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锅炉炉膛温度场声学可视化技术
成果介绍
成果名称：锅炉炉膛温度场声学可视化技术
成果参与单位：华北电力大学
成果完成人：沈国清
炉内温度场的分布是反映燃烧过程的重要参数，直接影响到锅炉的安全性和经济性。炉膛温度作为反应炉膛内部燃烧情况最直接、最及时、最重要的参数，是燃煤锅炉安全高效环保运行最主要的控制参数，是垃圾焚烧炉二噁英排放最主要的控制手段，是SNCR优化最直接的运行依据，是钢铁、冶炼等工艺环节提高成品率最关键的控制参数。
由于炉膛处于高温、高尘、超大空间、湍流等复杂恶劣的测量环境，接触式测量技术不断出现结焦、温度漂移、短时间内烧毁等问题，更换频繁、维护工作量大。常规接触式测量技术难以在炉膛高温测量上持久应用，以致炉膛温度测量难以实现连续准确实时监测，燃烧调整赖以依靠的炉膛温度参数处于“缺失”状态，炉膛燃烧成为了运行调整的“黑匣子”。现有的垃圾焚烧炉脱硝普遍采用SNCR脱硝工艺，没有精确的温度窗口检测手段，喷氨调节无温度场分布数据依据，脱硝效率低，氨逃逸量高。
温度场声学可视化技术作为一种非接触式测量方法，对测量环境要求不苛刻，能直观、及时的反应炉内温度场分布，实现炉内高温、多尘、湍流等恶劣环境下的实时在线测量，也可以为喷氨调整提供最直接的温度窗数据，提高脱硝效率，减少氨逃逸量。
创新点
能够给出实时的二维温度场信息，包括区域温度图、等温线图和三维温度立体图，运行稳定可靠。便于运行人员及时判断温度分布和火焰中心是否偏移，防止水冷壁局部过热超温。通过使用该技术，为机组的燃烧优化调整提供了参考，降低煤耗，节省燃料成本；延长面命，节省换管费用；减少锅炉NOx排放，节省脱硝成本。
市场前景
自主研发的声学测温系统性能价格比优于国外同类系统。系统价格仅为国外同类产品的一半，系统的测量精度、温度场分辨率、稳定性等性能指标均优于采用国外产品和技术。在系统软硬件升级、备品备件供应、售后服务与人员培训等方面具有明显的优势与市场竞争力。
应用案例
获奖情况
华北电力大学
2023-07-13
声学实验箱
宁波浪力仪器有限公司（余姚市朗海科教仪器厂）
2021-08-23
声学教学软件
PC专用声波分析软件，带声波发生、波形展示和频谱分析等功能；可通过外接话筒采集各种声波。
宁波华茂文教股份有限公司
2021-08-23
声学实验盒
产品详细介绍
杭州教学仪器厂
2021-08-23
声学探究实验箱
箱体为手提式一体工程塑料制作完成，外观尺寸（cm）：55*45*15
主要配置及用材：共鸣盒，鼓膜振动模拟装置，小鼓，钢琴片，音叉、土电话、振动片、八音盒等,各种器材有序嵌放于珍珠棉发泡成型的空间内。
共鸣盒：
规格：150mmx70mmx30mm，材质：ABS，工艺：模具注塑成型，
壁厚：2.5mm，3个圆形回音孔尺寸：直径15mm，
听音孔孔径3mm。音叉插孔2个。
共鸣盒的回音孔设计，使实验中音效更为响亮，加上盒体可同时接插2个听诊器，使聆听实验的音效更为清晰，方便教学。
鼓膜振动模拟装置：
规格：130mmx80mmx40mm，
外壳材质：ABS，模具注塑成型，表面：亚光，壁厚：2mm；
膜盖材质：PC，模具注塑成型，透明。
声音传入装置的喇叭口（模拟人的耳道）后，引起圆形装膜体（模拟人的耳膜）的振动，被透明膜盖罩住的白色泡沫小球在膜的作用下明显地上下跳动，实验效果清晰。
石家庄市艾迪科教设备有限公司
2021-08-23
初中声学热学演示实验箱
产品详细介绍
芜湖市易太教学仪器厂
2021-08-23
声矢量传感器与声学相机
声矢量传感器是一种可以探测声波矢量特性的高精度、集成化器件，具有体积小、灵敏度高、信噪比高等优势。南京光声超构材料有限公司联合南京大学、中科院声学所等国内一流声学团队，历经数年的合作研究，自主研制出基于质点振速原理的声学矢量传感器，掌握了MEMS器件制备、信号采集与分析等一整套核心技术，其探测指向性、信噪比等关键性能指标优于市场同类产品。这类产品的研制成功将有望填补国内的市场空白，解决智能制造、国防军事等领域的关键问题和迫切需求。
南京大学
2021-04-14
车用声学超材料系列产品
近年来，声学超材料技术发展迅速，声学超材料是指具有负等效质量密度或负等效模量的人工亚波长结构，由于其具有良好的低频弹性波带隙及导波特性，在低频减振降噪方面具有广泛的应用前景。目前车用声学超材料产品尚未在市场上出现，但本团队已掌握其理论设计方法及应用技术，已申报相关工程应用专利4项，另有6项相正在申报中。车用声学超材料产品可实现汽车低频振动及噪声的有效控制，为解决困扰工程界已久的低频问题提供新的途径。
西南交通大学
2016-06-27
广州声博士声学技术有限公司
广州声博士声学技术有限公司2008年成立于香港，研发生产营销中心设立于广州，专注于建筑及工业噪声控制、建筑空间声环境构造，专业于技术解决方案及产品研发制造，是声学领域具有全球影响力的科研型企业。拥有行业首家建立自主声学检测中心，先进的混响测试室、隔音测试室、多项安全性能检测仪设备，确保产品从研发设计到应用的数据准确性和可靠性。工信部授予科技高新企业和多项国家标准起草参与企业。
旗下产品广泛应用于航天航空、军工、船舶、高铁、汽车、桥梁、地产、酒店、医疗、体育场馆、教育空间等领域，改变了船舶、军工、高铁等工业噪声控制材料长期依赖进口的现状。
广州声博士声学技术有限公司
2021-12-07
埋地PE管的声学探测方法研究
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
学号
胡莹波
机电工程学院/测控技术与仪器
2018.9/2022.6
201831034410
赖萃
机电工程学院/测控技术与仪器
2017.9/2021.6
201731034202
李文海
机电工程学院/测控技术与仪器
2017.9/2021.6
201731034210
兰娇
机电工程学院/测控技术与仪器
2018.9/2022.6
201831034311
鹿云峰
机电工程学院/测控技术与仪器
2018.9/2022.6
201831034312
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
陈波
外国语学院/测试计量技术及仪器
实验师
传感器技术
葛亮
机电工程学院/测控技术与仪器
教授
传感器测量及信息采集技术
四、项目简介
本项目研究设计基于声学对埋地PE管的定位检测装置。重点研究管道声学定位法原理及应用对象。通过对声波定位检测原理仿真，选择合适的声波频段，声波信号电路的处理，及仪器设计，可以快速准确的定位并检测埋地PE管的深度。本项目应用新型技术，建立了更加完善的埋地PE管定位检测系统，能够有效地解决由于PE管强度低，标识和示踪线等经常遭到破坏所导致的施工现场被挖断的事故损失。
西南石油大学
2023-07-18