大氣污染控制工藝仿真培養學生實踐能力的研究

馬東祝+張玲+王瑞敏+武智佳

河北工業職業技術學院

【摘 要】為了解決學生能將大氣污染控制知識進行有效掌握，同時提高學生的動手能力和知識的靈活運用能力，結合環境監測與治理技術專業職業教育專業教學資源庫，進行了大氣污染控制工藝中控DCS仿真資源的的建設，建成了“火電廠大氣污染控制”和“鋼廠大氣污染控制”兩套工藝虛擬仿真操作，既能與理論教學相互呼應，又能實現培養學生的“技能+技術+職業”能力，提高學生的職業能力適應性。

【關鍵詞】大氣污染控制；虛擬仿真；實踐教學

《大氣污染控制》是我國高職高專環保類專業的主要核心課程之一。各學校受到財力物力的限制，大氣污染治理技術實踐環節非常薄弱，無法完成行之有效的實踐教學環節，導致學生的動手能力和職業能力很差。結合環境監測與治理技術專業職業教育專業教學資源庫，進行了大氣污染控制工藝中控DCS仿真資源的建設，來實現培養學生的“技能+技術+職業”能力，提高學生的職業能力適應性。

一、建設思路

大氣污染控制工藝仿真是環境工程技術專業的重要實訓之一，也是學生進行綜合實訓的重要組成部分。其功能是面向環境監測與“三廢”治理核心崗位—大氣污染治理的需要，建設能滿足大氣污染治理全系統操作運行和問題處理的虛擬實訓資源，將大氣污染治理理論與實際進行結合。建設的“大氣污染控制工藝仿真”虛擬資源以“技能+技術+職業”的學生能力培養為核心，以大氣污染治理的運營為目標，建設成可進行大氣污染治理工藝運營、教學考核評價等為一體的“大氣污染控制工藝仿真”實訓資源。

二、仿真界面及操作

大氣污染控制工藝仿真是由一個工業仿真與控制平臺和一個輔教輔學的教學資源組成?！按髿馕廴究刂乒に嚪抡尜Y源”包括平臺操作說明及相關知識。工業仿真與控制平臺包括鋼廠煙氣監測與治理仿真和電廠煙氣監測與治理仿真兩個系統組成。

電廠大氣污染控制工藝仿真是以上海某電廠為基礎，對其大氣處理的脫硝單元、除塵單元，脫硫單元等進行仿真模擬。

系統操作步驟如下所示：（1）開啟脫硫塔的檢測PH管線（首先打開儀表測量泵然后再打開入口閥）；（2）將沖洗模式調整為自動，脫硫吸收塔攪拌器均調節為自動，將脫硫塔循環泵AB均調節為自動，供漿閥自動，氧化風機管線控制自動，工藝水和石灰漿液排出泵均調節為自動；（3）石灰石制粉將立磨進料側，立磨本體和立磨出料側分別調節到自動，依次打開立磨機出料側順控子組，立磨機順控子組和立磨機進料側順控子組；（4）將石灰石漿液的石灰粉供料模式和漿液泵管線模式調節到自動，手動打開風機AB和加熱器，點擊順序啟動子組啟動；（5）打開煙氣流程的高壓密封風機和高壓密封空氣加熱器，將增壓風機AB均調節到自動模式，依次打開增壓風機A和B；（6）打開電除塵的電器控制界面，運行方式分為手動連續，脈沖供電和自動連續。將陽極振打、陰極鎮打、瓷軸加熱和灰斗加熱均開啟，同樣的方法將其它各電場打開；（7）打開供氨系統，將供氨閥調整到自動，依次打開液氨卸料壓縮機和1#開斷閥，將氨蒸發順序啟動子組啟動；將反應單元的SCR反應器A和B均調節到自動模式，打開參數一覽表可以看到出入口的NOx發生很大變化，打開吹掃蒸汽；（8）手動打開煙氣流程的引風機A和B，調節引風機開度；（9）依次將旋流站的石膏旋流管線，濾液水箱管線和廢水旋流站管線調節為自動；真空脫水方式選擇為自動。（10）查看結果曲線。

鋼廠電廠大氣污染控制工藝仿真系統是以唐山某燒結廠為基礎，對其大氣處理的脫硫單元，除塵單元等進行仿真模擬。

系統操作步驟如下（注意各步驟之間的開啟條件）：（1）啟動增壓風機：開啟進出風閥密封風機和出口閥；開啟潤滑泵和冷卻風機，增壓風機開度設定為1%（<5%）；開啟增壓風機，增壓風機開度設置為30%，進風閥開度設置為30%；（2）供水系統啟動：依次將加濕水，降溫水，供給泵模式為自動（手動啟動順序依次為補水閥電機啟動、降溫水總閥和分閥啟動，儲氣罐電機啟動）；（3）開啟布袋除塵：風門開度設置為8%（5%～15%），灰倉鎮打方式和工作方式設置為自動，布袋除塵器投用；（4）開啟物料系統：依次開啟攪拌軸、加濕機、斗提機、刮板機、鏈運機、給料機（鏈運機啟動完畢才能開啟給料機，注意設置給料機頻率），將給料閥打開；（5）開啟吸收塔加料系統：將新料加料、攪拌軸，振打器和灰循環系統軍打到自動模式；（6）查看結果曲線。

說明：頁面中所有設備狀態均按照運行狀態國標標準，紅色表示設備運行；綠色表示設備停止；黃色代表設備啟動或停止過程中；紅色閃爍代表故障。

三、工藝特點

工藝仿真軟件是基于三維力控工業監控軟件和后臺控制程序等多種軟件開發而成，軟件實現的功能包括：（1）通過形象的動畫效果展示了設備動作流程；（2）通過各個數據的變化展示設備的運行狀態；（3）通過操作者的參數設置，設備操作等形成跟界面的人機交互，實現了對設備的仿真操作，并得到相應的結果；（4）最后將操作結果記錄到各個趨勢曲線中。

四、教學效果

通過學習，可以深入了解設備內部的結構，以便于在仿真平臺操作時進行設備的操作、故障查找與處理等。以現實運行的高效先進工藝為基礎來設計，用于輔助教學，利用本系統可以進行相關工藝、流程及設備運行的學習，按單元操作規程，練習多工序協同運行；掌握裝置的開、停車、操作運行、維護、事故處理能力，提升學習者的綜合操作技能和解決實際運行問題的能力，達到對學習者進行操作實訓和崗前培訓的目的。

基金項目：

本文為河北省高等教育教學改革研究與實踐項目，項目編號：2015GJJG318。