Краткое описание технологического процесса и оборудования

Варочные котлы оснащаются большим количеством средств контроля и управления параметрами технологического режима варки, аппаратурой дистанционного управления.

На рис 1.83 представлена функциональная схема автоматизации процесса непрерывной варки целлюлозы в двухсосудном варочном котле типа Kamur с парожидкостной фазой. Пропаренная щепа из пропарочной камеры и варочный щёлок подаются с помощью ПВД и насоса высокого давления в загрузочное устройство отдельно установленной пропиточной колонны 1. Пропиточная колонна предназначена для глубокой жидкостной пропитки щепы варочным щёлоком под высоким давлением. В период пуска требуемое гидравлическое давление устанавливается с помощью регулятора PIC-1, осуществляющего сброс избытка щелока в нижний испарительный циклон. В дальнейшем, клапан регулятора PIC-1 закрыт и работает лишь как предохранительный клапан.

Уровень щепы в верхней части колонны контролируется, с помощью вращающейся штанги LRA-2, приваренной к шнеку загрузочного устройства. Для контроля уровня используется также значение силы тока нагрузки загрузочного шнека.

Щепа выгружается из пропиточной колонны разгрузочным устройством 5, транспортируется щёлоком от насоса загрузочной циркуляции в загрузочное устройство 6 варочного котла 12. Количество щепы, подаваемой из колонны в котел, регулируется изменением числа оборотов шабера разгрузочного устройства и изменением расхода щелока через спрыски. Задаваемое число оборотов шабера и расход щёлока на спрыски поддерживаются соответствующими регуляторами SIC-3 и FIC-4.

Загрузочное устройство варочного котла имеет вертикальный вращающийся шнек, помещенный в цилиндрическое сито. Щепа подается в нижнюю часть, перемещается вверх с помощью шнека и пересыпается в котел. Распределение подачи щёлока в колонну и в загрузочный трубопровод осуществляется дистанционным управлением степени открытия клапана HI -5. Нагрев транспортирующего щёлока в загрузочной циркуляции до заданной температуры производится с помощью регулятора TRC-6, воздействующего на подачу пара в подогреватель 2. В транспортирующей циркуляции контролируется давление PIA-7, расход щёлока FIA-8 с сигнализацией предельных значений и температура щёлока до подогревателя TR-12.. При уменьшении расхода щёлока ниже допустимого предела шабер разгрузочного устройства котла останавливается.

Уровень жидкости в цилиндрическом сите загрузочного устройства котла контролируется и поддерживается постоянным регулятором LI СА-9.

В верхнюю часть котла подается острый пар высокого давления для дальнейшего нагрева в паровой фазе пропитанной щепы. Нагрев щепы до заданной температуры осуществляется с помощью регулятора TRC-14 путем изменения расхода пара в верхнюю часть котла.

Для поддержания постоянного давления предусматривается регулятор PRC-16, осуществляющий сброс парогазовой смеси из верхней часты котла в пропарочную камеру. При этом давление обычно поддерживается на 0,05...0,10 МПа выше давления насыщенного пара, соответствующего задаваемой температуре в паровой фазе, чтобы не допустить вскипания щелока внутри котла. Если в установке возникают ситуации, когда количество нейтральных газов и пара недостаточно для достижения желаемого давления, то включается в работу второй регулятор давления PRC-17. Этот регулятор за счет подачи через регулирующий клапан сжатого воздуха от компрессора 7 поднимает давление вверху котла до требуемого значения. Обычно давление в воздушном резервуаре компрессора поддерживается на 0,2,..0,3 МПа выше, чем давление в котле. Следует отметить, что подача воздуха от компрессора должна производиться как можно реже, так как воздух оказывает негативное влияние на процессы пропитки, нагрева и варки щепы. Кроме регуляторов PRC -16, PIC -17 давление вверху котла контролируется манометрическим датчиком Р I -18.

Уровень щепы в паровой фазе котла контролируется радиоактивной измерительной системой LRA -19, непрерывно фиксирующей границу раздела паровой и твердой фаз в верхней части котла. Для предупреждения перегрузки шнека загрузочного устройства котла предусмотрен радиоактивный сигнализатор верхнего допустимого предела уровня щепы в котле LA -20.

Из зоны паровой фазы щепа поступает в зону жидкостной фазы, где продолжается ее дальнейшая варка. Уровень жидкости в котле поддерживается ниже уровня щепы. Разница между уровнями щепы и щёлока должна находиться в пределах 1,0..1,5м. Управление уровнем жидкости в котле может быть реализовано по каскадной схеме, в этом случае выход с регулятора уровня жидкости в котле LIС-22 подается в качестве задания регулятору FIC-23 расхода щелока, отбираемого из котла в верхний испарительный циклон 8.

Окончательный нагрев щепы в жидкой фазе до температуры варки производится в зоне варочной циркуляции. Щелок из котла отбирается через периферийные сита, нагревается в поверхностном подогревателе 3 до заданной температуры и возвращается в зону по центральной трубе. Заданные температуры щелока на выходе из теплообменника и расход щелока в нагревательной циркуляции поддерживаются регуляторами TRC-25 и FIC-26.

Промывка целлюлозной массы осуществляется промывным щёлоком, движущимся вверх по котлу от самой нижней части котла до зоны отбора щелока в испарительные циклоны. Нагрев промывного щелока до температуры 125... 135 °С производится в подогревателе нижней промывной циркуляции 4. Заданная температура щелока на выходе из подогревателя поддерживается регулятором TRC-23 за счет изменения расхода пара в подогреватель. Расход циркулирующего щелока регулируется расходомером FIC-34.

Промывной щёлок подается через донные и горизонтальные спрыски в нижнюю часть котла и в линию выдувки через дистанционно управляемый клапан HI-35. Количество промывного щелока регулируется регуляторами расхода FIC-36, FIC-37

Выгрузка массы из нижней части варочного котла осуществляется с помощью шабера разгрузочного устройства. Число оборотов шабера регулируется электронным регулятором SIC-38 в пределах 3,0...6,0 об/мин, что позволяет изменять концентрацию и количество выдуваемой массы. Для управления расходом и концентрацией массы в линиях выдувки используются регуляторы с электромагнитными расходомерами FRC-39, FRC-40 и измерители концентрации массы QR-41, QR-42.

Для оперативного контроля температурного режима варки целлюлозы устанавливается ряд температурных датчиков в различных точках по высоте котла.

Все теплообменники оснащаются регуляторами уровня конденсата в конденсационных горшках.

Контроль стационарности движения щепы по варочному котлу и обнаружение «зависаний» щепы и массы на циркуляционных ситах, ситах отбора щелока в испарительные циклоны осуществляется с помощью измерений перепадов давлений датчиками DPIA -49, DPIA -50, DPIA -51, DPIA - S 2 на этих ситах. Суммарный расход пара высокого давления на подогрев щелока в теплообменниках зон нагревательных циркуляции контролируется расходомером FR -58.

Выдуваемая из котла масса по одной из двух линий обычно направляется либо в выдувной резервуар, либо в диффузор 9 для дальнейшей промывки. На рис. 1.83 показан установленный на поддиффузорной ёмкости 10 двухступенчатый промывной диффузор, работающий под атмосферным давлением. Промывной щёлок с первой ступени промывки диффузора направляется в бак фильтрата 11. Основное количество фильтрата из бака используется для промывки целлюлозы в варочном котле. Небольшая часть смешивается с крепким черным щёлоком из нижнего испарительного циклона я направляете на выпарку.

Для успешного управления варочными котлами необходимо понимание взаимосвязи многочисленных параметров технологического режима, знание теоретических основ непрерывной варки целлюлозы, опыт работы. Поэтому обслуживающий персонал - операторы варщики - должны иметь техническое образование и высокую квалификацию.