流程模擬軟件SysCAD在天窗凈化系統(tǒng)中的應(yīng)用

邱 峰，武慧芳，楊 影

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽(yáng) 110013）

生產(chǎn)鋁錠是由電解鋁來(lái)生成的，電解鋁車間主要污染分為有組織排放和無(wú)組織排放兩大類，有組織排放均采用成熟解決方案來(lái)進(jìn)行配套建設(shè)，對(duì)于無(wú)組織排放，還沒有相關(guān)處置，屬于新環(huán)保領(lǐng)域，超凈排放。無(wú)組織排放中主要污染物為氟化氫。在我國(guó)冶金化工工程設(shè)計(jì)中，主要經(jīng)歷了手算、EXCEL編輯計(jì)算，進(jìn)入90年代，冶金設(shè)計(jì)院大多數(shù)采用Aspen、ChemCAD、SysCAD等軟件進(jìn)行[1]，隨著技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)院均引進(jìn)澳大利亞Kenwalt公司推出的SysCAD流程模擬軟件，同樣，利用該軟件對(duì)環(huán)保工藝流程進(jìn)行模擬計(jì)算，并隨時(shí)查看系統(tǒng)各物料及元素平衡流量情況。

1 工藝流程模擬計(jì)算軟件SysCAD簡(jiǎn)介

Kenwalt公司創(chuàng)建于澳大利亞，其中主要開發(fā)了流程模擬軟件SysCAD，可以對(duì)冶金及化工過程進(jìn)行全流程模擬計(jì)算，該軟件有穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種模式，主要應(yīng)用領(lǐng)域有粉碎，選礦，濕法冶金，氧化鋁，選礦等[2]。

SysCAD軟件包含通用模塊（General Models）、能量傳遞模塊（Energy Transfer Models）、質(zhì)量分離模塊（Mass Separation Models）、其它通用模塊（Other General Models）、過程控制模塊（Process Control Models）、粒徑分布模塊（Size Distribution Models）、物性數(shù)據(jù)模塊（Species Models），每一個(gè)模塊都有其相應(yīng)的功能[3]。

2 應(yīng)用過程描述

基于該軟件在氧化鋁廠成功應(yīng)用，以及軟件所含模塊和物種基本滿足天窗噴淋系統(tǒng)，現(xiàn)對(duì)電解天窗環(huán)保工藝流程模擬來(lái)進(jìn)行詳細(xì)描述：

2.1 項(xiàng)目環(huán)境建立

首先新建項(xiàng)目文件，然后通過Specie DataBase添加所需物質(zhì)，并配置相應(yīng)熱力學(xué)參數(shù)，軟件本身提供了大約2000種純物質(zhì)的相關(guān)物性數(shù)據(jù)，如果用戶想自己添加，也可以自行添加，熱力學(xué)數(shù)據(jù)支持CRC、HSC、HTE、Poly等比熱容方程式，數(shù)據(jù)配置完成后，通過Project configuration來(lái)配置項(xiàng)目環(huán)境，定義采用模塊等信息，其中特別注意的是，每一個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該有一個(gè)該項(xiàng)目的物性數(shù)據(jù)Syscad.MDB和項(xiàng)目配置文件的CfgFiles文件夾，如果還有類似處理同樣物料的工藝流程，可以采用共享CfgFiles文件夾的方式或者在新建項(xiàng)目對(duì)話框中采用復(fù)制CfgFiles的方式進(jìn)行項(xiàng)目環(huán)境的建立。

2.2 繪制SysCAD流程表

新工藝，首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，確定工藝模塊，插入相應(yīng)單元，以本項(xiàng)目為例，首先對(duì)項(xiàng)目分解為2個(gè)單元，新建2個(gè)Graphics，并命名為01Spray，02Absorption liquid treatment unit，在Graphics中，插入通用模塊（General Models）、質(zhì)量分離模塊（Mass Separation Models）、過程控制模塊（Process Control Models）中的模型，對(duì)整套工藝路線進(jìn)行流程搭建，然后把設(shè)備之間進(jìn)行連接。

2.3 模型配置數(shù)據(jù)及化學(xué)反應(yīng)

首先在Skylight_flue_gas中，選擇MF頁(yè)面，把煙氣成分含量按照表1輸入進(jìn)去。

表1 天窗的污染煙氣的主要成分為%

2.4 定義化學(xué)反應(yīng)

天窗污染煙氣通過吸收液噴淋系統(tǒng)進(jìn)行污染物吸收，吸收后的飽和溶液送至吸收液處理單元進(jìn)行處理。吸收單元主要反應(yīng)如下：

在吸收單元RB頁(yè)面下編輯如上化學(xué)反應(yīng)。

吸收液處理單元主要化學(xué)反應(yīng)如下：

Ca(OH)2+2NaF(a)=CaF2+2NaOH(a)

x（NaF）=0.95

2.5 添加控制連鎖

添加通用控制，吸收液流量控制天窗煙氣量，氟化鈉含量控制石灰乳添加量。

2.6 生產(chǎn)報(bào)表

報(bào)表功能為雙向功能，可以從excel數(shù)據(jù)到SysCAD，

也可以從SysCAD標(biāo)簽數(shù)據(jù)輸送到excel。

3 SysCAD軟件的優(yōu)勢(shì)及存在問題

3.1 SysCAD軟件的優(yōu)勢(shì)

利用該軟件可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程程序化，并實(shí)現(xiàn)連鎖控制，計(jì)算準(zhǔn)確而且快速，計(jì)算過程也比較規(guī)范，能夠提高設(shè)計(jì)效率。

3.2 SysCAD軟件存在的問題

模塊數(shù)量較少，應(yīng)用范圍有限，對(duì)后臺(tái)模塊編輯原理應(yīng)該對(duì)軟件管理員開放，方便設(shè)計(jì)單位對(duì)其二次開發(fā)及應(yīng)用。

4 展望

SysCAD軟件系列軟件已經(jīng)在冶金行業(yè)廣泛使用，而且使用效果很好，可以滿足國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目要求，通過該軟件與實(shí)際數(shù)據(jù)不斷結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制及全廠自動(dòng)化控制，同樣可以縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。