美卓公司的高级控制帮助化学浆厂在最适宜的低变化的生产状态下运行,来获得稳定的质量,平稳的生产和低成本的综合结果。原材料及能源的节省为浆厂带来可观的投资回报。与此同时减少了碳排放,所有这些实现了更加合理更加盈利的运行模式。
经常说,稳定地制浆过程就是高效的制浆过程,有许多事实可以证明这一点。如果运行平稳,变化很小,操作者可以更加自信的、专注的管理纤维生产线和碱回收生产线。但是在制浆生产过程中降低原料消耗,减少成本,也远非想象的简单,并不是一件容易的事情。毕竟CONTROL ENGINEERING China版权所有,化学浆和碱回收车间是以质量不一的木片作为原材料,在诸多干扰因素下,复杂的、互相依赖的多阶段的生产过程。木片的质量经常会出现意想不到的波动,所以,在信息不足的情况下预测干扰,那只能是猜想。附加的难题还有,化学反应需要几个小时的时间,通常是在头一个班对生产进行了调整,到下一个班才能看到结果。所以更多要做的是生产过程的设定必须时常改变。
大多数的时候凭着直觉和自身技能,有经验的操作者经常知道该如何应付和处理这些干扰。但即使是经验丰富的操作者,抑或是经验不足的操作者,他们都需要立即对生产和产品质量信息了如指掌,并通过自动化工具找到难以捉摸的生产过程的"甜点",同时获得稳定的质量,平稳的生产和最低的成本。为了获得该最佳状态点,操作者需要早些的监测报警系统,以发现生产的变化,从而快速果断地采取措施。
1 早报警、早行动
如今,美卓的分析仪和高级过程控制(APCs)承担了早报警、早行动的角色,对制浆和碱回收生产线上每一个单元的操作进行测量和管理,对生产波动以更直接更及时的方式进行回应,把整个生产的掌控交给操作团队。这样使他们专注于更为高效、更为盈利的生产模式上。
实现稳定操作的几种方法:
●过程分析仪迅速检测生产中化学反应的状态、纤维质量,提供整个生产历程的具体信息。通过迅速的
更新数据,实现对干扰更快的反应速度,更精确的控制。
●当干扰出现的时候,模块化的过程控制对制浆和碱回收的化学反应速率进行调节。测量输入状态,决定采取措施,以获得生产及产品质量稳定的最终结果。在许多案例中,高级控制均可与最好的运行实践相媲美,就好像是最优秀的操作者每天24小时在岗一样。
●自从自动控制可以始终如一、持久的工作,从一班到另一班的运行状态就更加稳定,交班不再有干扰。各班之间交班沟通的改善令人瞩目。
●开机、停机和纤维种类过渡时衔接顺利,干扰最小。
●管理能源生产和热力传导过程,实现最大的能量输出和最小的能量损失。
在恰当的位置上采用这些稳定工具控制工程网版权所有,操作者可以对操作目标进行管理,稳定成浆的质量,增加得率,消耗最少的原材料和能源成本,所有这些都是制浆厂保持经济活力的关键因素。下面介绍一些 APC 典型的研究案例。
2 质量不一的木片生产出质量均一的纸浆
木片质量的波动是一个重要的干扰因素,它影响硫酸盐浆的蒸煮过程,全世界的制浆厂都在为寻找它的解决方案而努力。质量不一的木片会造成不合规范的蒸煮状态CONTROL ENGINEERING China版权所有,导致纸浆质量波动。为了高效地处理木片的质量问题和其他过程的不稳定问题,巴西 Minas Gerais 州 Belo Oriente 的 Cenibra 厂委托美卓公司对一号和二号连续蒸煮生产线做系统优化,这两条生产线的总产能是年产 1,170,000 吨的ECF漂白桉木浆。
纸浆生产采用连续蒸煮系统是为了使生产过程趋向稳定、排除干扰、减少卡伯值(Kappa)的变化,从而稳定纸浆的质量。有了这种稳定性,才有可能提高制浆得率,降低吨浆的木片成本。现在目标变成现实,通过遵循控制指标,全面实现了 Cenibra 厂的制浆质量控制目标,因此减少了特定木片的消耗量,或者说增加了纸浆的产量。
图 1 一号生产线连续蒸煮已经大幅度地减少了卡伯值 ( Kappa ) 的变化(X轴),使 Kappa 目标值得以提高。
3 降低漂白成本在二氧化氯漂白的阶段,如果加入更多的化学品,超过了某个最适合的点,就不能获得相应的白度。在许多案例中,化学品加入量是在该优化点之上,以确保达到白度指标。这是一种手动控制的典型操作。当更高效的过程控制,使白度的标准偏差得以降低后,该"安全边际"就被去除。这就大量节省了化学品的用量。
巴西 Bahia 州 Veracel Celulose 厂的年产 900,000 ECF 桉木浆厂,报告说通过漂白车间对最终产品进行了非常精确的质量控制控制工程网版权所有,获得了卓越的成本降低。该浆厂声明其二氧化氯的消耗量已经接近世界最低水平。这要归功于美卓的过程分析仪和高级过程控制。
从浆厂开机,二氧化氯的消耗量就通过控制得以降低。最初的控制评估测试证实了在D段二氧化氯的消耗量减少了7.4%。从开机开始,这些初始结果甚至被进一步提升到至少11%。
图2 从图中可看到,在巴西的 Veracel Cellulose 厂桉木浆的漂白成本几乎是全世界的最低值,这归功于美卓的过程分析仪,和高级过程控制。
4 解决瓶颈问题德国的 Zellsto Rosenthal 制浆厂www.cechina.cn,用了几年的时间,在碱回收和纤维生产线上使用了美卓的高级过程控制,其年产330,000吨的 ECF 漂白硫酸盐浆生产线在效率和产量方面取得了巨大的成功。首先,优化了苛化过程的控制,提高了白液中的有效碱达4.6%。接着,对石灰窑的控制降低了石灰窑的能量消耗达3%,提高了回收石灰产量达20%。对漂白车间D段进行优化控制,降低了化学品的消耗量,稳定了生产。所有这些控制减少了制浆和碱回收生产中的瓶颈问题,增加了制浆厂的产量,但没有提到化学品和能量的节省。
图 3 对 Zellsto Rosenthal 厂的石灰窑控制进行优化,减低了3%的能源消耗量,增加了20%的回收石灰产量。
5 更多绿色能源最近 Zellsto Rosenthal 厂的碱炉进行了优化控制。通过新的控制,液体燃烧的能量陡增了2.8% ,达到每天 2030.7吨干固化物。相应地锅炉产生的蒸汽也是猛增了2.2%。过热蒸汽温度的波动降低了55.7%,因此改善了涡轮机的效率,总能量产能增加了1.57MW。用碱炉生产的能源被认为是"绿色能源",如果将其销售到国家电网,还会得到额外的奖励。
表 1 APC碱炉的诸多获利中,包括增加 绿色能源和降低排放水平。
6 蒸汽使用效率美卓的智能吹灰优化系统安装在 Nordic 制浆厂www.cechina.cn,用于改善碱炉的有效利用率。吹灰优化是基于锅炉管道内结垢指示器,对锅炉不同部分进行计算得出的结果来进行。使用吹灰优化后,管道的清理只在需要的地方进行,吹灰更加有效。碱炉结垢管理加强了,蒸汽消耗量的降低业超过了9%。制浆厂正在主动减少温室气体的排放量,蒸汽消耗量的减少对制浆厂的可持续发展做出了贡献。
7 减少碳排放
在另一个APC应用中,巴西的Cenibra厂在使用了美卓的蒸汽网络管理高级控制系统以后,减少了90%的多余蒸汽。燃料成本得以降低,电力锅炉的碳排放削减到相当于每月只有2,200吨的 CO2 排放量。
表 2 碱炉吹灰的高级控制显示出令人信服的结果。
蒸汽网络管理的基本目标是保证蒸汽质量和蒸汽利用率--既不要给浆厂生产提供太少,也不能提供太多而过多排放。蒸汽的有效利用率可以保证掌控蒸汽在网络中的用汽平衡,通过确保锅炉的蒸汽产量满足涡轮机的蒸汽消耗量,以及及时供应浆厂生产过程中任何一个瞬间的用汽需求。为了平衡供应与需求,APC 控制着许多不同的操作单元及阀门。图 4 Zellsto Rosenthal 绿色制浆厂的控制中心。
图 5 Cenibra 厂通过采用蒸汽网络管理高级控制系统 ( APC ),使多余蒸汽的排放降低了令人吃惊的90%,蒸汽供应得到稳定。
8 更加合理美卓公司为全球的制浆厂提供高级过程控制超过20年了。这些稳定的控制,大多基于美卓公司的过程和纸浆质量分析仪,它们帮助制浆厂找到了理想的操作点,因此改进了产品质量、节约了原材料和能源的消耗。原材料和能源的节约使用户获得了相当可观的投资回报,同时减少了碳排放,提供了更为盈利更为合理的运行模式。