自動控制系統在堿回收效率提升中的應用

唐華

摘 要：堿回收是制漿造紙企業的環保和經濟效益的雙重需求，我國堿回收處理正在向大型高效率自動化的處理方向發展。廢堿回收處理設備采用安全可靠的自動控制系統，會給企業生產帶來極大的便利，工作人員在日常操作使用中，無需投入過多的精力，僅需等待設備的一些相關數據的提示或報警提醒，操作簡便。自動化控制系統的應用提高了設備的精準運行程度，節省人力物力，同時可以避免各類問題的產生，達到運行安全穩定，延長設備使用壽命，企業社會效益與經濟效益也因此有較大程度的提升。

關鍵詞：自動控制;堿回收;效率;系統;技術

如今，市場上各種各樣的堿性廢水處理設備很多，由于堿法制漿蒸煮廢液過程中，在回收蒸煮時，多采用添加化學藥品的工藝技術，容易對環境造成污染，影響人們身體健康。造紙企業使用堿回收爐對這些含有化學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、節能環保等。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，符合節能減排的大環境要求。

1 堿回收工藝生產流程

整個制漿造紙行業完整的自動化方案涵蓋生產的每一個環節：從備料、制漿、堿回收、紙機濕部、紙機干部、QCS、傳動、蒸汽鍋爐、工廠發電配電再到污水處理，廣泛涉及生產各個方面，堿回收工藝包括以下主要生產過程：黑液提取、蒸發、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。纖維原料經過蒸煮后，木質素溶解在蒸煮液中，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含有的雜質分離去除，洗滌時紙漿經擠壓、過濾等環節被從廢液中分離出來;

③黑液蒸發工段：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濃縮后才能燃燒。所提取出的黑液經蒸發系統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，黑液中的有機物燃燒所產生的熱煙氣，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，蒸汽用于工藝或發電后供熱。綠液是黑液中有機鈉鹽經過爐內高溫化學反應，轉變排出綠色液體，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，綠液中碳酸鈉Na2CO3被苛化轉變為NaOH。苛化后澄清的液體稱為白液，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化成石灰。回收石灰循環用于苛化過程。

2 堿回收自動化控制系統

以某公司HOLLiAS-MACS大型集散控制系統為例，其蒸球制漿系統控制，在蒸煮過程中采用DCS控制系統主要有以下特點：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;K值預測控制;間歇蒸煮連續生產邏輯控制;故障解除控制;單球解鎖控制;聯產計量控制等眾多自動控制體系，不一而論。

3 自動控制系統在堿回收各工段的應用

3.1 蒸發工段自動控制

蒸發器控制要點是輸入熱量和黑液通過量要平衡，到達穩定固--液比。稀黑液指標相對穩定，密度檢測是根據沸點升高原理。濃黑液波美度變化將使該效壓力發生變化，如果密度變化則進行壓力給定調節，蒸汽流量隨之變化，對密度實現補償而重定。一般是密度調節器為內給定，蒸汽壓力給定由外給定。系統前饋控制是根據黑液進料流量確定所需加熱蒸汽量的比值關系，作為蒸汽壓力調節的給定值，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節。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。當稀黑液流量變化時，前饋調節系統將作動態補償調整變化，獲得適當蒸汽流量變化，在進料流量變化到達第一效時，蒸汽相應變化也同時到達，最終將濃黑液密度的波動限制在最小范圍內。

3.2 燃燒工段自動控制

黑液自動調節系統為穩定入爐燃料量，必須控制入爐黑液的流量和濃度（及絕干量）。為穩定入爐黑液的粘度，必須控制其溫度。為穩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節系統，鍋爐汽包水位是影響安全運行的重要因素。在實施控制時，應特別注意“虛假水位”現象，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節系統。為進一步保證上汽包液位的穩定和操作安全，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視系統，更加直觀反應汽包水位和熔融物的實時狀態，實現自動監視控制。燃燒過程自動調節系統可以維持蒸汽壓力穩定，達到最經濟的燃燒工況，就應保持燃料量和送風量的適度比例，組合眾多參數的燃燒過程進行系統自動調節。在控制系統中，通過軟件編程及優化控制理論，較好解決復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系統協調完成，達到系統平衡，保證工藝設備安全、可靠、高效運行和起停，實現整個工段控制系統的測點信息、實時數據和系統資源的共享，提高工藝設備運行的技術經濟效益，工藝設備在額定參數的上限運行，讓工藝設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，完善操作指導和事故分析手段。苛化系統開關控制設備主要是一些泵，現場啟停或操作員通過計算機啟停均可。設備運行工況由眾多監測參數反映出來，異常時可實現超馳功能，也會提供相關參數、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、便捷的系統在線維護。

3.4 白水回收自動控制

白水回收系統（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。白水回收機內網槽液位控制，要保證機內網槽有適當液位，通過自動控制轉鼓轉速調節，增減轉鼓過濾速度來實現，確保有效操作白水回收機。為提高白水回收機濾水度，對高粘度漿要設置機內水溫控制，回收機自動調節加入溫水量控制機內水溫，以達到稀釋和過濾白水的目的。

4 優化控制方案的總體性能指標

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器的低臭型堿回收爐，有特殊設計的多次供風系統和高低濃臭氣處理系統，更關注環保和節能，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準偏差波動值減少;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%;紙漿質量（硬度）預測監督控制功能穩定;產量穩定提高。

綜上所述，制漿造紙行業被國際公認為“永不衰竭”的工業，當今世界造紙工業正向著高速、高效、高質量、低能耗、自動化、連續化作業的方向發展。我國造紙生產技術水平仍有較大差距，技術從研發到應用于實踐是一個漫長的過程，堿回收自動系統的應用，選用企業自身適合與實用的設備技術就是最好的，以工作可靠性好，精度高，線性好，測量范圍大，反應速度快為原則，并符合與環境相協調的現代化大工業方向發展，新型高效的自動化控制系統的應用，將使企業一直保持良好的發展態勢。

參考文獻：

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