Способ регулирования белизны для удаления печатных красок в установках обесцвечивания и установка обесцвечивания с флотационной камерой для удаления печатных красок - RU2346747C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу регулирования белизны для удаления печатных красок в установках обесцвечивания. Далее изобретение относится к установке обесцвечивания с флотационной камерой, в которой удаляют печатную краску из волокнистой суспензии.

Важной операцией процесса при переработке бумажной макулатуры является удаление печатных красок. Для этого сначала из подготовленной бумажной макулатуры изготавливают волокнистую суспензию и направляют ее во флотационную камеру. При так называемом флотационном обесцвечивании через волокнистую суспензию проходят воздушные пузырьки, на которые за счет адгезионных эффектов откладываются частицы печатных красок, которые выносятся с пеной, образующейся в флотационной камере на поверхности волокнистой суспензии. Отобранная из флотационной камеры, очищенная волокнистая суспензия называется акцептом.

Белизна акцепта определяет белизну готовой бумаги, изготовленной в конце обработки бумажной макулатуры. Значение белизны задано в узких границах. Чтобы поддерживать целевую белизну готовой бумаги в этих границах, удаление печатных красок в процессе обесцвечивания нужно устанавливать так, чтобы получить по возможности постоянную белизну акцепта. Эта установка в основном усложняется следующими аспектами:

1. Заданное значение регулирования относится к белизне готовой бумаги, которую предварительно измеряют в лаборатории на изготовленных с трудом пробных листах. Удаление печатных красок является, однако, только одним шагом в цепи обработки. В действительности между загрузкой бумажной макулатуры или соответственно очисткой в флотационной камере и изготовлением бумаги проходят многие часы так, что изменение белизны сказывается на белизне акцепта макулатуры только после значительного времени прохождения.

2. Время прохождения волокнистой суспензии через удаление печатных красок составляет приблизительно от 10 до 30 минут. Поэтому регулирование относительно результата удаления печатных красок, то есть акцепта, может реагировать только медленно.

3. Процесс удаления печатных красок очень сильно подвержен помехам, которые в основном вызываются колебаниями состава исходной макулатуры. Этот состав актуально практически не поддается сенсорному определению или управлению.

4. Диапазон значений управляющих воздействий сильно ограничен по технологическим причинам, в результате чего достижимое качество регулирования является ограниченным.

В результате этих сложностей установки обесцвечивания эксплуатируются до сих пор без регулирования. При этом рабочие параметры установки устанавливают постоянными и только время от времени изменяют их вручную на основании опытных данных в процессе эксплуатации.

Из Европейской патентной заявки ЕР 1262593 А1 известен способ для удаления примесных веществ, например печатных красок или клеев из водной суспензии бумажных волокон посредством двух ступеней флотации, причем флотационную пену первой ступени флотации направляют на вход второй ступени флотации. При этом прохождение во второй ступени флотации разделяют на первичную составляющую и составляющую возврата, причем количество первичной составляющей понижают, если нужно повышать степень белизны отсортированного материала, причем уровень отведенной флотационной пены устанавливают в образующих одну ступень флотации флотационных камерах для регулирования количества, причем уровень пены в желобе для пены флотационных камер, образующих одну ступень флотации, устанавливают для регулирования количества отведенной флотационной пены.

Европейская патентная заявка ЕР 1186706 А2 описывает способ для осуществления служащего для изготовления волокна или бумаги процесса флотации, отбеливания и/или диспергирования с применением одной или нескольких ступеней способа, в которых выполняют шаги способа, определенные задаваемыми химическими и физическими операциями, и предпринимают оптимирования в зависимости от результатов измерений и образованных из них параметров, при необходимости, с применением моделей состояния, причем предлагается применение такого способа, в частности, при регулировании флотационной установки, чтобы оптимировать ее, в частности, относительно постоянства качества, например степени белизны.

Задачей настоящего изобретения является предоставление в распоряжение способа регулирования белизны для удаления печатных красок в установках обесцвечивания, а также установки обесцвечивания, в которой имеется возможность установки белизны потока акцепта.

Эта задача решается способом по пункту 1 формулы изобретения, а также установкой обесцвечивания по пункту 10 формулы изобретения.

Дальнейшие предпочтительные формы выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ регулирования белизны для удаления печатных красок в установках обесцвечивания. При этом частицы печатных красок в волокнистой суспензии в флотационной камере выводят с помощью газовых пузырьков. Выведение производят путем отвода образующейся пены в желоб для пены. При этом сначала измеряют белизну притока подведенной волокнистой суспензии и затем определяют управляющее воздействие в качестве функции белизны притока и предписанного заданного значения для белизны акцепта отведенной из флотационной камеры волокнистой суспензии. Количество отведенной пены устанавливают в зависимости от управляющего воздействия.

Соответствующий изобретению способ предлагает возможность управлять белизной акцепта отведенной волокнистой суспензии за счет того, что определяют белизну притока, например, с помощью сенсоров и из значения белизны притока и предписанного заданного значения для белизны акцепта вычисляют или определяют управляющее воздействие. Управляющее воздействие задает количество пены, отведенной в желоб для пены на флотационной камере. Соответствующий изобретению способ имеет преимущество, что белизну акцепта можно регулировать так, что она является независимой от качества подведенной волокнистой суспензии.

Количество отведенной пены можно устанавливать за счет установки уровня пены желоба для пены, в частности, с помощью регулирования уровня пены в желобе для пены. Уровень пены в желобе указывает высоту пены, вынесенной в желобе для пены. Желоб для пены является улавливающим резервуаром рядом с флотационной камерой, из которой пена течет через сливной порог в желоб для пены. Установка уровня пены в желобе представляет собой особенно простую возможность задавать количество частиц печатных красок, удаляемых в флотационной камере из волокнистой суспензии. В частности, регулирование уровня пены в желобе происходит через управление количеством оттока волокнистой суспензии из флотационной камеры. При остающемся постоянным притоке волокнистой суспензии в флотационную камеру таким образом определяют количество подлежащей отводу пены через количество отобранной из флотационной камеры волокнистой суспензии. Высота пены в желобе для пены определяет количество отведенной пены. Если уровень пены в желобе является высоким, то из флотационной камеры в желоб для пены течет большое количество пены в единицу времени, если уровень пены в желобе является низким, то из флотационной камеры в желоб для пены течет низкое количество пены.

Может быть предусмотрено, чтобы измерялись параметры волокнистой суспензии, причем управляющее воздействие определяют в качестве функции параметров волокнистой суспензии в флотационной камере. За счет этого можно производить более точное управление белизной акцепта, так как, в частности, пенообразование, то есть количество образующейся пены, зависит от параметров, как, например, вязкости волокнистой суспензии.

Предпочтительным образом управляющее воздействие определяют на основе функциональной зависимости и/или на основе справочной таблицы соответствия.

Согласно изобретению измеряют белизну акцепта отведенной из флотационной камеры волокнистой суспензии, причем с заданным значением для белизны акцепта определяют регулирующее значение, которым нагружают управляющее воздействие, чтобы скомпенсировать отклонение белизны акцепта от заданного значения. Таким образом в распоряжение предоставляется способ регулирования, которым могут компенсироваться ошибки управления. В частности, предусмотрено, что регулирующее значение определяют с помощью пропорционально-интегрального (изодромного) регулирования.

Далее может быть предусмотрено, что управляющее воздействие нагружают одним или несколькими значениями адаптации. Значения адаптации могут определяться в способе адаптации в зависимости от белизны притока, белизны акцепта и/или параметров материала и служат для того, чтобы производить тонкую настройку способа управления, которым должна устанавливаться белизна акцепта отведенной волокнистой суспензии. В частности, адаптацию можно производить таким образом, что смещение между заданным значением белизны акцепта и измеренной белизной акцепта интегрируют и суммируют с управляющим воздействием.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предусмотрена установка обесцвечивания с флотационной камерой для удаления печатных красок. Она содержит подводящий трубопровод для направления волокнистой суспензии во флотационную камеру. Далее предусмотрен трубопровод акцепта для направления волокнистой суспензии из флотационной камеры. Желоб для пены служит для приема пены, которая возникает за счет вынесения частиц печатных красок из волокнистой суспензии с помощью газовых пузырьков, причем количество отведенной пены является устанавливаемым. Предусмотрен сенсор белизны притока для измерения белизны притока волокнистой суспензии. Предусмотрено управление для определения управляющего воздействия в качестве функции измеренной белизны притока и предписанного заданного значения для белизны акцепта отведенной волокнистой суспензии и для установки количества отведенной пены в зависимости от управляющего воздействия.

Соответствующая изобретению установка обесцвечивания имеет преимущество, что белизна акцепта может устанавливаться согласно управлению, чтобы обеспечивать по возможности постоянное качество очищенной волокнистой суспензии для изготовления бумаги.

Предпочтительным образом предусмотрен сенсор для измерения одного или нескольких параметров волокнистой суспензии, причем управляющее воздействие определяют в качестве функции одного или нескольких параметров управления. Таким образом, можно учитывать соответственно при определении управляющего воздействия влияние отвода пены через параметры, как, например, вязкость, так, что количество отведенной пены можно устанавливать в зависимости от параметров материала.

Предпочтительно количество отведенной пены является устанавливаемым через уровень пены в желобе для пены. Для этого предусмотрен блок регулирования уровня пены в желобе для пены, чтобы регулировать уровень пены в желобе для пены за счет регулирования потока акцепта через трубопровод акцепта согласно заданному уровню пены в желобе для пены. С помощью блока регулирования уровня пены в желобе для пены тем самым является возможным устанавливать простым образом количество пены, отведенной в желоб для пены, посредством управления потоком через трубопровод акцепта.

Согласно изобретению установка обесцвечивания содержит блок регулирования белизны для формирования регулирующего значения в зависимости от заданной белизны акцепта и измеренной белизны акцепта и для нагружения управляющего воздействия регулирующим значением. Таким образом, управление может быть сделано более точным за счет регулирующего значения, которое является зависимым от отклонения между измеренной белизной акцепта и желаемой заданной белизной акцепта.

Предусмотрен блок адаптации для формирования значения адаптации в зависимости от отклонения заданной белизны акцепта и измеренной белизны акцепта и для нагружения управляющего воздействия значением адаптации. Блок адаптации служит для того, чтобы юстировать управление во время текущего процесса эксплуатации, если, например, измеренная белизна акцепта отклоняется от ожидаемой белизны акцепта. Для этого блок адаптации формирует значения адаптации, которые учитываются при расчете управляющего воздействия.

В частности, блок адаптации выполнен с возможностью формирования значения адаптации таким образом, что интегрируют смещение между заданным значением белизны акцепта и измеренной белизной акцепта и суммируют с управляющим воздействием.

Предпочтительные формы выполнения изобретения поясняются в последующем более подробно с помощью приложенных чертежей. При этом показывают:

Фигура 1 - блок-схему установки для обработки бумажной макулатуры;

Фигура 2 - поперечное сечение через флотационную камеру;

Фигура 3 - блок-схему установки обесцвечивания с управлением

согласно первой форме выполнения изобретения;

Фигура 4 - блок-схему установки обесцвечивания с управлением и регулированием согласно второй форме выполнения изобретения; и

Фигура 5 - блок-схему установки обесцвечивания с управлением и регулированием и блоком адаптации согласно третьей форме выполнения изобретения.

На Фигуре 1 представлена блок-схема установки для обработки бумажной макулатуры. В гидроразбивателе 1 макулатуру распускают в воде и получают за счет этого волокнистую суспензию. Роспуск макулатуры производят в большинстве случаев партиями, причем полученную таким образом волокнистую суспензию подают, однако, в следующие операции процесса непрерывно.

В очистителе 2 из волокнистой суспензии удаляют грубые загрязнения. Это происходит обычно с помощью центробежного поля, которым из волокнистой суспензии могут удаляться тяжелые частицы, как, например, металлические скрепки.

Волокнистую суспензию направляют через флотационные камеры 3 и пронизывают газовыми пузырьками. Обычно друг за другом располагают множество флотационных камер 3, причем волокнистая суспензия проходит последовательно через эти флотационные камеры. В флотационных камерах 3 волокнистую суспензию обогащают воздушными пузырьками, причем вследствие адгезионных эффектов частицы печатных красок откладываются на воздушных пузырьках и выносятся на поверхность волокнистой суспензии. На поверхности образуется черная пена (отход), которую удаляют и материально или термически регенерируют. Остающуюся волокнистую суспензию (акцепт) направляют дальше на диспергатор 4.

В диспергаторе 4 оставшиеся в волокнистой суспензии частицы краски измельчают так, что они больше не являются видимыми для глаза.

После этого волокнистую суспензию отбеливают в отбеливающем устройстве 5 для повышения белизны так, что после этого из волокнистой суспензии можно изготавливать в бумагоделательной машине 6 бумагу. Операции способа - флотацию, диспергирование и отбелку, выполняют многократно последовательно.

На Фигуре 2 схематически представлена в поперечном сечении флотационная камера 12. Волокнистую суспензию смешивают с воздухом и направляют, таким образом, в флотационную камеру 12 так, что частицы печатных красок могут откладываться на воздушных пузырьках и тем самым собираться в виде пены на поверхности волокнистой суспензии в флотационной камере. Флотационная камера 12 содержит сливной порог 10, через который пена 13 может течь в желоб для пены 11 и отводиться оттуда. Таким образом, часть волокнистой суспензии с пеной 13 отводится из флотационной камеры 12 в виде отхода, а другая часть - в виде акцепта.

Эффективность флотационной камеры 12, то есть количество печатных красок, которое выносится воздушными пузырьками, зависит нелинейно от многочисленных различных параметров процесса, например от объемных потоков в притоке, акцепте и отбросах, от состава волокнистой суспензии, от оптических свойств волокнистой суспензии, от плотности материала в притоке и от содержания мелкого волокна и наполнителя суспензии. Вследствие этих многократных зависимостей уровнем техники является эксплуатация флотационной камеры с постоянной настройкой.

Обычно уровень пены, то есть высота пены в желобе для пены, отрегулирован постоянно на заданный уровень желоба для пены. Установку производят через (не показан) установочный вентиль, который регулирует поток акцепта так, что уровень пены в желобе остается постоянным. Недостатком этой концепции является то, что при хорошем качестве загружаемого материала производится слишком много, а при плохом качестве загружаемого материала производится слишком мало отходов. Это приводит к сильным колебаниям в качестве акцепта.

На Фигуре 3 показана блок-схема (управляемой на заданную белизну) установки обесцвечивания с флотационной камерой. Флотационная камера 20 установки обесцвечивания содержит приток 21, через который волокнистую суспензию направляют в флотационную камеру 20, и отток 26, через который акцепт направляют к следующим операциям процесса 27. На притоке 21 расположен сенсор белизны притока 24, который определяет белизну притока подведенной к флотационной камере 20 волокнистой суспензии и предоставляет ее в распоряжение управляющему блоку 22.

Белизну притока ZW сравнивают с заданной белизной SW, которая также предоставляется в распоряжение управляющему блоку 22. Управляющий блок 22 формирует отсюда управляющее воздействие SRN, которым можно устанавливать количество пены, вынесенной в флотационной камере 20. Управляющее воздействие SRN служит при этом в качестве уставки для регулирования уровня пены в желобе, который в свою очередь определяет количество выносимой пены.

Если задают слишком высокий уровень пены в желобе, то количество выносимой пены является большим, если задают низкий уровень пены в желобе, то количество выносимой пены является низким.

Установку заданного управляющим воздействием SRN уровня пены в желобе производят в основном независимым блоком регулирования уровня пены в желобе 23 таким образом, что заданное в качестве управляющего воздействия SRN значение принимают в качестве того значения, на которое должен постоянно регулироваться уровень пены в желобе.

Сенсор белизны притока 24 для детектирования белизны притока может производить измерения через коэффициент отражения волокнистой суспензии при различных длинах волн, в частности, при центральной длине волны 457 нм. Для этого измеряют отражения при различных длинах волн светоизлучающих диодов, в частности, в диапазонах длин волн цветов: красный, зеленый, синий и инфракрасный. Из определенных таким образом значений отражения можно определять актуальное значение белизны притока.

Кроме того, управляющий блок 22 через один или несколько сенсоров 25, которые расположены на флотационной камере 20, получает дальнейшие результаты измерений, как, например, уровень заполнения флотационных камер 20, которые определяют потоки между флотационными камерами 20 в случае множества флотационных камер 20, а также дальнейшие параметры, в частности параметры материалов, и предоставляют их в распоряжение управляющему блоку 22. На основе этих значений управляющий блок 22 (например, с помощью основанной на данных модели) вычисляет оптимальные установки для эксплуатации флотационной камеры 20. Определение подходящего управляющего воздействия SRN можно производить как с помощью функциональной зависимости между белизной притока и измеренными параметрами, так и с помощью реализованной справочной таблицы соответствия.

На Фигуре 4 представлена блок-схема следующей формы выполнения (регулируемой на заданную белизну) установки обесцвечивания. При этом одинаковые ссылочные позиции соответствуют одинаковым функциональным блокам.

Дополнительно к управляющему блоку 22, как он представлен на Фигуре 3, предусмотрен блок регулирования 28, который с помощью белизны акцепта, то есть белизны волокнистой суспензии на выходе из флотационной камеры 20, определяет с заданной белизной SW, то есть заданным значением белизны акцепта, которое предоставлено в распоряжение управляющему блоку 22, регулирующее значение RW. Управляющее воздействие SRN нагружается регулирующим значением RW. При этом регулирующее значение RW может суммироваться, умножаться или другим образом приниматься в расчет с управляющим воздействием. Блок регулирования 28 генерирует регулирующее значение RW так, что при отклонении между белизной акцепта и заданной белизной в качестве значения коррекции определяется регулирующее значение RW, которое согласует величины управляющего воздействия SRN, чтобы устанавливать уровень пены в желобе так, чтобы белизна акцепта изменялась в направлении заданной белизны.

Белизну акцепта определяют с помощью сенсора белизны акцепта 29, который в основном эксплуатируется аналогично сенсору белизны притока 24 и поставляет значение белизны акцепта к блоку регулирования 28.

Блок регулирования 28 выполнен предпочтительно в виде пропорционально-интегрального (изодромного) регулятора и может располагать компенсацией времени запаздывания, которое учитывает время прохождения волокнистой суспензии через флотационную камеру.

На Фигуре 5 дополнительно к управляющему блоку и к блоку регулирования согласно форме выполнения изобретения по Фигуре 4 введен блок адаптации, который формирует значения адаптации, с помощью которых можно модифицировать встроенную в управляющий блок модель системы. Блок адаптации получает от сенсора белизны притока 24 белизну притока, от сенсоров 25 значения параметров в флотационной камере 20, а также от сенсора белизны акцепта 29 белизну акцепта. Из них определяется одно или множество значений адаптации, которыми нагружают реализованную в управляющем блоке 22 модель.

Блок адаптации 30 может быть реализован совместно с управляющим блоком 22 и содержать многообразные способы адаптации, как, например, адаптацию на принципах нечеткой логики, адаптацию с нейронными сетями или тому подобным. Блок адаптации 30 учитывает предпочтительно время прохождения волокнистой суспензии через флотационную камеру и, в основном, выполнен таким образом, чтобы выравнивать долговременные или, соответственно, длительные отклонения между желательной и измеренной белизной акцепта. Адаптацию можно производить, например, путем изменения модели или за счет интегрирования смещения между заданной белизной акцепта и измеренной белизной акцепта и прибавления его к управляющему воздействию.

Реферат

Изобретение относится к способу регулирования белизны для удаления печатных красок в установках обесцвечивания. Частицы печатных красок в волокнистой суспензии в флотационной камере выносят с помощью пузырьков газа, причем вынос производят с помощью отвода образующейся пены в желоб для пены. Количество отведенной пены устанавливают следующими операциями: измерение входной белизны подведенной волокнистой суспензии, определение управляющего воздействия в качестве функции входной белизны и предписанного заданного значения для белизны акцепта отведенной волокнистой суспензии, установка количества отведенной пены в зависимости от управляющего воздействия. Изобретение позволяет осуществлять автоматическое регулирование белизны для удаления печатных красок. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула