一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，包括模型服务器、虚拟DPU站、教练员站和学员站，所述模型服务器依据物性数据以及自然科学原理建立粉煤气化炉的机理模型，所述虚拟DPU站用于与所述模型服务器通信并将DCS现场控制站的功能移植到所述机理模型将所述机理模型升级为虚拟模型，教练员通过所述教练员站利用所述虚拟模型对在所述学员站的学员进行培训，在所述学员站进行培训的所述学员采用的所述虚拟模型培训软件与现场的DCS操作员站软件一致。通过将模型服务器、虚拟DPU站结合，使用虚拟DPU、真实DCS、模型服务的多喷嘴顶置式粉煤气化炉工艺操作仿真系统，提高了仿真效果以及培训效率。提高了仿真效果以及培训效率。提高了仿真效果以及培训效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统


[0001]本专利技术涉及煤气化
，特别是涉及一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统。

技术介绍

[0002]由于现代煤化工的迅速发展，造成了工艺操作技术人员短缺的现象。在大型煤化工装置中，气化炉作为源头为后续工序提供原料合成气，因此气化炉在煤化工中处于龙头地位，然而由于气化炉的控制联锁复杂，对操作人员要求较高，其操作的平稳性直接影响着整个工厂的效益。
[0003]传统培训方式基本以理论培训为主，无法进行实操练习，更不要说建立锻炼故障现场处置的能力。多喷嘴顶置式粉煤气化技术是采用干法粉煤加压进料，以氧气作为氧化剂并通过液态排渣的气流床煤粉加压煤气化技术。该技术工艺包括：煤粉制备系统、煤粉输送系统、气化与激冷、合成气净化系统及黑水处理等单元。气化炉是该技术的核心设备，采用3+1顶置下喷烧嘴、水冷壁结构，其具有操作范围广，对煤种适应性广的特性，特别是在贵州开阳三高煤的成功应用，开创了劣质煤气化的先例，市场应用场景较为广泛。
[0004]目前国内针对煤气化技术的操作员仿真系统基本上采用“黑箱”模式，即由反应结果推断反应过程，对装置负荷变换的适应性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，提高了培训效率。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实例提供了一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，包括模型服务器、虚拟DPU站、教练员站和学员站，所述模型服务器依据物性数据以及自然科学原理建立粉煤气化炉的机理模型，所述虚拟DPU站用于与所述模型服务器通信并将DCS现场控制站的功能移植到所述机理模型将所述机理模型升级为虚拟模型，教练员通过所述教练员站利用所述虚拟模型对在所述学员站的学员进行培训，在所述学员站进行培训的所述学员采用的所述虚拟模型培训软件与现场的DCS操作员站软件一致。
[0007]其中，所述教练员站包括工况管理模块、故障管理模块和评分管理模块，其中，所述工况管理包括初始工况设定，运行、冻结、存储、调取工况，外部参数控制、模型加减速设置、操作记录查看；所述故障管理模块包括故障程度设置、组故障设置、触发故障、解除故障；所述评分管理模块包括试题选择、自动评分、考试记录。
[0008]其中，还包括与所述教练员站连接用于显示所述教练员站教学过程的多媒体模块。
[0009]其中，还包括与所述虚拟DPU站、所述教练员站连接的工程师站，所述工程师站采用与现场一致的所述DCS工程师软件，完成软件组态，所述软件组态包括控制逻辑组态、流程图画面组态、报警组态、操作分组、数据库管理、操作权限管理、在线下装。
[0010]其中，还包括与所述模型服务器连接的设置模块，用于对所述模型服务器的模型库进行修改、扩充。
[0011]其中，还包括与所述教练员站和所述学员站连接的分组模块，所述教练员站通过所述分组模块对多个所述学员站进行任意分组功能，所述教练通过所述教练员站上查看任一操作分组的实际操作，并可触发故障，启动评分。
[0012]其中，还包括与所述模型服务器连接的模型优化模块，用于根据反应动力学、反应热力学原理，并结合质量守恒、元素守恒确定反应物和生成物的化学计量数，最后根据能量守恒，带入工业数据、实验数据、科林工艺包数据以及煤燃烧的热值计算反应热，对所述机理模型进行优化。
[0013]其中，还包括与所述模型服务器、所述虚拟DPU站反应机理创建模块，用于根据气化炉在不同的温度、区域所发生的反应不同，将复杂的气化炉改为多段反应的组合，根据在不同温度、压力时的反应速率及强度不同，建立气化反应机理模型，实现模拟气化反应。
[0014]其中，还包括与所述模型服务器、所述虚拟DPU站粉煤加压输送模型创建模块，用于通过流体力学、动量守恒分析不同气量、不同压差下，粉煤速度、密度的对应关系，建立粉煤加压输送模型。
[0015]其中，还包括与所述反应机理创建模块连接的水冷壁渣层厚度控制模块，用于控制所述反应炉的水冷壁前后温差以及根据所述水冷壁冷却水压力与热量之间的关系换算出所述气化炉的所述水冷壁吸收的热量，所述气化炉的所述水冷壁吸收的热量为所述气化炉的热通量。通过控制所述气化炉的热通量实现控制所述水冷壁渣层厚度。
[0016]本专利技术实施例所提供的多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，与现有技术相比，具有以下优点：
[0017]本专利技术实施例提供的多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，通过将模型服务器、虚拟DPU站结合，使用虚拟DPU、真实DCS、模型服务的多喷嘴顶置式粉煤气化炉工艺操作仿真系统，提高了仿真效果以及培训效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为专利技术实施例提供的多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统的一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]请参考图1，图1为专利技术实施例提供的多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统的
一种具体实施方式的结构示意图。
[0022]在一种具体实施方式中，所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，包括专利技术模型服务器10、虚拟DPU站20、教练员站30和学员站40，所述专利技术模型服务器10依据物性数据以及自然科学原理建立粉煤气化炉的机理模型，所述虚拟DPU站20用于与所述专利技术模型服务器10通信并将DCS现场控制站的功能移植到所述机理模型将所述机理模型升级为虚拟模型，教练员通过所述教练员站30利用所述虚拟模型对在所述学员站40的学员进行培训，在所述学员站40进行培训的所述学员采用的所述虚拟模型培训软件与现场的DCS操作员站软件一致。
[0023]通过将专利技术模型服务器10、虚拟DPU站20结合，使用虚拟DPU、真实DCS、模型服务的多喷嘴顶置式粉煤气化炉工艺操作仿真系统，提高了仿真效果以及培训效率。
[0024]本专利技术中教练员通过教练员站30对员工行培新，对于其具体结构以及功能不做限定，在一个实施例中，所述教练员站30包括工况管理模块、故障管理模块和评分管理模块，其中，所述工况管理包括初始工况设定，运行、冻结、存储、调取工况，外部参数控制、模型加减速设置、操作记录查看；所述故障管理模块包括故障程度设置、组故障设置、触发故障、解除故障；所述评分管理模块包括试题选择、自动评分、考试记录。
[0025]通过工况管理模块、故障管理模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，其特征在于，包括模型服务器、虚拟DPU站、教练员站和学员站，所述模型服务器依据物性数据以及自然科学原理建立粉煤气化炉的机理模型，所述虚拟DPU站用于与所述模型服务器通信并将DCS现场控制站的功能移植到所述机理模型将所述机理模型升级为虚拟模型，教练员通过所述教练员站利用所述虚拟模型对在所述学员站的学员进行培训，在所述学员站进行培训的所述学员采用的所述虚拟模型培训软件与现场的DCS操作员站软件一致。2.如权利要求1所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，其特征在于，所述教练员站包括工况管理模块、故障管理模块和评分管理模块，其中，所述工况管理包括初始工况设定，运行、冻结、存储、调取工况，外部参数控制、模型加减速设置、操作记录查看；所述故障管理模块包括故障程度设置、组故障设置、触发故障、解除故障；所述评分管理模块包括试题选择、自动评分、考试记录。3.如权利要求2所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，其特征在于，还包括与所述教练员站连接用于显示所述教练员站教学过程的多媒体模块。4.如权利要求3所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，其特征在于，还包括与所述虚拟DPU站、所述教练员站连接的工程师站，所述工程师站采用与现场一致的所述DCS工程师软件，完成软件组态，所述软件组态包括控制逻辑组态、流程图画面组态、报警组态、操作分组、数据库管理、操作权限管理、在线下装。5.如权利要求4所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺仿真系统，其特征在于，还包括与所述模型服务器连接的设置模块，用于对所述模型服务器的模型库进行修改、扩充。6.如权利要求5所述多喷嘴顶置式粉煤气化技术工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱桂龙，单育兵，李怀参，王国营，田友，刘立强，高鑫，
申请(专利权)人：杭州和利时自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：