造纸管理.doc

造纸行业的具体操作流程分析企业的生产过程是指各种原材料进入企业，经过生产转化，到形成一种新的实用价值的产成品的全过程。企业不同，生产过程千差万别。研究造纸行业的生产流程首先得分析它的原料纸浆的具体来源，这是最基本的环节也是最重要的部分。制浆造纸工艺比较复杂，不同原料、不同的制浆工艺所产生的污染物的量均不同。下面将要的制浆方法列出来。（1）化学浆 碱法：烧碱法、硫酸盐法。 亚硫酸盐法：不同pH的钙、镁、钠、铵盐法。（2）高得率浆 化学机械法：CMP、CTMP、APMP等。 机械法：GP、TMP等。（3）半化学浆：介于上述二种方法之间，典型的如石灰法浆。（4）废纸浆：分脱墨和不脱墨两种。其中，化学制浆是目前最主要的制浆方法，特别是硫酸盐法和碱法制浆从图中可以看出纸浆生产流程主要有熬炼工艺.回收工艺和浸渍熬炼工艺几个重要的提炼方法，从最初的碎渣和废纸演变到纸浆的过程，需要经过十几个工艺的化学，生物，物理转化，才能提炼出优质的的纸浆。这整个过程也是决定生产出来的纸质好坏的关键，不同的纸浆可以分类出不同的用纸功能，比较细腻柔滑的可以作为生活用纸，平滑顺畅的可以作为办公室，书料用纸，比较粗糙的一般作为工业用纸！ 纸浆生产流程图（如下）原料提取只是造纸工业的基本步骤，有了原料之后才能进行深加工，采用科学的方法进行处理.成型，才能最终得到成品。以下就重点介绍纸浆在蒸煮器生产过程中的具体作用。连续蒸煮器是许多造纸厂的核心，为使造纸工业获得最佳性能，其技术不断面临着挑战。提高蒸煮器性能意味着提高品质，降低成本，同时为全行业保护环境和节约自然资源做出贡献。用于KP连续蒸煮器的新型电磁流量计1稳定蒸煮度新型蒸煮器电磁流量计能对循环管道中的黑液进行精确稳定的测量，帮助用户稳定蒸煮度，以确定蒸煮过程中木片品质。2优化浆水平衡新型蒸煮器电磁流量计能对抽提管道中的黑液进行精确稳定的测量。控制洗浆过程中浆水平衡的最重要的要素，抽提管的流量，现在是可得的。3更好的产量控制新型陶瓷电磁流量计能对喷放管道中的纸浆进行精确稳定的测量，帮助用户更好地监视和控制生产中的纸浆数量。4维护成本降低新型电磁流量计能耐受极其苛刻的蒸煮器条件，而无需定期维护。历时五年的现场测试结果证明，在极度高温/高压作用下，它在减少危险的维护工作方面很有效。稳定精确的流量测量是提高连续蒸煮器性能的关键。传统测量方法中有三个方面有待全面改进：黑液循环管道，黑液抽提管道和纸浆喷放管道。黑液循环管道和抽提管道中的流体通常通过孔板和差压变送器的结合来测量。由于流体的高温/高压/腐蚀性，目前为止尚无替代产品。孔板和差压变送器组合的解决方案也有局限，因为孔板上不可避免的浆料积累及脉冲管道的阻塞将导致测量性能恶化。在某些情况下，由于腐蚀或氢渗透，薄膜密封也会发生故障。因此，这些通道中大多数孔板/差压变送器的应用会在安装两年内发生故障从而停止工作，而用户只能根据经验来猜测。造纸行业中对测量技术装备的要求在不断增加：不同的纸张质量、不同的纸卷直径和式样需按照客户的愿望来实现。纸卷以越来越高的生产速度在设备上运行。只有采用更高程度的自动化技术，正确结合使用可靠的机械装备，更快速的接收元件和高分辨率的传感器，方可确保达到最佳的控制和最佳的生产效率。刀架组的自动定位！造纸工业中控制和定位任务是多种多样的，如卷割机、纸卷按照客户对规格的要求以较小的单轨进行裁切，并缠绕成成品卷。母卷和卷取之间的纵向裁切装置以单刀方式并通过刀架组的自动定位，把纸卷设置为所需的宽度。由于刀架与两个单独的皮带相连接，因此上刀和下刀可以互为独立来接受调节。最初针对所有刀具的预定位可同时进行，随后的精确定位可依据每一个刀具单独进行。 刀架的精确定位对于生产结果来说至关重要，这是因为只有高精度的裁切才能实现客户所需的卷宽，此外还可阻止上部刀具和下部刀具的意外碰撞而使刀刃提前变钝。因此，人们需要采用最佳线性的高分辨率测量系统来准确定位。此外，在很高的生产速度下，传感装置必须通过高动态性、高测量速率和高传送速度等措施来达到令人信服的能力。从一个位置快速运行到下一个位置，可降低宝贵的换装时间。另外，传感装置还要求应有操作和维护方便、可确保长年裁切宽度精确调节的特性。测点的无接触测定 所有线性行程传感器的基础都是基于MTS公司的磁致伸缩测量技术。在这种位置测定中，一种被动式的位置传感器（永磁体）进行机械脱钩，带着测量元件在传感器管和型轨上移动，并以无接触的方式穿过其壁体对运行的设备部件标注精确的测量点。采用其他方法所需的电缆拖链在这里可以被省去。 为了使一个传感器同时测定多个位置数值，Temposonics采用了一种多磁体系统：根据测定位置的数量，多达20个的可单独生成信号的磁体在传感器的测量棒上运行。每个传感器都负责特定的设备，两个传感器之间的间距最低为75mm。由于磁体并排滑过传感器外壳的上方，磁体在生产过程中仍然保持其先后顺序，因此带有磁体测量功能的R系列中一个传感器最多只可替代一个公共轴上的20个多路终端开关或线性开关，由此可以以较低的价格向用户提供更多的测量信息。 除了多工置测量功能之外，磁致伸缩的测量原理还具有另一个优点。因为建立在磁性机械效应基础之上的行程测量在测量位置时，测定位置的磁体与测量元件之间无需直接接触，因此，这类传感器可以无接触和无磨损地测定行程。对于设备用户来说，这意味着维护费用降低，停机时间缩短和产能高。 这部分属于纸张的后期制作，但也是重要的一个环节，是纸张从工业品转换为商品的标志！造纸过程中每个步骤都是紧密相连的，每个过程环环相扣，密切联系，因此形成一套完整的流水线作业过程，以下就是造纸过程中的具体操作流程。流水线生产是加工对象在生产过程中，按照一定得工艺路线，有规律的不断从前一道工序流到后一道工序进行加工，最终形成产品的一种比较先进科学的生产组织形式。流水线生产过程是一个封闭型的系统，便于控制.协调，专业化程度高，节奏性也比较强，是各工序之间紧密联系的生产系统。进行流水线的生产必须结合空间和时间的组织.清洁安全的模式，在保证有足够的空间和时间之外还必须保证生产过程的清洁安全，所以在策划.安排流水线的生产模式必须从科学的角度来运行，而不是简单的按照生产流程进行安排的过程，必须考量经济效益和实效性的结合。该流程图就是根据以上原则从不同角度考量规划出来的一种生产模式！ 生产过程信息化 随着科学技术的进步，传统的制造业企业为了应对激烈的市场竞争，采用现代先进科学技术，在生产过程中利用信息化技术提高企业的运行效率和生产能力！20世纪80年代后期，美国在总结MRP实施成功率较低的教训并吸收日本准时制生产系统(JIT)经验的基础上，提出既重视计划又重视执行的管理新思想。MES的发展历史比ERP,PCS都要短，但是它能有效地实现以时间为关键的制造思想，因而在发达国家发展迅速，并给工厂带来了巨大的经济效益。MES控制系统实现了工厂过程自动化与管理信息化之间的有效集成。制造执行系统MES（Manufacturing Execution System）是美国上世纪九十年代提出来的概念，是指通过信息的传递对从生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化管理。根据当前企业信息化实施经验，企业信息化模型分为三层：企业级 （ERP）、生产级（MES）、过程级（SFC）。MES处于企业级和过程级的连接层，主要负责生产管理和调度执行。MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的工厂所有资源来提高制造竞争能力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式，从而实现实时化的ERPMES过程控制系统的集成一体化。它形成了一个信息交换的桥梁，使企业管理者能够实时的掌握生产信息，进行决策生产。在提高生产效率、加强生产管控能力，降低消耗等方面发挥着重要的作用。 1 MES在纸业的应用原理在造纸工业中，底层控制系统已经基本上实现了基础自动化和过程自动化，并且在此基础上形成了相对独立的系统，但是每个系统都有各自的处理逻辑、数据库、数据模型和通信机制，他们形成一个个信息孤岛，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理。它们之间在软件上相互独立，不能提供资源共享。同时，底层生产控制系统和上层管理系统之间缺少一个中间层软件，这使得底层大量的数据闲置，很难为管理层提取出建设性信息。另外ERP等管理信息系统主要是针对资源计划，这些系统通常能处理昨天以前发生的事情（作历史分析），亦可预计并处理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却相对处于一个盲区。在ERP所关注的各项资源中，生产过程信息在企业的管理系统中始终是“离线”的，生产过程信息始终不能连续，自动、完整的反映在企业管理系统中。这样在管理信息系统和生产控制系统之间，存在一个信息流上的断层。一些国际大生产商的MES产品已经十分成熟，其设计原理是借助于现代信息技术和先进功能，消除管理系统和生产控制系统之间的断层，提高制桨造纸的效率和盈利。一套完整的MES系统涵盖了从订单下达到生产排产、分切优化、卷取、涂布、复卷、再卷、质量检查、质量管理、成本管理、仓储管理及ERP集成的全业务流程。MES信息平台可建立数字化透明工厂使得集团领导及时准确的了解生产状况、发现问题、解决问题。通过实时数据采集、长期存储生产数据和统计分析数据，为管理部门提供准确的决策依据，使得生产管理部门把精力从收集数据转移到分析数据、研究问题、改进生产上。数据采集的实时性、淮确性是整个MES系统成功运行的重要保障，这些数据来源可以分成这样几种：生产过程自动化数据。特殊设备的系统直接连接数据（如质量检测设备、各种手工数据、车间操作工人的设备故障信号、原因指定等），基于关系型数据库的ERP数据和其它商务系统的数据。MES系统架构MES使用实时的、准确的数据信息来响应、指导、触发、报告生产现场发生的事件；对制桨造纸各工段设备运行状态、库存、水电汽的消耗等实时数据进行分析处理，并能将各个子公司的重要信息通过因特网及时准确地传递给相关管理人员，合理进行生产调度，同时现场信息可以及时报告给集团级领导，为企业决策提供直接支持。 2 MES在中国纸业的应用现状中国纸业要真正成为世界纸业航母，需要改变传统的管理方式，与国际造纸业管理模式接轨。那么实施企业信息化，运用先进的MES信息管理平台，建立透明化数字工厂模型，提高管理效率，降低管理成本，提高企业在国际造纸业的竞争能力是一种发展的必然趋势。造纸工业又是一个技术密集、工艺复杂、资源消耗量大、产生污染物多的工业。为了适应激烈的市场竞争，实现制浆造纸工业的现代化，在提高经济效益的同时，还要在生产的过程中尽可能地减少污染、降低消耗、保护环境。当前，中国造纸工业正面临着产品结构的调整，对于产品的质量与档次提出了更高的要求，未来的发展正面临着从众多的小型造纸厂向集约化、大型化过渡。所有这些都说明了造纸企业生产计划受市场影响越来越大，面对销售部门对产品交货时间的严格要求，面对营销计划的不断调整，造成了生产计划不断变更。而在许多工厂中，全厂管理的功能目前仍然由文件和人工系统进行。通常有经验的工作人员执掌着工厂的生产管理。在大多数运行中，人工系统和有经验人员的判断总是起着重要作用，但是由于市场要求产品的品种和数量经常变化，靠人工和经验调整必然反应慢，使生产率降低，缺乏竞争力。并且，由于生产运行速度加快，信息处理速度也随之加快，以分、秒的速度进行，此时靠人工干预显然是不切实际的。因此，对信息进行管理和处理的MES的引入势在必行。这时需要的不仅是先进的生产设备和能力，更重要的是保证在企业的计划层与生产控制层之间建立起直通车MES。再者，造纸企业的生产方式是稳定连续的过程化生产，生产工艺变动小，设备维护量大，生产车间广泛采用DCS控制技术等，因此其MES模型的构建应注重从生产计划下达到成品产出的生产优化信息，除此之外，设计和建立完善的造纸MES,的必要条件是建立完备的数据采集系统。MES需要的数据直接来源于生产过程的DCS控制系统、监控系统和数据采集系统采集的实时数据经过处理后生成生产过程信息，供MES使用。目前，国内MES系统在石油、钢铁、汽车等行业应用较为成功，但是在造纸行业应用案例不多。黑龙江斯达造纸有限公司从1997年4月到1999年1月，开始引人计算机管理，从抓原材料采购、产品销售和生产流程这三个环节入手，一定程度卜实现了管理信息化。自行开发编制了部分计算机软件，建立计算机网络，推进信息化管理。建立以市场价格为依据、成本电算化为基础的成本管理系统，运用计算机管理完善物资采购管理系统、销售管理系统和质量管理系统，全面推进信息化管理，设立工业电视系统，使调度人员在室内监控现场并调整生产，收到了一定的效果。但是由于大部分生产设备自动化水平低，不能开发从DCS系统实时提取数据的软件，无法实现现场数据的实时采集，进入系统的数据为手工录入，难以保证谁确性，上层依托斯达集团独立的信息工程公司自己开发的系统，能够实现部分数据信息的显示、共享，但其产品没有扩展性，并不能适合其他的企业，也不是真正意义上的MES系统。2004年10月，泰格林纸集团岳阳纸业股份有限公司联同浙江中控软件技术有限公司共同申请国家科技部“863”项目资助，针对造纸行业的MES解决方案进行了联合研发，取得一定效果。华泰集团采用山东大学、西北工业大学和石油大学（华东）开发的MES系统进行试点，主要在ERP和DCS间搭建了数据链平台，实现实时数据库和关系数据库的集成。该系统的主要功能包括生产过程的管理与生产计划的管理。MES以过程数据（从DCS系统获得）模型为核心，连接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行实时监视、控制和诊断，进而完成环境监测、单元整合、过程模拟和参数优化，并在生产过程管理层进行物料平衡、生产计划、调度、排产、离线与在线模拟与优化等。实现从 DCS系统提取实时数据的功能，并将数据存人关系数据库，建立企业统一的信息技术平台，重点解决企业管理信息的标淮性、一致性、完整性和共享问题。造纸工业具有生产流程长、设备自动化程度高的特点，有进行信息化建设的良好基础。采用MES等先进信息手段来提高企业生产管理水平、降低生产成本，从而提高盈利能力，是使企业更好发展的重要举措。根据国际MESA协会的调查：使用MES的工厂平均可以减少制造周期最多可达45%；一般减少数据输入时间为75%以上；平均减少为交班而准备的纸面工作61%；平均减少产品缺陷18%。通过应用SIMATIC IT解决方案，制造企业可以实现对生产制造过程信息的实时采集、管理和反馈，进行批次跟踪，实现质量追溯，提高企业的生产效率，改进产品质量，对物料进行管理，对关键设备进行有效监控，并实现生产过程与管理决策的高效集成。 生产过程可持续发展传统造纸工业是污染排放的重点行业，也是能耗大户。长期以来，中国以非木材原料为主的制浆造纸企业普遍规模小，装备比较落后，其废水的污染治理程度远远落后于世界平均水平，存在的问题较多，是最主要的污染源之一。2005年，中国造纸行业废水排放量为36.7亿吨，占全国工业废水排放总量的15.1，COD排放量为159.7万吨，占全国工业COD排放总量的28.8；2006年，中国造纸工业废水排放量为37.4亿吨，占全国工业废水总排放量的17.98，排放废水中化学需氧（COD）为155.3万吨，占全国工业COD总排放量的33.6。2007年，中国造纸业的废水排放量和COD（化学需氧量）排放量分别占到了全国工业污水排放总量和COD排放量的17和35.2。此外，造纸业居我国5大高耗水行业之首，其国内纸厂吨纸水耗高达100立方米以上，几乎是世界平均水平的10倍，造纸行业是节能减排的重点领域。现代制浆造纸工业的特点，是最适合推行循环经济的行业之一。中国造纸工业的发展，面临原料供给和环境污染的双重压力。必须切实采取有效措施，加快推进经济结构调整和增长方式的转变，注重能源、资源节约和合理利用，加强环境保护和生态建设；必须彻底改变以牺牲环境、破坏资源为代价的粗放型增长方式，实施清洁生产，走循环经济的发展道路，为中国造纸工业实现新型工业化、现代化而努力。制浆造纸工业排放的主要污染物（1）悬浮物（SS）制浆造纸厂排放的悬浮物主要是纤维和纤维细粒（即破碎的纤维碎片和杂细胞），还有一些备料过程的灰渣等。分为可沉降的SS和不可沉降的SS。（2）化学耗氧量（COD）和生化耗氧量（BOD）制浆造纸厂污染的主要问题是COD值很高。制浆造纸全过程均会产生高COD的废水，其中污染最重、量最大的是在蒸煮过程中产生的黑液。它主要由木素及其衍生物、碳水化合物的降解产物和无机盐类组成。其中有机物占65%70%，无机物占30%35%。有机物中除木素及其衍生物外，还有一些半纤维素、糖类、有机酸等。这些物质是造成COD值高的主要污染物，而碳水化合物的降解产物是造成废液中BOD高的主要污染物。从下面表1即可看出蒸煮过程产生COD的量是非常大的。占到整个制浆造纸过程产生的COD的90%以上。（3）毒性物质主要有：黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸；污冷凝水液中含有对鱼类特别有毒的成分如硫化氢、甲基硫、甲硫醚等；漂白废水中的多种有机氯化物，其中剧毒的二恶英已引起注意。化学浆污染物中COD的来源碱法和硫酸盐法制浆是我国目前最主要的制浆方法，约占制浆产量的75%左右，而草浆造纸又是污染最重的，因此，本节就以漂白碱法麦草浆生产过程中COD的产生环节及产生量（kg/t浆）为例进行分析，如下图。实施清洁生产工艺及COD减排在制浆造纸过程中实施清洁生产工艺是从源头上削减污染物，以减少污染物的产生量和排放量，它是早是行业减排COD在技术上非常重要的一步对于我国大多数企业来说，由于原料、规模的不同，造纸工艺五花八门。本章将以近几年在造纸工业实施清洁生产的实践经验归纳后作一简单介绍。不同原料、工艺的造纸企业均可从以下几方面考虑选择实施、改进。以对本企业减排COD做出自己的贡献。A. 备料工段：a. 选择含k硅量比较低，纤维含量比较高的原料这条主要针对草类原料说的，因不同的草类原料其硅含量差别也很大，而硅含量的高低对草浆提取和碱回收工艺有很大影响，也直接影响到污染物的排放量。因此，应该选择含硅量较低，纤维含量较高的原料。b. 加强原料的净化其主要功能就是最大限度的加强原料的净化。只有好的原料质量才能保证好的浆质量和黑夜质量，才能在备料工段减少污染物的排放。目前所采用的方法是在一次干法备料的基础上，再增加一次干法或湿法备料，称为干-干法和干-湿法的备料方式。实践证明原料增加一次净化过程，就可以得到较好的原料质量。B. 制浆工段制浆工段的清洁生产工艺是近几年来发展最快的，我国许多大型企业和引进项目都采用了国外的清洁先进技术。下面做简单介绍：a. 低卡伯值蒸煮低卡伯值蒸煮的目的是在原料蒸煮过程中尽可能较多地脱除粗浆中的木素，使制浆脱木素过程产生的绝大部分有机物进入碱回收系统，增加热能回收量，减少污染物的排放。同时也可减少漂白过程中木素的溶出。这样即可大大降低进入污水处理厂的漂白污染物的排放量（降低中段废水的负荷），同时也减少漂白过程中毒性物质的排放。该项清洁生产技术目前主要应用在硫酸盐木浆厂的制浆工段。草浆低卡伯值蒸煮技术目前还处在实验研究中，相信不久将来，会有成功的运转案例。80年代以来，无论是间歇蒸煮还是连续蒸煮，都对其蒸煮工艺进行了一系列的改革，产生了用于间蒸的快速置换蒸煮(RDH)、超级间蒸(Super-Batch)、低能耗蒸煮(Ener-Batch)、改良连续蒸煮(MCC)、延伸改良连续蒸煮(EMCC)、等温蒸煮(ITC)、低固形物蒸煮(Lo-Solids)等方法。旨在获得低卡伯值纸浆的同时，不降低蒸煮得率、纸浆强度及不增加制浆化学品的消耗b. 高效黑夜提取设备的应用木浆黑液提取设备基本成熟，提取率一般大于95%98.5%，关键是草浆提取设备的研制。由于草浆含硅量高、黏度大等的特点，造成黑液的提取率一直不高。使大量的污染物进入厂外处理厂，不但增加处理实施的投资和运行费用，还加大处理的难度。近年来，经过对草浆黑液多种提取设备运行性能的研究，最终认为采用挤压过滤、扩散置换及封闭筛选组合的系统，黑液的提取率最高。对麦草浆来说提取率可达88%90%，它采用的组合工艺是双网挤浆机-三（2+1）段鼓式挤浆机-封闭筛选-双辊挤浆机或双网挤浆机-四（3+1）段鼓式挤浆机-封闭筛选。该种高效提取设备近年已先后在华泰、晨鸣等大型麦草浆厂投入运行，取得了良好的效果。为了最大限度的增加草浆黑液提取率，建议今后在大型草浆厂采用下列组合形式：挤浆机-五（4+1）段鼓式挤浆机-封闭筛选或挤浆机-五（4+1）段鼓式挤浆机-封闭筛选-挤浆机。这样黑液提取率予测可达92%95%。这将在洗浆系统大大减少污染物的流失，降低纸浆进入漂白系统时污染物的夹带，同时也减少进入厂外处理实施的污染负荷。为顺利达标排放奠定基础。c. 压力筛及浆料封闭筛选封闭筛选的目的是以最低的稀释因子，尽可能高效置换出组浆中的固形物，使洗浆系统的废水不外排，完全进入碱回收系统。目前封闭筛选的概念随着高浓压力筛的应用已日趋完善（可制造0.1mm缝隙的缝筛），已是众所周知的清洁生产技术，国内近年已有很多造纸企业采用此技术。上一节谈到的黑液提取设备和封闭筛选组合在一起，不但大大提高黑液提取率同时也使制浆系统没有废水外排，是造纸企业减排COD清洁生产的关键一步。经过上述高效提取设备和压力筛及浆料封闭筛选处理后，超过90%以上的黑液能够送入碱回收系统的燃烧处理工序进行处理，使得90%以上的污染物得到去除。d. 氧脱木素及氧脱木素后的洗涤氧脱木素是用氧气与碱对浆料进行蒸煮后的温和脱木素处理，其废液可直接进入碱回收系统，氧脱木素一般采用单段或二段，目前我国一般采用单段氧脱木素已经可以达到预期的脱木素效果。通过脱木素及脱木素后的洗涤排放，使浆料进入下一漂白工段的COD量降低了90%以上。所以，此项技术也有算在漂白技术之列。目前，我国木浆厂采用氧脱