AspenPlus煤气化学习课程

1、2.选用Template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制单位第1页/共68页第一页，编辑于星期五：十点 五十六分。设置运行类型设置运行类型第2页/共68页第二页，编辑于星期五：十点 五十六分。单元操作模型选择依据-反应器第3页/共68页第三页，编辑于星期五：十点 五十六分。单元操作模型选择依据-分离和分流第4页/共68页第四页，编辑于星期五：十点 五十六分。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

2、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在该模型库中选择所需模块择所需模块第5页/共68页第五页，编辑于星期五：十点 五十六分。4.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SSPLITSEP1第6页/共68页第六页，编辑于星期五：十点 五十六分。5.设定全局特性因为含有常规固体和非常规固体，选用MIXCINC单击单击NEXT按按钮钮,出现提示框，出现提示框，选择确定，便选择确定，便出现右

3、边所示出现右边所示页面页面也可以单击数据也可以单击数据浏览器按钮浏览器按钮第7页/共68页第七页，编辑于星期五：十点 五十六分。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第8页/共68页第八页，编辑于星期五：十点 五十六分。这两项必须输入，可随便输入值通常情况下，通常情况下，Setup表页下表页下的其它地方采的其它地方采用默认值，也用默认值，也可根据需要修可根据需要修改改输入完毕后输入完毕后Setup标签变标签变成成对号对号，说，说明此页已经明此页已经完成输入完成输入单击单击NEXT按按钮钮第9页/共68页第九页，编辑于星期五：十点 五十六分。输入组分

4、数据。在输入组分数据。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，在等非常规组分，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、组分类别、分子量、沸点、或CAS号查找组分。第10页/共68页第十页，编辑于星期五：十点 五十六分。物性方法的选物性方法的选择对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

5、一个关键步骤步骤本例选择状态方本例选择状态方程方法程方法PR-BM输入完毕后单输入完毕后单击击NEXT按钮按钮第11页/共68页第十一页，编辑于星期五：十点 五十六分。此页是对非常规组分此页是对非常规组分（COAL和和ASH）选）选择物性方法择物性方法两者的焓模型都选两者的焓模型都选择择HCOALGEN,密密度模型选择度模型选择DCOALIGT焓模型后面的选项代焓模型后面的选项代码值依次表示燃烧热、码值依次表示燃烧热、生成热、热容和焓基生成热、热容和焓基准，选项代码值代表准，选项代码值代表了不同的计算方法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”第1

6、2页/共68页第十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。此页是对非常规组分此页是对非常规组分（COAL）选择物性）选择物性参数，本例是输入参数，本例是输入COAL的发热量的发热量单击单击NEW按钮，在弹出按钮，在弹出的页面中，类型选择的页面中，类型选择Nonconventional，名称命名为名称命名为HEAT第13页/共68页第十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。Parameter选择选择HCOMB，单位选，单位选择择MJ/kg,根据前面根据前面的煤常规分析输入发的煤常规分析输入发热量的值为热量的值为27.21注意注意：HCOMB是以是以无矿物质基为基准的无矿物质基为基准的输入完毕后单击输入

7、完毕后单击NEXT按钮按钮第14页/共68页第十四页，编辑于星期五：十点 五十六分。通常只对进料物流通常只对进料物流输入流股信息输入流股信息输入物流输入物流AIR的流股的流股信息信息对于所有外部物流，对于所有外部物流，物流数据只需输入物流数据只需输入温度、压力及气体温度、压力及气体分率中的任意两项分率中的任意两项就可以了就可以了输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮第15页/共68页第十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。输入物流输入物流COAL的流的流股信息股信息Substream name下拉下拉框选择框选择NCComposition下拉框下下拉框下选择选择Mass-frac，并，并

8、在组分在组分COAL后输入值后输入值1，此时激活，此时激活Component Attr.栏栏第16页/共68页第十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。根据前面提供的煤的根据前面提供的煤的常规分析数据，输入常规分析数据，输入物流物流COAL的相应的的相应的工业分析、元素分工业分析、元素分析和硫分析数据析和硫分析数据输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮第17页/共68页第十七页，编辑于星期五：十点 五十六分。对于对于COMB模块，模块，在在Specification页输页输入压力和温度值入压力和温度值计算选项选择同时计算计算选项选择同时计算相平衡和化学平衡相平衡和化学平衡输入完毕后单击输入

9、完毕后单击NEXT按钮按钮第18页/共68页第十八页，编辑于星期五：十点 五十六分。在在Products页选择页选择Identify possible products,并在下面输并在下面输入可能的产物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19页/共68页第十九页，编辑于星期五：十点 五十六分。对于对于DECOMP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输入完毕后单击输入完毕后单击NEXT按钮按钮第20页/共68页

10、第二十页，编辑于星期五：十点 五十六分。Yield页中的页中的Yield opition选择选择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，其中，其中C、H2、O2、N2、S的含量由煤的元素分的含量由煤的元素分析得到，析得到，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模块来模块来计算，在此处的计算，在此处的初始值可随便输初始值可随便输入入第21页/共68页第二十一页，编辑于星期五：十点 五十六分。在在Comp.Attr页页完成完成ASH的组的组分规定分规定第22页/共68页第二十二页

11、，编辑于星期五：十点 五十六分。在在Flowsheeting Calculator下建立下建立FORTRAN模块模块RYIELD来计算热解来计算热解产物的产率产物的产率定义了定义了9个流程变量，个流程变量，其中其中ULT为矢量，代为矢量，代表煤的元素分析，其表煤的元素分析，其它为标量，它为标量，WATER代表煤的含水量，代表煤的含水量，H2O、CARB、HYDRGN、NITRGN、SULF、OXYGEN、ASH代代表对应的热解产物的含表对应的热解产物的含量量第23页/共68页第二十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。组分矢变量组分标变量模块标变量第24页/共68页第二十四页，编辑于星期五：十点

12、 五十六分。在在Calculator下完成下完成FORTRAN语句的输语句的输入入有两种方式可以选择：有两种方式可以选择：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25页/共68页第二十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。按照右边的输入方式按照右边的输入方式完成完成SEP1模块的参模块的参数输入数输入第26页/共68页第二十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。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.第2

13、7页/共68页第二十七页，编辑于星期五：十点 五十六分。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Run开 始 或 继 续 计 算Step单 步 计 算 流 程 中 的 模 块Stop暂 停 模 拟 计 算Reinitialize清 除 模 拟 结 果Results查 看 模 拟 结 果第28页/共68页第二十八页，编辑于星期五：十点 五十六分。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 包括物流条件和组

14、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)第29页/共68页第二十九页，编辑于星期五：十点 五十六分。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 Report Options Strea

15、m页中的Stream Format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 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30页/共68页第三十页，编辑于星期五：十点 五十六分。Aspen Plus中的文件格式第31页/共68页第三十一页，编辑于星期五：十点 五十六分。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Y

16、esNoNo结果YesYesNo图形YesYesYes/No用户可读的 No NoYes向上兼容 No Yes Yes打开/保存速度High (高)Low (低) Lowest(最低)空间需求High (高) Low (低) Lowest(最低)第32页/共68页第三十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。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33页/共68页第三十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。第34页/共68页第三十四页

17、，编辑于星期五：十点 五十六分。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%第35页/共68页第三十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。从菜单中选择-DataFlowsheeting Option-Design Specs在设计规定页面,单击New,输入ID号单击New按钮，新建一个设计规定第36页/共68页第三十六页，编辑于星期五：十点 五十

18、六分。 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第37页/共68页第三十七页，编辑于星期五：十点 五十六分。规定选择见下图,输入完毕,单击Close第38页/共68页第三十八页，编辑于星期五：十点 五十六分。 在Spec页面,为采集的变量规定一个目标值和容差第39页/共68页第三十九页，编辑于星期五：十点 五十六分。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第40页/共68页第四十页，编辑于星期

19、五：十点 五十六分。单击Next钮,运行软件，在运行结果中查看Streams第41页/共68页第四十一页，编辑于星期五：十点 五十六分。第42页/共68页第四十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。第43页/共68页第四十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。COAL DEC-PRODCOM-PRODFLUE ASH RYIELDDECOMPRGIBBSCOMBSSPLITSEP1AIR 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）的温度第44页/共68页第四十四页，编辑于星期五：十

20、点 五十六分。 从菜单中选择-DataModel Analysis Tools-Sensitivity 在敏感分析页面,单击New,输入ID号第45页/共68页第四十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。 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关闭该窗口第46页/共68页第四十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。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第47页/共68页第四十七页，编辑于星期五：十点 五十六

21、分。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，运行该模型第48页/共68页第四十八页，编辑于星期五：十点 五十六分。计算结果计算结果见右边所见右边所示示第49页/共68页第四十九页，编辑于星期五：十点 五十六分。为了更直观的看到为了更直观的看到煤粉炉温度对烟气煤粉炉温度对烟气中中SO2浓度的影响，浓度的影响，可以用此结果表绘可以用此结果表绘制一个曲线图，步制一个曲线图，步骤为：骤为：1、选择第二列数、选择第二列数据最为据最为X轴变量，轴变量，打开打开Plot菜单，单菜单，单击击X-Axis

22、Variable2、类似的选择第、类似的选择第三列数据为三列数据为Y轴变轴变量量第50页/共68页第五十页，编辑于星期五：十点 五十六分。3、单击、单击Plot菜单下的菜单下的Display Plot选项，便出现选项，便出现右边所示的曲右边所示的曲线图，可以看线图，可以看到，烟气中到，烟气中SO2浓度随浓度随着温度的升着温度的升高而升高高而升高第51页/共68页第五十一页，编辑于星期五：十点 五十六分。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/Model Analysis Tool

23、s/Optimization 下约束条件的规定位于/Data/Model Analysis Tools/Constraint 下优优 化化第52页/共68页第五十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。COAL DEC-PRODCOM-PRODFLUE ASH RYIELDDECOMPRGIBBSCOMBSSPLITSEP1AIR 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%

24、操纵变量是什么 煤粉炉温度和进口空气流量 第53页/共68页第五十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。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浓度第54页/共68页第五十四页，编辑于星期五：十点 五十六分。在Spec页面指定该变量等于0.05第55页/共68页第五十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。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

25、度第56页/共68页第五十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。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”第57页/共68页第五十七页，编辑于星期五：十点 五十六分。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表示的是空气流量第58页/共68页第五十八页，编辑于星期五：十点 五十六分。这是本例的优化结果，它给出了优化目标值第59页/共68页第五十九页，编辑于星期五：十点 五十六分。这里列出了被调整参数的最终值第60页/共68页第六十页，编辑于星期五：十点 五十六分。工况研究工况研究 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