动力技术论文范文
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第1篇
因控制超温的方式不同，目前主要分为高水气比、低水气比、中低水气比变换工艺［3］。其中高水气比变换工艺又分为全高水气比、高水气比分股变换工艺。对于SE－东方炉粉煤气化制甲醇，经计算，变换水气比0．5左右即可满足制甲醇的部分变换需求，其粗合成气自身所带水气是过剩的。因此，试图通过提高粗合成气的水气比来控制变换反应温度的工艺显然非常不经济。目前运行的高浓度CO高水气变换流程存在如下问题：①初期开车由于负荷低，第一变换炉超温到500℃，为降低床层温度，水气比要高于1．6，甚至达到1．8，造成了能量巨大的浪费；②由于湿气空速大，变换反应深度增加，因此单炉催化剂用量多；③催化剂使用寿命短，目前运行的Shell和GSP气化高水气比装置，第一变换炉催化剂使用寿命都不超过1a。对于高浓度CO粗合成气，现有高水气比变换纷纷进行技术改造，降低其水气比，节约能耗。Shell粉煤气化在国内应用较为成熟，与之相配套的变换工艺有全高水气比、全低水气比、低串中水气比工艺［4］。全高水气比工艺为预变换炉前一次性补足水蒸气，如SE－东方炉粉煤气化采用全高水气比变换来控制炉温，需要添加大量的高压蒸汽，由于合成甲醇不需要过高的变换率，这些添加的蒸汽最终并未参与变换反应，并且需要通过换热将其冷凝成水，能耗较高。属于改进型的高水气比分股变换工艺，仍需将一股配加蒸汽至高水气比，虽然达到相对节省蒸汽的目的，但造成蒸汽和热量浪费的同时，仍然增加了后续工段管线设备的投资和冷凝液处理的负担。而全低水气比、低串中水气比工艺则需先降低SE-东方炉粉煤气化粗合成气中的水气比，后续又补充蒸汽或水。显然以上与Shell粉煤气化配套的变换工艺均不适用于SE－东方炉粉煤气化制甲醇。因此，SE－东方炉粉煤气化制甲醇变换工艺技术选择思路为降低其水气比控制变换反应温度，并且在后续变换炉前不补充蒸汽或水。目前有两种与之配套且先进的变换工艺：动力学控制变换工艺和热力学控制变换工艺。以某年产180万吨甲醇装置为例，该装置生产规模日投煤量7500t，生产的粗合成气有效气量为516000m3／h，粗合成气中CO（干基）体积含量70％，水气比0．92，要求变换装置出口变换气中H2／CO为2．26±0．02。因装置规模大，变换设置两系列。以下针对单系列对两种工艺进行比较。
1．1动力学控制变换工艺动力学控制变换工艺流程见图2。粗合成气全量进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．55后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气进入2＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽后，与第一变换炉出口跨线变换气混合，调整出装置工艺气H2／CO，混合工艺气依次进入2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。动力学控制变换工艺通过适当减少第一变换炉中的催化剂，即控制催化剂装填量的办法，能达到控制床层热点温度从而达到控制反应深度的目的［6］。但是，由于CO浓度和水气比都高，反应的推动力太大，催化剂的装填量只要有少量的变化，就会明显影响床层的热点温度，因此催化剂的用量必须准确，否则会因为反应深度的增加而造成床层“飞温”的不良结果。如果催化剂的装填量固定不变，则在装置开车初期，负荷小或气量波动时，催化剂装填量势必富余，导致粗合成气反应深度加大而超温。运用一种新开发的分层进气变换反应器技术，当生产装置运行负荷低时，气体只经过下层进行变换反应，可以避免因为催化剂装填富余，CO过度反应使床层超温；当生产装置运行正常时，气体可以全部从上段进入或者上段和下段同时进入，以此来满足生产要求。该工艺主要缺点是：变换反应温度控制的影响因素较多，催化剂的装填量、原料气负荷、水气比的波动均影响反应温度，操作控制系统设计较复杂。
1．2热力学控制变换工艺热力学控制变换工艺流程见图3。粗合成气首先分为两路，一路进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．25后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后与另一路粗合成气汇合后经脱毒槽进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气依次进入中压蒸汽过热器、2＃中压蒸汽发生器、2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。热力学控制变换工艺在粗合成气主路设置非变换旁路跨越第一变换炉，再与另一路经第一变换炉的低含水量变换气混合后进入第二变换炉反应，可稳定调控水气比，且无需补充蒸汽调整水气比，节约能耗效果显著。第一、二变换炉催化剂装填量均为足量，都按照接近反应平衡控制变换深度进行设计，结合粗合成气旁路、主路流量比值控制及第一变换炉之前设置蒸汽发生器，运行负荷变化时不需要调整；且由于反应平衡控制的特点，在不同运行负荷下第一变换炉发生甲烷化反应的风险很小。该流程应注意的是，运行过程特别是开工导气初期，由于操作或调整不当出现水气比过低而容易导致甲烷化超温发生。此时可根据床层温度适当调整第一变换炉水气比，控制床层热点温度不高于380℃，避免甲烷化的发生。在运行末期，可以通过适当减小进入第一变换炉的气量或者适当提高第一变换炉反应器入口的水气比，来维持较高的CO转化率，使装置仍能够稳定运行。此工艺操作过程简单，兼顾了第一、二变换炉反应器的温度控制和水气比要求，既很好地控制了第一变换炉反应器的热点温度，又使第二变换炉反应器入口气体在降温的同时提高了水气比。
2分析比较
两种工艺有相似之处，即均采用了降低原料粗合成气中水气比的方法。究其原因，一方面制甲醇其水气比是过剩的，节能效果显著；另一方面可以降低变换反应的剧烈程度，增强了装置的稳定性和可操作性。不同的是第一变换炉变换反应控温方式的差异，动力学控制变换工艺是减少催化剂装填量，使变换未反应完全即送出第一变换炉，而热力学控制变换工艺是变换反应达到平衡后送出第一变换炉。
2．1技术参数表1是两种工艺的主要技术参数对比，从表1中可知，两种工艺均能满足生产要求。两种工艺经废热锅炉后，降低第一变换炉进口的水气比，因各自控温方式的不同而产生较大差异。且2个变换炉进口温度、床层热点温度呈现出不同的高低分布。动力学控制变换工艺2个炉进口温度均较高，床层热点温度前高后低。热力学控制变换工艺2个炉进口温度均较低，床层热点温度前低后高。比较而言，较低的进口温度有利于催化剂的升温还原操作和使用寿命的延长，也便于换热流程的组建，而且变换工艺的控温关键是第一变换炉，第一变换炉较低的床层热点温度可以更有效避免甲烷化的发生。由于两种工艺变换炉热点温度的差异，换热流程从热量有效利用的角度考虑，中压蒸汽过热器设置位置不同，动力学控制变换工艺中，中压蒸汽过热器直接设置在了第一变换炉出口，而热力学控制变换工艺则设置在了第二变换炉出口。
2．2能耗表2是两种工艺的主要消耗对比。当生产规模一定时，不同变换工艺的能耗主要体现在蒸汽和工艺余热上。由表2可知，两种工艺副产的蒸汽基本相当，低温位工艺余热、冷凝液总量、循环冷却水水量，热力学控制变换工艺略多，此结果是由于热力学控制工艺进入变换系统的总水气比略高于动力学控制工艺。两种工艺均采用了前置废热锅炉，并且后续不补充蒸汽或水，变换深度相当，变换产生的整体热量和冷凝液基本相同，只是热量及冷凝液的分配有所不同，故由表2可看出两方案能耗相当。
2．3投资两种工艺主要设备投资费用见表3。可以看出，变换炉费用因两种工艺催化剂装量的不同存在较大差异；各换热设备因两种工艺换热流程、参与换热工艺气气量、平均传热温差等因素存在明显差异。虽然热力学控制变换工艺多设置一台脱毒槽，但动力学控制变换工艺主要设备投资费用比热力学控制变换工艺多。两种变换工艺中，第一变换炉催化剂设计使用寿命均为2a，第二变换炉催化剂设计寿命为4a，脱毒槽吸附剂设计使用寿命为4a。综合以上几方面的分析比较，两种变换工艺均能满足生产要求，能耗相当，在操作稳定性和主要设备投资方面，热力学控制变换工艺优于动力学控制变换工艺。
3结束语
第2篇
[关键词]中小企业；技术创新动力；市场结构
一、企业规模与技术创新动力
随着技术的发展进步，企业规模存在着扩大与分散两种趋势，对于到底什么样的规模能使企业更有技术创新的动力，学者们有不同的理解和认识。
熊彼特（J.A.Schumpeter）的创新理论认为垄断利润是技术创新活动的基本目标，垄断的存在是企业家愿意投资于创新的前提。美国制度经济学家加尔布雷思进一步论述了大企业最适合于技术创新的观点：首先，垄断或大企业能够承担创新风险，而且对垄断利润的预期可以成为创新的激励机制；其次，技术创新是竞争的一个要素，大厂商的引进技术创新并不消除竞争，反而因厂商追求创新而增强了竞争；第三，完全竞争下的小厂商不可能为R&D支付最佳费用，而大企业却可以开发和利用R&D成果。
谢勒（Scherer.F.M.）等人的观点完全相反，他们认为小企业在推动技术进步方面的作用最大，理由是：首先，大企业在试图形成垄断力量的过程中确实会从事技术进步活动，但是垄断地位一旦形成，技术创新的动力和行为就会逐渐消失，市场支配能力反而成为限制技术创新的障碍，因此竞争才是技术进步的原动力；其次，大企业所拥有的大规模在技术进步的过程中也会成为劣势，如决策过程的低效率、技术开发人员之间的相互掣肘、管理层对某些独特的创新活动的忽略和不支持；最后，实践表明，在许多产业中，小企业能对技术进步做出重要的贡献。
德姆塞茨论证：创新前垄断企业限制产量对于竞争市场条件下的创新动力会更大。德姆塞茨通过经济学证明得出如下结论：市场规模较大的垄断企业进行技术创新的动力要大于市场规模较小的竞争企业进行技术创新的动力。卡尔松（B.Carlson）在研究新技术引入对产业结构、企业规模影响时认为，技术进步降低了生产的最小有效规模。这表明在中小企业中出现规模经济的可能性大大增加了。克鲁格曼（P.R.Krugman）提出，技术创新或开发型技术进步可以在专业化程度的提高中出现。
二、市场结构对中小企业技术创新动力的影响
市场结构是指“构成市场的卖者相互之间、买者相互之间以及卖者和买者集团之间等诸关系及特征，是影响竞争和垄断的性质和程度的市场性”，它反映着企业在市场上的交易地位和相互关系，体现了企业之间垄断和竞争的基本关系。在现代西方产业组织理论中，根据市场竞争和垄断程度，市场结构包括完全竞争的市场结构、完全垄断的市场结构和垄断竞争的市场结构3种类型。
1.完全竞争的市场结构与中小企业技术创新动力。完全竞争的市场结构对中小企业技术创新动力有两方面的影响：一方面，市场竞争是市场运行发展和技术进步的外部动力，连续性的企业技术创新和赶超，推动着产业生产技术向更高效率的方向发展。市场竞争关系到企业的生存命运和发展前途，它迫使企业不断进行技术创新，以提高企业劳动生产率，降低个别劳动消耗，从而推动整个社会的技术迅速发展。另一方面，完全竞争市场结构对企业技术创新会带来竞争的无序性，这种无序的竞争主要表现为：无偿模仿受到专利制度保护的技术，侵害发明者或所有者的利益；利用虚假标识，损害其他竞争者的商业信誉；窃取技术秘密和商业秘密，以低于成本水平的价格销售商品等，其结果会使技术创新者的利益受到侵害，降低创新活动的期望价值，从而导致创新者减少研究与开发的投入，有碍于企业技术创新。
2.完全垄断的市场结构与中小企业技术创新动力。从有利的方面看，完全垄断的市场结构形态具有刺激技术创新的作用。专利是形成垄断的一种原因，企业只要创造了一种新产品、劳务或新的加工技术并获得了专利，就会形成对这种产品、劳务或加工技术的垄断；同时，只有对创新进行专利保护，授予创新者以垄断权力，才能促进创新。这是因为完全垄断的市场结构通过专利形式给予创新者以垄断排他性的权利，使创新者在一定时期内享有创新所带来的经济利益。然而，在完全垄断的市场条件下，一个厂商控制着全部的市场供给，并直接决定着价格，没有别的厂商与之竞争，因而垄断厂商没有丝毫动力与压力去进行技术创新；在完全竞争的市场结构条件下，技术创新也并不活跃，因为众多的竞争者中，没有哪一家厂商更占优势，可以控制更多的市场份额，因而其技术创新的可能收益不大，但却面临极大的风险，企业技术创新的内在动力不足。
3.垄断竞争的市场结构与中小企业技术创新动力。技术创新可分为竞争推动型和垄断推动型两种。如果只存在竞争推动的技术创新，没有超额垄断利润的诱惑，那么创新活动就很难出现，因为人们都想做风险小和成本低的模仿者，而不愿意做风险大和成本高的技术创新者；反之，如果只存在垄断推动的技术创新，缺乏竞争的压力，那么创新活动到一定的阶段就会消失，因为企业已经独占了垄断利润。所以，在垄断竞争的市场结构中，既有竞争对手的威胁，又有能维持技术创新的持久收益，才可以有效地把竞争推动的技术创新和垄断推动的技术创新综合起来，共存共荣，积极地推动企业技术创新向深度和广度发展。因此垄断竞争的市场结构形态是中小企业最能产生技术创新动力的最佳市场结构。在这种市场结构下，相对垄断者之间激烈的竞争迫使他们不得不进行持续的技术创新，以防其市场份额的丢失；垄断者相对众多小型竞争者的优势，以及其对市场的相对控制使其从技术创新中获得垄断利润成为可能。
三、改善市场结构，增强中小企业技术创新动力
作为一个发展中国家，中国还处于经济转型期，在制定产业组织政策过程中，要更加重视规范企业行为，培育良好的市场竞争环境，以及完善各种相关制度，增强中小企业技术创新的动力。
1.打破自然垄断性行业完全垄断的市场结构。近年来，我国已经开始在一些自然垄断性行业中放松了管制，并取得了积极的成果。然而应该看到，我国自然垄断性行业的开放还远远不够，即使引入了竞争，竞争机制也不可能有效地发挥作用。要从根本上促进我国自然垄断性行业的技术创新，必须首先在政府管理体制上做出重大变革，改变政企合一的体制，打破管制机构与被管制企业之间的利益关系；其次，鼓励多家公司进入并开展竞争，充分发挥竞争机制的作用，促进产业技术创新和经济效益的提高；第三，对于仍需管制的领域，应引入激励性管制方式，以刺激垄断企业提高效率。
2.规范和控制非垄断行业的竞争。中国加入WTO后，民族工业面临的竞争更加激烈，因此，要建立一个开放、统一、有序的市场环境进行公平竞争，而不是一个完全自由竞争的市场结构形态。我国目前还处于市场经济发展初期，政府在强化行政管理的同时，应大力推进市场竞争的法律规范工作，防止因为无序竞争而阻碍企业的技术创新，导致市场和社会的混乱。
3.实施专利制度，激励企业技术创新。从长远看，专利垄断的有限性必将推进整个经济的发展。在实践中，正是靠专有权这种垄断性的存在，延迟了模仿者进入市场的时间，为技术拥有者进一步创新提供了动力，因此，必须对技术创新予以知识产权保护，严厉打击假冒行为和地方保护主义。
4.鼓励企业合作、合并与兼并，实现科研开发规模经济。针对我国工业企业95%以上规模小、自有资金有限、无力搞大的突破性开发项目的特点，政府应鼓励企业合并，组织同行业的企业通过多种形式扩大规模、多方合作搞技术创新，鼓励高校、科研院所等以技术股的形式，与企业联合开发应用新技术，充分发挥各自在人才、设备和资金上的优势，促进科研成果转化为现实的生产力，并实现科研与开发的规模经济。在维护自由公平竞争与利用规模经济间寻找最佳的结合点，既不能因反垄断过度而伤及规模经济效益，又要防止因合并的失度而妨碍自由公平的竞争，以达到优化企业技术创新的市场结构的目的。
主要参考文献
[1]肯尼斯·W·克拉克森，罗杰·勒奋瓦·米勒。产业组织：理论、证据和公共政策[M].上海：上海三联书店，1989.
[2]Scherer，FM，Roses，D.Industrialmarketstructureandeconomicperformance[M].Houghton，1990.MifflinCompany，Boston.
[3]Demsetz，H.IndustryStructure，MarketRivalryandPublicPolicy[J].JournalofLawandEconomics，Vol.1973.
第3篇
关键词：动态电源管理静态预知方法动态预知方法
引言
电子系统可视为是种类不同的元件集合，有些元件有着固定的性能指标和耗能，这些元件被称为非电源管理元件；上反，有些元件可以在不同时间工作，并且有多种耗能状态，相应地消耗着不同的系统电能，这些元件称为可电源管理元件。可电源管理元件的有效使用成为节省系统耗能，使整个系统在有限电能下长时间工作的关键所在。
系统元件从一种耗能状态到另一种耗能状态往往需要一段时间，并且在这段时间内会消耗更多的额外能量。状态的改变会影响系统的性能，所以设计者需要在系统节能和系统性能之间找到恰当的折衷切入点。本文介绍了动态电源管理中的一些方法。这些方法将决定元件是否改变耗能状态和何时改变。
1动态电源管理技术
“动态电源管理”是动态地分配系统资源，以最少的元件或元件最小工作量的低耗能状态，来完成系统任务的一种降低功耗的设计方法。对于电源管理实施时间的判断，要用到多种预测方法，根据历史的工作量预测即将到来的工作量，决定是否转换工作状态和何时转换。这就是动态电源管理技术的核心所在——动态电源管理方法。
动态电源管理技术适用的基本前提是，系统元件在工作时间内有着不相同的工作量。大多数的系统都具有此种情况。另一个前提是，可以在一定程度上确信能够预知系统、元件的工作量的波动性。这样才有转换耗能状态的可能，并且在对工作量的观察和预知的时间内，系统不可以消耗过多的能量。
2电源管理
各个系统设备当接到请求时，设备忙；而没有请求时，就进入了空闲状态。设置进入空闲时，可以关闭设备，进入低耗能的休眠状态；当再次接到请求后，设备被唤起。这就是所谓的“电源管理”。然而，耗能状态的改变是需要时间的，也就是关闭时延和唤起时延。唤起休眠状态中的设备需要额外的能量开销，如图1所示。如果没有这项开销，也就用不着电源管理技术了，完全可以只要设备空闲就关闭设备、这种时延和能量开销确定存在，所以必须考虑，只有当设备在休眠状态所节省的能量至少可以抵得上状态转换耗能的情况时，才可以进入休眠状态。
电源管理技术是一个预知性问题。应寻求预知空闲时间是否足够长，以及于能否抵得上状态转换的耗能开销。空闲时间过短时，采用电源管理的方案就得不偿失了。所以事先估计出空闲时间的长短是电源管理技术中的首要问题。定义“恰当的停止时间段”（tBE）：能达到系统节能的最短空闲时间段。此时间与设备元件本身有关，与系统发出的请求无关。假设状态转换延时t0（包括关闭和唤起延时）耗能为E0；工作状态功率Pw，休眠状态功率Ps，可由以下式求出tBE。
Pw×tBE=E0+Ps×(tBE-T0)
等式左边为“适合暂停时间段”内的耗能，也就是系统在这段用于节能的最短空闲时间内继续工作所需能量；右边是状态转换耗能和休眠时间内的系统耗能。tBE换和这段休眠时间内的系统耗能。电源管理技术就是要预知将要发生的休眠时间是否能够大于tBE，只有大于它，设备才有休眠的必要。
3基于先验预知的动态电源管理技术
对于大多数真实系统，即将输入的信号是难以确定的。动态电源管理的决策是基于对未来的不确定预知的基础之上的。所有的基于预知的动态电源管理技术的基本原理是探过去工作量的历史和即将发生的工作量之间的相互关系，来对未来事件进行可靠的预知。对于动态电源管理，我们关心怎样预知足够长的空闲时间进入休眠状态，表达如下：
p={tIDLE>tBE}
我们称预知空闲时间比实际的空闲时间长（短）为“预知过度”（“预知不足”）。预知过度增加了对性能的影响；预知不足虽对性能无影响却造成了能量的浪费。要是能既无预知过度又无预知不足，那就是一个理想的预知。预知的质量取决于对观察样本的选择和对工作量的统计。
3.1静态预知方法
固定超时法：最普遍的电源管理预知法，用过去的空闲时间作为观察校本对象来预知当前空闲时段的总持续时间。此方法总结如下：空闲时钟开始，计时器开始计时，超过固定超时时间tTO系统仍处于空闲，则电源管理使得系统休眠，直到接收到外界请求，标志着空闲状态的结束。能够合理地选择tTO显然是这种方法的关键。通常在要求不高的情况下取tTO=tBE。
固定超时法优点有二：①普遍适用（应用范围仅限决于工作量）；②增加固定超时值可以减少“过度预知”（即预知时间比实际空闲时间长）的可能性。但是其缺点也明显：固定超时过大则将引起预知不足，结果不能有效的节省能量，相当多的能量浪费在等待超时上。
预知关闭法：此方法可以解决固定超时法中等待固定超时而耗费过多能量的问题，即预知到系统的空闲可能性就立即关闭系统，无需等到空闲时间超过超时值。预知方法是对历史工作量的统计上做的有肯定性估计。
Srivastave提出了两种先验关闭的方案。
①非线性衰减方程（φ）。此方程可由过去的历史中得到。
t的上标表示过去空闲和工作时期的序号，n表示当前的空闲时期（其长度有待于预知估计）和最近的工作时段。此方程表明了要估计将发生的空闲时期，要考虑到过去的空闲和工作时期。
如果tpred>tBE，那么系统一空闲就立即关闭。观察样本是
此方法的局限：
*无法自主决定衰减方程的类型；
*要根据收集和分析的分散数据建立衰减模型，并且这些数据适合此衰减模型。
这些数据适合此衰减模型。
②极限方案。此方案基于一个极限。观察样本为紧挨着当前空闲时期之前的工作时期，如果便认为空闲时期比前一个工作时期长，则系统关闭。
注意：统计研究表明，短时间的工作时期后是长时间的空闲期；长时间的工作期后是短时间的空闲期。这样的系统可以用极限法，如图2所示。而短时期的工作期后是短时期的空闲期这种情况下就不能用些极限法。总之，对tthr的选择尤为重要。
预知唤起法：可以解决固定超时方法中唤起时的性能损耗。当预知空闲时间超时后则系统唤起，即使此时没有接收收到任何系统请求。使用此方法应注意的是，如果tidle被“预知不足”，则这种方法增加了能量的消耗，但同时也减少了等待接收第一个系统请求的时间，还是在一定程度上节省了能量，提高了系统性能。
3.2动态预知方法
由于动态电源管理方法的最优化取决于对工作量的统计，当工作量既未知又非静态时，静态预知方法就不是十分有效。因此，就有了动态预知方法。对非静态工作量有几种动态的预知方法。
①设定一套超时值，每个值与一个参数相关。此参数表明超时值选择的准确性。此方法是在每一个空闲时间内，选择这些超时值中最有效的一个值。
②此方法同样有一些供选择的超时值，分配给每个值一个“权”。此“权”是对过去相同要求下，采取此超时值带来的满意度为衡量对象抽象出的参数。实际采用的超时值是取所有被选超时值的权的平均。
③只采用一个超时值，当选择此超时值后会引起许多不尽如人意的“系统关闭”后，再适当增加此值。当更多的“系统关闭”可以被接受了，则适当降低此值。
4总结
动态电源管理是降低电子系统耗能的有效设计方法。在电源管理系统中，不同元件的工作状态要动态地适应不同程度的性能要求，只有这样才能最小化空闲时间浪费的能量或者无用元件浪费的能量。
