До 30-40% загального споживання енергії паперовою фабрикою відбувається ще до того, як целюлоза досягне папероробної машини. Це масове споживання енергії відбувається переважно у відділі підготовки запасів. Оператори млинів постійно стикаються з труднощами між максимізацією виходу волокна, досягненням цільових властивостей паперу, таких як міцність і формування, і контролем операційних витрат, таких як енергія, вода та обслуговування. Ставлення до проектування системи як до простого вибору каталогу є небезпечною галузевою помилкою. Справжня ефективність потребує спеціальної, високоінтегрованої техніки.
Ми запровадимо комплексну структуру для оцінки та проектування сучасної архітектури. Ця структура охоплює весь процес від подачі целюлози та обробки сировини до системи підходу. Ви дізнаєтеся, як враховувати автоматизовані технології, відхиляти системи та зменшувати ризики для створення високофункціонального Система підготовки запасів .
Індивідуалізація є обов’язковою: Ефективна конструкція підготовки сировини вимагає узгодження вибору обладнання (переробка целюлози, сортування, рафінування) відповідно до вхідної сировини (перва целюлоза проти перероблених волокон) і кінцевого сорту паперу.
Зберігання та динаміка потоку. Правильне визначення розміру системи, як-от розрахунок на загальне зберігання запасів на один день і ємність камери машини на дві години, є критично важливим для буферизації варіацій процесу та забезпечення безперервної роботи папероробної машини.
Автоматизація забезпечує узгодженість: перехід на автоматичну лінію підготовки матеріалу зменшує ручне втручання в обробку тюків, усуває загрозу безпеці та забезпечує точний контроль узгодженості в реальному часі.
Циркулярне управління ресурсами: справді ефективна система об’єднує цикли очищення осаду, відходів і білої води безпосередньо на початковому етапі проектування, а не розглядає їх як подальші думки.
Визначення критеріїв успіху для розробки запасу
Узгодження вхідної сировини з кінцевими цільовими показниками
Ви повинні встановити базові параметри на ранній стадії розробки. Обробка натуральної целюлози, будь то листяна або м’яка деревина, вимагає значно іншого підходу, ніж обробка відновленого паперу, такого як OCC, змішаних відходів або очищеної целюлози. Незаймані волокна зазвичай вимагають високоінтенсивного рафінування для підвищення міцності через фібриляцію. Перероблені волокна потребують делікатного диспергування та очищення для видалення забруднень без подальшого погіршення вже ослабленої структури волокна. Коли ви йдете по цеху комбінату, різниця в площі обладнання між лінією для первинної крафт-фабрики та лінією для 100% вторинної переробки стає очевидною.
Морфологія волокна визначає необхідні етапи обробки. Довжина волокна, грубість і здатність до набухання безпосередньо впливають на вибір обладнання. Короткі волокна листяної деревини потребують інших візерунків рафінуючих пластин порівняно з довгими волокнами м’якої деревини, щоб запобігти надмірному різанню. Ви повинні узгодити ширину планки та глибину канавок пластин рафінера з конкретними розмірами волокна. Якщо ви пропускаєте короткі волокна через грубу пластину, призначену для м’якої деревини, ви подрібнюєте волокна, а не фібрилюєте їх, руйнуючи міцність на розрив кінцевого листа.
Розглянемо конкретні вимоги до різних сортів. Виробництво серветок вимагає надзвичайної м’якості та об’єму, тобто рафінування має бути зведене до абсолютного мінімуму, щоб зберегти цілісність волокна. Навпаки, пергамін або жиростійкий папір потребує величезної кількості енергії для очищення, щоб повністю згорнути волокна та створити щільний непористий лист. Вся архітектура системи залежить від початкової сировини та остаточного сорту.
Компроміс між енергоспоживанням і якістю волокна
Оцінка питомого енергоспоживання (SEC) рафінерів, пульперів і ситових систем не підлягає обговоренню. Інженери заводу повинні відстежувати KPI для енергоефективності, яка зазвичай вимірюється в кВт-год/тонну обробленого сухого волокна. Занадто сильне натискання обладнання дає меншу віддачу. Надмірне рафінування призводить до сильного розрізання волокон, надмірної гідратації та утворення великої кількості дрібних частинок. Це погіршує дренаж на дроті папероробної машини та витрачає величезну кількість електроенергії.
Найбільшим споживачем енергії у відділі є нафтопереробка. Ви повинні розрахувати питоме крайове навантаження (SEL), щоб визначити інтенсивність рафінування. Низький SEL забезпечує м'яку фібриляцію, ідеальну для розвитку міцності на розрив без втрати міцності на розрив. Високий SEL розрізає волокна, що може бути необхідним для покращення формування, але погіршить загальну міцність листа. Збалансування потужності рафінера без навантаження з чистою потужністю рафінування є щоденним робочим завданням.
Енергія виробництва целюлози також вимагає суворого контролю. Робота пульпера довше, ніж необхідно, не покращує видалення пластівців; він лише розщеплює забруднювачі на менші частини, які пізніше важче відсіяти. Ви повинні оптимізувати тривалість циклу пульпера на основі візуальних перевірок шламу та регулярного лабораторного тестування на вміст пластівців.
Правила планування ємності та зберігання
Стандартні правила буферизації забезпечують стабільність системи. Розмір складських веж високої щільності (HD) для розміщення щонайменше одноденного запасу захищає папероробну машину від збоїв целюлозного заводу чи цеху з видалення фарби. Визначення розміру скрині машини слідує іншій інженерній логіці. Ви повинні орієнтуватися на 1,5-2 години роботи машини. Ця конкретна здатність гасить високочастотну консистенцію та варіації вільності до того, як маса досягне напірного ящика.
Конструкція грудної ворушіння запобігає розшарування запасів і застійні зони. Мішалки неправильного розміру дозволяють осідати важким волокнам, спричиняючи значні коливання консистенції, що порушує вагу паперу. Ви повинні розрахувати точну тягу, необхідну від пропелера мішалки, виходячи з діаметра грудної клітини, консистенції маси та типу волокна. Маса листяної деревини щільністю 4% поводиться зовсім інакше, ніж маса хвойної деревини консистенцією 4% через різницю в межі плинності та міцності мережі.
Обчисліть загальну добову потребу у виробництві в тоннах сухої кістки.
Визначте робочу стабільність кожної ємності для зберігання.
Розмір веж HD на 24 години зберігання.
Визначте розмір камери для змішування та обробки на 1,5-2 години витримки.
Виберіть мішалки на основі розрахованого потоку імпульсу, необхідного для підтримки повного руху по всьому об’єму грудної клітини.
Основні етапи лінії підготовки сировини: від подачі жому до напірного ящика
Подача сировини та обробка тюків
Етап отримання визначає початкову стабільність системи. Отримання тюків, перевірка вологості та конфігурація зберігання мають бути високоорганізованими. Надпотужні конвеєрні системи, що подають пульпер, вимагають спеціального фізичного сліду та суворої безпеки. Перехід від ручного різання до автоматизованих систем видалення дріт оптимізує початкову консистенцію подачі целюлози та утримує операторів від небезпеки. Управління рухом навантажувачів навколо транспортуючих конвеєрів є головним фактором безпеки, який необхідно включити до плану приміщення.
Зміни вологи у вхідних тюках безпосередньо впливають на консистенцію пульпера. Якщо ви припустите, що вологість тюка становить 10%, а насправді 20%, консистенція пульпера впаде, що вплине на ефективність процесу змивання та подальших хімічних реакцій. Автоматичні датчики вологи на транспортері подачі надають дані в режимі реального часу для регулювання потоку розріджувальної води в пульпер.
Очищення, видалення целюлози та грубе видалення забруднень
Конструкції ротора, такі як гвинтові або S-подібні профілі, і геометрія ванни визначають ефективність шліфування та видалення пластівців. Виробництво целюлози високої консистенції (HC) працює з консистенцією 12-18%. Він споживає менше енергії, покращує ефективність додавання хімікатів і запобігає розкладу забруднень. Зварювання целюлози низької консистенції (LC) працює з консистенцією 3-6% і є типовим для більш чистих матеріалів.
Допоміжне обладнання запобігає пошкодженню нижнього потоку. Рагери, юнкери та барабанні сита видаляють велике сміття, як-от дріт, пластик і важкі метали, безпосередньо біля пульпера. Щоб запобігти розриву або надто важкому вийманню, мотузку тріщика потрібно тягнути з постійною контрольованою швидкістю. Уловлювач сміття потребує регулярного автоматизованого очищення, щоб запобігти зносу важких матеріалів ротора пульпера та екстракційної пластини.
| Параметр |
Висококонсистенційне (HC) цезгоутворення |
Низькоконсистенційне (LC) цезгоутворення |
| Послідовність роботи |
12% - 18% |
3% - 6% |
| Основна програма |
Перероблений папір, класи вологостійкості |
Незаймана м'якоть, чистий шматок |
| Поводження із забрудненнями |
Зберігає розмір забруднення |
Схильний до розщеплення забруднень |
| Енергоефективність |
Вище (менше води для нагрівання/переміщення) |
Нижній |
| Хімічна ефективність |
Відмінно (висока концентрація) |
Помірний |
Просіювання, очищення та фракціонування
Вибір притискних кошиків повністю залежить від типу сміття. Ви повинні вибрати між прорізами та отворами, вказуючи при цьому точну ширину та профіль, щоб націлюватися на щитки, клейки або пластик. Гідроциклонні очисники справляються з розділенням на основі щільності. Очисники Forward видаляють забруднення високої щільності, такі як пісок і скло. Зворотні та наскрізні очисники націлені на сміття низької щільності, наприклад віск і полістирол.
Технологія фракціонування розділяє довгі та короткі волокна. Це дозволяє застосовувати цілеспрямоване рафінування лише до довговолокнистого потоку. Це значно знижує загальні енергетичні навантаження і зберігає об'єм коротких волокон. Сито для фракціонування використовує певний розмір отвору або щілини, щоб дозволити коротким волокнам проходити через кошик (приймає), утримуючи довгі волокна (відбраковуючи). Потім ви направляєте потік довгих волокон до рафінерів.
Конструкція ситового ротора так само важлива, як і кошик. Ротор створює пульсації, необхідні для того, щоб щілини екрана залишалися вільними. Якщо швидкість ротора занадто низька, екран закривається і забивається. Якщо швидкість надто висока, ви витрачаєте енергію та ризикуєте проштовхнути крізь щілини забруднювачі, що деформуються, наприклад клейкі речовини.
Флотація, дисперсія та видалення фарби (для перероблених ліній)
Ефективне відшарування чорнила та видалення налипання у флотаційних камерах вимагає точних хімічних, термічних та механічних умов. Диспергувальні та місильні агрегати працюють при високих температурах, часто до 120°C. Вони розплавляють і диспергують віск, розплави та залишки клейкості, не порушуючи цілісність волокна. Нагрівальний шнек перед диспергатором повинен рівномірно підвищити температуру сировини, щоб усі термопластичні забруднення досягли точки розм’якшення.
Флотація базується на гідрофобній природі частинок чорнила. Ви впорскуєте повітря в суспензію, і чорнило приєднується до повітряних бульбашок, піднімаючись на поверхню у вигляді піни, яку знімають. Контроль розміру бульбашок і консистенції маси у камері флотації визначає ефективність видалення чорнила. Занадто сильна турбулентність призведе до відриву чорнила від бульбашок до того, як вони досягнуть поверхні.
Рафінування та змішування маси: перехід від застарілих збивач до дискових рафінерів
В історичних системах порційної обробки використовувалися взбивалки Hollander, які були дуже неефективними. Сучасні конфігурації покладаються на постійне вдосконалення. Конічні рафінери, як з неглибоким, так і з крутим кутом, пропонують специфічні особливості розвитку волокон. Дводискові рафінери, як правило, забезпечують менші витрати на технічне обслуговування, довший термін служби пластини та чудові можливості фібриляції порівняно зі старими технологіями.
Змішувальні камери та камери змішування вимагають суворих інженерних протоколів. Дозування хімічних добавок для барвників, проклеювальних речовин, мокрих смол і наповнювачів має забезпечувати рівномірний розподіл, щоб запобігти дефектам паперу. Ви повинні вводити хімікати в точки високої турбулентності, щоб забезпечити швидке змішування. Додавання в’язкого хімікату до повільно рухомої ділянки грудей призведе до локальних стрибків концентрації та неоднакових властивостей паперу.
Виберіть пластини рафінера на основі довжини волокна та бажаних характеристик міцності.
Слідкуйте за підвищенням температури в рафінері, щоб оцінити передачу енергії.
Впровадьте контури керування потоком, щоб підтримувати постійну пропускну здатність між пластинами рафінера.
Сконструюйте піни для впорскування хімікатів, щоб вони проникали в центр основної труби для оптимального змішування.
Системи очищення мулу, відходів і води
Обробка первинних відходів зі стадій грохота та очисника передбачає використання шнеків для зневоднення та ущільнювачів відходів, щоб мінімізувати об’єм звалища. Інтеграція блоку флотації розчиненого повітря (DAF) і освітлювачів очищає петлі білої води. Це забезпечує максимальне відновлення волокна та наповнювача. Системи водопостачання із замкнутим циклом повинні ретельно керувати накопиченням розчинених органічних і неорганічних матеріалів, щоб запобігти корозії системи, утворенню накипу та серйозним проблемам із запахом.
Ви не можете ігнорувати систему обробки відмов. Погано сконструйована система відмов заблокує всю виробничу лінію. Преси для зневоднення повинні досягати достатньо високого вмісту сухої речовини, щоб відходи можна було спалювати або транспортувати економічно ефективно. Фільтрат з цих пресів сильно завантажений дрібними фракціями та золою, що потребує спеціального освітлення перед повторним використанням у пульпері.
Оцінка моделей пакетної та безперервної обробки
Експлуатаційні реалії та застарілі бітери в пакетних системах
Пакетні системи залишаються життєздатними в дуже конкретних випадках використання. Спеціальний папір, захисний папір, фабрики малої потужності та заводи з частою зміною сорту або кольору все ще покладаються на них. Однак механічні обмеження заважають пульперам періодичної дії та застарілим збивачам. Вони вимагають значного ручного контролю, генерують циклічні піки енергії та страждають від властивих змін консистенції від партії до партії. Оператори повинні вручну зважувати та додавати хімікати, що збільшує ризик людської помилки.
Енергетичний профіль періодичної системи дуже непостійний. Коли запускається пульпер періодичної дії, він споживає величезний сплеск струму. Це створює навантаження на електричну мережу комбінату та може призвести до стягнення плати за піковий попит з боку комунальної компанії. Керування цими електричними навантаженнями вимагає складної послідовності запуску обладнання.
Масштабованість та ефективність безперервних систем
Безперервна обробка забезпечує значні стабільні робочі переваги для таких сортів товарів у великих обсягах, як упаковка, тарний картон, серветки та газетний папір. Ці системи значною мірою покладаються на сучасне обладнання.
| Функція |
Пакетна обробка |
Безперервна обробка |
| Обсяг виробництва |
Від низького до середнього |
Високий (товарний сорт) |
| Розіграш енергії |
Циклічні піки та спади |
Постійне оптимізоване навантаження |
| Зміни оцінок |
Швидко та ізольовано |
Потрібне управління переходами |
| Залежність від інструментів |
Помірний |
Надзвичайно високий (вбудовані датчики) |
Вбудовані датчики консистенції, електромагнітні витратоміри та насоси зі змінною швидкістю підтримують рівновагу системи. Безперервні трубопроводи також суттєво зменшують фізичну площу та витрати на цивільне будівництво порівняно з установками великих партій. Ви усуваєте потребу у великих накопичувальних резервуарах між кожним кроком процесу, покладаючись натомість на безперервний потік насосів для переміщення сировини через сіта та очисники.
Інтеграція автоматичної лінії підготовки запасів
Автоматизовані системи обробки матеріалів, видалення дроту та конвеєрні системи
Інтеграція an Автоматична лінія підготовки матеріалу, оснащена автоматичним видаленням дроту з тюків і збором металевої стрічки, забезпечує негайну безпеку та продуктивність. Автоматичне видалення проводів усуває ризик травмування оператора. Це також запобігає потраплянню сторонніх металевих забруднювачів у систему та руйнуванню роторів пульпера та пластин рафінера, що знаходяться нижче. Системи контролю швидкості конвеєра синхронізують швидкість подачі пульпи безпосередньо з вимірюванням рівня та консистенції пульпи.
Автоматизована машина для видалення проводів використовує системи бачення, щоб знайти дроти, розрізати їх і скручувати для переробки. Це повністю позбавляє оператора від небезпечної зони, де рухаються важкі тюки. Потім конвеєр подачі використовує тензодатчики для зважування точної кількості волокна, що надходить у пульпер, що дозволяє системі керування дозувати точний об’єм води для розведення, необхідний для досягнення цільової консистенції.
Advanced Process Control (APC) і інтеграція датчиків
Сучасні лінії вимагають інтеграції вбудованих аналізаторів вільності (CSF/SR) і датчиків оптичної консистенції. Алгоритми замкнутого циклу керування автоматично регулюють зазори між пластинами рафінера, використовуючи кіловат або спеціальний контроль навантаження на край. Вони також модулюють клапани розріджувальної води в режимі реального часу. Завдяки цьому млин переходить від відкладених ручних лабораторних випробувань до постійного моніторингу DCS (розподіленої системи керування).
Датчики оптичної консистенції забезпечують миттєвий зворотний зв’язок, на відміну від старих датчиків зсувної сили, які страждають від затримки та механічного зносу. Коли DCS виявляє падіння помолу, він автоматично відкидає пластини рафінера, щоб запобігти надмірному рафінуванню. Цей рівень контролю стабілізує вологу частину папероробної машини, зменшуючи розриви полотна та покращуючи загальну ефективність машини.
ROI та експлуатаційна безпека автоматизації
Термін окупності автоматизації розраховується легко. Комбінати отримують віддачу завдяки зменшенню ручної праці, мінімізації передозування хімічних речовин, зниженню пікових потреб енергії та зменшенню розривів полотна на папероробній машині. Видалення операторів із зони обробки тюків значно зменшує кількість нещасних випадків на виробництві та пов’язану з ними відповідальність. Ви також подовжуєте термін служби тарілок рафінера та ситових кошиків, запобігаючи потраплянню в систему бродячого металу.
Розрахуйте поточні витрати на оплату праці, пов’язані з ручною обробкою тюків і дозуванням хімікатів.
Оцініть річну вартість заміни пластини рафінера та кошика сита через пошкодження металу.
Визначте кількісну вартість простою папероробної машини, спричиненого коливаннями консистенції та розривами полотна.
Порівняйте ці поточні витрати з капітальними витратами на автоматизоване обладнання, щоб визначити графік рентабельності інвестицій.
Система Approach Flow: підготовка мостів і папероробна машина
Деаерація та остаточне просіювання
Система потоку підходу є останнім захистом перед напірним ящиком. Системи деаерації видаляють залучене повітря з матеріалу, що запобігає появі точкових отворів і покращує дренаж на дроті. Кінцеві сита машини працюють при дуже низькій консистенції. У них використовуються кошики з тонкими прорізами, щоб уловлювати будь-які агломерації, накип або сміття, що виникають в останню хвилину, забезпечуючи ідеально рівномірну суспензію волокон, що потрапляє до папероробної машини.
Насос вентилятора є серцем системи підходу. Він змішує густу масу з камери машини з білою водою з дротяної ями, розбавляючи її до кінцевої консистенції напірного ящика (зазвичай від 0,5% до 1,0%). Насос вентилятора повинен працювати з абсолютно мінімальною пульсацією. Будь-які імпульси тиску, створювані робочим колесом насоса, перетворюватимуться безпосередньо на варіації базової ваги кінцевого листа. Ви повинні вибрати насос із розташованими в шаховому порядку лопатками та керувати ним за допомогою частотно-регулюючого приводу, щоб забезпечити точне керування потоком.
Конструкція трубопроводу в підхідному потоці має вирішальне значення. Ви повинні відполірувати внутрішню частину труб з нержавіючої сталі, щоб запобігти зависанню волокон і накопиченню слизу. При прокладці труби слід уникати різких вигинів і раптових розширень або звужень, які створюють турбулентність і спричиняють згортання волокон у нитки або шматки. Кожен компонент у системі потоку підходу повинен надавати пріоритет гідродинамічній стабільності.
Висновок
Перевірте поточне питоме споживання енергії нафтопереробником, щоб негайно визначити можливості енергозбереження.
Оновіть ручну обробку тюків до автоматизованих систем видалення дріт, щоб захистити обладнання та підвищити безпеку оператора.
Встановіть вбудовані датчики консистенції та вільності, щоб увімкнути замкнутий цикл керування та зменшити варіації партій.
Оцініть рух грудної клітини та ємність для зберігання, щоб забезпечити достатню буферність для стабільності машини.
FAQ
З: Яка основна мета підготовки запасів на паперовій фабриці?
A: Він перетворює необроблену целюлозу або відновлений папір на однорідну волокнисту суспензію. Це включає змивання, очищення, просіювання та очищення волокон для відповідності конкретним вимогам міцності та формування кінцевого сорту паперу.
З: Чому целюлоза високої консистенції є кращою для перероблених волокон?
A: Виготовлення целюлози високої консистенції залежить від інтенсивного тертя волокна до волокна, а не механічного різання. Це зберігає довжину волокна, споживає менше енергії та запобігає розщепленню забруднюючих речовин, таких як пластмаса та клейкі речовини, на менші частини, які важче видалити.
З: Як рафінування покращує міцність паперу?
A: Рафінування пропускає волокна між рифленими металевими пластинами. Ця механічна дія фібрилює стінки волокон, створюючи крихітні мікроворсинки, які збільшують площу поверхні. Збільшена площа поверхні забезпечує міцніші водневі зв’язки між волокнами під час формування листа.
З: Яка функція скрині машини?
Відповідь: Коробка машини виконує функцію остаточного змішувального та буферного резервуару перед системою потоку підходу. Він гасить високочастотні коливання консистенції та зазвичай містить достатньо запасу для 1,5–2 годин роботи папероробної машини.
З: Чому необхідна деаерація в системі потоку підходу?
A: Втягнуте повітря в матеріалі спричиняє отвори в паперовому полотні, порушує рівномірне формування аркуша та серйозно перешкоджає дренажу води на формувальній тканині. Деаерація видаляє це повітря за допомогою вакуумної технології.
Питання: що таке липкі наклейки та як їх видалити?
Відповідь: Клейки — це забруднювачі клею, що містяться у переробленому папері, походять від стрічок, етикеток і палітурок. Вони видаляються за допомогою комбінації сит з дрібними щілинами, очищувачів прямого та зворотного ходу та високотемпературних дисперсійних пристроїв.
