Как оптимизировать работу бумагоделательной машины путем модернизации сеточной части

Материал подготовлен Содиковым Исмоилом, инженером инновационно-технологического центра "Современные технологии переработки биоресурсов Севера".

Если вы нашли неточности в переводе, свяжитесь, пожалуйста, с Исмоилом. Вы можете написать Исмоилу, какие темы в области ЦБП вам интересны, и мы о них напишем. С Исмоилом можно связаться по телеграмму.

Если у вас есть интересные материалы и наработки, которыми вы хотели бы поделиться с коллегами, мы с радостью их опубликуем. Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов). Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной.

До настоящего времени сеточные столы Фурдринье разрабатывались с учетом одного основного вида бумаги. При производстве этого вида активность волокнистой суспензии и эффективность обезвоживания оборудования находились в оптимальном диапазоне. Однако при переходе на продукцию, значительно отличающуюся от проектного вида, уровень активности и поведение при обезвоживании могли существенно меняться. Возможности регулировки были ограничены, что усложняло компенсацию этих негативных влияний. В данной статье представлено решение, позволяющее оптимально настраивать параметры сеточного стола для всех сортов бумаги в широком ассортименте продукции.

В настоящее время рынок целлюлозно-бумажной промышленности требует высокой гибкости в работе как от операторов, так и от БДМ. Многие фабрики вынуждены выпускать широкий ассортимент продукции, чтобы удовлетворять потребности своих клиентов. Производство более 100 различных сортов бумаги на одном и том же сеточном столе – не редкость. Это приводит к значительным различиям в параметрах производства. Например, скорость БДМ или массовая доля основы могут различаться более чем в два раза.

Измененные параметры, в свою очередь, существенно влияют на поведение суспензии на сеточном столе. Уровень активности может варьироваться от полного отсутствия движения до сильного вспенивания, что существенно сказывается на качестве бумаги.

Компания Röchling Industrial Oepping давно распознала эту проблему и на протяжении нескольких лет работала над ее решением. Развитие цифровых технологий и широкая автоматизация пришлись как нельзя кстати. Используя эти возможности, компания разработала новую продуктовую линейку Robasmart. Название состоит из двух частей: «Roba» – отсылка к корням компании, поскольку все продуктовые группы этой фирмы начинаются с этого слова, и «Smart» – подчеркивает интеллектуальные возможности новой линейки.

Одним из элементов Robasmart является SmartTable – интеллектуальная система управления сеточным столом, позволяющая оптимизировать производство различных видов бумаги за счет настройки дренажных элементов, вакуума и значений сухого остатка.

Рисунок 1. Решение SmartTable

Решение SmartTable позволяет оптимизировать производство каждого вида бумаги в широком ассортименте продукции, обеспечивая максимальную эффективность и лучшие свойства.

SmartTable состоит из отдельных компонентов – Smart Foils, Smart Vacuum Valves и Smart Consistency Sensors. Каждый из них можно настраивать отдельно, но также возможно их использование в качестве комплексного решения, что значительно улучшает работу бумагоделательной машины и повышает ее эффективность.

Реализованные проекты на предприятиях клиентов подтверждают успешность внедрения данной технологии, что можно увидеть на следующих рисунках.

Рисунок 2. Улучшения с помощью SmartTable

Благодаря индивидуальным настройкам на формующей части бумагоделательной машины возможны следующие улучшения:

1. Повышение однородности структуры и прочности бумаги

2. Увеличение дренажной способности

3. Снижение энергозатрат

1. Повышение однородности структуры и прочности бумаги

SmartFoils значительно улучшают качество всех типов бумаги.

Возможность индивидуальной регулировки угла и высоты сетки увеличивает дренажную способность и оптимизирует уровень активности в зоне формования листа на формующей части машины, где происходит подвижность волокон.

Рисунок 3. Smart ActivityFoil и HydroFoil.

Используя непрерывно регулируемые элементы, можно настроить угол наклона устройства (в случае HydroFoils) и высоту (в случае ActivityFoils и FormationFoils). Это приводит к оптимальному уровню активности суспензии. В результате значительно улучшается формование бумаги.

Рисунок 4. Сравнение использования и неиспользования SmartFoils | Значение формования измерялось с помощью лабораторного оптического устройства измерения формования (Techpap 2D lab). Чем ниже значение, тем лучше формование.

Лучшее формование приводит к повышению прочностных характеристик, что улучшает качество бумаги или позволяет снизить затраты на дорогостоящие сырьевые материалы, такие как хвойная целлюлоза или добавки для повышения прочности.

Рисунок 5. SmartValves: клапан низкого и высокого вакуума.

2. Повышенная дренажная способность

Вакуум играет такую же важную роль в формовании бумаги, как и SmartFoils, и является решающим фактором для оптимальной эффективности дренажа.

Некорректные настройки вакуума и отсутствие точных данных о его фактических значениях часто приводят к неэффективной работе отсасывающих ящиков, что влечет за собой высокое потребление энергии и значительные эксплуатационные затраты.

Электронно-управляемые вакуумные клапаны являются важным элементом для индивидуального контроля как зоны низкого вакуума, так и зоны высокого вакуума на формующей сетке. Это позволяет повысить качество бумаги и эффективность обезвоживания за счет оптимального распределения вакуума.

Благодаря встроенным датчикам вакуума операторы могут отслеживать текущее давление в отсасывающих ящиках и при необходимости корректировать его. Контроль вакуума дает операторам уверенность в стабильности процесса, а также возможность легко снижать затраты за счет минимизации избыточного вакуума. Вакуумные клапаны Röchling Smart отличаются высокой надежностью благодаря встроенному механизму самоочистки и не требуют обслуживания благодаря своей интеллектуальной конструкции.

3. Снижение затрат на энергию

Многие БДМ действуют по принципу: «Чем выше вакуум, тем лучше». Однако избыточный вакуум не только не повышает эффективность дренажа, но, напротив, создает дополнительные проблемы, такие как:

- Ускоренный износ дренажных элементов и формующей сетки

- Повышенная мощность привода

- Увеличенные затраты на энергию

Благодаря сочетанию SmartValves для управления вакуумом и Smart Consistency Sensors можно снизить уровень вакуума без потери эффективности обезвоживания. Избыточные вакуумные уровни становятся ненужными, что приводит к сокращению энергопотребления привода.

Кроме того, уменьшенный вакуум снижает потребность в воздушном потоке, что также способствует значительной экономии энергии.

Рисунок 6. Интеллектуальный датчик консистенции.

Рисунок 7. Пример снижения потребляемой мощности (амперов) ведущего вала прессового вальца.

Пример из практики

Один из самых успешных производителей упаковочной бумаги в центральной части Мексики, который теперь входит в число крупнейших производителей упаковочной бумаги в Америке, недавно провел полную модернизацию SmartTable совместно с Röchling Industrial Oepping. Объем поставки включал полный комплект SmartTable:

- Регулируемый ящик формующей доски, который можно перемещать на 100 мм в продольном направлении машины во время работы

- Новые стальные ящики, оснащенные Smart HydroFoils и Smart ActivityFoils

- Новый ящик с низким вакуумом, оснащенный регулируемыми по высоте Smart FormationFoils

- Трехвакуумный отсасывающий ящик

- Система измерения консистенции Smart Consistency

- Вакуумные клапаны Smart Vacuum Valves

- Программное обеспечение SmartTable

Вся модернизация была завершена всего за 1,5 рабочих дня благодаря. Сразу после запуска производства потребовалось всего два джамбо-рулона, чтобы стабилизировать процесс и увидеть улучшения. С помощью инженеров Röchling, отвечавших за пуско-наладку, удалось увеличить показатель CMT более чем на 20% на всех основных марках бумаги при сохранении или улучшении значений RCT.

Кроме того, влажность бумаги на выходе из формующей секции уменьшилась на 1%, что позволило снизить потребление пара на 510 МВт/ч в год.