[發(fā)明專利]用于優(yōu)化連續(xù)蒸煮過程的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710998286.0
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN107587370A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S.巴特;B布迪斯里尼瓦薩;P.帕塔思
• 申請（專利權(quán)）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: D21C7/12
• 分類號: D21C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強(qiáng)

本申請是于2011年10月13日進(jìn)入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請?zhí)枮?00980158804.1，國際申請?zhí)枮镻CT/IB2009/007841，國際申請日為2009年12月22日，發(fā)明名稱“用于優(yōu)化連續(xù)蒸煮過程的系統(tǒng)和方法”)的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體而言涉及優(yōu)化在紙漿和造紙工業(yè)中的連續(xù)紙漿蒸煮器。更具體而言，本發(fā)明提出的系統(tǒng)和方法的目的在于對于不同紙漿等級，考慮過程擾動和模型不確定性以最佳方式來控制在連續(xù)紙漿蒸煮器中的脫木素化過程。

背景技術(shù)

在紙漿和造紙工業(yè)中的連續(xù)紙漿蒸煮器用于蒸煮木屑以產(chǎn)生紙漿，而紙漿進(jìn)而用于造紙。蒸煮的目的是為了移除存在于木屑中的木素組分。木素是存在于木材中的絡(luò)合物且充當(dāng)纖維束纖維的粘結(jié)材料。木屑以及蒸煮液在蒸煮器頂部持續(xù)地供給且從蒸煮器單元底部作為紙漿產(chǎn)品移除蒸煮的木屑。在雙容器構(gòu)造中，在單獨(dú)容器中執(zhí)行浸漬過程，在該單獨(dú)容器后面為另一容器，另一容器包括上部段、下部段和洗滌部段。一般而言，蒸煮過程涉及由蒸煮液從木屑移除木素。在連續(xù)紙漿蒸煮器中蒸煮期間，碎屑總是從頂部向底部流動，而對于所涉及的各個部段，蒸煮液的流動為或者同流或者逆流。通過取出蒸煮夜且使之再循環(huán)返回來加熱蒸煮液以提供蒸煮所需的熱。提取木質(zhì)組分后，將液的部分取出以進(jìn)行進(jìn)一步處理。由于這種過程的復(fù)雜性質(zhì)，連續(xù)紙漿蒸煮器的特征為高度非線性行為。除了諸如存在長停止時間，過程變量之間的強(qiáng)相互作用和木屑特征中未測量的變化的因素之外，這還使得很難控制蒸煮器。

蒸煮器系統(tǒng)具有過程參數(shù)，諸如模型狀態(tài)，具有一種或多種組分在固相、液相和氣相的特定濃度，白液和洗滌液的溫度、壓力、流率，再循環(huán)流率和溫度，在熱交換器中的蒸汽流率，白液和洗滌液的有效堿和活性堿等；品質(zhì)參數(shù)，諸如提取流的卡柏(Kappa)數(shù)、一致性、紙漿強(qiáng)度、有效堿和活性堿等；性能參數(shù)，諸如能量效率、產(chǎn)量、庫存消耗和操作成本等；以及模型參數(shù)，諸如反應(yīng)速率系數(shù)、效率因數(shù)、擴(kuò)散和傳熱系數(shù)。所有這些參數(shù)，即，過程參數(shù)、品質(zhì)參數(shù)、性能參數(shù)和模型參數(shù)從這里開始統(tǒng)稱作蒸煮器參數(shù)。

在工業(yè)中的慣例為通過操縱不同部段處的循環(huán)的蒸煮液流的溫度和到蒸煮器的不同部段的補(bǔ)充白液和洗滌液的流率來具體地控制蒸煮器的底部出口或排出管道處的紙漿的卡柏數(shù)。以特別方式基于操作者經(jīng)驗(yàn)來調(diào)整白液/洗滌液的溫度和流率的設(shè)置點(diǎn)。但是，近來，還提出了多變量模型預(yù)測控制策略來改進(jìn)對蒸煮器的控制。在下文中列出了與蒸煮器中的過程的控制有關(guān)的專利和公開中的一些。

美國專利No. 5,301,102描述了使用階躍響應(yīng)模型和蒸煮液的卡柏數(shù)和有效堿的周期性測量來控制從卡米爾(Kamyr)蒸煮器所產(chǎn)生的紙漿的卡柏數(shù)。

美國公開No. 20050034824使用基于在線分析器、停止時間補(bǔ)償器、解耦器和各種受操縱變量對蒸煮器品質(zhì)和性能參數(shù)影響的查找表(類似于模糊邏輯規(guī)則)的方法來實(shí)現(xiàn)蒸煮器的所需性能。

美國專利No. 6,447,639涉及應(yīng)用熱和離子遷移光譜技術(shù)來基于供給到紙漿蒸煮器的碎屑的特征的在線確定來計算所添加的蒸煮液的量。

美國專利No. 4,752,357描述了一種確定在蒸煮過程中紙漿蒸煮程度的方法。這非常適用于確立適當(dāng)?shù)念A(yù)測控制行為。

在文獻(xiàn)中記錄的其它現(xiàn)有技術(shù)方法涉及采用諸如下列的技術(shù)：使用線性和非線性模型的模型預(yù)測控制；推斷控制；以及操作條件優(yōu)化以從連續(xù)紙漿蒸煮器產(chǎn)生所需卡柏數(shù)的紙漿。

關(guān)于諸如監(jiān)視和控制的不同應(yīng)用，還記錄了不同復(fù)雜性的連續(xù)紙漿蒸煮器模擬模型。近來，Padhiyar等人(2006)提出了某些策略，這些策略的目的在于控制在蒸煮器的各個蒸煮區(qū)的卡柏數(shù)分布，而不是僅控制排出管道(blow line)處的卡柏數(shù)分布。這將便于更快速的過程擾動抑制，因?yàn)閷⒈冉Y(jié)果表現(xiàn)在排出管道中的卡柏數(shù)的情況更易于開始校正行為。這種分布式控制策略也將確保在等級變化期間的更快速且高效的過渡操作。但是，該策略限于使用卡柏數(shù)分布的提議且并未進(jìn)一步擴(kuò)展到對各種控制器教導(dǎo)分配最佳設(shè)置點(diǎn)的手段。如之前討論，分配設(shè)置點(diǎn)通常基于操作者經(jīng)驗(yàn)。