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1、項(xiàng)目概述 由于我國(guó)現(xiàn)在投運(yùn)的機(jī)組其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)比起國(guó)外先進(jìn)機(jī)組還有很大差距，因此，除了對(duì)經(jīng)濟(jì)性差的老機(jī)組進(jìn)行淘汰和改進(jìn)外，加強(qiáng)對(duì)在役鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究等工作也是一種改變落后狀態(tài)行之有效的方法。 2、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn) (1)理論上的創(chuàng)新點(diǎn) 項(xiàng)目組在結(jié)合多種算法的同時(shí)，提出了修正系數(shù)這一重要調(diào)整參數(shù)，從而使得熱力計(jì)算能夠針對(duì)某特定鍋爐進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。大大提高了計(jì)算的可靠性和準(zhǔn)確性。 (2)方法上的創(chuàng)新點(diǎn) 針對(duì)大型煤粉鍋爐存在的實(shí)際問題，項(xiàng)目組首次提出了截短分隔屏增加省煤器的優(yōu)化改造方案。改造方案可以同時(shí)解決過熱器減溫水過量和二次汽欠溫的問題。通過截短分隔屏，減少了過熱蒸汽系統(tǒng)吸熱量，從而降低了過熱系統(tǒng)減溫水，同時(shí)使得高溫再熱器的入口煙氣溫度升高，從而解決了再熱器欠溫的問題。在該方案的基礎(chǔ)上，增加尾部省煤器受熱面，進(jìn)一步降低了過熱系統(tǒng)減溫水量，同時(shí)抑制了排煙溫度由于截屏而升高這一隱患。完滿解決了鍋爐存在的問題，大大提升了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 3、同類技術(shù)產(chǎn)品或成果比較 項(xiàng)目組采用熱力校核計(jì)算和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式對(duì)鍋爐改造效果進(jìn)行了全面評(píng)估。目前，同時(shí)采用這兩種方式的對(duì)鍋爐改造進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估的報(bào)道比較少見。熱力計(jì)算和數(shù)值模擬兩個(gè)手段相輔相成，結(jié)合起來可以為電廠提供全面的優(yōu)化改造預(yù)測(cè)信息。熱力計(jì)算著重于鍋爐內(nèi)輻射受熱面和對(duì)流受熱面的換熱情況，但無法反映改造對(duì)爐內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)乃至組分場(chǎng)的影響，數(shù)值計(jì)算可以在熱力計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)爐內(nèi)場(chǎng)的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)。在鍋爐熱力校核計(jì)算準(zhǔn)確性方面，關(guān)鍵是計(jì)算所采用的半經(jīng)驗(yàn)公式的可靠性和準(zhǔn)確性。數(shù)值計(jì)算方面關(guān)鍵是所采用的計(jì)算模型的可靠性、準(zhǔn)確性及使用計(jì)算網(wǎng)格的合理性。方法創(chuàng)新點(diǎn)主要是提出新穎的切實(shí)有效可行的受熱面改造方案，經(jīng)過一處改造，同時(shí)解決多個(gè)問題，降低了改造成本，提高了改造效率。 4、能為產(chǎn)業(yè)解決的關(guān)鍵技術(shù) 關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè)方面：熱力校核計(jì)算制訂優(yōu)化受熱面改造的合理方案；預(yù)測(cè)改造方案實(shí)施后的鍋爐爐內(nèi)燃燒工況、流動(dòng)工況及經(jīng)濟(jì)效益。 5、已應(yīng)用的成功案例 項(xiàng)目組已經(jīng)積累了多年經(jīng)驗(yàn)，目前已經(jīng)成功應(yīng)用的案例主要有： （1）內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司的1#、3#鍋爐對(duì)流受熱面優(yōu)化改造； （2）河北大唐王灘發(fā)電廠1#、2#爐受熱面的優(yōu)化改造； （3）大唐韓城第二發(fā)電廠有限責(zé)任公司的二期3號(hào)鍋爐對(duì)流受熱面優(yōu)化改造。 應(yīng)用范圍： 主要應(yīng)用于我國(guó)大容量煤粉鍋爐以及循環(huán)流化床鍋爐的受熱面優(yōu)化改造。針對(duì)各個(gè)不同改造方案進(jìn)行熱力校核計(jì)算，根據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析對(duì)比，為電廠提供合理可行的改造方案，以期解決電廠鍋爐運(yùn)行中所出現(xiàn)的安全隱患問題及經(jīng)濟(jì)性較低的問題。

本項(xiàng)目聯(lián)合中德智能制造研究院，借力德國(guó)專家資源，組建了一支可快速響應(yīng)企業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)線智能化升級(jí)改造的物聯(lián)網(wǎng)中控平臺(tái)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)致力于打造智能制造示范工廠，目前與南瑞集團(tuán)、大全集團(tuán)、泉峰集團(tuán)等企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化項(xiàng)目正在實(shí)施中。

1.痛點(diǎn)問題 表面活性素是一種枯草芽孢桿菌脂肽，分子結(jié)構(gòu)含7個(gè)氨基酸環(huán)肽及13-16個(gè)碳鏈長(zhǎng)度的脂肪酸，作為脂肽家族生物表面活性劑的代表性分子，具有優(yōu)異的表面/界面活性、穩(wěn)定性及抑菌、殺蟲等性能。因此，其在石油開采、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日化等領(lǐng)域展現(xiàn)出了非常廣闊的應(yīng)用前景。 但發(fā)酵產(chǎn)率低嚴(yán)重制約了表面活性素的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。研究表明，野生菌株的產(chǎn)量通常為1g/L以下。培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件優(yōu)化后，產(chǎn)量提高也很有限。菌株的基因工程改造方面也比較困難。表面活性素（脂肽）合成機(jī)制為特殊的非核糖體肽合成機(jī)制，基因簇很大，長(zhǎng)度達(dá)到26Kb以上。因此很難實(shí)現(xiàn)異源表達(dá)，只能進(jìn)行基因組原位突變改造。其分子結(jié)構(gòu)中既包含氨基酸、也包括脂肪酸，因此代謝途徑也很復(fù)雜。此外，發(fā)酵培養(yǎng)過程中，嚴(yán)重的起泡和泡沫溢出問題也制約了工業(yè)化的進(jìn)程。 2.解決方案 化工系于慧敏教授團(tuán)隊(duì)從南海底泥等特殊環(huán)境中篩選獲得了產(chǎn)表面活性素野生枯草芽孢桿菌，進(jìn)一步采用原位編輯超強(qiáng)啟動(dòng)子工程、特點(diǎn)氨基酸和脂肪酸代謝工程和營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞-芽孢調(diào)控綜合策略，成功構(gòu)建高產(chǎn)表面活性素的無休眠枯草芽孢桿菌超級(jí)細(xì)胞工廠，并進(jìn)一步打通了高產(chǎn)表面活性素新工藝，獲得了表面活性素液體和粉末產(chǎn)品。 3.合作需求 本項(xiàng)目尋求有志于在石油開采、工農(nóng)業(yè)、日化洗滌等不同應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行脂肽（表面活性素）新產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)開展合作，尤其是在上述不同領(lǐng)域具有孵化資源或資金，在工程化、產(chǎn)品化所需的場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)條件等方面具有生產(chǎn)和銷售優(yōu)勢(shì)或經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。也尋求對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景具有共同開發(fā)興趣的企業(yè)開展技術(shù)合作。最后，也希望與一些高科技園區(qū)進(jìn)行對(duì)接，推動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)線建設(shè)。

藍(lán)寶石襯底生產(chǎn)自動(dòng)化改造（非標(biāo)改造）:（生產(chǎn)過程自動(dòng)化 可視化 數(shù)字化）物流：物料自動(dòng)輸送，與機(jī)器人通信,實(shí)現(xiàn)上料下料的自動(dòng)輸送生產(chǎn)過程：機(jī)器人控制柜與生產(chǎn)設(shè)備通信,互聯(lián)控制,協(xié)同作業(yè),一個(gè)環(huán)節(jié)包含10多個(gè)節(jié)拍的流程控制,并可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)料法環(huán)追溯。質(zhì)量檢測(cè)：產(chǎn)品下線后自動(dòng)進(jìn)行厚度檢測(cè)并收集檢測(cè)數(shù)據(jù)總控系統(tǒng):設(shè)備總控制（SCADA）難題內(nèi)容：1.其過程包含很多變化和不確定因素增加實(shí)施難度和復(fù)雜性2.在線測(cè)量：產(chǎn)品檢測(cè)的厚度精確度是微米,是否能夠通過機(jī)器視覺和多種傳感器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)品厚度,自動(dòng)判斷是否合格。

專利特征在于包括下列步驟：（1）研究了微型離心水泵的工作原理：   通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使葉輪流道里的水甩向四周，葉輪入口形成真空，使水流動(dòng)。（2）研究了電磁閥得工作原理：   通電時(shí)，電磁閥線圈產(chǎn)生電磁吸力把閥芯提起，使使關(guān)閉元件離開閥座，密封副件打開；斷電時(shí)，電磁力消失，靠彈簧力把關(guān)閉元件壓在閥座上閥門關(guān)閉。

本成果針對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)置數(shù)臺(tái)同型號(hào)的大泵和數(shù)臺(tái)同型號(hào)的大泵加 1 臺(tái)小泵兩種情形，提出一種以電廠發(fā)電功率與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)耗電功率的差最大為目標(biāo)，通過科學(xué)計(jì)算和分析，求解循環(huán)冷卻水系統(tǒng)最優(yōu)開機(jī)組合的精確定量確定方法。不需增加任何設(shè)備和調(diào)節(jié)裝置，即可實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水泵開機(jī)組合優(yōu)化運(yùn)行，每年可增加凈收益500~2000 萬(wàn)度電。

本成果從一株高產(chǎn) L-異亮氨酸的 C. glutamicum 出發(fā)，運(yùn)用反向代謝工程策略對(duì)其代謝通路進(jìn)行理性重排，以期實(shí)現(xiàn) L-蘇氨酸高產(chǎn)，特別是近期，通過熱誘導(dǎo)丙酮酸羧化酶和蘇氨酸外排泵創(chuàng)蘇氨酸產(chǎn)率紀(jì)錄，開發(fā)了一種兩段式溫控發(fā)酵蘇氨酸的重組大腸桿菌和工藝，發(fā)酵罐蘇氨酸摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá) 103.28%。這套復(fù) 雜中心代謝途徑的自我調(diào)控維持了生產(chǎn)和生長(zhǎng)的平衡。論文用實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建的一株產(chǎn)蘇氨酸的重組大腸桿菌 TWF001 為宿主，首先編輯了涉及副產(chǎn)物有機(jī)酸合成、產(chǎn)物降解和轉(zhuǎn)運(yùn)的基因，并證實(shí)這一系列菌種在 37 度升至 42 度情況下的生長(zhǎng)情況等同正常 37 度發(fā)酵；然后用一套大腸桿菌熱敏啟動(dòng)子去轉(zhuǎn)錄四環(huán)素啟動(dòng)子阻遏蛋白，四環(huán)素啟動(dòng)子后的報(bào)告基因 37 度表達(dá)，42 度不表達(dá)。 

細(xì)菌脂多糖可刺激宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫反應(yīng)，可利用這一性質(zhì)開發(fā)既無毒性又能刺激免疫系統(tǒng)的類脂 A 分子疫苗佐劑。近年美國(guó) Corixa 公司已開發(fā)出可用于乙肝病毒疫苗和過敏治療的單磷酸類脂 A（MPL）疫苗佐劑。目前 MPL 生產(chǎn)方法是從沙門氏菌的突變株中提取類脂 A 并加以化學(xué)處理。本項(xiàng)目根據(jù)類脂 A 分 子的合成機(jī)理，通過基因工程技術(shù)將 pagL、lpxE 和 pagP 單啟動(dòng)子串聯(lián)共表達(dá)，將大腸桿菌中類脂 A 的結(jié)構(gòu)改造成為 MPL，菌株穩(wěn)定性好，生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單高效。

類脂 A 是脂多糖分子的疏水基團(tuán)，大量存在于革蘭氏陰性細(xì)菌的外膜外層，能通過結(jié)合免疫細(xì)胞表面的受體 TLR4 來刺激人體免疫系統(tǒng)[50, 51]，因而也是一種很好的免疫系統(tǒng)激活因子。美國(guó) Corexa 公司已經(jīng)開發(fā)出了可用于乙肝病毒疫苗和過敏治療的疫苗佐劑 MPL。研究表明 MPL 刺激的免疫細(xì)胞中 IL-1β 的分泌量 顯著降低，使得 MPL 的毒性降低但免疫活性還在。MPL 目前是通過從沙門氏菌的 突變株 Salmonella minnesota RC595 中提取類脂 A，然后用化學(xué)方法去除其多余的附加基團(tuán)而得到。本項(xiàng)目擬利用這些類脂 A 修飾酶，根據(jù)類脂 A 分子的合成機(jī)理，通過基因工程技術(shù)將大腸桿菌中類脂 A 的結(jié)構(gòu)改造成為 MPL，構(gòu)建能合成 MPL 的大腸桿菌。這種新型的能合成 MPL 的大腸桿菌不僅可以作為宿主菌安全使用于食品和藥物的發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中，而且可以作為實(shí)驗(yàn)室研究中更安全的基因表達(dá)載體，最重要的是它可以直接用來生產(chǎn)類脂 A 疫苗佐劑 MPL

一.項(xiàng)目簡(jiǎn)介系統(tǒng)綜合分析方法是河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的一種全新的節(jié)能技術(shù)。工業(yè)實(shí)踐表明，該技術(shù)特別適用于石油、化工等行業(yè)老廠節(jié)能改造。石油、化工行業(yè)大都是耗能大戶，且很多企業(yè)存在以下問題：? 由于設(shè)計(jì)缺陷或各種條件變化，現(xiàn)行操作條件與最優(yōu)條件相距甚遠(yuǎn)；? 很多設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是多年前的設(shè)計(jì)規(guī)范，其設(shè)計(jì)裕量一般偏大；? 以前人們節(jié)能意識(shí)淡薄，在很多環(huán)節(jié)上對(duì)節(jié)能考慮很少。上述問題造成現(xiàn)有企業(yè)能量消耗偏高，對(duì)這些企業(yè)進(jìn)行節(jié)能改造勢(shì)在必行。但是，對(duì)上述企業(yè)的節(jié)能改造必須在高新科技指導(dǎo)下才能取得最大效益。現(xiàn)在流行的“熱夾點(diǎn)分析方法”是非常有效的方法之一。但是，熱夾點(diǎn)技術(shù)是20世紀(jì)80年代產(chǎn)生的。由于受當(dāng)時(shí)條件限制，該技術(shù)只考慮換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，很少考慮換熱網(wǎng)絡(luò)與化工過程的主體（反應(yīng)與分離過程）的相互影響。所以，熱夾點(diǎn)技術(shù)給出的“最優(yōu)化方案”往往不是真正的最優(yōu)方案。在很多情況下，熱夾點(diǎn)分析給出的改造方案需要調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)或增加換熱面積才能達(dá)到一定節(jié)能效果。隨著對(duì)石油、化工系統(tǒng)各種科學(xué)問題的逐步深入研究，特別是計(jì)算機(jī)模擬與優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，我們可以考慮化工過程整體優(yōu)化問題，也就是說可以把反應(yīng)、分離的操作條件、換熱網(wǎng)絡(luò)、公用工程以及設(shè)備裕度等因素綜合考慮得出優(yōu)化方案。這樣，既可保證過程在全面優(yōu)化條件下運(yùn)行，又能充分利用設(shè)備裕量。河北工業(yè)大學(xué)劉智勇教授創(chuàng)立的系統(tǒng)綜合分析方法就是這樣一種新技術(shù)。該技術(shù)首先對(duì)全過程進(jìn)行模擬，得出與實(shí)際過程相吻合的數(shù)學(xué)模型，然后采用熱夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，找出“熱夾點(diǎn)”及“網(wǎng)絡(luò)夾點(diǎn)”。在上述工作基礎(chǔ)上，結(jié)合過程具體特性，對(duì)換熱網(wǎng)絡(luò)及整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面分析及優(yōu)化，從而得出最優(yōu)化解決方案。在考慮節(jié)能方案時(shí)，不僅考慮過程優(yōu)化，同時(shí)考慮現(xiàn)有設(shè)備對(duì)過程的制約以及設(shè)備裕度等因素對(duì)耗能的影響。顯然，這樣得出的節(jié)能方案比傳統(tǒng)熱夾點(diǎn)技術(shù)得出的方案更好。系統(tǒng)綜合分析方法在解決問題時(shí)分兩步進(jìn)行。第一步，提出“設(shè)備零投資”方案。由于現(xiàn)有很多企業(yè)設(shè)備裕量偏大，如果充分利用這些裕量，經(jīng)常可以達(dá)到一定的節(jié)能效果。換句話說，該方案是在充分利用現(xiàn)有設(shè)備的裕量條件下優(yōu)化現(xiàn)有操作條件。這樣做有兩個(gè)好處：沒有設(shè)備投資、無需停車。在“設(shè)備零投資”節(jié)能方案基礎(chǔ)上，結(jié)合熱夾點(diǎn)分析方法，增加換熱器或調(diào)整換熱網(wǎng)絡(luò)，可以得出效益更大的節(jié)能方案。我們稱之為“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”。上述兩個(gè)方案有各自的優(yōu)點(diǎn)。“設(shè)備零投資”方案無需對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的改造，甚至無需任何改造投資費(fèi)用，可以在不停車情況下進(jìn)行，所以有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。工廠無需等到大修，即可通過“設(shè)備零投資”方案取得一定節(jié)能效果。在大修時(shí)采用“增加設(shè)備或調(diào)整設(shè)備方案”可望取得更大的節(jié)能效果。應(yīng)用實(shí)例：燕山石化煉油廠潤(rùn)滑油生產(chǎn)車間酮苯脫蠟溶劑回收裝置能耗很高，擬投資600萬(wàn)元對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改造。我們采用系統(tǒng)綜合分析方法對(duì)該裝置進(jìn)行了全面分析，找出了能耗高的根本原因，提出了一套“設(shè)備零投資”節(jié)能方案。按照該方案，廠方無需任何設(shè)備投資，即可達(dá)到很好的節(jié)能效果。廠方采用了我們的方案。工業(yè)實(shí)踐表明，該裝置節(jié)約蒸汽達(dá)25%，每年可節(jié)約費(fèi)用260萬(wàn)，同時(shí)節(jié)省了600萬(wàn)元設(shè)備投資。隨后，我們又對(duì)該公司其它四套溶劑回收系統(tǒng)（上述系統(tǒng)采用蒸汽加熱，這四套系統(tǒng)采用加熱爐加熱）進(jìn)行了分析，提出了新的“設(shè)備零投資”節(jié)能方案，這些方案仍然無需設(shè)備投資。結(jié)果節(jié)約燃料達(dá)10%。四套裝置每年可節(jié)約燃料費(fèi)用400萬(wàn)元左右。另外，該技術(shù)已經(jīng)在大慶石化、大連石化得到應(yīng)用并取得很好的節(jié)能效益。從應(yīng)用實(shí)例可知，系統(tǒng)綜合分析方法具有以下特點(diǎn)：投資少（甚至是設(shè)備零投資）、見效快、設(shè)備及換熱網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)小（甚至無需改動(dòng)）、無需停車等優(yōu)點(diǎn)。二.市場(chǎng)前景我國(guó)化工企業(yè)能耗很高，節(jié)約能源不僅給企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，也將對(duì)減少?gòu)U氣及CO2排放，有很好的社會(huì)效益。市場(chǎng)前景廣闊。三.規(guī)模與投資本技術(shù)適用于比較大的企業(yè)。采用本技術(shù)，投資很少，見效很快。四.生產(chǎn)設(shè)備如前所述，采用本技術(shù)，在應(yīng)用本技術(shù)的第一階段，工廠無需設(shè)備投資。五.效益分析對(duì)中石油、中石化等特大型企業(yè)的應(yīng)用表明，采用本技術(shù)，在設(shè)備零投資前提下，可以得到10%左右的節(jié)能效益。對(duì)其它技術(shù)力量比較薄弱的企業(yè)，由于其技術(shù)及設(shè)備比較落后，采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)能效益將更為明顯。六.合作方式以節(jié)能效益分成方式進(jìn)行合作，也可以雙方共同協(xié)商其它合理方式。七.其他八.圖片大慶石化公司煉油廠采用本技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造的情況說明：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：劉智勇所屬學(xué)院：化工學(xué)院，河北工業(yè)大學(xué)聯(lián)系電話：13132559169,022-60202047郵箱：liuzhiyong@hebut.edu.cn, liuzy56@hotmail.com