基于随机森林的作物模型光温产量潜力模拟优化方法

为有效降低作物模拟所需数据量,提高计算效率,基于机器学习建立冬小麦光温产量潜力估算模型。以中国冬麦区129个农业气象站点1980—2009年光温产量潜力为研究对象,选择影响光温产量潜力模拟较大的温度、日照时数、经纬度等构建特征变量。选择生长季与月份2个时间范围,基于WheatGrow模型输入输出数据建立生长季变量的随机森林模型(RF_GS)与月份变量的随机森林模型(RF_Mon),最后利用均方根误差(RMSE)评价随机森林模型的性能。结果表明,随机森林模型可在保证模拟精度的前提下降低数据需求量,且RF_GS精度优于RF_Mon;变量重要性检验与部分依赖图分析结果表明,纬度、生长季日照时数、5月日照时数、3月最低温度对光温产量潜力模拟影响较大;若模型验证数据的范围超出训练数据的范围,利用随机森林模型无法保证建模精度。

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用探析

伴随着我国工业化体系的愈发完善,我国化工生产事业发展速度不断加快,发展规模也在持续壮大,对于化工生产工艺设计也提出了更高的标准和要求。实际生产过程期间,要着重关注生产效率、降本增效、优化产品品质等方面的关键课题。为此,相关技术人员要恰当合理的应用过程模拟优化技术,对化工生产工艺方法进行仿真和优化,进一步提高化工生产各类设备的综合性能,简化工艺流程,提高生产工作的综合效率,全面发挥出过程模拟技术在化工系统动态化模拟当中的强大功能,进而对不同操作条件下化工工艺的性能和反应做出预测,为工程师提供详细的参数信息以及操作要点支持,为我国化工生产综合水平的不断提高带来支持和帮助。

浆态床重石脑油加工路线的模拟优化及应用

利用英国KBC公司开发的NHTR-SIM和HCR-SIM流程模拟软件分别模拟优化了石脑油加氢装置和柴油加氢裂化装置的加工全流程,提出了将浆态床重石脑油由全部掺炼于350万t/a柴油加氢裂化装置改为全部掺炼于360万t/a石脑油加氢装置,再进入连续重整装置的加工优化方案。结果表明:在模拟石脑油加氢装置掺炼浆态床重石脑油时,产品精制重石脑油的含硫、氮量分别为0.37,0.42μg/g,均满足重整装置进料小于0.5μg/g的指标要求,该方案可行;优化实施后,虽然该方案仅协同运行半年多,共加工浆态床重石脑油20.47万t,促进柴油组分原料加工量提升了17.82万t,但为公司2022年度综合创效达7928.3万元。

模拟优化软件在加氢裂化装置中的应用

基于模拟优化软件Petro-SIM,建立并校正了中压加氢裂化模型HCR-SIM,模拟结果准确度较高,为装置的生产优化提供了理论和数据支撑。并以此模型对不同比例掺炼催化柴油的工况进行比对,发现在掺炼比例达到16.0%时,混合原料的密度超过装置设计要求;掺炼比例为9.5%时,新氢压缩机无法提供足够的氢气满足装置反应所需。随着掺炼比例的上升,精制反应器与裂化反应器的平均床层温度与床层总温升逐渐提高,氢气耗量逐步增加,航煤及柴油产品收率及性质受催化柴油性质的影响较大。工业实践表明,在催化柴油掺炼比例为6.25%时,模拟结果与实际运行的产品收率、产品性质、反应器平均温度等的绝对偏差控制在5%以内。

石脑油裂解炉的模拟优化

使用Spyro软件对某公司100万t/a乙烯装置石脑油裂解炉的运行进行了建模,并应用历史生产数据对裂解炉出口温度(COT)及结焦速率偏差进行校正,经验证模拟结果可靠;然后模拟分析了操作条件对石脑油裂解炉产物收率、结焦厚度及运行周期的影响。结果表明:相较于稀释比和进料量,COT对石脑油裂解炉运行周期及产物收率的影响较为显著;当2#石脑油裂解炉COT从838.3℃升高至841.6℃时,乙烯收率提高了0.16个百分点,而且结焦、炉管表面温度(TMT)等影响运行周期的因素变化在可控范围内;优化后的运行模型可用于石脑油裂解炉的运行周期预测和相关操作优化的模拟分析指导。

基于水量水质耦合模拟优化的渠井结合灌区多目标水资源优化配置模型与方法

为探究灌区考虑水质水量耦合模拟优化的水资源优化配置模型与方法,基于FloPy和Pymoo构建了水量水质耦合的多目标模拟优化模型。采用地下水数值模拟模型MODFLOW和溶质输移模型MT3D模拟了灌溉引起的地下水位变化和污染物的扩散过程,考虑灌溉收益、作物水分生产率、地下水位变幅和污染扩散4个目标,分别采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ和NSGA-Ⅲ对该问题进行求解,并对比分析了两种方法的实际应用效果。采用多准则分析评价方法TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution),推荐了灌溉方案。推荐灌溉方案在平水年和枯水年分别可以最大减少地下水位变幅56%和43%,最大减少污染扩散面积54%和40%。

天然气输送用乙二醇的再生工艺及模拟优化

天然气开采过程中极易形成水合物,在工业中常采用乙二醇作为水合物抑制剂,为降低天然气开采以及处理成本,乙二醇和水的混合物从天然气中被分离出来后常需精馏再生后循环利用,乙二醇富液再生过程能耗主要来自精馏塔。针对某海上油气开采项目中乙二醇再生装置能耗较大的问题,通过模拟软件Aspen HYSYS对乙二醇再生工艺系统进行分析,考察再生后乙二醇贫液浓度、再生塔进料温度、回流比对乙二醇再生工艺能耗的影响,并结合现场运行的实际情况对原有工艺进行节能优化。结果表明,当再生后乙二醇贫液浓度为89.00%(质量分数)、进料温度为100℃、回流比为0.23时,乙二醇再生工艺能耗相比原设计显著降低,优化后的工艺节能约729.6kW,根据优化工艺对现有设备进行更新后,固定成本增加约10万元,运行成本每年可节省约69.38万元。

基于正交试验的高压蒸汽室铸钢件铸造工艺模拟优化研究

在原铸造工艺的基础上,对ZG15Cr2Mo1高压蒸汽耐热铸件进行正交试验数值模拟优化研究,预测了铸件缩孔、缩松可能产生的部位,基于正交试验模拟结果分析了浇注温度、浇注速度和内浇道数量对缩松与缩孔缺陷的影响,获得了较优的铸造工艺方案,有效地减少了高压蒸汽室铸钢件在砂型重力铸造中的缩孔缺陷率。

医院耗材库存管理的模拟优化改进

目的:通过采用模拟和优化方法,改进医院手术室的医疗耗材库存管理,以降低库存成本并提高效率。方法:收集2021年1月1日至12月31日期间本院手术室使用的医疗耗材信息,包括其消耗量和单位价格,综合考虑医疗耗材消耗量和手术重要性,使用ABC-VED分析方法对其进行分类。随后选择3种高消耗且重要的医疗耗材进行模拟和优化,采用(s,S)库存控制策略,模拟过程中考虑了概率分布函数以应对不确定性因素。使用Arena仿真应用和OptQuest优化工具,分别建立当前库存管理模型和优化后的库存管理模型,并计算3种模型的库存成本。结果:选取消耗值最高的前三种材料进行模拟和优化应用,包括普通外科防护套装、脊柱硬膜外联合套装、麻醉回路(成人)。根据模拟和优化结果,发现通过优化库存参数,(s,S)库存控制模型能够显著降低库存成本;与当前库存管理方法相比,(s,S)模型在库存成本方面表现更佳(均P<0.05)。结论:模拟和优化方法在医院医疗耗材库存管理中具有重要意义。通过合理的库存控制策略,可以实现降低库存成本的同时确保足够供应,为医院提供了有效降低库存管理成本的方法。

交叉筛技术及模拟优化设计研究现状

交叉筛是一种用于潮湿细粒物料干法深度筛分并且具有广泛应用前景的新型筛分设备。目前,有关交叉筛技术的研究主要是应用研究,缺少对交叉筛技术及设计方法的基础理论研究。基于此,对交叉筛技术及模拟优化设计的研究现状进行了综述,介绍了交叉筛的结构特点及筛分过程原理,并且针对普通干法筛分设备易出现的筛面堵孔、糊孔等问题,详细阐述了交叉筛“动态筛孔”防堵孔机制。此外,介绍了基于离散元法(DEM)的筛分过程模拟优化设计方法,分析了滚轴筛、振动筛以及联合仿真的筛分过程模拟优化设计现状,提出了交叉筛的筛分基础理论、关键零部件优化设计等研究展望。

清华大学的百万吨级MTO模拟优化技术通过鉴定

2023年3月28日,由清华大学和江苏斯尔邦石化有限公司合作开发的百万吨级甲醇制烯烃反应(MTO)再生系统数字化模拟优化及工业应用项目通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。CO_(2)加氢制甲醇与甲醇制烯烃耦合工艺需模型化、数字化技术支撑高收率、低物耗、低排放的MTO反应高效运行。

百万吨级MTO模拟优化技术达国际先进水平

2023年3月28日,由清华大学和江苏斯尔邦石化有限公司完成的“百万吨级甲醇制烯烃反应-再生系统数字化模拟优化及工业应用”项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定认为,该成果整体达到国际先进水平,其中甲醇制烯烃(MTO)反应-再生模拟和操作优化技术居于国际领先水平。该技术在国内外率先突破了耦合严重、非线性强的工业甲醇制烯烃反应-再生系统数字化模拟与运行操作优化难题,开发了模拟与优化专用软件系统,显著提升了装置综合经济效益。

基于Aspen Plus的玉米秸秆与煤共气化模拟优化研究

为妥善利用生物质秸秆和减少对传统能源利用方式的依赖,本文提出了玉米秸秆与煤共气化方案,利用Aspen Plus流程模拟软件对秸秆与煤共气化行为进行模拟研究,并对不同操作条件对合成气组分等因素进行了灵敏度分析,结果表明气化温度在750℃之前对模拟结果影响较大,气化压力和氧气流量的增加对模拟结果产生负面影响,而水蒸气流量对H2体积分数和产量有积极作用,故结合以上规律,以合成气产率为正交优化目标,通过极差分析得到最佳操作条件,将玉米秸秆与煤炭比例设置为40:60,气化温度设置为723℃,气化压力设置为1 bar,气化剂中氧气流量为200 kg·h−1,水蒸气补充流量为440.43 kg·h−1。得到最优模拟结果,产气组分中H2占比29.72%,CO占比20.18%,CO2占比6.49%,CH4占比0.298%,氢气产量为78.21 kg·h−1,气体产率2.923 Nm3·kg−1。

基于模拟优化法的浙南地区垃圾填埋场地下水质监测方法

为实现对垃圾填埋场地下水质的高精度监测,引入模拟优化法,以浙南地区某垃圾填埋场地为例,开展对其地下水质监测的研究。利用模拟优化法,构建多目标地下水质监测优化模型;统计垃圾填埋垃圾理化特性监测指标,确定监测因子;利用所选设备实现地下水质监测,并进一步求解出地下水质影响半径。通过将新的监测方法应用于浙南地区某垃圾填埋场,实现对该区域内地下水质的监测。

过程模拟优化在化工工艺设计中的应用

化工工艺设计是化工领域中的重要环节,直接关系到生产效率和产品质量。随着科技的不断发展和进步,过程模拟优化技术在化工工艺设计中的应用越来越广泛。基于此,文章首先概述过程模拟的相关概念,然后分析过程模拟优化在化工工艺设计中的重要价值,最后综合探究其在化工工艺设计中的实际应用,以期为相关人员提供一些参考。

化工工艺设计中过程模拟优化的应用研究

在国民经济体系当中,化工行业充当着十分关键的角色,并且化工作为我国的基础产业,在当今时代下获得了快速发展,也给社会经济作出了很大贡献。而从企业的生产效益方面来说,往往会被化工工艺设计的质量所制约,所以相关的企业一定要不断提高对过程模拟优化技术的重视程度,从而为优化工艺的过程奠定良好的基础,在此基础上,促进工艺设计有效性的提升。基于此,本文全面地研究与分析了过程模拟优化在化工工艺设计中的作用和其具体应用,希望对相关企业能够给予一定的参考。

基于耦合的地理模拟优化系统

尽管GIS在涉及空间信息的许多学科和行业有广泛的应用,但其在对过程进行模拟和优化方面存在严重的功能不足。本文提出地理模拟优化系统GeoSOS的概念与实现方法。进一步建立了GeoSOS1.0的模拟优化平台,作为GIS的重要补充工具。包含了三个重要部分:地理元胞自动机(CA)、多智能体系统(MAS)、生物智能(SI)。其核心内容就是根据微观个体的相互作用,达到模拟和优化的目的。根据Tobler地理学的第一定律,提出了GeoSOS的统一的相互作用规则。GeoSOS具备将模拟和优化耦合起来的功能。将动态模拟模型与空间优化模型耦合起来,使得优化的方案具有一定的前瞻性。对比实验结果发现,耦合模型产生的效用值比非耦合模型分别高出4.3%(点状优化)和4.1%(线状优化),表明GeoSOS能够改善优化的结果。

地理模拟优化系统GeoSOS软件构建与应用

在提出的地理模拟优化系统概念的基础上,进一步构建了整合的软件系统GeoSOS,以解决地理信息系统(GIS)目前在对过程分析存在功能不足的难题。作为GIS的重要扩展,该系统由3个重要模块组成:地理元胞自动机(CA)、多智能体系统(MAS)和生物智能(SI)。地理元胞自动机模块包含了常用的CA模型,包括MCE-CA,Logistic-CA,ANN-CA,Decision-tree CA等,为用户提供了一种选择最佳模拟模型的方便环境。GeoSOS能根据训练数据,自动获取最佳的模型参数。该系统还将MAS和SI引进模型中,提高了对复杂地理过程进行分析的能力。另一特色是具备了将模拟和优化耦合的能力,由此能大大改善模拟优化的结果,为复杂的资源环境模拟和优化提供了强有力的过程分析工具。

乙烯裂解炉模拟优化软件现状及其应用

裂解炉是乙烯装置的核心反应装置,对裂解炉进行计算机模拟优化计算,并实施优化计算结果,是保证乙烯裂解装置高效、平稳、安全、长周期稳定运行的重要手段。乙烯裂解炉计算机模拟优化软件开发的核心是裂解反应动力学模型。对以经验模型、分子反应模型及自由基机理模型3种裂解反应动力学模型为基础的SPYRO、EpSOS等乙烯裂解炉模拟优化软件系统,做了开发和应用情况介绍,指出乙烯裂解炉模拟优化软件系统在蒸汽热裂解生产乙烯中具有重要应用价值,其研发和应用应得到充分重视。

选择性催化还原烟气脱硝反应器流场的模拟优化

为改善反应器的性能,分析了影响选择性催化还原(SCR)反应器性能的因素及其关系,阐明了流场均匀性对提高SCR反应器运行性能的重要性,指出优化流场是提高SCR反应器性能的有效措施.以一台660MW机组为例,对其SCR反应器入口烟道和反应器导流部件进行了模拟优化设计,得出了流场优化设计布置方案.结果表明:通过优化布置,可以提高喷氨格栅(AIG)截面和催化剂入口截面速度分布的均匀性,从而改善SCR反应器的运行性能.