专利名称：处理废纸的方法和装置的制作方法
处理废纸的方法和装置
本发明涉及一种用于以多个过程阶段将废纸加工成成品的方法，方法 中对成品物质的至少一个质量参数预先确定一个额定值，在至少两个过程 阶段前和/或后通过测量推算出至少一个质量参数的值。本发明还涉及处理 废纸的相应装置。
在许多国家废纸是造纸工业和纸板工业的最重要的原料。在造纸工业 中，不仅产品质量的要求和成本负担均不断增加。对利用废纸作为特别是 优质绘图纸的原料来说，该物质组成、品种纯度和污染度是关键的。废纸 的处理过程受到越来越多的与纸不相容的成分如粘合剂、塑料膜、金属卡 钉、织物、合成材料、不适于再循环的纸和硬纸板等的损害。废纸的组成 例如受纸消费的季节性波动、不同地区的收购体系和分类之间的差别的影 响。
目前例行的实验室测量表明了从废纸到产品物质的质量波动，并提供 了有关加工装置的状态重要信息。废纸处理装置通常以多过程阶段运行。 例行的实验室测量是耗时的，由此特别是仅有限地适用于废纸处理和其过 程阶段的调节。因此对质量波动仅是迟緩的，并且经较大阶段才会做出反应。
DE 19653479 Cl描述了一种用于在纤维漂白时过程搡作的方法。因此 使用一种状态模块和一种过程模块来优化漂白过程。按DE 19653479 Cl, 对由物质悬浮物所得的样片或对物质悬浮物进行测量，由此建立所述的模块。
在废纸处理中的质量调节的基本问题如各过程阶段如漂白或浮选的相 互关系和长的停车时间现在均未解决或至少未令人满意地解决。
本发明的目的在于可改进废纸的处理，特别是顾及前述的问题和开始 所提到的在造纸工业中的高要求问题。
本发明的目的是通过开始所述的方法解决，其中过程阶段的效率的确 定涉及这些过程阶段中的至少 一个质量参数的改进，并在过程指导系统中 在顾及过程总效率下进行各过程阶段的动态调整。本目的也通过权利要求18的装置进行解决。
按本发明，提供一种适于废纸处理的上级质量调节，其中具有可变废 纸质量的装置尤其受益。按本发明，以最低的成本获得该产品特有的和/或 客户特需的质量指标。本发明不仅可使各过程价段最佳运行，而可达到各 过程阶段的成本最佳化的适配。由此错开该过程阶段的各部分最佳化，并 在时间和成本优化方面调整从废纸进入直到成品物质的各过程阶段，这时 可快速和有效地考虑到废纸的质量波动。
有利的是，各过程阶段的调整通过这些过程价段的逐步适配来实现。 这时可通过逐渐接近质量参数的成本最佳化的进展而达到具有相对较小耗 费的装置的最佳调整。
有利的是，各过程阶段的调整作为模块预测调节。这样可提高过程和 调节的稳定性。
有利的是，借助于这些过程阶段前的测量可对过程阶段给出模块预测 调节范围内的预先规定的额定值。这样可快速顾及在过程中，特别是追溯 到废纸质量变化的那些过程中的变化。
优选是借助于至少 一个过程阶段模块得到过程阶段预先规定的额定 值。这样可确保调节的反应时间短。
优选是修改至少 一个模块。其导致调节精确度的进一 步提高。
有利的是，以成本效益形式将过程阶段的效率储存于模块中。这样可 确保不仅各过程阶段的成本-效益比最佳化，而且也可以在过程变化中具有 短的反应时间的整个过程最佳化。
适宜的是通过过程阶段指定的调节模块进行过程阶段的质量调节。这 样还可监控该过程阶段的运行时间，以计算所需的干预的时间点。
有利的是，该调节模块按模块预测运行。基于数据和分析资料将过程 阶段的最佳运行方式隐含地存储在这类调节模块中。
适宜的是应用白度和/或填料含量作为质量参数。白度可能是纸的最重 要的光学特性。填料含量可能例如对纸的可印刷特性是决定性的，并也影 响白度。
有利的是，借助于至少一个软传感器确定该至少一个质量参数。这样 可特别有效地监控在过程阶段进行中的质量参数的进展。
有利的是，至少一个质量参数值的确定是在线实现的。这样可特别快
5地提供参数值，并大大提高调节的反应速度。
当以 一个或多个过程阶段用作浮选和/或漂白时对废纸的有效脱墨，是 有利的。在一种废纸处理中，例如可以在第一个所谓的预浮选上进行漂白， 其接着后浮选，该后浮选再后接漂白。
作为漂白造成的过程阶段的效率可特别有利地以在该漂白中的至少一 个质量参数的改进与在该漂白中的能量投入和/或化学剂计量加入的比来确 定。这是用于评价漂白有效性的特别可靠的方法。
有利的是，依赖于在浮选中的至少 一个质量参数的改进以及依赖于浮 选中的运行方式、脱墨-化学和/或固体损失确定作为浮选过程阶段的效率。 这种方法能可靠地评价浮选的有效性。
有利的是，用于测量至少 一个质量参数值的至少 一个测量点是安排在 该用作浮选的第一个过程阶段之前。如果该质量参数值在粉碎后，但最迟 在第一浮选价段前尽可能早地估算出，则该值对引入前的该废纸质量至少 是最接近代表性的。
有利的是，实施一个过程阶段的设备是基本自动化并至少一个基本自 动化叠加在过程阶段所附的调节模块中，另外，如预先确定额定值并且对 过程阶段中的进程时间进行监测。
下面将按实施例并结合附图对本发明的细节和优点作进一步详述。
图1是过程阶段和所择的测量点，
图2是废纸处理中质量参数推导的实例，
图3是具有逐渐接近该质量参数的成本最佳推导的调节示图，
图4是具有模块预测方法的调节示图。
图1示出废纸处理的多个过程阶段Pl-P4以及多个测量点M0-M4,这 些测量点布置在过程阶段P1-P4之间或在过程阶段P1-P4之前或之后。在测 量点M0-M4处进行在线测量质量参数的实时监测。对各过程阶段Pl-P4分 配调节模块R1-R4。
下面仅示例性地假设，过程阶段P1是作为预浮选，过程阶段P2是作 为分散器-漂白，过程阶段P3是作为后浮选，过程阶段P4是作为分散器-漂白 。
作为质量参数QP(也可见图4)测定例如白度、生产量、填料含量或其 它对纸质量重要的参数。该质量参数QP例如可对废纸、废纸悬浮物、纤维或成品物质进行测得。
在优选布置在粗分选和预浮选之间的测量点M0处测得例如未脱墨的 纤维的白度。白度-软传感器补偿影响值物质密度、细度和填料含量，并由 此可提供还未脱墨的样片的白度。在预浮选和分散器-漂白之间的测量点
Ml可再细分为接收预浮选的测量点Mla和增稠后的测量点Mlb。这里借 助于传感器测定样片的白度。在过程阶段P2和过程阶段P3之间即在优选 的氧化性分散器-漂白后是另一测量点M2，优选设置在后浮选的入口处。 类似于Mla和Mlb测量点，用传感器在测量点M3a和M3b或测量点M3 处测得经后浮选过的物质的白度。在测量点M4处，例如在漂白管中的发射 器测定脱墨过的成品物质的白度。
浮选阶段的调节模块R1或R3优选由基于模块的前馈-部件组成，以适 配在纤维-悬浮物特性上的次品率。在有过程数据所支持的基于数据和分析 知识的浮选模块中，隐含地存储适于该浮选的最佳运行方式。在该调节模 块R1或R3的反馈-部件中，将预计白度与实际达到的白度相比较。该比较 跟踪该模块，因为并非所有的影响值均为己知的，并且由此使预计白度的 精确度限定作为该模块的错误输入。
在实例中的过程阶段P2和P4的分散器-漂白主要问题是特别与实际装 置满负荷有关的长滞留时间。这限制了该反馈-部件的动态，以致分散器-漂白的调节模块R2或R4的基于模块的前馈-部件在无反馈-部件响应情况 下必需通过比在浮选中明显更长的时间来控制该过程。这可至少部分通过 独立的死区时间模块来补偿。
图2示出在废纸处理中推导质量参数QP的一个实例。具体显示在废纸 处理中的典型的白度发展。白度是纸的最重要的光学特性，并因此QP是特 别重要的质量参数。该白度优选在重心波长为457 nm的光谱的蓝光范围内 测定ISO-白度。
该经脱墨的成品物质的白度是通过去油墨和纤维漂白达到的。图2示 出经过程阶段P1-P4，即在实例中的预浮选、分散器漂白、后浮选和具有最 终还原漂白的后分散作用的白度发展的狭长地带。其中每个过程阶段P2-P4 均以一个或多个前述过程阶段Pl-P3的结果为基础。因此在分散器中的纤维 的灰色化与能量输入有关，并且由此与油墨颗粒的粒度分布的相关位移有 关。该变化的油墨颗粒谱和加入的漂白化学制剂又影响该后浮选的效率。但该漂白阶段也与纤维和其前面情况有关。在图中该白度如通常一样以百 分数给出。
在过程阶段P1和P3即浮选中的油墨去除主要受运行方式、脱墨-化学
和固体损失的影响。分散器漂白即过程阶段P2和P4将特别受能量输入和 化学制剂计量的影响，其中该第 一分散器漂白即过程阶段P2优选为过氧化 物漂白，该第二分散器漂白即过程阶段P4优选为连二亚硫酸盐漂白。在废 纸处理过程中的特别重要的因素是不同运行方式的成本。
图3示出用逐次接近法调节该质量参数QP如白度的成本的最佳展现。 在P1-P4的各过程阶段中的质量参数QP值的变化是以质量变化山-d4测定。 在阶段效率;f莫块Kl-K4中，测定过程阶段的成本效益，并转送给过程效率 模块L。额定值预先设定单元S对处理过程终端的至少一个质量参数QP预 先设定一个额定值。该预先设定的额定值也给予过程效率模块L。借助于过 程效率模块l和阶段效率模块Kl-K4以低成本方向即特别是以低总成本方 向逐步改变在各过程阶段P1-P4中的质量变化的预先设定值，直到达到该装 置的最佳调整。同时确保保持该额定值预先设定单元S的设定值。在图3 中示出的调节不依赖于过程模块，因为纤维组成的波动和装置状态的变化 直接在过程阶段P1-P4和其成本效益中反映出来。
图4示出用模块预测法的调节。该调节从未经脱墨的纤维出发，在测 量点MO处测定其质量参数QP值。首先在第 一步中通过所有以下的过程阶 段P1-P4测定质量变化drd4如白度增加的成本最佳分配。这优选在额定值-校正模块KM1中进行。过程阶段P1-P4的额定值预先设定A,-厶4是由额定 值-校正模块KM1在额定值-预先设定模块KV1中给出。为测定质量变化 d,-d4的最有利成本的分配，P1-P4的每一过阶段的成本效益存储在至少一个 成本模块中。优选是对Pl-P4的每个过程阶段均存储一个成本模块。
在额定值-校正模块KM2中，对置于在过程阶段P1后的过程阶段P2-P4 进行质量变化d2-d4的最有利成本分配的新计算。在该新计算中引入过程阶 段P1的结果。如对进行过预浮选的纤维基于浮选结果进行计算新的预置额 定值。由此使该纤维的脱墨性及装置状态进入质量调节中。相应的额定值 校正A2，-A4，存储在额定值-预置模块KV2中。使用额定值校正A2，-A4，以 校正预置额定值^2-/\4。
对额定值-校正模块KM3给予由第一分散器漂白提供的过程阶段P2的结果，以测定后续过程阶段P3-P4的预定值。以类似前面的方式，将额定值 -校正厶3"和^4"存储和应用于额定值-预定模块KV3中。最后该过程阶段 P3的结果提供给额定值-校正模块KM4以计算额定值校正厶4，"。
该模块预测法调节呈动态运行。主要优点在于通过基于模块的前馈-部 件具有高的速度和稳定性。这样可最佳利用纤维和过程阶段P1-P4的潜力。 质量波动同样进入控制如变化的成本情况一样。设置适配模块A,以跟踪 用于额定值测定的模块，该额定值测定的模块优选在额定值-校正模块 KM1-KM4中实现。为改进所应用的模块，除了由运行条件所引起的装置的 波动外，还可在试运行范围内有目的地改变运行方式，以将所得的图像存 储于模块数据库中。通过不断相互调整过程阶段P1-P4可达到废纸处理的最 佳成本运行。
本发明所基于的原理主要概述如下
本发明涉及 一 种以多个过程阶段将废纸处理成成品物质的方法和装 置，其中就白度预定成品物质的额定值，其中测定在过程阶段P1-P4之间的 白度。按本发明，在顾及有关白度增加方面所产生的成本下确定过程阶段 的效率，并在顾及该过程的总效率，特别是总成本效益下在过程指导系统 中动态调整各过程阶段而进行过程。及时获取和评估质量参数如白度。在 各过程阶段Pl-P4中使质量发展和成本发展进行模块化以及连续动态调整 在各过程阶段P1-P4中的数据。这样该废纸处理的总效率明显提高。
过去己知的废纸处理方法远不能发挥装置和纤维等的潜力，因为在过 去己知的方法中过程阶段Pl-P4的相互关系不是定量的。按本发明不仅确保 更稳定的装置运行，而且也可快速顾及纤维的组成和油墨含量的改变。按 本发明可动态调整各过程阶段P1-P4，由此可顾及处理过程的总效率。这时 重要因素是不同运行方式的成本。可考虑原料废纸的成本、化学剂的成本、 能量和残余物质的处置。该质量参数的评估可根据装置状态和成品物质的 目标预定值来进行。基于白度和填料含量以及装置满负荷和由此相关的装 料运行时间可最佳地相互调整各过程阶段。按本发明对过程阶段的调整可 在运行过程中连续、及时和在线进行。
权利要求
1. 一种以多过程阶段(P1-P4)将废纸处理成成品物质的方法，其中对至少一个质量参数(QP)预定成品物质的额定值，在该过程阶段(P1-P4)中的至少两个阶段之前和/或之后通过测量测得该至少一个质量参数值，其特征在于，鉴于该过程阶段(P1-P4)中的至少一个质量参数(QP)的改进确定过程阶段(P1-P4)的效率，并在顾及该过程的总效率情况下于过程指导系统(R)中动态调整各过程阶段(P1-P4)。
2. 权利要求l的方法，其特征在于，通过逐步适配过程阶段(P1-P4)来 调整各过程阶段(P1-P4)。
3. 权利要求1的方法，其特征在于，以模块预测调节来调整过程阶段 (Pl-P4)。
4. 权利要求3的方法，其特征在于，借助于在该过程阶段(P1-P4)前的 测量来预定过程阶4炎(P 1-P4)的额定值。
5. 权利要求4的方法，其特征在于，借助适于该过程阶段(P1-P4)的至 少 一 种模块来预定过程阶段(P 1-P4)的额定值。
6. 权利要求5的方法，其特征在于，修改至少一种模块。
7. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，过程阶段(P1-P4)的效率以 成本效益的形式存储于模块中。
8. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，通过一个对过程阶段(P1-P4) 分配的调节模块(R1 -R4)进行过程阶段(P 1 -P4)的质量调节。
9. 权利要求8的方法，其特征在于，该调节模块(R1-R4)以模块预测方 式运行。
10. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，应用白度作为质量参数(QP)。
11. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，应用填料含量作为质量参 数(QP)。
12. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，用至少一个软传感器测定 该至少 一 个质量参数(QP)的值。
13. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，在线测定至少一个质量参 数(QP)的值。
14. 前述权利要求之一的方法，其特征在于，设置一个或多个过程阶段(P 1 -P4)作为浮选和/或漂白。
15. 权利要求14的方法，其特征在于，该漂白效率是以在漂白中至少 一个质量参数(QP)的改进与在该漂白中能量输入和/或化学剂计量加入之比 来确定。
16. 权利要求14或15的方法，其特征在于，根据浮选中至少一个质量 参数(QP)的改进以及根据运行方式、脱墨化学和/或固体损失而测定浮选的效率。
17. 权利要求14-16之一的方法，其特征在于，至少一个用于测定至少 一个质量参数(QP)的值的测量点是安置在第 一 个作为浮选产生的过程阶段之前。
18. —种实施前述权利要求之一的方法的装置，其具有实施各过程阶段 (Pl-P4)的多个设备；具有用于测定该至少一个质量参数(QP)的值的多个测 量设备，其中测量设备安置在入口、出口、用于实施过程阶段(P1-P4)的设 备之前和/或之后；具有用于预定成品物质的额定值的额定值预定单元(S); 和具有用于在顾及各过程阶段(P1-P4)效率和过程总效率下的动态调整各过 程阶段(P 1-P4)的过程指导系统(R)。
19. 权利要求18的装置，其特征在于，实施过程阶段(P1-P4)的设备是 一个基本自动化和至少一个基本自动化叠加的调节模块(R1-R4)。
全文摘要
本发明涉及一种用于以多个过程阶段将废纸加工成成品的方法。方法中对成品物质的至少一个质量参数予以确定一个额定值，在至少两个过程阶段前和/或后，通过测量推算出至少一个质量参数的值。本发明还涉及处理废纸的相应装置。
文档编号D21C5/02GK101426974SQ200580011811
公开日2009年5月6日 申请日期2005年4月18日 优先权日2004年4月26日
发明者克劳斯·维尔福思, 托马斯·朗克勒, 沃尔克马·米凯尔, 阿尔布雷克特·西伯, 马库斯·丁克尔 申请人:西门子公司