成果与项目的背景及主要用途： 本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术 途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到 节能、减排、增效、降耗的综合效果。 本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计 算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的 能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化 操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、 降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。 大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收， 本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守 恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外 部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的 20天津大学科技成果选编 21 能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度 考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。 随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生 了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。 主要包括： 1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 2. 工艺系统优化 3. 化工能量系统分析与集成优化 4 Total Site 能量系统优化 该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、 食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可 控制在 1 年以内，也可根据工厂要求控制在 3 年以内。 技术原理与工艺流程简介： （1） 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 采用数学及计算机技术对现场采集的数据进行分析，修正模型参数，建立与 现场操作数据基本吻合的机理模型，寻求对工艺及设备的深刻理解，诊断系统及 设备的潜力和瓶颈。 通过计算机模拟与标定计算，诊断装置与设备的潜力及存在的瓶颈因素，通 过少量的改造或操作优化，实现装置扩产或节能。 （2） 工艺系统优化 反应系统：采用夹点技术，有效利用反应热。对于吸热反应，则实现有效供 热。 精馏系统：优化精馏塔序列及回流比、采出量，采用夹点技术实现精馏塔内 部及外部能量系统的集成优化，以及多效精馏、热泵精馏、隔壁精馏等技术的优 化运用。 换热网络优化：通过夹点技术分析节能潜力，优化换热网络。对冷系统和热 系统采用。 设备强化：采用计算机模拟技术优化工艺操作及设备选型，通过选用高效分天津大学科技成果选编 离、换热、蒸汽回收装置实现设备强化。设备强化同时带来最小换热温差的变化， 进而，通过夹点技术，实现设备强化后的反应系统、精馏系统及换热网络的再优 化。部分装置的优化效果可达 40%以上。本技术若用于工艺包效果会更好。 （3） 化工能量系统分析与集成优化 含换热网络优化和蒸汽动力系统优化二项内容。通过夹点分析和换热网络优 化技术，实现对用热及用冷过程的优化，对新过程，一般可节能 2040%，对已 有过程，一般可节能 1030%。蒸汽动力系统优化含锅炉系统，蒸汽储能，热电 联产，燃料系统等的优化，节能效果在 1030%范围。 （4） Total Site 能量系统优化 以夹点技术为核心，从各装置的工艺优化入手，首先实现能量需求侧的优化， 然后对各装置进行夹点分析和换热网络优化，使能量回收达到最优，然后考虑各 装置之间的能量优化，最后是公用工程系统的能量优化。最终，做到全系统的能 量优化。Total Site 能量系统优化是工厂能量优化的最佳解决方案，可显著提高 系统能效。 技术水平及专利与获奖情况： 该技术具有近 30 年的研究历史，数千套装置的工业实践，是美国国家能源 署首推的过程工业节能减排先进技术。 本项目组自 2008 年与英国曼彻斯特大学过程集成中心（CPI）展开合作，在 近 20 年过程模拟优化研究基础上，消化吸收 CPI 的过程集成技术，经过 10 余个 工厂，近 30 套不同工业装置（涉及石油化工、煤化工、精细化工、食品工业、 制药工业、电力等过程）的工业实践，积累了丰富经验。 优化过的典型工业过程有： 20 万吨/年二甲醚装置优化 60 万吨/年煤制甲醇过程优化 10 万吨/年水玻璃生产过程优化 10 万吨/年白炭黑生产过程优化 2 万吨/年大豆制油过程优化 2 万吨/年大豆蛋白生产过程优化 22天津大学科技成果选编 120 万方/天天然气处理过程优化 150 万吨/年常减压装置优化 20 万吨/年催化裂化装置优化 4 万吨/年气分及 MTBE 装置优化 2 万吨/年 HFC125 装置优化 应用前景分析及效益预测： 系统优化的目标是降低能耗和企业的生产成本，同时，带来节能减排的社会 效益。 节能减排势在必行，系统优化是帮助企业提高技术水平，实现节能减排的有 效技术途径。 应用领域：石油化工、煤化工、精细化工、食品、制药、电力等行业 合作方式及条件：面议

成果介绍火电厂烟气脱硫系统是典型的多变量、非线性和大迟延被控对象。本系统综合利用基于小波分析的动态数据校正技术、基于扩增状态空间模型的多变量约束区间预测控制技术和不可测扰动补偿技术，通过控制氧化风机转速、循环泵转速和吸收剂流量，确保脱硫塔出口SO2浓度满足排放限值，同时把浆液pH控制在最优的范围内。技术创新点及参数现场应用结果表明，该系统可以在确保SO2达标排放的同时降低运行成本，使吸收剂耗量减少10[[[[%]]]]左右。

广泛应用于汽车等行业中的高速重载螺旋锥齿轮，由于其设计、制造与检测技术特别复杂，国内外对其动态性能的研究还不够充分。由于螺旋锥齿轮齿形复杂，经热处理与研磨后，齿面误差很大（达几十微米），是影响振动噪音的一个重要因素。本研究项目重点考虑到齿面形状与制造误差、以及齿面弹性变形等的影响，把齿面加载接触分析与周向振动模型结合起来，研究由轮齿的时变啮合刚度、轴系类刚度、齿面制造误差、安装误差而引起的齿轮内部激振机制，进而归纳为能预报齿轮振动大小的振动激振力的指标值。在设计阶段，可以应用本研究成果，为设计出低振动噪音的最佳齿面（最佳机床设定参数）提供理论基础。在制造过程中，能够对其振动激振力进行及时智能预报，并利用齿面测量仪对齿面精度进行控制，可以制造出低振动噪音的螺旋锥齿轮。 该成果功能： 可以进行理论齿面与有误差齿面的TCA与LTCA、齿面闪温分布、齿面接触线载荷分布、齿面接触应力分布、任一接触瞬时的齿根弯曲应力分布、振动激振力大小指标值。 适合于成形法、螺旋成形法与展成法加工的锥齿轮,也适合于渐开线齿轮。   该成果已经应用于日本与国内多家螺旋锥齿轮公司、渐开线齿轮公司与齿面测量仪公司。

拓扑分析：对应系统划分。 潮流：离线状态和在线状态潮流计算。 无功优化：分离线和在线无功优化，根据系统运行状况，正常状态下按网络损耗最小进行优化；重载状态下按电压水平最好进行无功优化；选用三种方法进行，即线性规划法、罚函数法、非线性规划的内点法。 系统电压、无功性能评价：本系统开发在任意优化断面下系统的电压、无功评价体系，主要包括各负荷母线的载荷能力、均匀程度，薄弱环节及应关注的关键负荷节点，并给出相应的调整措施。 输出结果：对应任意方式下无功控制量的调整结果，如变压器可调整的分接头，电容、电抗器的投切位置、发电机及调相机的无功输出，给出优化化前和优化后系统各母线的电压、网络损耗。 电力系统绘图方式送入、SCADA信息接收、原始数据修改。 运算或控制结果图文并茂。 配合状态估计可实时运行，配合在线潮流可在线运行。 系统应用业绩： 大庆电业局调度自动化系统 佳木斯供电局无功优化及电压管理系统 铜川供电局无功优化及电压管理系统

该软件是西安交大与东方锅炉股份有限公司于1997年开始合作开发的。2001年12月经鉴定认为：“该软件能满足现行钢结构设计规范的所有要求，并吸取了结构设计人员长期工程实践中积累的经验，优化结果符合工程实际。经工程实例测试表明，该软件优化方法有创新，优化效果明显，速度快，优化效率较高，完全可以满足大型锅炉构架优化设计要求，有广泛的应用前景和良好的社会、经济效

本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到节能、减排、增效、降耗的综合效果。本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收，本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。主要包括：1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断2. 工艺系统优化3. 化工能量系统分析与集成优化4 Total Site能量系统优化该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可控制在1年以内，也可根据工厂要求控制在3年以内

火电厂烟气脱硫系统是典型的多变量、非线性和大迟延被控对象。本系统综合利用基于小波分析的动态数据校正技术、基于扩增状态空间模型的多变量约束区间预测控制技术和不可测扰动补偿技术，通过控制氧化风机转速、循环泵转速和吸收剂流量，确保脱硫塔出口SO2浓度满足排放限值，同时把浆液pH控制在最优的范围内。 现场应用结果表明，该系统可以在确保SO2达标排放的同时降低运行成本，使吸收剂耗量减少10%左右。

从电器文明开始，短短一个世纪的时间，人类在科学探索的步伐上已经从工业进入了智能化的技术环境。随着物联网的发展，数据时代到来，各行各业也在争相抓住契机，利用新时代科技智能手段，帮助企业更好发展。其中，传感器技术的应用，为工业监测带来了新的惊喜。它在工业自动化系统的监测过程中，起到巨大作用，可以实时监测将监测到的信号经过转化后以数据的方式提供给人们，做到实时监测，确保工业自动化系统的正常运行。现阶段，监测工业机械运行一般使用振动传感、温振一体化传感器等，存在成本高、易误报、不能对早前故障进行监测等问题；而故障早期诊断对于维护设备安全、保障工业体系正常运转具有重要意义。 针对现有故障监测系统存在的问题，团队开发了基于声纹、振动、温度一体的声振温一体传感器，该传感可综合感知监测对象声音、振动、冲击脉冲、温度以及倾角数据，全面覆盖旋转设备早中晚期故障信息。同时，开发了旋转设备声振温一体化监测诊断系统，其由有线/无线声振温一体传感器、采集网关、电脑 WEB 端构成，同时适配云平台、手机端小程序。通过有线/无线声振温一体传感器将设备运行时的冲击脉冲、三轴振动、噪声、温度数据采集传输至数据库服务器，依托独有的异音分析、健康因子指标专利算法，实现设备状态实时监测与故障诊断。 核心优势： （1）全面集成冲击脉冲、三轴振动、声音、温度多维度深度感知专利技术； （2）快捷部署(磁吸胶粘/纹可选)，无线方式，快速联网； （3）数字信号传输，抗干扰能力强准:独有异音、健康因子指标专利算法； （4）高性价比，大容量电池，长维护周期。

项目概况 国内电站煤粉锅炉燃烧的优化调整一直是许多科研单位、设计部门以及锅炉运行人员长期关注的课题，其关注焦点主要集中在进入锅炉的风和煤，而关注内容为风对煤的合理调配和适应。 锅炉风速风量在线监测系统的研究与实践，解决了这个领域的多个关键技术。该系统以其经济实用、结构简单、安装方便、维护量小、运行可靠和可监测全部配风指标并测量准确等优势，受到电厂广大技术人员的欢迎。大量的运行实践表明，锅炉的一、二次风匹配合理，一、二次风同层管内风速调整均匀，锅炉燃烧工况就会明显改善，锅炉效率就会显著提高。增设了锅炉配风在线监测系统，等于给锅炉运行人员增加了燃烧调整的“眼睛”，司炉能随时观察到各风管喷口风速、风量的大小，可随时根据负荷升降、煤质状况调整风速，使锅炉的燃烧始终在较经济的工况下运行。主要特点   锅炉风速风量在线监测系统在风速的调整有如下几方面作用： 1. 使锅炉配风合理，燃烧比较稳定，可有效地降低排烟热损失、降低飞灰含碳量，降低煤粉的机械及化学不完全燃烧热损失，提高锅炉效率。 2. 能合理地调整风粉比例。将一次风管道系统中的阻力调平后，各一次风管内的流速大小能间接地反映出管内煤粉浓度的大小。若某一管内煤粉浓度增加，由于输送煤粉的阻力增加则管内风速就会降低，反之就会升高。因此，锅炉运行人员能依据一次风管内风速的大小来确定风管内煤粉浓度的相对大小。 3. 当风速出现异常时系统应发出警示，提醒锅炉运行人员采取相应措施。能有效地防止堵管断粉现象的发生。当某个一次风管内煤粉浓度过大流速降低出现堵管迹象，或管内煤粉浓度过稀，流速过大出现断粉迹象时，系统将发出警示，提醒司炉采取相应的措施。 4. 为调整炉内同层火焰中心位置提供依据，防止锅炉局部结焦，同时也能有效地防止火焰偏斜，降低炉膛出口两侧烟温的偏差，防止水冷壁及过热器爆管。 5. 为调整炉内纵向火焰中心位置提供依据，有效控制主蒸汽温度，减少减温水量，降低不可逆作功能力损失，提高整个循环热效率。 6. 对直流燃烧器，能合理地确定一、二次风匹配比率以及一、二次风上、中、下各层的配风比率，是正塔型、倒塔型、或是束腰型等配风方式，锅炉运行人员能够一目了然。技术指标显示精度：0.5%             输出信号：4--20mA环境温度：-20--70℃         环境湿度：0—90%电源电压：220V AC +15%    电源电流：10A电源频率：50Hz +10%市场前景    锅炉风速风量在线监测系统是电站锅炉运行的有力助手，该项目适用于多种送风方式的燃烧系统锅炉。

（1）该项工作的意义 随着农村生活水平的提升，农业生产中的秸秆已经不被人们作为燃料所使用，而且由于农民环保意识欠缺、缺少劳动力、管理体制不健全、综合利用技术条件差等因素的影响，很多农民选择在收获农作物的时候直接就地焚烧秸秆，而秸秆露天焚烧会造成大量烟雾的现象，一方面影响到公路和航空运输，降低运输效率；另一方面，秸秆露天焚烧过程中释放的大量氮氧化物、二氧化碳和颗粒等污染物，是我国大气污染的来源之一，威胁着居民的身体健康。每年在作物收割季节，是秸秆焚烧最严重的时节，此时对秸秆焚烧现象的监管尤其重要。但禁烧令的执行存在一定的难度，究其原因，一是由于焚烧火点具有分散性，实地人工逐点排查需要耗费大量的人力物力；二是由于焚烧火点具有随时性，如果没有掌握一定的证据很难查处进行过秸秆焚烧的农民，使得农民往往存在侥幸心理；三是由于暂时没有研究出有效的措施进行秸秆转化，而且随着农村家庭劳动力的减少，农民迫于下季作物种植的压力，常常会选择秸秆直接焚烧。因此，本文提出利用多源遥感影像预测火点监测的重点区域，提高火点监测的准确性和自动化，同时进行监测区域秸秆量的估算，提高秸秆转化的效率，利用多种手段提高禁烧令的实施效果，减少秸秆焚烧对环境的污染。 （2）算法介绍 卫星遥感具有实时、动态、高分辨率、大范围覆盖等特点，将卫星遥感技术应用到秸秆焚烧监测上使重点区域作物信息提取和火点快速监测成为可能。卫星火点监测一般采用波长范围在3~5μm的中红外波段遥感影像，中红外波段对火灾、火点、活火山等高温目标的识别十分敏感，常用于捕捉高温信息，特别是对森林火灾，能够清楚显示火点、火线形状、大小和位置，而且对很小的隐火、残火也有很强的识别能力。在红外影像上，火点区与背景地物的亮度值具有明显差异，火点区温度高，图像灰度值高，呈现亮白色，背景地物则相对偏暗。利用背景辐射和森林燃烧时的辐射差异在红外图像上灰度值的不同，就可以从卫星遥感信息中及时发现火情，并监测它们的燃烧状态和蔓延趋势。火点监测的方法主要有固定阈值法、临近像元分析法、亮温与植被指数结合法等。固定阈值法是利用红外通道计算亮温，根据火点区域背景区的差异，对亮温设置一定的阈值提取火点区；临近像元分析法是对火点像元与临近像元的亮温差异设置一定的判别阈值，差异大于阈值的判为火点区；亮温与植被指数结合法是在亮温固定阈值的基础上，加上植被指数阈值作为判别条件。 （3）应用系统开发 秸秆焚烧监测系统由一个中心、两个子系统及两个终端系统组成，即：监测控制中心、火点提取子系统、数据管理子系统、监测服务平台以及野外调查app。监测控制中心主要负责对遥感数据的采集、预处理，并提供秸秆焚烧的火点信息与数据管理功能。火点提取子系统主要负责对预处理后的数据进行秸秆焚烧信息的提取工作，并反馈给控制中心。数据管理子系统基于底层数据库提供对遥感数据、火点信息数据、野外调查数据的管理功能以及为服务平台提供基础数据服务。监测服务平台主要是提供火点信息的展示与发布工作。野外调查app主要负责火点信息的接收、野外核实以及核实结果反馈工作，以确保秸秆焚烧的火点信息准确无误。