用納爾科公司3D TRASARTM控制器保護(hù)和監(jiān)控?fù)P克缸系統(tǒng)

對于一臺衛(wèi)生紙機(jī)來說，揚(yáng)克缸可靠的性能對紙機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行和成品質(zhì)量至關(guān)重要。要保持始終如一的烘缸性能，就必須有高質(zhì)量蒸汽連續(xù)供給和冷凝水有效排出系統(tǒng)。當(dāng)揚(yáng)克缸性能降低時，就會減小干燥能力，產(chǎn)生較大的壓差，紙頁有濕條紋和斑跡。當(dāng)出現(xiàn)這些情況時，補(bǔ)救為時已晚，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量已經(jīng)受到了負(fù)面影響。

要維持揚(yáng)克缸系統(tǒng)的性能，生活用紙生產(chǎn)商就必須制定考慮到下述要素的蒸汽/冷凝水全面且恰當(dāng)?shù)目刂撇呗裕豪淠瘜W(xué)處理、腐蝕/積垢控制和系統(tǒng)監(jiān)控。本文主要介紹了采用納爾科公司3D TRASAR控制器對揚(yáng)克缸進(jìn)行監(jiān)控，它確保隨時給予系統(tǒng)恰如其分的保護(hù)，以應(yīng)對揚(yáng)克缸蒸汽/冷凝水系統(tǒng)的動態(tài)特性。

蒸汽/冷凝水化學(xué)：堿、氧氣的來源及影響

碳酸和氧氣進(jìn)入揚(yáng)克缸系統(tǒng)會降低其性能，而鍋爐預(yù)處理系統(tǒng)對碳酸和氧氣的量有直接的影響。在鈉沸石軟化水系統(tǒng)中，從水源抽水給鍋爐補(bǔ)水時，原水中的堿可進(jìn)入給水系統(tǒng)。在鍋爐水溫和壓力條件下，水中的堿分解并產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)式如圖1所示。

圖1 堿的分解反應(yīng)

二氧化碳?xì)怏w隨著蒸汽從鍋爐向外輸送，在蒸汽成為冷凝水前，不會造成操作問題，蒸汽冷凝時，冷凝水與CO2氣體起反應(yīng)，生成碳酸，如圖2所示，碳酸通過反應(yīng)在水溶液中應(yīng)達(dá)到平衡。

圖2 冷凝水與CO2氣體的反應(yīng)

系統(tǒng)在鍋爐補(bǔ)水速率及堿含量變化的狀態(tài)下工作將導(dǎo)致冷凝水輸送系統(tǒng)中的碳酸濃度前后不一致，如果不對整個系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控和調(diào)整，則將使冷凝水出現(xiàn)階段性的低pH值，這樣不僅會腐蝕冷凝水輸送系統(tǒng)甚至還會腐蝕揚(yáng)克缸。

通過提高鍋爐預(yù)處理設(shè)備的能力可降低鍋爐給水中的堿含量。在大多數(shù)生活用紙廠，鍋爐系統(tǒng)都是采用低壓操作，鍋爐的補(bǔ)水系統(tǒng)一般只使用鈉沸石軟化劑。當(dāng)紙廠在預(yù)處理系統(tǒng)中增添一組反向滲透設(shè)備提高鍋爐預(yù)處理能力時，就可以把補(bǔ)水中的堿含量減少95%。

在預(yù)處理和冷凝水回流系統(tǒng)中，必須給予重視的另一個元素是溶解氧。在給水脫氧器效果不佳或真空密封漏氣時，氧氣會進(jìn)入揚(yáng)克缸，當(dāng)系統(tǒng)中同時有二氧化碳和氧時，其腐蝕速率將比這兩種氣體單獨(dú)存在時高出10～40倍。

腐蝕/積垢控制

揚(yáng)克缸的性能與高效除去烘缸內(nèi)蒸汽冷凝水有直接關(guān)系。普通揚(yáng)克缸冷凝水去除裝置都是采用虹吸管來排出蒸汽冷凝水，如果虹吸管排量受到限制，那么累積在烘缸內(nèi)的冷凝水將降低干燥效率。虹吸管排量受限最常見的原因是聚積的鐵渣堵塞虹吸管口。這些鐵渣可能來源于缸內(nèi)活性腐蝕副產(chǎn)物或者源于在烘缸內(nèi)壁和缸內(nèi)形成的鈍性磁鐵層快速脫離。當(dāng)揚(yáng)克缸系統(tǒng)中有腐蝕性氣體時，這兩種情況都可能發(fā)生。

要減少虹吸管堵塞，關(guān)鍵是用于處理的化學(xué)品與冷凝水蒸汽中的碳酸和氧之間要保持真正的平衡，這種化學(xué)品用來中和/消除這兩種氣體。因?yàn)榧垯C(jī)蘊(yùn)含著運(yùn)行固有的動態(tài)特性（如改產(chǎn)、斷紙等），所以這個平衡不斷變化，因此很難保持非腐蝕性環(huán)境。

監(jiān)控

由于鍋爐預(yù)處理系統(tǒng)和紙機(jī)運(yùn)行都存在著可變性，因此，制訂監(jiān)控和化學(xué)控制方案必不可少，這種方案可讓揚(yáng)克缸和冷凝水回流系統(tǒng)一直保有非腐蝕性環(huán)境。

如表1所示，生活用紙生產(chǎn)商采用各種技術(shù)來監(jiān)控?fù)P克缸蒸汽和冷凝水系統(tǒng)。表1列出的檢驗(yàn)中沒有一項(xiàng)能直接表明揚(yáng)克缸冷凝水回流的實(shí)際情況。所有這些技術(shù)都使用間接測定手段，試圖量化揚(yáng)克缸冷凝水的腐蝕性，并極力要確保所使用的化學(xué)處理方案能應(yīng)對不斷變化的生產(chǎn)條件。

通過使用3D TRASAR控制器，我們才發(fā)現(xiàn)，僅上述這些措施不足以對揚(yáng)克缸系統(tǒng)進(jìn)行始終如一的保護(hù)。

表1 常見冷凝水回水測量方法及其局限性

3D TRASAR控制器對揚(yáng)克缸系統(tǒng)的作用

為了解揚(yáng)克缸系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行，納爾科公司連續(xù)監(jiān)控那些與保持揚(yáng)克缸蒸汽和冷凝水最大性能有關(guān)的重要參數(shù)，開發(fā)出了用于揚(yáng)克缸系統(tǒng)的3D TRASAR控制器。通過這種控制器取得的響應(yīng)能力可將系統(tǒng)波動減至最少，并且限制腐蝕性物質(zhì)的產(chǎn)生，防止了揚(yáng)克缸的虹吸管堵塞。

這種控制器的功能：

· 它可將揚(yáng)克缸中的腐蝕性物質(zhì)減至最少。3D TRASAR控制器的一個重要組成部分就是納爾科創(chuàng)新并取得專利的Nalco Corrosion Stress MonitorTM監(jiān)控儀（NCSM），它可直接監(jiān)控回流蒸汽冷凝水的腐蝕性。NCSM能在系統(tǒng)溫度和壓力下測定熱水系統(tǒng)的氧化還原電位。把NCSM測定的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)中冷凝水的pH值相結(jié)合，就可以控制與大量冷凝水相對應(yīng)的揚(yáng)克缸內(nèi)冷凝水的腐蝕電位。3D TRASAR控制器收集系統(tǒng)測得的這些數(shù)據(jù)以及揚(yáng)克缸的其他數(shù)據(jù)（如蒸汽流量、烘缸壓力等），并利用這些數(shù)據(jù)恰當(dāng)?shù)乜刂扑璧妮o助處理化學(xué)藥品用量，以便將烘缸中冷凝水的腐蝕電位減至最低。當(dāng)把NCSM數(shù)據(jù)與Fe2+、溶解鐵以及實(shí)驗(yàn)室濕法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合起來時，就可以找到揚(yáng)克缸的最佳控制范圍。一旦確定了這個范圍，3D TRASAR控制器將連續(xù)監(jiān)控和反復(fù)調(diào)整處理化學(xué)品用量，以便把系統(tǒng)控制保持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

· 可對揚(yáng)克缸運(yùn)行狀況和冷凝水系統(tǒng)進(jìn)行每周每天24h監(jiān)控和報(bào)警，以便對系統(tǒng)波動迅速做出響應(yīng)和提供診斷支持。

· 可對蒸汽生產(chǎn)和揚(yáng)克缸、冷凝水系統(tǒng)的裝置、運(yùn)行及化學(xué)品用量的變化所產(chǎn)生的作用進(jìn)行實(shí)時分析，以便減少產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)。

案例分析1

美國中西部的一家生活用紙廠受到揚(yáng)克缸虹吸管堵塞的困擾。為了解決此問題，該廠在揚(yáng)克缸系統(tǒng)前面安裝了冷凝水處理輔助設(shè)備。在沒安裝3D TRASAR冷凝水處理自動化輔助控制器之前，操作人員根據(jù)從揚(yáng)克缸閃蒸罐定時采樣測定的pH值來調(diào)整化學(xué)品的用量。他們根據(jù)揚(yáng)克缸的金屬種類和溶解鐵濕法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，把pH值控制目標(biāo)確定在8.8～9.2，濕法檢驗(yàn)表明，當(dāng)揚(yáng)克缸在這一控制范圍運(yùn)行時，冷凝水鐵含量為0ppb。

圖3 使用3D TRASAR控制器控制揚(yáng)克缸系統(tǒng)的冷凝水pH值

圖3表明，使用了3D TRASAR控制器的揚(yáng)克缸系統(tǒng)效果明顯改善。前半圖表示3D TRASAR控制器僅處于監(jiān)測狀態(tài)。這次初步評定確立了保持pH值理想控制范圍的手控標(biāo)準(zhǔn)，從圖上可以看出，手動控制的pH值在7.5～9.5之間波動。

后半圖顯示，揚(yáng)克缸使用的3D TRASAR控制器被設(shè)置為控制模式時，能夠把揚(yáng)克缸冷凝水的pH值一直保持在8.2～9.2這一理想的控制范圍之內(nèi)。基于這些成果，該廠將著手升級輔助化學(xué)品加入系統(tǒng)，讓這一控制范圍更精確。

案例分析2

美國一家生活用紙廠的紙機(jī)揚(yáng)克缸虹吸管多次堵塞從而造成非計(jì)劃停機(jī)清洗。該廠根據(jù)從動力車間冷凝水貯罐定時提取的水樣來監(jiān)控冷凝水處理程序。使用納爾科3D TRASAR控制器能夠監(jiān)控?fù)P克缸的波動，并能提供保護(hù)。圖4著重說明了3D TRASAR控制器所要求的烘缸冷凝水處理程序調(diào)整，這樣才能保持系統(tǒng)恰到好處的控制，才能應(yīng)對揚(yáng)克缸蒸汽和冷凝水系統(tǒng)的動態(tài)特性。

圖4 需要調(diào)整處理程序以達(dá)到系統(tǒng)變化的要求

案例分析著重說明了揚(yáng)克缸系統(tǒng)使用3D TRASAR控制器取得的成果，這是納爾科全面提升紙機(jī)性能總體規(guī)劃的組成部分。

總結(jié)

對于每臺衛(wèi)生紙機(jī)來說，揚(yáng)克缸可靠的性能對穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。為揚(yáng)克缸采用納爾科的3D TRASAR控制器，生活用紙生產(chǎn)商就能夠通過監(jiān)控?fù)P克缸冷凝水系統(tǒng)中的重要參數(shù)來保護(hù)烘缸內(nèi)壁不受腐蝕，確保烘缸的性能。

（曾曉桂編譯自Tissue World/2013年9—10月，陳海昌審校）

3D TRASARTMTechnology by Nalco

Steve Hoefs，Nalco公司