Автоматизация технологического процесса варки целлюлозы в варочном котле периодического действия

В зависимости от числа регулируемых величин системы подразделяются на одномерные и многомерные.

Одномерной АСР называется система с одной регулируемой величиной.

Многомерными системами называются системы с несколькими регулируемыми величинами.

Многомерные системы в свою очередь подразделяются на системы связанного и несвязанного регулирования.

Существует классификация АСР по функциональному назначению, делящая их на системы регулирования температуры, давления, расхода, уровня и т.п.

1.3 Описание технологической схемы

Принципиальная технологическая схема процесса варки представлена на рисунке 5.

В состав варочной установки входят: ГБЩ - бак-аккумулятор горячего белого щелока, ГЧЩ - бак-аккумулятор горячего черного щелока, ПрЩ - бак промывного щелока, КЩ - бак вытесненного теплого щелока (бак К-щелока), варочные котлы, вымывной резервуар. Трубопровод циркулирующего варочного щелока имеет паровые сопла П.С. для подачи пара высокого давления для нагрева циркуляционного щелока во время варки. Также имеются теплообменники ТП для подогрева поступающего в бак-аккумулятор белого щелока, для охлаждения горячего черного щелока, подаваемого на выпарку из бака-аккумулятора, для догрева содержимого бака белого щелока. Варочный котел имеет циркуляционное сито в нижней части котла, вытеснительное сито в верхней части, кольцевые спрыски для щелока в нижнем конусе.

Теплый белый щелок из цеха каустизации по линии 1 поступает через теплообменник, где подогревается до температуры 155-160 °С горячим черным щелоком, в бак-аккумулятор горячего белого щелока ГБЩ. Догрев содержимого бака-аккумулятора белого щелока осуществляется циркуляцией через теплообменник, в который подается пар высокого давления.

Щепа загружается в котел через загрузочную воронку со шнекового конвейера. Одновременно осуществляется подача пара низкого давления для уплотнения и пропарки щепы и закачка через нижний конус котла теплого щелока на пропитку. На пропитку щелок закачивается из бака промывного щелока ПрЩ. Путем подачи в линию закачки щелока на пропитку по линии 2 холодного белого щелока осуществляется регулирование остаточной щелочности при пропитке. Воздух из котла во время загрузки через вытеснительное сито отсасывается вентилятором через каплеотделитель К. К концу пропитки, когда котел заполнен "под горло", щелоковым насосом создается избыточное давление и котел становится гидравлически заполненным. Происходит "холодная" пропитка щепы под давлением, что очень благоприятно влияет на последующие результаты варки.

В конце пропитки начинается вытеснение пропиточного щелока горячим черным щелоком из бака ГЧЩ. Пропиточный щелок вытесняется в бак теплого щелока КЩ по линии 27. После вытеснения определенного количества пропиточного щелока в котел подается требуемое на варку количество варочного щелока. Для этого горячий белый щелок из бака ГБЩ смешивается с горячим черным щелоком из бака ГЧЩ и подается в котел. Варочный щелок во время закачки проходит через теплообменник, где догревается паром высокого давления до температуры варки, если это необходимо. Вытесняемый щелок с температурой выше 100 °С направляется в бак горячего щелока ГЧЩ.

После закачки горячего варочного щелока температура содержимого котла составляет 155-160 °С. Нагрев варочного щелока во время варки осуществляется подачей пара высокого давления в паровые сопла, установленные на циркуляционном трубопроводе. В фазе варки в варочном котле поддерживается требуемый уровень температуры и давления до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение Н-фактора. Циркуляция осуществляется следующим образом: варочный щелок отбирается через циркуляционное сито в нижней части котла, подогревается паром высокого давления в трубопроводе и возвращается в котел через верхнее вы-теснительное сито и через нижний конус. Температура варки составляет 165 °С. Регулирование концентрации эффективной щелочи во время варки осуществляется подачей горячего белого щелока по линии 8 в циркуляционный трубопровод. Избыток горячего черного щелока возвращается в бак ГЧЩ.

После окончания варки начинается вытеснение горячего варочного щелока холодным промывным фильтратом и теплым щелоком. При этом температура содержимого котла резко снижается и прекращаются химические реакции. Процесс вытеснения начинается с подачи щелока из бака черного щелока КЩ в нижнюю часть котла, чтобы использовать высокую температуру в варочном котле для деактивации комплексных соединений кальция, растворенных в щелоке при пропитке. Окончательное вытеснение проводится с использованием промывного фильтрата, поступающего из бака для вытесняемого щелока ПрЩ. Вытесненный горячий черный щелок направляется в сборник горячего черного щелока по линии 18 для следующей варки, а также на выпарку по линиям 10 и 30. Количество использованного вытесненного щелока соответствует общему объему фильтрата от промывки небеленой массы. В конце ступени вытеснения температура массы в котле ниже 100 °С. После этого давление в котле за счет снижения температуры также снижается до уровня атмосферного. Вымывка массы начинается с подачи промывного щелока в нижний конус котла на разбавление. Масса с концентрацией 5 % откачивается насосом из котла в вымывной резервуар.

В процессе варки сдувки из котла поступают по линии дегазации в бак горячего черного щелока, частично конденсируются, а несконденсировавшиеся парогазы откачиваются вентилятором через терпентинный конденсатор на сжигание вне варочного цеха. Аналогично, все паровые сдувки из щелоковых баков направляются сначала по линии 7 в бак горячего черного щелока, а затем вентилятором откачиваются на сжигание вне варочного цеха.

1 - подача холодного белого щелока; 1а - белый щелок на регулирование а.щ. на пропитку; 2 - пар высокого давления;3 -вытесняемый из котла теплый черный щелок после пропитки; 4 - подача белого щелока на регулирование а.щ. во время варки; 5 - теплый черный щелок на выпарку; 6 - щелок на выпарку; 7 - дегазация баков; 8 - мыло; ТП - теплообменник; Т.В. - теплая вода; Г.В. - горячая вода; П.С. - паровые сопла на трубопроводе циркулирующего варочного щелока; КЩ - бак теплого черного щелока (К-бак).

Рисунок 5 - Принципиальная технологическая схема варки Super Batch-Kоз.

обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
1	Теплообменник	4
2	Бак аккумулятор горячего белого щелока	1
3	Бак аккумулятор горячего черного щелока	1
4	Варочный котел	6
5	Вымывной резервуар	1
6	Каплеотделитель	6
7	Бак вытесненного теплого щелока	1
8	Бак промывного щелока	1
9	Паровые сопла	6
10	Насос	16
11	Массный насос	7
12	Вентилятор	6
- 1 -	Холодный белый щелок
- 2 -	Белый щелок на регулирование а. щ. на пропитку
- 3 -	Горячий белый щелок
- 4 -	Циркулирующий белый щелок
- 5 -	Пар высокого давления
- 6 -	Конденсат
- 7 -	Дегазация баков
- 8 -	Белый щелок на регулирование а. щ. во время варки
- 9 -	Горячий белый щелок на смешение с черным
- 10 -	Черный щелок на выпарку
					1414.08.КП.126.00.СХ
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Елькин А.А.			Схема технологическая варочного отдела сульфат-целлюлозного завода	Лит.	Лист	Листов
Пров.
					АГТУ ХТФ IV -6
Н. контр.
Утв.
Поз. обозначе- ние	Наименование	Кол.	Примечание
- 11 -	Теплая вода
- 12 -	Горячая вода
- 13 -	Черный щелок на нагрев воды
- 14 -	Черный щелок на нагрев белого щелока
- 15 -	Варочный щелок в котел
- 16 -	Циркулирующий черный щелок
- 17 -	Циркулирующий варочный щелок
- 18 -	Горячий черный щелок вытесняемый из котла
- 19 -	Терпентинные сдувки
- 20 -	Щепа
- 21 -	Пар низкого давления
- 22 -	Воздух отсасываемый из котла
- 23 -	Воздух в атмосферу
- 24 -	Масса в вымывной резервуар
- 25 -	Целлюлоза
- 26 -	Теплый щелок на пропитку
- 27 -	Теплый щелок вытесняемый из котла
- 28 -	Сульфатное мыло
- 29 -	Щелок на вытеснение горячего варочного щелока
- 30 -	Щелок на выпарку
- 31 -	Жидкость уловленная в каплеотделителе
		Елькин А.А.			1414.08.КП.126.00.СХ
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный баланс

Исходные данные представлены в таблице 1

Таблица 1 - Исходные данные для расчета материального баланса

Наименование показателей	Единица измерения	Обозначение	Величина показателя	Ссылка на источник
Вид целлюлозы			небеленая хвойная	Задание
Порода древесины			сосна	Задание
Производительность установки по варке	т/сут в.с.ц.	G1	900	Задание
Выход целлюлозы из древесины	%	В	46	3
Насыпная плотность щепы	кг/м3	?1	130	6
Средняя плотность древесины	кг/м3	?2	470	4
Относительная влажность щепы	%	W1	40	3
Расход активной щелочи на варку, ед. Na2O	%	А	18	3
Степень сульфидности белого щелока	%	S	0,25	3
Степень каустизации белого щелока	%	К	0,85	3
Степень восстановления белого щелока	%	R	0,95	3
Концентрация активной щелочи, ед. Na2O	кг/м3	сl	100	3
Концентрация черного щелока, подаваемого на пропитку	%	с2	14	2
Плотность черного щелока, подаваемого на пропитку	кг/м3	d2	1064	2
Концентрация крепкого черного щелока	%	с3	18	2
Плотность крепкого черного щелока	кг/м3	d3	1080	2
Плотность белого щелока	кг/м3	d1	1011	2
Гидромодуль варки		ГМ	4	6
Средняя температура щепы зимой и летом	°С	t2 t'2	-10 +15	3
Температура пропарки	°С	tnp	90	2
Температура варки	°С	tB	165	2
Степень объемного заполнения	пл. м3/м3	a	0,42	3

Страницы: 1, 2, 3, 4