收炉102的工艺数据137；以及控制系统160，该控制系统被配置成接收来自传感器156的传感器输出信号177，其中传感器输出信号177指示测量时间t处的工艺数据137，其中控制系统160被进一步配置成将传感器输出信号177与工艺数据137的编程操作范围进行比较，并且如果传感器输出信号177在编程操作范围之外，则向扰动器组件164发送扰动器输入信号172以将第一扰动器操作条件123改变为第二扰动器操作条件123。

传感器156可设置在溶解槽135中或周围，或者设置在回收炉102中或周围以监测工艺条件。通常与传感器156相关联的信号发生器163生成传感器输出信号177，并将传感器输出信号177传输到控制系统160。控制系统160继而被配置成基于传感器输出信号177的值来调节扰动器操作条件123。其它“工艺条件”可包括例如回收炉的温度、溶解液130的温度、来自爆裂的声发射、以及溶解液130的密度。

在某些示例性实施方案中，控制系统160可选自由以下组成的组：计算机、可编程逻辑控制器(“plc”)、现场可编程门阵列(“fpga”)、专用集成电路(“asic”)或其它处理器。

在所示出的示例性实施方案中，控制系统160与扰动器组件164、传感器156和任选的主搅拌器140进行信号通信。信号通信可通过有线或无线方式实现。还可以设想的是，“信号通信”可包括使用一个或个中间信号处理器(例如，放大器、模数转换器、继电器、滤波器等)，该一个或多个中间信号处理器被配置成修改和/或传输控制系统160与扰动器组件164、传感器156和任选的主搅拌器140之间的信号。本发明所公开的任何实施方案的组合均在本公开的范围内。

作为示例性方法的示例，控制系统160可接收来自扰动器115的扰动器输出信号173和来自传感器156的传感器输出信号177。扰动器输出信号173可指示扰动器115以最大流动速率发射扰动流体117。传感器输出信号177可指示溶解液130的密度高于所需范围。控制系统160可分析信号173、177，并向搅拌器(参加140、136)发送搅拌器输入信号176以增大搅拌速率。溶解液130的密度的标称范围通常介于1,100千克/立方米(“kg/m3”)和1,180kg/m3之间。如果传感器156为温度传感器，则在溶解液130为绿液时溶解液130的所需或“标称”温度范围为约70℃至100℃。

图4和图5示出了用于调节扰动器操作条件123以减轻熔融物流动变化的影响的控制系统160的一个实施方案。

控制系统160与扰动器调节系统100通信，该扰动器调节系统已在上文参考图2至图3进行了描述。例如，控制系统160可包括与扰动器调节系统100通信的至少一个信号发生器163，该扰动器调节系统响应于熔融物流动特性的变化来调节扰动器操作条件123。在一个实施方案中，至少一个信号发生器163与扰动器组件164通信。

在一些实施方案中，控制系统160可包括接收器179，该接收器用于接收所测量的熔融物流与扰动器115的排放端166之间的熔融物流动偏差。

一些实施方案中，控制系统160还可包括校正性扰动器操作条件分析仪182，该校正性扰动器操作条件分析仪采用硬件处理器183来执行一组指令，以用于将熔融物流动偏差与基准熔融物流动位置值进行比较，从而提供校正性扰动器操作条件尺寸。如本文所用，术语“硬件处理器子系统”或“硬件处理器”可指配合以执行一个或多个特定任务的处理器、存储器、软件或它们的组合。在有用的实施方案中，硬件处理器子系统可包括一个或多个数据处理元件(例如，逻辑电路、处理电路、指令执行装置等)。一个或多个数据处理元件可包括在中央处理单元、图形处理单元和/或单独的基于处理器或计算元件的控制器(例如，逻辑门等)中。硬件处理器子系统可包括一个或多个板上存储器(例如，高速缓存、专用存储器阵列、只读存储器等)。在一些实施方案中，硬件处理器子系统可包括一个或多个存储器，该一个或多个存储器可在板上或板外或者可专门供硬件处理器子系统(例如，rom、ram、基本输入/输出系统(bios)等)使用。

更具体地，在示例性实施方案中，控制系统160从传感器156接收在相对于扰动器位置的熔融物流动位置上测量的数据，该传感器可在操作期间测量熔融物流动位置。然后，控制系统160采用校正性扰动器操作条件分析仪182来将来自传感器156的在熔融物流动位置上测量的数据与先前在图7所示出的方法的步骤1中所确定的基准熔融物流动位置157进行比较。基准熔融物流动位置值可存储在控制系统160的存储器185中，该存储器可提供在用于基准熔融物流动位置186的模块中。在一些实施方案中，校正性扰动器操作条件分析仪182确定基准熔融物流动位置157与所测量的熔融物流动之间的差值是否是足够明显到成为熔融物流动偏差的偏差，根据熔融物流动偏差，扰动器调节系统100可受益于由致动器175或通过调节扰动流体扩散速率致动的扰动器操作条件123的校正。为了确定校正是否合适，校正性扰动器操作条件分析仪182可采用由硬件处理器183致动的多个规则来计算熔融物流动位置偏差的解。

图4中所示出的控制系统160的部件中的每个部件都可经由系统总线193互连。

图4所示的系统或机器(例如，装置)中的任一者可为、可包括或可以其它方式在专用(例如，专门或以其它方式非通用)计算机中实现，该专用计算机已进行了修改(例如，由软件诸如应用程序、操作系统、固件、中间件或其它程序的一个或多个软件模块进行了配置或编程)，以执行本文针对该系统或机器所描述的功能中的一个或多个功能。例如，上文讨论了能够实现本文所述方法中的任一种或多种方法的专用计算机系统，并且此类专用计算机可因此为用于执行本文所讨论的方法中的任一种或多种方法的装置。在此类专用计算机的技术领域内，与缺少本文所讨论的结构或以其它方式无法执行本文所讨论的功能的其它专用计算机相比，已通过本文所述的结构进行了修改以执行本文所讨论的功能的专用计算机在技术上得到了改进。因此，根据本文所讨论的系统和方法来配置的专用机器提供对类似专用机器的技术的改进。

控制系统160可集成到图5中所示出的处理系统195中。处理系统195包括经由系统总线193以可操作的方式耦接到其它部件的至少一个处理器(cpu)104。高速缓存111、只读存储器(rom)108、随机存取存储器(ram)180、输入/输出(i/o)适配器121、声音适配器131、网络适配器144、用户界面适配器153和显示适配器170以可操作的方式耦接到系统总线193。总线193互连多个部件，如将在本文中进行描述。

图5中所示出的处理系统195还可包括通过i/o适配器121以可操作的方式耦接到系统总线193的第一存储装置122和第二存储装置124。存储装置122和124可以是磁盘存储装置(例如，磁盘或光盘存储装置)、固态磁性装置等中的任一者。存储装置122和124可以是相同类型的存储装置或不同类型的存储装置。

扬声器132通过声音适配器131以可操作的方式耦接到系统总线193。收发器145通过网络适配器144以可操作的方式耦接到系统总线193。显示装置162通过显示适配器170以可操作的方式耦接到系统总线193。

第一用户输入装置152、第二用户输入装置154和第三用户输入装置158通过用户界面适配器153以可操作的方式耦接到系统总线193。用户输入装置152、154和158可以是以下各项中的任一项：键盘、鼠标、小键盘、图像拍摄装置、运动感测装置、麦克风、结合有前述装置中的至少两个装置的功能的装置等。当然，也可使用其它类型的输入装置，同时保持本发明的实质。用户输入装置152、154和158可以是相同类型的用户输入装置或不同类型的用户输入装置。用户输入装置152、154和158用于向处理系统195输入信息以及从处理系统输出信息。

当然，处理系统195还可包括本领域的技术人员容易设想到的其它元件(未示出)，并且可省略某些元件。例如，处理系统195中可包括各种其它输入装置和/或输出装置，这取决于它们的特定实施方式，如本领域的普通技术人员容易理解的。例如，可使用各种类型的无线和/或有线的输入装置和/或输出装置。此外，如本领域的普通技术人员容易理解的，还可利用各种配置的附加处理器、控制器、存储器等。鉴于本文提供的本发明的教导内容，本领域的普通技术人员很容易设想到处理系统195的这些和其它变型形式。

图6是示出传感器输出信号177的可能信号路径的流程图，该信号路径由传感器156在测量工艺数据137时测量，诸如熔融物流相对于扰动器115的位置。在操作中，传感器156测量熔融物流110到扰动器115的距离d以生成传感器输出信号177。然后，传感器156将传感器输出信号177传输到控制系统160，该控制系统被配置成分析传感器输出信号177。控制系统160可在物理上采取多种形式，并且可以以举例的方式包括集成式功率和信号装置，或者连接在一起的单独的功率处理装置和信号处理装置。控制系统160可以是数字或模拟的，并且由可编程逻辑控制器(“plc”)逻辑或继电器逻辑控制。在示例性实施方案中，控制系统160包括校正性扰动器操作条件分析仪182，该校正性扰动器操作条件分析仪将传感器输出信号177的值与基准熔融物流动位置157进行比较。基准熔融物流动位置157可包括存储在用于基准熔融物流动位置186的模块内的值，该基准熔融物流动位置可存储在控制系统160的存储器185中。如果传感器输出信号177与基准熔融物流动位置157不同(例如，不是同一元件)，则控制系统160然后可向扰动器组件164发送扰动器输入信号172。在一个实施方案中，如果传感器输出信号177超过基准熔融物流动位置157，则扰动器输入信号172引导致动器175改变扰动器115相对于熔融物流110的角度。在另一个示例性实施方案中，如果传感器输出信号177超过基准熔融物流动位置157，则扰动器输入信号172引导致动器175改变罩103中的扰动器115相对于熔融物流110的插入深度。在示例性实施方案中，扰动器115向控制系统160提供冗余扰动器输出信号173以确认扰动器115的扰动器操作条件123。

本发明可以是处于任何可能的技术细节集成水平的系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可提供用于保持扰动器115的排放端166与熔融物流110之间的所需位置的方法。计算机程序产品可包括其上具有用于使处理器执行本发明的各方面的计算机可读程序指令的一种或多种计算机可读存储介质或媒介(computerreadablestoragemediumormedia)。例如，本公开提供了计算机程序产品，该计算机程序产品包括其中体现有计算机可读程序代码的非暂态计算机可读存储介质。计算机可读程序代码可提供测量扰动器115的至少一个排放端166与熔融物流110之间的基准熔融物流动位置157的步骤。致动器175可接合到至少扰动器115。

计算机可读存储介质可以是可保持和存储指令以供指令执行装置使用的有形装置。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储装置、磁存储装置、光学存储装置、电磁存储装置、半导体存储装置或前述各项的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举性列表包括以下各项：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存存储器)、静态随机存取存储器(sram)、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、数字通用光盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码装置(诸如在凹槽中的其上记录有指令的穿孔卡或凸起结构)以及前述各项的任何合适的组合。如本文所用，计算机可读存储介质不应被理解为本身是暂态信号，诸如无线电波或其它自由传播的电磁波、穿过波导或其它传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)或通过导线传输的电信号。

本文所述的计算机可读程序指令可经由网络(例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络)从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理装置，或下载到外部计算机或外部存储装置。网络可包括铜传输电缆、光传输纤维、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理装置中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并且转发计算机可读程序指令以存储在相应的计算/处理装置内的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任何组合编写的源代码或目标代码，该一种或多种编程语言包括面向对象的编程语言诸如smalltalk、c++等以及常规程序化编程语言诸如“c”编程语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可完全在用户的计算机上执行，部分在用户的计算机上执行，作为独立的软件包执行，部分在用户的计算机上执行，并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景下，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))连接至用户的计算机，或者可(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)进行到外部计算机的连接。在一些实施方案中，电子电路(其包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla))可通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路个性化，以便执行本发明的各方面。

本文参考根据本发明的实施方案的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或框图来描述本发明的各方面。应当理解，流程图图示和/或框图的每个框以及流程图图示和/或框图中的框的组合可通过计算机可读程序指令来实现。

可将这些计算机可读程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机的处理器或其它可编程数据处理设备来执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可引导计算机、可编程数据处理设备和/或其它装置以特定方式起作用，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，该制品包括实现在流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作的各方面的指令。

也可将计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其它装置上，以使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机、其它可编程设备或其它装置上执行的指令实现流程图和/或框图的一个或多个框中所指定的功能/动作。

图7为示出了根据本公开的一个实施方案的用于调节扰动器操作条件123以减轻熔融物流动位置110变化的影响的方法的流程图。图2至图3示出了可结合参考图7所述的方法使用的示例性扰动器调节系统100。图4和图5示出了与图6至图7中所示出的结构和方法一起使用的控制系统160的一些实施方案。

附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框都可表示指令的模块、片段或部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些另选的实施方式中，框中所指出的功能可不按附图中所指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还应当注意，框图和/或流程图图示中的每个框以及框图和/或流程图图示中的框的组合可由执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实现。

参见图7的框126，在一个实施方案中，用于保持熔融物流110的所需扰动的方法可开始于测量在所需条件下至少一个扰动器排放端166与从熔融物溜槽105倾倒的熔融物流110之间的基准熔融物流动位置。这里示出的锅炉是回收炉102。然而，本公开的方法、系统和结构并不仅限于该示例。本文所述的方法、结构和系统适用于采用了熔融物溜槽115的任何锅炉。

如本文所用，“熔融物流动位置”是熔融物流110与至少一个扰动器115的排放端166之间的尺寸。熔融物流动位置在图2中示出，其中熔融物流动位置的尺寸由d标识。可连续测量本文所述系统中的熔融物流动位置，并与“基准熔融物流动位置”进行比较。在一些实施方案中，基准熔融物流动位置与所测量的熔融物流动位置之间的差值提供了差异，通过该差异可调节扰动器115以在扰动器115的排放端166与熔融物流110之间提供优化的距离和角度。基准熔融物流动位置可考虑回收炉102的操作模式。例如，对于回收炉102的启动、当回收炉102正在处理降低的黑液吞吐量时、当回收炉正在处理具有不同化学组成的黑液时、当回收炉正在满功率操作时、以及这些因素的组合而言，基准熔融物流动位置可不同。基准熔融物流动位置还可考虑扰动器115的不同操作考虑因素，诸如扰动器115的吞吐量能力。

参见图4，基准熔融物流动位置186可存储在控制系统160的存储器185中，以保持扰动器115的排放端166与熔融物流110之间的所需距离d和取向。控制系统160也可称为从传感器156接收传感器输出信号177的控制器，该传感器测量熔融物流110相对于扰动器115的排放端166的位置。控制系统160还可调节扰动器操作条件123以补偿熔融物流动位置的偏差。在一个实施方案中，控制系统160可包括存储器186的至少一个模块，用于存储至少一个扰动器115与熔融物流110之间的尺寸的基准熔融物流动位置值。

基准熔融物流动位置值可由操作员输入到控制系统160中，该操作员通过用户界面适配器153与控制系统160交互，如图5所示出的。在该示例中，回收炉102的操作员可输入来自至少一个输入装置152、154、158的基准熔融物流动位置的值。至少一个输入装置152、154、158可以是任何计算装置，诸如台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能电话和/或涡轮专用计算机。

输入装置152、154、158可经由无线连接与用户界面适配器153连接，或者输入装置152、154、156可硬连线成与用户界面适配器153电连通。

基准熔融物流动位置可以是在启动期间或在回收炉102离线时从回收炉102手动测量的值，并且还可考虑到在回收炉102运行时的测量值。

在一些其它实施方案中，控制系统160可采用机器学习来调节基准熔融物流动位置，其中考虑到熔融物流动位置的历史测量值、熔融物流动位置的实时测量值和熔融物流动位置的操作员建议值中的至少一者。机器学习算法基于样本数据(称为“训练数据”)构建数学模型，以便在没有明确地编程为执行任务的情况下作出预测或决策。在这种情况下，可将历史测量值与操作条件一起使用来提供训练数据算法，该训练数据算法继而可用于使用实时数据来更新基准熔融物流动位置。

参见图7，该方法可在框127处使用包括扰动器组件的扰动器调节系统继续，该扰动器组件可包括接合到扰动器的致动器，其中扰动器组件由来自致动器的原动力致动以改变扰动器操作条件123，其中扰动器操作条件123可选自由以下组成的组：扰动器插入角度、扰动器插入深度和扰动流体离开扰动器115的排放端166的速率。

该方法还可包括测量熔融物流与扰动器块128的排放端166之间的熔融物流动偏差。该方法可在框129处继续，以进一步计算熔融物流动位置偏差与基准熔融物流动位置之间的差值。在一些实施方案中，由控制系统160提供对熔融物流动位置偏差与基准熔融物流动位置之间的差值的计算，该控制系统可包括校正性扰动操作条件分析仪182。参见图7的框139，在一些实施方案中，该方法包括改变扰动器操作条件123以补偿熔融物流动位置偏差与基准熔融物流动位置之间的差值。

一种用于监测并调节设置在溶解槽135之上的扰动器115的扰动器操作条件123的示例性方法包括：从传感器156接收传感器输出信号177，该传感器输出信号117指示测量时间t处的工艺条件；从设置在溶解槽135之上的扰动器组件164接收指示当前扰动器操作条件123的扰动器输出信号173，从而将传感器输出信号117与工艺条件的基准熔融物流动位置进行比较；将扰动器输出信号173与扰动器115的基准扰动器操作条件进行比较；以及当传感器输出信号177在工艺条件的期望的编程操作范围之外时，向扰动器115发送扰动器输入信号172以调节扰动器操作条件123。

虽然已参考本发明的示例性实施方案具体示出和描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求涵盖的本发明范围的前提下，可对本发明进行形式和细节方面的各种改变。