采用Profibus现场总线的碱回收集成优化控制系统.pdf

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1、420化工自动化及仪表第38卷采用Profibus现场总线的碱回收集成优化控制系统汤伟1’2戴庆瑜‘王孟效2许宝华2陈玉钟2(1．陕西科技大学工业自动化研究所，西安710021；2．陕西西微测控工程有限公司，陕西咸阳712081)摘要提出一套基于Profibus现场总线的碱回收集成优化控制系统，该控制系统可使碱回收生产过程长期处于稳定高效、低成本的状态下运行。重点阐述了系统中采用的黑液波美度在线软测量、燃烧过程步进式搜索自寻优优化、苛化工段石灰加入量的动态矩阵控制(DMC)等测量和优化控制算法。关键词碱回收过程Profibus现场总线软测量集成优化DMC中图分类号TP27

2、3文献标识码A文章编号1000．3932(2011)04-0420-07随着国家环保力度的加大和废水排放标准的提高，造纸工业的废水处理成本也越来越大¨’2。。碱法制浆每生产1t漂白化学浆大约产生8—12m3黑液，COD浓度在80—1209／L¨1。碱回收用于处理碱法制浆产生的黑液，将黑液蒸发浓缩后进行燃烧，一方面可回收热能产生蒸汽，另一方面产生的炉灰经处理后形成原料碱回收利用，是当今彻底根治黑液污染、实现工业碱和蒸汽循环利用的最有效方法"’41。但是这一技术在过去较长一段时间里未能推广应用，一方面是因为一次性投资大，对于规模为100tYd的碱回收装置，一般约需投资3600

3、万元以上；另一方面是因为麦草浆黑液含硅量高、粘度大、发热量低，在燃烧过程中需不时添加重油或天然气助燃，致使碱回收成本高，投资回收慢(约需8a)，从而成为推广碱回收技术的瓶颈¨1。随着碱回收工艺、设备的改进以及自动控制技术的提高，使得碱回收车间运行扭亏为盈，许多以草浆为原料的浆纸企业纷纷主动上碱回收生产线。笔者在分析蒸发、燃烧及苛化3个工段的控制要点和优化难点之后，提出了一套基于Profibus现场总线的碱回收集成优化控制系统，该系统可使碱回收生产过程长期处于稳定高效、低成本的运行状态，在生产中不再需要添油加汽，使运行成本由1600元／t碱减少到1000元／t碱，从而只需3

4、．5a左右便可回收全部投资。1碱回收测控难点及集成优化控制方案1．1碱回收工艺流程及控制难点分析碱回收生产过程包括从纸浆洗涤过程提取黑液、黑液的蒸发浓缩、浓黑液的燃烧、熔融物的溶解苛化和从苛化产生的碳酸钙中回收石灰等基本工序∞dJ。因此，碱回收车间一般包括蒸发、燃烧和苛化3个工段。蒸发工段将稀黑液蒸发、浓缩作为燃烧工段的燃料；燃烧工段将浓黑液燃烧产生蒸汽和绿液；苛化工段用白液将绿液苛化，生产烧碱。其一般工艺流程如图1所示。从蒸煮锅中出来的悬浮于黑液中的纸浆经黑液提取工段(即洗涤工段)处理后得到固物含量在15％以下的稀黑液，进入碱回收蒸发工段的稀黑液经多效真空蒸发和烟气蒸发

5、后变成45％一50％的浓黑液；浓黑液被喷人碱回收炉进行燃烧，有机物燃烧产生的热能通过烧锅炉产生蒸汽，用于黑液蒸发或发电，熔融状的无机物溶于水生成“绿液”(主要成分碳酸钠)；在苛化工段，将石灰加入“绿液”生成“白液”(主要成分烧碱和硫化碱)和“白泥”(主要成分碳酸钙)，“白液”回收用于浆料蒸煮，经煅烧生成石灰被重新用于苛化。从控制角度而言，上述碱回收工艺存在如下控制难点：a．在蒸发工段，其主要任务是要保证送往燃烧工段的黑液浓度需要稳定在45％左右，否则由于燃料浓度的过大波动会造成燃烧过程的不稳定，甚至停炉。目前，黑液浓度的测量方式是离线间接式的测量，在线调节的频率依赖于化验

6、员取收稿日期：2011-01-27(修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(30972322)；陕西省重大科技创新专项基金资助项目(2009ZKC01-31)*4m*“#镕mPnlGbu，m*n＆∞tH*mm****《‰洋的间隔”发能够用r在纯测赶的仪是是稳定出被黑渣浓度、¨能降耗的戈键i懋隧7目I碱目收过程典型I艺^程}毒目b在燃烧工段燃烧效率．绿液产耻栅维度和燃烧I．段时涮控In】路比较多．采用CPU412怍是柠制的芰键耜难点。保l￡井优化燃烧效事．需为r化中m控村器．苛化工殷的测挖同蹄柑对鞍要报据入炉黑液城米优化避风时Ⅻ引M讨由于p．采用cI，1J315-21)

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