До 30-40% укупне потрошње енергије у фабрици папира се дешава пре него што пулпа икада стигне до машине за папир. Ово огромно повлачење енергије дешава се првенствено у оквиру одељења за припрему залиха. Оператери млинова се стално суочавају са тензијом између максимизирања приноса влакана, постизања циљаних својстава папира као што су чврстоћа и формирање и контроле оперативних трошкова као што су енергија, вода и одржавање. Третирање дизајна система као једноставне вежбе бирања каталога је опасна заблуда у индустрији. Права ефикасност захтева прилагођени, високо интегрисани инжењеринг.
Увешћемо свеобухватан оквир за процену и пројектовање модерне архитектуре. Овај оквир покрива цео процес од довода пулпе и руковања сировинама до приступног система протока. Научићете како да узмете у обзир аутоматизоване технологије, одбаците системе и смањите ризик да бисте изградили веома функционалан припреме залиха . Систем
Прилагођавање је обавезно: Ефикасан дизајн припреме залиха захтева усклађивање избора опреме (пулпирање, просијавање, рафинирање) посебно са улазним сировинама (девинска целулоза наспрам рециклираних влакана) и коначним квалитетом папира.
Складиштење и динамика протока: Правилно димензионисање система—као што је пројектовање за укупно складиштење залиха од једног дана и капацитет машине за складиштење од два сата—је критично за варијације процеса пуферовања и обезбеђивање непрекидног рада машине за папир.
Аутоматизација доводи до конзистентности: Прелазак на аутоматску линију за припрему залиха смањује ручну интервенцију у руковању балама, елиминише безбедносне опасности и обезбеђује прецизну контролу доследности у реалном времену.
Кружно управљање ресурсима: Заиста ефикасан систем интегрише петље за третман муља, отпада и беле воде директно у почетну фазу пројектовања, уместо да их третира као накнадне мисли.
Дефинисање критеријума успеха за дизајн припреме залиха
Усклађивање улазних сировина са циљевима коначног квалитета
Морате успоставити основне параметре рано у фази инжењеринга. Прерада девичанске пулпе, било тврдог или меког дрвета, захтева знатно другачији приступ од руковања опорављеним папиром као што је ОЦЦ, мешани отпад или пулпа без боје. Виргин влакна обично захтевају рафинацију високог интензитета да би развила снагу кроз фибрилацију. Рециклираним влакнима је потребно нежно распршивање и чишћење како би се уклонили загађивачи без даљег деградирања већ ослабљене структуре влакана. Када ходате по поду млина, разлика у отиску опреме између необрађене крафт линије и 100% рециклиране тестлине линије је одмах очигледна.
Морфологија влакана диктира неопходне фазе обраде. Дужина влакана, грубост и капацитет бубрења директно утичу на избор опреме. Кратка влакна од тврдог дрвета захтевају различите обрасце плоча за рафинирање у поређењу са дугим влакнима од меког дрвета како би се спречило прекомерно сечење. Морате ускладити ширину шипке и дубину жљебова рафинерних плоча са специфичним димензијама влакана. Ако провучете кратка влакна кроз грубу плочу дизајнирану за меко дрво, исецкаћете влакна уместо да их фибрилујете, уништавајући чврстоћу на цепање завршног листа.
Размотрите специфичне захтеве за различите разреде. Производња ткива захтева екстремну мекоћу и запремину, што значи да се рафинација мора свести на апсолутни минимум да би се очувао интегритет влакана. Супротно томе, папири отпорни на стакленину или масноће захтевају огромне количине енергије за рафинацију да би у потпуности колабирали влакна и створили густу, непорозну плочу. Целокупна архитектура система зависи од ових почетних сировина и дефиниција коначног квалитета.
Потрошња енергије у односу на компромисе квалитета влакана
Не може се преговарати о процени специфичне потрошње енергије (СЕЦ) рафинерија, пулпера и система сита. Инжењери млина морају да прате КПИ за енергетску ефикасност, који се обично мере у кВх/тони прерађеног влакна сувог од кости. Прејако гурање опреме доводи до мањег поврата. Претерано рафинирање доводи до озбиљног сечења влакана, прекомерне хидратације и стварања великих ситних честица. Ово деградира дренажу на жици машине за папир и троши огромне количине електричне енергије.
Прерада је највећи потрошач енергије у одељењу. Морате израчунати специфично ивично оптерећење (СЕЛ) да бисте одредили интензитет пречишћавања. Низак СЕЛ обезбеђује нежну фибрилацију, идеалну за развој затезне чврстоће без губитка чврстоће на цепање. Висок СЕЛ сече влакна, што би могло бити неопходно за побољшање формације, али ће оштетити укупну чврстоћу лима. Балансирање снаге рафинера без оптерећења са нето снагом рафинације је свакодневни оперативни изазов.
Енергија за пулпирање такође захтева стриктно праћење. Рад са пулпером дуже него што је потребно не побољшава отпуштање; само разлаже загађиваче на мање комаде које је касније теже издвојити. Требало би да оптимизујете време циклуса пулпера на основу визуелне инспекције испупчене масе и редовних лабораторијских испитивања на садржај љуспица.
Планирање капацитета и правила складиштења
Индустријска стандардна правила баферовања обезбеђују стабилност система. Димензионисање торњева за складиштење велике густине (ХД) тако да држе најмање једнодневне залихе штити машину од папира од прекида у фабрици целулозе или у постројењу за уклањање мастила. Одређивање величине сандука машине следи другачију инжењерску логику. Требало би да циљате 1,5 до 2 сата времена рада машине. Овај специфичан капацитет пригушује варијације конзистентности високе фреквенције и слободности пре него што залихе доспеју у кутију.
Дизајн агитације грудног коша спречава раслојавање залиха и стагнирајуће зоне. Мешалице неодговарајуће величине омогућавају таложење тешких влакана, изазивајући велике промене конзистенције које ремете тежину папира. Морате израчунати тачан потисак који је потребан од пропелера мешалице на основу пречника грудног коша, конзистенције залиха и типа влакана. Залиха тврдог дрвета конзистенције од 4% се понаша веома различито од залихе меког дрвета конзистенције од 4% због разлика у напону течења и чврстоћи мреже.
Израчунајте укупне дневне потребе производње у сувим тонама.
Одредите радну конзистенцију сваке посуде за складиштење.
Одредите ХД торњеве за 24 сата времена задржавања.
Одредите величину посуда за мешање и машине за време задржавања од 1,5 до 2 сата.
Изаберите мешалице на основу израчунатог флукса момента потребног за одржавање потпуног кретања по целој запремини грудног коша.
Основне фазе линије за припрему залиха: од довода пулпе до главног сандука
Храна за сировине и руковање балама
Фаза пријема диктира почетну стабилност система. Пријем бала, тестирање влаге и конфигурација складиштења морају бити високо организовани. Тешки транспортни системи који напајају пулпер захтевају специфичан физички отисак и строгу безбедносну заштиту. Прелазак са ручног сечења на аутоматизоване системе за уклањање жице оптимизује почетну конзистентност довода пулпе и држи оператере подаље од опасности. Управљање саобраћајем виљушкара око транспортера за довод хране је главни безбедносни фактор који се мора уградити у тлоцрт.
Варијације влаге у улазним балама директно утичу на конзистенцију пулпера. Ако претпоставите да је бала 10% влаге, али је заправо 20%, конзистенција вашег пулпера ће пасти, утичући на ефикасност процеса мљевења и хемијских реакција низводно. Аутоматизовани сензори влаге на транспортеру за напајање обезбеђују податке у реалном времену за подешавање протока воде за разблаживање у пулпер.
Испирање, пулпирање и грубо уклањање загађивача
Дизајн ротора, као што су спирални или С-облик профили, и геометрија каде одређују ефикасност бљузгања и отпуштања. Пулпирање високе конзистенције (ХЦ) ради на 12-18% конзистенције. Користи мање енергије, побољшава ефикасност хемијског додавања и спречава деградацију загађивача. Пулпирање ниске конзистенције (ЛЦ) ради на 3-6% конзистенције и типично је за чистији намештај.
Помоћна опрема спречава оштећења низводно. Раггерс, јункерс и сита за бубњеве уклањају велике остатке попут жица, пластике и тешких метала директно на пулперу. Конопац мора да се вуче непрекидном, контролисаном брзином како би се спречило да пукне или постане претешко за извлачење. Замку за смеће је потребно редовно аутоматизовано пражњење како би се спречило да тешки материјали истроше ротор пулпера и плочу за екстракцију.
| Параметар |
Пулирање високе конзистенције (ХЦ) |
Пулпирање ниске конзистенције (ЛЦ). |
| Оперативна конзистентност |
12% - 18% |
3% - 6% |
| Примарна примена |
Рециклирани папир, класе отпорности на мокро |
Дјевичанска пулпа, чиста сломљена |
| Руковање загађивачима |
Очува величину загађивача |
Има тенденцију да разгради загађиваче |
| Енергетска ефикасност |
Виши (мање воде за грејање/померање) |
Ниже |
| Хемијска ефикасност |
Одличан (висока концентрација) |
Умерено |
Скрининг, чишћење и фракционисање
Избор корпи за сита под притиском у потпуности зависи од врсте отпада. Морате да бирате између прореза и рупа, док наведете тачну ширину и профил за циљање шиљака, лепкова или пластике. Хидроциклонски чистачи се баве сепарацијом на основу густине. Предња средства за чишћење уклањају загађиваче велике густине попут песка и стакла. Реверсе и Тхру-чистачи циљају на остатке мале густине попут воска и полистирена.
Технологија фракционисања раздваја дуга и кратка влакна. Ово вам омогућава да примените циљано пречишћавање само на ток дугих влакана. Значајно смањује укупна енергетска оптерећења и чува кратку масу влакана. Сито за фракционисање користи одређену величину отвора или прореза да омогући кратким влакнима да прођу кроз корпу (прихвата) док задржава дуга влакна (одбацује). Затим усмеравате ток дугих влакана до рафинерија.
Дизајн ротора екрана је једнако критичан као и корпа. Ротор ствара пулсације неопходне да би отвори на екрану били чисти. Ако је брзина ротора прениска, екран ће се заслепити и укључити. Ако је брзина превисока, губите енергију и ризикујете да прогурате деформабилне загађиваче попут лепкова кроз прорезе.
Флотација, дисперзија и уклањање мастила (за рециклиране линије)
Ефикасно одвајање мастила и уклањање лепкова у флотационим ћелијама захтевају прецизне хемијске, термичке и механичке услове. Јединице за дисперзију и гњечење раде на високим температурама, често до 120°Ц. Они топе и распршују восак, топљиву масу и преостале лепкове без угрожавања интегритета влакана. Вијак за грејање пре дисперзера мора равномерно да подигне температуру залиха како би се осигурало да сви термопластични загађивачи достигну тачку омекшавања.
Флотација се ослања на хидрофобну природу честица мастила. Убризгавате ваздух у основну суспензију, а мастило се везује за мехуриће ваздуха, дижући се на површину као пена која се скине. Контролисање величине мехурића и конзистенције залиха у ћелији за флотацију диктира ефикасност уклањања мастила. Превише турбуленције ће одвојити мастило од мехурића пре него што стигну на површину.
Рафинирање и мешање залиха: Прелазак са застарелих мешалица на диск рафинере
Историјски серијски системи су користили Холландерове млаћелице, које су биле веома неефикасне. Модерне конфигурације се ослањају на континуирано пречишћавање. Конусне рафинерије, и плитки и стрми, нуде специфичне карактеристике развоја влакана. Рафинерије са двоструким диском генерално пружају мањи отисак одржавања, дужи век трајања плоче и супериорне могућности фибрилације у поређењу са старијим технологијама.
Шкриња за мешање и сандуке за мешање захтевају строге инжењерске протоколе. Дозирање хемијских адитива за боје, средства за димензионисање, смоле влажне чврстоће и пунила мора да обезбеди равномерну дистрибуцију како би се спречили дефекти папира. Морате убризгати хемикалије на места високе турбуленције да бисте обезбедили брзо мешање. Додавање вискозне хемикалије у област грудног коша која се споро креће резултираће локализованим скоковима концентрације и неуједначеним својствима папира.
Изаберите рафинерне плоче на основу дужине влакана и жељених својстава чврстоће.
Пратите пораст температуре у рафинеру да бисте измерили пренос енергије.
Примените петље за контролу протока да бисте одржали константан проток кроз плоче рафинерије.
Дизајнирајте пера за убризгавање хемикалија тако да продиру у средиште матичне цеви за оптимално мешање.
Системи за пречишћавање муља, отпада и воде
Руковање примарним отпадом из фаза сито и чистије укључује одводњавање шрафова и компактора за отпад да би се смањила запремина депоније. Интегрисање јединице за флотацију раствореног ваздуха (ДАФ) и бистрила третира петље беле воде. Ово обезбеђује максималан опоравак влакана и пунила. Системи за воду са затвореним кругом морају пажљиво управљати акумулацијом растворених органских и неорганских материјала како би спречили корозију система, стварање каменца и озбиљне проблеме са мирисом.
Не можете занемарити систем руковања одбијањем. Лоше дизајниран систем за одбацивање ће довести до уског грла целе производне линије. Пресе за одводњавање морају да остваре довољно висок садржај суве како би отпад могао да се спали или транспортује исплативо. Филтрат из ових преса је јако напуњен ситним честицама и пепелом, што захтева посебно бистрење пре него што се може поново употребити у пулперу.
Процена модела серије у односу на моделе континуалне обраде
Оперативна реалност и застарели ударци у пакетним системима
Серијски системи остају одрживи у врло специфичним случајевима употребе. Специјални папири, безбедносни папири, млинови ниског капацитета и постројења са честим променама квалитета или боје и даље се ослањају на њих. Међутим, механичка ограничења муче серијске пулпере и застареле млекаче. Захтевају висок ручни надзор, стварају цикличне енергетске врхове и пате од инхерентних варијација конзистентности од серије до серије. Оператери морају ручно да измере и додају хемикалије, повећавајући ризик од људске грешке.
Енергетски профил шаржног система је веома неправилан. Када се серијски пулпер покрене, он повлачи огроман скок струје. Ово оптерећује електричну мрежу млина и може довести до вршних трошкова потражње од комуналног предузећа. Управљање овим електричним оптерећењима захтева сложен редослед покретања опреме.
Скалабилност и ефикасност континуалних система
Континуирана обрада пружа огромне оперативне предности у стабилном стању за велике количине робе као што су паковање, картон, марамице и новински папир. Ови системи се у великој мери ослањају на напредну инструментацију.
| Функција |
Батцх Процессинг |
Континуирана обрада |
| Обим производње |
Ниско до средње |
Висока (класи робе) |
| Енерги Драв |
Циклични врхови и долине |
Стабилно, оптимизовано оптерећење |
| Промене оцена |
Брзо и изоловано |
Захтева управљање транзицијом |
| Зависност од инструментације |
Умерено |
Екстремно висок (уграђени сензори) |
Инлине предајници конзистенције, електромагнетни мерили протока и пумпе са променљивом брзином одржавају равнотежу система. Континуирани цевоводи такође драстично смањују физички отисак и трошкове нискоградње у поређењу са инсталацијама великих серија бродова. Елиминишете потребу за масивним резервоарима за задржавање између сваког појединачног корака процеса, ослањајући се уместо тога на континуирани проток пумпи за кретање залиха кроз сита и чистаче.
Интеграција аутоматске линије за припрему залиха
Аутоматизовани системи за руковање материјалом, ожичење и транспортни системи
Интегрисање ан Аутоматска линија за припрему залиха опремљена аутоматизованим уклањањем жице за бале и сакупљањем металних трака даје тренутне предности безбедности и пропусности. Аутоматско одвајање жице елиминише ризик од повреда оператера. Такође спречава улазак страних металних загађивача у систем и уништавање низводних ротора пулпера и рафинерских плоча. Системи за контролу брзине транспортера синхронизују проток пулпе директно са мерењима нивоа пулпе и конзистенције.
Аутоматизована машина за уклањање жице користи системе вида да лоцира жице, сече их и намотава за рециклажу. Ово потпуно уклања руковаоца из опасне зоне у којој се крећу тешке бале. Транспортни транспортер затим користи ћелије за оптерећење да одмери тачну количину влакана која улази у пулпер, омогућавајући контролном систему да измери прецизну количину воде за разблаживање која је потребна да би се достигла циљна конзистенција.
Напредна контрола процеса (АПЦ) и интеграција сензора
Модерне линије захтевају интеграцију инлине анализатора слободе (ЦСФ/СР) и сензора оптичке конзистенције. Алгоритми управљања затвореном петљом аутоматски прилагођавају размаке плоча рафинера помоћу киловата или специфичне контроле оптерећења на ивици. Они такође модулирају вентиле воде за разблаживање у реалном времену. Ово пребацује млин са одложеног ручног лабораторијског тестирања на континуирано ДЦС (Дистрибутед Цонтрол Систем) праћење.
Сензори оптичке конзистенције пружају тренутну повратну информацију, за разлику од старијих сензора силе смицања који пате од заостајања и механичког хабања. Када ДЦС детектује пад слободе, он аутоматски повлачи рафинерске плоче како би спречио прекомерно рафинирање. Овај ниво контроле стабилизује влажни крај машине за папир, смањујући ломове мреже и побољшавајући укупну ефикасност машине.
РОИ и оперативна безбедност аутоматизације
Период поврата аутоматизације се лако израчунава. Млинови виде поврат кроз смањени ручни рад, минимизирано прекомерно дозирање хемикалија, ниже вршне потребе за енергијом и смањене ломове мреже на машини за папир. Уклањање руковаоца из области за руковање балама драстично смањује несреће на радном месту и повезане одговорности. Такође продужавате животни век ваших рафинерских плоча и корпи за сито спречавањем продирања метала у систем.
Израчунајте тренутне трошкове рада повезане са ручним руковањем балама и дозирањем хемикалија.
Процените годишњу цену замене рафинерске плоче и корпе за сито због оштећења метала.
Квантификујте трошкове застоја машине за папир узроковане променама конзистентности и прекидима мреже.
Упоредите ове тренутне трошкове са капиталним издацима аутоматизоване опреме да бисте одредили временски оквир РОИ.
Систем прилазног тока: Припрема премошћавања и машина за папир
Одзрачивање и завршни скрининг
Систем прилазног протока је коначна заштита пред кутијом за главу. Системи за одзрачивање уклањају увучени ваздух из кундака, што спречава рупице и побољшава дренажу на жици. Завршна машинска сита раде при веома ниској конзистенцији. Они користе корпе са финим прорезима да ухвате све накупине, каменац или остатке у последњем тренутку, обезбеђујући да савршено уједначена суспензија влакана стигне до машине за папир.
Вентилаторска пумпа је срце система прилазног протока. Он меша густу масу из сандука машине са белом водом из јаме за жице, разблажујући је до коначне конзистенције кутије (обично 0,5% до 1,0%). Пумпа вентилатора мора да ради са апсолутно минималним пулсирањем. Било који импулс притиска који генерише радно коло пумпе ће се директно превести у варијације основне тежине у коначном листу. Морате одабрати пумпу са распоређеним лопатицама и управљати њом помоћу променљивог фреквентног погона да бисте одржали прецизну контролу протока.
Дизајн цеви у прилазном току је критичан. Морате полирати унутрашњост цеви од нерђајућег челика како бисте спречили заглављивање влакана и накупљање слузи. Спровођење цеви мора избегавати оштре кривине и изненадна проширења или контракције, које стварају турбуленцију и узрокују да се влакна окрећу у жице или флокуле. Свака компонента у систему прилазног протока мора дати приоритет хидродинамичкој стабилности.
Закључак
Прегледајте специфичну потрошњу енергије ваше тренутне рафинерије да бисте идентификовали тренутне могућности за уштеду енергије.
Надоградите ручно руковање балама на аутоматизоване системе за уклањање жице да бисте заштитили опрему и побољшали безбедност руковаоца.
Инсталирајте инлине сензоре конзистентности и слободе да бисте омогућили контролу у затвореној петљи и смањили варијације серије.
Процените агитацију у грудима и капацитет складиштења како бисте били сигурни да имате адекватан пуфер за стабилност машине.
ФАК
П: Која је главна сврха припреме залиха у фабрици папира?
О: Он претвара сирову целулозу или регенерисани папир у униформну суспензију влакана. Ово укључује мљевење, чишћење, просијавање и рафинирање влакана како би се задовољиле специфичне захтјеве за чврстоћу и формирање коначног квалитета папира.
П: Зашто је пулпирање високе конзистенције пожељније за рециклирана влакна?
О: Пулпирање високе конзистенције се ослања на интензивно трење влакана о влакно, а не на механичко сечење. Ово чува дужину влакана, користи мање енергије и спречава загађиваче попут пластике и лепкова да се разбију на мање комаде које је теже уклонити.
П: Како рафинирање побољшава снагу папира?
О: Рафинирање пролази влакна између жљебљених металних плоча. Ово механичко дејство фибрилира зидове влакана, стварајући ситне микро длачице које повећавају површину. Повећана површина омогућава јачу водоничну везу између влакана током формирања плоче.
П: Која је функција машинског сандука?
О: Машински сандук делује као завршни резервоар за мешање и пуферовање пре прилазног система протока. Пригушује варијације конзистенције високе фреквенције и обично има довољно залиха за 1,5 до 2 сата рада машине за папир.
П: Зашто је потребно одзрачивање у систему прилазног протока?
О: Ваздух који је увучен у материјал изазива рупице на папирној мрежи, ремети равномерно формирање листова и озбиљно отежава одвод воде на тканини за формирање. Одзрачивање уклања овај ваздух помоћу вакуумске технологије.
П: Шта су лепкови и како се уклањају?
О: Лепкови су лепљиви загађивачи који се налазе у рециклираном папиру, а потичу од трака, етикета и повеза. Уклањају се комбинацијом финих сита под притиском, чистача за напред и назад и дисперзионих јединица високе температуре.
