книги из ГПНТБ / Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов

ватель представляет собой пустотелую стальную скобу, на двух концах которой крепится измерительная головка 1 и блок источ­ ника радиоактивного излучения с исполнительным механизмом автокомпенсатора.

В измерительную головку входят: ионизационная камера, элек­ тродинамический конденсатор, два каскада предварительного усиления измерительной схемы и термостат с пятью пластинами обогревателя.

На одном конце балки укреплен трехфазный электродвига­ тель 4 с редуктором 5, осуществляющие посредством цепной пере­ дачи ввод и вывод первичного преобразователя. На обоих концах балки установлены концевые выключатели б и 7, а на тележках — упоры 8 для отключения двигателя в предельных положениях. Рядом с концевым выключателем 7, отключающим двигатель при выводе первичного преобразователя, установлен концевой выклю­ чатель, включающий автокомпенсатор.

На наружной стороне изгиба скобы укреплен штырьковый разъем 9 для подключения измерительной головки электродвига­ теля 4 к остальным элементам регулятора. Шкафной щит регуля­ тора имеет четыре секции: в первой расположен блок управле­ ния 10, во второй — электронный потенциометр 11, в третьей — из­ мерительный блок 12 и в четвертой — панель для подключения первичного преобразователя и электродвигателя 4.

На лицевой панели блока управления расположены: световая сигнализация контроля работы блока 13 и контроля допуска

времени 18, 19, 20 и 21.

На лицевой панели измерительного блока размещены: спарен­ ный потенциометр для сдвига шкалы задатчика массы; потенцио­ метр для установки точки баланса автокомпенсатора; предохра­ нители в анодной цепи и в общей цепи питания; потенциометр для установки стрелки электронного потенциометра на условный нуль; потенциометр для регулировки чувствительности; задатчик массы, изменяющий размер рабочего напряжения электрической компен­

предела шкалы прибора.

Измеритель и регулятор садкости бумажной массы. Для воз­ можности отлива полотна на сетке бумагоделательной машины масса, подаваемая из машинного бассейна, подвергается разбав­ лению до концентраций 0,1—1,3%. Степень разбавления зависит от массы 1 м2 бумажного полотна, вида волокна, степени помола, температуры массы и конструктивных особенностей сеточного стола.

Чем тяжелее отливаемое бумажное полотно, тем меньше дол­ жна быть разбавлена масса, что необходимо для облегчения про­ цесса обезвоживания и улучшения условий формования полотна. Наоборот, при отливе легкой бумаги разбавление массы должно

быть более значительным. В то же время при одинаковой массе 1 м2 бумаги степень разбавления резко снижается с увеличением степени помола массы. Например, при выработке бумаг тонкой туалетной или конденсаторной, обладающих одинаковой массой 1 м2, но изготовляемых из массы в первом случае очень садкого, а во втором жирного помола, соответственно концентрация массы должна быть 0,1 и 0,25—0,28%. Это вызвано тем, что с ростом 'степени помола скорость обезвоживания массы резко понижается, так как сопротивление фильтрации находится в квадратичной за­ висимости от удельной поверхности волокон.

При изменении садкости массы, зависящей от степени помола, но при стабильности других показателей (уровня и давления воз­

скорости сетки) скорость обезвоживания массы на сетке также изменяется. При этом происходит смещение границы между мо­ крой и сравнительно обезвоженной массой на сетке, которая с уменьшением влагоотдачи приближается к гауч-валу, а с уве­ личением ее удаляется от него. В первом случае регистровые ва­ лики становятся менее эффективными и возрастает нагрузка отсасывающих ящиков, а во втором, наоборот, воздействие реги­ стровых валиков возрастает и уменьшается нагрузка по влагоприему отсасывающих ящиков. Следовательно, при стабильности прочих параметров, что достигается автоматическим регулирова­ нием, расход воды, отбираемой отсасывающими ящиками, харак­ теризует садкость массы. Это явление положено в основу работы соответствующего измерительного и регулирующего комплекта.

Вода, отбираемая отсасывающими ящиками, отводится в спе­ циальный сборник, где при помощи автоматического регулятора (с барботажной трубкой) поддерживается постоянный уровень. Расход воды из сборника, характеризующий садкость, или степень помола массы, измеряется электромагнитным расходомером, явля­ ющимся чувствительным элементом корректирующего пневмати­ ческого регулятора. Этот регулятор управляет задатчиком другого пневматического регулятора, регулирующего мощность, потребля­ емую конической мельницей, и присадку ротора.

Как показали проведенные испытания, система контроля и регулирования садкости массы обеспечивает устойчивое и доста­ точно точное поддержание необходимой степени помола массы. При изменениях разрежения в отсасывающих ящиках от 6266 до 7733 Па существенных влияний на качество регулирования не на­ блюдается. Некоторое влияние оказывает наличие волокна в обо­ ротной воде, подаваемой на разбавление массы перед очисткой и отливом бумажного полотна.

Измерители качественных показателей бумаги. Кроме массы квадратного метра, влажности и толщины, бумага и картон ха­ рактеризуются механическими показателями (разрывной длиной, сопротивлением продавливанию и раздиранию, числом двойных перегибов и др.), а также такими показателями, как просвет, воз-

228

духопроницаемость, оптические характеристики (непрозрачность, светопроницаемость, лоск, гладкость, белизна, цвет) и электроизо­ ляционные свойства.

Лоск косвенно характеризует отделку бумаги (гладкость) и связан с ее печатными свойствами. О лоске бумаги можно судить по зеркально отраженному свету. Измеритель лоска бумаги на ходу бумагоделательной или отделочной машины состоит из фо­ тоэлектрического первичного измерительного преобразователя, монтируемого над бумажным полотном, и электронного измери­ тельного самопишущего прибора, устанавливаемого на оператив­

ном щите (рис. 89, б).

В первичном измерительном пре­ образователе имеется один излу­ чатель в виде небольшой электриче­ ской лампы и два фотоэлемента, один из которых является измери­ тельным, а второй — элементом сравнения. Световой поток от излу­ чателя делится на два пучка, один из которых направляется непосред­ ственно на фотоэлемент сравнения, а второй под углом 75° падает на

(одинаковое расстояние от излуча­ теля до фотоэлементов, одинаковые коэффициенты лучепоглощения у линз и т. д.).

П р о с в е т бумажного полотна характеризует степень равно­ мерности его волокнистой структуры и поэтому во многом опре­ деляет печатные свойства бумаги и ее механические показатели. Контролируя просвет, по результатам измерения добиваются бо­ лее однородной структуры бумаги путем подбора напора и сте­ пени разбавления массы перед выходом на сетку машины, улуч­ шения режимов тряски, обезвоживанием на сетке и в отсасываю­ щих ящиках, улучшением работы ровнителя, а также надлежащим размолом массы.

Принцип действия измерителя просвета основан на измерении отклонения светопроницаемости полотна от среднего ее значения.

229

Р А З Д Е Л V

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГЛАВА 12. АВТОМАТИЗАЦИЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Автоматизация сульфитцеллюлозного производства

Автоматизация процесса приготовления сульфитной сырой кис­ лоты. Автоматизация процесса приготовления сульфитной сырой кислоты, т. е. водного раствора сернистого ангидрида, содержа­ щего некоторое количество кислой сернистокислой соли кальция, натрия, аммония или магния, способствует повышению производи­ тельности оборудования, улучшению очистки и охлаждения печ­ ных газов, а также улучшению поглощения сернистого газа. Это достигается контролем за температурой сжигания серы или об­ жига колчедана или флотационного колчедана (в зависимости от принятой схемы получения газообразного S 02), автоматизацией процесса сжигания серы или обжига колчедана, анализом газа, контролем и регулированием работы очистных и поглотительных

устройств.

В х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и п р о ц е с ­ са о б ж и г а мелкодробленого и флотационного колчедана в «кипящем» слое являются: размер и влажность отдельных ча­ стиц колчедана; содержание в колчедане серы, вредных примесей и пустой породы; толщина «кипящего» слоя обжигаемого колче­ дана; давление, расход и температура поступающего в печь воз­ духа; расход колчедана и воды, t

В ы х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и в этой печи являются: концентрация сернистого газа, его температура и расход; концентрация серного ангидрида в печных газах, содер­ жание серы в огарках, температура обжига.

В х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и п р о ц е с с а с ж и г а н и я расплавленной газовой серы во вращающейся печи с камерой дополнительного сгорания являются: расход и темпе­ ратура расплавленной серы, поступающей в печь; содержание

231

Упрощенная функциональная схема автоматического контроля и регулирования процессов кислотного отдела с вращающейся сер­ ной печью приведена на рис. 90.

Рис. S0. Упрощенная функциональная схема автоматического контроля и регу­ лирования процесса приготовления сульфитной сырой кислоты:

кислоты

Получение постоянной и определенной концентрации S02 в печ­ ных газах может быть достигнуто регулированием расхода и тем­ пературы подаваемой расплавленной газовой серы при постоянном расходе и постоянной температуре воздуха, поступающего в печь, или регулированием расхода и температуры подаваемого воздуха при постоянном расходе и постоянной температуре поступающей серы. Последнее можно вести по температуре газовой смеси после

печи.

Автоматическое регулирование работы серной вращающейся печи в зависимости от температуры печных газов основано на том, что при сжигании серы с целью получения продуктов горения

232

с наибольшей концентрацией SO2 расход воздуха близок к теоретически необходимому и поэтому температура печных, газов является наивысшей. Следовательно, регулируемым параметром является не концентрация SO2 в печных газах, а температура горения.

Весьма важно, чтобы горение шло при температуре не ниже 900° С, так как при более низких температурах повышается коли­ чество образующегося S 03. Кроме, того, повышение температуры горения нежелательно с точки зрения сохранности обмуровки и стального каркаса печи.

Регулирование работы печи заключается в поддержании пра­ вильного соотношения между количествами поступающих в печь серы и воздуха при наименьшем избытке последнего. Получение концентрированного газа из печи возможно только при равномер­ ном и непрерывном питании печи серой и стабильном расходе воз­ духа. Для учета и регулирования расхода поступающей в печь расплавленной серы устанавливается металлический ротаметр с ПИ-регулятором, исполнительный механизм которого управляет регулирующим органом на потоке расплавленной серы.

Регулирование подачи расплавленной серы может осуществ­ ляться по уровню серы в печи 1. Для этой цели устанавливается ПИ-регулятор уровня (поз. 1), регулирующий орган которого воз­ действует на расход расплавленной серы. Пьезометрическая трубка регулятора погружается в расплавленную серу внутри печи. По мере повышения уровня жидкой серы сопротивление воздуху, непрерывно продуваемому по трубке, будет возрастать и регуля­ тор начнет уменьшать поступление серы в печь. Обычно таким регулятором удается поддерживать толщину слоя горячей серы около 300 мм в нижней части печи. В процессе горения участвует также сера, прилипающая тонким слоем к стенкам вращающейся печи. Толщина этого слоя зависит от скорости вращения печи, поэтому регулирование уровня дает лишь относительное представ­ ление о расходе сжигаемой серы.

Температура серы в плавильном баке регулируется позицион­ ным регулятором с воздействием на расход греющего пара.

Температура воздуха, подаваемого в печь, регулируется ПИ-ре­ гулятором, воздействующим на поворотную заслонку, перекрываю­ щую подачу печных газов в воздухоподогреватель. Расход подогре­ ваемого воздуха, поступающего в печь, регулируется ПИ-регуля­ тором по температуре печных газов в камере дополнительного сгорания 2 (поз. 2).

В результате регулирования температура в камере дополни­ тельного сгорания поддерживается примерно на уровне 1300— 1400° С, вследствие чего не происходит сублимации серы и не об­ разуется S 0 3.

Мембранными тягонапоромерами измеряется разрежение по газовому тракту от серной печи в точках перед холодильником 3 (поз. 3), после холодильника (поз. 4), после скруббера, после промывалки, после селеновой камеры 4 (поз. 5), после абсорбера 5

233

(поз. 6) и давление первичного воздуха после воздуходувки при подаче его в серную печь.

Давление газов в газопроводах после вентилятора перед

ных башен применяются низкопредельные газоанализаторы лю­ бого типа (поз. 10). Хорошая работа поглотительной установки характеризуется малой потерей S 0 2 (не более 0,05%) с отходя­ щими газами из башен слабой кислоты. Повышение содержания S02 в этих газах указывает на уменьшение слоя известкового камня и недостаточное поглощение S 02 водой.

Для контроля за содержанием всего S02 в укрепленной башен­ ной кислоте на выходе из абсорбера служат кондуктометрические измерители S 0 2, основанные на зависимости электропроводности электролита от его концентрации (поз. 11). Кислота к первичным измерительным преобразователям отбирается из напорных линий кислотных насосов, перекачивающих укрепленную кислоту в ре­ генерационный отдел. Такие же приборы используются для кон­ троля содержания S 02 в башенной кислоте после каждой кислот­ ной башни (поз. 12).

Расход свежей воды на холодильники и на орошение кислот­ ных поглотительных башен учитывается расходомером перемен­ ного перепада с камерной диафрагмой (поз. 13). Уровень в запас­ ном баке регулируется позиционным или пропорциональным регу­ лятором, воздействующим регулирующим клапаном на подачу воды из артезианского колодца.

Платиновыми термометрами сопротивления в комплекте с ло­ гометрами измеряют температуру газа перед селеновыми каме­ рами (поз. 15) и температуру свежей воды в запасном баке

(поз. 18).

Измерение расхода укрепленной кислоты в кислотопроводе после абсорбера ведется расходометром переменного перепада с дисковой диафрагмой и разделительным устройством. Превыше­ ние уровня в баке башенной кислоты сигнализируется при помощи сигнализатора уровня (поз. 16). На линии подачи свежей воды в отдел устанавливается технический трубчато-пружинный мано­ метр общего назначения (поз. 17).

Работа печи для сжигания флотационного колчедана контро­ лируется по температуре сернистого газа после печи и пылеотдели­ тельной камеры, а также по температуре воды, охлаждающей экран печи.

234

В газоходах после печи и пылеотделительной камеры этой печи устанавливаются хромель-алюмелевые термопары. На трубопро­ воде воды, охлаждающей экран печи, устанавливается медный термометр сопротивления, к которому подключается логометр. К этому же логометру через переключатель подключаются медные термометры сопротивления для измерения температуры в трубо­ проводах оборотной и нагретой воды после теплообменников в слу­ чае охлаждения газа в башнях.

Температуру газа после скруббера и промывной воды от скруб­ бера измеряют платиновыми термометрами сопротивления в комп­ лекте с логометром.

Для измерения разрежения по газовому тракту печи для сжи­ гания флотационного колчедана в точках после пылеотделительной камеры, до и после сухих электрофильтров, после промывной башни и за селеновыми камерами служат мембранные тягонапоромеры.

Для измерения давления горячей воды в трубопроводе перед скруббером устанавливается манометр с одновитковой трубчатой пружиной. На линии водопровода свежей воды для охлаждения экрана печи для сжигания флотационного колчедана устанавлива­ ется электроконтактный сигнализирующий трубчато-пружинный манометр и позиционный регулятор давления прямого действия с мембранно-рычажным приводом.

Измерение расходов первичного и вторичного воздуха на печь для сжигания флотационного колчедана производится расходоме­ рами переменного перепада с камерными диафрагмами.

Расход S02 в трубопроводе ретурного газа учитывается расхо­ домером переменного перепада с камерной диафрагмой.

В серной печи вбрызгивающего типа во избежание загустевания серы и ухудшения ее распыления (что ведет к появлению субли­ мированной серы) устанавливается ПИ-регулятор температуры расплавленной серы, термометр сопротивления которого измеряет температуру серы на выходе из плавильного бака, а регулирующий клапан воздействует на расход пара в змеевик плавильного бака. Кроме этого, регулируется уровень расплавленной серы в баке, давление сжатого воздуха, подаваемого для разбрызгивания серы, концентрация S 02 в газе путем воздействия на подачу вторичного воздуха в печь, давление пара в паровом котле-утилизаторе тепла газов, выходящих при 1200—1300° С из печи.

В случае, если поглощений S02 ведется аппаратным способом, дополнительно устанавливаются следующие регуляторы: регулятор соотношения расходов сернистого газа и разбавленного известко­ вого молока, регулятор соотношения расходов воды и известкового молока, регуляторы уровня в нижних отсеках поглотительных ба­ шен.

Автоматизация процесса варки. Автоматизация варочного про­ цесса приводит к повышению качества небеленой целлюлозы (стаби­ лизируется вязкость, содержание альфа-целлюлозы, реакционная способность, жесткость и т. д.), к увеличению производительности

235

за счет сокращения непровара, т. е. более рационального исполь­ зования древесины, к уменьшению расхода пара на варку, к умень­ шению сброса варочной жидкости в регенерацию вследствие устранения резких сдувок и т. д. Высокое качество варки цел­ люлозы в автоматизированных котлах достигается регулированием температуры и высоты уровня варочной жидкости по заданной кривой, а также регулированием давления в котле в процессе варки.

В х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и с у л ь ф и т ­ ной в а р к и являются: размер и влажность щепы; порода древе­ сины; количество щепы и степень ее уплотнения в котле при за­ грузке; состав, концентрация и количество варочной кислоты; на­ чальная температура кислоты и щепы; количество воздуха в насыпном объеме щепы; влажность и давление насыщенного гре­ ющего пара или температура и давление перегретого пара.

В ы х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и являются: физико-химические свойства и состав варочной жидкости в про­ цессе варки; температура и давление заварки и варки целлюлозы: физико-химические и механические свойства выработанной цел­ люлозы и ее выход.

Если в варочном котле для каждой варки будет обеспечено по­ стоянное количество щепы и варочной кислоты одного и того же качества, то задача автоматизации котла с прямым подогревом в первую очередь сводится к тому, чтобы подводить в котел посто­ янное на данном этапе количество греющего пара. При это-м пар должен иметь стабилизированные параметры — давление и темпе­ ратуру.

Введение греющего пара в котел приводит к изменению темпе­ ратуры содержимого котла. Температура является важнейшим по­ казателем варочного процесса. При повышении температуры уско­ ряется пропитка щепы и сульфирование лигнина. Однако быстрое поднятие температуры ограничивается необходимостью пропитки щепы при 105—110° С, а при чрезмерном повышении температуры уменьшается выход целлюлозы, возрастает расход серы и понижа­ ются імеханические свойства целлюлозы.

В варочном котле с прямым подогревом процесс варки можно регулировать по температуре варочной жидкости в некоторой точке котла или по расходу пара. Последний метод находит меньшее применение, так как температура в котле зависит не только от расхода пара, но и от его параметров, поэтому регулирование тем­ пературы по расходу пара может повести к отклонению действи­ тельной температуры в котле от заданной по графику. Более со­ вершенным является применение двухимпульсного регулятора — по расходу пара и температуре в котле или регулирование этих двух отдельных параметров. Практически регулирование темпера­ туры содержимого котла является нелегким делом. Даже при наи­ более благополучном протекании процесса варки разница в темпе­ ратуре щелока в различных участках по высоте и объему котла составляет 10—15° С и даже более. Выравнивание температуры

236