Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

в котле происходит медленно и неодинаково при различных варках и зависит в основном от степени неоднородности уплотнения щепы.

Часты случаи, когда при поступлении пара в котел температура щелока вблизи среднего штуцера остается неизменной и, наоборот, при прекращении подачи пара температура щелока в этом месте начинает расти за счет тепла щелока в другой части котла с более высокой температурой. Запаздывание изменения температуры в этой точке от изменения расхода греющего пара достигает не­ скольких десятков минут.

ПоЗА Поз2 ПОЗ.З ПозЛПоз.5ПозВ Поз.1 Поз.8 Поз.9 ПозАВПоз.11 ПозЛ-ЛозАЗЛозАЧ-

Рис. 91. Упрощенная функциональная схема автоматического кон­ троля и регулирования процесса варки сульфитной целлюлозы

Лучшие условия для регулирования температуры процесса соз­ даются при наличии принудительной циркуляции варочной жид­ кости.

На рис. 91 приведена упрощенная функциональная схема авто­ матического контроля и регулирования процесса периодической варки целлюлозы в варочном котле с непрямым подогревом и при­ нудительной циркуляцией варочной жидкости. В этом случае пер­ вичный преобразователь для измерения температуры варочного Щелока устанавливается на линии выхода подогретого щелока из теплообменника в варочный котел, а регулирующий клапан

237

программного ПИ-регулятора — на трубопроводе греющего пара (поз. 1).

Поддержание определенного давления в котле имеет большое значение для правильного протекания процесса. Резкие сдувки с большим снижением давления в котле приводят к неравномер­ ности провара целлюлозы вследствие различия температурных условий по объему котла.

Для предупреждения подгорания и побурения щепы, находя­

в котле.

При естественной циркуляции и прямом обогреве постоянство давления в котле улучшает циркуляцию варочной жидкости. Поэтому сдувка газовой фазы из котла должна производиться плавно, без скачков. При резком открывании сдувочного регулиру­ ющего клапана давление в котле резко понизится, усилятся выде­ ление газа из щелока и поступление пара, что приведет к возрас­ танию температуры в котле. Наоборот, при резком закрывании сдувочного регулирующего клапана поступление пара уменьшится. Поэтому регулирование давления сдувок для придания системе устойчивости должно осуществляться ПИ-регулятором (поз. 2). Автоматизация сдувок не только облегчает труд обслуживающего персонала, но и способствует более полному использованию тепла

ипродуктов сдувок в регенерационной цистерне, а также прекра­ щает подгар целлюлозы в котле. Самые ответственные операции варки — подъем давления в начале заварки и конечные сдувки — осуществляются при помощи дистанционного управления.

Непрерывный контроль электромагнитным расходомером за расходом щелока, отбираемого из варочных котлов на сульфитспиртовый или дрожжевой завод, позволяет повысить съем сахара

ивыход спирта или кормовых дрожжей на 1 т целлюлозы. При двухступенчатом отборе щелока расход слабого щелока, идущего на вытеснение крепкого, контролируется расходомером перемен­ ного перепада или электромагнитным расходомером.

Необходимо контролировать высоту уровня варочной жидкости

вкотле (поз. 3). Этот контроль с учетом показаний расходомеров позволяет судить о степени наполнения варочного котла кислотой после загрузки щепы и о количестве отбираемого щелока при пе­ репуске и конечном отборе из котла.

Контроль за варочным процессом осуществляется посредством автоматического определения pH щелока или же окислительно­ восстановительного потенциала (поз. 4). В процессе варки кон­ центрация водородных ионов в щелоке изменяется в широких пре­ делах, достигая своего максимума к моменту опоражнивания ва­ рочного котла. В первый период варки древесины при пропитке щепы и сульфировании лигнина pH щелока повышается, а во вто­ рой период, когда происходит гидролиз сульфированного лигнина

238

и лигносульфоновая кислота переходит в раствор, pH вследствие увеличения кислотности уменьшается, несмотря на содержание

вщелоке основания. Наиболее ответственным является второй пе­ риод варки, так как качество целлюлозы зависит от величины pH

вмомент прекращения варки: чем выше активная кислотность

варки, тем глубже деструкция целлюлозы.

Во время варки небольшое количество щелока непрерывно сливается из котла через пробный штуцер в проточный первичный измерительный преобразователь рН-метра.

Таким образом, определение концентрации водородных ионов в варочном щелоке производится непрерывно и в-любой момент позволяет судить об активной кислотности варочной жидкости. Однако pH-метры при измерении pH горячего щелока работают недостаточно надежно, а охлаждение щелока искажает результаты измерения. Кроме того, промышленные автоматические рН-метры недостаточно точны для целей контроля данного процесса. Лучшие результаты дает использование оксредметров (поз. 4). Контроль за ходом варки по окислительно-восстановительному потенциалу, по мнению некоторых специалистов, исключает одновременный контроль за pH щелока. При этом точность измерения оказывается достаточно высокой, повышается надежность средств контроля и упрощается конструкция первичного преобразователя.

Определяя значение окислительно-восстановительного потен­ циала варочного щелока в течение сульфитной варки, персонал варочного цеха освобождается от необходимости вести системати­ ческое титрование проб щелока, а суждение о ходе варочного про­ цесса по цвету щелока и в конце варки— по его запаху теряет значение. Возникает реальная возможность контролировать момент окончания варки по показаниям оксредметров.

Трубки подогревателя в процессе работы подвергаются непре­ рывному воздействию агрессивной варочной жидкости, с течением времени, разрушаются, и конденсат пара становится кислым. Для быстрого отключения поврежденного подогревателя с целью пре­ кращения попадания кислого конденсата в котельную кислотность конденсата контролируется pH-метром или кондуктометрическим измерителем (поз. 5).

При холодной регенерации температура сдувочных газов вли­ яет на крепость кислоты и сокращение потерь S 02. Чем ниже тем­ пература сдувок, тем лучше газ поглощается кислотой и тем меньше его потери в атмосферу. Контроль за температурой сдувоч­ ных газов и жидкости из варочных котлов осуществляется медным термометром сопротивления в комплекте с электронным уравнове­ шенным мостом (поз. 6).

Расход пара на варку измеряется расходомером переменного перепада (поз. 7) с камерной диафрагмой. Давление и темпера­ тура пара поддерживаются постоянными при помощи ПИ-регуля- торов (на рис. 91 не показаны, так как являются общими для всех варочных котлов цеха и устанавливаются на его главном паропро­ воде) .

239

Расход пара на подогрев варочной жидкости в подогревателе измеряется расходомером переменного перепада с камерной диа­ фрагмой (поз.5). Как этот, так и другие расходомеры должны быть показывающими, самопишущими и интегрирующими, т. е. должны иметь счетчик для учета расхода измеряемого вещества во вре­ мени. Расход варочной кислоты на варку из регенерационного от­ дела измеряется электромагнитным расходомером или расходо­ мером переменного перепада с соплом (поз. 9). Расход свежей воды измеряется расходомером переменного перепада с камерной диафрагмой.

высота уровня жидкости в баках башенной кислоты, в регене­ рационных цистернах и баках теплой воды измеряется с помощью погруженных в жидкость трубок, продуваемых воздухом, в комп­ лекте со специально отградуированными в единицах давления столба жидкости техническими низкопредельными трубчато-пру­ жинными манометрами илу дифманометрами с пневматической дистанционной передачей показаний на щитовые показывающие и

в паропроводах служат технические манометры. Кроме того, для измерения давления в средней части котла применяют манометр с пневматической дистанционной передачей на вторичный щитовой показывающий и записывающий прибор (поз. 13).

Измерение разрежения в трубопроводе газа от сцеж в акку­ мулятор и в трубопроводе выдувочного газа после абсорбера про­ изводится техническими вакуумметрами или автоматическими диф­ манометрами с дистанционной пневматической передачей показа­ ний. Применение жидкостных трубчатых вакуумметров с ртутным заполнением исключается вследствие токсичности ртутных паров.

Измерение температуры в каждой регенерационной цистерне, 'во всасывающей и нагнетательной линиях циркуляционного уст­ ройства, в баках башенной кислоты, регенерационных баках низ­ кого давления, в варочном котле, в аккумуляторе и цистерне со слабым раствором варочной кислоты производится логометрами в комплекте с медными или платиновыми термометрами сопротив­ ления (поз. 14). После регенерационных цистерн устанавливается мембранный регулятор давления прямого действия для автомати­ ческого перепуска избыточного непоглощенного газа в баки ба­ шенной кислоты.

Автоматизация процессов промывки и очистки сульфитной цел­ люлозы. Сваренную целлюлозу промывают сначала слабым ще­ локом, а потом водой, в результате чего из нее вымывается впи­ тавшийся при варке щелок. Затем производится очистка целлю­ лозы от сучков, непровара, коры, сора, песка и минеральных загрязнений в вибрационных сучколовителях, центробежных сор­ тировках и центриклинерах. После этого целлюлозная масса под­ вергается обезвоживанию на сгустителях и вакуум-фильтрах.

240

Наиболее важным параметром, подлежащим автоматическому регулированию в процессе очистки целлюлозы, является кон­ центрация целлюлозного волокна в жидком потоке целлюлозной массы. Лишь при наличии постоянной концентрации массы можно добиться оптимальных условий работы сортировок и вакуумфильтров.

Многоступенчатое регулирование концентрации целлюлозной массы обеспечивает требуемую стабильность концентрации. Однако это выполнимо лишь при незначительных погрешностях в работе регуляторов концентрации, чего можно добиться правильным вы­ бором регулятора и его настройкой в соответствии с динамикой процесса. На некоторых стадиях очистки необходимо автомати­ чески регулировать постоянство расхода целлюлозной массы. Для стабилизации процесса необходимо также автоматически регули­ ровать постоянство высот уровней целлюлозной массы в желобах и мешальных бассейнах, а также в ванне вакуум-фильтров.

Автоматизация процессов отбелки сульфитной целлюлозы. Отбелка целлюлозы необходима для придания ей белого цвета и

Чем больше число ступеней отбелки, тем легче сохранить меха­ нические свойства целлюлозы и получить высокую степень бе­ лизны.

Отбельный отдел оснащается разнообразными контрольно-из­ мерительными приборами и автоматическими регуляторами. Агрес­ сивность среды затрудняет эксплуатацию средств автоматизации.

Автоматическое регулирование температуры прежде всего пре­ дусматривается в испарителе хлора при помощи П-регулятора тем­ пературы прямого действия. Термобаллон регулятора монтируется в испарителе, а регулирующий клапан устанавливается на трубо­ проводе горячей воды. Для поддержания температуры горячей воды на заданном значении устанавливают у подогревателя воды пневматический ПИ-регулятор температуры, регулирующий мемб­ ранный клапан которого монтируют на трубопроводе подачи пара в подогреватель, а термобаллон — на трубопроводе горячей воды из подогревателя в бак. Для контроля температуры горячей воды при выходе ее из бака служит манометрический термометр.

Расход хлора перед башней хлорирования измеряется ротамет­ ром, который устанавливается на трубопроводе подачи хлора в башню. В целях обеспечения безопасности в этом же трубопро­ воде давление хлора измеряется электроконтактным манометром специального назначения с соответствующей сигнализацией пре­ дельного давления.

Регулирование высоты уровня небеленой целлюлозы в напор­ ном баке осуществляется ПИ-регулятором уровня, регулирующий клапан которого устанавливается на трубопроводе целлюлозы из очистного отдела. Высота уровня в бассейнах беленой целлюлозы, оборотной воды и в баке горячей воды контролируется показыва­ ющими уровнемерами с пьезометрическими трубками.