Aspen Plus煤气化.ppt

工业分析工业分析(%)元素分析元素分析(%)全硫分析全硫分析(％％)发热量发热量(MJ/kg)Mad VdAdFCdCdHdNdSdOdSpSsSoQdaf.gr1545.79.245.167.14.81.11.316.40.60.10.627.21T=25℃P=1atmFeed=1kg/hrT=25℃P=1atmFeed=0.02cum/hrT=1000℃P=1atmT=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1.1.启动启动User InterfaceUser Interface2.选用Template和运行型类型Run Type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3.选用单元操作模块 Model Blocks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：Setup Global Specification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Component ID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Property Methods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 External Steam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Substream name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Component Attr.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 Block Specifications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Identify possible products,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Yield opition选择Component yields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 Run Project从从 Run菜菜单中中选择Run 或按或按 Next 按按钮.－－当所要求的表当所要求的表页全部填完全部填完时执行模行模拟过程程.－－按按钮Next 将使你将使你进入没有填完的表入没有填完的表页中中.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物流物流结果果◦包括物流条件和组成对于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams)对于单个物流(在Data Browser中打开物流文件夹选择Results 表)模模块结果果◦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 View of Results12.输出报告文件 Export Report制定流股制定流股结果的格式果的格式◦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 Report Options Stream页中的Stream Format框查看一段看一段报告告◦在View菜单上，单击Report◦选择你想要查看的报告部分输出出报告文件告文件◦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13.保存模拟项目 Save Project文档文件文档文件备份文件份文件输入文件入文件(*.apw)(*.bkp)(*.inp)模模拟定定义YesYesYes收收敛信息信息YesNoNo结果果YesYesNo图形形YesYesYes/No用用户可可读的的 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)空空间需求需求High (高高) Low (低低) Lowest(最低最低)主要内容 ASPEN PLUS简介 ASPEN PLUS 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%？Ø被操纵(改变的)变量是什么? 进口空气体积流量Ø被测量(采集)变量是什么? 出口烟气中的氧气浓度Ø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Ø从菜单中选择从菜单中选择---Data—Flowsheeting Option---Design SpecsØ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New…按钮，新建一个设计规定设计规定Ø在在Define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,创建一个新创建一个新变量变量单击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Ø规定选择见下图,输入完毕,单击Close设计规定Ø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Ø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Ø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 ℃Ø采集变量是什么？ 烟气中SO2的体积浓度Ø操纵变量是什么？ 煤粉炉（COMB）的温度敏感度分析Ø从菜单中选择从菜单中选择------Data—Model Analysis Tools---SensitivityØ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Ø在Define页定义一个采集变量，这里是烟气中SO2浓度，ID号为FLUSO2Ø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-Axis Variable2、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Display Plot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Ø用于最大化用于最大化/最小化目标函数最小化目标函数Ø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Ø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Ø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Ø优化位于优化位于/Data/Model Analysis Tools/Optimization 下下Ø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 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%Ø采集变量是什么？ 烟气FLUE中NO,NO2,SO2和SO3的浓度Ø要被最小化的目标函数是什么？ NO+NO2+SO2+SO3Ø约束条件是什么 烟气中O2浓度为5%Ø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Model Analysis Tools →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Model Analysis Tools →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Model Analysis Tools→Case Study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ASPEN PLUS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，该报告包括所有工况的计算结果工况研究 数据拟合功能可用来将数据拟合功能可用来将ASPEN PLUS 模模拟模型与装置数据或实验数据拟合。

用户提供拟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一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果的实测数据，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些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Ø《ASPEN PLUS 10.0 用户指南》Ø《ASPEN PLUS 10.0用户模型》Ø《ASPEN PLUS 10.0物性方法和模型》Ø《单元操作模型参考手册》Ø《ASPEN PLUS 培训教程》Ø ASPEN PLUS大庆金桥视频教程推荐参考书目谢￿￿谢。