中心介绍

宁德师范学院化学化工虚拟仿真实验教学示范中心以培养创新能力强、综合素质高的人才为目标,与师范教育、地方产业特色紧密结合,积极开展实验教学改革。高素质人才不但要求具有深厚的理论知识,而且要求有很强的动手能力,以及将理论用于解决实际问题的能力。对于化学化工类、材料类、冶金类、环境类等工科专业学生来说,实验实践教学过程受一些客观条件限制而影响实践教学效果。例如,一些实验涉及有毒有害或者易燃易爆物质从而不敢开展;一些仪器设备太贵无力购买从而无法开展相应实验;一些工厂及企业害怕安全问题而不愿接纳学生实习见习或不敢让学生现场操作从而影响实践效果。

为解决这些难题,2014年,化学与材料学院依托省级应用化学专业实验教学示范中心,投入资金设立了虚拟仿真实验室。实验室经过两年的建设与试运行,2016年成立了化学化工虚拟仿真实验教学中心。实验中心的设立推进了我校化学化工实验教学的信息化建设和实验教学改革与创新。2016年,化学化工虚拟仿真实验教学中心获批成为省级虚拟仿真实验教学示范中心。

目前,中心已经形成了一支高素质的实验教学、科研和管理队伍。主要功能有:1、承担仿真实验教学。主要有《化工原理实验》、《水污染控制工程实验》、《大气污染控制工程》、《固体废物处理实验》、《环境工程CAD》等课程的部分实验项目;2、承担部分校内实训以及实习见习前的培训工作;3、承担化学与材料学院机房的功能。中心目前已建成1间含60余台仿真电脑的实验室,安装有适用于学院4个专业教学的各类仿真软件。主要包括化工基本操作单元仿真软件、水处理工艺流程仿真软件、合成氨工艺流程仿真软件、生活垃圾堆肥工艺操作仿真软件、垃圾焚烧处理厂废气处理操作实习仿真软件、大气污染控制设备单元仿真软件、镍钴生产工艺仿真软件火法制铜仿真软件、甲醇3D认知生产仿真软件等。中心另建设了丙烯酸甲酯虚拟仿真工厂一套。

中心未来计划结合宁德市企业情况以及学生实训需求,开发地方产业特色的虚拟仿真实训软件。拟建设成为软硬件相结合,同时具有线上及线下操作功能的开放性实践教学综合仿真系统。将沿着建设高水平应用型大学的目标,进一步开拓仿真教学技术,创新教学方式方法,将中心建成培养一流人才的示范基地。


现有实验项目简介:

1、化工基本操作单元仿真软件

该实验内容涵盖实验原理简介,设备介绍,工艺流程介绍,操作演示,操作训练及实时评分等功能。训练项目包含冷态开车,正常运行,正常停车,电机断电,液位过高等。本仿真实验构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象。该系统提供可靠、安全和经济的实验、实习及实训项目,可以满足学员在虚拟环境中开展实验、实习及实训等学习任务。

2、水处理工艺流程仿真软件

该实验内容包括氧化沟工艺、SBR工艺、UASB工艺、AB工艺、A2O工艺、气浮工艺和反渗透工艺,共7个单元操作,处理程度上涵盖了机械处理、生物处理、污水深度处理三级。工艺上采用了生化处理和物理渗透。培训内容囊括了工艺巡视、单元操作、设备故障、工艺调整、开停车等系列。

3、合成氨工艺流程仿真软件

该工艺内容包括造气、脱硫、变换、脱碳、醇烃化、氨合成工段,本仿真软件通过建立动态数学模型,实时模拟合成氨生产装置的冷态开车、正常操作和正常停车等现象和过程,再现了一个离线的、能够亲自动手操作的仿真操作环境,使教师或学员能够对工艺过程的主要指标进行控制和调节,结合对真实现场的感性认识和理解,从而使学习培训效果更加理想。

4、生活垃圾堆肥工艺操作仿真软件

该软件以生活垃圾日处理量23吨的垃圾堆肥厂为对象,通过模拟垃圾堆肥工艺中堆肥前预处理、堆肥发酵仓、通风系统、渗滤液循环系统、除臭系统、物料筛选分离及运送系统等工段的正常运行操作以及各种异常情况(升温缓慢、堆温过高、堆体有臭气等)的处理办法,从而让学生掌握整个好氧式隧道堆肥工艺流程。

5、垃圾焚烧处理厂废气处理操作实习仿真软件

垃圾处理厂废气处理工艺包含NOx控制系统、半干洗烟塔系统、熟石灰及活性炭喷射系统、袋式除尘器系统工段。通过对垃圾焚烧废气处理工艺的开停车、正常运营维护及工艺常见事故处理,让学员掌握对工艺的理解,提高实际生产中的事故处理能力。培训内容如下:正常工况、开车工况、停车工况、焚烧炉负荷降低、余热锅炉出口温度高、二噁英含量超标、炉膛温度异常、料层温度上升、尾气NOx超标、酸性气体SOxHCl超标等。

6、大气污染控制设备单元仿真软件

该软件主要针对大气污染控制设备单元应知理论知识学习、实际操作培训。通过正常运营维护及工艺常见事故处理,让学员掌握对大气污染控制部分设备工艺的理解,提高实际生产中事故处理能力,通过对设备应知理论先关知识学习,了解设备理论知识。本软件包括5个仿真单元:焚烧炉工艺仿真、半干式洗烟塔工艺仿真、除尘器工艺仿真、活性炭喷射系统工艺仿真、石灰浆供应系统工艺仿真。

7、镍钴生产工艺仿真软件

镍钴冶炼工艺仿真软件以国内某大型国有企业的镍生产工艺为原型,包含:镍钴矿的高压酸浸、循环浸出及矿浆中和、CCD洗涤等3个单元的工艺内容操作,涵盖了镍钴冶炼过程中大部分的操作内容,对于学员了解基本原理,认识设备,掌握镍钴冶炼的相关操作和强化安全意识有很好的帮助。

8、火法制铜仿真软件

火法冶金是生产铜的主要方法,目前世界上80%的铜是用火法冶金生产的。该软件通过模拟配料系统进料、艾萨炉操作、电炉贫化操作、转炉操作、电解车间操作等6个车间操作内容,从而让学生掌握硫化铜矿火法制铜工艺中的造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼和阳极铜电解精炼过程。

9、甲醇3D认知生产仿真软件

该仿真软件利用虚拟现实技术,以3D形式模拟煤制甲醇工厂环境和操作过程。该工艺过程主要包括甲醇合成工段和精制工段。学员可以根据自己的需要选择不同岗位进行培训,如值班长、安全员、内操作工、外操作工等,为学员工作适应不同岗位提供基础。通过该软件的学习,能够提高学生对化工厂的工艺流程、设备布置、化工生产技术的理解能力,巩固所学的理论知识,加强学生的工厂设计能力。

10、丙烯酸甲酯仿真工厂

甲基丙烯酸甲酯虚拟仿真工厂是以真实工厂的布局、工艺流程和工艺设备为设计基础,进行一定比例的微缩,布置在专用的培训教室内。主要由仿真软件(DCS3D、化工安全应急演练系统、移动端的知识点管理系统、典型化工装置拆装及原理三维软件、危险源辨识系统、评价系统、综合实训管理系统)、中控室、仿真硬件设备、数据测控通讯系统及其它附属辅助设备组成。整套装置不走物料,以流程及工艺仿真软件为核心,模拟实际工业生产。该工艺过程以甲基丙烯酸和甲醇为原料生产甲基丙烯酸甲酯,主要包括:合成、丙烯酸回收、醇萃取及回收、醇拔头、酯精制等几个工段。整套装置充分利用现代科技手段,有利于学生对相关专业知识的学习产生兴趣。通过对丙烯酸甲酯仿真工厂的操作培训,能够加强学生对实际工厂的认识,提高学生的安全意识及常见故障的识别和处理能力,巩固所学的理论知识,加强学生的生产操作能力。