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电磁流量计在造纸厂一整套系统中循环应用
江苏仪表生产基地   2018-07-18 13:13
我国造纸行业的发展一直受到原材料方面的限制,随着世界环保要求的增强,对森林树木的保护提高,木浆占原材料的比例越来越小。目前,据2014年中国纸业内统计,占比例75%的造纸企业主要的制浆原料是废纸浆,尤其以美废为主。现代造纸工业是一个资金、技术、能源密集化,生产大规模化的产业,具有生产连续性强、工艺流程复杂、能源消耗高、原材料处理量大、污染负荷重、投资大的特点。随着中国工业化进程的加剧,环境污染日益加重,水资源消耗量较大。多数造纸企业已采用零污染、零排放工艺。
对于造纸厂,流量测量和控制比较重要。对进入抄纸机的纸浆流量进行测量,电磁流量计可以与浓度计配合作为纸张定量控制的前馈;在配浆系统中对纸浆进行测量,电磁流量计可以实现纸浆配比的连续或断续控制等。目前,国内的大中型造纸企业已逐步使用电磁流量计代替传统的差压流量计,虽然在国外某些重要的小流量计量一部分采用了科里奥利质量流量计,但电磁流量计还是占着造纸行业液体计量的主导地位。这是因为电磁流量计的测量不受流体的密度、温度、压力、粘度、雷诺数以及在一定范围内电导率变化的影响;它的测量范围很大,可以涵盖紊流和层流两种速度分布状态,这是差压式流量计、涡轮式、涡街等流量计不能比拟的。对于纤维悬浮液,电磁流量计可以有效地抑制噪声波动,提高流量测量的精确度。由于电磁流量计结构简单,无活动部件和阻碍被测介质流动的扰动件和节流件,不会发生管道堵塞、磨损等问题。当被测介质在传感器测量管内流动时,几乎无压力损失,仅消耗10~20W的电功率,这点对于工厂来说,能够显著节省能耗,可以严格地控制环境污染物的排放。
电磁流量计生产厂家,从对电磁流量计的生产、组装、标定、校验检测、包装出库到售后等每一环节技术做到严谨可靠。公司采用先进的自动化设备,高精度的水标装置,防雷电保护设计和高效抗干扰电路,提供用户可选用的高级防噪技术功能,并通过系统的自动化生产工艺流程,保证给用户提供一套高精度、高质量以及高防噪性的电磁流量仪表。
现代造纸主要的基本过程是—制浆和造纸。制浆就是利用化学或机械的方法,或两者结合的方法,使植物纤维原料离解,变成本色浆(未漂浆)或漂白纸浆的生产过程。造纸则是把悬浮在水中的纸浆纤维,经过各种加工结合成合乎各种要求的纸页。当今制浆造纸生产过程化的发展与应用,已在提高劳动生产率、稳定产品质量、减少消耗、降低成本、改善劳动条件、保证安全生产、消除环境污染等方面起着不可估量的作用。而在整个造纸工艺中,电磁流量计基本上在所有的工段都有使用。
 
智能电磁流量计在造纸厂浆料废水处理系统中的突出应用
一、配浆备料过程
备料工段主要任务是将不同的原料制成浆料,采用的原料主要有机械浆、化学浆、脱墨浆、漂白化机浆。无论是本色浆还是漂白浆,电磁流量计在制浆过程中主要是参与对打磨浆、水和酸或碱的流量测量。一般经过机械打磨后浆料的温度要达到80℃,当以木材或草料等材料作为原料制浆时往往还要经过蒸煮工艺。由于蒸煮液为碱如Ca(OH)2或NaOH溶液,浆液均呈碱性,因此对测量仪表提出了较高要求。一般电磁流量计多采用耐高温的聚四氟乙烯衬里,耐腐蚀性强的电极材质,并采用分体型结构安装。
在浆液配比过程中各厂家为得到不同质量的纸张,采用不同和的浆液配比浓度,但往往由于一种浆料的细微差别而导致成品不合格,从额头造成更大的物料和经济损失。所以各造纸厂在每一根参加配比的管道上都装有电磁流量计测量流入配浆总管的浆料瞬时和总量流量,同时还在配浆管的下端都安装在线浓度计以检测配浆效果。如果一旦设定的浓度有偏差,立即调节阀门的开度以调整相应的浆料流量。这里要求电磁流量计的精度高,并具有良好的重复性和动态响应性。
对于废纸非脱墨浆,电磁流量计主要用来根据浆料的浓度计量打浆用水量。通过电磁流量计精确的测量能够更好地控制打浆度,稳定地调节浆料浓度,为纸浆以后的成形提供良好的前提保障。对于大型的造纸企业,打浆用水一般都是经循环回收后的水,这种水对电磁流量计的要求不高,一般选用聚四氟乙烯衬里和316L电极即可。
 
二、稀释浆料
纸料调量的目的在与按造纸机的车速和定量的要求提供连续不断的稳定的供浆绝干量,稀释的目的则是按照造纸机抄造的要求,将纸料稀释到适合的浓度,以便在抄造过程中形成均匀的湿纸页。在一般情况下,调量和稀释是同时进行的。纸料稀释一般使用网布的浓白水,以节约用水、回收白水中的物料及能量,并减少对环境的污染。
原木或废纸经过打浆变成所需的纤维浆料,废纸打浆后进行洗涤漂白处理,这时电磁流量计主要测量介入打浆后的加水流量。水大多为四周的江河水稍加处理后就介入运行,所以水质较差,但没有腐蚀性,电磁流量计采用常规的橡胶衬里和不锈钢电极即可。
 
三、优化蒸煮器中的浆水平衡
稳定精确的流量测量是提高连续蒸煮器性能的关键,更好的测量应该允许用户将循环管道中蒸煮温度浮动降到最小,在抽提管道中实现精确的浆水平衡,并控制喷放管道中产生的纸浆量。
化学法制浆有两类:碱法和亚硫酸盐法。在这两类方法中,氢氧化钠是主要的蒸煮的活性化学药剂,在硫酸盐法中还包含硫化钠。对于有碱回收的工厂,由于白液浓度高,在蒸煮前必须用水或黑液加以稀释,混合均匀、浓度一致后再进行送液。电磁流量计在这个工段主要是控制用于稀释的水量或黑液量,精确地控制浆料的液比,有效地控制造纸厂的进水量,节约控制造纸厂的电能消耗。
如KP连续蒸煮器内极度高温、高压和具有高浆料含量的腐蚀性碱性液体的环境,要求电磁流量计能耐受极其苛刻的蒸煮器条件。CISSON公司的工程师开发了PFA衬里电磁流量计,它能耐受蒸煮条件。为防止衬里蠕变,开发了一种新型插入式电极。此外,它还具有一套特别的接地环,以防极端条件下进气道内径变形。采取了一系列措施后,新型“蒸煮器电磁流量计”能在极端高温/高压条件下(170℃和1.3MPa)稳定精确的测量流量。
 
四、筛选、洗涤和漂白工段
废纸是重要的可再生资源,废纸的回收利用是解决造纸工业面临的原料短缺、能源紧张和污染严重等三大问题的有效途径。近十年来,世界各国高度重视废纸资源的利用,废纸的回收率和利用率逐年增长,处理废纸的技术不断改进和完善,用废纸浆制成的纸和纸板的产量和品种也逐年增多。通常国内有不少企业采用废纸制浆,即将废纸打浆后再进行洗涤漂白处理,这里电磁流量计主要测量参与打浆后的加水流量以及渣排放的控制。水大多为附近的江河水稍加处理后就参与运行,所以水质较差,但没有腐蚀性,CISSON技术人员推荐客户一般选用常规的橡胶衬里和316L电极就可满足测量条件。
为了将经过印刷的废纸变成满足生产要求的白纸浆,提高废纸浆的使用价值和生产的纸张级别,需要从废纸中除去油墨。为了破坏印刷油墨对纤维的粘附,需要加入一些化学品,在适当的温度和机械作用下,将油墨从纤维上分离出来。参与脱墨过程的脱墨剂(常见的脱墨剂有NaOH、Na2CO3、Na2SiO3和H2O2)大多数都是碱性和腐蚀性强的添加助剂,电磁流量计最好选用化学性能稳定、耐腐蚀性强的PTFE衬里,哈氏合金B电极。不过针对不同的生产线及特定的添加物,可以选用适合的电磁流量计测量。
混浆配料过程中各种化学药品的控制直接影响抄造纸的质量和纸机的稳定运行。为保证纸张的白度均匀细致,要添加不同的添加剂、分散剂和漂白剂,这些添加剂的流量小,腐蚀性强,所以大多数电磁流量计选用PTFE和PFA衬里。H2O2漂白化学浆,可以达到更高的白度,改善纸浆的白度稳定性。故造纸厂在多段漂的最后一段多选用H2O2作为漂白剂,但H2O2对金属材料的腐蚀性强,出于防腐考虑我们可以选用Pt作为电极材料。但是,现场使用情况证明:当过程压力小于0.3MPa时,Pt电极会同H2O2发生反应,会在电极表面形成一层气雾,我们称其为触媒反应。这时输出信号会有很大的波动,造成测量精度下降,但选用钽(Ta)就可避免此输出晃动,精确的计量添加助剂流量,更好地预防了小流量化学品的浪费。
 
五、高浓度纸浆
在中浓和高浓纸浆管道出口,因介质浓度高、温度高,并伴有蒸汽加入,还会时不时的出现真空现象,对电磁流量计电极的附着快,所以对电磁流量计提出了较高的要求。由于负压对电磁流量计衬里具有吸附作用,在一定压力下使电磁流量计衬里变形导致测量面积变化,给工厂带来很大的不便。CISSON公司技术创新人员推出了新型的带有钢衬的电磁流量计,可以更好地保护衬里,防止真空条件下衬里塌落。
 
六、蒸煮废液的回收
在蒸煮器中,将木片和“白液”,氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na2S)的混合物一起放在压力锅设备中蒸煮。蒸煮过程中木质素分解,木质素使木质纤维结合在一起,废弃的白液和木质素的混合物就是“黑液”。由于黑液中残留的有机颗粒,采用单一的低频直流励磁(6.25、12.5、25Hz等)的传统仪表会有浆料噪声的问题。
高频励磁电磁流量计可以很好的降低浆料的流动噪声,提高动态响应速度。在制浆造纸过程中,回收利用对各厂能源经济和环保方面尤为重要,如白液通过燃烧及回收,经澄清处理后送到蒸煮工段循环使用。在回收过程中使用的化学药品、黑液、白液和绿液会覆盖在流量管内侧,将会在电极上形成绝缘层,影响准确测量,缩短仪表使用寿命。因此,在造纸厂中要定期的清理电极,保证良好的测量环境。
 
七、造纸过程
造纸过程主要是将各种浆料按比例混合后经网部脱水,压榨成形并烘干后成为原纸,经后段涂布、压光后出成纸。在抄纸过程中电磁流量计主要参与对冷却水、明矾和滑石粉等的流量计量。因不同纸种的浆料配比有所区别,所以在混浆中流量计的精确计量显得尤为重要, CFQ105流量计的高精度及快速响应等优点在这里得到了很好的体现。实践发现电磁流量计在使用过程中,接地的正确与否对流量计的稳定性影响最大。
 
八、纸张定量的控制
造纸厂中,对进入头箱的纸浆流量的检测是非常重要的,这个流量参数直接参与纸张定量的控制。由于头箱压力和液位的变化,通过唇板喷射到网布上的纸浆量会有波动,所以控制头箱进浆流量的平稳,对于纸张定量的控制至关重要,也会直接影响纸张的最终品质。由于“纸浆纤维”碰撞电极会产生噪声,噪声信号会导致仪表的输出值波动,定量阀的开度就不稳定,这样就不可能得到一个稳定的定量。为了获得稳定的流量信号,使用碳化钨电极取代不锈钢电极会进一步提高其抗浆料噪声性能,减小输出波动。
电磁流量计可以根据最终成品纸张的厚度、水分的测量来控制进浆流量。但是高频励磁电磁流量计在抗浆料和纸浆流动引起的噪声方面存在不足。当维持严密控制,并允许流浆箱中纸浆液位变化更小时,可使用低阻尼值。当流浆箱到成形筛浆机的压力一致,最终产品的纸张定量和厚度变化小时,工厂可设定其控制点更接近理想纸张定量值,降低损耗并使同样数量的纸浆获得更多最终产品,提高利润,节约成本。
 
九、应用于涂布、施胶量的控制
纸板中涂布量的控制对降低成本,提高纸品质有着极大的作用,施胶和涂布是造纸中两道必备工序。因胶料和涂料的化学性质,对流量的计量提出了较高的要求。电磁流量计被应用于此,衬里需选用PFA全浇注型,保证电极与衬里能够完全的贴合,防止因胶料或涂料覆盖在电极表面而影响测量,若被覆盖会在满管时出现空管报警,当然仪表的周期检查和清洁在这里显得重要起来。在涂料的配比控制中,很好地运用了流量计的脉冲计量功能。
 
十、造纸厂的废水处理
目前,造纸厂中的废水污染是比较头疼的一大问题,从原料到合格的成品,每个工段中几乎都离不开水。造纸厂中的废水包括来自制浆、漂白、造纸和回收工艺的污水。污水处理工艺主要是通过生物氧化,絮凝,沉淀等工艺达到污水净化的目的,在每个阶段都需要一定的流量计来进行测量。在污水处理工艺中,需根据工艺要求,配置对应的检测仪表,构成可靠的控制系统。
造纸厂中的废水通过净化处理后可以循环使用,节省工厂用水量和耗电量。废水处理工艺中,需要对排放水、添加剂、污泥等进行计量和控制,此时流量的测量非常重要。由于废水中含杂质、腐蚀性小、流量变化大、有一定的导电能力,适合选用耐磨损的PTFE衬里和316L电极。目前多数纸厂使用流量计后节省了成本,更好的控制了浆料比,更重要的是通过控制污水的排放量减少了环境污染,经济高效。
在科学技术飞速发展的今天,世界各国的流量计生产厂家努力将最新的科技应用于产品的设计中,提高产品性能,扩大产品的使用范围。经过多年实践,电磁流量计具有的其他流量计不可替代的特点使它在造纸领域中独占鳌头,普遍选用PTFE或其他氟塑料衬里,电极则是依照不同液体的性质决定。尤其是对于流体噪声较大的纤维浆料,选用碳化钨电极,聚四氟乙烯衬里,加之先进的高频励磁电路设计,提高了电磁流量计的零点稳定性、灵敏度和测量精度。对于造纸车间的废水处理中,电磁流量计成为了测量污水量的最佳仪表。
智能型纸浆流量计是一种适用于纸浆和纸张制造业的一款高性能、高稳定性、高可靠性的纸浆专用流量计。采用离子注渗工艺制作的新型“碳化钨渗钢电极”和高性能衬里材料,结合高频励磁技术,能够提供稳定和精确的测量性能。针对干扰性强的纸浆,使用能够尖峰抑制的抗噪声干扰转换器,解决了工厂比较头疼的流量波动干扰。除此之外,电磁流量计的正确安装和接地也是流量稳定测量的前提保证。通过技术人员的不断创新以及现场实践反馈,在未来的几年里,电磁流量计会依据其自身独特的优点成为流量计市场的排头兵。

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