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机器学习驱动锅炉燃烧优化技术的现状与展望

洁净煤技术 2024年第2期30卷 228-243页

作者：姚顺春李龙千卢志民李峥辉华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

伴随可再生能源发电装机容量快速增加,深度调峰过程中负荷多变、燃烧失稳等不稳定工况对火电机组的燃烧优化控制提出了更高要求,快速发展的人工智能技术与深度学习算法为锅炉参数预测建模及优化提供了重要手段。在机器学习算法方面,总... 详细信息

伴随可再生能源发电装机容量快速增加,深度调峰过程中负荷多变、燃烧失稳等不稳定工况对火电机组的燃烧优化控制提出了更高要求,快速发展的人工智能技术与深度学习算法为锅炉参数预测建模及优化提供了重要手段。在机器学习算法方面,总结了特征筛选与建模算法的研究现状,提出了传统统计学方法与线性降维方法的科学解释性较差且不能很好地辨识高维数据,结合深度学习算法的特征筛选方法在处理复杂的火电机组数据时优势更明显;对比了多种神经网络在NO_(x)排放浓度建模中的优缺点,其中长短期记忆神经网络与卷积神经网络在处理时序数据时效果更好、集成模型通过组合不同学习器的优势可提高整个模型的泛化能力和鲁棒性。在预测模型的应用方面,通过对SCR脱硝系统建立预测模型可以方便运行人员模拟并修正可调参数,同时作为软测量手段监测燃烧系统运行状态;引入NO_(x)排放浓度预测模型的前馈控制和模型预测控制等先进控制手段可有效改善火电机组传统PID控制效果较差的问题;在多目标优化中NO_(x)脱除效率通常与锅炉效率或脱硝成本共同作为优化目标,以期实现经济效益与社会效益的和谐统一。

关键词：机器学习 NO_(x)排放深度调峰预测模型多目标优化控制

超声波激励时长对煤体孔裂隙结构及渗透特性的影响

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中国安全科学学报 2024年第9期34卷 155-164页

作者：郝荷杰王瑞哲杨二豪仇悦张笑盈林海飞西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 西部煤矿瓦斯灾害防控陕西省高等学校重点实验室陕西西安710054

为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超... 详细信息

为探究超声波激励作用下不同激励时长对煤体损伤的特性,利用超声波激励试验系统、核磁共振成像系统、体视显微镜、煤岩芯渗透率自动测试系统等,分析不同超声波激励时长下煤体孔隙结构、表面裂隙及渗透特性的变化特征。结果表明:随着超声波激励时长不断增加,煤体微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率和总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率均呈线性增大关系;超声波激励煤体30~150 min,微小孔、中孔、大孔的T 2谱峰面积变化率分别由14.60%、52.50%、24.90%增大至61.30%、145.50%、235.70%;总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率、渗透率变化率分别由5.04%、47.27%、41.67%增大至24.93%、127.91%、208.33%。在不同超声波时长激励下,煤体渗透率变化率与总孔隙率变化率、表面裂隙面积变化率均符合线性增大关系;随着超声波激励时长增加,煤体孔隙、裂隙改造效果提升,渗透率得以提高。

关键词：超声波激励时长裂隙结构渗透特性核磁共振孔隙率

软测量技术赋能燃煤电厂碳排放计量的研究进展

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洁净煤技术 2024年第8期30卷 18-31页

作者：姚顺春刘泽明卢志民郭松杰谢子立李峥辉黄泳如李龙千卢伟业陈小玄华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640 广东省特种设备检测研究院顺德检测院广东佛山528300

火力发电企业作为我国能源结构的重要组成部分,长期以来是我国碳排放的主要来源,在我国和全球加速推动低碳经济发展的宏观环境下,火电企业积极响应国家“能耗双控”向“碳排放双控”转变的战略部署。在此背景下,精确计量燃煤电厂的碳排... 详细信息

火力发电企业作为我国能源结构的重要组成部分,长期以来是我国碳排放的主要来源,在我国和全球加速推动低碳经济发展的宏观环境下,火电企业积极响应国家“能耗双控”向“碳排放双控”转变的战略部署。在此背景下,精确计量燃煤电厂的碳排放量变得至关重要。在燃煤电厂碳计量中,烟气流量影响燃煤发电中在线监测法的精度,而燃煤消耗量、燃煤元素碳含量以及飞灰碳含量共同决定核算法的可靠性。目前,大多数燃煤发电企业只对流量和燃煤消耗量进行实时监测,在现场恶劣的环境中对燃煤元素碳含量以及飞灰碳含量进行短周期、高频次的直接监测需要花费较大的人力以及物力,流量监测设备也易受烟道环境影响。而软测量技术以其高效和低成本的特点,可为传统碳排放计量过程中关键参数的监测提供一种替代方法。鉴于此,首先阐述了软测量模型的建立过程,包含数据预处理、辅助变量选择、软测量模型建立以及模型校正。数据预处理能够确保数据质量,提高建模效率;辅助变量选择是从大量潜在的变量中筛选出对目标变量的辅助变量,进一步提高建模效率;软测量模型建立主要是基于机理建模和数据驱动建模,是实现目标变量预测的核心;模型校正通过实际的离线或在线数据,对模型进行进一步优化,提高模型的预测精度。其次,针对碳计量相关参数,分析了烟气流量、燃煤消耗量、燃煤元素碳含量和飞灰碳含量监测存在的问题,论述了软测量技术在上述碳计量关键参数的国内外研究进展和应用,评估了机理建模和数据驱动建模技术的有效性、准确性和实用性。其中,机理分析建模主要基于电厂锅炉进出口的能量平衡以及烟风质量守恒等原理,有着确定的数学物理关系式,具有高度可解释性和稳定性,但是建模过程复杂,预测精度较低;数据驱动建模主要是利用各种机器学习方法,基于电厂分布式控制系统(Distributed control system,DCS)丰富的运行数据,对碳计量关键参数进行“黑箱建模”,克服了机理分析建模复杂的过程分析,精度相对较高,但是建模过程不明确,且模型对于不同机组的泛化能力较差。最后,对于软测量技术在碳排放计量领域的发展应用进行了总结与展望。对电厂各参数之间的时序结构、电厂自身计算能力的限制以及机理分析融合数据驱动方法的发展提出相关建议,并对国外二氧化碳预测性排放系统结合软测量技术在国内外燃煤电厂的应用进行展望。

关键词：燃煤电厂碳排放计量软测量技术在线监测法核算法

基于高斯混合模型的碳酸盐岩储层物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演

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地球物理学报 2024年第10期67卷 3989-4004页

作者：郭强巴晶雒聪陈嘉玮中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 河海大学地球科学与工程学院南京211100

碳酸盐岩储层是我国油气资源增储上产的重要领域,然而此类储层通常发育复杂的孔隙结构,极易影响物性参数地震预测结果的精度.本文提出一种基于高斯混合模型的物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演方法.基于微分有效介质模型和Gassmann方... 详细信息

碳酸盐岩储层是我国油气资源增储上产的重要领域,然而此类储层通常发育复杂的孔隙结构,极易影响物性参数地震预测结果的精度.本文提出一种基于高斯混合模型的物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演方法.基于微分有效介质模型和Gassmann方程,推导定量关联孔隙度、流体饱和度及孔隙纵横比与弹性参数的线性正演算子.引入了高斯混合模型表征物性与孔隙参数的联合先验概率分布,进而表征岩相统计差异特征.基于贝叶斯线性反演理论及线性正演算子,构建目标参数后验概率的解析表达式,然后根据测井数据反演井旁孔隙纵横比,以提供可靠的孔隙参数先验约束,并利用迭代贝叶斯反演算法,提高线性正演算子的模拟精度.本方法将孔隙纵横比作为反演目标参数,表征碳酸盐岩孔隙结构的空间变化特征,结合贝叶斯线性反演方法,以提高物性参数地震反演结果的精度与运算效率.数据测试表明,所提出的方法物性参数反演结果对比常规方法精度有明显改善,且在一定程度上,新方法受初始模型和弹性参数的影响较小.三维地震数据的应用验证了本方法的有效性,其孔隙度反演结果能够有效的指示有利储层的空间分布.

关键词：地震岩石物理反演孔隙纵横比碳酸盐岩储层贝叶斯线性反演高斯混合模型

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催化转移氢化制生物质基2,5-呋喃二甲醇研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第5期52卷 735-755页

作者：李微贡红辉史显磊河南理工大学化学化工学院、河南省煤炭绿色转化重点实验室河南焦作454003 天津化学化工协同创新中心天津300072

生物质基2,5-呋喃二甲醇(BHMF)可从廉价易得的糖类出发,经催化转化-选择性氢化制取,并作为一种用途广泛的化工中间体及燃料前体,尤其在改善传统聚酯性能以及合成绿色可降解的生物基聚酯新材料方面具有独特优势。BHMF制取过程中,传统的... 详细信息

生物质基2,5-呋喃二甲醇(BHMF)可从廉价易得的糖类出发,经催化转化-选择性氢化制取,并作为一种用途广泛的化工中间体及燃料前体,尤其在改善传统聚酯性能以及合成绿色可降解的生物基聚酯新材料方面具有独特优势。BHMF制取过程中,传统的氢化方式消耗了大量高品位能源氢气,且高压氢气存在安全隐患并导致基础设施投入多。本工作立足于催化转移氢化的优势,综述了甲酸、醇类及其他类型氢供体通过催化转移氢化的方式选择性加氢制取BHMF的研究进展;并针对催化转移氢化过程中不同类型氢供体、催化剂和反应工艺的特点及存在的问题,分析了反应条件、强化手段等对BHMF选择性和收率的影响以及反应体系的优劣。在此基础上,提出了转移氢化制取BHMF新型催化体系的研究方向,并对清洁高效、本质安全BHMF制取工艺的发展进行了展望,为生物质转化中特定催化体系的研发提供科学参考。

关键词： 2,5-呋喃二甲醇催化转移氢化 5-羟甲基糠醛氢供体催化剂

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基于揭序加密的联邦决策树安全比较协议

计算机学报 2024年第4期47卷 892-906页

作者：韩朝阳葛春鹏刘哲方黎明南京航空航天大学计算机科学与技术学院南京210016 山东大学软件学院济南250100 之江实验室杭州311121

得益于联邦学习的发展,多个参与方得以越来越方便地在保护隐私的前提下协同训练多种机器学习模型.随着联邦学习训练方案的逐渐成熟,在这些模型上进行高效联邦预测任务的需求也日益受到关注.目前对联邦学习得到模型的应用的研究大都处于... 详细信息

得益于联邦学习的发展,多个参与方得以越来越方便地在保护隐私的前提下协同训练多种机器学习模型.随着联邦学习训练方案的逐渐成熟,在这些模型上进行高效联邦预测任务的需求也日益受到关注.目前对联邦学习得到模型的应用的研究大都处于复用训练范式的范畴,而实际上这一做法造成了额外的开销,联邦预测任务存在着极大的效率提升空间.本文对基于树模型的外包预测服务进行研究.首先明确阐述了“联邦预测”任务,并指出设计高效解决方案面临着数据异构分布和用户数据动态变化的挑战.针对这些挑战,本文提出了新颖的安全比较协议***通过一个不可信的第三方的协助,使得两个参与方得以秘密地比较他们的私密值.所设计的协议基于揭序加密,其通过公开函数可以揭示出密文之间的顺序关系.为了增强其隐私性,我们进一步设计了一次一密机制并引入了混淆密码序列技巧.我们对协议进行了全面的安全性分析,并证明了其面对恶意第三方的鲁棒性.此外,我们还通过大量实验验证了所提出协议的高效性和可扩展性.

关键词：联邦学习联邦预测安全比较揭序加密外包计算隐私计算

亚硝态氮在补连塔矿地下水库的迁移转化规律研究

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干旱区资源与环境 2024年第4期38卷 114-120页

作者：赵丽孔伟芳张庆许峰张攀群邢明飞河南理工大学资源环境学院焦作454000 陕西省煤矿水害防治技术重点实验室西安710077

水资源短缺的西部地区,多通过地下水库充填煤矸石技术对矿井水进行临时储存和净化,但关于亚硝态氮在地下水库中的迁移转化研究较少。以补连塔矿富含生产废水的矿井水中亚硝酸盐为研究对象,通过模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,开展... 详细信息

水资源短缺的西部地区,多通过地下水库充填煤矸石技术对矿井水进行临时储存和净化,但关于亚硝态氮在地下水库中的迁移转化研究较少。以补连塔矿富含生产废水的矿井水中亚硝酸盐为研究对象,通过模拟补连塔矿地下水库的水文地质环境,开展柱动态淋滤实验,研究亚硝态氮在采空区充填矸石中的迁移转化规律。研究结果表明:淋出液中NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、TIN和TDS浓度均经过急剧上升、缓慢下降、最后趋于稳定三个阶段,亚硝态氮的去除率在78.9%~89.8%,淋出液TDS值约是淋滤用液2倍。整个实验过程中,约15.65%的无机氮被充填矸石吸附或转化为N_(2)、N_(2)O或NO等氮化合物。煤矸石中的氨氮易在前期大量溶出,随着时间的推移溶出量逐渐减少并趋于稳定。氨氮对pH的缓冲作用、氮素的生物转化及煤矸石碱性组分的溶出使得淋出液pH值逐渐升高但始终低于淋滤用液。研究结果可丰富氮素循环理论,对于评价我国西部煤矿区地下水库对矿井水的预处理效果及水质净化机理具有重要意义。

关键词：地下水库煤矸石亚硝态氮迁移转化无机氮

非谐分流叶片对离心压气机叶轮气弹稳定性影响分析

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振动工程学报 2024年

作者：唐新姿梁春娟刘洪志金绍哲彭锐涛湘潭大学机械工程与力学学院

为探究分流叶片周向角非谐设计对离心压气机叶轮气弹稳定性的影响，以某离心压气机叶轮为研究对象，采用三维非定常数值分析并结合能量法，对比不同正弦非谐设计叶轮的气动性能、气动阻尼特性，研究分流叶片周向角非谐设计参数对叶轮气... 详细信息

为探究分流叶片周向角非谐设计对离心压气机叶轮气弹稳定性的影响，以某离心压气机叶轮为研究对象，采用三维非定常数值分析并结合能量法，对比不同正弦非谐设计叶轮的气动性能、气动阻尼特性，研究分流叶片周向角非谐设计参数对叶轮气弹稳定性的影响规律和程度，分析叶片气动功密度分布和叶片表面气动力幅频特性，揭示分流叶片非谐设计对叶轮气弹稳定性的影响机理。结果表明：正弦非谐设计在保证气动性能的同时可以改善叶轮气弹稳定性；分流叶片周向角正弦偏置幅值为8°时，非谐叶轮气弹稳定性相对较好，叶轮气动阻尼比相对初始叶轮最大提升24.4%；合理的非谐设计使得叶片前缘正值气动功密度分布增强，且各分流叶片表面气动力幅值和频率彼此存在差异，流场激振能量传递变得困难，叶轮气弹稳定性更好。

关键词：离心压气机分流叶片非谐设计气动阻尼比能量法

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小井眼水平井洗井岩屑清除效率研究

石油钻探技术 2024年第3期52卷 75-83页

作者：臧传贞荆思霖路宗羽宋先知武兴勇中国石油新疆油田分公司新疆克拉玛依834000 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油新疆油田分公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000

为研究小井眼水平井洗井钻柱旋转时的岩屑清除规律,针对玛湖深层三叠系长水平井小井眼洗井工况,进行了相似试验设计,开展了岩屑启动流速和岩屑清除效率的试验研究。试验发现,采用不同排量冲洗岩屑床时,岩屑床呈现稳定运移、沙丘式波浪... 详细信息

为研究小井眼水平井洗井钻柱旋转时的岩屑清除规律,针对玛湖深层三叠系长水平井小井眼洗井工况,进行了相似试验设计,开展了岩屑启动流速和岩屑清除效率的试验研究。试验发现,采用不同排量冲洗岩屑床时,岩屑床呈现稳定运移、沙丘式波浪运移和整体运移等3种运移形态。试验研究了岩屑床稳定运移形态下岩屑粒径、排量和钻柱转速对岩屑启动流速及钻柱转速对岩屑床高度和形成稳定岩屑床所需时间的影响规律,分析了岩屑床整体运移形态下岩屑粒径、排量和岩屑床初始质量对岩屑床清除效率的影响。研究结果表明,岩屑粒径越小所需启动流速越低,钻柱旋转后等效岩屑启动流速降低45.5%,钻柱转速升高会使形成稳定岩屑床所需时间缩短,岩屑清除效率提高;当岩屑床发生整体运移后,较低排量下岩屑床清除速度受岩屑粒径影响较小,高排量下大粒径岩屑床的运移速度快。排量和钻柱转速是提高洗井过程岩屑床清除效率的关键,而现在洗井时钻柱转速较低,可适当提高钻柱转速,以提高洗井效率。

关键词：水平井洗井钻柱旋转岩屑启动流速岩屑床清除效率