一、前言
zhihezhibanshirenleiwenhuayuxinxidezhongyaozaiti,tadexiaofeishuipingshihengliangyigeguojiaxiandaihuashuipinghewenmingjianshedezhongyaobiaozhi。yincizaozhigongyedefazhanshuipingyezhijiefanyingyigeguojiadeguominjingjihewenmingjianshedeshuiping。
在造紙行業,中控有著完善的解決方案,豐富的工程實施經驗。目前中控的控製係統已廣泛的應用於造紙行業各個工段,從備料、製漿、造紙、堿回收、汙水處理到鍋爐發電、化學品製備等。2004年浙大中控緬甸200噸/日竹漿造紙項目的成功實施,打破了國外公司對製漿造紙全線過程控製的壟斷局麵。

二、控製策略
造紙控製係統主要包括製漿過程、堿回收過程和造紙過程的控製。各個工段主要的控製策略如下:
1、製漿
zhijiangjiushiliyonghuaxuehuojixiedefangfa,huoliangzhejiehedefangfa,shizhiwuxianweiyuanliaolijie,bianchengbensezhijianghuopiaobaizhijiangdeshengchanguocheng。zhijianganzhijiangfangfakefenwei:化學製漿、化學機械製漿、廢紙製漿。本文僅針對化學製漿工藝的控製策略進行闡述。
化學製漿過程所屬的蒸煮、洗滌、篩選、piaobaigongyifuza,shebeifanduo,shuyudianxingdeqinghuagongliuchenggongye。qiguochengkongzhitedianshimoniliangdekongzhijileijijiliangjiaoduo,kongzhiduixiangjuyouqiangzhihoutexing,birudarongliangzhengzhuguodewendu、漂白PH值和漂後白度等。中控運用DCS強大的模擬量處理功能和先進的控製算法,成功的實現了製漿過程的難點控製,滿足了製漿過程的控製要求。
(1)蒸煮
蒸煮過程主要是脫木素的過程。蒸煮是製漿過程中的一個重要環節,蒸煮粗漿的質量直接影響後續洗滌、篩選、漂白工序以及成紙的質量和工廠的效益。它分為間歇蒸煮和連續蒸煮兩大類。

- 典型間歇立鍋蒸煮過程中蒸煮溫度對藥液在原料中的滲透、蒸煮反應速率、紙zhi漿jiang質zhi量liang和he產chan量liang等deng方fang麵mian都dou有you明ming顯xian的de影ying響xiang。為wei適shi應ying不bu同tong的de原yuan料liao和he紙zhi漿jiang的de質zhi量liang的de不bu同tong要yao求qiu,立li鍋guo蒸zheng煮zhu過guo程cheng中zhong溫wen度du是shi按an照zhao預yu定ding的de蒸zheng煮zhu曲qu線xian變bian化hua的de。該gai曲qu線xian按an照zhao蒸zheng煮zhu的de時shi間jian采cai用yong分fen段duan線xian性xing法fa的de方fang法fa將jiang控kong製zhi過guo程cheng分fen為wei:一段升溫、小放汽、低壓保溫、二段升溫、高壓保溫、penfangliuduanjinxingfenduankongzhi。youyuzhengzhuwenducunzaiyidingchengdudezhihou,shidezhengzhuquxiankongzhishiwendujiancediandezhengquexuanquzhijiejuedingkongzhichenggongyufou。zhongkongxuanzelejiareqichukoudeyaoyewenduzuoweiwendujiancedian,tongshiliyongzhuanjiajingyanduiqijinxinglekekaodebuchang,qudelelianghaodewenkongxiaoguo。
在蒸煮過程中,壓力控製的好壞直接影響溫度的控製效果。中控對壓力的控製采用了非線性調節規律—變增益PID自動控製的控製策略,在升、降壓過程中,改變調節器的增益,使整個回路的增益依然保持不變,可以保證壓力回路控製的穩定性。
DDS蒸煮過程屬於典型的間歇批量生產過程。中控開發了批量配方管理專用軟件包,並在聚氯乙烯、塗料、乳膠膠水等化工批量生產過程中已得到了成功的應用,可滿足DDS蒸煮工程對批量控製的要求。
連續蒸煮按照“逆序(工藝流程)啟動,順序停機”的總體原則對工藝流程的各設備進行開/停機控製與嚴格的連鎖保護。連續蒸煮管控製關鍵在於:
濕法配料控製:為了保證原料通過量及原料在計量汽蒸器停留的時間,計量汽蒸器的螺旋軸轉速由變頗器調速,使得速度控製準確平滑。
蒸煮藥液係統控製:蒸煮液流量采用比值控製,跟隨雙螺旋計量器速度變化。蒸煮液槽液位達到上限報警自動停堿液泵。
蒸煮管壓力控製:由進汽調節閥控製實現。蒸煮管壓力必須設定聯鎖,壓力高限報警時關閉進汽調節閥。
蒸煮管液位值控製:由兩個出料冷噴放閥調節控製。任一噴放閥皆可實現卸料器內液位自動控製。當液位持續不降時,備用調節閥排放漿料。
(2)洗選
蒸煮後漿料必須經過洗滌、篩選和淨化等一係列物理化學處理過程,以除去蒸煮粗漿中含有的蒸煮廢液和部分粗渣、泥沙等雜質。典型洗滌設備多段真空洗漿機采用逆流洗滌,主要通過調節與控製上漿濃度、進出漿和稀釋水流量、排渣量等,使洗滌係統在滿足工藝約束條件下運行在最優狀態。篩選淨化過程則需要對以下參數:進漿濃度、進漿流量、內部稀釋水量、排渣量、進漿、良漿壓差進行控製。
(3)漂白
為了適應成紙的白度要求,本色漿(黑漿)必須通過加入化學藥品進行漂白。漂白過程是一個連續的化學反應過程,主要通過控製反應時間、反應溫度、反應濃度,來獲得提高漂白質量白度與減少對纖維的降解之間的平衡。

2、堿回收
堿回收包括黑液提取、蒸發、燃燒、苛化、石灰回收等過程。
(1)蒸發
蒸發是把化學製漿過程中分離出來的黑色低濃廢液(固形物含量10%左右)通過蒸發的方法濃縮成符合燃燒要求的濃黑液(固形物含量為50%左右)。
為保證後續燃燒過程的穩定生產,延長設備的清洗周期,以黑液濃度和流量為中心對黑液多效蒸發過程實行有效的自動控製:由於蒸發過程工藝特點複雜並具有非線性、強耦合、大滯後的雙輸入雙輸出對象特性,因此采用前饋+反饋預測控製算法,降低對模型依賴性並實現對蒸發過程的在線滾動優化控製;黑液蒸發過程會逐漸使設備、guandaojiegouyincidangrexiaolvjiangdidaoyidingchengduhoubixujinxingshuixihuosuanxichugoucainengzhongxingongzuo。xitongcongzhengfajingtaimoxingchufa,caiyongruanceliangjishujianjieyucezhengfaqidechuanrexishuyubaoqingxishijian。
(2)燃燒
蒸發過程濃縮後的黑液送到燃燒過程的直接接觸蒸發器中,利用煙氣和餘熱進一步把濃黑液濃縮供燃燒。
中控在實現了對黑液係統、燃燒係統、鍋爐引風係統、給水和蒸汽係統、綠液餘流等子係統自動控製的同時,並根據燃燒過程工藝特點,采取了以下優化控製策略:
- 在(zai)特(te)殊(shu)燃(ran)燒(shao)過(guo)程(cheng)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)基(ji)礎(chu)上(shang),開(kai)發(fa)了(le)還(hai)原(yuan)區(qu)溫(wen)度(du)自(zi)尋(xun)優(you)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve),以(yi)自(zi)動(dong)尋(xun)找(zhao)還(hai)原(yuan)區(qu)優(you)化(hua)溫(wen)度(du)為(wei)目(mu)標(biao),控(kong)製(zhi)燃(ran)燒(shao)爐(lu)底(di)部(bu)進(jin)風(feng)量(liang)以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)優(you)回(hui)收(shou)率(lv);
- “黑爐”監控:“黑爐”是shi堿jian回hui收shou爐lu生sheng產chan操cao作zuo過guo程cheng中zhong一yi個ge特te殊shu又you具ju有you很hen大da危wei險xian性xing的de故gu障zhang,由you於yu黑hei液ye燃ran燒shao的de複fu雜za性xing加jia之zhi回hui收shou過guo程cheng中zhong形xing成cheng的de墊dian層ceng,使shi黑hei液ye燃ran燒shao的de正zheng常chang與yu否fou與yu黑hei液ye的de性xing質zhi及ji其qi狀zhuang態tai存cun在zai很hen大da的de關guan係xi,這zhe些xie影ying響xiang因yin素su往wang往wang難nan以yi檢jian測ce與yu控kong製zhi,係xi統tong根gen據ju已yi知zhi工gong藝yi參can數shu,設she計ji了le一yi套tao“黑爐”檢測、預報及消除控製方案,以保證堿回收爐正常運行。
(3)苛化和石灰回收
苛化過程是把綠液中的硫酸鈉與石灰作用生成蒸煮所需的苛化納,石灰回收過程的作用是把苛化過程中分離的白泥(碳酸鈣)在高溫下焙燒成石灰(氧化鈣)供苛化過程回用,石灰回收過程的主要目的是在保證焙燒問題的條件下提高熱效率、以yi最zui少shao的de燃ran料liao消xiao耗hao獲huo得de高gao質zhi量liang的de石shi灰hui,係xi統tong實shi現xian苛ke化hua和he石shi灰hui回hui收shou自zi動dong控kong製zhi。碳tan酸suan鈣gai在zai轉zhuan窯yao中zhong進jin行xing煆duan燒shao,分fen解jie碳tan酸suan鈣gai為wei氧yang化hua鈣gai。控kong製zhi對dui象xiang主zhu要yao為wei反fan應ying物wu加jia入ru量liang(綠液濃度和流量同石灰的比例加入量)、反應時間、反應溫度;而轉窯控製主要為白泥進料量和水分控製、燃油和空氣調節、引風控製。

3、造紙過程
造紙由紙料製備和紙的抄造兩大部分組成。紙料製備過程的幾個工序包括漿板疏解、漿料的打漿、配漿、助劑填料添加過程等。紙的抄造包括上網前的處理(包括紙料的調量和稀釋,淨化和和篩選、除氣、消除脈衝壓力等過程。
(1) 打漿
打(da)漿(jiang)是(shi)紙(zhi)漿(jiang)通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)作(zuo)用(yong)以(yi)改(gai)變(bian)其(qi)物(wu)理(li)特(te)性(xing)的(de)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng),需(xu)要(yao)控(kong)製(zhi)的(de)主(zhu)要(yao)指(zhi)標(biao)是(shi)打(da)漿(jiang)度(du)。影(ying)響(xiang)打(da)漿(jiang)度(du)的(de)因(yin)素(su)很(hen)多(duo),主(zhu)要(yao)是(shi)打(da)漿(jiang)設(she)備(bei)的(de)形(xing)式(shi)以(yi)及(ji)定(ding)子(zi)與(yu)轉(zhuan)子(zi)的(de)刀(dao)間(jian)間(jian)距(ju),紙(zhi)漿(jiang)的(de)濃(nong)度(du)和(he)通(tong)過(guo)量(liang)等(deng)。從(cong)自(zi)動(dong)調(tiao)節(jie)的(de)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa),首(shou)先(xian)把(ba)紙(zhi)漿(jiang)的(de)濃(nong)度(du)和(he)通(tong)過(guo)量(liang)固(gu)定(ding)下(xia)來(lai),調(tiao)節(jie)對(dui)打(da)漿(jiang)度(du)影(ying)響(xiang)最(zui)大(da)的(de)打(da)漿(jiang)設(she)備(bei)的(de)刀(dao)間(jian)距(ju)離(li),以(yi)穩(wen)定(ding)打(da)漿(jiang)度(du)。
(2)配漿
配漿過程控製指不同的紙漿、填料、膠料、染料等添加物料,以一定的百分數配比形成混合漿,以適應抄造不同要求的紙種。配漿方式主要有連續和間歇兩種。
流量控製係統:漿料和添加物料的濃度在送到配比係統前已經調節穩定,設置流量控製係統調節進漿流量;
比值控製係統:把配料係統分為漿料配比和添加物料配比二段,在這兩段過程中分別設置比值控製係統進行配比控製;
液位調節係統:通過調節混合漿池來漿總流量以控製紙機漿池液位。
jizhongjiangliaohetianjiawuliaozaihunhejiangchizhonghunhe,youyujiangchijiarutijijiaoda,shiyonghunhechideyeweifayijiliangjiaruliang,caiyongshunxukongzhidefangfakongzhigezhongpeiliaoyongliang,genjujiarushunxufachuxinhaokaiguangezhongwuliaotiaojiefa。
(3)流送
把抄前漿池中的成漿經高位箱、上漿泵(或衝漿泵)、多段除砂、壓力篩、流(liu)漿(jiang)箱(xiang)等(deng)均(jun)勻(yun)地(di)噴(pen)向(xiang)網(wang)部(bu)。成(cheng)紙(zhi)的(de)均(jun)勻(yun)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)纖(xian)維(wei)在(zai)流(liu)漿(jiang)箱(xiang)中(zhong)分(fen)散(san)程(cheng)度(du)和(he)流(liu)漿(jiang)箱(xiang)唇(chun)口(kou)噴(pen)漿(jiang)均(jun)勻(yun)度(du)。流(liu)漿(jiang)箱(xiang)是(shi)造(zao)紙(zhi)機(ji)成(cheng)型(xing)部(bu)的(de)關(guan)鍵(jian)設(she)備(bei),它(ta)的(de)控(kong)製(zhi)質(zhi)量(liang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)成(cheng)紙(zhi)的(de)勻(yun)度(du)、強度等質量指標。
氣墊流漿箱的控製係統為雙輸入雙輸出係統,控製變量是總壓和液位,由於這兩個變量之間存在嚴重的關聯(耦合),中控通過解耦算法可消除二個變量之間的關聯,使係統在短時間內達到平衡。
流liu漿jiang箱xiang液ye位wei通tong過guo控kong製zhi進jin漿jiang流liu量liang來lai達da到dao液ye位wei的de穩wen定ding,總zong壓ya通tong過guo變bian頻pin器qi調tiao節jie電dian機ji轉zhuan速su,控kong製zhi進jin氣qi量liang大da小xiao,來lai達da到dao總zong壓ya的de穩wen定ding。流liu漿jiang箱xiang的de漿jiang網wang速su比bi能neng自zi動dong適shi應ying紙zhi機ji的de不bu同tong網wang速su並bing可ke根gen據ju紙zhi機ji網wang速su自zi動dong設she定ding漿jiang位wei,從cong而er改gai善shan了le紙zhi的de勻yun度du,方fang便bian了le操cao作zuo。
三、典型業績
下麵是中控在造紙行業的典型項目清單:
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典型用戶 |
項目名稱 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿製漿車間蒸煮工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿製漿車間洗選工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿製漿車間氧脫工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿製漿車間漂白工段 |
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泰格林紙集團(永州)秀山紙業有限責任公司 |
15萬噸/年精牛製漿洗選漂白工段DCS |
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泰格林紙集團沅江紙業股份有限公司 |
ANDRITZ ECF漂白段控製係統 |
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泰格林紙集團沅江紙業股份有限公司 |
ANDRITZ封閉篩選段控製係統 |
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泰格林紙集團沅江紙業股份有限公司 |
ANDRITZ氧脫段控製係統 |
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赤壁晨鳴紙業股份有限公司 |
蒸煮連蒸DCS改造項目 |
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寧夏紫荊花紙業有限公司 |
洗選漂項目 |
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寧夏紫金花紙業有限公司 |
5#生活用紙製漿蒸煮DCS |
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四川長意漿粨有限公司 |
預浸化學工段DCS |
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四川長意漿粨有限公司 |
蒸球工段DCS |
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四川長意漿粨有限公司 |
漂洗工段DCS |
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宜賓天原紙業股份有限公司 |
四抄車間間歇蒸煮控製係統 |
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宜賓天原紙業股份有限公司 |
化學漿車間間歇蒸煮DCS係統 |
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宜賓天原紙業股份有限公司 |
洗漿、篩選、漂白DCS係統 |
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山東雅美纖維有限公司 |
5萬噸/年棉漿粕DCS |
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山東臨清紙業集團銀星紙製品有限公司 |
橫管連蒸控製係統 |
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衢州八達紙業有限公司 |
製漿車間DCS |
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南京經偉紙業有限公司 |
5萬噸/年APMP生產線DCS |
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浙江富陽永泰紙業有限公司 |
120噸/日脫墨漿生產線DCS |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿堿回收蒸發工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿堿回收燃燒工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿堿回收苛化工段 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿堿回收石灰工段 |
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新疆博湖葦業公司 |
堿回收蒸發站DCS |
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新疆博湖葦業公司 |
330tds/D堿回收項目燃燒工段 |
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湖南雪麗紙業 |
150噸/日堿回收 |
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牡丹江恒豐紙業股份有限公司 |
抄紙一分廠1號配漿DCS |
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宜賓天原紙業股份有限公司 |
四抄車間7#機配漿DCS |
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武漢晨鳴漢陽紙業股份有限公司 |
自動配漿DCS |
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武漢晨鳴漢陽紙業股份有限公司 |
集中供漿DCS |
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東莞市深聯造紙有限公司 |
1#和4#紙機蒸汽係統DCS |
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維達紙業(江門)有限公司 |
10萬噸/年造紙DCS係統自控工程 |
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緬甸第一工業部紙化局 |
200噸/日竹漿漿板紙車間 |
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緬甸第一工業部紙化局二期 |
5噸/日包裝紙紙機 |
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緬甸第一工業部紙化局二期 |
50噸/日 2640mm文化用紙紙機 |
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緬甸第一工業部紙化局二期 |
15噸/日 950mm銅版紙紙機 |
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浙江仙鶴浙江仙鶴特種紙有限公司 |
11#紙機、12#特種紙機 |
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浙江仙鶴特種紙有限公司 |
5#、6# 、7#特種紙機熱泵係統DCS |
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浙江凱恩特種紙有限公司 |
0475B1# 1740特種紙紙機DCS |
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浙江凱恩特種紙有限公司 |
0475B2# 1740特種紙紙機DCS |
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浙江凱恩特種紙有限公司 |
1# 1740電解電容紙機DCS |
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浙江凱恩特種紙有限公司 |
2# 1740電解電容紙機DCS |
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浙江富陽高陽紙業 |
年產5.1萬噸牛皮卡紙 |
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嶽陽鋒利紙業 |
2640/450文化紙機DCS |
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臨沂震元紙業有限公司 |
2640紙機改造工程 |
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