清华大学能动系是我国培养能源动力系统领域高级人才的重要基地之一,动力工程及工程热物理实验教学中心是国家级教学示范中心。 火力发电厂作为国家能源最重要的组成部分,具有系统复杂、高风险、高消耗等显著特点,是热能与动力专业教学的重点和难点之一,火力发电厂属于超大型设备,目前各大高校都无法开设大型燃煤机组燃烧的实验课程,现场参观仅能看到设备外壳轮廓,内部结构仍没有感官认识,由于涉及生产安全,燃烧操作控制更无从谈起,所以至今还无法通过现场或实验室在线方式,达到认识了解相关设备结构、系统组成、工作机理和运行方式的效果。

本项目的最大特色是通过三维虚拟仿真技术,真实再现火电站燃烧系统设备结构、系统组成、工作原理、运行方式等,解决理论教学、生产实习和仿真实习等相关教学实践盲区,以目前国内最大的单机容量机组为原型,进行建模仿真,将燃烧系统的教学重点和难点融入实际场景。根据实际电站的流程和特点,我们设计了电站整体认识、燃烧系统工作原理、燃烧调节三大模块的教学内容,针对燃烧系统,设计了包括经济性、环保性、安全性、操作熟练度等指标在内的操作评价指标,实验操作包括燃烧器摆角控制、炉膛负压调节、过量空气控制等内容。

由专业人员预先编制过程数学模型,进行仿真计算,学生通过反复虚拟操作,全面深刻认识和理解燃煤电站燃烧系统调节的操作过程和安全注意事项,理解锅炉燃烧系统的工作原理,达到现实教学中无法达到的教学效果。