造纸行业自动化解决方案简析.doc

造纸行业自动化解决方案 一、前言 ??? 纸和纸板是人类文化与信息的重要载体，它的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明建设的重要标志。因此造纸工业的发展水平也直接反映一个国家的国民经济和文明建设的水平。 ??? 在造纸行业，中控有着完善的解决方案，丰富的工程实施经验。目前中控的控制系统已广泛的应用于造纸行业各个工段，从备料、制浆、造纸、碱回收、污水处理到锅炉发电、化学品制备等。2004年浙大中控缅甸200吨/日竹浆造纸项目的成功实施，打破了国外公司对制浆造纸全线过程控制的垄断局面。 图1 大型造纸厂车间、工段分布体系结构图 二、控制策略 ????? 造纸控制系统主要包括制浆过程、碱回收过程和造纸过程的控制。各个工段主要的控制策略如下： 1、制浆 ???? 制浆就是利用化学或机械的方法，或两者结合的方法，使植物纤维原料离解，变成本色纸浆或漂白纸浆的生产过程。制浆按制浆方法可分为：化学制浆、化学机械制浆、废纸制浆。本文仅针对化学制浆工艺的控制策略进行阐述。 ???? 化学制浆过程所属的蒸煮、洗涤、筛选、漂白工艺复杂，设备繁多，属于典型的轻化工流程工业。其过程控制特点是模拟量的控制及累积计量较多，控制对象具有强滞后特性，比如大容量蒸煮锅的温度、漂白PH值和漂后白度等。中控运用DCS强大的模拟量处理功能和先进的控制算法，成功的实现了制浆过程的难点控制，满足了制浆过程的控制要求。 ???? （1）蒸煮 ???? 蒸煮过程主要是脱木素的过程。蒸煮是制浆过程中的一个重要环节，蒸煮粗浆的质量直接影响后续洗涤、筛选、漂白工序以及成纸的质量和工厂的效益。它分为间歇蒸煮和连续蒸煮两大类。 ???? 图2? 立锅蒸煮控制画面 间歇蒸煮 ???? 典型间歇立锅蒸煮过程中蒸煮温度对药液在原料中的渗透、蒸煮反应速率、纸浆质量和产量等方面都有明显的影响。为适应不同的原料和纸浆的质量的不同要求，立锅蒸煮过程中温度是按照预定的蒸煮曲线变化的。该曲线按照蒸煮的时间采用分段线性法的方法将控制过程分为：一段升温、小放汽、低压保温、二段升温、高压保温、喷放六段进行分段控制。由于蒸煮温度存在一定程度的滞后，使得蒸煮曲线控制时温度检测点的正确选取直接决定控制成功与否。中控选择了加热器出口的药液温度作为温度检测点，同时利用专家经验对其进行了可靠的补偿，取得了良好的温控效果。 ??? 在蒸煮过程中，压力控制的好坏直接影响温度的控制效果。中控对压力的控制采用了非线性调节规律—变增益PID自动控制的控制策略，在升、降压过程中，改变调节器的增益，使整个回路的增益依然保持不变，可以保证压力回路控制的稳定性。 ??? DDS蒸煮过程属于典型的间歇批量生产过程。中控开发了批量配方管理专用软件包，并在聚氯乙烯、涂料、乳胶胶水等化工批量生产过程中已得到了成功的应用，可满足DDS蒸煮工程对批量控制的要求。 连续蒸煮 ????? 连续蒸煮按照“逆序（工艺流程）启动，顺序停机”的总体原则对工艺流程的各设备进行开/停机控制与严格的连锁保护。连续蒸煮管控制关键在于： ????? 湿法配料控制：为了保证原料通过量及原料在计量汽蒸器停留的时间，计量汽蒸器的螺旋轴转速由变颇器调速，使得速度控制准确平滑。 ???? ?蒸煮药液系统控制：蒸煮液流量采用比值控制，跟随双螺旋计量器速度变化。蒸煮液槽液位达到上限报警自动停碱液泵。 ??? ? 蒸煮管压力控制：由进汽调节阀控制实现。蒸煮管压力必须设定联锁，压力高限报警时关闭进汽调节阀。 ??????蒸煮管液位值控制：由两个出料冷喷放阀调节控制。任一喷放阀皆可实现卸料器内液位自动控制。当液位持续不降时，备用调节阀排放浆料。 ??? （2）洗选 ????? 蒸煮后浆料必须经过洗涤、筛选和净化等一系列物理化学处理过程，以除去蒸煮粗浆中含有的蒸煮废液和部分粗渣、泥沙等杂质。典型洗涤设备多段真空洗浆机采用逆流洗涤，主要通过调节与控制上浆浓度、进出浆和稀释水流量、排渣量等，使洗涤系统在满足工艺约束条件下运行在最优状态。筛选净化过程则需要对以下参数：进浆浓度、进浆流量、内部稀释水量、排渣量、进浆、良浆压差进行控制。 ??? （3）漂白 ????? 为了适应成纸的白度要求，本色浆（黑浆）必须通过加入化学药品进行漂白。漂白过程是一个连续的化学反应过程，主要通过控制反应时间、反应温度、反应浓度，来获得提高漂白质量白度与减少对纤维的降解之间的平衡。 图3? 漂白控制画面 2、碱回收 ??????碱回收包括黑液提取、蒸发、燃烧、苛化、石灰回收等过程。 ??? （1）蒸发 ????? 蒸发是把化学制浆过程中分离出来的黑色低浓废液（固形物含量10％左右）通过蒸发的方法浓缩成符合燃烧要求的浓黑液（固形物含量为50％左右）。 ????? 为保证后续燃烧过程的稳定生产，延长设备的清洗周期，