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

тор расхода, который поддерживает постоянным расход пара в те­ чение всего времени заварки. При достижении заданного конеч­ ного давления в котле этот регулятор выключается регулятором давления, который затем поддерживает заданное давление в про­ цессе варки.

В варочном котле термометрами сопротивления в комплекте с электронным уравновешенным мостом контролируется темпера­ тура в нескольких точках по высоте (поз. 7). Кроме того, для кон­ троля давления в котле и подогревателе устанавливаются показы­ вающие манометры, для измерения нагрузки электродвигателя циркуляционного насоса — амперметр или передающий преобразо­ ватель электрической мощности, для контроля расхода пара — паромер с диафрагмой и интегрирующим устройством, для регули­ рования температуры и давления пара — ПИ-регуляторы, для из­ мерения чистоты конденсата — кондуктометрический щелокомер, для измерения и регулирования высоты уровня конденсата после подогревателя — позиционный или пропорциональный регулятор уровня (на рис. 92, не показаны).

В нижней части выдувного резервуара 9 ПИ-регулятором под­ держивается концентрация массы путем изменения подачи разбав­ ляющего черного щелока (поз. 8) в зависимости от нагрузки электродвигателя, вращающего мешалку.

В баке-аккумуляторе 10 измеряется температура горячего кон­ денсата в двух или более точках по высоте, для чего служит электронный уравновешенный мост в комплекте с термометрами сопротивления (поз. 9). Кроме того, регулируется температура на выходе струйного конденсатора первой ступени 11 (поз. 10) и тем­ пература конденсата перед поступлением на конденсаторы 11 и 12 обеих ступеней (поз. 11).

с автоматического регулирования на дистанционное управление регулирующими клапанами.

Автоматизация процесса непрерывной варки в вертикальных аппаратах. Преимуществами непрерывной варки сульфатной цел­ люлозы и полуцеллюлозы по сравнению с обычной периодической варкой являются: пониженный гидромодуль (отношение массы или объема жидкости к массе абсолютно сухой щепы в варочном котле), пониженный удельный расход пара на тонну вырабатыва­ емой целлюлозы, пониженная себестоимость целлюлозы, понижен­ ная подверженность варочного котла коррозии, высокая степень автоматизации. При варке получается однородная целлюлоза, что позволяет повысить ее выход путем снижения отходов на сорти­ ровках. Недостатком непрерывного способа варки является малая

247

производительность пропарки, которая не дает хорошего выхода скипидара из щепы.

На рис. 93 приведена упрощенная функциональная схема авто­

щим на выходные величины, относятся качество и количество по­ даваемой щепы и активных химикатов в белом щелоке, степень разбавления белого щелока черным, продолжительность выдержи­ вания щепы в зонах пропитки и варки и температура в зоне про­ питки.

К в ы х о д н ы м п е р е м е н н ы м в е л и ч и н а м относятся со­ держание сухого вещества в черном щелоке, температура варки, выход выработанной целлюлозы и содержание в ней лигнина. Из этих переменных наибольшее влияние на качество бумаги, изго­ товленной из данной целлюлозы, оказывает содержание лигнина.

Жесткость сваренной целлюлозы является функцией, с одной стороны, продолжительности выдерживания щепы в зоне пропитки и отношения массы активной щелочи к массе абсолютно сухой щепы, а с другой — функцией температуры и продолжительности варки целлюлозы.

Щепа должна быть хорошего качества. Наличие в щепе опилок, мелочи, коры и гнили приводит к полному или частичному засоре­ нию сеток или перфорированной плиты внизу корпуса питателя высокого давления 2. В результате повышается уровень щепы в питательной трубе, что может повести к поломке шнека пропа­ рочной камеры 1. Для контроля высоты уровня щепы в питатель­ ной трубе и сигнализации устанавливается радиоизотопный уров­ немер (на рис. 93 не показан).

Уровень варочного щелока в питательной трубе поддерживается на заданном значении ПИ-регулятором (поз. 1), регулирующий клапан которого воздействует на отбор щелока в бак постоянного уровня 3. При низком уровне щелока затрудняется заполнение ще­ пой карманов ротора питателя, а при слишком высоком щелок мо­ жет поступить в пропарочную цистерну и нарушить ее работу. Расход щелока на пропитку щепы контролируется расходомером переменного перепара (на рис. 93 не показан). Температура ще­ лока контролируется манометрическим или иным термометром (на рис. 93 не показан).

Расход щепы из бункера в пропарочную цистерну контролиру­ ется по числу оборотов ротора дозатора, что является очень важ­ ным для определения производительности установки; подача щепы в бункер учитывается весомером с интегратором, установленным на транспортере; уровень щепы в бункере контролируется щупом

ссигнальным устройством (на рис. 93 эти приборы не показаны).

Впропарочную камеру 1 для подогревания и пропаривания щепы с целью вытеснения из нее воздуха и выделения терпенов подаются сдувочные пары и газы низкого давления из верхней части варочного котла, а также свежий пар. Поддержание задан­ ного давления пропарки в камере осуществляется ПИ-регулятором

2 4 8

В терпентинный.

Рис. 93. Упрощенная функциональная схема автоматизации процесса непрерывной варки сульфатной целлюлозы

за счет изменения подачи свежего пара (поз. 2) и ПИ-регулятором давления (поз. 3) за счет изменения количества скипидарсодержа­ щих паров, отводимых в терпентинный конденсатор. Действие этих регуляторов должно быть увязано между собой во избежание из­ лишнего расхода свежего пара и недопустимого снижения сдувки скипидарсодержащих паров (терпенов).

Соответственно расходу щепы варщик определяет расход бе­ лого щелока на варку, который учитывается расходомером пере­ менного перепада или электромагнитным расходомером (на рис. 93 не показан). Возможно автоматическое регулирование расхода бе­ лого щелока.

Автоматическое регулирование расхода варочного щелока, по­ даваемого в верхнюю часть варочного котла 6, и, следовательно, косвенное регулирование расхода черного щелока на разбавление белого щелока (перед теплообменником 4) осуществляется ПИ-ре­ гулятором (поз. 4) по показаниям уровнемера в баке постоянного уровня. При этом расход варочного щелока контролируется по­ казывающим, самопишущим и интегрирующим расходомером переменного перепада (поз. 5) или электромагнитным расходо­ мером.

Уровень щепы контролируется трехпозиционной сигнализацией разноцветными электролампами (на рис. 93 не показаны). Кроме того, об уровне щепы судят по косвенным показателям: при пони­ жении уровня возрастает температура в верхней циркуляционной зоне, а при его повышении увеличивается нагрузка на электродви­ гатель верхнего шнека варочного котла. Подъем уровня щепы по сравнению с нормальным может привести к поломке верхнего шнека, а опускание уровня — к непровару щепы.

Основным условием варки, обеспечивающим, нормальную проч­ ность целлюлозы, является поддержание температуры в верхней и нижней зонах варки в заданных по режиму пределах. Температура щелока поддерживается регулированием подачи пара в подогре­ ватели 5 в зависимости от температуры щелока, выходящего из соответствующей зоны варки (поз. 6). При этом в задачу ПИ-ре- гулятора входит поддержание определенной разности температур щелока на входе и выходе из подогревателя. По этой разности и по показаниям параметров, учитывающих расход пара на подогрев щелока (на рис. 93 паромеры не показаны), судят о наличии и толщине слоя накипи на стенках трубок подогревателей.

Накипь снижает расход циркулирующего щелока и затрудняет поддержание температурного режима в котле из-за уменьшения коэффициента теплопередачи, что приводит к возрастанию непро­ вара в целлюлозе. С целью уменьшения отложений накипи приме­ няют непрерывную очистку трубок с помощью ультразвука, изме­ няя интенсивность и частоту которого, создают условия, при кото­ рых накипь разрушается.

Пониженный расход пара, а также более высокая разность температур щелока на входе и выходе подогревателя свидетель­ ствуют о наличии комков в массе.

250

Одним из условий устойчивой производительности варочного котла и удовлетворительного качества целлюлозы является равно­ мерность и необходимый расход циркуляционного щелока, что обеспечивается контролем и регулированием расхода щелока в циркуляционных зонах котла. Если не контролировать расход щелока и не регулировать его равномерность, то масса присосется к ситам и снизится производительность котла (на рис. 93 расхо­ домеры подогреваемого щелока не показаны).

Давление в котле автоматически регулируется ПИ-регулятором путем подачи черного щелока в нижнюю часть котла для холодной выдувки и горячей промывки (поз. 7), причем расход щелока кон­ тролируется расходомером переменного перепада или электромаг­ нитным расходомером (на рис. 93 не показан).

Расход черного щелока, циркулирующего в верхней зоне про­ мывки котла, автоматически регулируется ПИ-регулятором в ком­ плекте с расходомером переменного перепада или электромагнит­ ным расходомером (поз. 8). Расход черного щелока, отбираемого из нижней части котла в циклон 9, контролируется расходомером переменного перепада или электромагнитным расходомером, а температура щелока — манометрическим или иным термометром (на рис. 93 не показаны). Высота уровня черного щелока в этом циклоне регулируется П-регулятором (поз. 9) путем отбора ще­ лока в следующий циклон 10, в котором ПИ-регулятор поддер­ живает заданную высоту уровня, воздействуя на отбор щелока из циклона 10 в выпарной цех (поз 10). Расход черного щелока на выпарку контролируется электромагнитным расходомером (на рис. 93 не показан).

Расход черного щелока, отбираемого из нижней части котла в циклон 10, регулируется ПИ-регулятором в комплекте с расхо­ домером переменного перепада или электромагнитным расходоме­ ром (поз. 11).

Регулирование температуры черного щелока после подогрева­ теля 7 осуществляется ПИ-регулятором в комплекте с манометри­ ческим или иным термометром путем воздействия на подачу гре­ ющего пара в подогреватель (поз. 12).

Расход массы из концентратора 8 в выдувной резервуар 11 регулируется ПИ-регулятором в комплекте с электромагнитным расходомером (поз. 13). Температура массы перед концентрато­ ром контролируется манометрическим или иным термометром (на рис. 93 не показан), а концентрация массы после концентратора — измерителем концентрации массы (поз. 14).

Разбавление массы в выдувном резервуаре до нужной концен­ трации производится ПИ-регулятором посредством изменения по­ дачи разбавляющего оборотного черного щелока (поз. 15). В вы­ дувном резервуаре также контролируется высота уровня массы, для чего используется следящий уровнемер с сельсинным переда­ ющим преобразователем или уровнемер с продувкой массы черным щелоком (на рис. 93 не показан).

251

Расход массы из выдувного резервуара И на сучколовители контролируется электромагнитным расходомером, а концентра­ ция— измерителем концентрации массы (на рис. 93 не показан).

В случае необходимости в каждом из вышеуказанных автома­ тических регуляторов система управления может быть разомкнута, т. е. переведена на дистанционное неавтоматическое управление.

Автоматизация процессов очистки и промывки сульфатной цел­ люлозы. Очистка сульфатной целлюлозы от непровара, сучков, пучков волокон, а затем промывка с целью отделения от нее чер­ ного щелока являются важнейшими операциями получения целлю­ лозы равномерного качества и уменьшения потерь производства. Очистка способствует снижению скорости целлюлозы. Промывка обеспечивает быстрое получение свободной от щелока целлюлозы при минимальной потере щелочи и наименьшем расходе горячей воды. Черный щелок, направляемый на выпарку, должен иметь высокую концентрацию и по возможности высокую температуру.

К в х о д н ы м п е р е м е н н ы м в е л и ч и н а м п р о ц е с с а

• оч ис т ки м а с с ы на сортировках относятся: вид сортируемой массы, характер сорности, первоначальная концентрация массы, количество рециркулирующей массы и др. К в ы х о д н ы м п е р е ­ м е н н ы м в е л и ч и н а м относятся: концентрация отходов, кон­ центрация массы, расход черного щелока на разбавление массы и на спрыски и др.

К в х о д н ы м п е р е м е н н ы м в е л и ч и н а м п р о ц е с с а

мылом и мелким волокном), начальная концентрация массы, расход и температура воды, величина вакуума, пенообразование, крепость

мывку щелока, количество и крепость щелока, направляемого на регенерацию, конечная концентрация массы, потери щелочи с про­ мытой массой и др.

Подавляющее большинство объектов регулирования очистного и промывного отделов не обладает самовыравниванием, в резуль­ тате чего возрастают требования к регуляторам при их выборе и настройке. Лишь резервуары щелочного фильтрата вакуум-фильт­ ров, как объекты регулирования уровня стекающего фильтрата, обладают самовыравниванием, что снижает требования к выбору закона регулирования уровня в этих резервуарах.

На рис. 94 приведена упрощенная функциональная схема про­ цессов очистки и промывки сульфатной целлюлозы.

Одним из важнейших условий эффективной очистки и сорти­ ровки массы является поддержание заданной ее концентрации. Понижение концентрации массы приводит к улучшению качества целлюлозы за счет улучшения очистки от непровара, а увеличение концентрации — к увеличению потерь хорошего волокна вместе с отходами. Поэтому после ловушек посторонних включений 1 пе­ ред центробежными сучколовителйми 2 устанавливается регулятор

252

концентрации с воздействием на подачу черного щелока для раз­ бавления массы (поз. 1). На этом же потоке устанавливается ПИрегулятор расхода разбавленной массы в комплекте с электромагг нитным расходомером (поз. 2).

Регулирование концентрации массы перед сортировками пер­ вой 3, а затем второй 4 ступеней может осуществляться регуля­ торами концентрации. Учитывая равномерность регулируемого рас­ хода массы, необходимую концентрацию ее перед сортировками можно поддерживать, регулируя расход черного щелока на спрыс­ ки для разбавления массы (поз. 3, 4 и 5). Для этой цели устанав­ ливаются ПИ-регуляторы в комплекте с расходомерами перемен­ ного перепада.

Сучки из центробежного сучколовителя 2 через вибрационный сучколовитель 5 и рафинер 6 поступают в сборник сучков 7. В этом сборнике так же, как и в сборнике отходов сортирования

На линии подачи из сборника сучков устанавливается электромаг­ нитный расходомер (на рис. 94 не показан).

В вибрационном сучколовителе 9 ПИ-регулятором регулиру­ ется уровень массы путем воздействия на подачу массы с сульфат­ ной целлюлозой, отобранной из потока после центробежных сучколовителей 2 (поз. 8). Сучки из вибрационного сучколовителя 9 поступают на размол в рафинер 10, откуда затем в мешалку для размолотых отходов 11, где ПИ-регулятором поддерживается по­ стоянный уровень массы посредством воздействия регулирующим клапаном на отбор в центриклинер 12 массы из мешалки (поз. 9). По выходе из центриклинера масса поступает в фильтр-сгуститель 13 и затем в вакуум-фильтры 14.

Для эффективной работы вакуум-фильтров необходимо обес­ печить равномерное поступление в них массы постоянной концент­ рации, равномерную подачу воды с неизменной температурой, а также постоянный уровень в ваннах и постоянную плотность крепкого черного щелока, подаваемого на выпарку и в варочные

то для успешной промывки необходимо увеличить ее расход, что при­ ведет к излишней затрате тепла на выпарку. Регулирование расхо­ дов холодной механически очищенной свежей воды (поз. 13) и го­ рячей фильтрованной воды (поз. 14), используемой на промывку в последнем по порядку вакуум-фильтре, осуществляется ПИ-регу- ляторами в комплекте с расходомерами переменного перепада.

Расход черного щелока для разбавления массы в вакуум-филь­ трах автоматически регулируется ПИ-регулятором (поз. 15)

2 5 4

с коррекцией по уровню в сборнике фильтрата 17. Уровень в сбор­ нике 16 для фильтрата регулируется ПИ-регулятором с установ­ кой регулирующего клапана на линии отбора щелока в выпарную установку (поз. 16).

Исключительно важен непрерывный контроль плотности ще­ лока в ходе промывки. При отсутствии плотномера трудно опреде­ лить влияние изменения режима варки на скорость и характер промывки и влияние промывки на работу выпарного отделения. При наличии надежно работающего плотномера можно автомати­ чески регулировать плотность щелока изменением расхода горячей воды на промывку. Попытки применить пьезометрический плотно­ мер, основанный на изменении перепада двух потоков сжатого воз­ духа, барботирующего через два одинаковых столба воды и ще­ лока, не дали положительных результатов вследствие сильного вспенивания щелока. Целесообразно измерять плотность щелока после первой ступени промывки и измерять и регулировать ее на последней ступени промывки. Поскольку плотность щелока зависит от температуры, то для введения поправок в показания плотно­ меров необходимо контролировать температуру щелока в соответ­ ствующих точках.

В башне хранения массы высокой концентрации 18, куда масса подается насосом 15, осуществляется регулирование концентра­ ции массы (поз. 17) путем изменения подачи холодной механиче­ ски очищенной свежей воды для разбавления массы. Кроме того, для суждения о количестве этой массы в башне устанавливается показывающий уровнемер (поз. 18).

Поскольку концентрация массы в указанной башне может ока­ заться неодинаковой ^различных точках по высоте башни, то кон­ центрация массы, поступающей из башни на отбелку (или на сушку), вновь регулируется (поз. 19), а ее расход измеряется электромагнитным расходомером (поз. 20).

Кроме вышеперечисленного, в очистном и промывном отделах древесной сульфатной целлюлозы осуществляется следующий ав­ томатический контроль (на рис. 94 не показано): электромагнит­ ным расходомером контролируется расход массы из сборника сучков; расходомерами переменного перепада контролируется об­ щий расход холодной свежей механически очищенной воды на ре­ гулирование концентрации массы в башнях хранения массы, рас­ ход этой воды на каждую из башен; общий расход черного щелока из бака фильтрата на варку, на регулирование концентрации массы перед центробежными сучколовителями, на каждый сучколовитель, на сортировки; измеряется и сигнализируется давление в центробежных сучколовителях; манометрическими термометрами измеряется температура черного щелока по выходе из баков филь­ трата, температура свежей горячей воды и холодной очищенной воды.

Помимо автоматического регулирования, предусматривается также возможность перехода на ручное дистанционное управление всеми регулирующими клапанами.

255

Автоматизация процессов отбелки сульфатной целлюлозы. Распределение лигнина в волокнах небеленой сульфатной целлю­ лозы затрудняет ее отбелку без разрушения волокон и потери не­ которой части механической прочности. Поэтому приходится уве­ личивать число ступеней отбелки и облагораживания до семи-де­ вяти, в то время как при отбелке сульфитной целлюлозы иногда применяют лишь три ступени. На последних ступенях добелку сульфатной целлюлозы производят либо двуокисью хлора, либо перекисью водорода. В случае последовательного применения дву­ окиси хлора и перекиси водорода число ступеней иногда снижают до пяти, что сопровождается лишь незначительным ухудшением механических показателей целлюлозы.

Автоматический контроль и регулирование процессов отбелки и облагораживания сульфатной целлюлозы производятся на осно­ вании тех же принципов, что и при отбелке сульфитной целлюлозы, но усложняется за счет многоступенчатости процесса и введения добелки двуокисью хлора и перекисью водорода.

Автоматизация процессов регенерации щелочи и извести. Зада­ чей регенерации является возврат щелочи из черного щелока с целью повторного использования ее в производстве. Регенерация щелочи достигается окислением, выпариванием, сжиганием и каустизацией черного щелока, а регенерация извести — обжигом из­ весткового шлама, получаемого после каустизации. Степень реге­ нерации щелочи составляет 80—90%, а извести 85—95%. В резуль­ тате восстановления химикатов и использования пара, полученного в содорегенерационных котлах при сжигании черного щелока, зна­ чительно повышаются технико-экономические показатели произ­ водства сульфатной целлюлозы.

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 в ы п а р и в а н и я черного щелока в выпарной станции являются: температура, плотность и количество подаваемого на выпарку

ность или процентное содержание абсолютно сухих веществ в сгу­ щенном щелоке), производительность выпарной станции (иначе

парного корпуса.

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 упаренного черного щелока в содорегенерационных агрегатах являются: количество, влажность, зольность, темпера­ тура плавления золы, количество летучих веществ и вязкость по­ ступающего на сжигание упаренного черного щелока; количество добавляемого сульфата, повышающего зольность и вязкость смеси;

256