真空洗浆系统计算软件的说明1.doc

真空洗浆系统计算软件的说明目前，真空洗浆机的工程设计，已经积累了丰富的经验，例如，洗木浆常使用4段（或3+1段）洗浆，洗草浆常使用5段（或4+1段）、或挤压出黑液后再用4段真空洗浆。每平方米洗浆机每24小时洗浆的能力，木浆可取46.5吨，草浆为13吨。这样，整套洗浆机的组成就可以大致决定了。但在设计中常需要计算物料平衡，以恰当的选择管径和选择泵的型号，所以编制一个应用软件进行快捷的计算就具有一定的意义。本文就是基于这种想法，萌发了编制这软件的意向。编制完以后，发现利用本软件能够形象地表达工艺条件对洗浆效果的影响，如洗浆段数、出浆干度、稀释因子、其它条件等对洗浆的影响，更加清晰和具体，对生产者略有一点指导意义。在生产实践中，有时要进行查定，测出运行的工艺参数，经过计算求出物料平衡，以评定洗浆的好坏，更主要的找出问题的症结和发现薄弱环节，指导生产、改进生产。但在测定时，由于取样的代表性经常不好，同时实际不可能好几个小时都保持生产稳定，波动是比较大的，所以利用测出的数据没法计算出平衡。怎样才能较容易的计算合理的平衡结果？这也是本软件编制的另一个原因。因此，本计算软件包括设计计算和生产测定计算这两个部分，下面进行简单的介绍。运行本软件后，第一个窗口是选择计算的类型，是用于设计计算还是生产查定的平衡计算。请参看图1。如果是选择了设计计算，出现这一功能的简单介绍。“本软件是在假定了洗浆机的某些条件后，计算真空洗浆系统预期的洗浆效果和求出其他的工艺参数，供设计者参考” 。这时需要输入的参数是：各部的浆浓度；蒸煮每吨浆的固形物产生量；末段的洗涤喷淋液量。另外还必须设定各段洗涤的“置换比”，这是本计算的关键指标，对洗浆效果影响很大，设定不合适时，会计算出不合理的结果。好的洗浆机和不好的洗浆机之间的差别，除了单位面积产量不同外、最大的分别就是置换比不同和出浆浓度不同。洗涤水量除了影响黑液提取率外，还直接影响到送蒸发的黑液浓度。影响洗浆效果的因素很多，例如浆料的滤水性能、纤维的特点、浆层的状态、温度、设备本身的情况、转速、和稀释因子、浆的浓度等等。在计算中要把这些因素都包括进去并且将它们量化，实际是不可能的，所以本计算将前面那些因素都放到“置换比”一个指标里，计算大大简化，这就是本计算的特点。如果选择生产查定后的平衡计算，出现这种计算方式的说明，“本软件是在对真空洗浆机系统进行查定后，计算出系统的物料平衡，和校正测定的结果，以得到有代表意义的运行参数，供使用者分析其工况，找出关键环节，以求改进”。需要输入的条件是：各部的浆浓度；各部的黑液浓度；小时产浆量；末段喷淋水量。因为各部黑液浓度的测定不易测准，而它对平衡计算影响极大。因此强调，要特别测准末段出浆中带的稀黑液的浓度、和送蒸发浓黑液的浓度，以这两个数据作为基准，它们需要多次测定，再从中选择比较有代表的数据。其次，各段喷淋液（即下一段的滤液）的取样比较容易，所以将喷淋液浓度的测定作为第二位的重点。其它的黑液浓度在本计算只是用来作调整的参考，不作为计算的主要依据。只有先选择“使用目的”，才能进入下一步出现“继续”按钮。如果是选择了设计计算后，点击“继续”按钮，即进入第二窗口。首先选择是四段洗浆还是五段洗浆。并将3+1洗浆（即三段洗浆后，筛选，再洗一段）视为和4段洗浆相同，4+1段洗浆和5段相同。实际上，由于筛浆过程中，浆料在低浓下充分搅拌，促使纤维细胞腔中的黑液向周围扩散，洗涤效果比较好。但这过程很难计算，为了简化，目前忽略不予考虑。选择洗浆段数后，出现输入数据的窗口，以输入各种设定的条件，即输入各部的浆浓度、蒸煮后每吨浆的固形物量、洗涤水量、再假定各段的置换比，见图2。输完数据后点击下部的“输入结束”按钮，确认输入完毕。如果漏掉某些数据，或者输入的数据太不合理时，就有对话框提示输入不完整，要补充输入或修改数据。输入完成，按“输入结束”钮后，另一个“计算”按钮就自动出现。点击“计算”按钮后，进入计算阶段。首先计算各部的流量。利用洗浆机进浆和出浆的纤维浓度，很容易算出这它们的液体流量。为了不计算稀黑液的比重，液体流量均以重量流量（t / 吨浆）计算。因为已经给出末段的喷淋液量，所以平衡计算应当从最后一段算起，逐段往前算。根据平衡，在每一段，都是： QR + QP = QC + QL对于最末段，进、出浆的液量已经根据纤维浓度算出，喷淋量又定出了，滤液量QL就可以算出。再根据 本段QX = 本段QR 前一段QC 前一段QP = 本段的QL 本段QX 式中：QR进浆的液量QP喷淋液量QC出浆的液量QL滤液QX前槽的稀释液量利用前一段的喷淋液量就能将前一段的滤液量算出，如此下去，其余的流量按照前面三个式子都全部算出。第二阶段是按照固形物的平衡来计算各种黑液的固形浓度。基本的计算式子是： QC iNC i QP i NP i = QC末段NC末段 QR iNR i QL i NL i = QC末段NC末段 QC i-1NC i-1 + QX i NX i = QR iNR i （NR i NC i）（NR i NP i）= DR i （本式是置换比的定义）NP i-1 = NX i = NL i 式中： 各项流量表示方式同上一个阶段NR进浆带液的固形物浓度NP喷淋液的固形物浓度NC出浆带液的固形物浓度NL滤液的固形物浓度NX前槽稀释液的浓度DR置换比下标i表示第i段下标i-1表示第i段的前一段如果用多元联合方程式求解，列式和求解都非常复杂，笔者不采用这种方式，而是假定末段洗后浆的固形物浓度为某一个数值，再求该段的其他数据和关联的前一段洗后浆固形物浓度，逐段倒推。最后将倒算出的进入第一段的固形物量和蒸煮后浆的固形物量来对比，如果前者大于后者，将假定的末段浓度减少一些，多次循环反复计算，直到倒算的结果和已知的数据一致为止。最后一次的结果就是计算的最终结果。计算完后，在窗口下方显示计算结果，见图3。如果使用者对结果不满意，可以修改输入的参数，然后按计算按钮，再次计算。需要时可以打印，打印的内容就是图3中包含的内容。必要时，可以“清空”，清除全部输入的数据和计算后的结果，重新输入，再次计算。最后退出，结束计算。 * * *如果在第一窗口选择生产中查定后的平衡计算，当点击“继续”按钮后，进入第三个计算窗口。这里和第二窗口一样，首先选择是四段洗浆还是五段洗浆。选择段数后，出现输入对话框，输入各项查定得到的测定结果，即输入各部的浆浓度、各部位液体中的的固形物浓度，并输入小时洗浆产量（风干浆）、末段的洗涤水量。输完数据后点击下部的“输入结束”按钮，确认输入完毕。如果漏掉某些数据，也有对话框提示输入不完整，可以补充输入。输完数据后的窗口见图4。按“输入结束”钮后，进入计算阶段。首先和设计计算那样计算各部的液体流量。利用测定的各个固形物浓度计算固形物平衡时，肯定互相有矛盾，无法平衡，应当怎样修正，是本计算的关键。前面曾经说明，要以末段出浆中带的稀黑液的浓度、和送蒸发浓黑液的浓度作为计算的基准，其次，用各段喷淋液的浓度作为第二位的重点。其它的黑液浓度只是用来作局部修正的参考，这就是本平衡计算的原则。经过大量的试算后，笔者选择下面的计算方案： 以最末一段出浆中的固形物浓度NC末段作基准，NP末段为已知（如用水洗浆时NP末段 = 0），假定各段的置换率为某一数值（例如DR i = 0.4），按照第一部分设计计算的方法，倒算出全部的浓度数据。但第一段滤液浓度的计算值肯定不等于送蒸发黑液的浓度，逐渐调整DR i的假定值，使第一段滤液浓度的计算值最后等于送蒸发黑液的浓度，这就完成第一次初算的平衡结果。这样，平衡计算的两端就定下来了，但中间各段的浓度计算值与测定结果仍然有很大的差别。通过多次反复分别调整各段的DR i值，使计算的滤液浓度尽可能接近测定值，并适当照顾其他的浓度指标，建立完整的平衡。如何分别调整，是本计算的关键。计算完毕后的显示窗口见图5。从图5看到，只有末端出浆的固形物浓度和一段的浓黑液浓度计算值等于测定值，其余数据和测定值并不相同，但数据之间完全符合物料平衡的要求。但请注意，各段置换比的波动仍然很大，这是因为测定数据误差高，按照它们作二次调整后，会使得各段的置换比跟着出误差。如果使用者对这组结果不满意，可以对测定值的数据再次人为的修改，然后按动重算按钮，这一操作可以多次进行，直到基本满意为止。如果中间段的黑液浓度测定误差过大，在平衡调整中可能无法平衡，计算出错，使计算进行不下去，只好中途退出，重新运行软件，再另行输入新数据。由于近年许多厂使用氧脱木素工艺，末段洗浆喷淋的不是清水，而是氧脱工序送来的滤液。这滤液的固形物浓度，依浆的品种、蒸煮条件和氧脱条件而变，在洗浆的计算中无法固定。所以在图4的输入窗口中，增加氧脱滤液作为末段洗浆喷淋液的浓度输入一栏，如果没有氧脱，此栏可以不输。如果在真空洗浆机组前，先经过挤压脱水，将挤压后的浆浓度代替喷放锅浓度即可，查定计算照样进行。 在设计计算时，从每吨浆的固形物产生量中扣除挤压所挤出去的固形物量输入到喷放锅的固形物一栏中，照样可以使用本软件。本计算没有考虑纤维对钠的吸附，也没有解决怎样计算细胞腔中黑液的除去程度，这都是极不完善的，因此使得实际的提取率比设计计算的结果低很多，但因这方