溶解漿漂白系統(tǒng)控制方案及關(guān)鍵儀表的應(yīng)用

饒錦峰

(福建省南紙股份有限公司，福建 南平，353000)

溶解漿漂白系統(tǒng)控制方案及關(guān)鍵儀表的應(yīng)用

饒錦峰

(福建省南紙股份有限公司，福建 南平，353000)

該文介紹南紙溶解漿漂白生產(chǎn)的主要控制方案，并探討現(xiàn)場(chǎng)主要儀表的選用。

溶解漿 漂白 控制方案 殘氯儀 電容導(dǎo)納物位儀 在線pH計(jì)

福建省南紙股份有限公司是國(guó)內(nèi)大型制漿造紙企業(yè)，建廠50多年來為國(guó)家新聞紙事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)，也為國(guó)家創(chuàng)造了巨大的財(cái)富。近年來，隨著形勢(shì)的發(fā)展，福建省南紙的發(fā)展也遇到了行業(yè)困難，為應(yīng)對(duì)困難，必須尋找企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。這兩年，隨著棉花價(jià)格的大幅上漲，紡織行業(yè)的生產(chǎn)成本大大地增加，主要廠商通過加大黏膠纖維的使用量來降低成本，因而拉動(dòng)了黏膠纖維的快速增長(zhǎng)，而溶解漿正是生產(chǎn)黏膠纖維的原料，受國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力的限制，溶解漿具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)和巨大的利潤(rùn)空間。由此南紙公司拆巨資，結(jié)合實(shí)際對(duì)化堿系統(tǒng)進(jìn)行了改造，上馬了新增2.5萬t竹木溶解漿改造項(xiàng)目，項(xiàng)目取得了成功。漂白過程在溶解漿生產(chǎn)工藝流程中是最重要的環(huán)節(jié)之一，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量取著至關(guān)重要的作用。本文就漂白系統(tǒng)的控制系統(tǒng)及其主要關(guān)鍵儀表作介紹。

圖1 漂白工藝流程

1 漂白工藝過程(見圖1)

2 工藝流程主要控制過程及其方案

漂白過程就是洗滌來的漿料與各種化學(xué)藥品在工藝管道及反應(yīng)容器、漿塔進(jìn)行一系列化學(xué)反應(yīng)的過程，制定其中的各系列控制方案，一是確保化學(xué)藥品的加入量使得反應(yīng)充分、完全，但又不能超出，使得漂后漿料質(zhì)量下降，這就要求在線檢測(cè)儀表準(zhǔn)確可靠；二要求所有工藝設(shè)備的運(yùn)行均可以手動(dòng)或自動(dòng)操作；三是必須保證設(shè)備運(yùn)行的安全。流程上主要的幾個(gè)控制方案是：氯化反應(yīng)殘氯量控制，中濃立管組的控制，H2漂白池pH值控制。

2.1 氯化殘氯控制方案

臥式漿池泵送來的篩后漿由漿管從氯化塔底進(jìn)入氯化塔，氣化后的氯氣從漿管頂部進(jìn)入與細(xì)漿混合進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)后的漿料是通過溢流形式進(jìn)入氯化洗漿機(jī)的，漿料從塔底到塔頂需要的時(shí)間大約半小時(shí)，而氯化反應(yīng)又是一個(gè)很迅速的過程。因此要保證從塔底進(jìn)入的漿料是反應(yīng)充分的，否則的話造成氯化不足，無法補(bǔ)救；但是如果氯化過度，既造成漿的聚合度大大下降，又會(huì)造成較多的殘氯溢出，影響人身健康和安全。因而綜合質(zhì)量因素及安全因素，氯化控制方案是：在塔底漿管安裝在線檢測(cè)殘氯儀，檢測(cè)值輸入DCS系統(tǒng)顯示并由控制系統(tǒng)對(duì)氯氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。必須有手/自動(dòng)切換按鈕，保證在萬一緊急安全情出現(xiàn)時(shí)，可以第一時(shí)間關(guān)閉氯氣調(diào)節(jié)閥。

2.2 中濃立管組控制方案

中濃立管組包括了密封水泵、調(diào)質(zhì)器、真空泵、中濃泵、混合器、出口閥等的控制。中濃立管組所屬設(shè)備均有設(shè)置聯(lián)鎖，當(dāng)液位高時(shí)，關(guān)閉補(bǔ)充水開關(guān)閥，增加中濃泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之則打開補(bǔ)充水開關(guān)閥，降低中濃泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證生產(chǎn)中立管的液位穩(wěn)定在一個(gè)設(shè)定的值上。為保護(hù)主要的設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)有多處安全聯(lián)鎖。如當(dāng)密封水流量太小時(shí)，流量開關(guān)動(dòng)作。所屬設(shè)備的啟動(dòng)順序是：而停止的順序是：中濃水不停）

生產(chǎn)過程中，操作人員預(yù)先設(shè)定中濃立管所要控制的液位值，中濃泵組啟動(dòng)后，根據(jù)中濃立管液位來調(diào)節(jié)，有三個(gè)途徑：

首先通過變頻器控制電機(jī)頻率增大或減小中濃泵的轉(zhuǎn)速，液位大于設(shè)定值，自動(dòng)加大頻率，液位低于設(shè)定值，減小頻率。其次當(dāng)液位低于設(shè)定值到一定程度時(shí)，停止中濃泵（此為保護(hù)條件），當(dāng)液位上升一定程度時(shí)，中濃泵重新啟動(dòng)。第三，當(dāng)液位低于高限值時(shí)，開稀釋水閥補(bǔ)充清水來增大液位。

2.3 H2漂白池pH值控制方案

在溶解漿成品質(zhì)量指標(biāo)中，鐵質(zhì)含量和灰分含量是很重要的兩項(xiàng)，必須嚴(yán)格控制在合格范圍內(nèi)，加入H2SO4是消除鐵質(zhì)和灰分的有效手段，加入過程必須控制漿料的pH值，在pH=3～4之間，加入量少，會(huì)使鐵質(zhì)、灰分超標(biāo)；加入量多，漿料會(huì)碳化。

要保證pH值的控制，首先要考慮添加過程硫酸與漿料要混合均勻，因此從H1漂白塔到H2漂白池的管道中加入硫酸是非常適合的；其次要在加酸后的漿管安裝在線檢測(cè)管道式pH計(jì)，檢測(cè)值輸入DCS系統(tǒng)顯示并由控制系統(tǒng)對(duì)硫酸調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3 漂白DCS控制系統(tǒng)介紹

如前所提到的，漂白工藝控制過程，有很多設(shè)備是設(shè)有連鎖的，有些還有多處聯(lián)鎖。如當(dāng)密封水流量太小時(shí)，流量開關(guān)動(dòng)作，將聯(lián)鎖保護(hù)主要的設(shè)備，如：真空泵 、調(diào)質(zhì)器等、中濃泵。這些控制過程，如果用常規(guī)儀表是難于實(shí)現(xiàn)的，而采用DCS控制系統(tǒng)，將溶解漿漂白生產(chǎn)的工藝進(jìn)行分散控制，既相互獨(dú)立，又通過自動(dòng)切換的冗余網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)有機(jī)的整體，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化生產(chǎn)。

本分散控制系統(tǒng)的操作站是一個(gè)重要的人機(jī)接口，采用 GE 公司提供的基于 Windows 2000 Profession 軟件平臺(tái)的 CIMPLICITY HMI 人機(jī)界面操作軟件，實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

（1）模擬圖：用圖形形象地表示人纖生產(chǎn)線的詳細(xì)工藝流程以及流程圖上的有關(guān)工藝設(shè)備（如電機(jī)、泵、閥門、電氣開關(guān)等）顏色由該設(shè)備的開關(guān)量狀態(tài)決定。開入狀態(tài)變化，顏色隨之變化，圖形上參數(shù)每秒刷新一次。

（2）棒圖：將同類型參數(shù)用水平或垂直條形圖長(zhǎng)短形象地顯示數(shù)據(jù)變化和越限情況。

（3）曲線圖：顯示主要參數(shù)的實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)曲線和歷史曲線等。

（4）相關(guān)圖：以某幾個(gè)主要參數(shù)為中心與其它相關(guān)的模擬量和開關(guān)量組成相關(guān)畫面，以便對(duì)主要參數(shù)綜合監(jiān)視和分析。

（5）功能組顯示：顯示以功能組為單位的專用畫面，并有軟手操站，它顯示與該功能組有關(guān)的信息。例如：過程變量、報(bào)警狀況、輸出信號(hào)、設(shè)定值、控制方式、報(bào)警值等。運(yùn)行人員可進(jìn)行定值或偏置設(shè)置，可進(jìn)行軟手操及自動(dòng)和軟手操運(yùn)行方式的切換。

（6）控制回路顯示：對(duì)每個(gè)控制回路的詳細(xì)信息進(jìn)行監(jiān)視，包括：調(diào)節(jié)參數(shù)、設(shè)定值、輸出值、運(yùn)行方式、高低限值、報(bào)警狀況、工程單位、組態(tài)參數(shù)等。根據(jù)這些信息，運(yùn)行人員能正確操作控制回路。

（7）系統(tǒng)狀態(tài)顯示：顯示各個(gè)站工作狀態(tài)及模件運(yùn)行狀態(tài)。

4 關(guān)鍵儀表的選用

漂白過程控制中，一些在線測(cè)量?jī)x表的選型是比較特殊和關(guān)鍵的。本文著重探討殘氯儀，電容式導(dǎo)納物位儀， PH計(jì)的選用 。

4.1 殘氯儀選用

如前所述，殘氯控制在漂白過程中對(duì)于質(zhì)量和安全都非常重要。我們選用BTG公司生產(chǎn)的RT-5300型殘氯儀，它是一種智能微處理器變送器，它可通過連接在 4～20 mA 輸出回路的任何點(diǎn)上的SPC-1000 手持終端器進(jìn)行全面地操作，大多數(shù)設(shè)定也可在手持終端的鍵盤上進(jìn)行，是一種容易使用手持終端進(jìn)行許多不同組態(tài)的測(cè)量?jī)x器。 對(duì)于儀器的標(biāo)定是非常方便的。

4.2 電容導(dǎo)納物位儀的選用

在中濃泵組工藝控制過程中，中濃立管內(nèi)的液位測(cè)量尤其關(guān)鍵，能不能準(zhǔn)確并快速測(cè)量出漿位的變化，是保證中濃泵，中濃混合器，調(diào)質(zhì)器等相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。我們選用的是德國(guó)VEGACAL 66 產(chǎn)品，一種用于連續(xù)測(cè)量的電容導(dǎo)納式物位儀。這種物位測(cè)量?jī)x表廣泛地用于這種工藝控制領(lǐng)域。

它的工作原理是VEGACAL 66的傳感器和容器組成一個(gè)電容器。物位的變化會(huì)造成電容的變化，電容的變化可以通過電子部件進(jìn)行分析處理，并轉(zhuǎn)換成一個(gè)物位信號(hào)。

使用這種電容導(dǎo)納式物位儀表的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的：首先由于采用導(dǎo)納式的測(cè)量原理，不存在測(cè)量死區(qū)，也沒有安裝強(qiáng)制規(guī)定，很高的容器接管也不會(huì)影響測(cè)量。其次非常牢固耐用，且免維護(hù)，而且因?yàn)檫x用的傳感器電極是用耐腐蝕的全絕緣材料封裝的，化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)漿料中含有的酸堿介質(zhì)有很強(qiáng)的抗腐蝕性能。

4.3 pH計(jì)的選用

pH測(cè)量變送器的選型主要考慮其安裝環(huán)境，測(cè)量電極的選擇是選型的關(guān)鍵，這就要充分考慮被測(cè)介質(zhì)的化學(xué)特性及其溫度，壓力，電導(dǎo)率等參數(shù)。本系統(tǒng)我們選用E+H生產(chǎn)的管道式pH計(jì)，電極是玻璃電極，并且它有金屬保護(hù)管對(duì)電極進(jìn)行保護(hù)，防止管道里的某些雜質(zhì)，隨漿料在管道的流動(dòng)對(duì)其進(jìn)行沖擊，造成電極損壞。

5 結(jié)束語

福建南紙新增2.5萬t溶解漿改造項(xiàng)目已正常投產(chǎn)，按當(dāng)前銷售價(jià)格和生產(chǎn)年產(chǎn)量，每年將為公司新增利潤(rùn)5 000萬元，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]VEGACAL60系列產(chǎn)品選型手冊(cè)

[2]BTGRT-5300用戶操作手冊(cè)

Dissolving Pulp Bleaching System Control Scheme and Application of Key Instruments

Rao Jinfeng
(Fujian Nanping Paper Co., Ltd., Nanping, Fujian, 353000)

This paper introduces the main control scheme of dissolving pulp bleaching production in Fujian Nanping Paper Co., Ltd. and discusses how to select the main instruments on site.

dissolving pulp；bleaching；control scheme；Residual chlorine instrument；capacitance admittance level instrument；online pH meter