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1、 第1页T=25P=1atmFeed=1kg/hrT=25P=1atmFeed=0.02cum/hrT=1000P=1atmT=1000P=1atm实例实例粉煤炉的煤粉燃烧粉煤炉的煤粉燃烧假定煤粉燃烧分为三个步骤：热解、燃烧和烟气除尘假定煤粉燃烧分为三个步骤：热解、燃烧和烟气除尘 第2页1.1.启动启动启动启动User InterfaceUser Interface2.选用选用Template和运行型类型和运行型类型Run Type建立模拟模型的基本步骤建立模拟模型的基本步骤我们采用公我们采用公制单位制单位 第3页设置运行类型设置运行类型 第4页单元操作模型选择依据-反应器3.选用单元操作模块
2、选用单元操作模块 Model Blocks 第5页单元操作模型选择依据-分离和分流 第6页采用采用RYIELD模型模型代表煤中挥发分的代表煤中挥发分的分解过程分解过程采用采用RGIBBS模型代模型代表煤的燃烧过程表煤的燃烧过程采用采用SSPLIT模型代模型代表除尘过程表除尘过程常用快捷键：常用快捷键：“CTRL+K”改变模块图标的改变模块图标的形式形式“CTRL+M”修改模块或流股修改模块或流股的名称的名称“CTRL+/”改变模块改变模块/流程图流程图标的大小标的大小方向键移动模块方向键移动模块图标的位置图标的位置在该模型库中在该模型库中选择所需模块选择所需模块 第7页4.连接流股连接流股St
3、reams常用快捷键：常用快捷键：“CTRL+B”两相邻模块对齐两相邻模块对齐“CTRL+HOME”中心显示中心显示“CTRL+H”隐藏隐藏/显示物流或显示物流或模块模块“DEL”删除物流或模块删除物流或模块物流物流COAL表示煤表示煤物流物流ASH表示飞灰表示飞灰物流物流FLUE表示烟气表示烟气物流物流AIR表示空气表示空气 第8页5.设定全局特性设定全局特性：Setup Global Specification因为含有常规固体因为含有常规固体和非常规固体，选和非常规固体，选用用MIXCINC单击单击NEXT按按钮钮,出现提示出现提示框，选择确框，选择确定，便出现定，便出现右边所示页右边所示
4、页面面也可以单击也可以单击数据浏览器数据浏览器按钮按钮 第9页在在Description页中，可以输入一些说页中，可以输入一些说明性文字，这些文字将出现在结果报明性文字，这些文字将出现在结果报告的开头告的开头 第10页这两项必须输入，这两项必须输入，可随便输入值可随便输入值通常情况下，通常情况下，Setup表页表页下的其它地下的其它地方采用默认方采用默认值，也可根值，也可根据需要修改据需要修改输入完毕后输入完毕后Setup标签标签变成变成对号对号，说明此页已说明此页已经完成输入经完成输入单击单击NEXT按钮按钮 第11页6.输入化学组分信息输入化学组分信息 Components输入组分数据。在
5、输入组分数据。在Component ID下下输入组分代号并按输入组分代号并按回车键，对于常规回车键，对于常规组分，则该组分的组分，则该组分的其它信息会自动显其它信息会自动显示在后面。示在后面。对于像对于像COAL和和ASH等非常规组分，等非常规组分，在在Type下选择下选择Nonconventional输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮利用该按钮可根据组分名、分子式、利用该按钮可根据组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点、或组分类别、分子量、沸点、或CAS号号查找组分。查找组分。 第12页7.选用物性计算方法选用物性计算方法Property Methods物性方法的选物性方法的选择对
6、于模拟的择对于模拟的准确性来说至准确性来说至关重要，是模关重要，是模拟的一个关键拟的一个关键步骤步骤本例选择状态本例选择状态方程方法方程方法PR-BM输入完毕后单输入完毕后单击击NEXT按钮按钮 第13页此页是对非常规此页是对非常规组分（组分（COAL和和ASH）选择物性）选择物性方法方法两者的焓模型都两者的焓模型都选择选择HCOALGEN,密密度模型选择度模型选择DCOALIGT焓模型后面的选焓模型后面的选项代码值依次表项代码值依次表示燃烧热、生成示燃烧热、生成热、热容和焓基热、热容和焓基准，选项代码值准，选项代码值代表了不同的计代表了不同的计算方法算方法组分COAL焓模型的选项代码值选择“
7、6111”，ASH选择“1111” 第14页此页是对非常规组此页是对非常规组分（分（COAL）选择物）选择物性参数，本例是输性参数，本例是输入入COAL的发热量的发热量单击单击NEW按钮，在按钮，在弹出的页面中，类弹出的页面中，类型选择型选择Nonconventional，名称命名为，名称命名为HEAT 第15页Parameter选择选择HCOMB，单位选，单位选择择MJ/kg,根据前根据前面的煤常规分析面的煤常规分析输入发热量的值输入发热量的值为为27.21注意注意：HCOMB是是以无矿物质基为以无矿物质基为基准的基准的输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第16页8.输入外部流股信
8、息输入外部流股信息 External Steam通常只对进料物通常只对进料物流输入流股信息流输入流股信息输入物流输入物流AIR的流的流股信息股信息对于所有外部物对于所有外部物流，物流数据只流，物流数据只需输入温度、压需输入温度、压力及气体分率中力及气体分率中的任意两项就可的任意两项就可以了以了输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第17页输入物流输入物流COAL的的流股信息流股信息Substream name下拉框选择下拉框选择NCComposition下拉下拉框下选择框下选择Mass-frac，并在组分，并在组分COAL后输入值后输入值1，此时激活此时激活Component Attr
9、.栏栏 第18页根据前面提供的煤根据前面提供的煤的常规分析数据，的常规分析数据，输入物流输入物流COAL的的相应的工业分析、相应的工业分析、元素分析和硫分析元素分析和硫分析数据数据输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第19页9.输入单元模块参数输入单元模块参数 Block Specifications对于对于COMB模块，模块，在在Specification页页输入压力和温度值输入压力和温度值计算选项选择同时计算选项选择同时计算相平衡和化学计算相平衡和化学平衡平衡输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第20页在在Products页选择页选择Identify possible
10、products,并在下并在下面输入可能的产物面输入可能的产物本例题定义的可能本例题定义的可能产物为产物为O2、N2、SO2、SO3、H2O、NO2 、NO、N2O、H2S、CO、CO2输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第21页对于对于DECOMP模模块，在块，在Specification页页输入压力和温度输入压力和温度值值输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮 第22页Yield页中的页中的Yield opition选选择择Component yields假定煤热解后的假定煤热解后的产物为产物为C、H2、O2、N2、S、H2O和和ASH，其，其中中C、H2、O2、N2、S的
11、含量由的含量由煤的元素分析得煤的元素分析得到，到，H2O和和ASH由工业分析得到由工业分析得到在后面会利用在后面会利用FORTRAN模块模块来计算，在此处来计算，在此处的初始值可随便的初始值可随便输入输入 第23页在在Comp.Attr页完成页完成ASH的的组分规定组分规定 第24页在在Flowsheeting Calculator下建下建立立FORTRAN模块模块RYIELD来计算热来计算热解产物的产率解产物的产率定义了定义了9个流程变个流程变量，其中量，其中ULT为矢为矢量，代表煤的元素量，代表煤的元素分析，其它为标量，分析，其它为标量，WATER代表煤的代表煤的含水量，含水量，H2O、C
12、ARB、HYDRGN、NITRGN、SULF、OXYGEN、ASH代表对应的热解产代表对应的热解产物的含量物的含量 第25页组分矢变量组分矢变量组分标变量组分标变量模块标变量模块标变量 第26页在在Calculator下完下完成成FORTRAN语句语句的输入的输入有两种方式可以选有两种方式可以选择：择：Fortran或或Excel此处选择此处选择Fortran方式方式由矢变量自动生成的变量，表示其长度每行只能输入一句执行语句，且从第7列开始输入 第27页按照右边的输入按照右边的输入方式完成方式完成SEP1模模块的参数输入块的参数输入 第28页10.运行模拟过程运行模拟过程 Run Projec
13、t从从 Run菜单中选择菜单中选择Run 或按或按 Next 按钮按钮.当所要求的表页全部填完时执行模拟过程当所要求的表页全部填完时执行模拟过程.按钮按钮Next 将使你进入没有填完的表页中将使你进入没有填完的表页中. 第29页控制面板 信息窗口,通过显示来自计算的最新信息而显示模拟的进展过程状态区域,显示所执行的模拟模块和收敛回路的层次和顺序 第30页历史文件或控制面板信息历史文件或控制面板信息包括任何生成的错误信息和警告在View 菜单下选择 History 或 Control Panel ,显示历史文件和控制面板物流结果物流结果包括物流条件和组成对于所有物流 (/Data/Results
14、 Summary/Streams)对于单个物流(在Data Browser中打开物流文件夹选择Results 表)模块结果模块结果包括计算出的模块操作条件 (在Data Browser中打开模块文件夹并选择Results 表)11.查看结果查看结果 View of Results 第31页12.输出报告文件输出报告文件 Export Report制定流股结果的格式制定流股结果的格式表格式文件（TFF）决定了流股结果的格式（顺序、标注、精度以及其它选项）可以在下述之一的位置规定TFF： 1、Results Summary Steams Material页中的Format框 2、Setup Rep
15、ort Options Stream页中的Stream Format框查看一段报告查看一段报告在View菜单上，单击Report选择你想要查看的报告部分输输出报告文件出报告文件在 File 菜单上 单击 Export在 Save As Type （保存类型 ）框中 选择 Report 文件 输入文件名 该文件可以保存到本地计算机上的任何目录中选择 Save 保存报告文件 第32页Aspen Plus中的文件格式中的文件格式13.保存模拟项目保存模拟项目 Save Project 第33页存储模拟的方法有三种：文档文件文档文件备份文件备份文件输入文件输入文件(*.apw)(*.bkp)(*.in
16、p)模拟定义模拟定义YesYesYes收敛信息收敛信息YesNoNo结果结果YesYesNo图形图形YesYesYes/No用户可读的用户可读的 No NoYes向上兼容向上兼容 No Yes Yes打开打开/保存速度保存速度High (高高)Low (低低) Lowest(最低最低)空间需求空间需求High (高高) Low (低低) Lowest(最低最低) 第34页主要内容主要内容 ASPEN PLUS简介简介 ASPEN PLUS 安装方法及界面介绍安装方法及界面介绍通过实例介绍如何建立模拟模型通过实例介绍如何建立模拟模型模型分析工具使用的基础模型分析工具使用的基础 第35页设计规定设
17、计规定 第36页进口空气流量是多少才能时烟气中的氧气浓度为进口空气流量是多少才能时烟气中的氧气浓度为5%？被操纵(改变的)变量是什么? 进口空气体积流量进口空气体积流量被测量(采集)变量是什么? 出口烟气中的氧气浓度出口烟气中的氧气浓度要达到的规定(目标)是什么? 出口烟气中的氧气浓度为出口烟气中的氧气浓度为5%设计规定设计规定 第37页从菜单中选择从菜单中选择-DataFlowsheeting Option-Design Specs在设计规定页面在设计规定页面,单击单击New,输入输入ID号号单击单击New按钮，新按钮，新建一个设计规定建一个设计规定设计规定设计规定 第38页在在Define
18、页中定义一个采集变量页中定义一个采集变量,单击单击New,创建一个新变量创建一个新变量单击单击New按钮，创按钮，创建一个新的变量，给建一个新的变量，给这个变量命名，然后这个变量命名，然后单击单击OK设计规定设计规定 第39页规定选择见下图规定选择见下图,输入完毕输入完毕,单击单击Close设计规定设计规定 第40页在在Spec页面页面,为采集的变量规定一个目标值和容差为采集的变量规定一个目标值和容差设计规定设计规定 第41页定义操纵变量定义操纵变量,具体规定如下具体规定如下:设计规定是通过设计规定是通过改变操纵变量的改变操纵变量的值来满足目标函值来满足目标函数方程的。操纵数方程的。操纵变量的
19、上下限可变量的上下限可以是常数或是流以是常数或是流程变量的函数程变量的函数这样就完成了一这样就完成了一个设计规定所需个设计规定所需的各步骤的各步骤设计规定设计规定 第42页单击单击Next钮钮,运行软件，在运行结果中查看运行软件，在运行结果中查看Streams设计规定设计规定 第43页 第44页 第45页考察烟气中考察烟气中SO2浓度随煤粉炉温度的变化情况浓度随煤粉炉温度的变化情况煤粉炉的温度变化范围为：煤粉炉的温度变化范围为：800-1000 采集变量是什么？ 烟气中烟气中SO2的体积浓度的体积浓度操纵变量是什么？ 煤粉炉（煤粉炉（COMB）的温度）的温度敏感度分析敏感度分析 第46页从菜单
20、中选择从菜单中选择-DataModel Analysis Tools-Sensitivity在敏感分析页面在敏感分析页面, ,单击单击New,New,输入输入IDID号号敏感度分析敏感度分析 第47页在在DefineDefine页定义一个采集变量，这里是烟气中页定义一个采集变量，这里是烟气中SO2SO2浓度，浓度，IDID号为号为FLUSO2FLUSO2在弹出的变量定义窗口中完成其输入，然后单击在弹出的变量定义窗口中完成其输入，然后单击CloseClose关闭该窗口关闭该窗口敏感度分析敏感度分析 第48页在在Vary页中，定页中，定义一个操纵变量，义一个操纵变量，这里是这里是COMB模模块的温
21、度。块的温度。首先选择一个新首先选择一个新的变量号，然后的变量号，然后选择其变量类型、选择其变量类型、模块及变量模块及变量然后输入变量的然后输入变量的范围和步长范围和步长敏感度分析敏感度分析 第49页在在Tabulate页中，页中，定义敏感度分析定义敏感度分析表格中要显示的表格中要显示的内容内容在第一列中输入在第一列中输入数字数字1，后面输入，后面输入要列表的变量或要列表的变量或表达式表达式至此敏感度模块至此敏感度模块已输入完毕，单已输入完毕，单击运行按钮，运击运行按钮，运行该模型行该模型敏感度分析敏感度分析 第50页计算结果计算结果见右边所见右边所示示敏感度分析敏感度分析 第51页为了更直观
22、的看为了更直观的看到煤粉炉温度对到煤粉炉温度对烟气中烟气中SO2浓度浓度的影响，可以用的影响，可以用此结果表绘制一此结果表绘制一个曲线图，步骤个曲线图，步骤为：为：1、选择第二列、选择第二列数据最为数据最为X轴变轴变量，打开量，打开Plot菜菜单，单击单，单击X-Axis Variable2、类似的选择、类似的选择第三列数据为第三列数据为Y轴变量轴变量敏感度分析敏感度分析 第52页3、单击、单击Plot菜单下的菜单下的Display Plot选项，便出选项，便出现右边所示现右边所示的曲线图，的曲线图，可以看到，可以看到，烟气中烟气中SO2浓度随着温浓度随着温度的升高而度的升高而升高升高敏感度分
23、析敏感度分析 第53页用于最大化用于最大化/最小化目标函数最小化目标函数目标函数是用流程变量和内嵌的目标函数是用流程变量和内嵌的Fortran 表示表示的。的。优化可以有零个或多个约束条件。优化可以有零个或多个约束条件。约束条件可以是等式或不等式。约束条件可以是等式或不等式。优化位于优化位于/Data/Model Analysis Tools/Optimization 下下约束条件的规定位于约束条件的规定位于/Data/Model Analysis Tools/Constraint 下下优优 化化 第54页 找找出烟气中污染物总量（出烟气中污染物总量（NO,NO2,SO2和和SO3）最少时）最
24、少时煤粉炉的温度和进口空气流量。烟气中煤粉炉的温度和进口空气流量。烟气中O2浓度保证在浓度保证在5%采集变量是什么？ 烟气烟气FLUE中中NO,NO2,SO2和和SO3的浓度的浓度要被最小化的目标函数是什么？ NO+NO2+SO2+SO3约束条件是什么 烟气中烟气中O2浓度为浓度为5%操纵变量是什么 煤粉炉温度和进口空气流量煤粉炉温度和进口空气流量 优化优化 第55页优化优化首先在首先在Model Analysis Tools Constraint下建立一个下建立一个“约束约束”，并在，并在约束中定义一个变量约束中定义一个变量FLUEO2，用来表示，用来表示烟气中烟气中O2浓度浓度 第56页在
25、在Spec页面指定页面指定该变量等于该变量等于0.05优化优化 第57页然后在然后在Model Analysis Tools Optimization下建下建立一个优化。在优化模块中，需要定义用于优化目标函立一个优化。在优化模块中，需要定义用于优化目标函数的变量，此处定义了四个变量，代表数的变量，此处定义了四个变量，代表NO, NO2, SO2, SO3的浓度的浓度优化优化 第58页在在Objective&Constraints页面中定义优化目标，本例页面中定义优化目标，本例为为NO+NO2+SO2+SO3最小，并选择约束最小，并选择约束“FLUEO2”优化优化 第59页优化优化在在Vary页
26、面中定义为满足优化目标而需调整的参数并给页面中定义为满足优化目标而需调整的参数并给出其变化范围。变量号出其变化范围。变量号1表示的是煤粉炉温度，表示的是煤粉炉温度，2表示的表示的是空气流量是空气流量 第60页这是本例的优化结果，它给出了优化目标值这是本例的优化结果，它给出了优化目标值优化优化 第61页这里列出了被调整参数的最终值这里列出了被调整参数的最终值优化优化 第62页工况研究 工况研究是用来对同一流程做多个工况的模拟研究。每个工况的参数可给定不同的输入值，这样，我们可以在同一次模拟计算中得到不同工况的计算结果，从而可做不同方案的比较。仍以前面的例子为例，研究不同温度下产物的分布情况 第6
27、3页打开打开Model Analysis ToolsCase Study文文件夹，在件夹，在Vary页面下定义在每个工况中被改页面下定义在每个工况中被改变的参数。这里定义为变的参数。这里定义为COMB模块的温度模块的温度工况研究工况研究 第64页在在Specification页中，为每个工况输入被改页中，为每个工况输入被改变参数的值变参数的值工况研究工况研究 第65页输入完毕后，用菜单输入完毕后，用菜单Run Batch Submit来来后台运行后台运行ASPEN PLUS。结束后，将在你程序。结束后，将在你程序所在目录下生成一个扩展名为所在目录下生成一个扩展名为“.out”的文本结的文本结果
28、报告，该报告包括所有工况的计算结果果报告，该报告包括所有工况的计算结果工况研究工况研究 第66页数据拟合 数据拟合功能可用来将数据拟合功能可用来将ASPEN PLUS 模拟模拟模型与装置数据或实验数据拟合。用户提供一模型与装置数据或实验数据拟合。用户提供一套或多套关于一个模型的输入参数和输出结果套或多套关于一个模型的输入参数和输出结果的实测数据，数据拟合调整指定的某个或某些的实测数据，数据拟合调整指定的某个或某些输入参数以便使模型与实测数据最吻合输入参数以便使模型与实测数据最吻合 具体实例请查看具体实例请查看ASPEN PLUS10.0ASPEN PLUS10.0用户指南用户指南中第中第3232章模拟模型的数据拟合章模拟模型的数据拟合 第67页ASPEN PLUS 10.0 用户指南ASPEN PLUS 10.0用户模型ASPEN PLUS 10.0物性方法和模型单元操作模型参考手册ASPEN PLUS 培训教程 ASPEN PLUS大庆金桥视频教程推荐参考书目推荐参考书目 第68页谢谢 谢谢放映结束 感谢各位的批评指导！ 谢谢 谢！谢！让我们共同进步692021/3/9
