自動控制系統(tǒng)在堿回收效率提升中的應(yīng)用

唐華

摘 要：堿回收是制漿造紙企業(yè)的環(huán)保和經(jīng)濟效益的雙重需求，我國堿回收處理正在向大型高效率自動化的處理方向發(fā)展。廢堿回收處理設(shè)備采用安全可靠的自動控制系統(tǒng)，會給企業(yè)生產(chǎn)帶來極大的便利，工作人員在日常操作使用中，無需投入過多的精力，僅需等待設(shè)備的一些相關(guān)數(shù)據(jù)的提示或報警提醒，操作簡便。自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用提高了設(shè)備的精準(zhǔn)運行程度，節(jié)省人力物力，同時可以避免各類問題的產(chǎn)生，達到運行安全穩(wěn)定，延長設(shè)備使用壽命，企業(yè)社會效益與經(jīng)濟效益也因此有較大程度的提升。

關(guān)鍵詞：自動控制;堿回收;效率;系統(tǒng);技術(shù)

如今，市場上各種各樣的堿性廢水處理設(shè)備很多，由于堿法制漿蒸煮廢液過程中，在回收蒸煮時，多采用添加化學(xué)藥品的工藝技術(shù)，容易對環(huán)境造成污染，影響人們身體健康。造紙企業(yè)使用堿回收爐對這些含有化學(xué)藥品的廢液進行回收處理，可達到多方面作用：燃燒黑液中有機物產(chǎn)生熱能、生成用于苛化的綠液、提取可回收堿、降低污染物的排放、節(jié)能環(huán)保等。堿回收爐既回收了造紙所用的堿，又能提供熱源，達到回收、節(jié)能、減少污染的三效綜合。目前，爐本體回收率可達99%，回收效果良好，符合節(jié)能減排的大環(huán)境要求。

1 堿回收工藝生產(chǎn)流程

整個制漿造紙行業(yè)完整的自動化方案涵蓋生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)：從備料、制漿、堿回收、紙機濕部、紙機干部、QCS、傳動、蒸汽鍋爐、工廠發(fā)電配電再到污水處理，廣泛涉及生產(chǎn)各個方面，堿回收工藝包括以下主要生產(chǎn)過程：黑液提取、蒸發(fā)、燃燒、苛化，最終將黑液中SS、C0D、BOD一并徹底除去，并可回收堿。

①在蒸煮工段，蒸煮主要是脫木素的過程。纖維原料經(jīng)過蒸煮后，木質(zhì)素溶解在蒸煮液中，蒸煮完成排出蒸煮液，亦稱廢液;

②在洗篩工段，篩選過程主要是將紙漿內(nèi)含有的雜質(zhì)分離去除，洗滌時紙漿經(jīng)擠壓、過濾等環(huán)節(jié)被從廢液中分離出來;

③黑液蒸發(fā)工段：從提取工段傳送過來的黑液含水量達80%以上，這種稀黑液必須將其蒸發(fā)濃縮后才能燃燒。所提取出的黑液經(jīng)蒸發(fā)系統(tǒng)將大部分水份去除后，此時提取的黑液濃度和溫度均較高，才能滿足燃燒需要;

④在燃燒工段，將黑液中有機物燃燒并進行熱量回收，在黑液的無機物中回收堿和其中的有機鈉鹽。先將蒸發(fā)工段送達的黑液濃縮、加熱至一定溫度，黑液噴槍將其噴入堿回收鍋爐膛內(nèi)，黑液中的有機物燃燒所產(chǎn)生的熱煙氣，與水冷壁、水冷屏或過熱器、鍋爐管束和省煤器等受熱面進行間接熱交換，蒸汽用于工藝或發(fā)電后供熱。綠液是黑液中有機鈉鹽經(jīng)過爐內(nèi)高溫化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變排出綠色液體，主要成分碳酸鈉和硫化鈉。

⑤在苛化工段，將綠液與石灰進行反應(yīng)，綠液中碳酸鈉Na2CO3被苛化轉(zhuǎn)變?yōu)镹aOH?？粱蟪吻宓囊后w稱為白液，即成為重新用于制漿蒸煮的堿液。CaO+H2O+Na2CO3=

2NaOH+CaCO3↓。石灰苛化后生成白泥在高溫下燃燒轉(zhuǎn)化成石灰?；厥帐已h(huán)用于苛化過程。

2 堿回收自動化控制系統(tǒng)

以某公司HOLLiAS-MACS大型集散控制系統(tǒng)為例，其蒸球制漿系統(tǒng)控制，在蒸煮過程中采用DCS控制系統(tǒng)主要有以下特點：蒸球自動定位控制;裝鍋完成啟動控制;裝球量控制;液比控制;堿液濃度與流量控制;蒸球進汽壓力控制;蒸煮曲線控制空轉(zhuǎn)升溫、小放汽、升溫、保溫、排液、注水、噴放（排料）;串汽進汽控制;自動噴放空轉(zhuǎn);K值預(yù)測控制;間歇蒸煮連續(xù)生產(chǎn)邏輯控制;故障解除控制;單球解鎖控制;聯(lián)產(chǎn)計量控制等眾多自動控制體系，不一而論。

3 自動控制系統(tǒng)在堿回收各工段的應(yīng)用

3.1 蒸發(fā)工段自動控制

蒸發(fā)器控制要點是輸入熱量和黑液通過量要平衡，到達穩(wěn)定固--液比。稀黑液指標(biāo)相對穩(wěn)定，密度檢測是根據(jù)沸點升高原理。濃黑液波美度變化將使該效壓力發(fā)生變化，如果密度變化則進行壓力給定調(diào)節(jié)，蒸汽流量隨之變化，對密度實現(xiàn)補償而重定。一般是密度調(diào)節(jié)器為內(nèi)給定，蒸汽壓力給定由外給定。系統(tǒng)前饋控制是根據(jù)黑液進料流量確定所需加熱蒸汽量的比值關(guān)系，作為蒸汽壓力調(diào)節(jié)的給定值，進料密度變化可周期地控制流量，保證總處理量固含量不變來作為前饋調(diào)節(jié)。在濃黑液最終密度值偏離給定值時，密度信號將改變加熱蒸汽量與進料黑液量之間的比值。當(dāng)稀黑液流量變化時，前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)將作動態(tài)補償調(diào)整變化，獲得適當(dāng)蒸汽流量變化，在進料流量變化到達第一效時，蒸汽相應(yīng)變化也同時到達，最終將濃黑液密度的波動限制在最小范圍內(nèi)。

3.2 燃燒工段自動控制

黑液自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為穩(wěn)定入爐燃料量，必須控制入爐黑液的流量和濃度（及絕干量）。為穩(wěn)定入爐黑液的粘度，必須控制其溫度。為穩(wěn)定入爐黑液液滴形狀和大小，必須控制其壓力，保證恒定壓力、恒定流量。最重要的控制回路是鍋爐給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，鍋爐汽包水位是影響安全運行的重要因素。在實施控制時，應(yīng)特別注意“虛假水位”現(xiàn)象，必須對汽包液位、給水量、蒸汽量采用三沖量控制進行給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。為進一步保證上汽包液位的穩(wěn)定和操作安全，分別在兩個上汽包液位及燃燒爐下部熔融物出口處各安裝兩個高清攝像頭，在燃燒控制室安一套電視監(jiān)視系統(tǒng)，更加直觀反應(yīng)汽包水位和熔融物的實時狀態(tài)，實現(xiàn)自動監(jiān)視控制。燃燒過程自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以維持蒸汽壓力穩(wěn)定，達到最經(jīng)濟的燃燒工況，就應(yīng)保持燃料量和送風(fēng)量的適度比例，組合眾多參數(shù)的燃燒過程進行系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。在控制系統(tǒng)中，通過軟件編程及優(yōu)化控制理論，較好解決復(fù)雜控制理論的實施問題。

3.3 苛化工段自動控制

將堿回收各部分作為一個整體對象控制，按工藝流程的自動化過程由DCS系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成，達到系統(tǒng)平衡，保證工藝設(shè)備安全、可靠、高效運行和起停，實現(xiàn)整個工段控制系統(tǒng)的測點信息、實時數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源的共享，提高工藝設(shè)備運行的技術(shù)經(jīng)濟效益，工藝設(shè)備在額定參數(shù)的上限運行，讓工藝設(shè)備保持在最佳運行工況，降低能耗，提高自動化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率，完善操作指導(dǎo)和事故分析手段?？粱到y(tǒng)開關(guān)控制設(shè)備主要是一些泵，現(xiàn)場啟?；虿僮鲉T通過計算機啟停均可。設(shè)備運行工況由眾多監(jiān)測參數(shù)反映出來，異常時可實現(xiàn)超馳功能，也會提供相關(guān)參數(shù)、趨勢、圖表通知運行人員及時處理，有助于日常管理和事故分析，高效、便捷的系統(tǒng)在線維護。

3.4 白水回收自動控制

白水回收系統(tǒng)（多圓盤）是制漿造紙車間重要組成部分。白水回收裝置起到從制漿、紙機白水中回收纖維和填料的作用，回收的物料重新用來抄紙，排水可作為紙料制備的稀釋或洗滌水，也可用在其他制漿和抄紙車間。白水回收機內(nèi)網(wǎng)槽液位控制，要保證機內(nèi)網(wǎng)槽有適當(dāng)液位，通過自動控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，增減轉(zhuǎn)鼓過濾速度來實現(xiàn)，確保有效操作白水回收機。為提高白水回收機濾水度，對高粘度漿要設(shè)置機內(nèi)水溫控制，回收機自動調(diào)節(jié)加入溫水量控制機內(nèi)水溫，以達到稀釋和過濾白水的目的。

4 優(yōu)化控制方案的總體性能指標(biāo)

大型木漿堿回收爐入爐濃度高（80%及以上），多為單汽包不帶圓盤蒸發(fā)器的低臭型堿回收爐，有特殊設(shè)計的多次供風(fēng)系統(tǒng)和高低濃臭氣處理系統(tǒng)，更關(guān)注環(huán)保和節(jié)能，堿回收爐熱效率高達70%以上。全程自動化控制，使成漿硬度實測值之間標(biāo)準(zhǔn)偏差波動值減少;蒸煮時間較人工控制縮短;蒸汽消耗較人工控制降低，粗漿得率一般增加2個百分點;漂白工段氯耗降低7.8%;單位電耗降低2.9%;紙漿質(zhì)量（硬度）預(yù)測監(jiān)督控制功能穩(wěn)定;產(chǎn)量穩(wěn)定提高。

綜上所述，制漿造紙行業(yè)被國際公認為“永不衰竭”的工業(yè)，當(dāng)今世界造紙工業(yè)正向著高速、高效、高質(zhì)量、低能耗、自動化、連續(xù)化作業(yè)的方向發(fā)展。我國造紙生產(chǎn)技術(shù)水平仍有較大差距，技術(shù)從研發(fā)到應(yīng)用于實踐是一個漫長的過程，堿回收自動系統(tǒng)的應(yīng)用，選用企業(yè)自身適合與實用的設(shè)備技術(shù)就是最好的，以工作可靠性好，精度高，線性好，測量范圍大，反應(yīng)速度快為原則，并符合與環(huán)境相協(xié)調(diào)的現(xiàn)代化大工業(yè)方向發(fā)展，新型高效的自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將使企業(yè)一直保持良好的發(fā)展態(tài)勢。

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