Bối cảnh

Phần lớn bột giấy cellulose của Thụy Điển được sản xuất trong các thiết bị nấu liên tục. Khi các thiết bị nấu này được giới thiệu lần đầu tiên, dung dịch nấu được thêm vào phần trên cùng, tương tự như trong các nồi nấu mẻ, hóa chất nấu được thêm trước mỗi mẻ. Về sau công nghệ nấu liên tục cải tiến (MCC) ra đời, hóa chất nấu được thêm và bớt ở nhiều khâu khác nhau, khiến cho chiến lược kiểm soát trở nên phức tạp hơn vì vậy cần có một biểu đồ biến động kiềm cụ thể.

Từ đó, một thách thức lớn đối với thiết bị nấu liên tục là đo lường và kiểm soát biến động kiềm dọc theo thiết bị nấu để hòa tan lignin, nhựa, chất béo và terpen trong gỗ ra khỏi sợi gỗ. Tất cả phải được thực hiện trong lúc đạt các chỉ số Kappa mong muốn và ổn định tại đầu ra của thiết bị, đồng thời không làm giảm độ bền hoặc hiệu suất của bột giấy khi các mảnh gỗ di chuyển qua các vùng nấu khác nhau. Việc theo dõi sự di chuyển của cột vụn gỗ đã trở thành một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của các nhà vận hành thiết bị.

Ảnh: Endress+Hauser

Tỷ lệ chất lỏng so với vụn gỗ ảnh hưởng đến độ nén và có thể dẫn đến ma sát quá mức, làm cản trở sự di chuyển của cột vụn gỗ. Quá trình phân tách cũng phụ thuộc mạnh mẽ vào thời gian và nhiệt độ, được tóm tắt trong yếu tố H – tích phân thời gian của nhiệt độ nấu. Thời gian phản hồi dài (khoảng 5 giờ) làm cho việc kiểm soát PID trở nên khó khăn và việc kiểm soát biến động kiềm cần dựa vào kiểm soát dự đoán mô hình (MPC).

Ảnh: Endress+Hauser

Biến đầu vào

Ba biến đầu vào quan trọng nhất đối với MPC là:

1. Độ kiềm của dung dịch nấu.
2. Chỉ số Kappa của bột giấy được sản xuất.
3. Lưu lượng vào và ra từ thiết bị nấu và bể ngâm.

Độ kiềm và chỉ số Kappa có thể được lấy mẫu và hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm khi có sai lệch.

Lưu lượng dung dịch không thể lấy mẫu hoặc hiệu chuẩn trong quá trình vận hành, vì vậy từ trước đến nay vẫn là một nguồn lỗi chưa được xác định.

Chỉ khi xảy ra hỏng hóc hoàn toàn, chẳng hạn đồng hồ đo lưu lượng hỏng hoặc báo lỗi, người ta mới nhận ra cần thay thế ống đo, nhưng phải chờ đến khi có thể dừng quy trình và thay thế chúng.

Nhược điểm

Lưu lượng kế điện từ (magmeter) là phương pháp phổ biến nhất để đo lưu lượng trong thiết bị nấu. Tuy nhiên cómột vấn đề ít được biết đến khi đo chất lỏng có nhiệt độ thiết kế cao như dung dịch nấu ở +180°C (356°F), vì không ngành công nghiệp nào khác sử dụng thiết bị đo lưu lượng kế điện từ trong điều kiện khắc nghiệt như vậy.

Vấn đề xuất phát từ ống lưu lượng kế điện từ được lót bằng PTFE hoặc PFA. Tương tự với công nghệ màng, nơi một màng bán thấm cho phép một số thành phần đi qua, trong khi các thành phần khác bị giữ lại. Để các phân tử di chuyển qua màng, cần một lực dẫn động được tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất, điện thế, nhiệt độ, nồng độ hoặc áp suất thẩm thấu. Chất lỏng đi qua màng được gọi là thẩm thấu. Hiện tượng này cũng xảy ra trong lưu lượng kế điện từ khi đo lưu lượng trong thiết bị nấu.

Các thiết bị đo trông như mới từ bên ngoài có thể chênh lệch lên đến -50% khi được đánh giá, mặc dù chúng sử dụng lớp lót PFA bền hơn. Một dấu hiệu mà nhiều người nhận ra là nước có thể được tìm thấy trong vỏ kết nối của ống lưu lượng kế điện từ. Vì đó là nước hoàn toàn tinh khiết và trong suốt, nên chúng ta không liên kết nó với hiện tượng khuếch tán qua lớp lót (dung dịch nấu có màu đen), nhưng nước thẩm thấu này đã được lọc sạch như trong so sánh trước với công nghệ màng. Vì lưu lượng kế điện từ đo lưu lượng bằng các tín hiệu millivolt yếu, các tín hiệu này bị ảnh hưởng bởi nước thẩm thấu. Chúng trôi dần và bắt đầu lệch mà không được các nhà vận hành hoặc nhân viên bảo trì nhận ra.

Phương pháp mới

Công ty Endress+Hauser đã phát triển một phương pháp tác động bên ngoài. Phương pháp này đã trở thành phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong các nhà máy nấu bột giấy kraft của Thụy Điển và có số lượng tham chiếu nhiều nhất trong số các phương pháp cùng loại. Phương pháp này sử dụng công nghệ âm học 3G, đại diện cho công nghệ đo lường cố định không xâm lấn tiên tiến nhất, giúp loại bỏ sự không chắc chắn khi ống lưu lượng kế bị hư hại bởi hiện tượng khuếch tán. Thiết bị đo lưu lượng Prosonic cho phép lắp đặt chỉ với đoạn ống thẳng 2xD từ các đoạn uốn cong của ống dẫn. Bằng cách này, chúng ta có thể kẹp đồng hồ ở bất kỳ vị trí nào dễ tiếp cận nhất mà không cần xây dựng giàn giáo. Các cảm biến tiếp xúc âm mạnh mẽ cùng với công nghệ xử lý tín hiệu tiên tiến có thể đo xuyên qua các lớp cặn bám trong ống và mức độ chất rắn hòa tan cao trong dung dịch đen.

Trong những năm gần đây, một số nhà máy bột giấy đã chuyển từ lưu lương kế điện từ sang vortex (một phương pháp đo lường dành cho hơi nước và nước ngưng tụ) nhằm có thiết bị đo hoàn toàn bằng thép, không cần lớp lót. Tuy nhiên, vì công nghệ vortex sử dụng cảm biến, hay còn gọi là pickup, được lắp bên trong ống đo, nên công việc bảo trì đã chuyển sang việc thay thế pickup. Dấu hiệu sớm của pickup bị hư hại thường là tín hiệu đầu ra của đồng hồ vortex bắt đầu dao động. Chúng cũng có thể bị bám bùn vôi (trong dung dịch trắng), dẫn đến việc ngừng cảm nhận dòng chảy (vortex đếm các xoáy trong dòng chảy).

Đối với những người muốn lắp đặt kiểu trong đường ống (inline), chúng ta cũng có một mô hình có mặt bích chịu được nhiệt độ lên tới +200°C. Mô hình này cung cấp thêm biên độ an toàn +20°C so với các lưu lượng kế điện từ nhiệt độ cao hiện tại, vốn bị giới hạn ở mức +180°C. Mô hình inline của PROSONIC cũng đã được thử nghiệm tại các nhà máy bột giấy của Thụy Điển và được lắp đặt hoàn toàn giống như lưu lượng kế điện từ, nhưng được làm hoàn toàn từ thép chống axit, không cần lớp lót nhạy cảm.

PROSONIC giảm thời gian bảo trì trong khi tăng cường khả năng sẵn có và độ chính xác của các dòng dung dịch trong thiết bị nấu.

Ảnh: Endress+Hauser

Ulf Johansson, Giám đốc điều hành kinh doanh ngành giấy và bột giấy của Endress+Hauser.

Là đối tác chính thức của Endress+Hauser tại Việt Nam trong ngành Giấy và Bột Giấy với gần 10 năm kinh nghiệm và thực hiện thành công nhiều dự án lớn nhỏ khác nhau, ATZ Solutions hân hạnh được hỗ trợ các khách hàng giải pháp tự động hóa, thiết bị đo kiểm, van, tự động hóa van trong ngành giấy và bột giấy, tư vấn, hỗ trợ kỹ thuật, lắp đặt, vận hành, bảo trì, sửa chữa.

Quý khách hàng có thể liên hệ với chúng tôi tại:

————————————

Website: https://atzsolutions.com.vn

Zalo OA: https://zalo.me/2482974978241570486

LinkedIn: https://www.linkedin.com/company/atz-solutions-co-ltd/

—- ATZ Solutions – Automation for People —