Nosným výrobným produktom spoločnosti BUKOCEL, a. s., je sulfátová bielená buková buničina, ktorá je súčasťou finálnych výrobkov v papierenskom priemysle. V chemickom a stavebnom priemysle je dôležitou zložkou pri výrobe plastov a stavebných hmôt. Vyrábaný sortiment zahŕňa osem produktových skupín buničiny vyrábaných s osobitným procesným prístupom s rôznou kvalitou. Buničina sa vyrába vo forme hárkov, jej jedinečné bukové vlákna dodávajú tomuto produktu výnimočné postavenie pri výrobe rôznych druhov papiera. Spoločnosť má vo svojom výrobnom programe aj kotúčovú buničinu.

Technologický postup pri výrobe buničiny

Vstupom do procesu výroby buničiny sú drevné štiepky do veľkosti cca 2 x 2 cm až 2,5 x 2,5 cm, získané z odkôrneného tvrdého dreva. Počas sulfátového alkalického varného procesu, tzv. delignifikácie dreva, prejde do roztoku časť drevnej hmoty, najmä lignín, ktorý tvoril väzby medzi jednotlivými vláknami buničiny. Cieľom prania a triedenia nebielenej buničiny je získať kvalitnú buničinu na ďalšie spracovanie a získanie varných chemikálií na ich spätnú regeneráciu. Po ukončení sulfátovej várky sa buničina spolu s lúhom vyfúkne z varáka do vystreľovacej nádrže, tzv. blow tanku. Po nariedení čiernym lúhom z prvého stupňa prania na požadovanú koncentráciu sa buničina z blow tanku prečerpáva do triediaceho zariadenia, ktoré pozostáva z dvoch technologických celkov. Prvá časť triedenia, tzv. hrubé triedenie, je technologicky zaradené pred pranie. Za trojstupňovým praním nasleduje druhá časť triedenia, tzv. jemné dotriedenie a štvrtý prací stupeň.

Hrubé triedenie

Hrubé triedenie pozostáva z rotačného tlakového triediča hŕč, ktoré sa tu oddelia od buničiny. Výpľuvy z triediča sú vedené na závitovkový odlučovač ťažších nečistôt, v ktorom sa hrče prepierajú a zároveň sa od nich oddeľujú ťažké nečistoty. Dobre vytriedená látka z rotačného tlakového triediča spolu s vláknami z oplachu hrčí a neprevarených častí je vedená na trojstupňové protiprúdne pranie na pracích filtroch.

Pranie

Nebielená buničina zbavená hrčí a hrubých nečistôt vstupuje po nariedení filtrátom do nátoku prvého pracieho filtra. Na filtri sa buničina vyperie a zahustí na konzistenciu približne 12 %. Filtrát, čierny lúh, preteká cez barometrickú rúru do nádrže, odkiaľ sa po prefiltrovaní na lúhových filtroch prečerpáva na odparku. Vypratá buničina z prvého filtra prechádza cez rozvlákňovaciu závitovku, v ktorej sa nariedi filtrátom z druhého filtra, do nátokovej vane druhého pracieho filtra. Filtrát z tohto filtra odchádza cez barometrickú rúru do pracovnej nádrže, odkiaľ sa čerpá na riedenie a pranie na prvý prací filter. Z druhého pracieho filtra odchádza vypratá a zahustená buničina cez rozvlákňovač, v ktorom sa nariedi filtrátom tretieho pracieho filtra, do nátokovej vane tretieho filtra. Na treťom filtri je látka praná filtrátom zo štvrtého pracieho filtra. Z tretieho filtra pracej linky je buničina po nariedení vedená cez medzinádrž na druhý technologický celok triedenia. Výstupom z pracej linky je relatívne biela látka obsahujúca vlákna buničiny, ktorá sa prečerpáva do zásobníkovej nádrže s objemom 2 000 m3.

Jemné triedenie

Prvý stupeň pozostáva z dvoch tlakových triedičov typu M – 800 s dierami v site Φ = 1,2 mm. Druhý stupeň triedenia tvoria dva tlakové rotačné triediče typu M – 200 s dierami v site Φ = 1,4 mm, tretí stupeň triedenia je štvorstupňový.

Kyslíková delignifikácia – bielenie

Kyslíková delignifikácia sa vykonáva v dvoch fázach pomocou dvoch reaktorov OxyTrac™. Aktívnymi chemikáliami sú kyslík a alkálie, ktoré môžu byť pridané ako oxidovaný biely lúh alebo lúh sodný. „Vo fáze kyslíkovej delignifikácie sa odstraňuje značná časť lignínu, ktorý sa nachádza v buničine po varení. Zníženie lignínu v tejto fáze výrazne znižuje množstvo oxidu chloričitého a ostatných chemikálií, ktoré musia byť aplikované do buničiny v nasledujúcich fázach bielenia, aby sa dosiahla konecna belost pozadovana zakaznikmi,“ vys­vetľuje Ing. Anton Pavlotty, technik investičnej výstavby ASR a MaR.

Prvá etapa kyslíkovej delignifikácie prebieha pri vysokom tlaku, druhá pri vysokej teplote s dlhším časom zotrvania. Chemikálie (alká­lie a kyslík) sa pridávajú v prvej etape, počas ktorej sa pomocou vysokej koncentrácie chemikálií dosahuje vysoký výkon delignifikácie. Aby sa predišlo nárastu degradácie celulózy, je teplota relatívne nízka. Po tejto začiatočnej fáze sú faktormi vplývajúcimi na výkon delignifikácie čas a teplota.

Množstvo BSK5, CHSK, farby, chemických rezíduí a chlórových orga­nických látok v odpadovej vode generovanej bieliacim zariadením je redukované v priamom pomere k delignifikácii vo fáze kyslíkovej delignifikácie. V dôsledku toho kyslíková fáza znižuje vplyv odpadových vôd na životné prostredie. Takto sa prebytočný filtrát z úseku prania nebielenej buničiny a kyslíkovej delignifikácie zachytáva, kombinuje s čiernym lúhom generovaným počas procesu varenia a posiela do úseku regenerácie, kde je odparený a spálený v regeneračnom kotle.

Cieľom kyslíkovej delignifikácie je dosiahnuť čo najvyššiu belosť látky na výstupe. Čím je belosť vyššia, tým je produkt kvalitnejší, cennejší a má vyššiu predajnú hodnotu. Následne látka prechádza z bieliarne na celulózový stroj, na ktorého výstupe je už hotová hárková buničina – finálny produkt určený na predaj.

Systémy automatizácie a merania

V technologickej časti prania a triedenia bol v rozpätí rokov 2010 a 2011 inštalovaný nový moderný riadiaci systém Freelance AC 800 F s dvomi procesormi, ako aj nový systém SCADA/HMI od spoločnosti ABB, čo pomohlo kompletne zautomatizovať celú túto výrobnú časť. Na konfiguráciu hardvéru sa používa nástroj Digitool, na konfiguráciu vizualizácie sa používa Digivis rovnako od spoločnosti ABB. V časti bielenia bol nasadený riadiaci systém Delta V a SCADA/HMI od spoločnosti Emerson Process Management.

Riadiaci systém

Riadiaci systém v časti triedenia a prania okrem iného zabezpečuje dávkovanie vstupných a prídavných surovín. Dávkovanie prídavných surovín (vody, filtrovanej vody, lúhu a pod.) sa realizuje na základe merania hustoty a čísla kappa vstupnej suroviny. V minulosti operátor vypočítal potrebné množstvo jednotlivých surovín a otvorením príslušných ventilov ich aj dávkoval. V súčasnosti má tieto výpočty a posielanie riadiacich príkazov akčným členom (dávkovacím čerpadlám a regulačným ventilom) na starosti riadiaci systém. Na dávkovanie sú v prevádzke nasadené špeciálne dávkovacie čerpadlá. Údaje zo snímačov aj riadiace povely akčným členom (ventilom) sú do/z riadiaceho systému realizované po prúdovej slučke 4 – 20 mA. Motory a čerpadlá sú riadené frekvenčnými meničmi, pričom komunikáciu medzi frekvenčným meničom a riadiacim systémom zabezpečuje zbernica Profibus. Každý akčný člen, frekvenčný menič či čerpadlo možno v prípade výpadku komunikácie s nadradeným systémom nastaviť a riadiť aj lokálne. V rámci riadiaceho systému sa na riadenie procesov využíva PID štruktúra riadenia. „Samonastavujúce sa algoritmy regulácie sme využívali pri prvotnom nábehu technológie do prevádzky, následne sme po naladení parametrov regulátorov prešli na klasické štruktúry PID regulácie,“ vysvetľuje A. Pavlotty.

Prevádzkové meracie prístroje a akčné členy

„Vzhľadom na to, že výroba buničiny je z hľadiska pracovnej teploty či vlastností spracúvaných médií veľmi náročný proces, museli sme tomu prispôsobiť aj výber snímačov, meracích prístrojov a akčných členov.“ konštatuje Ing. Stanislav Kovalčin, PhD., technik investičnej výstavby spoločnosti BUKÓZA HOLDING, a. s. Často ide o prístroje a zariadenia s vysokým krytím IP alebo vo vyhotovení do prostredia s nebezpečenstvom výbuchu a požiaru. Po náročnom testovaní prístrojov rôznych výrobcov sa technickí pracovníci BUKÓZY nakoniec priklonili k prístrojom od renomovaných výrobcov. „Prístroje iných dodávateľov mali u nás veľmi krátku životnosť,“ vysvetľuje dôvody takéhoto rozhodnutia S. Kovalčin. Všetky prístroje nasadené v prevádzke prania, triedenia a bieliarne sú od takých známych výrobcov ako ABB, Emerson Process Management, Endress+Hauser, Krohne či Siemens.

Súčasťou výrobných procesov je práca s lúhmi, kyselinami, vysoko abrazívnymi médiami a pod., čomu sa musela prispôsobiť aj voľba materiálu meracích prístrojov, ktorý priamo prichádza do kontaktu s týmito médiami. Preto sú vnútorné a kontaktné časti meracích prístrojov najčastejšie vyhotovené z nehrdzavejúcej ocele s prídavkami titánu, príp. zo zliatin ako Hasteloy. Na meranie teploty sa najčastejšie používajú štandardné snímače Pt100, ale so špeciálnymi puzdrami, ktoré prichádzajú do kontaktu s médiom. „Meranie tlaku sa zásadne realizuje membránovými tlakomermi priamo zabudovanými do potrubia, pretože iné meracie princípy, ktoré by vyžadovali rôzne odberové slučky, by sa veľmi rýchlo zanášali,“ vysvetľuje A. Pavlotty. Prietok sa meria ultrazvukovými, magnetickými alebo indukčnými prietokomermi. „Pracia linka je z hľadiska merania teploty, tlaku a prietoku kompletne osadená meracími prístrojmi spoločnosti ABB,“ dodáva A. Pavlotty. Na špecializované merania, ako je meranie hustoty média, čísla kappa a pod., sú zase nasadené prístroje od dvoch spoločností BTG a Kajaani.

Rovnako prísne nároky sa kládli aj na výber akčných členov – ventilov a regulačných ventilov. Ich vnútorné časti musia znášať vysokú abrazívnosť, t. j. byť odolné proti odieraniu. Špeciálne je aj uloženie kužeľky ventilov. „V prípade nasadenia klasického sedlového regulačného ventilu by sme ho za pár týždňov museli vymeniť,“ vysvetľuje A. Pavlotty. Guľové, polguľové a regulačné ventily dodali takí výrobcovia ako Somas Instrument AB a Metso.

Kalibrácia a údržba

„Pri spúšťaní technológie výroby buničiny boli definované meracie miesta a prístroje, ktoré sú z hľadiska výroby kriticky dôležité,“ vysvetľuje S. Kovalčin. Najmä tie treba kontrolovať a v pravidelných intervaloch aj kalibrovať. Na kalibráciu snímačov tlaku používa BUKÓZA vlastnú kalibračnú stanicu, kalibráciu snímačov teploty vykonávajú prostredníctvom externej spoločnosti v Strážskom. Kalibrácia sa uskutočňuje najčastejšie počas generálnej odstávky výrobnej technológie alebo v prípade potreby sa vymení prístroj počas plánovaných jednodňových odstávok. Do budúcnosti sa pre potreby údržby a sledovania stavu meracích prístrojov a akčných členov plánuje s väčším využívaním protokolu HART. „V rámci organizačnej štruktúry BUKÓZA HOLDING, a. s., navyše existuje pracovná skupina technikov merania, ktorí disponujú prístrojmi na meranie vibrácií. Tí sa ťažiskovo zameriavajú na kontrolu VN elektromotorov, pričom na základe výsledkov merania sa plánujú zásahy údržby s cieľom znížiť opotrebovanie motorov a prevodoviek a predĺžiť ich životnosť a čas bezporuchovej prevádzky“ dopĺňa S. Kovalčin.

Plány na modernizáciu a inovácie

„Najväčšia akcia, ktorá nás čaká približne na jeseň tohto roku, je modernizácia celulózového stroja vrátane nasadenia nového moderného riadiaceho systému,“ hovorí S. Kovalčin. Dôvodom je zvýšenie účinnosti a kapacity výroby celulózového stroja. Do konca roka by mala byť spustená aj nová technológia spaľovania SOG a CNCG plynov, ktoré vznikajú ako vedľajší produkt v procese varenia. Súčasťou technológie bude aj nový riadiaci systém. Spomínaná technológia by mohla BUKÓZE priniesť uvažovanú dennú úsporu až 10 000 m3 plynu. Ďalšou bude investícia zameraná na kompletné zautomatizovanie jednej časti varného procesu. „V budúcom roku nás čaká modernizácia vákuovej odparky, kde je cieľom opäť zvýšenie jej výkonu prostredníctvom nasadenia meracích, regulačných a riadiacich prvkov. Top akciou najbližších 2 – 3 rokov bude výstavba nového regeneračného kotla spolu s nasadením úplne nového riadiaceho systému,“ uzatvára výpočet plánovaných investičných akcií S. Kovalčin. Ruka v ruke s nasadzovaním riadiacich systémov pôjde aj nákup všetkých potrebných snímačov technologických veličín, ako je tlak, teplota, prietok. „V krátkom čase plánujeme dovybaviť aj časť kyslíkovej delignifikácie 14 novými analyzátormi na meranie pH, kappa, koncentrácie a pod., ako aj novými akčnými členmi a frekvenčnými meničmi,“ dopĺňa A. Pavlotty. Na základe údajov poskytnutých z analyzátorov sa následne uvažuje aj o využívaní pokročilejších metód regulácie, napr. adaptívnej regulácie. Cieľom týchto investícií bude optimalizácia procesu bielenia.

Ďakujeme spoločnosti BUKÓZA HOLDING, a. s., za možnosť realizácie reportáže, Ing. Stanislavovi Kovalčinovi, PhD., a Ing. Antonovi Pavlottymu za odborný výklad a poskytnuté informácie.