NO974358L - Fremgangsmåte og anordning for prosesstyring ved cellulose- og papirfremstilling - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning til prosesstyring ved cellulose- og/eller papirfremstilling.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en innretning til prosesstyring ved cellulose- og/eller papirfremstilling ved anvendelse av minst én måleinnretning for registrering av spektrale karakteristika ved forskjellige bølgelengder og minst én regulerings- eller styringsinnretning for driftsmidlet som benyttes ved cellulose- og/eller papirfremstilling.

Fra EP 0 445 321 Al er kjent en fremgangsmåte til fremstilling av cellulose i en kontinuerlig koker ved hvilken en ønsket cellulosekvalitet inngis ved hjelp av et såkalt kvalitetsmåletall (Q). Ved hjelp av en prosessmodell blir det inngitt den til den forhåndsinngitte verdi for kvalitetsmåletallet (Q<*>) hørende koketemperatur (T<*>) som hovedstyrestørrelse. Derved kan det allerede for tilpasning av prosessmodellen til andre driftsbetingelser for cellulosekokeren på forhånd være anordnet en adapter av prosessmodellen. Vesentlig er til dette formål at det via de fysikalske karakteristika trekkes inn tilførsel av trespon som prosessvariabel i prosessmodellen. Videre er det i WO 94/20671 Al beskrevet en metode for regulering av fremstillingsprosessen for cellulose, hvor det tas hensyn til maletettheten til de trefliser som tilføres prosessen som råstoff, og som kan forandres, til hvilket formål det tas tilsvarende prøver. Disse vurderes i en beregningsenhet og i avhengighet av beregningsresultatene utformes de som variable. Endelig blir det i EP 0 590 433 A2 beskrevet en styremetode for fremstillingen av cellulose med trykk-og temperaturstyring, hvor fremstillingsprosessen er oppdelt i to faser, idet i den første fase av kokingen, under oppvarmingen, suspensjonen av trematerialet og kokevæske utsettes for et høyest mulig trykk, og i den andre fase av kokingen trykket reduseres med ferdigkokingstemperatur.

Ved den eldre, ikke prepubliserte, internasjonale patentsøknad nr. WO 95/08019 A blir det foreslått en innretning for drift av et anlegg, spesielt for fremstilling av såkalt avsvertet cellulose, som omfatter minst én brukt-papiroppredning, etter hvilken det er koblet en avvanningsmaskin eller minst én papirmaskin. Derved er det allerede benyttet en måleinnretning for registrering av spektrale og/eller fysikalske karakteristika for bruktpapir-suspensjon, som tilføres bruktpapiroppredningen, henholdsvis går gjennom denne. Videre er det benyttet regulerings- eller styreinnretninger for driftsmidlene i bruktpapiroppredningen og det foreslås minst én, i form at ett eller flere parallelle, nevrale nett utført tilstandsanalysator for brukt papirsuspensjon, som ved hjelp av karakteristiske verdier i måleinnretningen gir ut styrestørrelser for prosessføringen eller styringen til regulerings- eller styringsinnretningene for driftsmidlene for bruktpapiroppredningen.

Ved den ovenfor beskrevne innretning spesielt til fremstilling av avsvertet cellulose under anvendelsen av en størst mulig andel brukt papir blir spesielt tatt hensyn til den problematikk at kvaliteten for det papir som bringes inn i anlegget svinger sterkt. F.eks. kan det i avhengighet av den herskende blanding av brukt papir foreligge sterkt variable andeler f.eks. av fargede, illustrerte papirtyper, grått avispapir, hvitt papir, tilsmusset papir, gamle bøker, f.eks. telefonkataloger, kartong, emballasje, belagte papirer samt ytterligere tilsmussinger av en hver type. Den i den eldre patentsøknad beskrevne innretning løser problemene på tilfredsstillende måte, spesielt for fremstilling av avsvertet cellulose.

Videre er det i US-A-4 886 576 beskrevet et anlegg for anvendelse ved papirfremstilling, ved hvilket det etter én eller flere kokere til fremstilling av cellulose av flis er koblet separate enheter av primære og sekundære raffinører for oppmaling av de kokte flis. Derved blir det gjennomført UV-absorbsjonsmålinger i kokevæsken, den såkalte cellulosemasse eller pulp, idet det av målestørrelsene avledes styre- henholdsvis reguleringssignaler på den ene side for temperaturstyringen av kokeren og på den annen side for det primære raffineringstrinn. Vesentlig er derved at UV-absorbsjonsmålingene på kokevæsken gjennomføres med ikke-fast konsistens, spesielt i pulpen, da dens UV-vekter påvirkes av de, ut av trematerialet utløste bestanddeler.

Denne oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen er med dette som utgangspunkt å benytte det i teknikkens stand allerede benyttede måteprinsipp slik ved cellulose- og/eller papirfremstillingen, at det er egnet for en fremoverrettet regulering.

Denne oppgave er løst ifølge oppfinnelsen ved at det med måleinnretningen registreres de spektrale karakteristiske verdier ihvertfall til utgangsstoffene ved cellulose- og/eller papirfremstillinger og at utgangsstoffene, enten råmaterialet "tremateriale" eller sekundærråstoffet "bruktpapir" kontinuerlig føres forbi måleinnretninger for registrering av de spektrale karakteristiske verdier.

Innenfor rammen av oppfinnelsen blir på i og for seg kjent måte nevrale nett benyttet som tilstandsanalysatorer for bedømmelse av de spektrale karakteristiske verdier. Spesielt kan det dermed fordelaktig ut fra trematerialets alder og/eller av andelen av det respektive trematerialverdier ("Holzspezie") utledes slike styrestørrelser som er vesentlige for lignininnholdet i trevirket. På denne måten avledede signaler kan f.eks. benyttes for styring av den nødvendige koker til fremstilling av cellulose-og/eller papir.

Den tilhørende innretning for gjennomføring av fremgangsmåten inneholder minst én måleinnretning for registrering av spektrale karakteristika, og minst én regulerings- eller styreinnretning for de benyttede driftsmidler, idet måleinnretningen er et spektrometer for registrering av intensitetsmåleverdier ved forskjellige bølgelengder, av hvilke ved egnet vurdering det kan utledes korreksjonsstørrelser for regulerings- eller styreinnretning. Det kan være anordnet ytterligere måleinnretninger i produksjonslinjen slik at det på samme måte kan registreres karakteristiske verdier for mellomprodukter og/eller sluttprodukter, hvorfra det kan tilbakeføres signalstørrelser til styre-eller reguleringsinnretning.

Ytterligere enkeltrekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av figurbeskrivelsen av utførelseseksempler, fremstilt på tegningen samt i forbindelse med underkravene. Tegningene viser: Fig. 1 et anvendelseseksempel for registrering av kvaliteten for flis som utgangs- råmateriale for den kjemiske oppslutning ved cellulosefremstilling,

Fig. 2 beregningsinnretningen for figur 1,

Fig. 3 et anvendelseseksempel for bedømmelse av flis for en såkalt raffinør,

Fig. 4 et ytterligere eksempel for bedømmelse av brukt papir, og

Fig. 5 et anvendelseseksempel for bedømmelse av en såkalt slipemasse.

På figurene har de funksjonslike deler like henvisningstall. Figurene blir i det følgende beskrevet delvis i fellesskap.

På figurene 1, 3 og 4 er det anordnet et transportbånd 1 for transport av råmateriale fra et lager til stedet for videre bearbeidelse. Ved cellulosefremstilling i henhold til figur 1 dreier det seg dermed om hakket flis 5, og ved papirfremstillingen i henhold til figur 4 bruktpapir 15. Råmaterialene blir tilført via transportbåndet 1 til spesielle oppredningsanlegg, som bare er antydet på figurene 1, 3 og 4. Over transportbåndet 1 er det anbrakt et spektroskop henholdsvis spektrometer 10, med hvilket det registreres en måleflate 11 på transportbåndet 1. Foran analysestedet 11 blir råmaterialstrømmen ved hjelp av en sjaberinnretning 3 ved hakket flis 5 eller ved hjelp av en pressrull 13 ved brukt papir 7 jevnet ut i høyderetning og glattet ut for at det skal kunne registreres reproduserbare måleverdier.

På figur 1 er det antydet at flisen 5 etter målingen går fra transportbåndet 1 til en koker 14 som utgjøre en bearbeidelsesenhet og som er tilordnet en kokermodell 15 for prosesstyring. Sistnevnte kokermodell 15 blir styrt av signalene til spektrometeret 10 under mellomkobling av en beregningsenhet 20, som er beskrevet i enkelttrekk på figur 2. Fra kokeren 14 går det ferdig produkt "cellulose" til videre bearbeidelse i tilhørende produksjonsanlegg, f.eks. en papirmaskin for papir- og/eller kartongfremstilling.

På figur 2 er de illustrerte beregningsenheten på figur 1 iform at et trelags nevralt nett, som f.eks. består av inngangsnevroner EN1 til EN6, ytterligere nevroner ZN1 til ZN5 og en utgangsnevron AN. Med de nevrale nett 20 blir spekteret til spektrometeret 10 beregnet, idet det som inngang for det nevronorale nett 20 benyttes tilbakestrålingsintensitetene I; med i=l, ..., n til foretrukkede bølgelengder Xt - i den skjematisk fremstillingen i henhold til figur 2a.

Foruten bølgelengdene li til In kan det fordelaktig benyttes ytterligere relativt enkelt målbare råmateriale-egenskaper - som f.eks. fuktigheten og tettheten henholdsvis "rastettheten" - som ytterligere inngangstørrelse for det nevrale nett 20. Ved utgangen A til det nevrale nett 20 kan det oppnås viktige, for prosesstyringen av oppredningsprosessen nødvendige råmateriale-egenskaper, som spesielt andelen av forskjellige tresorter, som på figur 2 er listet opp enkeltvis. F.eks. kan ved anvendelsen av eukalyptus på den ene side og gran på en annen side som råmateriale, bestemmes eukalyptus/gran-blanding for sulfatoppslutningen. Ut fra blandingsforholdet beregnes start-lignin-konsentrasjonen, som er den vesentlige størrelse for styring av kokeprosessen. Det fremkommer:

Ved samme tresammensetning kan den angitte metode også benyttes til bestemmelse av start-lignin-inneholdet for det benyttede råtrematerialet. Den registrerte verdi er et måletall for celluloseoppslutningen, dvs. en angivelse som angir om trematerialet lett eller vanskelig lar seg oppslutte.

Av måleverdiene kan videre celluloseinnholdet for trematerialet, særlig ved eukalyptusglobulus vurderes. I tillegg er det fordelaktig, med spekteret over det nevrale nett å bestemme en modellkorrektur for kokermodellen 15 i henhold til figur 1. Benytter man f.eks. for styringen av sulfatcellulosen den kjente H-faktor modellen, så kan det tas hensyn til trekvaliteten ved hjelp av en "offset" til H-faktoren. Derved blir det oppnådd en utjevning av kvaliteten for den dannede cellulose.

For uten de angitte størrelser er det med beregningsskjemaet i henhold til figur 2 dessuten mulig en tidskorrektur henholdsvis en "offset" eller forskyvning for koketiden ved forutbestemt temperatur eller også ved konstant koketid en temperaturkorreksjon henholdsvis en tilsvarende forskyvning eller "offset" for koketemperaturen. Begge korreksjonsstørrelsene er fordelaktig utnyttbare for bestemmelse av kokermodellen 15 i henhold til figur 1.

Spesielt på fig. 3 blir hakket flis 5 fra et transportbånd tilført til en såkalt rafineringsanordning 30. Sistnevnte består av en trakt 31, en etterfølgende, via en motor 32 drevet skrue 33, så til maleplatene 34 og 34', som likeledes drives av en motor 36 og en tilhørende utgangssjakt 37. Raffinøren 30 er tilordnet en styreenhet 35.

På tilsvarende måte som på figur 1 er det på figur 3 anordnet et første spektrometer 10 som alternativt til anordningen over transportbåndet er rettet direkte mot inngangstrakten 31 i raffinøren 30 og således tildekker trakten som måleflate. Ved hjelp av det, etter spektrometret 10 koblede nevrale nett 20 blir det under hensyn til spektrallinjene I, til In og ytterligere parametre bestemt det spesifikke målearbeid som sammen med den ønskede malegrad danner inngangsstørrelsene for styring 35.

I anordningen i henhold til figur 3 er det tilordnet et ytterligere spektrometer 10' til utgangssjakten 37 for det malte produkt. Spektrometeret 10' er tilordnet ett til figur 2 svarende, ikke i enkelttrekk illustrert nevralt trekk 20, med hvilket det tas hensyn til utgangsproduktets kvalitet som kan tilbakeføres som påvirkningsstørrelse til styreenheten 35.

Vanlige raffinører har et høyt energibehov. Ved hjelp av en problemtilpasset oppspalting kan i raffinøren 30 i henhold til figur 3 det nødvendige spesifikke målearbeid, som avhenger sterkt av trekvaliteten bestemmes på forhånd og således minimaliseres. Totalt blir det innspart energi og kvalitetene for malte fibre blir utjevnet.

På figur 4 blir det på transportbåndet 1 spesielt transportert brukt papir 15, som tilsettes i en såkalt massekoker eller pulper 40 med "dreievisp"

(Drehquirl) 41 eller til en ikke-illustrert oppløsningstrommel for brukt papiroppredning. Pulperen 40 etterfølges av en ikke i enkeltrekk illustrert materialoppredning, til hvilken det løper en med en ventil 43 utstyrt utløpsrenne 42.

Tilsvarende figur 1 er det anordnet et spektrometer 10 over transporbånd 1 med måleflate 11 på det ved hjelp av pressrullen 13 utjevnede bruktpapir 7, med hvilket det nå bruktpapiret registreres direkte som råmateriale. I samsvar med figur 3 er spektrometeret 10 etterkoblet en nevralt nett 20, hvis utgangssignal tilføres den styreenhet 45 med hvilken oppredningsanlegget styres. Ved innkobling av et nevralt nett kan det ved oppredningen av forskjellig brukt papir direkte tas hensyn til den variable kvalitet for de i produksjonsprosessen innførte bruktpapirer. Dette skjer i det vesentlige i samsvar med den metode som er beskrevet i enkelttrekk i den innledningsvis omtalte, eldre patentsøknad.

På figur 5 kommer trestammen 9 som råstoff til et treslipeanlegg 50, som i det vesentlige består av ett med vann fylt trau 51 med en roterende slipevalse 55 og med transportbånd 57 og 58 som er utstyrt med river. Mot slipevalsen 55 tilføres sprøytevann fra en ledning 61 via minst én sprøytedyse 62 med ventil 63.

Slipevalsen 55 og transportbåndet 57 henholdsvis 58, blir drevet via separate motorer 56 og 59, som styres av en styreenhet 65 med en slipemodell, på grunnlag av turtallet, som har en vesentlig påvirkning på slipeproduktet. Videre er mengden sprøytevann varierbar via ventilen 63.

Trauet 51 har avløpsrenne 52, hvis overløpshøyde kan være innstillbar. I trauet 51 blir vanntemperaturen t målt med en sensor 53, i avløpsrennen 52 konsistensen til den utløpne blanding av vann og treslip ved hjelp av en sensor 54 og tilført til innretningen 65. Videre blir vanligvis gjennomstrømningsmengden av sprøytevann registrert med en måleinnretning 64.

På treslipet i avløpsrennen 52 foretas målinger med spektrometeret 10, idet måleflaten 11 ligger i avløpsplanet. Målesignalet blir etter beregning i et nevralt nett i henhold til figur 2 tilført slipemodellen til innretningen 65, f.eks. for kvasimalegrad- regulering.

Ved den foreliggende oppfinnelsen er det vesentlig utover beskrivelsen av enkelteksemplene, at det i en gjennomgående fremstillingsprosess ved cellulose- og papirfremstilling, ved innbefatting av produktpapir-oppredningen, ved hjelp av minst ett, eventuelt imidlertid flere, på egnede steder i produksjonsprosessen anordnete spektrometere og tilsvarende signalberegning, hver gang kan utledes utsagn over kvaliteten for det forventede mellom- og/eller sluttprodukt. Ved kombinasjonen av de enkelte utsagn kan det på forskjellige steder innføres korreksjonsstørrelser i reguleringsprosessen hvorved det totalt oppnås en kvalitetsforbedring.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for prosesstyring ved cellulose- og/eller papirfremstilling under anvendelse av minst én måleinnretning for registrering av spektrale karakteristika ved forskjellige bølgelengder og med minst én regulerings- eller styreinnretning for de ved cellulose- og/eller papirfremstilling benyttede driftsmidler, karakterisert ved at det spektrale karakteristika registreres minst på utgangsmaterialet (5, 6, 9, 7) ved cellulose- og/eller papirfremstillingen, og at utgangsmaterialene, enten råmaterialet "tre" (5, 6, 9) eller sekundærråstoffet "bruktpapir" (7) kontinuerlig føres forbi måleinnretningen (10, 10') for registrering av de spektrale karakteristika.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som råmateriale "tre" benyttes de for koking beregnede opphakkede trefliser (5).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som råmateriale "tre" benyttes de for oppsplitting eller oppfibring bestemte opphakket trefliser (6) og/eller det derav dannede, malte produkt.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som råstoff "tre" benyttes det av trestammen (9) dannede slipeprodukt.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utgangsstørrelsene i hvertfall til måleinnretningen (10, 10') for de spektrale karakteristika beregnes av et nevralt nett (20) og at det derav utledes utsagn over produktkvaliteten for utgangsstoffene for cellulose- og/eller papirfremstillingen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, under anvendelse av en cellulosekoker for treflis, karakterisert ved at det av de spektrale karakteristika bestemmes trematerialets alder og at det av dette utledes styrestørrelser for driftstemperaturen til cellulosekokeren.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det ut fra trealderen og/eller andelen av tresammensetninger bestemmes lignininneholdet og at det derav utledes korreksjonsstørrelser for styring av cellulosekokeren.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3 under anvendelsen av en raffinør for treflis, karakterisert ved at det av de spektrale karakteristika utledes de mekaniske egenskaper til trematerialet og at det derav utledes styrestørrelse for raffinøren for oppspalting i fibre av råstoffet "tre".

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det fra treparameterne utledes korreksjonsstørrelser for målearbeidet til raffinøren.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1 under anvendelse av en pulper (massekoker) for brukt papir, karakterisert ved at det av det spektrale karakteristika bestemmes de spesifikke egenskaper for det benyttede bruktpapir og at det derav utledes styrestørrelser for drift av pulperen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 4 under anvendelse av en treslipe-anordning for trestammer, karakterisert ved at det av de spektrale karakteristika bestemmes de mekaniske egenskaper for trematerialet og at det derav utledes styrestørrelser for treslipeanordningen.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at de mekaniske egenskaper for trematerialet tilføres en slipermodell.

13. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1, eller ett av kravene 2 til 12, med minst én måleinnretning for registrering av spektrale karakteristika for tremateialet eller bruktpapir som utgangsmateriale for cellulose- og/eller papirfremstilling, og minst én regulerings- og styreinnretning for de benyttede driftsmidler, karakterisert ved at måleinnretningen er et spektrometer (10, 10') for registrering av intensitetsmåleverdier (I| til In) ved forskjellige bølgelengder (A.j med i = 1, ..., n), av hvilket ved egnet beregning det kan utledes korreksjonssignaler for regulerings- eller styreinnretningen (15, 35, 45).

14. Innretning ifølge krav 12, karakterisert ved at det til beregning av intensitetsmåleverdier (I, til In ) er anordnet minst ett nevralt nett (20)