大气污染控制工艺仿真培养学生实践能力的研究

马东祝+张玲+王瑞敏+武智佳

河北工业职业技术学院

【摘 要】为了解决学生能将大气污染控制知识进行有效掌握，同时提高学生的动手能力和知识的灵活运用能力，结合环境监测与治理技术专业职业教育专业教学资源库，进行了大气污染控制工艺中控DCS仿真资源的的建设，建成了“火电厂大气污染控制”和“钢厂大气污染控制”两套工艺虚拟仿真操作，既能与理论教学相互呼应，又能实现培养学生的“技能+技术+职业”能力，提高学生的职业能力适应性。

【关键词】大气污染控制；虚拟仿真；实践教学

《大气污染控制》是我国高职高专环保类专业的主要核心课程之一。各学校受到财力物力的限制，大气污染治理技术实践环节非常薄弱，无法完成行之有效的实践教学环节，导致学生的动手能力和职业能力很差。结合环境监测与治理技术专业职业教育专业教学资源库，进行了大气污染控制工艺中控DCS仿真资源的建设，来实现培养学生的“技能+技术+职业”能力，提高学生的职业能力适应性。

一、建设思路

大气污染控制工艺仿真是环境工程技术专业的重要实训之一，也是学生进行综合实训的重要组成部分。其功能是面向环境监测与“三废”治理核心岗位—大气污染治理的需要，建设能满足大气污染治理全系统操作运行和问题处理的虚拟实训资源，将大气污染治理理论与实际进行结合。建设的“大气污染控制工艺仿真”虚拟资源以“技能+技术+职业”的学生能力培养为核心，以大气污染治理的运营为目标，建设成可进行大气污染治理工艺运营、教学考核评价等为一体的“大气污染控制工艺仿真”实训资源。

二、仿真界面及操作

大气污染控制工艺仿真是由一个工业仿真与控制平台和一个辅教辅学的教学资源组成。“大气污染控制工艺仿真资源”包括平台操作说明及相关知识。工业仿真与控制平台包括钢厂烟气监测与治理仿真和电厂烟气监测与治理仿真两个系统组成。

电厂大气污染控制工艺仿真是以上海某电厂为基础，对其大气处理的脱硝单元、除尘单元，脱硫单元等进行仿真模拟。

系统操作步骤如下所示：（1）开启脱硫塔的检测PH管线（首先打開仪表测量泵然后再打开入口阀）；（2）将冲洗模式调整为自动，脱硫吸收塔搅拌器均调节为自动，将脱硫塔循环泵AB均调节为自动，供浆阀自动，氧化风机管线控制自动，工艺水和石灰浆液排出泵均调节为自动；（3）石灰石制粉将立磨进料侧，立磨本体和立磨出料侧分别调节到自动，依次打开立磨机出料侧顺控子组，立磨机顺控子组和立磨机进料侧顺控子组；（4）将石灰石浆液的石灰粉供料模式和浆液泵管线模式调节到自动，手动打开风机AB和加热器，点击顺序启动子组启动；（5）打开烟气流程的高压密封风机和高压密封空气加热器，将增压风机AB均调节到自动模式，依次打开增压风机A和B；（6）打开电除尘的电器控制界面，运行方式分为手动连续，脉冲供电和自动连续。将阳极振打、阴极镇打、瓷轴加热和灰斗加热均开启，同样的方法将其它各电场打开；（7）打开供氨系统，将供氨阀调整到自动，依次打开液氨卸料压缩机和1#开断阀，将氨蒸发顺序启动子组启动；将反应单元的SCR反应器A和B均调节到自动模式，打开参数一览表可以看到出入口的NOx发生很大变化，打开吹扫蒸汽；（8）手动打开烟气流程的引风机A和B，调节引风机开度；（9）依次将旋流站的石膏旋流管线，滤液水箱管线和废水旋流站管线调节为自动；真空脱水方式选择为自动。（10）查看结果曲线。

钢厂电厂大气污染控制工艺仿真系统是以唐山某烧结厂为基础，对其大气处理的脱硫单元，除尘单元等进行仿真模拟。

系统操作步骤如下（注意各步骤之间的开启条件）：（1）启动增压风机：开启进出风阀密封风机和出口阀；开启润滑泵和冷却风机，增压风机开度设定为1%（<5%）；开启增压风机，增压风机开度设置为30%，进风阀开度设置为30%；（2）供水系统启动：依次将加湿水，降温水，供给泵模式为自动（手动启动顺序依次为补水阀电机启动、降温水总阀和分阀启动，储气罐电机启动）；（3）开启布袋除尘：风门开度设置为8%（5%～15%），灰仓镇打方式和工作方式设置为自动，布袋除尘器投用；（4）开启物料系统：依次开启搅拌轴、加湿机、斗提机、刮板机、链运机、给料机（链运机启动完毕才能开启给料机，注意设置给料机频率），将给料阀打开；（5）开启吸收塔加料系统：将新料加料、搅拌轴，振打器和灰循环系统军打到自动模式；（6）查看结果曲线。

说明：页面中所有设备状态均按照运行状态国标标准，红色表示设备运行；绿色表示设备停止；黄色代表设备启动或停止过程中；红色闪烁代表故障。

三、工艺特点

工艺仿真软件是基于三维力控工业监控软件和后台控制程序等多种软件开发而成，软件实现的功能包括：（1）通过形象的动画效果展示了设备动作流程；（2）通过各个数据的变化展示设备的运行状态；（3）通过操作者的参数设置，设备操作等形成跟界面的人机交互，实现了对设备的仿真操作，并得到相应的结果；（4）最后将操作结果记录到各个趋势曲线中。

四、教学效果

通过学习，可以深入了解设备内部的结构，以便于在仿真平台操作时进行设备的操作、故障查找与处理等。以现实运行的高效先进工艺为基础来设计，用于辅助教学，利用本系统可以进行相关工艺、流程及设备运行的学习，按单元操作规程，练习多工序协同运行；掌握装置的开、停车、操作运行、维护、事故处理能力，提升学习者的综合操作技能和解决实际运行问题的能力，达到对学习者进行操作实训和岗前培训的目的。

基金项目：

本文为河北省高等教育教学改革研究与实践项目，项目编号：2015GJJG318。