深入研究热泵热水器领域的工 质替代和部件优化，采用环保新工质，为提高蓄热效率、机组性能和新产品的产 业化提供可靠的理论依据。

成果简介：本项研究的应用领域为板带热轧，重点是热轧中厚板领域。板厚 控制、板形控制、轧制节奏控制、轧制温度控制及轧制规程自动生成与自动 修正等是热轧板带特别是热轧中厚板轧制过程中的关键技术和重要科学问 题。本研究运用的重要理论基础和技术包括现代控制理论、最优控制理论、 系统辨识理论和计算机控制与优化技术等。将上述理论与热轧液压自动厚度 控制(HAGC)系统研究与应用，轧制过程建模、仿真与优化控制研究，热轧规 程动态设定与自学习研究紧密结合

1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备，也是最主要的耗能单元，反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成，其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系，而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性，以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰，都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术，通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合，使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性，降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥，而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性，这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式，当系统受到干扰时，很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移，造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此，在传统控制模式的基础上，探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论，对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题，切实提高系统运行品质，有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所，经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术，可根据不同体系的特殊要求，实现不同工况反应与精馏的最佳匹配，解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上，研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论，提出反应与精馏强化过程一体化设计思想，对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术： （1）反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上，采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法，合理选择过程被控变量和操作变量配对模式，运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案，采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试，并根据实际工艺扰动情况，通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值，评价传统控制模式闭环系统性能，在此基础上，改进自动控制方案设计，确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 （2）生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整，负荷的变化将可能引起系统工况的波动，产品质量下降，能耗增加等问题，甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法，实现反应与分离能力动态协同调控；本项目在多变量基础控制系统上，在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块，分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制（Error tolerant DMC）与传统控制相融合方法，实现反应能力与分离能力动态协同调控，使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调，导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中，对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量，采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型，实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 （3）反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上，开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中，是以能耗和操作成本最小为优化目标，以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件，采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算，给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案，采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹，通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节，使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值，实现工况优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性，从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程，融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术，采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线，如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究，并将项目成果融合，开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计，研制一套流程模拟综合实验平台，进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 （1）针对反应与精馏强化过程，在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移，导致集成优势难以充分发挥工程问题，项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论，在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节，确保系统维持高品质运行特性。 （2）项目沿着学科交叉与融合方向，将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合，提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想，并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究，解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题，发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。

目前主流的抗菌膜制备方法是在基膜表面接枝抗菌物质，常用的抗菌材料包括氧化石墨烯、碳纳米管、抗菌聚合物、金属离子等，但这些材料普遍存在着接枝方式复杂，且对环境有危害的缺陷。相比而言，季铵盐类抗菌剂具有抗菌效果好，环境友好等特点，目前水溶性的小分子或高分子季铵盐抗菌剂已经广泛应用于水处理、食品、医疗卫生和包装材料等领域。然而，将季铵化合物直接接枝到膜表面所制备的抗菌膜仍存在制备流程复杂，成本较高等问题，这也使得目前开发的大部分季铵盐功能膜无法大规模应用于实际水处理系统。因此，为解决以上问题，开发新型亲水抗菌功膜的制备方法是目前业内所亟需的。 本成果中提出的制备方法将氯甲基化聚合物制备为中空纤维多孔膜，并制作为管壳式膜组件，之后采用过滤操作模式直接将叔胺化合物接枝到组件中的中空纤维膜丝上，从而制备出具有优良抗菌性能的季铵化功能膜组件。该制备方法简单便捷，且接枝稳定性高，适合长期大规模应用于实际膜法水处理体系中，且制备的超滤膜具有良好的亲水性和抗菌性。抗菌膜制备简单便捷，常温常压过滤操作即可完成接枝，且接枝稳定性高，成本低，对水体中微生物去除率99.9%以上，尤其能抑制微生物在膜上（内外表面，孔道壁面）生长。 图1.性能参数

“火电厂厂级运行性能在线诊断及优化控制系统”从火电厂全厂整体综合优化运行的角度出发，通过对其所属多台机组的运行状态进行连续监视、经济分析、在线诊断以及优化控制，达到稳定、节能的目的。本项目由西安热工研究院和华北电力大学共同协作完成并获2005中国电力科学技术一等奖。 本项目创建了一套完整的技术体系，包括从全厂整体综合优化运行系统的概念、定位、理论方法、关键技术到应用软件开发、系统集成、示范和推广应用。研制成功具有自主知识产权的"火电厂厂级运行性能在线诊断及优化控制系统"（SIS）。

乙烯工业是石油化学工业的龙头，裂解炉又是乙烯生产装置的核心，其运行效率与整个乙 烯装置效益直接相关；同时，一个工业乙烯装置的裂解炉区通常由多台裂解炉组成，不同裂解 炉又可以裂解不同属性的油品，且裂解性能各异。本项目以工业乙烯裂解炉炉群为研究对象， 研究不同裂解炉在不同运行周期裂解各种油品的运行性能，结合裂解反应机理、热传递模型和 结焦特性，采用运行机理和数据驱动相融合技术，建立了裂解收率预测模型、热效率预测模 型、燃料气预测模型及运行周期预测模型等；结合智能优化算法，以关键产品收率和经济效益 为优化目标，进一步构建了裂解炉炉群负荷分配的优化模型和计算方法，实现不同操作工况下 对裂解炉炉群负荷的实时优化分配；此外，结合网页编程技术，实现了对乙烯裂解炉炉群中每 台裂解炉运行状态的实时监控和用户交互功能。现场实施表明，裂解炉炉群负荷调度和分配优 化技术能够显著提高裂解炉炉群的整体运行水平和总体经济效益。

蜜环菌(Armillaria spp.)属于担子菌门,伞菌目,白蘑科,蜜环菌属.在世界各大洲均有分布,在我国主要分布在黑龙江,吉林,辽宁,内蒙古等省区.蜜环菌是与传统中草药天麻(Gastrodia elata Blume)共生的著名食药兼用的真菌.多年来,经大量的试验研究表明,蜜环菌的菌丝体和发酵液均具有较强的催眠,抗惊厥,抗缺氧等神经调节功能和脑保护功能,还具有增加心,脑血管血流量,增强机体免疫调节功能等生理活性.尤其是在催眠,抗惊厥,抗缺氧和调节心,脑血管功能等方面具有与天麻相同的药理活性.因此,20世纪70年代开始,在对蜜环茵生理活性和化学成分研究,以及蜜环菌的深层发酵工艺和系列制剂的开发等方面引起了中国和世界许多国家的重视,取得了大量研究成果,开发生产出多种蜜环菌制剂. 蜜环菌中含有丰富的化学成分,通过对蜜环菌菌丝体和发酵液的化学成分的系统研究,分离得到了蜜环菌多糖,蜜环菌素等倍半萜类化合物和嘌呤类化合物等多种生理活性物质,并对这些化合物的理化特性和生物学活性进行了较细致的研究.由于野生天麻在我国的资源有限,栽培天麻虽已获得成功,但因受到各种条件影响,其生长周期长,并且必须有蜜环菌作为萌发菌和营养供体,技术要求严格,生产成本高,价格贵,难以满足人们保健和临床用药的需求.以蜜环菌及其发酵产物替代天麻,来解决天麻供应不足,保护野生天麻资源等问题,是一条行之有效的资源

本项目主要创新有： 针对火电厂生产运行对网络信息系统安全性的要求，首次提出并实现了三级可靠性、二级安全性发电厂网络结构；开发了“基于单向物理链路的网络数据传输隔离装置”，解决了火电厂监控信息网络的安全性问题。 提出了DCS＋SIS＋MIS的火电厂厂级运行监控及生产管理的新模式，已成为我国火电厂设计的典型配置方式；开发了成套应用功能软件，推动了火电厂自动化信息化技术的跨越。 提出了热力系统经济性分析的小扰动理论；改进了汽轮机变工况经典理论中的弗留格尔公式；采用热力系统拓扑结构矩阵分析法和顺序扰动解除法，提高了热力系统经济分析的准确性。 提出了回路级优化控制的鲁棒控制器设计方法、机组级优化控制的模糊多模型协调控制方法和厂级优化控制的多约束负荷优化分配方法，实现了全厂的整体优化控制。 提出了基于统计模型的设备状态在线监测与劣化分析理论方法，实现了设备的故障预警和运行故障的在线诊断。提出了基于JIT（Just In Time）模式的火电厂设备缺陷管理方法，实现了设备缺陷处理流程的自动化。 有效地利用火电机组运行实时、历史数据，采用数据挖掘、信息重构等软测量技术，解决风量、烟气含氧量等参数难以测量的问题，用于机组运行性能在线诊断及优化控制。 本项目属自主研发，并拥有自主知识产权。经中国电机工程学会组织鉴定后，实现了科研成果的产业化。本系统极大促进了电力企业信息化、现代化建设，显著提升了发电企业核心竞争力。

本项目以选矿过程增产、节能、降耗和减少污染为目标，实现了三项工艺控制技术创新，构建了一个信息化网络控制平台，主要内容如下：1）首次实现了基于在线粒度检测的球磨机粒度闭环控制。采用多变量解耦控制结合专家控制的方法，使磨矿粒度稳定在±2%范围内。而传统的通过控制浓度间接控制粒度的工艺方法，粒度波动范围可达±10%，显著提高了粒度控制效果。2）通过自寻优算法，实现磨机负荷的最佳控制。自系统2001年投入运行起，经过不断调整，3年中设备台时产量每年提高8%以上，吨矿耗电量、耗水量和钢球消耗量共降低8%以上，抛尾量共降低4%以上。3）采用模糊控制技术和变频技术，实现了高压大功率破碎机负荷优化，及多段破碎负荷平衡控制。平均节能7%以上，降低备件消耗6%以上。4）构建了一个信息化网络控制平台，实现了跨多个生产车间、跨不同系列集散控制系统、跨多期自动化工程的网络化系统的信息集成。