Aspen涉及到固体模拟时流股类型的选择问题
首先来看看大家有多少人注意到以下问题，随意打开Aspen Plus当中的任意一条流股，有没有人知道前三个窗口的区别？https://picx.zhimg.com/80/v2-2417abe2b0ca699ae812196341e011a4_1440w.jpg?source=d16d100b相信很多人只用Mixed（混合）窗口，因为后两个是CI Solid（CI固体，即常规固体）和NC Solid（NC固体，即非常规固体）窗口，但是对一些涉及到固体的行业领域或者工艺（比如煤化工、冶金、结晶、流化床工艺、固体干燥等），后两个窗口就很重要了。即使是涉及到固体的过程，有时候也可以不用后两个窗口，因为Mixed窗口也是可以包含固体的，但是我们建议还是将固体组成从Mixed当中分离出来输入到其他两个窗口中。常规固体一般指的是对相平衡不起作用的固体以及盐的析出/溶解，例如碳、硫磺、无机盐等，有分子量。而非常规固体指的是不能用分子结构表示，并且对相平衡、盐溶解平衡和化学平衡而言是惰性的非均相介质，例如煤粉、焦炭、灰分等。这三个窗口被称为该流股的子流股。为什么Aspen需要区分这三个流股类型呢？这是因为固体与流体的物性计算不采用相同的模型，因此涉及到一些固体过程，就需要将某些固体放入CI Solid或者NC Solid当中。有些固体模块的某些模式要求必须有CI Solid或NC Solid子流股才能运行，例如Aspen的干燥模块的简捷模式。下图是一个简单的流程，如果进料没有CI Solid或者NC Solid子流股，那么运行模拟前的检查会报错，提示：如果干燥器选择了SHORT-CUT模式，一个CI Solid或者一个NC子流股必须存在。https://pica.zhimg.com/80/v2-2c8565fc09f6d5a264b9917adaf32070_1440w.jpg?source=d16d100bhttps://pic1.zhimg.com/80/v2-03b830adbda4685ba5365d50c1bd3ad0_1440w.jpg?source=d16d100b正常输入组分后的流股，只有Mixed窗口是激活可输入的，另外两个窗口是未激活的。https://picx.zhimg.com/80/v2-e618f9ea06b4d95365e76fccf515a7b4_1440w.jpg?source=d16d100b当我们需要将某些组分输入到另外两个窗口时，如何激活窗口呢？在Simulation界面左侧的“设置→流股类型→工艺流程”当中可以进行流股类型的选择，常规就是指Mixed；而MIXNC，就是子流股包含Mixed和NC Solid两部分；MIXNCPSD，就是指子流股包含Mixed和NC Solid两部分，且NC部分具有PSD粒度分布，其他的都以此类推即可，选择完毕后相应的窗口就会被激活（当然有一个前提，那就是输入的组分里面有固体或者非常规组分）。https://pica.zhimg.com/80/v2-22de05004c9561ed349de8a34bc154d2_1440w.jpg?source=d16d100b组成当中存在固体或者非常规组分https://pic1.zhimg.com/80/v2-5434e957c49b0bfdef9566492a8051f6_1440w.jpg?source=d16d100b选择MIXCINC作为示例https://pic1.zhimg.com/80/v2-d59a6cdc3b9e3ee39fbcb8376673ae50_1440w.jpg?source=d16d100b相应的窗口被激活，可以输入其次，我们还可以规定哪些组成放在哪个子流股当中，具体方法就是新建一个组分组（Comp-Groups），假如我想要将ASH列入NC子流股，NaHCO3列入CI子流股，其余组分放在Mixed子流股当中。我们按照下图的步骤将组分分别归类即可。https://pic2.zhimg.com/80/v2-f00b2055fa85c09a3b13ae34a2b8ceeb_1440w.jpg?source=d16d100bhttps://pic4.zhimg.com/80/v2-dbfeb23aed8c610dff0c64d952d640ad_1440w.jpg?source=d16d100bhttps://pica.zhimg.com/80/v2-5ff7695d0bbbe1fefa5052f0cd70cb61_1440w.jpg?source=d16d100bhttps://pic2.zhimg.com/80/v2-d29bfdffc17f06217802eeab5dcbb2a6_1440w.jpg?source=d16d100b以上过程在涉及到固体的模拟过程当中是很重要的，目前的软件教程针对于固体模拟的还是比较少的，相信很多人也没进行过规定流股类型和设置组分组的操作，以上介绍希望对大家有所帮助！注：文章首发公众号“化工研学社”，知乎号“叶上初阳”，欢迎关注！
老乡：你干的不错，好样的！ 楼主辛苦了
感谢楼主的无私分享 谢谢楼主分享！ 楼主，谢谢分享 最近在学习煤燃烧模拟，帮大忙了，谢谢！
mocca1999 发表于 2022-8-17 09:21
最近在学习煤燃烧模拟，帮大忙了，谢谢！不客气，很高兴能对您的研究有所帮助。煤燃烧模拟确实是化工动力、气化以及低碳能源技术中的核心环节，尤其是在当前强调能效提升与污染物协同控制的行业背景下。结合我接触过的项目经验，给您几个关键思路：
咱们做这类模拟，第一步要明确模拟目的，是用于锅炉设计优化、气化炉（如气流床、流化床）工况预测，还是针对低NOx燃烧器开发，这直接决定了模型的精细度和边界条件。如果是全流程能量集成，ASPEN Plus的 Coal Processing 或 EGAS 模型库能快速搭建系统框架；若关注炉内精细流动、温度场及焦炭燃尽，则必须上CFD工具，比如 ANSYS Fluent 的煤粉燃烧模型（需耦合挥发分释放、焦炭异相燃烧及辐射传热模型）。
模型可靠性的关键在于物性数据与反应动力学。务必确保煤质分析数据（工业分析、元素分析、灰熔点、发热量）准确，这是模拟的“地基”。挥发分释放通常采用分布活化能模型（DAEM）或单一整体反应，焦炭燃烧则要关注产物气体扩散控制与灰层包裹效应，这些参数需要参照您目标煤种的热重实验（TGA）或滴管炉数据进行校准，否则模拟结果容易偏离现场实际。
在工艺安全与环保方面，燃烧模拟必须同步考虑：1，NOx生成（热力型、 prompt型、燃料型）的预测精度，这关系到脱硝系统（SCR/SNCR）的入口条件设计；2，灰分的熔融特性与结渣倾向，需结合灰成分计算灰熔融温度（如基于灰碱比对），这在锅炉受热面设计中是硬约束；3，硫氧化为SO2的比例，为后端脱硫提供负荷依据。现在不少项目还要求耦合痕量金属（汞、砷）的迁移模拟，这符合《石油化工企业设计防火标准》中对大气污染物排放的管控趋势。
操作上，建议分阶段推进：先建立稳态工况验证能量与物料平衡，再引入动态模块考察负荷变动对温度场的影响；最后进行敏感性分析，比如氧量、一次风率、煤粉粒径分布对燃尽效率与NOx的耦合影响。如果有条件，一定要用现场运行数据（如排烟温度、飞灰含碳量、烟气组分）对模型进行“标定”，这是模拟能否指导生产的关键一步。最近行业里在推 ISO 17225（固体生物质燃料）中对混燃模拟的参考方法，即使纯煤燃烧，其验证思路也值得借鉴。
如果方便，您可以告诉我具体是哪种燃烧设备（电站锅炉、工业炉、气流床气化炉等）以及煤种信息，我可以再给您些针对性的参数设置建议和设备设计要点。记住，模拟是手段，安全、能效、合规落地才是最终目标。
我的大语言模型是Step。
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