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过程装备与控制工程系 蒸发干燥课题组
 主要从事蒸发过程及设备、工业废水的综合治理、化工设备设计等方面研究开发与推广。完成开发、设计的降膜蒸发器、L型蒸发器、强制循环蒸发器、自然循环蒸发器、真空闪蒸结晶器、多效蒸发装置、含氯化铵废液的蒸发回收技术、制碱母液的综合回收处理技术等已成功应用于全国几十家企业的蒸发系统中,取得了明显的经济效益和社会效益。是《化学工程手册》、《石油化工设计手册》等蒸发篇的编写单位。一、含氯化铵废液的综合处理技术(发明专利:ZL 99 1 00015.3)1、技术特点该技术是一种对含氯化铵工业废水综合治理并从废水中回收氯化铵的工艺,具有以下技术特点:  (1)利用多效蒸发工艺使二次蒸汽得到多次利用,因而降低了生蒸汽的消耗,降低废水治理及回收产品的成本。  (2)使用热泵蒸发技术,将低品位能源,通过热泵后变为高品位能源,消耗较小的动力,得到较大的二次能源,从而降低了工艺成本。  (3) 采用低温蒸发路线,使蒸发系统全部或部分为真空蒸发,采用真空蒸发的目的是保证设备不被腐蚀,一般设备使用寿命在10年以上。设备折旧费的减小,使得废水治理和回收产品的成本降低。(4) 采用常温结晶工艺路线,使蒸发后废液直接进入结晶器。采用直接结晶省去能耗较大的低温冷却系统系统,便于节约一次能源。(5) 本项技术不产生二次污染。工艺过程的产物,一是固体氯化铵产品,一是蒸发冷凝水,可达标排放。工艺中冷却水闭路循环使用。(6) 本技术使用降膜蒸发器,在蒸发器外设置两个小流量的循环泵,开一备一,保证降膜蒸发器生产中不停机,另外本技术使蒸发系统中的溶液不达到饱和,因而蒸发器中没有结晶析出,产生垢层机会少,使得清洗蒸发器周期延长,开工率较高。小流量的循环泵,耗电量较少。目前本项技术不仅解决了含氯化铵工业废水对环境的污染,而且有较高的经济效益。本工艺技术目前已在河北、浙江、山东、河南、天津、内蒙、广东等省推广应用,直接经济效益好,环保效益巨大。且本项目所研究开发的废水治理工艺,也可在其它工业废水的综合治理中推广应用。2、应用实例:浙江大洋化工有限公司,该企业生产主产品为碳酸钾,副产品为含氯化铵溶液,处理能力为12吨/小时,其中含有氯化铵10%,蒸汽消耗量为0.4吨蒸汽/吨水。项目厂家列表如下:企业名称 项目名称 时间河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发一期、二期工程 2001年河北眺山实业有限责任公司(原河北省眺山化工厂) 氯化铵废水蒸发二期扩建工程 2004年浙江大洋化工股份有限公司 碳酸氢钾与氯化铵蒸发工程 2001年山东兖矿鲁南化肥厂 氯化铵蒸发 2002年内蒙古和发稀土科技开发股份有限公司 稀土冶金中氯化铵废水处理工程 2003年浙江省常山化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年深圳环保垃圾处理站 氯化铵蒸发 2006年济源市大洋化工有限公司 氯化铵蒸发 2005年郑州方泰化工有限责任公司 氯化铵蒸发 2004年青海盐湖元通钾肥有限公司 硝酸钾与氯化铵蒸发工程 2007年山西文通盐桥复合肥有限公司 碳酸钾与氯化铵蒸发工程 2008年天津北方食品有限公司 硫酸铵废水蒸发处理工程 2008年广州正川环保工程技术有限公司 氯化铵三效蒸发工程 2009年3、现场图片 天津北方食品有限公司 三效蒸发现场 浙江大洋化工股份有限公司 蒸发现场二、制碱母液综合处理技术(发明专利:ZL 2009 1 0068695.6)1、技术特点:制碱母液为含氯化铵、氯化钠、碳酸氢根的废水,综合治理采用蒸氨、蒸发、结晶及分离工艺处理。蒸发采用多效、热泵、真空蒸发工艺,选用降膜蒸发器及强制循环蒸发器,三效混流流程,蒸发过程中结晶析出氯化钠,蒸发后再冷却结晶析出氯化铵。本技术有效降低了设备操作温度,二次蒸汽和冷凝水可重复使用,减小了氯化铵溶液对设备的腐蚀,节约能源,降低成本,提高了生产效率,减少环境污染,该技术已成功应用于工业生产。该技术解决了纯碱工业中多年来一直未能很好解决的热法氯化铵生产难题。2、应用实例:衡阳裕华化工实业有限公司,是专门生产小苏打、工业盐和农业氯化铵的高新民营企业。处理量:600吨/天,回收氯化铵100吨,32吨氯化铵,12%的氨水40吨,蒸汽消耗量为0.45吨蒸汽/吨水。唐山三友化工股份有限公司-氨碱法纯碱生产中滤后母液浓缩排盐处理工程,该项目处于建设阶段,近期开车运行。该项目处理能力为每小时160吨,其中蒸水量为80吨/小时,回收氯化纳3吨/小时,蒸汽消耗为生蒸汽消耗20吨,废热蒸汽40吨。该项目为技改项目,解决了原主工艺中氯化钙处理中蒸发能耗高的问题。3、现场图片衡阳裕华化工实业有限公司 蒸发现场联系人:史晓平 13323307376 E-mail:xpshi@hebut.edu.cn    胡柏松 13752262297 E-mail:hubaisong@163.com
河北工业大学 2021-04-11
连铸坯热送热装热过程数学及其控制技术
连铸坯热送热装工艺是近十几年来迅速发展并日臻成熟的实用技术,它是连铸生产工艺中的一项重要革新,是钢铁联合企业节能降耗、提高产量和质量的重大措施。连铸和热轧间的联结工艺可分为连铸坯热装工艺(HCR)、连铸坯直接热装工艺(DHCR)、 连铸坯直接轧制工艺(DR)和传统的冷装工艺(CR)。一般所说的热装工艺包括HCR和DHCR,两者的区别在于HCR工艺,板坯的连铸序号与装炉序号不一定相同,连铸和热轧可以各自相对独立地编制生产计划,为此,在连铸机和加热炉之间常设置保温坑,以缓冲相互的影响;DHCR工艺则要求连铸序号和装炉序号是相同的。所以,DHCR与DR一样,连铸和热轧必须一体化生产。DHCR和DR工艺的区别在于采用DHCR工艺时板坯需经过加热炉加热后轧制,而采用DR工艺时则不经加热炉加热就直接轧制。 实施连铸坯热送热装的关键技术环节是了解和掌握连铸坯的热状态参数,只有掌握了连铸坯的热状态参数才能实现加热炉的优化控制,从而实现节能、降耗、提高产量和改善加热质量的预期目标。 掌握连铸坯热状态参数的方法有两种,即现场实测和理论计算。一般而言,一个物理过程的技术资料可以通过实测获得,但是,在许多情况下实测相当困难,甚至是不可能的。因此,仅仅依靠实测很难获得完整的技术数据。本项研究在详细分析了连铸坯热送热装热过程工艺特点的基础上,建立全部过程数学模型,在验证模型正确可信的基础上,可以获得全部热过程所需要的热状态参数,从而为加热炉的优化加热提供坚实的理论基础。 该项目可以应用于钢铁联合企业,特别适合连铸板坯和方坯系统的热送热装工艺系统。
北京科技大学 2021-04-13
高品质钢冶炼过程渣- 钢- 夹杂物成分智能控制模型
高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”,冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程,各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此,有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化,准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况,使生产全流程始终处于最佳工作状态,从而确保夹杂物的精准控制,最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时,通过模型的优化计算,可以根据不同钢种的性能需求,对钢种的生产工艺进行定制化设计。 (1)高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究: − 精炼过程宏观流动数学模拟:计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动,同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学:研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响;耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。 − LF 炉内夹杂物尺寸动力学:建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型,确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为,预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。 − LF 炉内夹杂物预测模型:将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合,建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 (2)高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究 − 中间包内宏观流动数学模拟研究:计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。 − 中间包内夹杂物动力学研究:耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化,确定中间包内各位置的反应速率。 − 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合,建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。 (2)高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究 − 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究:通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响,以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出,确定温度变化对夹杂物影响机理。 − 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究:研究结晶器过程钢液、渣相的运动,使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成,计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。 − 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究:计算铸坯凝固过程钢液成分偏析,与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算,预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为,预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。 − 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立:通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合,建立结晶器凝固过程多元反应预测模型,实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。 (4)高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用 − 模型的验证和优化:高品质钢制造进行全流程取样调研,对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。 − 模型应用:将建立的高品质 LF 炉、中间包
北京科技大学 2021-04-13
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
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。
南京工业大学 2021-01-12
一种用于多轴重型车辆的油气平衡悬架及其液压控制系统
本发明公开了一种用于多轴重型车辆的油气平衡悬架,包括上转动臂、油气弹簧和下摆动臂,其中对于关键组件的油气弹簧而言,它包括缸筒、中空活塞杆以及上下联接体,上下联接体分别通过关节轴承与上转动臂和车轴相联接;中空活塞杆上端的活塞中设置有阻尼孔和单向阀,形成阀体总成,活塞杆下端通过螺纹与下联接体固定相连,构成活塞杆组件,并将缸筒分隔为上端的无杆腔和下端的有杆腔;在中空的活塞杆内固定设置有内置油气缸,该油气缸中的浮动活塞将其分隔为上部内气室和下部内油室。本发明还公开了相应的液压控制系统。通过本发明,能够有效避
华中科技大学 2021-04-14
一种虚拟现实型的可见即可控智能家居控制系统及方法
本发明公开了一种基于虚拟现实型的可见即可控智能家居控制系统及方法,虚拟现实图像编辑模块构建虚拟现实家居图像,在显示模块上显示,用户模块采集用户信息,根据用户选定的房间切换到对应房间的虚拟现实图像,再根据用户选定的房间内的被控家电设备以及用户的命令内容生成命令信息,用户模块将命令信息传输至家电控制集成模块,家电控制集成模块根据命令内容实现对被控设备的正向控制,并实时读取设备的状态信息经通讯模块反馈到用户模块,形成闭环系统。本发明采用看与控一体的人机交互控制革命了菜单模式的控制,用户控制智能家电设备时,如同真实控制一样通过看到、想到就能做到,用户控制体验效果极为简易、人性化。
浙江大学 2021-01-12
摩擦焊接过程计算机测控系统
内容介绍: 釆用电液比例控制及计算机控制技术,实现焊接过程中主轴转速、轴 向压力(摩擦压力、顶锻压力)的闭环控制,滑台运动速度的开环控制, 可实时显示焊接过程中主轴转速、轴向压力(摩擦压力、顶锻压力)、焊 接缩短量(滑台位移)、摩擦功率(主轴电机电流)曲线与数据,开关量 (DI、DO)状态,可列表显示、回放、打印、存储与调用所有参数及曲线, 进行焊接方式控制。
西北工业大学 2021-04-14
计算机辅助装配过程管控系统
本成果提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案,以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案,可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 本成果针对复杂产品装配车间存在的数据全面实时采集和管理困难、生产调度困难、装配现场需求响应不及时、完整准确的产品装配数据包的输出难以实现等问题,提出了一种基于工作流的结构化装配工艺设计和装配过程管控技术方案,以及基于数字孪生的复杂产品装配过程同步建模与仿真技术方案,可用于航天、航空、船舶、兵器等复杂产品装配车间的电子化数据采集与管理、运行状态的同步建模和实时监控、现场需求的快速响应与处理、完整准确的产品质量数据包输出以及物料的动态跟踪管理。 一、主要技术优势     有效利用工作流和数字孪生技术,为复杂产品装配车间数字化和智能化管控提供新的方法,并取得良好的应用效果。 二、主要性能指标    (一)支持多种装配数据的电子化采集、管理与质量数据包生成,包括完工数据、工时数据、质量数据、物料数据、多媒体数据、实测表格数据、工艺数据等,电子化的数据采集覆盖率可达90%以上;    (二)支持装配车间运行状态多层次多维度的同步映射,包括车间布局、人员状态、环境状态、物料状态、产品工艺状态、设备状态等。根据实际应用场景,数字孪生模型覆盖率可达95%以上,虚实状态映射一致率达100%,时间延迟在3s以内。
北京理工大学 2022-08-17
基于因特网的远程控制、测量与决策研究生创新实验室(服务)
成果简介:本课题是运用控制技术、计算机网络技术,建立了一个良好的研究开发与实验平台,使高校的科学研究能上一个新台阶。为提高研究生(包括硕士、博士生)的创新能力,提供了实验环境。 项目来源:学校和教育部共同资助 技术领域:电子信息 应用范围:远程控制、自动化远程教学 现状特点:建立了一套具有国际先进水平的远程控制平台,在满足教学研究 的基础上,促进科研的发展。 技术创新:Matlab 平台下的远程可上传控制算法
北京理工大学 2021-04-14
污水处理厂智能化控制系统和成套传感器研究转化示范
本项目以污水处理厂存在能源消耗高,二次污染等问题,针对污水体量庞大,复杂多变量,多相体系的数据信息滞后,强耦合,非线性等问题,采取学科交叉方式与物理学院、智能学院合作开发新型水质传感器,开发信息处理系统,多变量耦合神经网络系统,深度学习和算法,构建污水处理智能控制关键技术,仪器和设备。为污水厂的智能节能减排创造提供技术支持。
南开大学 2021-02-01
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