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

ство выработанной щелочи в плаве или зеленом щелоке; коэффи­ циент избытка воздуха при сжигании щелока.

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 к а у с т и з а ц и и зеленого щелока являются: количество активной СаО и количество и вид примесей в извести; расход извести на каустизацию, определяющий отношение активной СаО к кальци­ нированной среде зеленого щелока; качество обжига извести; концентрация зеленого щелока в растворителе; скорость оседания

мого крепкого белого щелока и его плотность; степень каустиза­ ции в крепком белом щелоке; температура зеленого щелока перед

'гашением; температура щелока на выходе из последнего каустизатора, а в некоторых установках также температура горячей

воды, подаваемой в каустизаторы.

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 р е г е н е р а ц и и (юбжига) извести во вращающихся печах, обо­ греваемых жидким или газообразным топливом, являются: расход и влажность каустизационного шлама; теплотворная способность

качество обожженной извести; расход топлива на обжиг; темпе­ ратура в зоне прокалки и на выходе печи.

Поступающий на регенерацию из варочного и промывного це­ хов слабый черный щелок вначале подготавливается к выпарива­ нию, для чего из него удаляют мыло и мелкое волокно, а также окисляют содержащийся в нем сульфид натрия с целью уменьше­ ния коррозии и потерь серы при выпарке и улучшения условий регенерации серы при его сжигании.

На рис. 95 приведена упрощенная функциональная схема авто­ матического .контроля и регулирования процесса окисления сла­ бого черного щелока и удаления мыла.

Удаление из щелока мыла осуществляется посредством отстаи­ вания в больших баках слабого неокисленного щелока. Процессу выделения и всплывания мыла способствуют охлаждение щелока и повышение его концентрации. Излишнее охлаждение щелока приводит к возрастанию расхода пара при выпарке. Более полез­ ным является повышение концентрации щелока, так как это спо­ собствует не только отделению мыла, но и уменьшению пенообразования в выпарных аппаратах. Для достижения необходимой температуры и концентрации щелока осуществляется соответст­ вующий контроль и регулирование. Расход слабого щелока, по­ ступающего из варочного и промывного отделов, учитывается рас­

регулятором, воздействующим на подачу плотного щелока в сме­ ситель (поз. 9). Уровень в баке слабого неокисленного щелока 4 контролируется пьезометрическим'уровнемером (поз. 10), а уро­ вень в сборнике мыла 5 — емкостным уровнемером (поз. 12).

Окисление щелока происходит в результате продувки его воз­ духом в окислительных башнях — скрубберах 1. Расход воздуха на продувку в газопродувочную башню 3 измеряется расходоме­ рами переменного перепада и регулируется ПИ-регуляторами (поз. 1 и 5). Уровни в отсеках пеносборника 2 регулируются П-ре- гуляторами поплавкового типа (поз. 2 и 4).

Степень окисления черного щелока на выходе его из пеносбор­ ника после первого и повторного окислений контролируется оксредметром (поз. 3). Расход слабого неокисленного черного щелока, поступающего на окисление в окислительную башню, кон­ тролируется расходомером переменного перепада и регулируется ПИ-регулятором (поз. 6). Уровень в баке 6 слабого окисленного щелока измеряется пьезометрическим уровнемером (поз. 14). Рас­ ход щелока на выпарку контролируется расходомером перемен­ ного перепада и регулируется ПИ-регулятором (поз. 16).

Давление воздуха перед отдувочной колонной 7 измеряется манометром (поз. 15). Расход мыла в отдел переработки побоч,- ных продуктов измеряется электромагнитным расходомером

(поз. 13).

Упрощенная функциональная схема автоматического контроля и регулирования процесса выпаривания черного щелока в выпар­ ной станции приведена на рис. 96.

Выпарная станция состоит из теплообменных выпарных аппа­ ратов (корпусов). Свежий греющий пар подается в междутрубное пространство первого выпарного аппарата. Остальные последова­ тельно включенные выпарные аппараты обогреваются вторичным паром (на рис. 96 — ПВ), или так называемым соковым паром предыдущих аппаратов. Этим достигается значительная экономия расходования греющего пара.

Вторичный пар, выделяющийся из щелока, всегда имеет более низкую температуру, чем греющий пар в том же аппарате. Интен­ сивность передачи тепла от греющего или вторичного пара к ще­ локу в том или ином выпарном аппарате прямо пропорциональна разности температур греющего пара и кипящего щелока. В выпар­ ной станции устанавливается не только непрерывное уменьшение температуры пара от первого выпарного аппарата к последнему, но и соответствующее уменьшение давления, так как пар является насыщенным. Потери давления на преодоление сопротивления в паропроводах станции приводят к последовательному по аппа­ ратам снижению давления и, следовательно, к бесполезному уменьшению температуры. Выпарные станции характеризуются определенными полезными разностями температур на выпарных аппаратах, т. е. разностями температур греющего и вторичного пара. По изменению этих разностей можно судить о степени за­ грязненности теплообменных трубок накипью.

П031 лозг лозз поз.чпоз.5позбпозЛШГтапозютлпозплшпаа^позбПозК позп позЛ поз.Ш * Поз20 ЛОЗ.Я лоз.22

С целью контроля за распределением температур в выпарных аппаратах устанавливаются ртутные стеклянные термометры, а на

вышение температуры кипения выпариваемого щелока по отноше­ нию к-температуре выделяющегося из него вторичного пара. При любом давлении это превышение тем больше, чем выше концен­ трация щелока. Депрессия зависит от конечного сгущения щелока и достигает на отдельных аппаратах 2—10° С, а на всей станции 18—20° С. Депрессионный измеритель регулятора состоит из элек­ тронного уравновешенного моста, измеряющего разность темпера­ тур двух термометров сопротивления, из которых один установлен

к минимуму разность размеров запаздывания измерения темпера­ туры в обеих точках. Это зависит от динамических характеристик как термометров сопротивления, так и объекта регулирования. Термометры сопротивления должны быть малоинерционными, а место их установки должно быть выбрано так, что транспортное запаздывание было наименьшим. Имеет значение также повыше­ ние температуры кипения щелока из-за давления его столба. По­ скольку иногда бывает сложно устранить или учесть возникающие погрешности, то в этих случаях ухудшается работа депрессионного измерителя плотности щелока, а отсюда и самого регулятора.

Исключительно важное значение имеет применение пропорцио­ нальных регуляторов непрямого действия или поплавковых регу­ ляторов прямого действия для регулирования высоты уровня ще­ лока в выпарных аппаратах (поз. 5, 8, 11, 12 и 14). При излишне высоком уровне щелока возрастает гидростатическое давление столба жидкости, что увеличивает температуру кипения щелока и уменьшает полезную разность температур. При высоком уровне щелока возможны загрязнения щелоком конденсата и его потери в результате переброса вместе с вторичным паром в последующий выпарной аппарат. Измерение высоты уровня щелока пьезометри­ ческим методом исключается, так как введение воздуха приводит к бурному вспениванию щелока и без того достаточно интенсив­ ному, а также 'к коррозии аппаратуры и другим нежелательным последствиям. Введение поплавка непосредственно в аппарат не дает желаемых результатов из-за сильного кипения (подбрасыва­ ния уровня) щелока. Удобным является измерение уровня в сооб­ щающемся сосуде с аппаратом, через который щелок непрерывно протекает.

Отбор упаренного щелока регулируется П-регуляторами уровня (поз. 6, 9 и 18). В баках полуплотного и плотного щелоков

261

устанавливаются пьезометрические измерители уровня с сигнализа­ цией верхнего предельного положения уровня (поз. 20 и 21). Во из­ бежание засорения застывающим плотным щелоком пьезометриче­ скую трубку делают диаметром не менее 50 мм и периодически промывают горячей водой, а также очищают ее механическим путем.

Расход плотного щелока, направляемого на сжигание в содоре­ генерационный отдел, контролируется электромагнитным расходо­ мером (поз. 22).

ПИ-регулятором (поз. 17) автоматически регулируется давле­ ние (вакуум) в последнем выпарном аппарате станции. Этот ре­ гулятор воздействует на расход охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор вторичного пара из последнего выпарного аппарата. ПИ-регулятором (поз. 19) стабилизируется температура в хвосто­ вом барометрическом конденсаторе. Регулятор воздействует на по­ дачу в конденсатор механически очищенной охлаждающей воды.

Из выпарной установки черный щелок поступает на сжигание в содорегенерационный агрегат. Современный содорегенерационный агрегат по существу является котельным агрегатом, в топке кото­ рого сжигается низкокалорийное и высокозольное топливо — чер­ ный щелок. Выработка пара становится первоочередной задачей, а регенерация щелочи из щелока и сульфата — задачей, решаемой попутно.

Остальное оборудование содорегенерационного отдела служит, с одной стороны, для подготовки черного щелока к сжиганию (сместители, каскадные испарители, подогреватели), а с другой — для улавливания механического и химического уноса и утилизации тепла (электрофильтры, скрубберы).

ПИ-регуляторы с пьезометрическими трубками регулируют уровни черного щелока: в расходном баке, куда щелок поступает из выпарного отдела; в сместителе щелока с механическим уносом (сульфат натрия), поступающим из электрофильтра; в смесителе щелока с золой, поступающей из зольных бункеров; в смесителе щелока с сульфатом натрия, поступающим из бункера; в баке бе­ лого щелока, поступащего из цеха каустизации в скруббер.

Для получения постоянной плотности упаренного щелока необ­ ходимо в каскадном испарителе стабилизировать уровень щелока, так как при его повышении наблюдается разбрызгивание, вспени­ вание и унос щелока, а при понижении возможны подсосы воздуха и загорание щелока на поверхности роторов. Стабилизация уровня достигается косвенным путем посредством регулирования уровня щелока, а следовательно, стабилизации расхода щелока в смеси­ телях и расходном баке. При постоянстве уровня щелока в испари­ теле концентрация определяет нагрузку приводного электродвига­ теля. Поэтому ПИ-регулятором по нагрузке привода осуществляется регулирование концентрации щелока. Исполнительный механизм регулятора воздействует на регулирующую поворотную заслонку, которая изменяет температуру поступающих в каскадный испа­ ритель дымовых газов за счет перепуска их мимо водяного эконо­ майзера.

262

Врастворителе плава ПИ-регулятора стабилизируются уровень

иплотность зеленого щелока, автоматически перекачиваемого в цех

каустизации.

На рис. 97 приведена упрощенная функциональная схема авто­ матического контроля и регулирования процесса каустизации зе­ леного щелока. При каустизации зеленый щелок из карбоната нат­ рия превращается в каустическую соду — едкий натр.

Расход сырого зеленого щелока, перекачиваемого из раствори­ телей плава содорегенерационных агрегатов в осветитель 1, контро­ лируется расходомером переменного перепада. Осветленный зеле­ ный щелок поступает в бак 2, в котором его уровень контролируется пьезометрическим уромнемером с сигнализацией предельных по­ ложений. Расход откачиваемого из бака на гашение извести зеле­ ного щелока регулируется ПИ-регулятором (поз. 6) в комплекте с электромагнитным расходомером.

Расход механически очищенной воды на промывку зеленого ще­ лока от шлама в фильтре Эймко-бельт стабилизируется ПИ-регу­ лятором (поз. /) в комплекте с расходомером переменного пере­ пада. Уровень щелока в фильтре поддерживается ПИ-регулятором (поз. 2) в комплекте с пьезометрическим уровнемером. Регулируется производительность этого и последующего фильтров (поз. 3 и 10). П-регуляторами стабилизируется уровень шлама в мешальном бас­ сейне (поз. 4) и уровень его в промежуточном баке (поз. 5).

На процесс каустизации влияют концентрация, состав и темпе­ ратура зеленого щелока, а также количество извести, участвую­ щей в реакции. Однако удается стабилизировать только концентра­ цию и температуру. От значения температуры зависит продолжи­ тельность процесса: при снижении температуры каустизации со 100 до 60° С время реакции увеличивается в десятки раз. Для под­ держания заданной температуры каустизации используется ПИ-ре- гулятор (поз. 7), регулирующий клапан которого устанавливается на паровой магистрали.

Расход механически очищенной воды на промывку белого ще­ лока от шлама в фильтре Эймко-бельт стабилизируется ПИ-регуля­ тором (поз. 8) в комплекте с расходомером переменного перепада. Уровень щелока в фильтре поддерживается ПИ-регулятором (поз. 9) в комплекте с пьезометрическим уровнемером.

Уровень слабого белого щелока в ресиверах стабилизируется ПИ-регуляторами поплавкового типа (поз. 11 и 12). Кроме этих приборов, устанавливаются пьезометрические уровнемеры с ПИ-ре­ гуляторами для регулирования уровня в баках крепкого 5 и сла­ бого 6 белого щелока, электромагнитный расходомер для контроля расхода слабого белого щелока в растворитель плава, а также другие средства автоматизации, в том числе устройства дистан­ ционного управления.

На рис. 98 приведена упрощенная функциональная схема авто­ матического контроля и регулирования процесса регенерации извести. Регенерация извести из каустизационного шлама произво­ дится во вращающейся печи 4, отапливаемой мазутом. Уровень

263