CHƯƠNG 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Ngành công nghiệp giấy và bột giấy của Việt Nam là một ngành quan trọng trong lĩnh vực sản xuất hàng tiêu dùng. Mặc dù không phải là ngành đóng góp lớn cho thu nhập quốc dân nhưng lại cung cấp sản phẩm thiết yếu phục vụ phát triển giáo dục, văn hoá xã hội và nhiều ngành công nghiệp khác. Mặt khác công nghiệp giấy và bột giấy được coi là một trong những ngành mũi nhọn góp phần xoá đói giảm nghèo, chuyển dịch cơ cấu kinh tế, phát triển kinh tế xã hội vùng sâu vùng xa.
Hiện nay công nghệ sản xuất giấy của Việt Nam còn hạn chế, sản lượng giấy của các nhà máy sản xuất được chưa tương xứng với nguồn tài nguyên của nhà máy vì tính tự động trong nhiều nhà máy còn chưa cao. Thêm vào đó, chất lượng giấy của Việt Nam còn kém vì thiếu sự kiểm tra chất lượng một cách kịp thời. Ở Việt Nam còn có rất nhiều loại giấy chưa thể sản xuất, do vậy phải nhập từ nước ngoài. Để có thể giúp ích một phần nào đó cho ngành công nghệ giấy ở Việt Nam nên em chọn đề tài Nghiên cứu và phát triển quy trình công nghệ và hệ thống SCADA cho nhà máy giấy.
Trong đề tài của mình, em nghiên cứu và phát triển quy trình công nghệ sản xuất giấy, xây dựng các giái pháp điều khiển hệ thống tự động cho nhà máy giấy, nhằm giúp cho ngành sản xuất giấy của Việt Nam phát triển tạo ra sản lượng giấy nhiều và chất lượng tốt hơn. TRẦN VĂN TRUNG Page 1 LUẬN VĂN THAC SĨ 1. MỤC ĐÍCH CỦA LUẬN VĂN Nghiên cứu và xây dựng các giải pháp tự động cho ngành công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam. Có thể xây dựng được một hệ thống, dây chuyền sản xuất giấy hoàn chỉnh đưa vào sản xuất theo các quy trình công nghệ khác nhau.
Xây dựng khả năng giải quyết một bài toán công nghệ giấy thực tế. Củng cố khả năng lập trình Process hệ thống có yêu cầu nghiêm ngặt và vấn đề an toàn, khóa lẫn để bảo vệ con người và thiết bị. Xây dựng các khối điều khiển PID, độ rộng xung. để điều khiển hệ thống.
Tìm hiểu các đặc tính của thiết bị điều khiển, các cảm biến, đối tượng điều khiển,…từ đó hiểu và xử lý những lỗi thường gặp cũng như để căn chỉnh sao cho phù hợp với việc điều khiển. Lập trình hệ thống SCADA và PLC để điều khiển hệ thống sản xuất giấy, từ đây có thể có một kiến thức tổng quát để xây dựng các hệ thống SCADA cho các hệ thống khác. Hiểu rõ thêm về những phần mêm điều khiển công nghiệp, từ đó có thể làm chủ phần mềm, dùng phần mêm như một công cụ hữu ích để phục vụ sản xuất ví dụ như: Unity Pro của Schneider, Intouch của Wonderware… Sau khi hoàn thành luận văn, sẽ có một cái nhìn tổng quát về một đề tài khoa học, từ đó sẽ có hướng để phát triển, nghiên cứu các đề tài khác. Đồng thời hình thành cho một khả năng xây dựng, giải quyết một vấn đề lớn.
Thắt chặt thêm khoảng cách giữa thực tế và lý thuyết đã được học trong nhà trường. TRẦN VĂN TRUNG Page 2 LUẬN VĂN THAC SĨ CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Quy trình sản xuất bột giấy từ giấy loại Carton Trình tự công nghệ Hình 2. Sơ đồ công nghệ nhà máy tái chế giấy Dây chuyền tái chế OCC là dây chuyền sử dụng nguyên liệu đầu vào là các giấy phế liệu Carton.
Giấy phế liệu sau khi được thu gom từ các nơi về sẽ đóng từng kiện, trong từng kiện chúng ta sẽ kiểm tra khối lượng, độ ẩm. Các kiện được đóng gói bằng các dây kẽm kim loại. Sau đó các kiện này sẽ được đưa lên băng tải để chuyển đến bể nghiền thủ lực. Lượng nạp liệu đặc biệt cao nhờ dòng xoáy nước tối ưu được tạo ra bởi thiết kế hoàn hảo của cánh khuấy và thành bể.
Máy được thiết kế đặc biệt kiểu D hoặc Sigma, nâng cao đáng kể hiệu quả nghiền vụn đồng thời giảm tiêu hao năng lượng và tiêu hao nước. Tại đây, sẽ đánh tan các loại bao bì, thùng carton cũ trong dung dịch nước từ trạng thái ban đầu trở thành dung dịch huyền phù bột có nồng độ và độ nghiền 0SR theo yêu cầu kỹ thuật. TRẦN VĂN TRUNG Page 3 LUẬN VĂN THAC SĨ Hình 2. Hình ảnh băng tải và bể thủy lực Bên dưới bồn thủy lực có một lớp sàng đường kính khoảng 10mm, dòng bột tốt tức là dòng bột lọt qua mặt sàng sẽ được bơm đến sàng lọc cát nồng độ cao.
Những rác thải cùng với bột giấy sẽ được chuyển sang sàng tách rác. Sàng tách rác này có nhiệm vụ tách rác sơ bộ dòng bột từ bể thủy lực đưa ra, đường kính mặt sàng khoảng 12 mm, áp suất làm việc lớn nhất của sàng khoảng 2,5 bar, tại đây các rác nặng sẽ được thải ra ngoài, tuy nhiên các rác nhẹ vẫn còn và sẽ được chuyển lên một sàng tách rác nhẹ khác để tách rác nhẹ sau đó đổ ngược lại về thủy lực. Tại sàng tách nước nhẹ này, sẽ có một van nước bơm vào để rửa vào áp suất 5bar, lỗ sàng có đường kính khoảng 16mm, tốc độ quay 12 vòng/phút. TRẦN VĂN TRUNG Page 4 LUẬN VĂN THAC SĨ Hình 2.
Cánh khuấy của thủy lực đang hoạt động Sau khi qua thiết bị lọc thô nồng độ cao, bột tái sinh qua thiết bị sàng để loại bỏ khỏi dòng bột những đám bột chưa bị đánh tan hết sau quá trình nghiền thủy lực. Ở đây dùng sàng áp lực 4 giai đoạn nên thu hồi gần triệt để lượng bột tốt còn lẫn trong dòng bột thải. Nồng độ bột là 2 - 4,5%. Sau đó dòng bột đi tới thiết bị lọc nồng độ trung bình để loại bỏ những tạp chất kích thước nhỏ.
Nồng độ bột ở thiết bị khoảng từ 2 – 4%. Qua thiết bị này, một lần nữa các tạp chất bị loại bỏ khỏi dòng bột (nhựa, keo, cát…). Tiếp theo dòng bột được đưa vào thiết bị phân tách riêng xơ sợi dài và xơ sợi ngắn. Trong sản xuất giấy làm hòm hộp các tông từ OCC, để tận dụng hiệu quả xơ sợi cần tách riêng bột sợi dài (dùng làm lớp mặt, vì nó làm tăng độ bền cơ lý và tính mỹ quan của giấy) và bột sợi ngắn (dùng làm lớp giữa) từ dòng bột tái sinh.
Thiết bị này có cấu tạo giống như sàng áp lực dạng lỗ, nhưng lỗ sàng ở đây thường nhỏ khoảng 1,4 mm, nồng độ bột khoảng 3,5 - 4%. TRẦN VĂN TRUNG Page 5 LUẬN VĂN THAC SĨ Đầu tiên dòng bột được đưa vào thiết bị phân tách sợi lần thứ nhất. Dòng bột ra được chia làm hai nhánh: Ở nhánh thứ nhất, dòng bột chứa xơ sợi ngắn tiếp tục qua thiết bị lọc nồng độ thấp 3 giai đoạn để loại bỏ những tạp chất nhẹ (mảnh vụn nhựa, sáp nến, băng keo, chất kết dính, …). Nồng độ dòng bột vào nhỏ hơn 1% (0,4% là tối ưu).
Đến đây có thể nói bột không còn tạp chất làm ảnh hưởng tới chất lượng giấy sản xuất ra. Tiếp theo dòng bột được tách nước ở thiết bị cô đặc dạng đĩa chân không hiệu suất cao. Ở đây nồng độ của dòng bột ra được nâng lên đến 25 – 30%. Ngoài tác dụng cô đặc bột, thiết bị cô đặc còn có tác dụng rửa bột vì dòng bột được làm sạch khỏi dung dịch bẩn có trong dòng bột ban đầu.
Chân không được ống tụt nước tạo ra. Dòng bột được bơm vào hộp nhập liệu qua vùng cấp liệu. Dòng bột chảy tràn qua vùng chảy tràn ngược theo chiều đĩa quay. Mức dòng bột được điều chỉnh thông qua tốc độ quay của đĩa.
Sau khi qua tất cả các khâu sàng, lọc thô và tinh… thì trong dòng bột vẫn còn sót lại một số những hạt mực in có kích thước mắt thường có thể không nhìn thấy. Mục đích của quá trình phân tán là làm giảm kích thước của những hạt tạp chất này xuống tới mức mà mắt thường không còn có thể thấy được nữa (<40μm) và phân tán đều chúng trong bột hoặc rửa trôi chúng đi, kết quả là không để lại vết tích của những hạt tạp chất trên sản phẩm giấy làm từ bột tái sinh. Sau khi được cô đặc, bột được làm nóng lên đến nhiệt dộ khoảng 85 – 150 0C bằng cách xông hơi áp lực cao để làm mềm các hạt tạp chất để quá trình làm giảm kích thước của chúng dễ dàng hơn. Để làm giảm kích thước của các hạt tạp chất này xuống tới mức mà mắt thường không thể nhìn thấy được bằng cách dùng đĩa nghiền có kết cấu răng đặc biệt.
Các hạt tạp chất sẽ giảm kích thước khi được nhào trộn và chà sát mạnh giữa các răng của rotor và stator trong thiết bị. Sau đó bột được đưa vào bể chứa và được dùng làm lớp giữa tờ giấy. Ở nhánh thứ hai, dòng bột xơ sợi dài được phân tách ra sẽ tiếp tục được phân tách lần thứ hai, phân tách xơ sợi dài làm hai loại (loại xơ sợi dài thứ nhất - xơ sợi tốt và loại xơ sợi dài thứ hai - xơ sợi kém hơn) được xử lý riêng biệt để tăng hiệu suất bột và giảm năng lượng. TRẦN VĂN TRUNG Page 6 LUẬN VĂN THAC SĨ Loại xơ sợi dài thứ nhất quy trình xử lý tiếp theo tương tự như đối với dòng bột xơ sợi ngắn, điểm khác biệt là có thêm công đoạn lọc nghịch dòng tách loại tạp chất nhẹ trước khi cô đặc bột để lọc triệt để tạp chất.
Khi ra khỏi thiết bị phân tán nóng, phần tốt nhất của dòng bột này được đưa vào hoà trộn với dòng bột được chuẩn bị từ bột nguyên thủy để dùng làm bột cho sản xuất lớp mặt tờ giấy, phần kém hơn được hoà nhập vào dòng bột từ dòng loại xơ sợi dài thứ hai xử lý tiếp và dùng làm bột cho lớp lưng tờ giấy. Dòng bột xơ sợi dài thứ hai cũng được xử lý qua các bước như đối với dòng bột xơ sợi ngắn, nhưng ở công đoạn lọc nồng độ thấp sử dụng thiết bị lọc 4 giai đoạn (thay vì ba giai đoạn) và có thêm công đoạn sàng tinh ba giai đoạn kiểu sàng gợn sóng tiên tiến với lỗ sàng có kích thước 0,2mm để loại bỏ những xơ sợi ngắn sót lại trước khi cô đặc bột. Sau khi phân tán nóng, dòng bột xơ sợi dài thứ nhất còn lại (phần tốt đã được đưa vào hoà trộn với dòng bột được chuẩn bị từ bột nguyên thủy) và dòng bột xơ sợi dài thứ hai được hoà nhập làm một và được đưa vào máy nghiền hai đĩa quay.
