溶解浆漂白系统控制方案及关键仪表的应用

饶锦峰

(福建省南纸股份有限公司，福建 南平，353000)

溶解浆漂白系统控制方案及关键仪表的应用

饶锦峰

(福建省南纸股份有限公司，福建 南平，353000)

该文介绍南纸溶解浆漂白生产的主要控制方案，并探讨现场主要仪表的选用。

溶解浆 漂白 控制方案 残氯仪 电容导纳物位仪 在线pH计

福建省南纸股份有限公司是国内大型制浆造纸企业，建厂50多年来为国家新闻纸事业作出了巨大贡献，也为国家创造了巨大的财富。近年来，随着形势的发展，福建省南纸的发展也遇到了行业困难，为应对困难，必须寻找企业新的经济增长点。这两年，随着棉花价格的大幅上涨，纺织行业的生产成本大大地增加，主要厂商通过加大黏胶纤维的使用量来降低成本，因而拉动了黏胶纤维的快速增长，而溶解浆正是生产黏胶纤维的原料，受国内生产能力的限制，溶解浆具有显著的成本优势和巨大的利润空间。由此南纸公司拆巨资，结合实际对化碱系统进行了改造，上马了新增2.5万t竹木溶解浆改造项目，项目取得了成功。漂白过程在溶解浆生产工艺流程中是最重要的环节之一，对产品的质量取着至关重要的作用。本文就漂白系统的控制系统及其主要关键仪表作介绍。

图1 漂白工艺流程

1 漂白工艺过程(见图1)

2 工艺流程主要控制过程及其方案

漂白过程就是洗涤来的浆料与各种化学药品在工艺管道及反应容器、浆塔进行一系列化学反应的过程，制定其中的各系列控制方案，一是确保化学药品的加入量使得反应充分、完全，但又不能超出，使得漂后浆料质量下降，这就要求在线检测仪表准确可靠；二要求所有工艺设备的运行均可以手动或自动操作；三是必须保证设备运行的安全。流程上主要的几个控制方案是：氯化反应残氯量控制，中浓立管组的控制，H2漂白池pH值控制。

2.1 氯化残氯控制方案

卧式浆池泵送来的筛后浆由浆管从氯化塔底进入氯化塔，气化后的氯气从浆管顶部进入与细浆混合进行化学反应反应后的浆料是通过溢流形式进入氯化洗浆机的，浆料从塔底到塔顶需要的时间大约半小时，而氯化反应又是一个很迅速的过程。因此要保证从塔底进入的浆料是反应充分的，否则的话造成氯化不足，无法补救；但是如果氯化过度，既造成浆的聚合度大大下降，又会造成较多的残氯溢出，影响人身健康和安全。因而综合质量因素及安全因素，氯化控制方案是：在塔底浆管安装在线检测残氯仪，检测值输入DCS系统显示并由控制系统对氯气调节阀进行PID自动调节。必须有手/自动切换按钮，保证在万一紧急安全情出现时，可以第一时间关闭氯气调节阀。

2.2 中浓立管组控制方案

中浓立管组包括了密封水泵、调质器、真空泵、中浓泵、混合器、出口阀等的控制。中浓立管组所属设备均有设置联锁，当液位高时，关闭补充水开关阀，增加中浓泵电机的转速，反之则打开补充水开关阀，降低中浓泵电机的转速，保证生产中立管的液位稳定在一个设定的值上。为保护主要的设备，系统设有多处安全联锁。如当密封水流量太小时，流量开关动作。所属设备的启动顺序是：而停止的顺序是：中浓水不停）

生产过程中，操作人员预先设定中浓立管所要控制的液位值，中浓泵组启动后，根据中浓立管液位来调节，有三个途径：

首先通过变频器控制电机频率增大或减小中浓泵的转速，液位大于设定值，自动加大频率，液位低于设定值，减小频率。其次当液位低于设定值到一定程度时，停止中浓泵（此为保护条件），当液位上升一定程度时，中浓泵重新启动。第三，当液位低于高限值时，开稀释水阀补充清水来增大液位。

2.3 H2漂白池pH值控制方案

在溶解浆成品质量指标中，铁质含量和灰分含量是很重要的两项，必须严格控制在合格范围内，加入H2SO4是消除铁质和灰分的有效手段，加入过程必须控制浆料的pH值，在pH=3～4之间，加入量少，会使铁质、灰分超标；加入量多，浆料会碳化。

要保证pH值的控制，首先要考虑添加过程硫酸与浆料要混合均匀，因此从H1漂白塔到H2漂白池的管道中加入硫酸是非常适合的；其次要在加酸后的浆管安装在线检测管道式pH计，检测值输入DCS系统显示并由控制系统对硫酸调节阀进行PID自动调节。

3 漂白DCS控制系统介绍

如前所提到的，漂白工艺控制过程，有很多设备是设有连锁的，有些还有多处联锁。如当密封水流量太小时，流量开关动作，将联锁保护主要的设备，如：真空泵 、调质器等、中浓泵。这些控制过程，如果用常规仪表是难于实现的，而采用DCS控制系统，将溶解浆漂白生产的工艺进行分散控制，既相互独立，又通过自动切换的冗余网络形成一个有机的整体，大大提高了系统的可靠性，实现高度的自动化生产。

本分散控制系统的操作站是一个重要的人机接口，采用 GE 公司提供的基于 Windows 2000 Profession 软件平台的 CIMPLICITY HMI 人机界面操作软件，实现以下主要功能：

（1）模拟图：用图形形象地表示人纤生产线的详细工艺流程以及流程图上的有关工艺设备（如电机、泵、阀门、电气开关等）颜色由该设备的开关量状态决定。开入状态变化，颜色随之变化，图形上参数每秒刷新一次。

（2）棒图：将同类型参数用水平或垂直条形图长短形象地显示数据变化和越限情况。

（3）曲线图：显示主要参数的实时变化趋势曲线和历史曲线等。

（4）相关图：以某几个主要参数为中心与其它相关的模拟量和开关量组成相关画面，以便对主要参数综合监视和分析。

（5）功能组显示：显示以功能组为单位的专用画面，并有软手操站，它显示与该功能组有关的信息。例如：过程变量、报警状况、输出信号、设定值、控制方式、报警值等。运行人员可进行定值或偏置设置，可进行软手操及自动和软手操运行方式的切换。

（6）控制回路显示：对每个控制回路的详细信息进行监视，包括：调节参数、设定值、输出值、运行方式、高低限值、报警状况、工程单位、组态参数等。根据这些信息，运行人员能正确操作控制回路。

（7）系统状态显示：显示各个站工作状态及模件运行状态。

4 关键仪表的选用

漂白过程控制中，一些在线测量仪表的选型是比较特殊和关键的。本文着重探讨残氯仪，电容式导纳物位仪， PH计的选用 。

4.1 残氯仪选用

如前所述，残氯控制在漂白过程中对于质量和安全都非常重要。我们选用BTG公司生产的RT-5300型残氯仪，它是一种智能微处理器变送器，它可通过连接在 4～20 mA 输出回路的任何点上的SPC-1000 手持终端器进行全面地操作，大多数设定也可在手持终端的键盘上进行，是一种容易使用手持终端进行许多不同组态的测量仪器。 对于仪器的标定是非常方便的。

4.2 电容导纳物位仪的选用

在中浓泵组工艺控制过程中，中浓立管内的液位测量尤其关键，能不能准确并快速测量出浆位的变化，是保证中浓泵，中浓混合器，调质器等相关设备正常运行的关键。我们选用的是德国VEGACAL 66 产品，一种用于连续测量的电容导纳式物位仪。这种物位测量仪表广泛地用于这种工艺控制领域。

它的工作原理是VEGACAL 66的传感器和容器组成一个电容器。物位的变化会造成电容的变化，电容的变化可以通过电子部件进行分析处理，并转换成一个物位信号。

使用这种电容导纳式物位仪表的优点是显而易见的：首先由于采用导纳式的测量原理，不存在测量死区，也没有安装强制规定，很高的容器接管也不会影响测量。其次非常牢固耐用，且免维护，而且因为选用的传感器电极是用耐腐蚀的全绝缘材料封装的，化学稳定性高，对浆料中含有的酸碱介质有很强的抗腐蚀性能。

4.3 pH计的选用

pH测量变送器的选型主要考虑其安装环境，测量电极的选择是选型的关键，这就要充分考虑被测介质的化学特性及其温度，压力，电导率等参数。本系统我们选用E+H生产的管道式pH计，电极是玻璃电极，并且它有金属保护管对电极进行保护，防止管道里的某些杂质，随浆料在管道的流动对其进行冲击，造成电极损坏。

5 结束语

福建南纸新增2.5万t溶解浆改造项目已正常投产，按当前销售价格和生产年产量，每年将为公司新增利润5 000万元，创造了很好的经济效益。

[1]VEGACAL60系列产品选型手册

[2]BTGRT-5300用户操作手册

Dissolving Pulp Bleaching System Control Scheme and Application of Key Instruments

Rao Jinfeng
(Fujian Nanping Paper Co., Ltd., Nanping, Fujian, 353000)

This paper introduces the main control scheme of dissolving pulp bleaching production in Fujian Nanping Paper Co., Ltd. and discusses how to select the main instruments on site.

dissolving pulp；bleaching；control scheme；Residual chlorine instrument；capacitance admittance level instrument；online pH meter