溶解漿漂白系統控制方案及關鍵儀表的應用

饒錦峰

(福建省南紙股份有限公司，福建 南平，353000)

溶解漿漂白系統控制方案及關鍵儀表的應用

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的主要控制方案，并探討現場主要儀表的選用。

溶解漿 漂白 控制方案 殘氯儀 電容導納物位儀 在線pH計

福建省南紙股份有限公司是國內大型制漿造紙企業，建廠50多年來為國家新聞紙事業作出了巨大貢獻，也為國家創造了巨大的財富。近年來，隨著形勢的發展，福建省南紙的發展也遇到了行業困難，為應對困難，必須尋找企業新的經濟增長點。這兩年，隨著棉花價格的大幅上漲，紡織行業的生產成本大大地增加，主要廠商通過加大黏膠纖維的使用量來降低成本，因而拉動了黏膠纖維的快速增長，而溶解漿正是生產黏膠纖維的原料，受國內生產能力的限制，溶解漿具有顯著的成本優勢和巨大的利潤空間。由此南紙公司拆巨資，結合實際對化堿系統進行了改造，上馬了新增2.5萬t竹木溶解漿改造項目，項目取得了成功。漂白過程在溶解漿生產工藝流程中是最重要的環節之一，對產品的質量取著至關重要的作用。本文就漂白系統的控制系統及其主要關鍵儀表作介紹。

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藥品在工藝管道及反應容器、漿塔進行一系列化學反應的過程，制定其中的各系列控制方案，一是確保化學藥品的加入量使得反應充分、完全，但又不能超出，使得漂后漿料質量下降，這就要求在線檢測儀表準確可靠；二要求所有工藝設備的運行均可以手動或自動操作；三是必須保證設備運行的安全。流程上主要的幾個控制方案是：氯化反應殘氯量控制，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入氯化塔，氣化后的氯氣從漿管頂部進入與細漿混合進行化學反應反應后的漿料是通過溢流形式進入氯化洗漿機的，漿料從塔底到塔頂需要的時間大約半小時，而氯化反應又是一個很迅速的過程。因此要保證從塔底進入的漿料是反應充分的，否則的話造成氯化不足，無法補救；但是如果氯化過度，既造成漿的聚合度大大下降，又會造成較多的殘氯溢出，影響人身健康和安全。因而綜合質量因素及安全因素，氯化控制方案是：在塔底漿管安裝在線檢測殘氯儀，檢測值輸入DCS系統顯示并由控制系統對氯氣調節閥進行PID自動調節。必須有手/自動切換按鈕，保證在萬一緊急安全情出現時，可以第一時間關閉氯氣調節閥。

2.2 中濃立管組控制方案

中濃立管組包括了密封水泵、調質器、真空泵、中濃泵、混合器、出口閥等的控制。中濃立管組所屬設備均有設置聯鎖，當液位高時，關閉補充水開關閥，增加中濃泵電機的轉速，反之則打開補充水開關閥，降低中濃泵電機的轉速，保證生產中立管的液位穩定在一個設定的值上。為保護主要的設備，系統設有多處安全聯鎖。如當密封水流量太小時，流量開關動作。所屬設備的啟動順序是：而停止的順序是：中濃水不停）

生產過程中，操作人員預先設定中濃立管所要控制的液位值，中濃泵組啟動后，根據中濃立管液位來調節，有三個途徑：

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

2.3 H2漂白池pH值控制方案

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

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管道式pH計，檢測值輸入DCS系統顯示并由控制系統對硫酸調節閥進行PID自動調節。

3 漂白DCS控制系統介紹

如前所提到的，漂白工藝控制過程，有很多設備是設有連鎖的，有些還有多處聯鎖。如當密封水流量太小時，流量開關動作，將聯鎖保護主要的設備，如：真空泵 、調質器等、中濃泵。這些控制過程，如果用常規儀表是難于實現的，而采用DCS控制系統，將溶解漿漂白生產的工藝進行分散控制，既相互獨立，又通過自動切換的冗余網絡形成一個有機的整體，大大提高了系統的可靠性，實現高度的自動化生產。

本分散控制系統的操作站是一個重要的人機接口，采用 GE 公司提供的基于 Windows 2000 Profession 軟件平臺的 CIMPLICITY HMI 人機界面操作軟件，實現以下主要功能：

（1）模擬圖：用圖形形象地表示人纖生產線的詳細工藝流程以及流程圖上的有關工藝設備（如電機、泵、閥門、電氣開關等）顏色由該設備的開關量狀態決定。開入狀態變化，顏色隨之變化，圖形上參數每秒刷新一次。

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

（3）曲線圖：顯示主要參數的實時變化趨勢曲線和歷史曲線等。

（4）相關圖：以某幾個主要參數為中心與其它相關的模擬量和開關量組成相關畫面，以便對主要參數綜合監視和分析。

（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的信息。例如：過程變量、報警狀況、輸出信號、設定值、控制方式、報警值等。運行人員可進行定值或偏置設置，可進行軟手操及自動和軟手操運行方式的切換。

（6）控制回路顯示：對每個控制回路的詳細信息進行監視，包括：調節參數、設定值、輸出值、運行方式、高低限值、報警狀況、工程單位、組態參數等。根據這些信息，運行人員能正確操作控制回路。

（7）系統狀態顯示：顯示各個站工作狀態及模件運行狀態。

4 關鍵儀表的選用

漂白過程控制中，一些在線測量儀表的選型是比較特殊和關鍵的。本文著重探討殘氯儀，電容式導納物位儀， PH計的選用 。

4.1 殘氯儀選用

如前所述，殘氯控制在漂白過程中對于質量和安全都非常重要。我們選用BTG公司生產的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 輸出回路的任何點上的SPC-1000 手持終端器進行全面地操作，大多數設定也可在手持終端的鍵盤上進行，是一種容易使用手持終端進行許多不同組態的測量儀器。 對于儀器的標定是非常方便的。

4.2 電容導納物位儀的選用

在中濃泵組工藝控制過程中，中濃立管內的液位測量尤其關鍵，能不能準確并快速測量出漿位的變化，是保證中濃泵，中濃混合器，調質器等相關設備正常運行的關鍵。我們選用的是德國VEGACAL 66 產品，一種用于連續測量的電容導納式物位儀。這種物位測量儀表廣泛地用于這種工藝控制領域。

它的工作原理是VEGACAL 66的傳感器和容器組成一個電容器。物位的變化會造成電容的變化，電容的變化可以通過電子部件進行分析處理，并轉換成一個物位信號。

使用這種電容導納式物位儀表的優點是顯而易見的：首先由于采用導納式的測量原理，不存在測量死區，也沒有安裝強制規定，很高的容器接管也不會影響測量。其次非常牢固耐用，且免維護，而且因為選用的傳感器電極是用耐腐蝕的全絕緣材料封裝的，化學穩定性高，對漿料中含有的酸堿介質有很強的抗腐蝕性能。

4.3 pH計的選用

pH測量變送器的選型主要考慮其安裝環境，測量電極的選擇是選型的關鍵，這就要充分考慮被測介質的化學特性及其溫度，壓力，電導率等參數。本系統我們選用E+H生產的管道式pH計，電極是玻璃電極，并且它有金屬保護管對電極進行保護，防止管道里的某些雜質，隨漿料在管道的流動對其進行沖擊，造成電極損壞。

5 結束語

福建南紙新增2.5萬t溶解漿改造項目已正常投產，按當前銷售價格和生產年產量，每年將為公司新增利潤5 000萬元，創造了很好的經濟效益。

[1]VEGACAL60系列產品選型手冊

[2]BTGRT-5300用戶操作手冊

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.

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