CN116438351A - 在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法。该方法包括在至少一个先前工艺步骤中测量多个工艺参数；基于所述工艺参数，计算指示在所述先前工艺步骤中加工的纤维素纸浆部分的特征的干燥预测指数；基于所述干燥预测指数，确定用于干燥所述纤维素纸浆部分的至少一个干燥参数；以及使用所述干燥参数控制所述纤维素纸浆部分的干燥。

Description

在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法
技术领域
本发明涉及一种在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法。
背景技术
在纤维素纸浆生产工艺的干燥步骤中，纤维素纸浆通常被脱水并且然后在具有若干个叠置的水平干燥台的干燥机中进一步干燥。脱水通常包括成形段、上网(wire)段和压榨段，其中纸浆的干燥度被连续提高。具有约50％水含量的纤维素纸浆被送入纸浆干燥机中。纤维素纸浆的幅材被输送跨过干燥机的干燥台。具有约10％水含量的干燥纤维素纸浆在最低干燥台的端部被输出。此种纤维素纸浆干燥机的示例在WO 2012/074462 A1中展示。
在干燥步骤的不同阶段可能发生意外停工，例如如果幅材断裂。然后，幅材尾部必须穿行通过干燥线段。穿行是耗时的，特别是对于大型纸浆干燥机，并且在此期间不生产纸浆，这是成本效率低的。因此，需要避免频繁的穿行程序。
发明内容
本发明的目的是提供一种在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的改进方法。
通过以下的概述和描述将显而易见的该目的和其他目的是通过根据所附权利要求的方法实现的。
根据本披露的一个方面，提供了一种在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法，所述方法包括在至少一个先前工艺步骤中测量多个工艺参数；基于所述工艺参数，计算指示在所述先前工艺步骤中加工的纤维素纸浆部分的特征的干燥预测指数；基于所述干燥预测指数，确定用于干燥所述纤维素纸浆部分的至少一个干燥控制参数；以及使用所述干燥参数控制所述纤维素纸浆部分的干燥。
干燥预测指数使能够在纸浆生产工艺的干燥步骤之前，预测纸浆部分将需要以某种方式进行干燥以例如避免其在干燥线的某处断裂。因此，在确定特定纸浆部分的干燥参数时，在纸浆生产工艺的早期阶段检测到的偏差可以被考虑在内。因此，干燥预测指数使能够调整(adapt)干燥条件以补偿在干燥步骤上游发生的偏差。因此，当确定了干燥参数的纸浆部分进入干燥步骤并在其中的不同段进行干燥时，所确定的干燥参数在预定的时间间隔后使用。这具有消除或至少减少幅材断裂的风险的优点。此外，可以避免干燥线的计划外或意外停工，这提供了有效的纸浆干燥和纸浆生产。另外，干燥预测指数使能够预测纸浆部分可以在比标称幅材速度更高的幅材速度下进行干燥。因此，基于干燥预测指数，可以得出结论，允许某一纸浆部分在比干燥线中通常使用的幅材速度更高的幅材速度下进行干燥，这将提高干燥线的生产量。总而言之，该方法提供了对纸浆生产工艺的干燥步骤的非常可靠且有效的控制。因此，工艺参数测量值被用于以预测方式确定某一纸浆部分的适当干燥参数。
根据一个实施方案，测量工艺参数的步骤包括至少测量所述纸浆部分的脱木质素水平和/或所述纸浆部分的pH和/或在纸浆生产工艺的较早期步骤中使用的化学品的量。
根据一个实施方案，确定至少一个干燥参数的步骤包括至少确定幅材速度、和/或基重和/或压区负荷和/或蒸汽压力。
根据一个实施方案，所述干燥预测指数作为所述测量的工艺参数的函数进行计算。
根据一个实施方案，所述测量多个工艺参数的步骤包括在蒸煮步骤和/或氧脱木质素步骤和/或漂白步骤中测量多个工艺参数。
根据一个实施方案，所述干燥预测指数是基于在蒸煮步骤、氧脱木质素步骤和漂白步骤中的每一个中测量的工艺参数计算的，这使能够甚至进一步优化干燥参数，因为在纸浆生产工艺的一个或多个先前步骤中可能出现偏差。
根据一个实施方案，对于其中计算出干燥预测指数高于预定下限L1且低于预定上限L2的纸浆部分，确定使用一个或多个正常的干燥参数来控制干燥。
根据一个实施方案，对于其中计算出预测干燥指数低于预定限L1的纸浆部分，确定使用一个或多个调整的干燥控制参数来控制干燥步骤，比如调整的幅材速度和/或基重和/或压区负荷和/或蒸汽压力。
根据一个实施方案，对于其中计算出干燥预测指数高于预定限L2的纸浆部分，确定使用一个或多个调整的干燥控制参数来控制干燥步骤，比如提高的幅材速度。
因此，基于干燥预测指数，可以调整干燥参数以补偿不令人期望的纸浆特征或利用纸浆具有允许例如在干燥步骤中提高的幅材速度的特征。
本发明的这些和其他方面将从权利要求和下文描述的实施方案中变得清楚并且将参考其进行阐述。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1展示了根据本披露的实施方案的方法的步骤。
图2展示了所计算的在纸浆生产工艺的第一时刻的干燥预测指数。
图3展示了所计算的在纸浆生产工艺的第二时刻的干燥预测指数。
图4展示了所计算的在纸浆生产工艺的第三时刻的干燥预测指数。
具体实施方式
典型地，纸浆生产工艺包括在纸浆生产设备的不同单元中进行的蒸煮步骤、氧脱木质素步骤、漂白步骤和干燥步骤。在干燥步骤(其在纸浆生产设备的干燥线上进行)中，纤维素纸浆通常被脱水并且然后在纸浆干燥机中进一步干燥。
干燥线接收来自漂白单元的漂白纸浆。脱水通常包括幅材成形段、上网段和压榨段，其中纸浆的干燥度被连续提高。
在干燥步骤的最后阶段，可以使用根据气载幅材原理来干燥纤维素纸浆的纤维素纸浆干燥机，其中纤维素纸浆在沿着纸浆干燥机的水平干燥段行进的同时通过热空气进行干燥。因此，此种干燥机利用经加热的空气来干燥和支撑纸浆幅材。典型地，干燥机将包括4-40个干燥台。
湿纸浆幅材经由布置在纸浆干燥机壳体的第一侧壁中的入口以某一幅材速度进入干燥机。纸浆幅材从入口被送入通过壳体，并且以设定的幅材速度以之字形的方式从干燥机的顶部行进至底部。经干燥的幅材经由布置在纸浆干燥机壳体的第二侧壁中的出口离开干燥机。
纸浆干燥控制单元被布置为控制纸浆生产工艺的干燥步骤，即在干燥机中脱水和干燥。干燥基于若干个干燥参数进行控制，比如幅材速度、基重、压区负荷和蒸汽压力。
在此种纸浆生产设备的操作期间，以常规方式连续地测量若干个工艺参数。进一步地，控制单元被布置为连续地或定期地接收此类工艺参数。例如，在纸浆生产设备中的纸浆生产期间，加工后的纸浆的脱木质素水平和pH以及添加的化学品的量被定期地测量并传送到控制单元。因此，在纸浆生产工艺的每个步骤中，多个工艺参数被定期地测量并传送到纸浆生产设备的控制单元。
参照图1，现在将描述根据本披露的在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法。
在测量步骤S1中，首先使用位于纸浆生产设备的不同位置处的传感器测量在至少一个先前工艺步骤中的多个工艺参数。与某一纸浆部分有关的工艺参数测量值被传送到纸浆生产设备的控制单元。典型地，工艺参数，比如脱木质素水平和/或pH和/或化学品的量被定期地测量并传送到控制单元。举例来说，与处于蒸煮步骤中的第一纸浆部分有关的工艺参数测量值被测量并传送到纸浆生产设备的控制单元。优选地，在先前工艺步骤的每一个中，即在蒸煮步骤、氧脱木质素步骤和漂白步骤中，测量此种纸浆部分的多个工艺参数。
然后，在计算步骤S2中，基于在步骤S1中测量的工艺参数测量值，计算指示在先前工艺步骤中加工的纤维素纸浆部分的特征的干燥预测指数(DPI)。因此，干燥预测指数是基于与第一纸浆部分有关的工艺参数测量值计算的。
干燥预测指数(DPI)等于零指示计算了DPI的纸浆部分的干燥性正如预期。因此，当此种纸浆进入干燥步骤时，其可以使用正常的控制参数进行干燥。
干燥预测指数(DPI)低于零可能指示计算了DPI的部分将难以干燥，或甚至非常难以干燥并且需要以某种方式控制干燥，即在干燥线的不同段以某个或某些干燥参数进行操作。干燥预测指数(DPI)低于预定限L1指示计算了DPI的纸浆部分将非常难以干燥并且与如果DPI在零与L1之间所需的相比，甚至将需要进一步调整一个或多个干燥参数。因此，当计算的DPI等于L1或更小时，确定如果DPI在零与L1之间可能不需要的某些干燥参数。如果
干燥预测指数(DPI)高于零可能指示计算了DPI的纸浆部分稍后在纸浆生产工艺中将易于干燥。干燥预测指数高于预定限L2指示计算了DPI的纸浆部分将非常易于干燥并且将增加干燥线的生产量的一个或多个参数(比如更高的幅材速度)可以用于实际的纸浆部分。
在确定步骤S3中，然后基于在步骤S3中计算的DPI确定用于干燥某一纸浆部分(即已经建立了工艺参数测量值的纸浆部分)的至少一个干燥参数。典型地，确定一个或多个干燥参数，比如幅材速度和/或基重和/或压区负荷和/或蒸汽压力。在此实施方案中，确定幅材速度。
最后，在控制步骤S4中，使用确定的一个或多个干燥参数(例如，如在这种情况下，确定的幅材速度)来控制实际的纸浆部分的干燥。控制步骤S4可由干燥控制单元自动进行，该单元连接至纸浆生产设备的控制单元或构成其一部分，或由干燥线的操作人员进行。
因此，脱木质素水平和/或pH和/或化学品的量可以被测量并用于计算DPI。DPI可以作为测量的工艺参数的函数进行计算，即作为测量的脱木质素水平和/或pH和/或在纸浆生产工艺的较早期步骤中使用的化学品的量的函数。
参照图2-图4，下文将进一步描述和举例说明根据本披露的实施方案的控制纸浆生产工艺的干燥步骤的方法。
纸浆生产工艺包括蒸煮步骤A、氧脱木质素步骤B、漂白步骤C和干燥步骤D，如图2所展示。在进入干燥步骤D之前，纸浆在塔中储存一段时间，如图2中的E所展示。
在纸浆生产工艺期间，可以连续地计算和监测干燥预测指数(DPI)。
图2展示了在纸浆生产工艺的不同步骤A、B、C、D中纸浆的计算DPI。DPI指示纸浆的特征并使能够认定有问题的纸浆，即将难以干燥的纸浆，当实际的纸浆部分要在干燥步骤中进行干燥时可能需要在工艺后期的某些干燥参数的纸浆。另外，干燥预测指数可用于认定可以允许通过干燥线的更高幅材速度的纸浆部分。
因此，DPI是对于特定的纸浆部分计算的并用于确定当实际的纸浆部分进入干燥步骤时要使用的实际的纸浆部分的适当干燥参数。例如，对于在蒸煮步骤A中的纸浆部分，DPI是基于实际的纸浆部分的工艺参数测量值计算的。在这个阶段，因此，实际的纸浆部分的DPI是基于仅蒸煮步骤A中的测量值计算的。当同一纸浆部分进入氧脱木质素步骤B时，更新的DPI是基于在蒸煮步骤A中对于实际的纸浆部分计算的DPI和在氧脱木质素步骤B中纸浆的工艺参数测量值计算的。当同一纸浆部分进入漂白步骤C时，进一步更新的DPI是基于在蒸煮步骤A中对于实际的纸浆部分计算的DPI、在氧脱木质素步骤B中对于实际的纸浆部分计算的DPI和在漂白步骤C中纸浆的工艺参数测量值计算的。因此，与当实际的纸浆部分处于纸浆生产工艺的第一步骤(即蒸煮步骤A)中时对于实际的纸浆部分计算的干燥预测指数相比，在第三步骤(即漂白步骤C)中计算的某一纸浆部分的DPI可以形成用于确定实际的纸浆部分的干燥参数的更好预测或基础，因为关于实际的纸浆部分的更多信息是可用的并且可以被考虑在内。
在这种情况下，对于即将进入干燥步骤D的第一批次的纸浆P1，DPI等于零，这指示当此纸浆部分进入干燥步骤D时，其可以使用正常的干燥参数进行干燥。因此，此纸浆部分的干燥性正如预期。在这种情况下，因此确定使用正常的干燥参数。因此，第一批次的纸浆P1的干燥使用正常的干燥参数进行控制。
对于第二批次的纸浆P2，其中一部分P3在漂白步骤C中并且其中一部分P4在氧脱木质素步骤B中，DPI低于零，并且甚至部分低于L1，这指示此批次的纸浆具有不期望的特征并且需要某些干燥参数，以补偿不期望的纸浆特征，以便避免稍后在干燥机中可能的计划外停工。有问题的批次P2的第一部分P3将在一定的时间间隔后进入干燥步骤D，如图2中的ΔT1所展示，并且最有问题的部分P4将在更长的一段时间后进入干燥步骤D，如图2中的ΔT2所展示。因此，如果认定有问题的批次的纸浆，即具有不期望的纸浆特征的纸浆部分，则确定当有问题的批次的纸浆进入干燥机时要使用的某些干燥参数。在目前的情况下，可以确定对于纸浆批次P2的第一部分将幅材速度保持在正常水平并且对于纸浆批次P2的第二部分将幅材速度降低到低于正常水平的水平，以便避免当有问题的纸浆被干燥时干燥线的停工。稍后，因此，有问题的批次的纸浆P2的干燥可以使用基于干燥预测指数确定的干燥参数进行控制。
图3展示了在图2所展示的时刻之后若干小时的时刻时，所计算的在纸浆生产工艺中的纸浆的干燥预测指数。在此时刻时，有问题的批次的纸浆P2的初始部分进入干燥步骤D，而最有问题的部分P4是漂白步骤C。因此，有问题的批次的纸浆P2进入并部分通过了氧脱木质素步骤B。由于有问题的批次的纸浆P2进入并部分通过了氧脱木质素步骤B，在计算更新的DPI时，与图2所展示的时刻相比，呈另外的工艺参数测量值的形式的更多属性引起了DPI的轻微变化，通过比较图3中的曲线形状与图2中的曲线形状，这从图3中是明显的。有问题的纸浆批次P2的部分P4，当其在脱木质素步骤B中时早前被认定为非常难以干燥，仍被认定为非常难以干燥，因为DPI低于L1。现在，对于有问题的批次的纸浆P2的第一部分P3计算的DPI部分低于L2，这指示对于此部分可能也需要某些干燥参数。典型地，在这种情况下，确定调整幅材速度和/或基重和/或压区负荷和/或蒸汽压力，因为例如可能预期不期望的幅材移动。最有问题的部分P4将在一定时间后进入干燥步骤D，如图3中的ΔT3所展示。
图4展示了在有问题的批次的纸浆P2离开干燥步骤D后若干小时，所计算的在纸浆生产工艺中的纸浆的干燥预测指数，如ΔT4所展示。尽管如此，仍存在一些小的干扰，由处于脱木质素步骤B中的纸浆部分P5的DPI低于零所认定，指示纸浆生产工艺仍不完全稳定。其中计算出DPI低于L1的纸浆批次P5将在一定时间段后进入干燥步骤D，如图4中的ΔT5所展示。典型地，在此种情况下，应该确定建立稳定的干燥条件的干燥参数，而不是增加干燥线的生产量的干燥参数。因此，应该使用正常的干燥参数，而不是例如提高的幅材速度。另外，当纸浆批次P5接近干燥步骤D时，可以确定降低幅材速度和/或调整干燥机的转向辊。
对于另外批次的纸浆，由图4中的P6所展示，计算出高于第二预定限L2的正DPI，这指示它将非常易于干燥。其中计算出DPI高于L2的纸浆批次P6将在一定时间段后进入干燥步骤D，如图4中的ΔT6所展示。然后，干燥步骤可以使用增加干燥步骤的生产量的干燥参数(比如提高的幅材速度)进行控制。因此，在这种情况下，当其中已经计算出DPI高于L2的纸浆批次P5进入干燥步骤D时，确定提高幅材速度。
举例来说，对于其中DPI高于预定下限L1且低于预定上限L2的纸浆部分，确定使用正常的干燥参数控制干燥步骤，对于其中计算出DPI低于L1的纸浆部分，确定使用调整的干燥参数(比如降低的幅材速度)控制干燥步骤，并且对于计算出高于L2的纸浆部分，确定使用调整的干燥参数(比如提高的幅材速度)控制干燥步骤。
本领域技术人员认识到，本发明绝不限于上述实施方案。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。

Claims (9)

1.一种在纸浆生产工艺的干燥步骤中控制纤维素纸浆的干燥的方法，所述方法包括：
在至少一个先前工艺步骤中测量多个工艺参数；
基于所述工艺参数，计算指示在所述先前工艺步骤中加工的纤维素纸浆部分的特征的干燥预测指数；
基于所述干燥预测指数，确定用于干燥所述纤维素纸浆部分的至少一个干燥参数；以及
使用所述干燥参数控制所述纤维素纸浆部分的干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该测量工艺参数的步骤包括至少测量所述纸浆部分的脱木质素水平和/或所述纸浆部分的pH和/或在该纸浆生产工艺的较早期步骤中使用的化学品的量。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该确定至少一个干燥参数的步骤包括至少确定幅材速度、和/或基重和/或压区负荷和/或蒸汽压力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述干燥预测指数作为所述测量的工艺参数的函数进行计算。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量多个工艺参数的步骤包括在该纸浆生产工艺的蒸煮步骤和/或氧脱木质素步骤和/或漂白步骤中测量多个工艺参数。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述干燥预测指数是基于在该纸浆生产工艺的蒸煮步骤、氧脱木质素步骤和漂白步骤中的每一个中测量的工艺参数计算的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于其中干燥预测指数高于预定下限(L1)且低于预定上限(L2)的纸浆部分，确定使用一个或多个正常的干燥参数来控制该干燥步骤。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于其中计算出干燥预测指数低于预定限(L1)的纸浆部分，确定使用一个或多个调整的干燥控制参数来控制该干燥步骤。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于其中计算出干燥预测指数高于预定限(L2)的纸浆部分，确定使用一个或多个调整的干燥控制参数来控制该干燥步骤。
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