大气治理虚拟仿真软件合集：从VOCs治理到超低排放的三款实训平台

2026 年，大气污染防治的政策约束明显加密。

7 月 3 日，国务院印发《美丽中国建设“十五五”规划》，明确“研究制修订重点产品 VOCs 含量限值强制性国家标准，推动 VOCs 源头替代和全流程治理”，同时要求“深入推进水泥、焦化等重点行业超低排放改造”“实施低效失效大气污染治理设施排查整治”。
7 月 8 日，财政部、税务总局、生态环境部联合印发《征收挥发性有机物环境保护税试点实施办法》，把 VOCs 整体作为一类大气污染物单独征收环境保护税，税额幅度为每污染当量 8 元至 12 元、污染当量值 0.95 千克，首批纳入印刷业、石油煤炭及其他燃料加工业、化学原料和化学制品制造业、医药制造业、炼铁炼钢业、通用设备制造业、专用设备制造业、汽车制造业等行业。
8 月 15 日，《中华人民共和国生态环境法典》正式施行。其大气污染防治分编进一步收紧 VOCs 监管：监管范围从传统有机溶剂扩展到含 VOCs 的原辅材料与产品，建立低挥发性有机物产品标识制度，并要求化工、涂装、印刷等企业落实设备密闭、泄漏检测与修复、废气收集治理设施常态化运行。

政策之下，“会治理”正在变成环保、化工、能源类专业学生与一线运维人员的硬性门槛。但真实的烟气治理装置投资大、流程长、危险源集中——氨区涉氨、静电除尘涉高压、脱硫系统涉高温浆液与腐蚀性介质，学生很难在真设备上反复试错，院校也难以承受误操作的代价。

北京欧倍尔针对这一矛盾，推出了覆盖 VOCs 治理、脱硫脱硝、静电除尘 三条主流技术路线的虚拟仿真软件，把工厂级工艺流程、控制逻辑与考核体系搬进课堂。本文基于三份官方操作手册，逐一拆解其功能与教学价值。

一、VOCs 废气处理 3D 仿真软件

该软件以 3D 虚拟现实技术还原一套 蓄热式催化燃烧（RCO） 装置，设计处理规模 2400000 m³/d，由多级过滤器、活性炭吸附器、三床式 RCO 及附属构筑物组成，学生在 PC 端即可完成从吸附开车到催化循环调整的完整操作。

3D 仿真场景中的 2 号控制柜操作界面

1、工艺原理

RCO 是在蓄热式焚烧（RTO）基础上发展起来的燃烧处理技术。两者最大差别在氧化温度：RTO 需要 800 ℃ 以上高温，且会产生 NOx 二次污染物；RCO 只需 300～500 ℃，因此更节能、更安全，且完全不产生 NOx。

其热回收属于热再生型，利用陶瓷材料的高热传导系数作为热交换介质。蓄热催化床分为八等份，其中三份进气区、三份排气区、一份吹扫区、一份盲区；通过蓄热床旋转，各区的陶瓷填充床轮流完成加热、冷却、净化步骤，完成气体净化并回收热量。净化效率一般可达 99% 以上，热回收效率一般可达 90% 以上，明显高于催化燃烧的 30%—50% 与直接焚烧的 50%—70%。

RCO 工艺流程图

2、排放标准设定

软件以山东省地方标准《DB37/2801.6-2018 挥发性有机物排放标准 第 6 部分：有机化工行业》为设计依据，设计总进气污染物浓度 210 mg/m³，处理后需满足：苯 ≤2、甲苯 ≤5、二甲苯 ≤8、VOCs ≤60、颗粒物 ≤2 mg/m³。

3、四个操作工况

• 吸附开车：调整活性炭吸附器工段阀门开关状态，依次打开 A—D 吸附器进出口切断阀并保持 E 关闭，启动吸附风机，稳定各仪表示数（PDIA 0101—0103 约 6000 Pa、FI 0102 约 80000 m³/h、TIA 0103 约 30 ℃ 等）。

• 脱附开车：切换至 E 吸附器运行，打开脱附进出口切断阀与脱附新风阀，调节高温风阀与混风罐新风阀开度，脱附 2 小时后保持有机废气在三床式 RCO 中循环，前 3 小时稳定脱附温度在 90～100 ℃。

• 催化循环调整：在三床式 RCO 的 A/B/C 床之间切换进气阀、出气阀与吹扫阀，吹扫残留脱附气，实现蓄热床的连续净化。

• 吸附恢复：关闭脱附回路，重新打开 A 吸附器进出口阀，关闭高温风阀与混风阀，稳定各温度与浓度示数至设定区间。

DCS 控制系统界面

智能评分系统

4、DCS 与评分体系

软件配套 DCS 控制系统，左上角搜索框可直接检索阀门、仪表位号，左下角图例按钮可查看不同管道类型，亦可点击左右侧箭头或上方分页按钮切换页面。智能评分系统按工况逐条记录操作得分（如“打开阀门 YV 0102A”“保持阀门 YV 0103E 关闭”），支持查看成绩与打印。

5、适用场景：环境工程、化学工程、材料类专业的“大气污染控制工程”“有机废气治理”课程实训，以及涉 VOCs 企业的岗前培训。

二、脱硫脱硝 3D 实训教学资源

如果说第一款软件聚焦单一治理技术，这一款则面向燃煤电厂烟气的综合治理链条，采用 SCR 脱硝 + 静电除尘 + 湿法脱硫 + 湿式静电除尘 的组合工艺，完整再现烟气处理的操作过程与物料转化效果。

3D 实训场景与在线监测面板

1、工艺核心

• SCR 脱硝：以氨气为还原剂。氨水由槽罐车运至电厂氨区，存储于液氨储罐，经液氨蒸发器与蒸汽换热后暂存于氨气缓冲罐，与空气混合稀释至 5% 含量后喷入反应器，在催化剂作用下将氮氧化物还原为氮气，脱硝效率可达 85% 以上。通过蒸汽吹灰清除催化剂及反应器内积灰。

• 静电除尘：脱硝后的烟气经空预器降温至 100 ℃ 左右进入静电除尘器，电场电流电压可达 1.5 A/72 kV，含尘烟气经高压电场电离使尘粒荷电，在电场力作用下沉积于集尘极，除尘效率可达 88% 以上。

• 湿法脱硫：石灰石浆液经供浆泵送入吸收塔，与增压后的烟气接触反应吸收 SO₂ 生成亚硫酸钙，经氧化空气氧化生成石膏浆液，可去除烟气中 95% 以上的含硫组分。

• 石膏脱水：石膏排出泵将浆液送入脱水系统，石膏旋流器作为一级脱水装置，底流含固量达 45%—50%；溢流液含固量约 1%—3%，可作为晶种返回吸收塔促进石膏颗粒生长。旋流器底流进入真空皮带脱水机进一步脱水至湿度小于 10%。

• 湿式静电除尘：处理含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味与 PM2.5。在保证入口浓度低于 18 mg/Nm³ 的条件下，烟气出口粉尘浓度低于 5 mg/m³，达到超低排放标准。顶部喷淋间歇运行冲洗极板，冲洗周期约 1 次/天，冲洗水压力大于 0.25 MPa。

2、十个操作阶段

系统运行前准备与锅炉运行 → 氨区工段启动 → SCR 脱硝工段启动 → 电除尘工段启动 → 脱硫制浆系统 → 吸收塔进浆 → 脱硫工段启动 → 石膏脱水工段启动 → 湿式静电除尘工段启动 → 大气污染物扩散模拟。过程中需根据煤种（褐煤／烟煤／无烟煤）调节氨气流量、循环泵开度等关键参数。

氨区工段 DCS 画面

3、大气污染物扩散模拟

软件参照《环境影响评价技术导则—大气环境》（HJ/T 2.2-93）与《大气污染控制工程》中的浓度计算方法，让学生利用污染物排放率、烟气抬升、风向、风速等参数，计算距烟囱 4000 m 内、每间隔 500 m 的地面轴线浓度分布，涵盖粉尘、SO₂、NOx 三类污染物，直观体现污染物向下风向扩散的规律。

烟囱工段污染物扩散模拟界面

4、事故处理训练

软件内置五类异常工况处置：吸收塔搅拌器异常检修、烟气污染物排放浓度超标应对调整（需在 10 分钟内解决）、SCR 吹灰装置启动、静电除尘器灰斗排灰（灰量超 65% 开阀、低于 5% 关阀）、湿式电除尘极板冲洗。以“超标应对”为例，要求 NOx 排放不超过 50 mg/m³、粉尘不超过 5 mg/m³、SO₂ 不超过 35 mg/m³。

5、双模式教学设计

软件设置“认知操作”与“生产操作”两个板块：认知模式面向初学者，通过设备工段介绍触发知识点、动画与特效，掌握设备运行过程与原理；生产操作需在认知操作基础上进行，训练设备操作过程与污染物去除影响因素的调节，加深对工艺的理解。

6、适用场景：环境工程、能源与动力工程、化学工程专业的“大气污染控制工程”“电厂烟气脱硫脱硝技术”课程实训，也可用于燃煤电厂运行人员的仿真培训。

三、板式静电除尘实验 3D 虚拟仿真软件

第三款软件回到实验教学本位，围绕板式高压静电除尘器搭建了一套完整的效率测定实验，让学生通过改变电压、板极间距与入口风速，定量分析各因素对除尘效率的影响。

1、实验目的

• 观察电晕放电的外观形态；

• 掌握静电除尘器入口压力与风速、风量的关系；

• 了解影响电除尘器的重要因素，掌握除尘效率与板极电压、板极间距和风速之间的关系。

2、除尘原理

含尘气体通过高压静电场时发生电离，形成气体离子与电子并使粉尘荷电，荷电尘粒在电场力作用下趋向集尘极与放电极，带负电荷的尘粒与集尘极接触后失去电子、成为中性并粘附于集尘极表面；再借助振打装置使电极抖动，将尘粒脱落到灰斗。整个过程分四个阶段：气体电离、粉尘荷电、粉尘沉降、清灰。

静电除尘原理示意图

粒子荷电的两种形式

实验装置由进气管段（配动压测定环）、两片均流板、板式高压静电除尘器（含放电极、收尘极板、振动清灰电极及卸灰斗）、高压直流电源、风量调节阀与高压离心通风机组成。

3、五个实验项目

• 电除尘器风量测定：采用动压法计算管道内气体速度，建立伯努利方程求得流速与风量，建议至少记录八组数据。

• 空载 U-I 特性曲线测定：在板极间距 51 mm 条件下，从零位缓慢升压，观察除尘箱内现象变化，建议至少记录 12 组二次电压与二次电流数据。出现闪络或报警时须立即停止升压与供电。

• 调节电压对除尘效率的影响：启动起灰机，系统按风量自动将进口浓度控制为 0.8 g/m³，实时记录相同时长内的发尘量与集尘量，建议采集不少于 12 组。

• 不同板极间距对除尘效率的影响：在二次电压约 18 kV 下，依次将板极间距切换为 51 mm、103 mm、177 mm，分别采集数据。

• 不同入口风速对除尘效率的影响：在板极间距 51 mm、二次电压 18 kV 条件下，通过风量调节阀改变入口风速，建议采集 12 组以上数据。

除尘效率采用质量法测定，即同时测定一定时间内除尘器的发尘量与收尘量后计算得出。实验初始参数为：当地大气压 101.3 kPa、空气密度 1.293 kg/m³、粉尘浓度 800 mg/m³、管道内径 0.085 m。

3D 实验装置场景与菜单功能条

4、数据与报告闭环

软件提供文件管理、记录数据、查看图表、查看评分、实验分析、生成报告等完整功能链：学生记录数据后，系统自动生成散点图（如进口压力与气体流量特性关系图、空载 U-I 特性曲线），再通过思考题与扩展问题完成实验分析（共九题），最终一键生成实验报告。

实验评分界面

5、安全规范

实验前须确认：设备启动时电压先调至零位；实验进行时严禁触摸高压区；设备必须安全接地；粉尘传感器需定时清洁以保证测量精度；板式高压静电除尘实验含尘浓度不宜超过 30 g/m³。

6、适用场景：环境工程、环境监测专业的“大气污染控制工程实验”“除尘技术”课程实验，也可作为大学生创新实验与毕业设计的实训平台。

四、三款软件横向对比与选型建议

选型建议：若院校要构建“大气污染治理”课程群，可按“板式静电除尘实验（原理验证）→ 脱硫脱硝 3D 实训（系统集成）→ VOCs 废气处理（专项工艺）”的顺序部署——先通过静电除尘实验把除尘原理与效率测定做实，再用脱硫脱硝资源建立烟气综合治理的系统观，最后以 VOCs 软件完成有机废气专项工艺与环保税合规视角的延伸。

五、共性优势与结语

三款软件的共同价值在于：

• 安全前置：涉氨、高压电场、高温浆液等危险环节全部在虚拟环境中完成，规避了真实装置的安全风险与设备损耗。

• 高保真交互：3D 场景按工厂实际布局建模，支持 WASD 漫游、右键旋转、Q／E 调节视角，贴近实际软件操作习惯。

• 过程可重复：长流程、多参数的复杂操作可反复练习，教师可依据评分系统量化学习效果。

• 闭环完整：从工艺原理讲解、设备原理展示，到操作训练、事故处理、数据分析与报告生成，形成“学—练—考—评”的完整闭环。

• 政策贴合：VOCs 全过程治理、重点行业超低排放、治理设施常态化运行等要求，均可在这三款软件中找到对应的训练场景。