Способ автоматического управления процессом варки целлюлозы Советский патент 1979 года по МПК G05D27/00 D21C3/00 

(54) СГЮСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАРКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Цепыо предлагаемого изобретения является стабилизация- качественных показателей целлюлозы. Постигается вто тем, что определяют рассогласование скорости, изменения действительной температуры в варочном Kofne как функции текущих значений тем ператур в нижней и средней зонах вароч- нотхэ котла и заданной скорости изменения текдтературы, корректируемой в зави симости от концентрации варочного раствора, соЪтиошения количеств щепы и варочного раствора в котпе, причем пере- пап температуры между верхней и нижней зонами котла корректируют в зависимости от величины разности уровней щепы н варочного раствора в корте изме нением соотношения расходов варочного раствора в верхнем и нижнем циркуляцио ном контурах после подогревателя, а подачу пара регулируют в зависимости от величины рассогласования. Предлагаемый способ может быть реализован с помощью двухконтурной системы управления, представленной на сжвглв Основным контуром управления осущес вляют регулирование скорости нагрева содержимЬтчэ котяа. Принцип управления скоростыо изменения среднеиитегральной темпе{)атурой заключается в следующем. H3BecTHOt Что скорость реакции взаимодействия лигнина и варочного раствора формально может быть описана выражением;(1)ш)са) аь

т

JrfH-f

ы,,

е о - -4/1j T.(-T,r. о т - среднеинтегральная температура, Л - радиус цилиндрической части Н - уровень в котле, TI - температура в нижней зоне, 7 - температура в циркуляционном контуре по подогревателя, Ту - температура в верхнем н нижнем ковтурак после подогревател.

Ti(,) T(-%i)

di

+

г,-ъ.

rfz - коицептрпция лигнина, C(t) - концентрация варочного аствора, |( T(t) - коэффициент скорости реакции, зависящий от среднеинтеграл ой температуры Т (t). Расчет среднеинтегральной темперауры следует вести по формуле, предтавленной в общем виде: Т Jff F(T,J,....Tn,H)dV где:f - функция распределения температуры по варочному пространству. 7J, Тп - температура в измеряемых точках по высоте котла, Н - уровень варочнотхэ раствора в котле, V объем варочного раствора в котпе. Моделирование объекта и экспериментальные данные показывают, что распределение температуры по высоте котла между тремя контролируемыми, точками в нижней зоне, циркуляционном контуре по и после подогревателя может быть с достаточной точностью аппроксимироваЬо кусочно-линейной функцией. В аксиальном же направлении котла температурньй градиент практически отсутствует. Тогда, учитывая конфигурацию котла, формула для расчета среднеинтегральной температуры примет вид: j - значение координаты 1-го датчика температуры, значение координаты 2-го датчика температуры, г- высота йижнего конуса котпа, значение координаты датчика температуры. Из формулы (S ) видна четкая связь температурного поля с уровнем жидкости в варочном котае. Остаточное содержание пнгиипа в дре весине {(ши коррелированная с ним жест кость целлюлозы) определяются: .-/f i (Ш, где р - начальная ко щентрация лигнина, i- - текущее время. Зная скорость реакции делигнификаци г и задаваясь начальным содержанием лигнина, из формулы ( Ш ) можно определить ( ). Затем из формулы (I) по значениям и t ( ), а также измеренной концентрации варочного раст вора С (t) рассчитывают требуемый ков фицент скорости реакции как функцию времени. Зная значение КС Т (1.)Л Для каждого момента времени и используя формулу, связывающую К Т (i ) J с температурой:)«П ®, где П - температурный коэффициент, значение которого зависит от вида варки и породы шепы, можно найти функцию температуры от времени и по Т { рассчитать требуемую скорость изменения среднеинтегральной температуры Второй контур автоматического управ ления предназначен для выравнивания скорости реакции делигнификации по высоте котла. Известно, что в верхней зоне варочного котла щепа орошается варочным раствором хуже, чем в середине или нижней зоне. Следствием этого является уменыиение скорости реакции делигнификации в верхней зоне. Скорость реакции зависит не только от концентрации варочного раствора, но и от температуры, перепад температуры регулируют по высоте котла изменением соотношения расходов варочного шелока в верхнем и нижнем циркуляционном, контурах. Способ автоматического управления процессом варки целлюлозы осуществляют следующим образом. Сигналы с датчиков 1,2 и 3 темпегратуры в нижней зоне котла 4 до и пос ле подогревателя 5, а также сигнал с датчика 6 уровня варочного раствора в котле 4 поступают в блок 7 контроля среднеинтегральной температуры варочного раствора. Сигнал с выхода блока 7, пропорциональный срецнеинтегральной температуре 256 полают в блок дифференцирования 8, в котором определяют действительную скорость изменения среднеинтегральной температуры. Сигнал с выхода блока 8, соответствующий действителыгой скорости изменения среднеинтегральной температуры направляют в регулятор скорости нагрева 9, где его сравнивают с заданной величиной. Величину заданной скорости изменения среднеиктегральной температуры определяют в вычислительном блоке Ю по сигналам с датчиков 6 и 11 уровня варочного раствора и щепы в котле 4, сигналу датчика 12 концентрации варочного раствора и заданной скорости реакции делигнификации (вводимой вручную) . По рассогласованию сигналов и действительной скорости изменения средкеин- тегральной температуры регулятором скорости нагрева 9 вырабатывают управляющее воздействие на исполнительный механизм 13 на линии подачи пара в подогреватель 5. Регулирование перепада температур между верхней и нижней зонами варочного котла осуществляют следующим об разом. Сигнал с датчика 11 уровня щепы и с датчика 6 уровня варочного раствора в котле 4 направляют в &IOK сравнения 14. Выходной сигнал блока 14, пропорциональный разности уровней, погдают в вычислительный блок 15, в котором рассчитывают требуемый перепад температур между верхней и нижней зонами котла 4. Выходной сигнал блока 15, пропорциональный требуемому перепаду температур, подают в камеру задания регулятора 16 перепада температур, в котором етх сравнивают с действительным перепадом температур, рассчитанным в блоке сравнения 17 по сигналам с датчика 1 и 18 температуры в нижней и верхней зонах котла н в зависимости от величины рассогласования этих сигналов, вырабатывают задание регулятору соотношения 19 расходов варочного раст . вора в верхнем и нижнем циркуляционном контурах. Регулятор соотношения 19 по рассогласованию между заданным и действительным соотнсхиением расходов варочного раствора в верхнем и нижнем циркуляционном контурах, измеренных датчиками расхода 2О и 21, вырабатывает управляющее воздействие и выдйет его на исполнительный механизм 22 на нижнем циркуляционном контуре варочного раствора.

Настоящий способ позволяет получить целлюлозу заданного качества, увеличить Выпуск качественного целевого продукта, снизить сорность целлюлозы и увеличить выход целлюлозы за счет уменьшения колебаний качественных показателей.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом варки целлюлозы в котлах периодического действия путем регулирования подачи пара для натрева содержимого варочного котла, о т л и ч а ющ я и с я тем, что, с целью стабилизации качественных показателей целлюлозы определяют рассогласование скорости изменения действительной температуры в

варочном котле как функции текуших значений температур в нижней и средней зонах варочного 1{отла и заданной скорости изменения температуры, корректируемой в зависимости от концентрации варочного раствора, соотношения количеств щепы и варочного раствора в котле, причем перепад температуры между верхней и нижней зонами котла корректируют в зависимости от величины разности уровней щепы и варочного раствора в котле изменением соотношения расходов варочного раствора в верхнем и нижнем циркуляционном контурах поене подогревателя, а подачу пара регулируют в зависимости от величины рассогласования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 461193 К 21 С З/ОО.