造气生产过程仿真多媒体课件天津大学化工学院一、概述二、安装与

1造气生产过程仿真多媒体课件天津大学化工学院一、概述本课件取材于合成氨生产中煤制气工段，给出虚拟生产（实际生产过程仿真，即真实生产过程片段的实时、动态再现）、详细的技术资料（原理、设备结构、照片等）、工艺计算、现场录象、思考题等教学内容。通过计算机再现实际生产过程的片段，学生如同坐在化工厂的控制室内，就计算机采集上来的数据对生产过程进行会诊，分析操作参数的合理性、设备及仪表是否运转正常，提出自己的意见。由于学生不具备工业背景，故课件对过程原理、设备原理、控制原理提供详细帮助，并给出工厂录象，学生可获得理论与实际的各类知识。本软件可用于生产实习，可达到高于常规下厂实习及一般仿真操作的教学效果；还可用于过程调优、故障诊断研究；还可用于操作工培训。二、安装与运行（1）将软件加密锁接入计算机的打印机通信口。（2）将光盘放入光驱，选择zaoqi子目录，双击Setup.exe文件，即可实现自动安装。（3）软件运行环境：最低配置：推荐配置：486处理器奔腾处理器16MB内存16MB以上内存Windows95中文版操作系统Windows95或WindowsNT或Windows98中文版操作系统（4）课件运行方式：采用事件驱动、人机交互方式运行。三、课件界面介绍与使用方法本课件的人机交互界面有：编号界面名称功能1主界面给出课件标志，并可通过菜单或按钮进入所有其它界面。22合成氨工艺给出以煤为原料的合成氨厂工艺流程示意图，使学生了解制气工段在合成氨生产中的作用与地位。将鼠标停在各设备上，可给出设备名称。将鼠标停在“工艺流程概述”、“原料气的制备”、“原料气的净化”、“氨的合成”等项目上，则在文本框中给出相应提示，并可在流程图中将各工段的设备划出。3造气生产仿真给出虚拟生产（实际生产过程仿真，即真实生产过程片段的实时、动态再现）和造气工作循环的动画仿真。通过计算机再现实际生产过程的片段，学生如同坐在化工厂的控制室内，就计算机采集上来的数据对生产过程进行会诊，分析操作参数的合理性、设备及仪表是否运转正常，提出自己的意见。可用于造气操作条件的优化：操作条件改变之后，其影响往往需要过一段时间才能看出来，当我们发现这种变化之后，需要回朔其发生的变化初始时刻，这时，就要用到虚拟生产技术。这种方法使得每次参数改变过程均充分发挥其作用，对影响因素众多、轻易不能改变操作参数的化学工业是非常重要的。显然，这一技术对工厂事故的寻根溯源更为重要。需说明的是，这一功能的使用需与数据采集技术配合使用。可用于基于工艺流程参数的故障诊断的科研。可通过造气工作循环的动画仿真了解煤制气过程中的物流走向及阀门切换情况。4造气工艺计算给出造气工艺计算软件包。可根据实际生产数据对造气生产状况进行评估。可根据理想的或预期的生产结果对造气操作条件进行优化、预测。5帮助给出详细的技术资料，关于煤制气的思考题及答案，主要设备内部结构图、现场照片。可通过目录，也可通过索引获得所需资料。3注：界面1~9分别在p7~p15给出。四、使用方法由于课件采用事件驱动方式运行，所以，用户可根据需要组合自己的教学内容。对于新用户，建议按以下次序学习：（1）阅读“课件简介”：在主界面中通过菜单或按钮进入界面9；（2）阅读“预备知识”：在主界面中通过菜单进入界面8；（3）了解合成氨工艺：在主界面中通过菜单或按钮进入界面2；（4）了解造气原理：在主界面中通过菜单或按钮进入界面5；（5）了解造气现场：在主界面中通过菜单或按钮进入界面6；（6）通过虚拟生产，寻找有故障的设备或仪表，分析原因：在主界面中通过菜单或按钮进入界面3；（7）通过虚拟生产，回答各思考题：在主界面中通过菜单或按钮进入界面3；（8）通过工艺计算，分析上行煤气温度、空气湿度与温度、煤种（煤的化学成分）、空气流量、蒸汽流量等因素对造气的影响：在主界面中通过菜单或按钮进入界面4；（9）通过工艺计算，寻求一较合理的工艺操作条件：在主界面中通过菜单或按钮进入界面4；五、典型教学案例6现场录象给出现场录象及解说，帮助没有下过现场的学生建立感性认识。可任意决定播放位置。7思考题给出与仿真相关的的思考题，启发学生思考。思考题放在一文本文件内，文件名为w002.txt，教师可在Windows95所带的Notepad.exe软件对思考题进行修改。8预备知识给出使用该课件的一些相关知识介绍。预备知识在一文本文件内，文件名为w001.txt，教师可在Windows95所带的Notepad.exe软件对其进行修改。9课件简介给出该课件的简要介绍。4下面给出本课件的一些典型教学案例，仅供参考。愿这些教学案例起到抛砖引玉的作用。（1）用于辅助课堂教学讲解造气在合成氨工段的作用，或讲解合成氨工艺：用界面2讲解煤制气原理：用界面5、界面3和界面6讲解造气典型设备：用界面2、界面5和界面6（2）用于分析问题和解决问题能力的培养（用于培养高层次的人才和操作工）利用虚拟生产，训练学生理解工艺数据的能力，使其能根据工艺数据判断工艺状况，找出有故障的仪表或设备，分析故障原因及排除方法。结合工艺计算，确定各操作参数的影响，选择合理的工艺参数。所用界面主要为3、4、7。（3）用于生产实习的辅助教学：各界面。（4）用于操作工的培训：各界面。（5）用于生产过程调优：界面4。（6）用于实时故障诊断方法的研究：界面3。5附录1：设备或仪表状况一览表附录2：由趋势曲线反映出的问题：编号采样点说明1序号实验点序号2阶段制气阶段标志：1、2、3、4、5、6分别表示吹风阶段、吹风回收阶段、上吹制气阶段、下吹制气阶段、二次上吹阶段、空气吹净阶段3阀位蒸汽调节阀阀位4空流空气总管流量：在制气阶段，空气阀门关闭，此时流量应为0，但仪表有流量显示，这表明管路中有泄漏，或空气阀门关闭不严。由于空气从煤气炉底部吹入，若阀门关闭不严，则在下吹制气时空气会与煤气相遇，产生爆炸事故。由于生产情况正常，故可排除“空气阀门关闭不严”的故障。5蒸流入炉蒸汽流量：在吹风阶段，入炉蒸汽阀门关闭，流量应为0，但仪表有流量显示，现场情况是管路中有蒸汽泄漏。6蒸温入炉蒸汽温度：正常。7蒸压入炉蒸汽压力：正常。8上温上行煤气温度，或称为上气道温度：正常。9下温下行煤气温度，或称为下气道温度：正常。10左温左灰箱温度：正常。11右温左灰箱温度：正常。当左右灰箱温度差别较大时，表明偏火12炉温123三个炉温显示，其中1、3正常，2未接热电偶。由于正常炉温在1200℃左右，这样高的炉温会很快将热电偶烧坏，故这三块表显示的并非真正的炉温（只是靠近造气炉壁面处的温度）。由于壁面有水夹套，故显示的温度较低。这三块表的作用是监视气化层位置的移动情况，为造气过程的控制提供参考，因而，实际中起作用的是这三块表所显示的温度的相对变化。6由趋势曲线可反映出生产状况（是否正常）、加煤、循环周期、仪表或阀门动作滞后等问题，同学们可在本仿真软件中亲身体验这些情况。下面给出一些提示，仅供参考。1正常生产时，上行煤气温度趋势曲线为一锯齿状斜向上的形状，出现锯齿的原因是煤制气过程是一个周期性过程，吹风阶段为蓄热过程，温度是上升的，制气阶段为一吸热过程，温度是下降的。在实际生产过程中，细心的同学会发现，当吹风阶段到来时，上行煤气温度趋势曲线并不马上上升，这是由于阀门切换及仪表数据采集存在滞后的缘故。这点在本仿真中可以清楚的看出来。其它阶段也有类似现象。下图为一正常生产的趋势曲线图。正常生产的趋势曲线图2加煤时，将现场的加煤按钮按下，这时，自动控制与数据采集程序仍在运行，只是已经和现场阀门断开，程序在空转！在现场仪表或本仿真中见到的现象是，似乎生产仍在进行。但从趋势曲线上可非常清楚地看出，过程正处在加煤阶段。加煤阶段的趋势曲线为：加煤阶段的趋势曲线7界面1：8界面2：9界面3：10界面4：11界面5：12界面6：13界面7：14界面8：15界面9：16界面10：17界面11：18界面12：19界面13：20界面14：21界面15：