[實(shí)用新型]一種紙漿漂白先進(jìn)過程控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820205687.2
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN201343671Y
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李繼庚;劉煥彬;陶勁松;朱小林
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): D21C9/10
• 分類號(hào): D21C9/10;G05B19/418
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李衛(wèi)東;梁 瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種造紙先進(jìn)過程控制(APC，advancce?ProcessControl)系統(tǒng)，特別涉及一種對紙漿漂白過程進(jìn)行優(yōu)化控制的先進(jìn)過程控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

造紙產(chǎn)業(yè)是與國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事業(yè)發(fā)展關(guān)系密切的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)。據(jù)2004年統(tǒng)計(jì)，我國一般大中型造紙企業(yè)能源利用率只有30％，2005年每噸漿紙的綜合能耗高達(dá)1.38噸標(biāo)準(zhǔn)煤(世界先進(jìn)水平僅為0.5噸標(biāo)煤)，造紙工業(yè)萬元產(chǎn)值綜合能耗高達(dá)2.5～3.0噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國造紙工業(yè)水重復(fù)利用率平均只有46％，平均噸紙水耗高達(dá)100m³以上(世界先進(jìn)水平僅為10～20m³)，工業(yè)萬元產(chǎn)值新鮮用水量高達(dá)188立方米，造紙行業(yè)已經(jīng)成為我國高耗能、高污染的重點(diǎn)監(jiān)管行業(yè)之一。

紙漿漂白是制漿造紙過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，紙漿漂白的目的是通過化學(xué)處理改善紙漿的光學(xué)性質(zhì)，所用的化學(xué)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(dá)到設(shè)定光學(xué)性質(zhì)指標(biāo)要求，漂白過程控制結(jié)果是加入過量漂白劑，殘余漂白劑經(jīng)過后續(xù)洗漿進(jìn)入污水系統(tǒng)，因此，現(xiàn)有的漂白過程控制不僅造成漂白劑的浪費(fèi)，而且造成環(huán)境污染，據(jù)分析，紙漿漂白過程產(chǎn)生的污水是造紙企業(yè)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(tǒng))中，紙漿漂白過程控制采用常規(guī)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(diǎn)，常規(guī)的PID控制無法根據(jù)紙漿漂白前的質(zhì)量指標(biāo)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)漂白劑加入量的要求，只能由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)漂白劑加入量。為了生產(chǎn)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(fèi)，也不符合環(huán)保的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有紙漿漂白過程中存在的加入過量漂白劑而造成浪費(fèi)和污染的問題，本實(shí)用新型提供了一種面向工藝的先進(jìn)過程控制系統(tǒng)來控制紙漿的漂白過程，本系統(tǒng)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(fù)荷和降低對環(huán)境的污染。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的采用的技術(shù)方案：一種紙漿漂白過程先進(jìn)控制系統(tǒng)，與漂白過程控制DCS信號(hào)連接，包括工業(yè)組態(tài)軟件模塊、關(guān)系數(shù)據(jù)庫和控制模型庫；其中，漂白過程控制DCS與工業(yè)組態(tài)軟件模塊信號(hào)連接，工業(yè)組態(tài)軟件模塊與關(guān)系數(shù)據(jù)庫信號(hào)連接，關(guān)系數(shù)據(jù)庫與控制模型庫信號(hào)連接。

所述工業(yè)組態(tài)軟件模塊包括監(jiān)測功能模塊、控制功能模塊、數(shù)據(jù)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(yè)組態(tài)軟件模塊是指GE公司的IFIX模塊。

所述關(guān)系數(shù)據(jù)庫包括：

存儲(chǔ)有非線性模型的系數(shù)和參數(shù)的模型參數(shù)數(shù)據(jù)表；

存儲(chǔ)有各種漂白劑的濃度、單價(jià)和加入量的最大值及最小值和目標(biāo)白度值的漂白劑參數(shù)數(shù)據(jù)表；

存儲(chǔ)有漂白過程變量數(shù)據(jù)的過程變量數(shù)據(jù)表。

所述控制模型庫包括：

用于計(jì)算目標(biāo)白度與漂白前紙漿白度的差值和漂白后紙漿實(shí)際白度與漂白前白度的差值的白度增益目標(biāo)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(biāo)模型用于計(jì)算理論白度增益值和實(shí)際白度增益值，理論白度增益為目標(biāo)白度與漂白前紙漿的白度的差值，實(shí)際白度值為漂白后紙漿實(shí)際白度與漂白前白度的差值，對于多段漂白需要根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)分配各漂白段的目標(biāo)白度值。

用于集成漂白化學(xué)漿、脫墨漿和化學(xué)機(jī)械漿所用的典型漂白劑與白度增益結(jié)構(gòu)模型的非線性模型；為使本實(shí)用新型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(xué)漿、脫墨漿和化學(xué)機(jī)械漿所用的典型漂白劑與白度增益的結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)模型的系數(shù)存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中模型參數(shù)數(shù)據(jù)表中。

用于通過紙漿漂白反應(yīng)罐液位、漂白前后的流量和濃度動(dòng)態(tài)計(jì)算紙漿漂白反應(yīng)時(shí)間的滯后模型；

用于以漂白成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)白度增益為約束條件，優(yōu)化計(jì)算各種漂白劑的加入量的優(yōu)化模型；該模型用于優(yōu)化計(jì)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(yōu)化目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)白度增益為約束條件，進(jìn)行全局優(yōu)化。