Tìm hiểu về nhà máy giấy bãi bằng

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SẤY GIẤY TRONG PHÂN XƯỞNG XEO GIẤY CHƯƠNG 3. Ý KIẾN CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG SẤY 2.3.1. Mô tả quá trình trong lô sấy Lô sấy là các trụ kim loại rỗng, hơi nước bão hòa ở nhiệt độ cao được đưa vào bên trong, gia nhiệt cho lớp vỏ kim loại. Làm nhiệt độ tăng lên, khi tiếp xúc với giấy ẩm, quá trình truyền nhiệt xảy ra và làm bay hơi nước trên bề mặt tờ giấy. Do nhiệt từ hơi nước mất đi làm nhiệt độ trên bềmặt lô sấy giảm, phía trong lô, hơi nước chuyển từ dạng hơi chuyển về dạng lỏng thành một lớp nước ngưng tụ ở mặt trong của lô sấy. Vậy quá trình vật lí bên trong lô sấy là quá trình cân bằng pha giữa pha hơi và pha lỏng của nước. Vấn đề điều khiển ở đây là điều khiển cân bằng pha đểnhiệt cung cấp làm bay hơi nước trên tờ giấy là ổn định và đạt được công suất mong muốn. Đối tượng điều chỉnh là áp suất hơi bão hòa trong khoang lô sấy. .............

MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY GIẤY BÃI BẰNG 1.1. Tầm quan trọng của ngành sản xuất giấy Ngàng giấy có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó quyết định tới nền văn minh của đất nước nói riêng và của toàn nhân loại nói chung. Giấy là công cụ lưu trữ thông tin để truyền bá từ thế hệ này sang thế hệ khác. Giấy góp phần quan trọng vào thúc đẩy kinh tế – xã hội và khoa học – kỹ thuật phát triển. Nhân loại muốn phát triển thì các thành tự khoa học – kỹ thuật và thông tin văn hóa phải được phổ biến rộng rãi trên toàn thế gới, dẫn tới nhu cầu sử dụng giấy đang ngày càng tăng cao. Giấy được sử dụng trong hầu hết các linh vực : Công nghiệp, giáo dục, sách báo ,y tế, Quốc phòng, trong sinh hoạt hàng ngày … Hàng năm, giấy mang lại nguồn lợi đáng kể cho nền kinh tế quốc dân. Tóm lại giấy dữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng như là văn minh nhân loại. 1.2. Lịch sử phát triển của nhà máy giấy bãi bằng Công ty giấy Bãi Bằng là công trình hữu nghị giữa hai nước Việt Nam – Thụy Điển được xây dựng vào năm 1974 và được khánh thành 26 – 11 – 1982 . Được xây dựng tại thị trấn Phong Châu, huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ. Với vị trí gần đường bộ, đường thủy và đường sắt nên thuận lợi cho quá trình vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm. Dây chuyền công nghệ hiện đại, hoàn chỉnh và đồng bộ được xây dựng trên một diện tích 20 ha, cung cấp giấy viết, giấy in… cho thị trường trong nước và xuất khẩu ra nước ngoài. Sản lượng sản xuất của công ty liên tục tăng cao, sau đây là thống kê về sản lượng giấy sản xuất ra thực tế (1992 – 2001): Hình 1.1. sản lượng giấy của công ty bãi bằng năm 1992 – 2001 1.3. Các sản phẩm tiêu biểu của công ty giấy bãi bằng Công ty giấy Bãi Bằng sản xuất rất nhiều các loại mặt hàng với các chủng loại và kích cỡ khác nhau sau đây là một số sản phẩm tiêu biểu của công ty : • Giấy cuộn : - Định lượng : 584100 (g/m 2 ) - Độ trắng : /78 0 ISO - ∅ cuộn : 904100 (cm) - ∅ lõi : 7.6 cm - Bao gói : 344 lớp giấy kraft • Giấy photocopy : - Định lượng : 70;80 (g/m 2 ) - Độ trắng : /88 0 ISO - Khổ giấy : Từ A 4 tới A 0 - Bao gói : 1 lớp giấy kraft • Giấy kẻ ngang : - Định lượng : 58 (g/m 2 ) - Khổ giấy : 21,5 3 16,5 cm, loại 48 và 96 trang - Bao gói : 10 – 12 quyển trong 1 hộp • Giấy tessne : Khăn lau mặt, Khăn bỏ túi, Khăn ăn - Định lượng : 1461 (g/m 2 ) - Độ trắng : /80 0 ISO - Số lớp : 243 - Độ nhăn : 20425% - Độ ẩm : 861% • Giấy toilet : - Định lượng : 1661 (g/m 2 ) - Độ trắng : /75 0 ISO - Số lớp : 142 - Độ nhăn : 20425% - Độ ẩm : 861% CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SẤY GIẤY TRONG PHÂN XƯỞNG XEO GIẤY 2.1 . Hệ điều khiển truyền động lô sấy 2.1.1. Cấu trúc của hệ thống sấy Bạt dẫn giấy Hình 2.1. Mô hình hệ thống sấy hai bạt dẫn • Mục tiêu của khâu xấy: Làm bay hơi hơi nước trong giấy, làm cho giấy có cứng cáp, và có độ ẩm theo yêu cầu công nghệ: - Cấp nhiệt vào lô sấy - Truyền nhiệt từ lô sấy sang giấy - Thông gió để thoát hơi nước • Ưu điểm của phương pháp sấy hai bạt: - Giấy luôn được nằm giữa lô sấy và bạt dẫn nên hiệu quả truyền nhiệt từ lô sấy lên tờ giấy được nâng cao. - Giấy được sấy đồng đều nhau do mọi vị trí trên tờ giấy đều được cung cấp nhiệt theo cách giống nhau. Giấy Master Speed Follower Torque + Windown control Hệ số chia tải T T* Tốc độ đặt M1 M2 • Nhược điểm của hệ thống sấy hai bạt dẫn: - Hệ truyền động phức tạp, cồng kềnh. - Điều khiển phức tạp. - Phối hợp tải trong hệ truyền động rất khó khăn. 2.1.2. Truyền động của nhóm sấy - Để đảm bảo giấy không bị rách, dày mỏng khác nhau … thì tốc độ của các lô sấy phải là như nhau. - Trong hệ truyền động có sử dụng bánh răng liên kết các lô sấy trong cùng một nhóm - Số lượng lô sấy lớn (8 lô sấy) nên để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru, chất lượng truyền động tốt chúng ta dùng hai động cơ truyền động M 1 và M 2 sau đó thực hiện phối hợp tải (Thực hiện chia tải) cho hai động cơ này như sau : Hình 3.2. chia tải giữa hai động cơ M 1 và M 2 2.2. Cấu tạo lô sấy và nguyên 2.2.1. Cấu tạo Lô sấy là một ngăn có áp lực được cấp nhiệt bới hơi nóng qua một van hơi. Hơi nóng sẽ ngưng thành nước trong lô sấy . Nước ngưng làm giảm hiệu quả truyền nhiệt của lô sấy và nó còn làm tăng tải của hệ thống truyền động gây ảnh hướng tới chất lượng điều khiển của hệ thống. Hình 3.3. Các thanh gây sáo trộn trong lô sấy Các thanh trong lô sấy có tác dụng phá vỡ nước ngưng do hiện tượng công hướng. Các thanh trong lô sấy cũng ảnh hướng tới qua trình sấy,sau đây là sự so sánh giữa ảnh hưởng của các thanh trong lô sấy : Hình 3.4. Ảnh hưởng của các thanh trong lô sấy tới quá trình sấy Đường có chấm tròn thể hiện tốc độ của lô sấy khi có các thanh bên trong lô sấy và đường có chấm hình tam giác biểu thị quá trình sấy không có các thanh bên trong lô sấy. Từ đồ thị hình .3.4 chúng ta thấy tốc độ sấy khi các lô sấy có các thanh bên trong lô sấy nhanh hơn so với trường hợp lô sấy không có các thanh ở bên trong. Do, các lô sấy có thanh bên trong sẽ phá vỡ lớp nước ngưng do đó hiệu quả truyền nhiệt tốt hơ so với trường hợp lo sất không có thanh bên trong lô sấy. Hình 3.5. Cấu tạo trong của lô sấy 2.2.2. Nguyên lý hoạt động • Tác dụng của lô sấy Hình 3.6. Sấy giấy trên lô sấy Khi giấy được gia nhiệt bới các lô sấy, nước ở giữa và bên trong sơ sợi sẽ chuyển thành hơi. Trong khoảng trống kéo giấy giữa các lô sấy, hơi nước thoát ra khỏi tờ giấy. Nhiệt độ cao hay thông gió nhiều sẽ thúc đẩy quá trình bốc hơi nước. Để làm cho nước từ giấy bốc hơi đi được, thì nguyên lý hoạt động của lô sấy như sau: • Nguyên lý hoạt động Hình 3.6. Các quá trình sảy ra trong lô sấy Hơi sấy (Steam) được đưa vào lô sấy qua đường cấp hơi, nhờ nhiệt độ của hơi này sẽ truyền nhiệt lượng lên tờ giấy làm khô giấy theo yêu cầu công nghệ. Trong trong trình sấy sẽ tạo nước ngưng làm giảm hiệu sấu truyền nhiệt và làm tăng tải cho hệ truyền động do đó bên trong lô sấy có bố trí các thanh bên trong để phá vỡ nước ngưng, nước ngưng sẽ theo ống dẫn và thoát ra ngoài . Hình 3.7. Cấu tạo phần cấp hơi và thu nước ngưng của lô sấy Để nâng cao chất lượng, hiệu suất sấy cao thì hệ thống lô sấy được bố trí hệ thống thông hơi. Làm cho khả năng bốc hơi của hơi nước đạt hiệu suất cao, tối ưu hóa được nhiệt lượng cung cấp. Hình 3.8. Hệ thống thông hơi của lô sấy Hệ thống thông hơi có chức năng như sau: - Tạo môi trường thuận lợi để bốc hơi - Cải hiện việc sử dụng năng lượng - Duy trì điều kiện tốt cho phòng máy xeo - Giảm mù sương thoát ra khỏi nhà máy 2.3. Mô tả toán học của lô sấy 2.3.1. Mô tả quá trình trong lô sấy Lô sấy là các trụ kim loại rỗng, hơi nước bão hòa ở nhiệt độ cao được đưa vào bên trong, gia nhiệt cho lớp vỏ kim loại. Làm nhiệt độ tăng lên, khi tiếp xúc với giấy ẩm, quá trình truyền nhiệt xảy ra và làm bay hơi nước trên bề mặt tờ giấy. Do nhiệt từ hơi nước mất đi làm nhiệt độ trên bềmặt lô sấy giảm, phía trong lô, hơi nước chuyển từ dạng hơi chuyển về dạng lỏng thành một lớp nước ngưng tụ ở mặt trong của lô sấy. Vậy quá trình vật lí bên trong lô sấy là quá trình cân bằng pha giữa pha hơi và pha lỏng của nước. Vấn đề điều khiển ở đây là điều khiển cân bằng pha đểnhiệt cung cấp làm bay hơi nước trên tờ giấy là ổn định và đạt được công suất mong muốn. Đối tượng điều chỉnh là áp suất hơi bão hòa trong khoang lô sấy. 2.3.2. Các quá trình cân bằng Hình 3.9. Quá trình truyền nhiệt từ hơi nóng của lô sấy lên tờ giấy a. Cân bằng khối lượng 0 0 0 0 0 0 w w 0 0 0 0 0 0 0 0 w w 0 0 0 (p ) (p ) (p ) (T (p ) T ) 0 (T (p ) T ) . .(T T ) (p ) (p ) (p ) . s m m m p s s sc cyl s sc cyl s cp cyl s p m cp cyl q h q h A A A q h q h T T A α α α η α η  = − − −   = − − −   − ⇒ = − ( ) ( ) w w w (1) (2) s s s c c d V q q dt d V q q dt ρ ρ = − = − Trong đó : - q S : Lưu lượng hơi nước vào trong lô sấy (Kg/s) - q C : lưu lượng hơi nước ngưng tụ trong lô sấy (Kg/s) - q W : lưu lượng nước ngưng tụ được hút ra ngoài (Kg/s) - V S , V W : lần lượt là thể tích hơi và nước ngưng tụ (m 3 ) - ρ S , ρ w : lần lượt là khối lượng riêng của hơi nước và nước ngưng (Kg/m 3 ) b. Cân bằng năng lượng ( ) ( ) ( ) w w w w w , (3) (4) (5) s s s s s c s c s m p m m m p d u V q h q h dt d u V q h q h Q dt d mC T Q Q dt ρ ρ = − = − − = − Trong đó : Q m : công suất nhiệt cấp từ hơi nước cho lớp vỏ kim loại của lô sấy (W) Q C : công suất cấp nhiệt từ vỏ lô tới tờ giấy (W) m : Khối lượng lô sấy (Kg) C p,m : nhiệt dung riêng của kim loại làm vỏ lô sấy (J/kg.K) T m : nhiệt độ vỏ lô (K) U S , U W : nội năng của hơi nước và nước ngưng (J/kg) 2.3.3. Quá trình truyền nhiệt a. Công suất nhiệt đưa tới lớp vỏ kim loại của lô Q (T T ) (7) m sc cyl s m A α = − Trong đó : - α sc : hệ số truyền nhiệt từ hơi nước tới tâm của lớp vỏ lô sấy (W/m 2 .K). - A cyl : diện tích xung quang của lô sấy (m 2 ). - T S : nhiệt độ hơi nước (K). - T m : nhiệt độ ở giữa của lô sấy (K). b. Công suất nhiệt từ vỏ lô tới tờ giấy Q . .(T T ) (8) p cp cyl m p A α η = − Trong đó : - Α cp : hệ số truyền nhiệt từ tâm lớp vỏ lô sấy tới tờ giấy (W/m 2 .K). - T p : nhiệt độ tờ giấy (K). - η : tỉ lệ tiếp xúc giữa lô sấy và tờ giấy. 2.3.4. Mô hình hóa quá trình Tổng kết lại từ các phương trình biểu diễn quá trình vật lý của hệ thống : ( ) ( ) w w , 0 Q (T T ) Q . .(T T ) s s s c c s m p m m m p m sc cyl s m p cp cyl m p d V q q dt q h q h Q d mC T Q Q dt A A ρ α α η  = −   = − −    = −   = −   = −    Loại bỏ hai biến q c và Q m từ hệ trên thu được: ( ) ( ) w w , (T T ) (T T ) . .(T T ) s s s s s sc cyl s m p m m sc cyl s m cp cyl m p d h V q h q h A dt d mC T A A dt ρ α α α η  = − − −     = − − −   Hai biến trạng thái là áp suất và nhiệt độ hơi nước. Giả thuyết, hơi nước trong lô là bão hòa và w , , ,T s s s h h ρ là hàm của áp suất hơi, hệ được viết lại như sau : [...]... KIẾN CẢI THIỆN CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG SẤY 3.1 Tăng năng suất sấy Trong bất kì nhà máy nào, việc tăng năng suất là 1 vấn đề luôn được chú trọng Có rất nhiều các biện pháp cải tiến chất lượng cũng như năng suất của 1 nhà máy Ngoài ra, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu cũng đặc biệt được quan tâm Với 1 nhà máy giấy nói chung, nhà máy giấy Bãi Bằng nói riêng thì nên áp dụng các biện pháp sau : - Tăng cường các thanh... tấm giấy, bằng việc đưa ra giá trị đặt tới bộ điều khiển PID ở vòng trong Một phân từ áp suất hơi trong lô sấy có một lượng lớn biến ảnh hưởng đến độ ẩm của tấm giấy: tốc độ quay của lô sấy, độ dầy của giấy, độ ẩm giấy sau quá trình ép không đồng đều, điều kiện bao giấy, sự căng tấm giấy, … Một vài trong những nhiễu đó là điều khiển được như tốc độ quay lô sấy, độ dày của tấm giấy được điều khiển bằng. .. động - Tăng sức căng của bạt sấy : khi sức căng của bạt tăng làm cho số điểm tiếp xúc của giấy với lô sấy tăng lên và nhờ sức căng lớn có tạo ra sức ép tách nước khỏi giấy - Thông gió cho hệ thống sấy tốt: làm bay hơi nhanh hơi nước trong giấy và đẩy hơi nước ra xa tời giấy không cho hơi nước ngưng tụ trở lại lên tờ giấy Cải tạo hệ thống đối lưu và ống bộ hâm để giảm tốc độ mài mòn ống, tăng hiệu quả thu... thống tầng Thứ hai, điều này điều này cũng quan trọng cho cả khả năng di chuyển được và chất lượng của tờ giấy Hình 3.17 vòng điều khiển quá trình truyền nhiệt Vòng điều khiển độ ẩm giấy là vòng điều khiển tầng Vòng bên trong điều khiển áp suất hơi trong các lô sấy Việc này thường được thực hiện bằng một bộ điều khiển PI hoặc PID Ở vòng ngoài là bộ điều khiển bù trễ được dựa trên mô hình tổng quan,... nhau, giải pháp đưa ra là dùng 1 máy nén hơi nước áp suất cao Chúng được dùng để nén hơi nước ban đầu (ở áp suất cao) thành áp suất cao hơn nữa, cộng với áp suất từ nhóm trước để duy trì áp suất hợp lí cho hoạt động của nhóm lô sấy, vai trò của nó hiểu đơn giản là 1 bộ dự trữ áp suất để giảm sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các nhóm lô sấy Hình 3.12 sơ đồ 1 nhóm sấy với máy nén hơi ổn định áp suất Một sơ... thống 2.4.3 Vòng điều khiển độ ẩm Độ ẩm của tấm giấy được điều khiển bởi áp suất hơi trong hệ thống lô sấy Khi hệ quá trình sấy được chia thành các nhóm được điều khiển độc lập, đây là hệ thống multi-input-single-output (MISO) Điều này có nghĩa là quá trình sấy có nhiều đơn vị tự do về phương diện điều khiển Theo cách truyền thống, điều này được giải quyết bằng việc đặt tất cả bộ điều khiển áp suất hơi... thực hiện với một máy quét Nhóm sấy 5 (được gọi là lead group) hoạt động ở áp suất hơi cao nhất và nhận tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển độ ẩm Lượng đặt của các nhóm khác được tính toán từ giá trị đó, có thể theo hàm tỉ ệ hoặc một hàm toán học khác Hình 3.16 Ví dụ về phân phối áp suất hơi của quá trình sấy Độ chênh lệch áp suất thấp nhất, ∆p, giữa các tầng sấy phụ thuộc vào tốc độ máy, loại đường... này sẽ giảm tiêu hao than, tiết kiệm điện - Thay thế các thiết bị cũ kỹ, kém hiệu quả như thay thế các bạt giấy thế hệ mới: bạt sấy MonoTier® , bạt sấy CleanTec ,… và không vận hành thiết bị trong tình trạng non tải Tiến hành bảo dưỡng định kỳ thiết bị, máy móc… để hệ thống vận hành trơn chu, giảm thiểu xác suất gây ra lỗi, sự cố 3.2 Cải thiện cấu trúc điều khiển ( thêm thành phần bù ) Giải pháp sử dụng... cấu trúc nối tầng có sử dụng máy nén hơi Hình 3.13 sơ đồ P&ID của 1 hệ thống sấy có cấu trúc nối tầng các nhóm sấy với nhau Trong sơ đồ P&ID này, hệ thống sấy được chia thành 6 nhóm sấy khác nhau Có nhiều vòng lặp điều khiển nhưng vòng lặp cơ bản và chủ yếu nhất là vòng điều khiển áp suất Cùng với đó là vòng điều khiển mức trong bình ngưng, điểu khiển áp suất nguồn hơi từ máy cấp hơi, điều khiển chênh... điều khiển áp suất và nước ngưng tụ 2.4.1 Sách lược điều chỉnh trong phân xưởng sấy Mục đích của hệ điều khiển áp suất hơi và nước ngưng tụ hay điều khiển cân bằng pha trong lô sấy mục đích là để cung cấp công suất nhiệt để làm bay hơi nước trên giấy để đạt chỉ tiêu chất lượng mong muốn Các lô sấy trong quá trình được chia thành nhiều nhóm khác nhau, từ 5-10 nhóm Mỗi nhóm được điều khiển bởi 1 bộ điều . chất lượng cũng như năng suất của 1 nhà máy. Ngoài ra, vấn đề tiết kiệm nhiên liệu cũng đặc biệt được quan tâm. Với 1 nhà máy giấy nói chung, nhà máy giấy Bãi Bằng nói riêng thì nên áp dụng các. thực tế (1992 – 2001): Hình 1.1. sản lượng giấy của công ty bãi bằng năm 1992 – 2001 1.3. Các sản phẩm tiêu biểu của công ty giấy bãi bằng Công ty giấy Bãi Bằng sản xuất rất nhiều các loại mặt hàng. tế quốc dân. Tóm lại giấy dữ một vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng như là văn minh nhân loại. 1.2. Lịch sử phát triển của nhà máy giấy bãi bằng Công ty giấy Bãi Bằng là công trình hữu