實驗簡介

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的人才培養(yǎng)，越來越重視可再生能源在建筑環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，生物質(zhì)燃氣是未來“零碳”建筑的重要能源供給。面向綠色建筑的發(fā)展以及可再生能源利用技術(shù)，急需培養(yǎng)一批具有工程實踐能力的本專業(yè)專門人才。建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，《建筑環(huán)境能源工程》、《燃氣工程》等是重要專業(yè)課程，生物質(zhì)燃氣制備是重要的實驗內(nèi)容。江蘇大學(xué)能源與動力工程學(xué)院建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)，依托國家級、省級重點學(xué)科實驗室，以及國家級實驗教學(xué)示范中心的資源優(yōu)勢，具有一流的實驗軟硬件條件和師資隊伍。項目將生物質(zhì)氣化內(nèi)部反應(yīng)過程與外部氣化結(jié)果有機關(guān)聯(lián)，突破傳統(tǒng)實驗局限，基于氣化目標反演參數(shù)方案，創(chuàng)新了實驗教學(xué)設(shè)計；項目強調(diào)知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性、最新技術(shù)的同步性、實驗?zāi)Ｊ降奶骄啃?，促進了理論與實踐更緊密的結(jié)合，實現(xiàn)了多元化能力培養(yǎng)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)需求。

設(shè)計原則

本虛擬仿真實驗平臺主要綜合采用可視化法、控制變量法、目標設(shè)定尋優(yōu)的多種實驗方法進行設(shè)計，具體實驗包含三個主模塊：系統(tǒng)功能與過程可視、氣化過程參數(shù)控制、燃氣目標反演參數(shù)。（1）可視化方法對生物質(zhì)氣化流程、各組件的功能及氣化爐內(nèi)部過程實現(xiàn)可視化，使學(xué)生掌握生物質(zhì)氣化爐的操作流程與運行控制流程，明確各個組件的結(jié)構(gòu)和功能，同時運用實驗和模擬計算結(jié)果，再現(xiàn)氣化內(nèi)部過程，使學(xué)生理解生物質(zhì)氣化過程的工作原理和單顆粒生物質(zhì)原料氣化過程的形態(tài)變化。（2）控制變量法控制調(diào)控重要氣化參數(shù)：不同入口空氣量、水蒸氣量和氣化溫度，實現(xiàn)氣化過程分區(qū)溫度、層高度的變化，得到對應(yīng)生物質(zhì)氣化產(chǎn)氣量、LHV的變化規(guī)律，使學(xué)生全面掌握過程參數(shù)與生物質(zhì)氣化產(chǎn)物之間的影響規(guī)律。（3）目標設(shè)定反演法設(shè)計重要指標參數(shù)：產(chǎn)物富氫量，CH4含量以及經(jīng)濟性等指標，結(jié)合調(diào)控參數(shù)，尋求滿足氣化目標要求參數(shù)設(shè)置與運行條件，從而使學(xué)生自主探究后得到“產(chǎn)物富氫”、“氣化組分期望”、“燃氣經(jīng)濟性”的運行參數(shù)。 

課程目的

學(xué)生通過完成本虛擬仿真實驗項目，能夠達到以下實驗?zāi)康模?/span>（1）加深對《建筑環(huán)境能源工程》、《燃氣工程》等相關(guān)專業(yè)核心課程中生物質(zhì)氣化與可燃氣制備相關(guān)理論知識的理解與掌握；（2）掌握大型生物質(zhì)氣化燃氣制備工廠的典型操作流程與各種核心關(guān)鍵設(shè)備的原理、結(jié)構(gòu)與功能；（3）掌握生物質(zhì)氣化過程中氣化爐內(nèi)部的氣化反應(yīng)原理與反應(yīng)特性，掌握變參數(shù)實驗條件下氣化爐內(nèi)溫度和各分區(qū)層高的動態(tài)自平衡變化特性；（4）熟練掌握氣化系統(tǒng)工況調(diào)整與運行參數(shù)操控方法，探究不同入爐空氣量、水蒸氣量和氣化溫度等條件下，生物質(zhì)燃氣組分的變化規(guī)律；（5）掌握生物質(zhì)燃氣制備過程評價方法，掌握圍繞燃氣指標進行實驗方案設(shè)計，探究通過氣化參數(shù)調(diào)整獲得既定目標的氣化工藝優(yōu)化參數(shù)。（6）培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、動手操作實踐能力以及探究思維能力。 

實驗要求

（1）專業(yè)與年級要求本虛擬仿真實驗主要面向建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程、新能源科學(xué)與工程等專業(yè)的本科三、四年級學(xué)生。目標是從生物質(zhì)氣化角度讓學(xué)生了解農(nóng)村新能源開發(fā)利用等方面的基本理論與基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生具有獨立獲得知識、信息處理和創(chuàng)新的基本能力，有利于學(xué)生將所學(xué)理論和技能進行綜合運用與發(fā)揮，提高系統(tǒng)地分析和解決實際問題的綜合能力。（2）基本知識和能力要求先修課程：建筑環(huán)境能源工程，燃氣工程，生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理與技術(shù)，生物質(zhì)化學(xué)與利用，固體廢棄物處理與資源化利用等。能力要求：掌握生物質(zhì)熱解氣化的基本原理，熟悉氣化爐、鍋爐、蒸汽輪機等開停機操作，對生物質(zhì)開發(fā)利用等技術(shù)有一定的了解，具有一定的計算機軟件操作基礎(chǔ)，具有一定的數(shù)據(jù)邏輯分析能力。