以前馈方式控制制浆过程的方法与流程

本发明涉及控制制浆过程的方法，其中将木屑输送至浸渍容器或者消化池(digester)，在此处用包含化学品的浆液处理所述木屑。

背景技术：
在化学制浆过程中，将木屑在消化池中以升高的压力和温度用化学品处理，以溶解将纤维粘合在一起的木质素。目前的主要制浆过程是Kraft方法，其中用被称为白液的氢氧化钠和硫化钠的混合物处理木屑。纸浆品质和制浆过程中使用的化学品的消耗高度取决于原材料，即，木屑。木屑的含湿量和其它性质可由于例如季节变化、不同的木屑堆放安排和使用的树种而改变。原材料性质的变化使得难以设定消化池的化学品的精确剂量。经常使用超过需要的化学品，这从经济和环境的角度来看均是有害的。用于控制连续消化池的系统还在CA919289中披露。在常规化学制浆过程中，基于得自纸浆性质或者蒸煮废液中的残余碱含量的测量值的信息控制所述过程，即，所述过程以反馈的方式控制。这种途径无法顺应木屑性质的短期或者突然变化。在本领域中，具有可用于测量原材料性质的商业测量系统。然而，这些现有技术方法通常涉及高投资成本，需要长分析时间和/或不足够精确，并因此通常不用于控制所述方法。因此，仍需要制浆过程的简单的，在线前馈控制。

技术实现要素：
本发明的目的是提供用于控制制浆过程的简单的在线方法。这种和其它优点用本发明方法实现。本发明披露了控制制浆过程的方法，其中将木屑输送至浸渍容器和/或消化池，在此处用包含化学品的浆液处理所述木屑。本发明方法包括以下步骤：e.估计实现希望的纸浆产量所需要的输送至浸渍容器或者消化池的干 燥木屑的质量流量，f.测量输送至浸渍容器或者消化池的潮湿木屑的实际质量流量，g.计算在潮湿木屑的测量的实际质量流量和干燥木屑的估计质量流量之间的比率，h.基于所述计算的比率控制制浆过程。本发明方法使得可以以前馈方式在线控制例如化学品如氢氧化钠和硫化钠向浸渍容器或者向消化池的供应、浆液对木材比率和/或制浆温度。已经证实，通过根据本发明控制制浆过程，改善工艺稳定性并实现纸浆的卡帕值(kappanumber)和品质的变化减小。所述方法简单并且不需要大的投资成本。此外，我们正在使用a)中的估值计算预设工艺参数。然后使用所述比率微调工艺参数。因此，你们首先创建设定点，其随后在工艺的调节中使用该设定点。根据本发明的第二方面，提供包括以下步骤的方法：e.估计待处理的木屑的干燥密度，f.测量输送至浸渍容器或者消化池的潮湿木屑的密度，g.计算在所述木屑的估计的干燥密度和所述潮湿木屑的测量的密度之间的比率，和h.基于所述计算的比率控制制浆过程。根据本发明的第三方面，提供包括以下步骤的方法：e.估计待处理的木屑的干燥密度，f.测量输送至浸渍容器或者消化池的潮湿木屑的密度，g.计算在所述木屑的估计的干燥密度和所述潮湿木屑的测量的密度之间的比率，其也包括用测量的干燥含量修正，和h.基于所述计算的比率控制制浆过程。这可在木材密度的变化占支配地位时使用。因此，测量干燥含量提供了对这种变化进行修正的途径。具体实施方式本发明涉及控制制浆过程的方法，其中在浸渍容器中和/或在消化池中用化学品处理木屑。本申请使用的术语"浸渍容器"可为适于加工木屑的任何种类的容器、管道等。制浆过程可为例如kraft制浆过程、亚硫酸盐制浆过 程或者化学-热机械制浆过程。所述制浆过程可为分批或者连续制浆过程。所述方法可为例如连续Kraft制浆过程，其中以提高的温度和压力用氢氧化钠和硫化钠的混合物处理木屑。根据本发明方法，计算在输送至浸渍容器或者消化池的新鲜的潮湿木屑的实际质量流量和实现希望的预设的纸浆产量所需要的输送至浸渍容器或者消化池的干燥木屑的估计质量流量之间的比率。所述比率，下文称为木材材质指标(WoodMaterialIndicator,WMI)，可例如用于控制供应至浸渍容器或者消化池的化学品如氢氧化钠和硫化钠的量和/或控制消化池中的浆液对木材比率和/或控制制浆温度。WMI可根据方程1计算。可选择地，WMI可通过以下方法计算：用干燥木屑的估计质量流量除以潮湿木屑的实际质量流量。干燥木屑的估计质量流量可通过以下方法计算：根据方程2，用希望的纸浆产量除以蒸煮收率。纸浆产量为作为目标的预设值。在上面方程中的纸浆产量以干燥重量[kg/s]，即，100%干燥纸浆的重量表示。蒸煮收率是进行制浆的树种的蒸煮收率的估计值。例如，软木的kraft制浆的估计的蒸煮收率为46%。例如，输送至浸渍容器或者消化池的潮湿木屑的质量流量可通过使用碎屑带式秤(conveyorscale)(优选的)、质量流量扫描器(通过使用X-射线)或者辐射木材流量计测量。潮湿木材的测量的质量流量取决于原材料的含湿量和原材料的其它性质如密度而改变。根据本发明的第二方面，所述制浆过程通过使用在潮湿新鲜木屑的密度的实际测量值和干燥木屑的密度的估计值之间的比率来控制。干燥木屑的密度的估计值取决于使用的树种。潮湿的新鲜木屑的密度可通过以下方法测定：测量木屑料仓中的木屑的重量并用所述测量值除以料仓中的木屑的体积。如果所述方法为分批制浆过程，那么潮湿的新鲜木屑的密度可通过以下方法测定：测量分批消化池中的木屑的重量并用所述测量值除以分批消化池中的木屑的体积。可使用木材材质指标(WMI)连续控制制浆过程。例如，这可通过以下方 法实现：调节向浸渍容器或者消化池的化学品投料量和/或浆液对木材比率和/或制浆温度。蒸煮碱剂量可基于WMI值连续调节。浆液对木材比率可基于WMI通过以下方法调节：调节消化池中的蒸煮废液或者洗涤液的内循环。当原材料密度的变化较高时，可将木材材质指标与输送至消化池的木屑的干燥含量的频繁分析组合使用，如本发明的第三方面所反映。以此方式，将湿度和原材料密度的可能的变化彼此分离，并且如果质量流量的变化由原材料密度的变化支配，那么这将进一步改善工艺控制的精确度。这基于生产中的条件和使用的原材料具体决定。估计的干燥质量流量通过方程2计算。在连续消化池系统中的产量通常通过体积测量如碎屑进料螺杆(chipfeedingscrew)或者木屑计量仪(chipmeter)控制。基于已知的每次旋转进料体积、填充度和估计的木屑密度，碎屑进料设备将以某速度旋转，以维持目标产量(估计的干燥质量流量)。通过利用在木屑输送带上测量的输送至消化池系统的测量的湿木屑流量，并组合分析的木屑干燥含量和进料至消化池系统的木屑的已知体积(通过木屑计量设备的旋转速度给出)，可计算测量的湿木屑密度：湿木屑密度=WCF/(VxFDxrpm)其中，WCF=湿木屑质量流量(kg/min)V=每次旋转的进料体积(m3)FD=填充度rpm=木屑计量设备的旋转速度(rpm)然后从下式计算测量的干燥密度：测量的干燥密度=湿木屑密度×干燥含量。在这种情况中，将WMI定义为WMI=测量的干燥密度/估计的干燥密度然后可将通过上面的比率描述的WMI用于工艺控制中。估计的干燥密度取决于使用何种原材料。此外，本发明方法在前馈回路(方式)中使用，该前馈回路(方式)考虑将什么进料至系统的(将干燥物质和水分的变化组合起来；在木屑堆积密度的变化非常低的北欧条件(Nordiccondition)中，这种方法已经运行良好)。对于变化的响应相对更快。在下文中，通过实施例并参照附图，将更详细地描述本发明。附图说明图1示出木材原材料从木屑堆流向浸渍容器或者消化池的示意图。总质量流量优选通过使用碎屑带式秤测量。将新鲜的潮湿木屑的原材料在木屑输送带(1)上输送至木屑料斗(2)。通过使用碎屑进料螺杆(3)，将所述材料进一步从木屑料斗(2)输送至浸渍容器或者消化池。碎屑进料螺杆(3)的螺杆旋转基于计算的估计的干燥质量流量来控制，即，它取决于纸浆产量的设定值。根据本发明的一个实例，设置在木屑输送带(1)下面的碎屑带式秤(4)连续测量新鲜的潮湿木屑的实际流动。由于在料斗中的木屑质量基本保持恒定，测量在木屑输送带上的流量给出输送至浸渍容器或者消化池的新鲜的潮湿木屑的实际流量的准确值。将测量的新鲜流量值传送至控制系统的控制单元(5)，在图3中示意性示出控制单元(5)。也将估计的干燥木材流量输入控制单元(5)中。在控制系统中，将所述流量之间的比率计算(WMI)，并用于调节例如输送至浸渍容器或者消化池的碱投料量和液体对木材比率的设定值。优选地，基于输送至浸渍容器或者消化池的木屑的理论计算流量，即，根据控制制浆过程的传统方法进一步控制所述过程。因此，除了所述过程的传统控制，WMI优选用于调节一定百分数。因此，也将理论计算的设定值(设定点)输入所述系统中。图2示出如何确定上面阐述的WMI的实例。图3示出本发明的控制系统。所述控制系统可包含一个或者数个亚控制系统，用于针对WMI的长期(例如，24小时)和/或短期(例如，2小时)变化来调节碱投料量、蒸煮温度和/或浆液对木材比率。在图3中示出的控制系统(5)中，将调节分成两个回路；一个回路用于WMI的长期变化以及一个回路用于WMI的短期变化。系统(5)可包含其它控制单元(6，7)，其中可输入其它变量(v1、v2，…Vn)或者预设值用于控制所述过程，例如碱投料量的上限和下限、浆液对木材比率的当前值、蒸煮温度(H-因子)和碱投料量等。图4更加示意性地示出本发明的WMI如何用于控制碱投料量，其仅为通过使用本发明的WMI可控制的参数的实例。图5示出运行中的WMI控制(参见下面的实施例)。实施例试验性运行在Oulu制造厂(Oulumill)在4天期间内进行，其中显示， WMI控制降低卡帕值变化。作为软传感器(softnumber)的WMI似乎可用并足够准确以降低原材料变化的影响。结果下面在表1中给出。表1.来自4天Oulu试验的结果。每一情况为4天运行期。原材料为来自斯堪的纳维亚(Scandinavian)的软木(t/d=公吨/天)。也参见反映实施例的图5。也参见图2。益处下面在表2中给出。使用木材材质指标(WMI)控制的益处表2.来自4天Oulu试验的益处上面已经描述了本发明的多种实施方案，但是本领域技术人员了解其它微小改变，其将落在本发明范围内。本发明的宽度和范围不应受任何上述示例性实施方案限制，但是应仅根据所附权利要求和它们的等同物限定。对于本发明所属领域技术人员而言，在本发明范围内的其它方面、优点和修饰将为显而易见的。因此，本发明意在涵盖包含在所附权利要求主旨和范围内的各种修改和等同方法。应将在附图中和在前面的描述中的任何图示和描述视为示例性的和非限制性的。在权利要求中单词"包含"的使用不排除其它元素或者步骤，以及冠词"一个"或者"一种"的使用不排除复数。在不同从属权利要求中特征的出现本身不排除这些特征的组合。在权利要求中的任何参考符号是用于提高可理解性，并且不应视为限制本发明范围。