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采用工业现场总线的碱回收优化控制系统
2011-11-05 21:41  

一、 项目简介

在国内麦草浆碱回收控制中,本研究成果率先采用了PROFIBUS工业现场总线技术,对蒸发、燃烧、苛化生产过程控制进行了联网监控,为碱回收过程的优化提供了良好的平台;在蒸发工段,采用了“软测量技术”间接测量黑液浓度,以便更好地保持出效浓黑液浓度的稳定;在燃烧工段,使用“步进式搜索自寻优控制原理”,实现了入炉黑液量、送风量、引风量的优化控制,提高了燃烧过程的效率;采用“专家系统”对碱回收炉生产实施安全连锁保护;采用“最优控制”技术,对苛化工段的硝化反映进行了优化控制。

利用该技术,可以使碱回收过程处于稳定、高效的运行状态,能明显降低碱回收成本,有利于碱回收技术的推广。该项目成果已于20063月通过中国轻工业联合会组织的国家级鉴定。20069月又申报了“中国轻工业联合会科学技术奖”。 200612月,获得国家“科技型中小企业技术创新基金”资助。近2年来,已在国内、外造纸厂成功推广10多套。采用PROFIBUS工业现场总线用于碱回收控制系统,将I/O通道分散到实际需要的现场设备附近,使安装和布线的费用开销减少到最低,从而使成本费用大大地节省,系统具有“开放”的通信接口,允许用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备,可方便地构成集中式、集散式和分布式控制系统,对过程信息方便的实现共享,为系统优化构建了强劲的平台;在蒸发工段采用基于“软测量技术”的蒸发工段浓黑液出效浓度串级控制;在燃烧工段采用“步进式搜索自寻优控制原理”对燃烧工段、入炉黑液量、送风量、引风量进行优化控制;在苛化工段实现了消化反应的最优控制;利用SIMATIC PCS7作为平台、初步建立三层结构的制浆、造纸工业CIPSComputer Integrated Processing System)。

目前,在中国市场上活跃的碱回收系统国外供应商有:ABBHoneywellSIEMENS等。我们采用现场总线仪表,使得一次仪表的精确度大大提高,并且采用该优化控制方案后,控制效果也显著增强,因此,本研究成果提供的碱回收优化控制系统基本上可接近国外的碱回收控制水平,目前保持国内领先水平。

本项研究成果适用于对制浆造纸行业碱回收过程的优化控制,特别是准备进行企业信息化建设的大中型纸厂的新建和改造项目,也可用于对进口的以及国内的碱回收过程DCS控制系统进行改造。本研究采用了profibus工业现场总线技术,对碱回收整个系统进行了互联,并在此基础上进行了较为全面的优化控制,是目前使用较多的DCS控制系统的更新换代系统。经过本项目的技术改造后,可实现对碱回收系统进行全面地优化控制,节约回收和运行成本,为企业创造更多的利润。

目前国内一些厂家也提供整套碱回收DCS控制系统,北欧及加拿大的木浆厂的碱回收率可达80%以上。而本套控制系统碱回收率可达到甚至超过80%,黑液提取率约80%。对于规模75t/d,日回收碱约26.7t,满足了工艺要求;整体水平达到国外同类系统的先进水平,成功解决了制浆生产中有机物的污染问题;而且系统组成完善,符合国内制浆企业实情,可靠性高,性能价格比高。

二、经济效益

根据用户测算,使用本系统比原有系统(其它自动化供应商提供的系统及我们在“九五”研发的系统)多回收碱1520%。另外系统的稳定正常运行使消耗减低,油耗大大降低。采用该优化控制方案后,一般可使回收一吨碱的成本低于1100元,这样一来,对于120t/d碱回收装置,按每天回收32t碱来计算,每天就有(1800-1100)×3222400元的收益。

三、市场前景

草浆是我国纸张抄造的主要浆种来源之一,碱回收是解决此类制浆所造成的黑液污染最彻底的方法,同时又可实现资源的循环使用。目前我国造纸工业废水排放量居各类工业废水排放量之首,每年排放约35.3亿吨。而造纸工业的污水主要来自碱法化学浆厂的黑液。黑液的治理目前基本上是采用工艺较为成熟的碱回收方法。近几年,造纸行业的市场景气程度在不断攀升,不断有新系统上马,而碱回收系统就是其中不可缺少的一种,同时由于造纸行业的中小企业纷纷要求对老系统进行改进和更新换代,因此,造纸行业对碱回收控制系统的需求量是很大的。所以本研究成果具有比较广阔的推广应用前景。
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