專利名稱：：高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法
技術領域：
：本發明屬于造紙
技術領域：
，具體地說是高速紙機磨漿系統的優化和節能降耗的一種方法。二、
背景技術：
現在高速文化紙機的車速一般均在1000m/min以上，紙板機車速在600m/min以上。紙料從流漿箱堰板噴出到形成濕紙幅的時間只有幾分之一到幾十分之一秒，紙張質量主要取決于這"瞬間成型"紙幅勻度的好壞，而紙幅勻度又取決于纖維與纖維之間良好的交織。紙料上網前的磨漿系統能改變纖維的纖維形態，使它們分絲帚化，在其表面產生更多的游離羥基，增加了成形過程中纖維與纖維之間的相對結合面積，保證紙張的強度和質量。與普通低速紙機相比，高速紙機的磨漿系統要解決好磨漿產量與磨漿質量之間的矛盾。如果過多地強調產量往往會導致磨漿質量的下降；過多地注重磨漿質量又會導致能量消耗增加，漿料不能連續不斷地供給紙機，影響了生產的正常進行。對高速紙機磨漿系統進行合理的控制、優化，既關系到產品的品質，又關系到產品的能耗、成本。磨漿過程的控制對低速紙機來講，由于產量低，能利用盤磨機設備對纖維進行良好的處理；但對高速紙機來說，非常困難。目前對打漿過程控制在國外已經有20多年的歷史，由于高幅寬、高車速紙機最近幾年才在國內大范圍安裝、生產，對如何解決好磨漿質量、產品品質和能量消耗還處在探索過程中。綜觀磨漿過程的控制主要分為比能量控制、游離度控制和比能量-比齒韌負荷控制三種方式。比能量控制又分自動功率控制、溫差控制和給定單位絕干纖維量(HPD/T)控制。每種控制方式有其利弊，各有所長。比能量控制、游離度控制和比能量-比齒韌負荷控制三種方式的共同特征——選擇某一間接物理量作為控制目標，國外大多數采用HPD/T作為控制方法，國內主要以自動功率控制占主導地位。比能量的弱點在于間接、粗略地反映磨漿過程，對漿料、盤磨齒型等變化對磨漿質量的影響不能真實反映。游離度控制方式是目前唯一的磨漿質量控制系統，使用于紙漿濃度和流量比較穩定的情形。目前國內大多數采用這種系統。比能量-比齒韌負荷控制方式從纖維形態性能、磨漿設備兩方面綜合考慮磨漿系統的好壞，屬于一種二維控制模式，采用了磨漿機轉速調節，節能尤為突出。三、
發明內容針對車速在1000m/min以上的高速紙機，本發明的目的是克服現有磨槳質量與產量之間的矛盾，提供了一種高速紙機磨漿系統的優化節能降耗的方法，該方法采用游離度-比齒韌負荷-功率分配三位一體控制方式，使噸漿磨漿能耗降低了5-10%，纖維細纖維化程度提高了5-10%，成紙內聚力和裂斷長增加了5-10%。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種高速紙機磨槳系統的優化節能降耗方法，其特征在于采用游離度-比齒韌負荷-功率分配三位一體的控制方式，實現磨漿系統的優化節能降耗，具體包括以下步驟A)根據原料種類、產品特點和紙機車速設定磨漿噸耗功率大小范圍和漿料經過磨漿后所需要降低的游離度及漿料流量；B)按照上述設定的數據，由DCS控制磨漿功率分配方式和盤磨串聯方式，并按該方式進行運行；C)在磨漿后對漿料進行纖維分析，濾水性能分析、能量消耗分析、比齒韌負荷和成紙強度性能分析，并得到相關數據；D)將得到的上述相關數據反饋到DCS控制，確定游離度、功率分配，和比齒韌負荷值。E)由DCS按上述確定的數據進行調整，并控制磨漿功率分配和盤磨串聯方式，實現高速紙機磨漿系統的優化節能降耗。上述步驟A)中所述的原料種類為闊葉木纖維、針葉木纖維或機械漿中的一種或兩種漿的混合，所述的產品特點為抄造量48-80g/m2，紙機車速1000-1500m/min，設定磨漿噸耗功率大小范圍為100-200kwh/t漿、所需要降低的游離度為30-200mL和聚料流量為3000ml/min-5000ml/min。上述步驟B)中，磨漿功率分配方式采用兩種一種是磨漿總功率保持不變，另一種方式是保證出盤磨的成漿游離度不變，兩臺盤磨串聯時，以911:11~9的比例把總功率分配到單臺盤磨上，三臺盤磨串聯時，以4~8:5~8:4~8的比例把總功率分配到單臺盤磨上。上述步驟B)中所述的磨漿功率分配以先重后輕即功率分配比例由大到小，兩臺盤磨串聯時，以ll:9把總功率分配到單臺盤磨上；三臺盤磨串聯時，以8:7:5的比例把總功率分配到單臺盤磨上;或以先輕后重，兩臺盤磨串聯時，以9:ll把總功率分配到單臺盤磨上；三臺盤磨串聯時，以4~8:5~8:4~8的比例把總功率分配到單臺盤磨上；上述步驟B)中所述的盤磨串聯方式是兩臺盤磨串聯或三臺盤磨串聯。上述步驟C)中所述的纖維分析是指纖維算術平均長度、質量平均長度、重均平均長度和細小纖維數的分析；所述的濾水性能分析是指纖維10S內濾水毫升數的測定；所述能量消耗是指每噸紙漿游離度降低lml所需要的功率消耗kw/t.mL;所述比齒韌負荷是指單位刀盤長度所做的有效功ks/km;所述成紙強度性能分析是指裂斷長和內聚力的變化。上述步驟D)中所述確定游離度為30-200mL、功率分配，當兩臺盤磨串聯時，以9~11:119或11~9:9~11;三臺盤磨串聯時，以4~8:5~8:4~8比例把總功率分配到單臺盤磨上和比齒韌負荷值為500-1500ks/km。上述的經分析的數據表現為，比齒韌負荷大，盤磨機磨漿強度大，盤磨機發揮的效果好；成紙內聚力和裂斷長大；游離度低；紙料的濾水速度低；能量消耗少。本發明根據所用纖維原料特點，抄造紙種性能要求抄造定量小于70g/m2的紙張，闊葉木纖維和針葉材纖維采用單獨磨漿方式，針葉木纖維采用磨漿強度先輕后重，串聯盤磨機臺數為兩臺。闊葉木采用先重后輕的磨漿方式，串聯盤磨機臺數為三臺；采用先輕后重的磨漿方式，串聯盤磨機臺數為兩臺。抄造定量大于70g/m2的紙張，闊葉木纖維和針葉材纖維采用單獨磨漿方式，闊葉木和針葉木均采用磨漿強度先輕后重的磨漿方式，串聯盤磨機臺數分別為兩臺。磨漿強度的大小以比齒韌負荷SPECIFICEDGELOAD(SEL)的大小來評價。本發明在實施過程中可采用兩種方式實施磨槳系統的優化一是磨漿總功率保持不變，實施上述磨漿方案，以不同的比例把總功率分配到單臺盤磨上；二是保證出盤磨的成漿游離度保持不變，實施上述磨漿方案，以不同的比例把總功率分配到單臺盤磨上。分析纖維形態、成紙性能和能量消耗的變化，再調整盤磨串聯方式、磨漿強度和磨漿功率分配方式。與現有技術相比，本發明綜合運用游離度、功率分配和比齒韌負荷控制方式，根據紙張定量的變化，以及纖維原料的差異，利用DCS控制靈活調整盤磨機的磨漿方式如磨漿比壓、功率分配和組合等，維持紙機生產正常的車速和產量，以達到在最低能量消耗情況下紙張最佳的強度性能，實現了磨漿系統優化和節能降耗。四附圖1是本發明所述工藝流程圖。五具體實施方式實施例l:闊葉漿三臺盤磨串聯抄造67g/m2低定量紙種1、原料采用闊葉木纖維，產品抄造定量為67g/m2,紙機車速為1400m/min，保持設定的磨漿總功率一定140kwh/t漿，漿料游離度降低值設定為70ml，漿料流量3500ml/min。2、通過DCS設定輸入的磨漿總功率保持不變140kwh/t漿。采用三臺盤磨串聯的磨漿方式，磨漿功率分配到單臺盤磨的比例為5:7:8和8:7:5。3、磨漿后進行纖維形態、濾水性能、成紙強度性能分析、能量消耗分析和比齒韌負荷分析。(1)纖維形態分析利用FQA(FIBERQUALITYANALYSIS)纖維分析儀對不同功率分配后的纖維進行分析，數據如表1所示表1纖維形態分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>采8:7:5的功率分配方式，纖維長度最長，細小纖維含量最低。說明該功率分配方式有助于保護纖維長度。(2)對濾水速度的影響三臺盤磨串聯時，8:7:5的功率分配方式，漿料實際達到的游離度最低；紙料的濾水速度下降，見表2。表2:網部濾水速度比較功率分配比例5:7:88:7:5成漿游離度mL419405初始10s內的濾水450420速度m!7s(3)功率分配后的物性分析磨漿功率分配到單臺盤磨比例為5:7:8或8:7:5，兩種情況顯示8:7:5的功率分配成紙內聚力和裂斷長均為最大，見表3。表3:成紙強度性能比較功率分配比例5:7:88:7:5裂斷長km5.25.31內聚力kg.cm1.331.52(4)功率分配后磨槳能耗的比較兩種不同組合盤磨機能耗之比較，依次分別為0.07209、0.07184kw/t.mL，在設定輸入功率一定的情況下，8:7:5磨漿功率分配比例能量消耗最少。(5)比齒韌負荷分析不同功率分配比例的條件下，比齒韌負荷(Specificedgeload)能反映盤磨機總體磨聚效能的發揮。只要每臺盤磨機的功率分配不同，比齒韌負荷就會增加，盤磨的磨漿作用就會增強。磨漿功率分配到單臺盤磨比例為5:7:8和8:7:5兩種情況，比齒韌負荷分別為937、1002ks/km，采用8:7:5磨漿功率分配比例的比齒韌負荷最大，盤磨機磨漿強度最大，盤磨機發揮的效果最好。4、由此確定DCS精確控制參數為磨漿功率分配采用8:7:5、磨漿功率為140kwh/t漿和游離度下降為70ml。5、在設定的總功率一定140kwh/t的情況下，采用闊葉木纖維抄造定量67g/m2紙張，采用8:7:5的功率分配方式，即對闊葉短纖維采用先重后輕的磨漿方式，采用三臺盤磨串聯磨漿方式，保持設定的磨漿總功率一定140kwh/t漿)，漿料游離度降低設定為70ml，比齒韌負荷最大，消耗的能量最低，成紙強度最好。實施例2:闊葉漿兩臺盤磨串聯抄造48g/m2低定量紙種1、原料采用闊葉木纖維，產品抄造定量為48g/m2，紙機車速為1400m/min，設定的磨漿總功率為150kwh/t漿，漿料游離度降低值設定為80ml。2、通過DCS設定輸入的磨漿總功率保持不變150kwh/t漿。采用兩臺盤磨串聯的磨漿方式，磨漿功率分配到單臺盤磨的比例為9:ri和ri:9。調整盤磨機的進刀距離，保證盤磨出口處漿料游離度340ml不變。3、磨漿后進行纖維形態、濾水性能、成紙強度性能分析、能量消耗分析和比齒韌負荷分析。(1)纖維形態分析利用FQA(FIBERQUALITYANALYSIS)纖維分析儀對不同功率分配后的纖維進行分析，數據如表4所示表4纖維形態分析<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用9:ll功率分配方式，纖維長度最長，細小纖維含量最低，說明該功率分配方式有助于保護纖維長度。(2)對濾水速度的影響兩臺盤磨串聯時，不同功率分配方式紙料濾水速度的比較，見表5。表5:網部濾水速度比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用9:ll的磨槳功率分配方式，在成漿游離度相同的情況下，其濾水速度最快。(3)功率分配后的物性分析磨漿功率分配到單臺盤磨比例為9:ll和ll:9，成紙的強度指標如表6所示表6:成紙強度性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>9:11的功率分配比例顯示成紙內聚力和裂斷長均為最大。(4)功率分配后磨漿能耗的比較兩種不同組合盤磨機能耗之比較，依次分別為0.0812、0.0829kw/t.mL，在設定輸入功率一定的情況下，9:ll磨漿功率分配比例能量消耗最少。(5)比齒韌負荷分析磨漿功率分配到單臺盤磨比例為9:11和11:9兩種情況，比齒韌負荷分別為1067、1038ks/km。采用9:11磨漿功率分配比例的比齒韌負荷最大，盤磨機磨漿強度最大，盤磨機發揮的效果最好。4、由此確定DCS精確控制參數為在成漿游離度一定的情況下，磨漿功率分配采用9:11，磨漿功率為150kwh/t漿和游離度下降為80ml。5、在設定成聚游離度340mL—定的情況下，采用闊葉木纖維抄造定量48g/m2紙張，采用9:ll的功率分配方式，采用兩臺盤磨串聯磨漿方式，即對闊葉短纖維采用先輕后重的磨漿方式，比齒韌負荷最大，消耗的能量最低，成紙強度最好實施例3:機械漿混合針葉漿兩臺盤磨串聯抄造80g/m2高定量紙種1、原料采用機械漿混合針葉木纖維，產品抄造定量為80g/m2，紙機車速為1400m/min，設定的磨漿總功率為180kwh/t漿，漿料游離度降低值設定為100ml。2、通過DCS設定輸入的磨漿總功率保持不變180kwh/t漿。采用兩臺盤磨串聯的磨漿方式，磨漿功率分配到單臺盤磨的比例為11:9和9:11。3、磨漿后進行纖維形態、濾水性能、成紙強度性能分析、能量消耗分析和比齒韌負荷分析。(1)纖維形態分析利用FQA(FIBERQUALITYANALYSIS)纖維分析儀對不同功率分配后的纖維進行分析，數據如表7所示表7纖維形態分析<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>采用9:11的磨漿功率分配方式,對針葉材纖維的切斷作用最弱，產生的細小纖維含量最少.(2)對濾水速度的影響兩臺盤磨串聯時，不同功率分配方式紙料濾水速度的比較，見表8。表8:網部濾水速度比較功率分配比例9:1111:9成漿游離度mL398402初始10s內的濾水486.458速度mL/s采用9:11的磨漿功率分配方式，濾水速度最快。(3)功率分配后的物性分析磨漿功率分配到單臺盤磨比例為9:ll和ll:9，成紙的強度指標如表9所示:表9:成紙強度性能比較功率分配比例9:1111:9裂斷長km6.886.65內聚力kg.cm7.287.139:11的功率分配比例顯示成紙內聚力和裂斷長均為最大。(4)功率分配后磨漿能耗的比較兩種不同組合盤磨機能耗之比較，依次分別為0.0955、0.0966kw/t.mL，在設定輸入功率一定的情況下，9:ll磨漿功率分配比例能量消耗最少。(5)比齒韌負荷分析磨漿功率分配到單臺盤磨比例為9:11和11:9兩種情況，比齒韌負荷分別為1154、1138ks/km。采用9:11磨漿功率分配比例的比齒韌負荷最大，盤磨機磨漿強度最大，盤磨機發揮的效果最好。4、由此確定DCS精確控制參數為在成漿游離度一定的情況下，磨漿功率分配采用9:11，磨漿功率為180kwh/t漿和游離度下降為100ml。5、在設定磨漿功率180kwh/t—定的情況下，采用針葉木纖維配抄造定量80g/V紙張，采用9:ri的功率分配方式，采用兩臺盤i串聯磨漿方式，即對機械漿混合針葉長纖維采用先輕后重的磨漿方式，比齒韌負荷最大，消耗的能量最低，成紙強度最好。綜上所述，可以歸納為101、抄造低定量紙張針葉漿磨漿線盤磨機~~盤磨機磨漿方式磨漿比壓(功率)先輕后重闊葉漿磨漿線盤磨機~"盤磨機^盤磨機磨漿方式磨漿比壓(功率)先重后輕盤磨機—_^盤磨機磨漿方式磨漿比壓(功率)先輕后重2、抄造高定量紙張針葉槳磨漿線盤磨機一"盤磨機磨漿方式磨漿比壓(功率)先輕后重闊葉漿磨漿線盤磨機一~盤磨機磨漿方式磨漿比壓(功率)先輕后重權利要求1、一種高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于采用游離度-比齒韌負荷-功率分配三位一體的控制方式，實現磨漿系統的優化節能降耗，具體包括以下步驟A)根據原料種類、產品特點和紙機車速設定磨漿噸耗功率大小范圍和漿料經過磨漿后所需要降低的游離度及漿料流量；B)按照上述設定的數據，由DCS控制磨漿功率分配方式和盤磨串聯方式，并按該方式進行運行；C)在磨漿后對漿料進行纖維分析，濾水性能分析、能量消耗分析、比齒韌負荷和成紙強度性能分析，并得到相關數據；D)將得到的上述相關數據反饋到DCS控制，確定游離度、功率分配和比齒韌負荷值；E)由DCS按上述確定的數據進行調整，并控制磨漿功率分配和盤磨串聯方式，實現高速紙機磨漿系統的優化節能降耗。2、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于在步驟A)中所述的原料種類為闊葉木纖維、針葉木纖維或機械漿中的一種或兩種漿的混合，所述的產品特點為抄造量48-80g/m2，紙機車速1000-1500m/min，設定磨漿噸耗功率大小范圍為100-200kwh/t漿、所需要降低的游離度為30-200mL和漿料流量為3000ml/min-5000ml/min。3、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統優化節能降耗方法，其特征在于在步驟B)中，磨漿功率分配方式采用兩種一種是磨漿總功率保持不變，另一種方式是保證盤磨出口成漿游離度不變，兩臺盤磨串聯時，以911:11~9的比例把總功率分配到單臺盤磨上，三臺盤磨串聯時，以4~8:5~8:4~8的比例把總功率分配到單臺盤磨上。4、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于在步驟B)中所述的磨漿功率分配以先重后輕即功率分配比例由大到小，兩臺盤磨串聯時，以ll:9把總功率分配到單臺盤磨上；三臺盤磨串聯時，以8:7:5的比例把總功率分配到單臺盤磨上；或以先輕后重，兩臺盤磨串聯時，以9:ll把總功率分配到單臺盤磨上；三臺盤磨串聯時，以5:7:8的比例把總功率分配到單臺盤磨上。5、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于在步驟B)中所述的盤磨串聯方式是兩臺盤磨串聯或三臺盤磨串聯。6、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于在步驟C)中所述的纖維分析是指纖維算術平均長度、質量平均長度、重均平均長度和細小纖維數的分析；所述的濾水性能分析是指纖維10S內濾水毫升數的測定；所述能量消耗是指每噸紙漿游離度降低lml所需要的功率消耗kw/t.mL;所述比齒韌負荷是指單位刀盤長度所做的有效功ks/km;所述成紙強度性能分析是指裂斷長和內聚力的變化。7、根據權利要求1所述的高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，其特征在于在步驟D)中所述確定游離度為30-200mL、功率分配，當兩臺盤磨串聯時，以911:11~9或119:9~11;三臺盤磨串聯時，以48:58:4~8比例把總功率分配到單臺盤磨上和比齒韌負荷值為500-1500ks/km。全文摘要本發明公開了一種高速紙機磨漿系統的優化節能降耗方法，采用游離度-比齒韌負荷-功率分配三位一體控制方式，首先根據原料種類、產品性能特點和紙機車速設定磨漿噸耗功率大小、漿料經過磨漿后所需要降低的游離度和漿料流量；然后DCS控制不同的磨漿功率分配和盤磨串聯方式；再對磨漿后結果進行綜合分析，并得到相關數據；將數據反饋到DCS控制進行綜合處理，得到優選數據；最后DCS按優選數據進行調整，控制不同的磨漿功率分配和盤磨串聯方式，實現高速紙機磨漿系統的優化與節能降耗。與現有技術相比，本發明綜合運用游離度、功率分配和比齒韌負荷控制方式，以達到在最低能量消耗情況下紙張最佳的強度性能，實現了磨漿系統優化節能降耗。文檔編號D21D1/20GK101250828SQ200810023820公開日2008年8月27日申請日期2008年4月16日優先權日2008年4月16日發明者吳國泉,宜景,李忠正,王仁榮申請人:南京林業大學