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富氧燃烧高效低成本运行关键技术与示范
【研究背景】
我国以煤为主的能源禀赋决定了煤电将会在未来一段时间内充当托底角色，燃煤发电过程中产生的CO₂作为主要碳排放源，成为了“2030碳达峰、2060碳中和”愿景目标的现实约束。开发具有大规模CO₂捕集功能的新型低碳燃烧技术是实现“双碳”目标的关键。其中，富氧燃烧技术采用空分系统所产生的氧气(纯度>95%)代替助燃空气，同时采用烟气再循环调节炉膛内的介质温度和传热特性，实现烟气中CO₂高浓度富集，便于CO₂的分离与捕集，是最具发展前景的规模化碳捕集技术。
【成果介绍】
本成果提出了一种富氧燃烧高效低成本运行关键技术与其对应示范装置。着眼于发展经济、安全和可靠的富氧燃烧技术需求，本成果重点围绕两个关键科学技术问题：
(1)基于氧/燃料双向分级的富氧燃烧火焰组织、传热调控与污染抑制原理；
(2)基于静/动态仿真的富氧燃烧系统集成优化和控制技术，组织共性技术研发和工程示范。
本成果建立了常压与加压富氧燃烧条件下的分级燃烧、传热和污染物控制理论，开发了常压富氧燃烧的分级燃烧系统，研制了加压富氧燃烧的燃烧、换热及返料等关键装备，突破了酸性气体共压缩纯化等共性关键技术，掌握了常压富氧燃烧的系统集成、优化与控制方法，并提升富氧燃烧大型化设计能力。
其中，运用富氧压缩S/N/Hg一体化脱除技术，SO₂/NOx/Hg脱除率分别达到99%，93%和98%；35MWth富氧燃烧工业示范连续运行168h，锅炉燃烧效率90.68%，烟气中CO₂浓度71-82%，NOx浓度（等效空气燃烧）110mg/Nm³。相比空气工况，富氧工况下脱汞效率（以ESP前为基准）和ESP除尘效率进一步提升。
图2 应城35MWth富氧燃烧工业示范系统及现场实时运行
【技术优势】
与现有的其它碳捕集技术，包括燃烧前、燃烧后碳捕集技术，富氧燃烧碳捕集技术的改造成本更低，系统效率更高、生成成本更低、投资与碳减排成本更低。
【技术指标】
【资质荣誉】
获日内瓦国际发明展金奖(2017)、国际自动化学会电力工业设施奖(2017)、湖北省技术发明一等奖(2018)。
华中科技大学
2023-07-19
泵+管道输送系统的优化运行软件与高效节能技术
1 成果简介国民经济各生产部门广泛采用管道输送系统。为保证输送系统正常运行，需要按照流量和扬程配置若干台泵按一定的组合作为流体的动力源。泵与泵之间首尾相接为泵的串联模式，各泵的进口管、出口管分别连接在一起时称为并联模式。在大多数工业流程中，为了达到较好的动力配置常采用多台泵串联与并联混合使用的方式，这些泵构成复杂的泵串并联输送系统。 泵串并联输送系统的运行调节比较复杂，在我国目前多采用常规优化法。常规优化法通过改变泵的转速、改变泵的运行台数或增加新泵等手段达到改变系统运行状态的目的，属于一种半经验半理论的方法。常规优化法实施得当时可提高运行效率，但一般难以达到最佳节能状态。当调节不当时，泵系统中的某些设备将处于非稳定运行工况，不仅影响设备本身的使用寿命，也使得系统的安全性受到影响。 清华大学在长期的研究中积累了丰富的泵及其系统优化运行技术，并形成一套软件。该软件采用遗传算法进行泵串并联输送系统的最优化运行控制，可针对泵系统的实际串并联情况开发优化运行软件，确保系统高效节能。2 应用说明泵串并联系统主要可分成流量基本稳定和流量经常变化的系统。对于流量基本稳定的供水系统，泵的优化选型主要通过确定系统中各泵的转速使得整个系统在最佳节能工况下运行；而对流量经常变化的供水系统，如自来水供水系统、热电厂锅炉给水系统和供热系统、高层建筑生活供水系统、油田高压注水泵系统、中央空调的循环水系统和各种泵站输水系统等系统，这些系统是按照所需要的最大流量来选择水泵的，应根据所需流量的变化进行泵的优化调节。 无论哪种泵串并联系统，均可以通过软件的设置自动判别，并进行相应的优化计算，给出系统运行调节的参数。
清华大学
2021-04-13
动物源食品中主要兽药残留高效检测关键技术
该项目2016年获得国家技术发明二等奖。属兽医药理与毒理学研究领域。为保障动物源食品安全，成果发明兽用抗菌药和违禁化合物残留高效检测核心试剂及产品、多组分残留物痕量加速溶剂萃取和恒温萃取技术，解决了兽药残留高效、快速、高通量检测的一系列关键技术问题。共获授权发明专利39件，制订国家标准19项，备案产品17个，保藏物种41种，专家鉴定为国际领先水平成果8项，国际先进水平成果4项；获省部级技术发明和科技进步奖一等奖4项，其他奖3项；培养博士生11人、硕士生59人，各类技术人员2000余人次。
该项目在农业、卫生、质检和贸易系统使用面达40-50%，在全国500多家大中型养殖企业的使用率达60%-70%，全国兽药残留超标率由使用前5-10%下降到现在1%以内，为养殖业年均挽回经济损失159.23亿元(据中国农科院农业经济研究所测算)。项目完善了国家兽药残留检测技术体系，提升了兽医科技自主创新能力，对保障食品安全、应付重大突发事件、打破国际技术壁垒、维护经济社会稳定等做出了贡献。
成果完成时间：2012年
华中农业大学
2021-04-11
高效能驱动系统共性关键技术及其应用
项目获得国家自然科学基金、江苏省高技术研究计划等支持，获教育部科技进步一等奖 1 项、中国轻工业联合会科技进步二等奖 1 项。
1、项目简介
开发先进的驱动系统，实现梳理齿条加工的数字化控制，解决其刚性机械耦合连接和热处理耗能问题，是纺织器材行业发展急需解决的关键难题。本项目以此为背景，对高效能驱动系统共性关键技术进行了详细的研究与开发。主要研究内容包括高效能驱动控制器的研究、功率变换器的拓扑结构、智能化调制策略与控制方法研究、电机的数字化设计和控制平台研究。
2、创新要点
（1）提出了等价输入干扰估计器的优化控制策略。
（2）提出了正弦波电流幅值调制的概念。
（3）构建了虚物实化、实物虚化的电机数字化设计平台。
3、效益分析
本项目在 30 余家企业应用，累计新增产值约 36630 万元人民币，直接经济效益可达 11560 万元，出口创汇 3800 余万美元，节约用水近 100 万吨，节电 1340余万千瓦时，节约蒸汽 40870 万吨。
4、推广情况
本项目在苏浙豫等省的 30 余家企业，尤其是纺织器材企业得到推广应用。主要有常州蓝箭集团有限公司、河南光山白鲨针布有限公司、南通惠通纺织器材有限公司、无锡市猫头鹰纺织器材有限公司、无锡市威华焊接设备制造有限公司、江苏省无锡市亨达电机有限公司、浙江锦峰纺织机械有限公司、无锡圣马科技有限公司。
授权专利：
正弦波电流幅值调制逆变器200510095195.3
数字铅酸蓄电池容量测试修复仪 200710191362.3
数字式脉冲固定超前时间移相电路 200710190512.9
一种智能型摩托车限速点火器 200710020254.X341
智能移动捡球机器人 200710190398.X
感应加热快速热水器 20071019511.4
基于 FPGA 的空间矢量脉宽调制方法200810025527.4
三相数字式分时平衡大功率交流焊接电源 200810195517.5
一种基于 FPGA 的风电系统最大功率跟踪控制器 200910184672.1
便拆装携带式风、光发电一体装置 200920258809.9
江南大学
2021-04-13
厦门大学化学化工学院朱志教授等在微流控技术赋能识别分子的高效筛选研究取得新进展
近日，化学化工学院朱志教授和苏州大学丁鸿铭教授合作在识别分子筛选领域取得重要突破，相关成果以“Synergetic Collision and Space Separation in Microfluidic Chip for Efficient Affinity-Discriminated Molecular Selection”为题，发表于《美国国家科学院院刊》（Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,DOI:10.1073/pnas.2211538119）。
厦门大学
2022-10-12
云端赋能活动 — 科技赋能教育往期回顾
云端赋能活动 — 科技赋能教育往期回顾
云上高博会
2022-07-07
低温大直径磁性液体密封装置
本发明属于机械工程密封技术领域，特别适用于军工、船舶、航海、航天航空等领域中温度在-40℃下，密封轴径大于 160 mm 的真空密封或正压密封。 本发明所要解决的技术问题是，现有磁性液体密封的方法不能适用于低温大直径条件，因此，提供一种低温大直径磁性液体密封装置，使得低温条件下大直径密封件转动扭矩从 7kg•m 降到 3kg•m，满足实际需要。 本发明的技术方案：根据低温、大直径条件来设计磁性液体密封结构和选择磁性液体的物理参数。 低温大直径磁性液体密封装置包括：小端盖、轴承、极靴、外套、轴套、永磁铁、磁性液体、橡胶密封圈、调节垫片、大端盖、螺钉。安装时先将橡胶密封圈嵌入极靴中， 然后把轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承依次紧靠外套内凸台右侧；将磁性液体均匀地注入轴套上的密封齿后，装入上面已装好的轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承内部，用螺钉将小端盖固定在轴套上，接着将调节垫片和大端盖依次装在轴承右侧，最后用螺钉相连外套和大端盖，这样小端盖、轴承、极靴、永磁铁、极靴、轴承、调节垫片、大端盖之间相互压紧，使密封装置轴向固定，从而磁性液体在磁场的作用下吸附在密封齿的间隙中，形成可靠密封。 本发明中使用磁性液体的基载液选用优质煤油或硅酸盐脂类或二脂类，它们在-40℃时仍具有良好的流动性，磁性液体中磁性颗粒的粒径小于 5 nm，满足低温使用要求。 本发明的有益效果是，由于轴套上设有密封齿及优化的齿形参数，选用优质煤油或硅酸盐脂类或二脂类的基载液和磁性颗粒的粒径小于 5 nm，实现了-40℃时的大直径磁性液体密封，使转动扭矩降低，泄漏率低于 10-11pal·m3/s，使用寿命长，而且装配方法简单，克服了原有密封的弊端。
北京交通大学
2021-02-01
自然真空低温蒸馏海水淡化装置
自然真空低温蒸馏海水淡化装置，其目的在于克服现有的利用太阳能海水淡化装置，维持蒸发器内真空需要大量电能，供水和蒸发后浓海水排放也需要消耗大量泵功，因而工程造价较高的弊端，本装置利用海水重力和大气压力自然方法产生真空，在这一真空状态下海水可以在较低的温度下蒸发，所需能量比传统方式少；淡化后排放的浓海水的热量通过热交换器进行回收，用于加热给水，蒸发出来的蒸汽可以利用海水给水在冷凝器中进行冷凝，系统热效率高；在蒸发器内海水液面的低压条件下，给水和浓海水可自行进入和排出蒸发器，淡水也可自行进入淡水箱，装置不必安装给水泵和排水泵；特别是可使用低位热能，如余热、太阳能等，具有较高的综合能源利用效率，可用于海岛、沿海缺水和苦咸水地区的水淡化处理。 其特征在于： 1．海水给水管与蒸发室连接段设置一套管回热器，它包括有一个环形管和内管，其环形管进水端与蒸发室底部连通，出水端与浓海水排水管连通；其内管一端与海水给水管连通，另一端与蒸发室内的喷淋器连接； 2．蒸发室内海水液面与海水给水箱内海水液面之差在7—9．5米之间； 3．海水给水箱的液面高于浓海水箱内的液面，而且喷淋器与海水给水箱液面的高度差大于蒸发室内液面与浓海水箱内液位的高度差。 喷淋器底部均布喷淋孔，使海水均匀地喷淋在太阳能蒸发盘管上。 冷凝器其冷凝介质可以采用空气，也可以采用海水给水箱中的海水进行冷凝。 该装置可以用于海水淡化，也可以用于苦咸水的淡化，加热热源可以是太阳能，也可以是废热、余热等其他低温热源。
上海理工大学
2021-04-11
车载含水乙醇低温重整制氢装置
已有样品/n本实用新型公开了一种车载含水乙醇低温重整制氢装置，其原理是利用汽车发动机余热将含水乙醇经过两级催化重整为富氢气体，再将富氢气体通入汽车发动机与燃油进行混合燃烧。本实用新型利用两级蜂窝钛网结构能够产生较大的催化剂接触表面积，有利于重整制氢装置的小型化，使车载在线产氢的目的成为可能；两级催化的结构实现了催化剂的相互协同作用，解决了使用单一催化剂乙醇转化效率和氢气选择性较低等问题；在低温环境下通过碱性催化剂的相互协同作用，解决了催化剂的烧结和积炭问题，提高了催化剂的使用寿命。本实用新型利用汽车尾气余热，实现了汽车在线掺氢的目的以及提高化石燃料的燃烧效率，降低了汽车发动机有害物质的排放量。
武汉理工大学
2021-04-11
低温键合制备铜-陶瓷基板方法
本发明提供了一种低温键合制备铜-陶瓷基板的方法。首先将铜合金片选择性腐蚀得到含多孔纳米结构的铜片，然后在一定的温度、压力和保护气氛作用下，将铜片热压键合到沉积有金属薄膜的陶瓷片上，得到单面或双面含铜层的铜-陶瓷基板，最后通过图形腐蚀工艺制备出含金属线路的金属化陶瓷基板。由于纳米尺度效应，可以在较低的温度和压力下实现铜-陶瓷间高强度键合，与现有 DBC(直接键合铜-陶瓷基板)和 DPC(直接镀铜陶瓷基板)工艺相比，本方法生产成本低，基板性能高，特别适合于批量制备金属化陶瓷基板。
华中科技大学
2021-01-12