Aspen Plus煤气化ppt课件

T 25 P 1atmFeed 1kg hr T 25 P 1atmFeed 0 02cum hr T 1000 P 1atm T 1000 P 1atm 实例 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 1 启动UserInterface2 选用Template和运行型类型RunType 建立模拟模型的基本步骤 我们采用公制单位 设置运行类型 单元操作模型选择依据 反应器 3 选用单元操作模块ModelBlocks 单元操作模型选择依据 分离和分流 采用RYIELD模型代表煤中挥发分的分解过程 采用RGIBBS模型代表煤的燃烧过程 采用SSPLIT模型代表除尘过程 常用快捷键 CTRL K 改变模块图标的形式 CTRL M 修改模块或流股的名称 CTRL 改变模块 流程图标的大小方向键移动模块图标的位置 在该模型库中选择所需模块 4 连接流股Streams 常用快捷键 CTRL B 两相邻模块对齐 CTRL HOME 中心显示 CTRL H 隐藏 显示物流或模块 DEL 删除物流或模块 物流COAL表示煤 物流ASH表示飞灰 物流FLUE表示烟气 物流AIR表示空气 5 设定全局特性 SetupGlobalSpecification 因为含有常规固体和非常规固体 选用MIXCINC 单击NEXT按钮 出现提示框 选择确定 便出现右边所示页面也可以单击数据浏览器按钮 在Description页中 可以输入一些说明性文字 这些文字将出现在结果报告的开头 这两项必须输入 可随便输入值 通常情况下 Setup表页下的其它地方采用默认值 也可根据需要修改输入完毕后Setup标签变成对号 说明此页已经完成输入单击NEXT按钮 6 输入化学组分信息Components 输入组分数据 在ComponentID下输入组分代号并按回车键 对于常规组分 则该组分的其它信息会自动显示在后面 对于像COAL和ASH等非常规组分 在Type下选择Nonconventional输入完毕后单击NEXT按钮 利用该按钮可根据组分名 分子式 组分类别 分子量 沸点 或CAS号查找组分 7 选用物性计算方法PropertyMethods 物性方法的选择对于模拟的准确性来说至关重要 是模拟的一个关键步骤本例选择状态方程方法PR BM输入完毕后单击NEXT按钮 此页是对非常规组分 COAL和ASH 选择物性方法两者的焓模型都选择HCOALGEN 密度模型选择DCOALIGT焓模型后面的选项代码值依次表示燃烧热 生成热 热容和焓基准 选项代码值代表了不同的计算方法 组分COAL焓模型的选项代码值选择 6111 ASH选择 1111 此页是对非常规组分 COAL 选择物性参数 本例是输入COAL的发热量单击NEW按钮 在弹出的页面中 类型选择Nonconventional 名称命名为HEAT Parameter选择HCOMB 单位选择MJ kg 根据前面的煤常规分析输入发热量的值为27 21注意 HCOMB是以无矿物质基为基准的输入完毕后单击NEXT按钮 8 输入外部流股信息ExternalSteam 通常只对进料物流输入流股信息输入物流AIR的流股信息对于所有外部物流 物流数据只需输入温度 压力及气体分率中的任意两项就可以了输入完毕后单击NEXT按钮 输入物流COAL的流股信息Substreamname下拉框选择NCComposition下拉框下选择Mass frac 并在组分COAL后输入值1 此时激活ComponentAttr 栏 根据前面提供的煤的常规分析数据 输入物流COAL的相应的工业分析 元素分析和硫分析数据输入完毕后单击NEXT按钮 9 输入单元模块参数BlockSpecifications 对于COMB模块 在Specification页输入压力和温度值计算选项选择同时计算相平衡和化学平衡输入完毕后单击NEXT按钮 在Products页选择Identifypossibleproducts 并在下面输入可能的产物本例题定义的可能产物为O2 N2 SO2 SO3 H2O NO2 NO N2O H2S CO CO2输入完毕后单击NEXT按钮 对于DECOMP模块 在Specification页输入压力和温度值输入完毕后单击NEXT按钮 Yield页中的Yieldopition选择Componentyields假定煤热解后的产物为C H2 O2 N2 S H2O和ASH 其中C H2 O2 N2 S的含量由煤的元素分析得到 H2O和ASH由工业分析得到在后面会利用FORTRAN模块来计算 在此处的初始值可随便输入 在Comp Attr页完成ASH的组分规定 在Flowsheeting Calculator下建立FORTRAN模块RYIELD来计算热解产物的产率定义了9个流程变量 其中ULT为矢量 代表煤的元素分析 其它为标量 WATER代表煤的含水量 H2O CARB HYDRGN NITRGN SULF OXYGEN ASH代表对应的热解产物的含量 组分矢变量 组分标变量 模块标变量 在Calculator下完成FORTRAN语句的输入有两种方式可以选择 Fortran或Excel此处选择Fortran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 按照右边的输入方式完成SEP1模块的参数输入 10 运行模拟过程RunProject 从Run菜单中选择Run或按Next按钮 当所要求的表页全部填完时执行模拟过程 按钮Next将使你进入没有填完的表页中 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 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ControlPanel 显示历史文件和控制面板物流结果包括物流条件和组成对于所有物流 Data ResultsSummary Streams 对于单个物流 在DataBrowser中打开物流文件夹选择Results表 模块结果包括计算出的模块操作条件 在DataBrowser中打开模块文件夹并选择Results表 11 查看结果ViewofResults 12 输出报告文件ExportReport 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 ResultsSummarySteamsMaterial页中的Format框2 SetupReportOptionsStream页中的StreamFormat框查看一段报告在View菜单上 单击Report选择你想要查看的报告部分输出报告文件在File菜单上单击Export在SaveAsType 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 AspenPlus中的文件格式 13 保存模拟项目SaveProject 存储模拟的方法有三种 文档文件备份文件输入文件 apw bkp inp 模拟定义YesYesYes收敛信息YesNoNo结果YesYesNo图形YesYesYes No用户可读的NoNoYes向上兼容NoYesYes打开 保存速度High 高 Low 低 Lowest 最低 空间需求High 高 Low 低 Lowest 最低 主要内容 ASPENPLUS简介 ASPENPLUS安装方法及界面介绍 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 设计规定 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 进口空气体积流量被测量 采集 变量是什么 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5 设计规定 从菜单中选择 Data FlowsheetingOption DesignSpecs在设计规定页面 单击New 输入ID号 单击New 按钮 新建一个设计规定 设计规定 在Define页中定义一个采集变量 单击New 创建一个新变量 单击New 按钮 创建一个新的变量 给这个变量命名 然后单击OK 设计规定 规定选择见下图 输入完毕 单击Close 设计规定 在Spec页面 为采集的变量规定一个目标值和容差 设计规定 定义操纵变量 具体规定如下 设计规定是通过改变操纵变量的值来满足目标函数方程的 操纵变量的上下限可以是常数或是流程变量的函数这样就完成了一个设计规定所需的各步骤 设计规定 单击Next钮 运行软件 在运行结果中查看Streams 设计规定 考察烟气中SO2浓度随煤粉炉温度的变化情况煤粉炉的温度变化范围为 800 1000 采集变量是什么 烟气中SO2的体积浓度操纵变量是什么 煤粉炉 COMB 的温度 敏感度分析 从菜单中选择 Data ModelAnalysisTools Sensitivity在敏感分析页面 单击New 输入ID号 敏感度分析 在Define页定义一个采集变量 这里是烟气中SO2浓度 ID号为FLUSO2在弹出的变量定义窗口中完成其输入 然后单击Close关闭该窗口 敏感度分析 在Vary页中 定义一个操纵变量 这里是COMB模块的温度 首先选择一个新的变量号 然后选择其变量类型 模块及变量然后输入变量的范围和步长 敏感度分析 在Tabulate页中 定义敏感度分析表格中要显示的内容在第一列中输入数字1 后面输入要列表的变量或表达式至此敏感度模块已输入完毕 单击运行按钮 运行该模型 敏感度分析 计算结果见右边所示 敏感度分析 为了更直观的看到煤粉炉温度对烟气中SO2浓度的影响 可以用此结果表绘制一个曲线图 步骤为 1 选择第二列数据最为X轴变量 打开Plot菜单 单击X AxisVariable2 类似的选择第三列数据为Y轴变量 敏感度分析 3 单击Plot菜单下的DisplayPlot选项 便出现右边所示的曲线图 可以看到 烟气中SO2浓度随着温度的升高而升高 敏感度分析 用于最大化 最小化目标函数目标函数是用流程变量和内嵌的Fortran表示的 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 优化位于 Data ModelAnalysisTools Optimization下约束条件的规定位于 Data ModelAnalysisTools Constraint下 优化 找出烟气中污染物总量 NO NO2 SO2和SO3 最少时煤粉炉的温度和进口空气流量 烟气中O2浓度保证在5 采集变量是什么 烟气FLUE中NO NO2 SO2和SO3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O2浓度为5 操纵变量是什么煤粉炉温度和进口空气流量 优化 优化 首先在ModelAnalysisTools Constraint下建立一个 约束 并在约束中定义一个变量FLUEO2 用来表示烟气中O2浓度 在Spec页面指定该变量等于0 05 优化 然后在ModelAnalysisTools Optimization下建立一个优化 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NO NO2 SO2 SO3的浓度 优化 在Objective Constraints页面中定义优化目标 本例为NO NO2 SO2 SO3最小 并选择约束 FLUEO2 优化 优化 在Vary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1表示的是煤粉炉温度 2表示的是空气流量 这是本例的优化结果 它给出了优化目标值 优化 这里列出了被调整参数的最终值 优化 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 打开ModelAnalysisTools CaseStudy文件夹 在Vary页面下定义在每个工况中被改变的参数 这里定义为COMB模块的温度 工况研究 在Specification页中 为每个工况输入被改变参数的值 工况研究 输入完毕后 用菜单Run Batch Submit来后台运行ASPENPLUS 结束后 将在你程序所在目录下生成一个扩展名为 out 的文本结果报告 该