[發明專利]一種紙漿漂白先進過程控制系統

有效

• 申請號: 200810220205.5
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101446826A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 李繼庚;劉煥彬;陶勁松;朱小林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;D21C9/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東;梁 瑩

技術領域

本發明涉及一種造紙先進過程控制(APC，advancce?Process?Control)系統，特別涉及一種對紙漿漂白過程進行優化控制的先進過程控制系統。

背景技術

造紙產業是與國民經濟和社會事業發展關系密切的重要基礎原材料產業。據2004年統計，我國一般大中型造紙企業能源利用率只有30％，2005年每噸漿紙的綜合能耗高達1.38噸標準煤(世界先進水平僅為0.5噸標煤)，造紙工業萬元產值綜合能耗高達2.5～3.0噸標準煤。我國造紙工業水重復利用率平均只有46％，平均噸紙水耗高達100m³以上(世界先進水平僅為10～20m³)，工業萬元產值新鮮用水量高達188立方米，造紙行業已經成為我國高耗能、高污染的重點監管行業之一。

紙漿漂白是制漿造紙過程的一個重要環節，紙漿漂白的目的是通過化學處理改善紙漿的光學性質，所用的化學藥品(漂白劑)有二氧化氯、次氯酸鈉、雙氧水、氯氣、燒堿和連二亞硫酸鈉等。為了確保漂白后的紙漿達到設定光學性質指標要求，漂白過程控制結果是加入過量漂白劑，殘余漂白劑經過后續洗漿進入污水系統，因此，現有的漂白過程控制不僅造成漂白劑的浪費，而且造成環境污染，據分析，紙漿漂白過程產生的污水是造紙企業污水的主要來源之一。

目前，在漂白過程控制DCS(Distribution?Control?System，在這里指集散控制系統)中，紙漿漂白過程控制采用常規PID控制，由于漂白過程的控制變量和被控變量之間具有多變量、大滯后和非線性的特點，常規的PID控制無法根據紙漿漂白前的質量指標準確調節漂白劑加入量的要求，只能由操作人員根據經驗調節漂白劑加入量。為了生產出合格的紙漿，操作人員往往加入過量的漂白劑，這樣不僅造成了漂白劑的浪費，也不符合環保的要求。

發明內容

針對現有紙漿漂白過程中存在的加入過量漂白劑而造成浪費和污染的問題，本發明提供了一種面向工藝的先進過程控制系統來控制紙漿的漂白過程，本系統適于多變量、大滯后、非線性的紙漿漂白過程，有助于減少漂白劑消耗、減輕污水處理負荷和降低對環境的污染。

為實現本發明的目的采用的技術方案：一種紙漿漂白過程先進控制系統，與漂白過程控制DCS信號連接，包括工業組態軟件模塊、關系數據庫和控制模型庫；其中，漂白過程控制DCS與工業組態軟件模塊信號連接，工業組態軟件模塊與關系數據庫信號連接，關系數據庫與控制模型庫信號連接。

所述工業組態軟件模塊包括監測功能模塊、控制功能模塊、數據分析功能模塊、事件管理功能模塊和通訊接口模塊。

上述工業組態軟件模塊是指GE公司的IFIX模塊。

所述關系數據庫包括：

存儲有非線性模型的系數和參數的模型參數數據表；

存儲有各種漂白劑的濃度、單價和加入量的最大值及最小值和目標白度值的漂白劑參數數據表；

存儲有漂白過程變量數據的過程變量數據表。

所述控制模型庫包括：

用于計算目標白度與漂白前紙漿白度的差值和漂白后紙漿實際白度與漂白前白度的差值的白度增益目標模型；紙漿漂白前后白度的增加值稱為白度增益，白度增益目標模型用于計算理論白度增益值和實際白度增益值，理論白度增益為目標白度與漂白前紙漿的白度的差值，實際白度值為漂白后紙漿實際白度與漂白前白度的差值，對于多段漂白需要根據實際情況動態分配各漂白段的目標白度值。

用于集成漂白化學漿、脫墨漿和化學機械漿所用的典型漂白劑與白度增益結構模型的非線性模型；為使本發明適于不同漿種漂白的控制要求，非線性模型中集成漂白化學漿、脫墨漿和化學機械漿所用的典型漂白劑與白度增益的結構模型，結構模型的系數存儲在關系數據庫中模型參數數據表中。

用于通過紙漿漂白反應罐液位、漂白前后的流量和濃度動態計算紙漿漂白反應時間的滯后模型；

用于以漂白成本最低為優化目標，以實現目標白度增益為約束條件，優化計算各種漂白劑的加入量的優化模型；該模型用于優化計算各種漂白劑的加入量，由于各漂白劑不同加入量的組合可以得到相同的白度增益，該模型以漂白成本最低為優化目標，以實現目標白度增益為約束條件，進行全局優化。