CN100587155C - 用于在脱墨设备中为去除印刷墨进行白度调节的方法以及带有用于去除印刷墨的浮选槽的脱墨设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在脱墨设备中为去除印刷墨而调节白度的方法，其中，印刷墨粒子在浮选槽(20)中的纤维悬浮液中借助于气泡被带出，其中该带出是通过将形成的泡沫引出到泡沫槽(11)来实施的，其中对导出泡沫的量进行设定，所述方法具有如下步骤：测量输入的纤维悬浮液的进料白度(24)；将一个调节参数(SRN)确定为进料白度以及为导出的纤维悬浮液受主白度预定的额定值的函数；根据所述调节参数(SRN)设定导出泡沫的量。

Description

用于在脱墨设备中为去除印刷墨进行白度调节的方法以及带有用于去除印刷墨的浮选槽的脱墨设备

技术领域

本发明涉及一种用于在脱墨设备中为去除印刷墨而进行白度调节的方法。此外，本发明还涉及一种带有浮选槽的脱墨设备，在该浮选槽中将印刷墨从纤维悬浮液中去除。

背景技术

旧纸张再生中的一个较为重要的步骤是去除印刷墨。为此，首先从提供的旧纸张中产生纤维悬浮液，并将其送入浮选槽中。在所谓的浮选脱墨中空气气泡通过该纤维悬浮液，在其上由于附着效应而附着了印刷墨粒子，这些印刷墨粒子随着在浮选槽中纤维悬浮液的表面形成的泡沫而传播。从浮选槽中得到的、清洁后的纤维悬浮液被称为受主(Akzept)。

该受主的白度决定了在旧纸张处理结束时制造的成品纸张的白度。白度的值在狭窄的界限内被预先给出。为了将成品纸张的目标白度保持在该界限内，必须在该脱墨过程中调整印刷墨的去除，以便获得尽可能相同的受主白度。这种调整主要由于下列因素而变得困难：

1.调节的额定值涉及成品纸张白度，该白度是事先在实验室中花费巨大制造的试样纸张上测量的。但是，去除印刷墨仅仅是处理链中的一个步骤。实际上，在送入旧纸张或者说在浮选槽中进行清洁与造纸之间经过了很长时间，白度的改变在漫长的运行时间之后才对旧纸张的受主白度产生影响。

2.纤维悬浮液通过去除印刷墨的运行时间大约在10至30分钟。因此，就去除印刷墨的结果、即受主来说，调节只能缓慢地产生反应。

3.去除印刷墨的过程受到了极其强列的干扰，这些干扰主要是由于旧纸张原材料的不稳定的组成而造成。这种组成在实际中几乎是不能由传感器技术来采集或控制。

4.由于技术上的原因调节参数的值域受到强列的限制，由此限制了可以实现的调整量。

由于这些困难，脱墨设备迄今为止是不被调节地运行。为此，固定设置这种设备的运行参数，并且在持续运行中仅仅偶尔地根据经验值手动地改变该运行参数。

欧洲专利申请EP 1262593A1公开了一种借助于两个浮选级从水状的纸纤维悬浮液中分离干扰物质(例如印刷墨或粘性物质)的方法，其中，将第一浮选级的浮选泡沫引入到第二浮选级的进口。在此，将第二浮选级的运行分成预运行部分和反向运行部分，其中，如果原料的白度提高，则降低预运行部分的量；其中，为了调节被引出的浮选泡沫而对在构成浮选级的浮选槽中的水平进行设定；其中，为了调节被引出的浮选泡沫而对在构成浮选级的浮选槽的泡沫槽中的泡沫水平进行设定。在此，水平设定是通过控制影响运行的调节阀而实现的。

欧洲专利申请EP 1186706A2描述了一种在使用一个或多个程序级的条件下实施用于制造纤维或纸张的浮选、漂白和/或乳化处理的方法，在这些程序级中，通过可以预定的化学和物理流程实施一定的处理步骤，并且根据测量值和从中构成的特征量(必要时采用状态模型)进行过程优化；其中，建议将这种方法应用于特别是对浮选设备的调节，以便对该设备进行优化，特别是针对保持质量(例如白度)的恒定进行优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于在脱墨设备中为去除印刷墨而调节白度的方法，以及一种其中可以调节受主流的白度的脱墨设备。

上述技术问题是根据通过本发明的在脱墨设备中为去除印刷墨而调节白度的方法以及通过根据本发明的带有用于去除印刷墨的浮选槽的脱墨设备来解决的。

根据本发明的第一个方面，提出了一种用于在脱墨设备中为去除印刷墨调节白度的方法。其中，印刷墨粒子在浮选槽内的纤维悬浮液中借助气泡传播。该传播是通过将形成的泡沫引出到泡沫槽来实施的。在此，首先测量输入的纤维悬浮液的进料白度；然后确定一个调节参数作为进料白度以及预定的针对从浮选槽导出的纤维悬浮液的受主白度的额定值的函数。根据该调节参数设定导出泡沫的量。

本发明的方法提供了这样的可能性，即，如下地对导出的纤维悬浮液的受主白度进行控制：例如借助于传感器确定进料白度，从该进料白度值以及针对受主白度的预定额定值中，计算或确定一个调节参数。该调节参数决定在浮选槽上导入泡沫槽中的泡沫的量。按照本发明的方法具有这样的优点：可以对受主白度进行调节，使得其与引入的纤维悬浮液的质量无关。

导出的泡沫的量可以通过设定泡沫槽水平、特别是借助于泡沫槽水平调节来实现。泡沫槽水平给出了被带出到泡沫槽中的泡沫的高度。泡沫槽是一个除了浮选槽之外的接收容器，泡沫从浮选槽通过溢流阀流入到泡沫槽中。对泡沫槽水平的设定提供了这样的特别简单的可能性，即，可以确定从浮选槽的纤维悬浮液中被带出的印刷墨粒子的量。尤其是，对泡沫槽水平的调节通过控制纤维悬浮液从浮选槽的流出量来进行。这样，在进入浮选槽的纤维悬浮液的流量保持不变的条件下，通过从浮选槽接收的纤维悬浮液的量确定了导出泡沫的量。泡沫在泡沫槽中的高度决定了被导出泡沫的量。如果泡沫槽水平高，则每时间单位从浮选槽流入泡沫槽的泡沫的量大；如果泡沫槽水平低，则从浮选槽流入泡沫槽的泡沫的量小。

可以测量纤维悬浮液的参数，其中，将所述调节参数确定为在浮选槽中的纤维悬浮液的参数的函数。由此，可以对受主白度进行精确的控制，因为特别是泡沫的构成、即构成泡沫的量取决于这些参数(例如纤维悬浮液的粘度)。

优选地，根据函数关系和/或查找表确定该调节参数。

按照本发明，测量从浮选槽中导出的纤维悬浮液的受主白度，其中，利用受主白度的额定值确定一个将作用于调节参数的调节值，以平衡受主白度与该额定值的偏差。由此提供了一种可以用来平衡控制误差的调节方法。特别地，借助于PI调节确定该调节值。

此外，还可以将一个或多个自适应值作用于调节参数。可以按照自适应方法根据进料白度、受主白度和/或材料参数确定这些自适应值，并且用来细致地调整应当用于设定被导出的纤维悬浮液的受主白度的控制方法。特别地，可以如下进行自适应：对受主白度的额定值和所测量的受主白度之间的偏差进行积分，并且加到调节参数上。

根据本发明的另一方面，提出了一种带有用于去除印刷墨的浮选槽的脱墨设备。该设备包括导入通道，用于将纤维悬浮液导入到所述浮选槽中。其还包括受主通道，用于将所述纤维悬浮液从浮选槽中导出。泡沫槽用于接收泡沫，该泡沫是通过借助于气泡将印刷墨粒子从所述纤维悬浮液中带出而形成的，其中，可以对引出泡沫的量进行调节。设置了进料白度传感器，用于测量所述纤维悬浮液的进料白度。设置了控制单元，用于将调节参数确定为所测量的进料白度以及为导出的纤维悬浮液的受主白度预定的额定值的函数，并且根据所述调节参数设定导出泡沫的量。

本发明的脱墨设备具有这样的优点，即，可以按照一种控制来设定受主的白度，以便为造纸保证被清洁后的纤维悬浮液的质量尽可能地保持不变。

优选地设置一个传感器，用来测量纤维悬浮液的一个或多个参数，其中，由控制单元将调节参数确定为这些参数的函数。按照这种方式可以在确定调节参数时相应地考虑例如粘度的参数对于带出泡沫的影响，从而可以根据材料参数设定被导出泡沫的量。

优选地，可以通过泡沫槽水平来设定导出泡沫的量。为此设置了泡沫槽水平调节单元，以便根据额定泡沫槽水平通过对经过受主通道的受主流的调节来设定泡沫槽水平。借助于该泡沫槽水平调节单元，可以按照简单的方式通过对经过受主通道的流量的控制来设定被导出到泡沫槽中的泡沫的量。

根据本发明，脱墨设备包括白度调节单元，用于根据额定受主白度以及所测量的受主白度产生一个调节值，并且用于将该调节值加到所述调节参数上。按照这种方式，可以通过一个取决于所测量的受主白度和所期望的额定受主白度之间偏差的调节值来使得控制更加细致。

设置了自适应单元，用于根据额定受主白度和所测量的受主白度之间的偏差产生一个自适应值，并且用于将该自适应值加到调节参数上。自适应单元用来在持续运行期间，如果例如所测量的受主白度偏离了所期望的受主白度的话，则对控制进行调整。为此自适应单元产生用调解参数计算的自适应值。

特别地，这样构造所述自适应单元来用于产生自适应值：对受主白度的额定值和所测量的受主白度之间的偏差进行积分，并且加到调节参数上。

附图说明

下面对照附图对本发明优选实施方式作进一步的说明。图中：

图1表示旧纸张处理设备的方框图；

图2表示浮选槽的一个截面；

图3表示按照本发明的第一实施方式的、带有控制器的脱墨设备的方框图；

图4表示按照本发明的第二实施方式的、带有控制器和调节器的脱墨设备的方框图；以及

图5表示按照本发明的第三实施方式的、带有控制器、调节器以及自适应单元的脱墨设备的方框图。

具体实施方式

图1中示出了用于旧纸张处理的设备的方框图。在碎浆机1中将旧纸张溶解在水中，并由此产生纤维悬浮液。旧纸张的溶解大多是通过注水的方式进行的，不过在此将这样产生的纤维悬浮液不间断地引入到后续的处理步骤中。

在清洗机2中将粗造的污染物从纤维悬浮液中分离出来。这点通常是通过离心力场进行的，利用该离心力场可以将例如金属夹之类的重的部分从纤维悬浮液中分离出去。

纤维悬浮液被导引着通过浮选槽3，并参杂着气泡。通常地，依次设置多个浮选槽3，其中纤维悬浮液依次通过这些浮选槽。在浮选槽3中纤维悬浮液被充满气泡，由此由于附着效应印刷墨粒子附着在这些气泡上，并随着气泡被带到纤维悬浮液的表面。在该表面形成了黑色的泡沫(废料)，后者被分离并且作为材料或热量得到利用。剩余的纤维悬浮液(受主)被进一步引导至乳化机(Disperger)4。

在乳化机4中，在纤维悬浮液中余留的印刷墨粒子被粉碎，使得其对于肉眼来说不再可见。

随后，在漂白装置5中将纤维悬浮液进行漂白，以提高白度，使得随后在造纸机6中可以从纤维悬浮液中制造纸张。许多情况下，浮选、乳化和漂白的处理步骤多次相继地实施。

图2按照截面示例地示出一个浮选槽12。纤维悬浮液被加入空气并且这样地引入到浮选槽12中，使得印刷墨粒子可以作为泡沫13附着在空气气泡上，并由此被收集到浮选槽中纤维悬浮液的表面上。浮选槽具有一个溢流阀10，通过该溢流阀被带出的泡沫13可以流进泡沫槽11中，并且从那里被导出。由此，纤维悬浮液的一部分随着泡沫13作为废料被导出，而其它的部分作为受主从浮选槽12中被导出。

浮选槽12的效率、即对于随着空气气泡被带出的印刷墨的程度，与众多的不同处理参数成非线性的依赖关系；这些参数例如是：进料、受主和废料的体积流，纤维悬浮液的组成，纤维悬浮液的光学特性，在进料中的材料密度，以及悬浮液的细料和填充料的含量。由于这些多重的依赖性，在现有技术中是按照恒定的设置来运行浮选槽的。

通常是将泡沫槽水平、即在泡沫槽中泡沫的高度固定地设置为一个额定泡沫槽水平。该设置是通过一个(没有示出的)调节阀进行的，该调节阀将受主流这样设定，使得泡沫槽水平保持恒定。这种概念的缺点是，在高质量进料的条件下产生过多的废料，而在低质量进料的条件下产生过少的废料。这导致了受主质量的巨大波动。

图3示出了带有浮选槽的(按照额定白度控制的)脱墨设备的方框图。该脱墨设备的浮选槽20具有一个进口21和一个出口26，通过前者将纤维悬浮液导入到浮选槽20中，而通过后者将受主引导至下一个处理步骤27。在进口21上安装了进料白度传感器24，其确定被引入到浮选槽20的纤维悬浮液的进料白度，并且将该进料白度提供给控制单元22。

将进料白度ZW与同样是为控制单元22提供的额定白度SW进行比较。控制单元22从中产生调节参数SRN，利用该调节参数可以设定在浮选槽20中被带出的泡沫的量。调节参数SRN被用作用于调整泡沫槽水平的预先给定的额定值，该值又决定了被带出的泡沫的量。如果预先给定一个高的泡沫槽水平，则被带出泡沫的量就高；如果预先给定低的泡沫槽水平，则被带出泡沫的量就低。

对通过调节参数SRN预定的泡沫槽水平的设定，是由一个基本上独立的泡沫槽水平调节单元23来如下进行：将分别作为调节参数SRN而预先给定的值假定为恒定调节泡沫槽水平的依据的值为。

用于检测进料白度的进料白度传感器24可以通过纤维悬浮液对不同波长、尤其是对457nm的重点波长的反射因子来测量。为此对于发光二极管的不同波长、尤其是在红色、绿色、蓝色和红外线的波长范围内测量反射。根据这样确定的反射值可以确定进料白度的当前值。

此外，控制单元22通过一个或多个设置在浮选槽20上的传感器25得到其它的测量值(例如，浮选槽20的液面、在多个浮选槽20情况下各浮选槽20之间的流量)以及其它的参数，特别是确定材料参数并将其提供给控制单元22。在这些值的基础上控制单元22(例如借助于基于数据的模型)计算用于运行浮选槽20的最佳设置。合适调节参数SRN的确定，既可以借助于在进料白度和所测量的参数之间在函数上的关联进行，也可以借助于一个已经实现的查找表来进行。

图4示出了(按照额定白度调节的)脱墨设备的另一种实施方式的方框图。相同的参考标记对应于相同的功能单元。

除了如在图3中示出的控制单元22之外还设置一个调节单元28，其根据受主白度(即从浮选槽20流出的纤维悬浮液的白度)利用额定白度SW(即提供给控制单元22的受主白度的额定值)确定一个调节值RW。将调节值RW作用于调节参数SRN。在此，可以将该调节值RW与调节参数相加、相乘或者按照其它方式进行计算。调节单元28这样产生调节值RW，即，在受主白度和额定白度之间出现偏差时，将调节值RW确定为与调节参数SRN的大小匹配的校正值，以便这样设置泡沫槽水平，使得受主白度向着额定白度的方向改变。

通过受主白度传感器29采集受主白度，该传感器基本上与进料白度传感器24的运行方式相同，并且向调节单元28提供一个受主白度的值。

调节单元28优选地作为PI调节器构成，并且可以具备延迟时间补偿，该补偿考虑了纤维悬浮液经过浮选槽的时间。

在图5中，除了按照图4实施方式的控制单元和调节单元之外，还引入了一个自适应单元，该自适应单元产生自适应值，借助于该自适应值可以对集成在控制单元中的系统模型进行修改。自适应单元从进料白度传感器24获得进料白度，从传感器25获得浮选槽20中参数的值，并且从受主白度传感器29获得受主白度。从中确定一个或多个自适应值，将这些自适应值作用于在控制单元22中实现的模型。

自适应单元30可以与控制单元22一起实现，并且可以包含多种自适应方法，如模糊自适应、利用神经元网络的自适应等等。自适应单元30优选地考虑纤维悬浮液经过浮选槽的时间，并且基本上是这样构成的，即，用来平衡所希望的和所测量的受主白度之间的长时间的或持续的偏差。例如，可以通过改变模型，或者通过对额定受主白度和所测量的受主白度之间的偏差进行积分并且加到调节参数上来进行该自适应。

Claims (15)

1.一种用于在脱墨设备中为去除印刷墨而调节白度的方法，其中，印刷墨粒子在浮选槽(20)中的纤维悬浮液中借助于气泡被带出，其中该带出是通过将形成的泡沫引出到泡沫槽来实施的，其中对导出泡沫的量进行设定，所述方法具有如下步骤：

-测量输入的纤维悬浮液的进料白度；

-测量导出纤维悬浮液的受主白度；

-将一个调节参数确定为进料白度以及为导出的纤维悬浮液的受主白度预定的额定值的函数；

-根据所述受主白度的额定值和测量的导出纤维悬浮液的受主白度，确定一个调节值；

-将所述调节值作用于所述调节参数，以平衡受主白度与该额定值的偏差；

-根据所述调节参数设定导出泡沫的量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导出泡沫的量是通过设定泡沫槽水平来实现的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过控制纤维悬浮液从所述浮选槽(20)中的流出量来设定所述泡沫槽水平。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述导出泡沫的量是通过调节泡沫槽水平来实现的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，测量所述纤维悬浮液的参数，并且将所述调节参数确定为在所述浮选槽(20)中纤维悬浮液的参数的函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，根据函数关系和/或查找表确定所述调节参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于PI调节确定所述调节值。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，将一个或多个自适应值作用于所述调节参数。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，按照自适应方法根据进料白度、受主白度和/或所述纤维悬浮液的参数确定所述自适应值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，如下进行自适应：对受主白度的额定值和所测量的受主白度之间的偏差进行积分，并且加到调节参数上。

11.一种带有用于去除印刷墨的浮选槽(20)的脱墨设备，包括：

导入通道(21)，用于将纤维悬浮液导入到所述浮选槽中，

受主通道(26)，用于将所述纤维悬浮液从浮选槽中导出，

用于接收泡沫的泡沫槽，该泡沫是通过借助于气泡将印刷墨粒子从所述纤维悬浮液中带出而形成的，其中，可以对引出泡沫的量进行调节，

进料白度传感器(24)，用于测量所述纤维悬浮液的进料白度，

控制单元(22)，用于将一个调节参数确定为进料白度以及为导出的纤维悬浮液的受主白度预定的额定值的函数，

受主白度传感器(29)，用于测量被导出的纤维悬浮液的受主白度，

白度调节单元(28)，用于根据额定受主白度以及所测量的受主白度产生一个调节值，并且将该调节值作用于所述调节参数，

其中，所述控制单元(22)根据所述被作用了该调节值的调节参数设定导出泡沫的量。

12.根据权利要求11所述的脱墨设备，其中，设置了一个传感器(25)，用来测量所述纤维悬浮液的一个或多个参数，并且其中，在所述控制单元(22)中将所述调节参数设置为这些参数的函数。

13.根据权利要求11所述的脱墨设备，其中，所述导出泡沫的量可以通过泡沫槽水平来设定，其中设置了泡沫槽水平调节单元，以便根据额定泡沫槽水平通过对经过所述受主通道的受主流的调节来设定泡沫槽水平。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的脱墨设备，包括：自适应单元(30)，用于根据额定受主白度和所测量的受主白度之间的偏差产生一个自适应值，并且将该自适应值作用于所述调节参数。

15.根据权利要求14所述的脱墨设备，其中，这样构造所述自适应单元来产生自适应值：对受主白度的额定值和所测量的受主白度之间的偏差进行积分，并且加到调节参数上。

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