用納爾科公司3D TRASARTM控制器保護和監控揚克缸系統

用納爾科公司3D TRASARTM控制器保護和監控揚克缸系統

對于一臺衛生紙機來說，揚克缸可靠的性能對紙機穩定運行和成品質量至關重要。要保持始終如一的烘缸性能，就必須有高質量蒸汽連續供給和冷凝水有效排出系統。當揚克缸性能降低時，就會減小干燥能力，產生較大的壓差，紙頁有濕條紋和斑跡。當出現這些情況時，補救為時已晚，產品質量和產量已經受到了負面影響。

要維持揚克缸系統的性能，生活用紙生產商就必須制定考慮到下述要素的蒸汽/冷凝水全面且恰當的控制策略：冷凝水化學處理、腐蝕/積垢控制和系統監控。本文主要介紹了采用納爾科公司3D TRASAR控制器對揚克缸進行監控，它確保隨時給予系統恰如其分的保護，以應對揚克缸蒸汽/冷凝水系統的動態特性。

蒸汽/冷凝水化學：堿、氧氣的來源及影響

碳酸和氧氣進入揚克缸系統會降低其性能，而鍋爐預處理系統對碳酸和氧氣的量有直接的影響。在鈉沸石軟化水系統中，從水源抽水給鍋爐補水時，原水中的堿可進入給水系統。在鍋爐水溫和壓力條件下，水中的堿分解并產生二氧化碳氣體，反應式如圖1所示。

圖1 堿的分解反應

二氧化碳氣體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，生成碳酸，如圖2所示，碳酸通過反應在水溶液中應達到平衡。

圖2 冷凝水與CO2氣體的反應

系統在鍋爐補水速率及堿含量變化的狀態下工作將導致冷凝水輸送系統中的碳酸濃度前后不一致，如果不對整個系統進行連續監控和調整，則將使冷凝水出現階段性的低pH值，這樣不僅會腐蝕冷凝水輸送系統甚至還會腐蝕揚克缸。

通過提高鍋爐預處理設備的能力可降低鍋爐給水中的堿含量。在大多數生活用紙廠，鍋爐系統都是采用低壓操作，鍋爐的補水系統一般只使用鈉沸石軟化劑。當紙廠在預處理系統中增添一組反向滲透設備提高鍋爐預處理能力時，就可以把補水中的堿含量減少95%。

在預處理和冷凝水回流系統中，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，氧氣會進入揚克缸，當系統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存在時高出10～40倍。

腐蝕/積垢控制

揚克缸的性能與高效除去烘缸內蒸汽冷凝水有直接關系。普通揚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活性腐蝕副產物或者源于在烘缸內壁和缸內形成的鈍性磁鐵層快速脫離。當揚克缸系統中有腐蝕性氣體時，這兩種情況都可能發生。

要減少虹吸管堵塞，關鍵是用于處理的化學品與冷凝水蒸汽中的碳酸和氧之間要保持真正的平衡，這種化學品用來中和/消除這兩種氣體。因為紙機蘊含著運行固有的動態特性（如改產、斷紙等），所以這個平衡不斷變化，因此很難保持非腐蝕性環境。

監控

由于鍋爐預處理系統和紙機運行都存在著可變性，因此，制訂監控和化學控制方案必不可少，這種方案可讓揚克缸和冷凝水回流系統一直保有非腐蝕性環境。

如表1所示，生活用紙生產商采用各種技術來監控揚克缸蒸汽和冷凝水系統。表1列出的檢驗中沒有一項能直接表明揚克缸冷凝水回流的實際情況。所有這些技術都使用間接測定手段，試圖量化揚克缸冷凝水的腐蝕性，并極力要確保所使用的化學處理方案能應對不斷變化的生產條件。

通過使用3D TRASAR控制器，我們才發現，僅上述這些措施不足以對揚克缸系統進行始終如一的保護。

表1 常見冷凝水回水測量方法及其局限性

3D TRASAR控制器對揚克缸系統的作用

為了解揚克缸系統的動態運行，納爾科公司連續監控那些與保持揚克缸蒸汽和冷凝水最大性能有關的重要參數，開發出了用于揚克缸系統的3D TRASAR控制器。通過這種控制器取得的響應能力可將系統波動減至最少，并且限制腐蝕性物質的產生，防止了揚克缸的虹吸管堵塞。

這種控制器的功能：

· 它可將揚克缸中的腐蝕性物質減至最少。3D TRASAR控制器的一個重要組成部分就是納爾科創新并取得專利的Nalco Corrosion Stress MonitorTM監控儀（NCSM），它可直接監控回流蒸汽冷凝水的腐蝕性。NCSM能在系統溫度和壓力下測定熱水系統的氧化還原電位。把NCSM測定的數據和系統中冷凝水的pH值相結合，就可以控制與大量冷凝水相對應的揚克缸內冷凝水的腐蝕電位。3D TRASAR控制器收集系統測得的這些數據以及揚克缸的其他數據（如蒸汽流量、烘缸壓力等），并利用這些數據恰當地控制所需的輔助處理化學藥品用量，以便將烘缸中冷凝水的腐蝕電位減至最低。當把NCSM數據與Fe2+、溶解鐵以及實驗室濕法檢驗數據結合起來時，就可以找到揚克缸的最佳控制范圍。一旦確定了這個范圍，3D TRASAR控制器將連續監控和反復調整處理化學品用量，以便把系統控制保持在規定的范圍之內。

· 可對揚克缸運行狀況和冷凝水系統進行每周每天24h監控和報警，以便對系統波動迅速做出響應和提供診斷支持。

· 可對蒸汽生產和揚克缸、冷凝水系統的裝置、運行及化學品用量的變化所產生的作用進行實時分析，以便減少產生腐蝕性物質。

案例分析1

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

圖3 使用3D TRASAR控制器控制揚克缸系統的冷凝水pH值

圖3表明，使用了3D TRASAR控制器的揚克缸系統效果明顯改善。前半圖表示3D TRASAR控制器僅處于監測狀態。這次初步評定確立了保持pH值理想控制范圍的手控標準，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，揚克缸使用的3D TRASAR控制器被設置為控制模式時，能夠把揚克缸冷凝水的pH值一直保持在8.2～9.2這一理想的控制范圍之內。基于這些成果，該廠將著手升級輔助化學品加入系統，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揚克缸虹吸管多次堵塞從而造成非計劃停機清洗。該廠根據從動力車間冷凝水貯罐定時提取的水樣來監控冷凝水處理程序。使用納爾科3D TRASAR控制器能夠監控揚克缸的波動，并能提供保護。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整，這樣才能保持系統恰到好處的控制，才能應對揚克缸蒸汽和冷凝水系統的動態特性。

圖4 需要調整處理程序以達到系統變化的要求

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

總結

對于每臺衛生紙機來說，揚克缸可靠的性能對穩定運行是至關重要的。為揚克缸采用納爾科的3D TRASAR控制器，生活用紙生產商就能夠通過監控揚克缸冷凝水系統中的重要參數來保護烘缸內壁不受腐蝕，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