第一篇
1相关理论研究
1．1NASL攻击脚本语言NASL(NessusAttackScriptingLanguage)是Nessus扫描器为评估漏洞而设计的攻击脚本语言［9］。在语法上，它和C语言类似但更为简单实用。通常，一个攻击脚本包括两部分内容:描述信息和攻击代码。Nessus通过脚本描述信息对脚本进行分类，形成脚本列表，进而通过列表调用攻击代码来完成对目标系统的漏洞探测。目前，利用NASL编写的攻击脚本已超过1万多个。NASL的特点是攻击种类丰富、可扩展和易开发，每个脚本针对一个系统缺陷但不会对其造成危害。因此，本系统采用NASL攻击脚本语言实现对扫描模块的构建。1．2攻击图技术攻击图(AttackGraph)是一种比较成熟的攻击模型，通常分为有向图和无向图。图中的每个顶点表示一种攻击状态，弧表示状态之间的转换关系。目前攻击图主要应用于系统安全性分析，但是由于其结构灵活的特点，人们可以根据自己的需求建立特定结构的攻击图。正是基于以上原因，本文将根据渗透测试的要求构建新的攻击图，即渗透测试图，并实现一个基于攻击图的渗透方案自动生成模块。
2系统总体设计
本文所设计的系统框架结构如图2所示。该系统包括:Web操作平台，信息扫描模块，渗透测试模块，管理维护模块和数据库模块。各模块实现的功能是:Web操作平台负责对整个系统的调度和操作，包括收集目标信息、下达渗透任务、查看评估报告、执行系统维护等;信息扫描模块负责收集目标主机的各类信息，包括端口信息，操作系统信息，服务信息等，并利用NASL攻击脚本插件探测目标潜在漏洞;渗透攻击模块根据反馈的漏洞信息，结合攻击图自动生成渗透测试方案，调用攻击库执行相应的测试攻击;管理维护模块执行对用户、日志、事件及补丁更新的管理和维护;数据库模块负责存储系统各类数据库信息以及对数据库的调用和管理。各模块的协作关系是:用户通过Web操作平台下达扫描任务，系统启动扫描模块，用户定制扫描计划并开始对目标实施扫描，扫描结果反馈至数据库，渗透测试模块根据扫描情报生成可行的渗透方案，用户选择方案并开始执行测试攻击，最终得出评估报告，至此，整个渗透测试过程结束。在整个测试过程中，用户通过浏览器可以完成对系统的实时监控和操作。
3主要功能模块实现
3．1信息扫描模块信息扫描模块主要完成对目标系统的信息搜集，该模块包括两个部分，一是对目标系统的基本信息搜集，二是是对目标系统的漏洞探测。在主机扫描部分，系统通过扫描预处理、扫描客户端和服务端协同完成基本信息收集任务。扫描预处理通过ICMP和TCPping方式判断目标主机存活，并生成存活主机IP列表文件;扫描客户端负责发送扫描IP范围和参数信息，并接收服务端反馈信息;服务端默认监听，等待客户端连接发布扫描任务，并按照扫描范围和相关参数调用扫描规则进行探测。在本系统中，端口扫描采用TCPConnect()方式进行，通过调用SocketAPI的Connect函数连接目标主机的指定端口，从而判断目标端口开放情况。操作系统探测采用ICMP回显请求/应答报文的方式，分析响应报文内容判断操作系统。扫描预处理和客户端的逻辑流程如图3、图4所示。在漏洞扫描过程中，系统根据主机扫描信息调用NASL攻击脚本插件对目标进行漏洞探测。首先根据脚本描述信息对脚本插件进行排序，非破坏性的插件会被优先扫描，继而调用攻击代码对目标进行攻击测试，对于测试结果，系统通过函数返回给扫描器，存入数据库。NASL脚本的描述函数，可以从漏洞风险等级、攻击脚本危害程度以及测试类型对脚本进行分类描述和管理。攻击代码部分则针对某个端口或服务编写，可以产生细粒度的攻击，使攻击行为原子化。下面是针对CGI漏洞的拒绝服务攻击脚本，其部分攻击代码如下:include(“http_func．inc”);//设置包含文件，用于调用相应的库函数3．2渗透测试模块渗透测试模块通过攻击图产生渗透攻击方案，调用攻击库执行对目标主机的渗透攻击。本系统所设计的渗透方案生成:包括渗透方案图的生成，遍历渗透路径和对方案进行优先度排序。反映在系统中就是:数据提取，遍历工具和方案生成。在数据提取中，系统把需要的所有数据，包括目标系统的综合信息，渗透方法等，转化为系统需要的格式。在本系统中，通过对NASL漏洞结果报表的数据提取，将漏洞信息转换成原子攻击信息。节点ＲeportItem下为系统扫描漏洞信息，包括漏洞描述，CVE号，漏洞严重程度，漏洞发布时间，解决办法，漏洞利用信息等，我们仅保留description、exploit_acailable、cve3项，并将其存入原子攻击信息库。遍历工具，根据提取的数据信息遍历整个攻击库，找出相应的渗透攻击方法。遍历函数主要包括两类:根据目标主机信息搜索和目标漏洞信息搜索。在攻击库中，各类攻击工具都和漏洞信息相关联，存在一个攻击成功复杂度。由于攻击事件带有随机性因素，只能近似表达不同攻击之间的差别。攻击复杂度的取值一般是通过专家打分得到，表1为一个攻击复杂度的量化标准。生成渗透方案图后，从初始节点出发，采用正向广度搜索算法就能得到所有从初始节点到目标节点的渗透路径，即渗透方案。这时，还要对方案进行排序，筛选，找出最短路径就是最优渗透方案。这里，我们定义一个渗透路径成功概率，即是对攻击者能够成功实施某个方案的度量。假设为达到某一渗透目标，生成的渗透方案集L中共有l(l≥1)个渗透路径，其中渗透路径li(1≤i≤l)共包括s(s≥1)步原子攻击，若第j(1≤j≤s)步原子攻击成功复杂度为wi，则渗透路径li的成功概率由式(1)计算得到:HLi=∏sj=1wj(1)在通过计算得到所有路径的成功概率后，成功概率最大的路径即为该渗透方案集中的最优方案，利用式(2)得到:HL=max(HL1，HL2，…，HLi)(2)渗透方案生成关键函数的结构定义如下，其中，AddTool()负责将攻击工具加入到图中，调用Setpoint()函数对图中的各个路径进行权值设置，最终通过Getpath()函数求出每条由起点到终点的路径值，即渗透方案优先值并按照优先度对方案进行排序，渗透步骤越少，方法越容易，实施越简单的优先度越高。intAddTool(intinToolID，//攻击工具IDchar*inNeedＲight，//执行此工具需要的权限char*inAcquireＲight);//执行此工具成功后可以得到的权限voidSetPoint(void*inPoint);//调用m_Graph的同名函数intFindAllSolutions(char*inNeedＲight，//起始权限char*inAcquireＲight);//最终权限getpath()4系统测试与分析本系统的实验主要是通过对传统渗透测试方法和该系统进行差异性对比，从而比较系统的实际运行情况。实验环境拓扑如图5所示。网络渗透测试系统部署在测试网络的外部，内网由服务器和PC机组成，其中两台服务器分别安装有SQLServer2000服务和A-pache服务，PC安装有WindowsXP操作系统。所有设备分配了192．168．1．1～192．168．1．8的IP地址。表2给出了传统渗透测试方法和该系统在信息探测、漏洞评估、测试用时及人力资源投入方面的对比。表3是系统渗透测试结果报表。通过对测试结果的分析，该系统对比传统的渗透测试方法在服务信息、端口信息、运行时间、漏洞数，测试用时这几个方面都有很大的提高。系统可以有效探测目标潜在漏洞并实施渗透攻击，大大缩减了渗透测试的时间和人力资源投入，提高了渗透测试的效率，测试结果更加完善。
4结束语
通过对网络渗透测试模型的深入研究，本文设计并实现了一种基于LAMP的网络渗透测试系统。该系统由5个模块构成，各模块通过Web操作平台和通用数据库引擎实现对系统的调度和运转，并通过引入NASL攻击脚本插件和基于攻击图的渗透方案生成完成对系统扫描和渗透测试模块的构建，系统操作简单，可扩性强，能较好的完成对目标主机的渗透测试功能。后续将对系统的渗透测试工具进一步深化和完善，以增强系统的时效性和准确性。
作者：廖先琴 单位：重庆电子工程职业学院
第二篇
1设计条件与干燥势场分析
1.1设计条件种子干燥既要保证适宜的干燥速率，又要保证种子的活力，使种子具有高发芽率和成活率，其干燥机设计的基本要求主要有:①尽可能接近自然阴干条件下的干燥品质。②机械结构设计应力求装卸方便、清种容易、不混种和机内无残留。③工艺设计符合及时干燥的要求，干燥时间不宜过长。④种子受热温度不超过规定值且干燥室内温度分布均匀。⑤出机种子含水率均匀，不均匀度小于2.5%。⑥适应多种作物种子的干燥，通用性强。⑦能耗低，干燥效率高。⑧机内容量具有一定的变化范围，能适应少量种子的干燥。1.2干燥势场来源与分析种子干燥介质一般选取自然空气，为了提高干燥速率，可通过升温、降压和除湿等技术手段。从高湿种子干燥势场的来源和性质看，热风干燥系统存在两类形式的传递。一类是种子内部因生命活动产生的势场和自然空气中的势场引起的传递，主要体现在水分在种子内部的运动和液态水分气化时的饱和蒸气压与干燥介质中的水蒸气分压力差引起的质传递，此类是自然界提供给干燥系统，可以无偿利用的有用能，其传递是客观的，非人之所为［12］，也就是说，新收获的高湿种子，在自然空气中，必然会自发地到达与环境介质条件对应的平衡含水率状态。另一类是人为干燥操作行为产生的势场引起的传递，主要体现在，为强化干燥过程，提高干燥速率，向干燥介质输入热能、增大比容，降低介质的水蒸气分压力，提高介质流动速度等行为引起的质传递，此类属于主观，其传递具有恒定性、规律性和可控性的特点，受时间和空间的约束［13］。
2干燥系统设计
种子最理想的品质效果是在自然阴干条件下较快地到达其贮藏水分，干燥过程并不需要人为地提供过多的高品位热能。为了实现种子在相对较低温度条件下较快地干燥，本设计选用引风负压干燥方式;为了缓解干燥系统的热惯性，引入特征准数烟气热风比，设计比例阀，依照种子的含水率和干燥历程开发自适应控制系统;研制种子循环干燥系统及相应的小型循环干燥机。2.1引风设计原理保全干燥品质的核心在于有效地提高种子在高含水率时的去水速度，降低种子自身的温度。引风负压干燥可使干燥层内的介质压力低于环境压力，伴随压力降低，介质的相对湿度必然同步降低［14］，增大了介质接纳水分的能力，从而在同样的送风温度条件下，使种子的去水速率得到提高，尤其在高水分段。去水速率的提高，会使种子的温度进一步降低，又增强了热风与种子间的传热，这样不仅降低了干燥温度，保障了品质，同时也加快了干燥速率，减少了能量消耗，提高了干燥效率。引风干燥层内的温度梯度和压力梯度方向一致，弥补了介质在干燥层内流动过程中因温度降低而使干燥能力下降的缺陷，提高了层内种子干燥的一致性和均匀性。2.2节流匹配原理种子干燥系统提供主观热能的主要手段是通过热风炉燃烧燃料产生烟气，再由换热器将其热量交换给空气形成热风，在换热器结构确定之后，干燥温度和烟气温度与烟气热风比(烟气流量与干燥空气流量之比)之间则存在确定的对应关系。基于此原理，设计了采用同一台风机实现引烟和引风干燥，通过在风道中设计比例阀，实时调节烟气热风比。在总引风量不变的情况下，比例阀开度下调，减少烟气量势必增加干燥介质量，这样就大大缓解了供热系统的热惯性，提高了干燥机温度调控的灵敏度，避免了种子热冲击。2.3控制系统设计种子循环干燥控制系统的组成如图1所示，主要由含水率在线检测装置、温度检测装置、比例阀、变频器和控制器等组成。系统的输入量是种子干燥的目标含水率、总引风量和最高上限温度。实际的热风温度并不预先确定，依照种子的含水率和干燥历程由专家系统实时给定。环境温、湿度和烟气温度波动是该系统的扰动量，种子含水率及干燥时间是反馈量，控制量是变频赫兹数。该控制系统的控制器本身是一套完整的独立控制单元，同时又是一个基本的数据采集节点，可为专家系统提供参数信息［15］。干燥机在运转过程中能依据种子的在线含水率和干燥历程，通过调节比例阀开度，得到不同热风温度和风量，确保种子实时的安全干燥条件。
3工艺流程设计
3.1工艺流程种子循环干燥工艺系统如图2所示。按照种子的输送方向，依次包括提升机、干燥机、含水率在线检测装置和输送机。供热系统包括热风炉、换热器、烟气比例阀和除尘器等。3.2工艺原理经初清除去大杂后的高湿种子，由提升机送入干燥机分粮段并缓慢地自上而下流动，依次经过分粮段、缓苏段、预热段、干燥段、排种段、含水率在线自动检测装置、输送机再到提升机，完成一次干燥循环。在此过程中，外界自然空气由引风机引入换热器形成烟气和热风。热风进入干燥室与种子进行热质交换，穿过干燥层后经过除尘器排到机外。烟气经过比例阀，进入热回收室，余热被预热段的种子回收变成低温废烟后经过除尘器排出机外。由于预热段设计在缓苏段的底部，种子流经预热段时，回收烟气余热自身温度升高，内部水分结合能降低［16］，这不仅提高了干燥系统热能的利用率，减少了种子升温热损失，也增大了介质接纳水分的能力。高湿种子在干燥室内向空气中释放显热和水分，蒸发消耗种子自身的热量，其状态变化沿去湿降温过程，而介质状态沿增湿增焓过程，实现了种子在较低温度下较快地干燥、同时也减少了干燥的单位气耗量。在强制引风条件下，由于流动的存在会使种子与静态介质对应的平衡含水率进一步降低，客观的干燥能力和降温效果还会得到进一步强化［17］。
4干燥机设计
4.1干燥机设计种子循环干燥机结构原理如图3所示。干燥机内的种子流道自上而下无死角，种子在流经干燥段的时间和在机内的循环速度取决于排种轮转动的速度，其结构如图4所示。排种翻板处于水平位置时，属于设计的正常工作位置。如果此时排种轮不转动，种子则充满翻板，粮面与翻板边缘夹角小于种子的休止角。只有在排种轮转动时，种子才能流出排种翻板，所以调节排种轮转速，即可控制干燥过程。为了在干燥结束后，能一次清除干燥机内所有种子及杂物，排种翻板设计成可在360°范围内旋转。当把排种翻板由水平位置旋转至垂直位置时，排种轮无需转动，即可自动排出机内所有种子。4.2设计原理及主要技术参数种子干燥遵循二段降速干燥过程［18］。在高含水率段(干基含水率22%以上)，利用常温自然空气就能使其较快地干燥。因为高湿种子表面存在自由水，内部水分的自由能也比较大，表面水分蒸发几乎不受物料限制，内部水分蒸发消耗的功也很小［16，19］，所以在同等条件下，高含水率段的干燥速率也就较大。在此过程中，影响干燥的主要因素是风量和介质接纳水分的能力。为了实现高湿种子低温、低能耗、大风量干燥，适应降水速率0.6～3%/h的稻谷种子干燥要求，确定最大风量谷物比为10kg/kg，选定风机型号为4-72-6A，风量为11452～12379m3/h，风压为836～919Pa。基于干燥层内的通风阻力与层厚度增量存在5～8倍的递增关系［20］，设计了由中间进风向两边干燥层分风的配风方式［21］。这相当于把干燥层的厚度减小了1/2、通风面积加大了一倍，同时利用种子自上而下的自然流动特性，使物料层始终处于疏松状态，降低了通风阻力，减少了通风能耗，提高了生产率并实现了种子表面受热均匀，防止种子内部出现较大的温度梯度。4.3种子干燥温度及流动速度控制策略干燥过程中种子的温度、干燥速率取决于干燥介质的状态、种子含水率状态变化、干燥时间、风量种子比等特征参数。在干燥机几何结构确定之后，干燥缓苏比是确定的常数。调整送风温度及种子的流动速度即可控制种子的温度和一次流经干燥室的降水幅度。4.3.1种子降水幅度计算理论依据定义种子在对应的干燥条件下所能去除的水分为自由水，令=M－MeM0－M，并称作自由含水比。干燥常数k和平衡含水率Me取决于干燥温度和湿度，在送风条件不变时k和Me都是常数。用阴干时的k和Me值作为深层干燥降水幅度和干燥速率的限定条件。假设种子在干燥初始点，内部含水率均匀一致，则不论M0值的大小，用自由含水比表示的种子干燥水分变化范围都统一在了0～1的区间内，使得各种干燥过程具有了统一的可比特征。在M=M0时=1，在M=Me时=0。基于阴干条件下的降水幅度和干燥历程，就可以限定比例阀在深层及不同干燥条件下的调控参数。4.3.2干燥温度调控策略种子循环干燥系统热平衡和质平衡式为由式(3)和(4)得到表征供热温度和送风量特征数GyGf，称其为烟气热风比，并把GyGf作为控制干燥温度的热能匹配准则。GyGf=GyG－Gy=Tf1－Tf0Ty1－Ty2(5)基于式(5)，依照实时测量出的Tf0、Ty1和Ty2值，即可得到干燥温度Tf1。同时，由式(5)可见GyGf反映的是干燥系统烟气携带热量和热风获取热量的相对大小，所以不论热风炉燃烧温度和风机的送风量如何波动，通过对烟气比例阀的调整都能控制种子的干燥温度，保证Tf1≤Tfmax。基于上述特征数设计的比例阀及其调整规则如图5所示。当风舌处于水平位置(风舌开度为0°)时，烟气流量等于零，此时Tf1=Tf0烟气温度最高。风舌处于垂直位置(开度90°)时，烟气流量最大，把对应Gy的烟气温度Ty1设定为干燥系统的基准烟气温度，得到GyGf的基准值。当烟气温度超过标准值或者要求降低干燥温度时，依照式(5)的计算结果，在0°～90°的范围内，调整风舌对应的转角，即可保证种子实时的安全干燥温度。4.3.3流动速度控制策略在干燥室内，种子经历了顺流和逆流干燥过程，在顺流干燥段含水比率和去水速率为［17］式中χr———热风流经逆流层后的湿含量差，kg/kg依照种子每一循环允许的降水幅度，确定出含水比率的变化量，即可由式(6)～(9)计算出种子的流经干燥室的时间，对应干燥室的种子容量，确定出小时排种量，即可实时控制种子流动速度，保证安全降水幅度。
5循环干燥系统的试验验证
5.1试验装置与仪器种子含水率在线检测采用CXＲ-ZX-Ⅰ10-40型种子含水率在线实时检测仪。检测方式为电容式群粒在线检测，测量种子含水率范围为10%～40%，工作环境－35～80℃，测量误差范围为±0.5%。上位机接口ＲS-232C，可与控制双向通讯，实现检测数据的无线传输。试验物料为水稻种子，试验时间为2012年9月—10月，试验地点为江西省宜春市明月山隆平高科生态农业有限公司干燥基地。测试仪器如表1所示。5.2试验测定将干燥机调整到稳定状态，记录干燥条件及环境参数、配套电动机功率、引风量和风压;按照机内容量、试验时间和次数准备试验用稻谷，平均含水率范围在22%～24%，含杂率不大于2%，其中长茎秆(小于50mm)含量不超过0.2%。将烟气温度传感器安装在换热器烟气入口和出口位置，热风温度的传感器安装在干燥室热风进口和出口位置。种子温度传感器安装在干燥段进气和出气角盒之间。测量环境湿度、相对湿度和压力的传感器安装可完全排除干燥机影响的位置。测量排气口风速和相对湿度的传感器安装在排气出口的中间位置。含水率在线测量仪安装在干燥机种子出口位置，实时采集在线测量值。5.3试验结果及数据分析试验设定的排种频率为10Hz，此频率下每次循环干燥时间约12min，缓苏时间约50min。气流及种子状态变化过程如图7所示。现场测试数据如表2所示。从表2和图7可以看出:①热风温度变化过程比较平缓，在稻谷种子干燥全过程中，实际测量出的热风温度变化最大极差为8.6℃，表明干燥机成功地抑制了供热系统的热惯性，比例阀调控手段可行，烟气热风比可以作为循环干燥机干燥温度的匹配准则。②在送风温高达69.7～78.3℃范围内，试验得到的种子最高温度为34℃，与传统的鼓风循环干燥方式相比降低了9℃;而对应的平均去水速率为1.2%/h，与传统的鼓风方式相比提高了20%。表明引风干燥，明显增大了介质的干燥能力，提高了种子去水速率，降低了种子自身的干燥温度。③由种子排气相对湿度保持在71.2%～91.1%的状态变化过程得知，依据在线检测装置，实时检测种子含水率，调节烟气通道上的比例阀开度，改变烟气热风比，能够保证实时的最优操作条件，实现高效、安全干燥。④在烟气热风比相同的条件下，种子在高水分段干燥时排气风速高于低水分段。表明高水分段干燥层中的通风阻力小于低水分段，干燥层中的空隙率随含水率降低而减小，必然引起干燥过程中的风量谷物比发生变化，会使实际过程与式(4)～(7)的理论计算结果产生偏差。⑤循环干燥机排气温度非常接近种子温度，表明负压干燥热能利用率较高，排气热损失较小。
6结论
(1)基于种子的物性特征和干燥系统客观能势的利用，设计的小型种子循环干燥机能够依照种子的含水率和干燥历程，自动匹配烟气热风比，抑制了供热系统的热惯性，干燥效果好且通用性强。(2)引风干燥方式，明显增大了介质的干燥能力，提高了种子去水速率，降低了种子自身的干燥温度。在送风温度高达69.7～78.3℃的温度变化范围内，试验得到的种子最高温度为34℃，比传统的鼓风循环干燥方式降低了9℃，平均去水速率为1.2%/h，比传统的鼓风方式提高了20%。(3)给出了消除干燥机热惯性的烟气热风比准则数，并设计了比例阀来实现这个准则数，在理论上阐明了调控的依据，试验证实了依照温度匹配准则调控干燥过程的有效性。(4)排粮翻板可以在360°范围内旋转，不仅可以实现无级排粮，同时在完成同批种子干燥后，能够一次彻底排空干燥机，避免了干燥机内残留种子。
作者：李长友 麦智炜 方壮东 李健民 张烨 单位：华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室
第三篇
1甘肃冶炼厂70万t/a冶炼烟气制酸系统
1.1工艺流程简述来自SO2鼓风机的干烟气依次进入冷热交换器、热热交换器，被转化后的高温烟气加热后进入一段转化。出一段转化的高温烟气经热热交换器降温后进入二段转化。出二段转化的高温烟气经层间热热交换器降温后进入三段转化。出三段转化的高温烟气依次经冷热交换器、SO3冷却器降温冷却后进入干吸系统。在此，烟气中的SO3被吸收。出干吸系统的烟气依次经层间冷热交换器、层间热热交换器，被转化后的高温烟气加热后进入四段转化，出四段转化的高温烟气依次经层间冷热交换器、SO3冷却器降温冷却后进入干吸系统。转化预热升温采用电炉加热的方式，具体流程如图1。1.2主要转化设备主要转化设备见表1。
2湖北有色金属公司72万kt/a冶炼烟气制酸系统
该制酸系统处理铜冶炼过程中产生的烟气，铜冶炼采用奥斯麦特炉熔炼、PS转炉吹炼工艺。转化系统处理烟气量为235000Nm3/h，SO2浓度为10%～11.5%，转化采用3+1四段转化，IV、I—III、II换热流程，设置有2台余热锅炉，回收转化系统的中温位热能。该制酸系统于2011年1月动工建设，于同年9月建成并投入运行。自投入运行以来，由于精矿成分的变化，进转化系统的烟气浓度偏离设计值较大，造成转化系统自热平衡困难，总转化率略低于设计值。2.1工艺流程工艺流程与上述甘肃70万t/a制酸系统类似，在这里不再叙述，只是用2台余热锅炉代替了2台SO3冷却器。转化预热升温采用燃油燃烧间接加热的方式。2.2主要转化设备主要转化设备见表2。
3广西有色金属有限公司80万t/a冶炼烟气制酸系统
该制酸系统处理铜冶炼过程中产生的烟气，冶炼采用闪速熔炼、闪速吹炼(简称“双闪”)工艺，冶炼烟气稳定，SO2浓度高，适合采用高浓度转化、中低温位热能回收技术。转化系统处理烟气量为135000Nm3/h，SO2浓度为18%，转化工艺采用预转化、五段3+2两次转化，III、IV、I—V，II换热流程，设置了2台余热锅炉和2台省煤器，对转化过程中的中温位热能进行回收利用。该项目于2012年开工建设，于2013年12月建成并试生产。目前，该系统运行良好，总转化率达到99.95%，次高压蒸汽产量约30t/h。3.1工艺流程简述来自SO2干燥塔的干烟气经风机增压后进入冷热交换器，干烟气被转化后的高温烟气加热。出冷热交换器的热烟气分两支路，一支路与来自空气鼓风机的空气混合稀释后，依次经中间交换器、热热交换器，被转化后的高温烟气加热至触媒的起燃温度后，进入预转化器。在预转化器，烟气中的大部分SO2转化成SO3，由于该反应为放热反应，使烟气温度升高。出预转化器的高温烟气经1#余热锅炉降温后，与另一支路烟气混合后，进入一段转化，烟气中的大部分SO2被转化成SO3。出一段转化的高温烟气分两支路，一支路高温烟气经热热交换器降温后进入二段转化;另一支路经2#余热锅炉降温后进入二段转化，烟气中的部分SO2进一步被转化成SO3。从二段转化出来的高温烟气经层间热热交换器降温后进入三段转化，烟气中的SO2进一步转化为SO3，从三段转化出来的高温烟气依次经冷热交换器和1#省煤器降温冷却后，进入低温位热能回收系统(HＲS)。在HＲS中，烟气中的SO3被吸收。出HＲS的烟气依次经层间冷热交换器和层间热热交换器，被转化后的高温烟气加热。出层间热热交换器的SO2烟气进入四段转化，转化后的高温烟气加热升温至410℃，烟气中的SO2被转化成SO3，出四段转化后的高温烟气经中间交换器冷却降温后进入五段转化。至此，烟气中的SO2几乎完全转化为SO3。从五段转化出来的高温烟气经层间冷热交换器和升煤器冷却降温后进入干吸系统。转化预热升温采用天然气燃烧间接加热的方式，具体流程如图2。3.2主要设备主要转化设备见表3。
4山东有色冶炼厂120万t/a冶炼烟气制酸系统
该制酸系统处理铜冶炼过程中产生的烟气，铜冶炼采用底吹熔炼、PS转炉吹炼工艺。转化系统处理烟气量为310000Nm3/h，SO2浓度为9%～13%，为目前国内单系列处理烟气量最大的制酸装置。转化采用3+2五段转化，III、I—V、IV、II换热流程，设置了1台SO3冷却器，通过副产250℃的热空气回收中温位热能。目前，该系统已完成详细设计，进入施工安装阶段，预计2015年初建成。4.1工艺流程简述从SO2鼓风机出来的烟气，依次通过冷热交换器、热热交换器，被转化后的高温烟气加热后进入一段转化，出一段转化经热热交换器降温后进入二段转化，出二段转化的高温烟气经层间热热交换器降温后进入三段转化。从三段转化出来的高温烟气依次经冷热交换器、SO3冷却器降温冷却后进入干吸系统，在此，烟气中的SO3被吸收。出干吸系统的烟气，依次经过层间冷热交换器、中间热交换器、层间热热交换器，被转化后的高温烟气加热后进入四段转化，出四段转化后的高温烟气经中间热交换器降温后进入五段转化，出五段转化的高温烟气层间冷热交换器冷却降温后进入干吸系统。转化预热升温采用燃油燃烧间接加热的方式，具体流程如图3。4.2主要转化设备主要转化设备见表4。表4山东有色冶炼厂120万t/a冶炼烟气制酸。
5河南冶炼厂有限公司130万t/a冶炼烟气制酸系统
该系统处理金精矿预处理过程产生的烟气，金精矿预处理采用底吹熔炼、悬浮吹炼工艺。该烟气相对稳定、SO2浓度高。转化系统处理烟气量约为200000Nm3/h，SO2浓度约为22%。转化采用预转化、3+2五段转化，III、IV、I—V、II换热流程，设置了2台余热锅炉、1台省煤器和1台蒸汽过热器，产生过热次高压蒸汽，回收中温位热能。目前，该项目已完成建设项目的审批程序和基本设计，计划2014年下半年开工建设，2015年12月建成。5.1工艺流程简述从SO2鼓风机出来的烟气，经冷热交换器，被转化后的高温烟气加热后分2支路，一支路与来自空气干燥塔的空气混合，稀释后的烟气经热热交换器，被转化后的部分高温烟气加热后，又分2支路，一支路进入预转化器。在预转化器，烟气中的大部分SO2转化成SO3，该反应为放热反应，使烟气温度升高。出预转化器的高温烟气经1#余热锅炉降温后，与出热热交换器的另一支路烟气、出冷热交换器的另一支路烟气混合后，进入一段转化。在此，烟气中的大部分SO2被转化成SO3。从一段转化出来的高温烟气分2支路，一支路高温烟气经2#余热锅炉降温后进入二段转化，另一支路高温烟气经热热交换器降温后进入二段转化。在此，烟气中的部分SO2被转化成SO3。从二段转化出来的高温烟气经层间热热交换器降温后进入三段转化，烟气中的SO2进一步转化为SO3，从三段转化出来的高温烟气依次经冷热交换器和省煤器降温冷却后，进入低温位热回收系统。在低温位热回收系统，烟气中的SO3被充分吸收。出低温位热回收系统的烟气依次经层间冷热交换器和层间热热交换器，被转化后的高温烟气加热后进入四段转化，烟气中的SO2进一步转化为SO3，出四段转化后的高温烟气经蒸汽过热器冷却降温后进入五段转化。在此，烟气中的SO2几乎完全转化为SO3。从五段转化出来的高温烟气经层层间冷热交换器冷却降温后进入干吸系统，具体流程如图4。5.2主要转化设备主要转化设备见表5。
6结论
从上面几套冶炼烟气制酸装置转化系统的设计实践可以看出:(1)制酸装置转化系统的工艺选择主要取决于冶炼工艺，冶炼工艺决定着冶炼烟气稳定程度(包括气量及成分的相对稳定)和SO2浓度的高低，而烟气的稳定程度决定着转化系统的稳定程度。转化系统能否稳定运行，将直接影响SO2的转化率。下面就各种烟气条件下，总结转化系统应优先选择的工艺，仅供参考。①当冶炼烟气稳定，SO2浓度在16%以上，优先选择转化率高的高浓度转化工艺，并对转化余热进行回收利用;②当冶炼烟气稳定，SO2浓度为8%～16%，可选择转化率高的高浓度转化工艺，也可选择常规转化，建议对转化余热进行回收利用;③当冶炼烟气稳定，SO2浓度在8%以下，优先选择常规转化，可对转化余热进行回收利用。④当冶炼烟气不稳定，SO2浓度波动较大，应视具体情况而定。通常，优先选择常规转化，必要时，须强化系统的补热措施，或者通过其他方式(如将出净化的部分烟气进行SO2浓缩处理，然后将浓缩的SO2气体与岀净化的另一部分烟气混合，使进转化的烟气量及SO2浓度趋于稳定)，将进转化的烟气由不稳定状态转换到相对稳定的状态。(2)冶炼企业余热回收利用程度、水平在不断提高，同时，环保、低碳意识有了明显的提高。结合近几年的发展，我国在大型冶炼烟气制酸装置转化系统的工艺选择、设计、设备制造、安装、生产等方面已经积累了丰富的经验。随着国内一些新技术、新材料的成功应用，设备国产化程度日益提高。但一些关键设备及材料(如SO2鼓风机、转化用触媒等)在加工工艺、制造、质量性能等方面仍与国外存在一定的差距。
作者：肖万平 单位：中国恩菲工程技术有限公司
第四篇
1ZigBee简介
ZigBee是一种无线连接，可工作在2．4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，传输距离在10m～75m的范围内，但可以继续增加。具有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。尤其是其低功耗的特点，两节5号电池可以维持6个月到2年左右使用时间，这是其他无线设备所望尘莫及的［5］。具有星型、树型和网状网3种网络拓扑结构［6］，网络拓扑结构图如图1所示。表1介绍了几种监测方式。从表1几种监测方式可以看出，ZigBee技术较有线方式、人工方式和几种短距离无线通信方式具有功耗低、体积小、实时性高、可靠等特点，更适合于风电监测系统，无线通信技术应用到风电监测系统也是一个必然的发展趋势。
2系统设计
2．1系统总体方案风电机舱监控系统主要由终端采集模块、协调节点模块和监控中心节点等3部分组成，系统结构图如图2所示。终端采集模块(如图3所示)通过传感器采集风电机组的转速、齿轮箱的温度、机舱振动、功率、发电机、轴承、控制环境的温度等［8］。通过处理器进行一定的处理之后进行存储并通过无线模块传输到协调节点模块。协调节点是整个网络的核心部分，负责整个网络协议的分配，是数据采集节点的汇聚节点，将汇聚来的数据通过3G网络传输到远程监控中心，系统框图如图4所示。2．2CC2530外围模块电路处理器采用CC2530芯片。满足以ZigBee为基础的2．4GHzISM波段应用，以及ZigBee对低成本，低功耗的特点;集成了增强型高速8051内核处理器，8kbyte的ＲAM，多达256kbyte的闪存以及支持更大的应用［9－10］。图5为CC2530芯片及外围电路图。2．3电源模块由于ZigBee模块采用3．3V电压供电，当电压达不到3．3V时，对传输会有一定的影响，所以要提供一个稳定的电压对其进行供电。本系统通过变压芯片，由5V转3．3V，提供稳定的电源供应［11］，电路图如图6所示。2．4温度采集模块［12］温度采集模块电路如图7所示。2．5供电方式选择该设计拟采用振动能量采集技术，由于大型风电机组利用大型的机械设备进行发电，产生机械振动能，将其转换为电能，无需布线和电池，就可以提供驱动传感器的能量。该设计可以安装到狭小的空间和大型机械设备，而且不需要维护的情况下无限期工作。该技术尤其适合需要常使用寿命、高温运行或者人员难以接近的应用中，减少因更换电池带来的不便。
3系统软件流程图设计
ZigBee模块上电后，CC2530硬件设备初始化并尝试加入无线传感器网络，当加入到网络后，传感器节点进入低功耗的休眠模式。当定时器发生中断时，进入工作模式，通过传感器采集数据，并将温度等数据向上层传输。之后检查数据是否传输完成，成功则进入休眠模式，等待下次中断发生，否则重新发送［13］，程序流程图如图8所示。协调节点是整个网络的核心部分，负责网络协议的分配，以及数据的中转，协调节点首先初始化CC2530并建立一新ZigBee网络，然后进入无线监测模式［14］。在此状态下，判断信号是入网信号还是传感器的检测数据，以此决定是分配地址或是将数据传到3G模块。
4监控中心软件平台
4．1监控中心模块监控中心具有历史数据查询、显示历史数据曲线、开始查询、打印输出、报警模块、以及返回监控中心等功能，监控中心模块图如图10所示。
5总结
本文以成熟的ZigBee技术应用于风力发电机组的运行监测系统中，通过短距离无线通信技术对设备运行参数进行采集，最终通过3G网络传输到远程监控中心，进行故障监测，减少不必要的损失，节省大量的人力、物力。并保证数据的实时性、可靠性、高效性、完整性传输，保证风电机组安全、稳定的运行。
作者：邬春明 刘海维 单位：东北电力大学信息工程学院
