成果与项目的背景及主要用途：钢铁材料的腐蚀现象普遍存在于国民经济的各部门中，给社会发展带来巨大的经济损失和金属材料资源的消耗。据统计，每年钢材腐蚀损失占钢材总产量的 10%，经济损失占国民经济总产值的 2%4%。我国 2003 年对腐蚀最新调查表明，每年为腐蚀支付的直接与间接费用的总和估计可达 5000 亿人民币，约占国民经济总产值的 5%，2001 年因腐蚀损耗钢材约1500 万吨。腐蚀也是导致设备失效、造成重大灾难性事故和严重的环境污染的重要原因之一，这在石油化工及电力能源领域尤为突出。因此，研究和开发先进的防腐蚀技术对于经济的可持续发展具有重要意义。目前主要的镀锌工艺有：电镀锌(电镀、离子镀或离子注入等)、冷镀锌(机械镀、涂刷镀等)、热镀锌(包括热浸镀、热喷涂镀)。纳米复合粉末渗锌工艺是利用热处理中金属原子相互渗透扩散的原理，在钢铁构件表面形成一种锌/铁合金保护层，以防止环境腐蚀的一种新型防腐方法。与其它镀锌工艺如热喷涂锌、电镀、热浸镀锌比较，粉末渗锌工艺具有独特的优势，如工艺过程简单、不污染环境、耗锌量低及节省能源等。渗锌涂层均匀光滑，属于冶金结合因而其结合强度高，具有优异的耐腐蚀性和抗磨损特性等。 纳米复合粉末渗锌技术从工艺到设备研制完全采用国产的原料和设备，不需要进口专用的原料和部件，具有自主的知识产权。该项目属于投资少、生产成本低和见效快的高新科技成果。经过近二年多的工业化生产探索实践，证明该技术的先进、合理和实用性，工艺过程稳定、技术成熟可靠。 技术原理与工艺流程简介：纳米复合粉末渗锌技术属于化学热处理范畴，原理为：将表面清洁的金属构件埋入装有冲击粒子(SiO2)、金属粉末(Zn、Al/Zn)合金粉末、活化剂(NH4Cl)、促进剂稀土硅铁粉末等组成粉末渗剂的密封容器中，放置在炉中加热并进行机械旋转滚动；在活化剂与促进剂、以及机械滚动能和热能的共同作用，将金属原子扩散渗入钢铁构件表面，形成均匀和致密的、具有一定厚度的金属化合物冶金扩散涂层。为了提高生产效率和降低生产成本，采用机械滚动辅助加热方式，以运动粒子和活性高的粉末不断冲击构件表面，加速热传导和扩散速度并提高渗金属效率。与目前常用防腐工艺比较，其突出特点是： (1)涂层均匀性和致密性好、与基体为冶金结合附着强度很高； (2)可实现锌、铝及锌铝复合等热扩散涂层，耐腐蚀能明显高于电镀、热镀与喷涂涂层； (3)将传统化学热处理的热扩散温度由900-1100oC 高温状态降低到低温 400-600oC 范围、并缩短加热保温时间，生产过程耗能明显降低； (4)由于加热温度低对钢铁构件力学性能没有影响； (5)设备投资少、维护简单及使用寿命长，节约能源及原材料，是一种低成本、高效率的绿色生产技术。 生产工艺流程包括：除油→除锈→水洗→防锈→烘干(凉干)→装加热渗罐→热扩散过程→构件保温冷却至出炉→分离→钝化→冲洗→干燥包装成品。 技术水平及专利与获奖情况：该项目已于 2004 年 6 月通过天津市科委组织的鉴定，被认为达到国内领先水平。“纳米复合粉末渗锌防腐技术”是天津市科委鉴定成果、登记号：津 20040241。 应用前景分析及效益预测：该技术在国内市场具有很强的竞争能力和应用前景，其主要原因为：1)热扩散涂层综合性能高。与热镀、热喷涂等比较，涂层具有优异抗高温氧化性、耐腐蚀性和耐磨损冲击性；与物理及气相沉积、离子化学热处理等比较，工艺简单、设备投资少、成本低效率高，因而具有很好市场竞争力。2)纳米复合粉末热扩散涂层工艺是自主开发新型技术，目前处于国内领先水平。该生产工艺先进，能耗低，成本低廉，具有良好的技术和价格优势。3)目前我国大力促进清洁生产，为绿色表面热扩散涂层生产技术创造很好的市场发展前景。粉末渗锌涂层与电镀锌和热浸镀锌比较，具有节约原材料、生产过程没有“三废”排放及涂层耐腐蚀性高的特点，在目前国家积极促进改造传统电镀和热浸镀加工行业的形势下，粉末热扩散渗锌涂层工艺将是替代上述传统工艺的最有效防腐技术。我国 20 世纪 90 年代就进行了粉末渗锌技术的产业化生产研究，但目前在国内市场真正实现批量化渗锌涂层产品加工的单位很少。利用该技术加工的产品价格为 1700-2000 元/吨，消耗原料主要为锌粉 1.4-1.5 万元/吨，投资 80 万元可以建成一条年生产能力为 5000 吨的生产线，可处理工件长度为 4.5m，这样年产值可达 850-1000 万元，利税可达 255-300 万元。 应用领域：纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料的防腐蚀方面具有广泛的工程 应用前景，其主要应用范围包括： （1）电力输变电设备：电力、电信铁塔构件； （2）邮电通讯工程：线路金具、输线管件及部件防腐处理； （3）船舶制造：各种紧固标准件、管件和锚链等； （4）建筑领域：马钢脚手架、五金及钢钉等； （5）航空航天：火箭发射架和飞机制造紧固件等； （6）海洋工程：搭建海上油田各种构件； （7）石油化工：塔板、浮阀及填料等化工设备塔内各种构件； （8）工程机械：各种五金标准件、钢结构配件、水暖件等； （9）汽车制造：各种螺钉、螺母、垫圈及配件等； （10）铁路和高速公路：紧固件和高速公路上的护栏等。 合作方式及条件：技术合作、转让和技术服务，设备销售和产品加工。

产品详细介绍

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成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

一、装置概述 PUAA-Q型挥发性有机废气治理技术综合实验装置是根据高等教育的改革方向，顺应国家培养应用型高技能人才的战略思想，以前沿技术为导向，紧密结合挥发性有机废气实际处理工程的功能和特点，并针对高等院校对挥发性有机废气处理工艺应用和创新实验教学的实际需要而专门研制的综合性实验装置。本装置涉及放电等离子体技术、光解技术、吸收技术、吸附技术以及智能程控技术等多方面、深层次的内容。装置工艺流程简洁、美观，可视化程度高，具有处理效率高、彻底、无二次污染等优点，非常适合大专院校的相关专业开展实验、实训、设计、创新创业训练等。 二、主要参数及指标 （1）处理能力：能处理苯、甲苯、二甲苯等多种挥发性有机废气； （2）处理负荷：<2000mg/L； （3）处理气量：<500L/min； （4）处理效率：≥95%； （5）装置净重：300kg； （6）外形尺寸：2200mm×700mm×1800mm； （7）供电电压：AC220V、50Hz； （8）运行功率：＜4kW； （9）操作条件：常温、常压； （10）安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准。 三、主要配置及性能 采用自主知识产权的双介质阻挡放电等离子体反应器，放电均匀、稳定，活性物种产率高。 高频高压电源采用两级控制，安全、可靠，输出频率和电压可调。 可视化的吸收池中安装全潜式UVC杀菌灯，能够直观观察光解过程；UVC杀菌灯配套专用整流器、高品质石英套管、防水接头，UV穿透率高，可在水中长时间工作。 多段蒸笼式撬装活性炭吸附塔，吸附效率高、活性炭更换方便，并配套活性炭再生设备，可延长活性炭使用寿命。 吸收液通过气液混合自吸泵输送，并采用自动和手动相结合的控制模式，灵活、方便。 废气发生器智能程控，有机废气浓度可在0~2000mg/L范围内调控。 采用电磁式增氧气泵作为载气泵，气量大、稳定、噪音低。 316L不锈钢材质的臭氧热解器中填装有高效的臭氧淬灭催化剂，可将尾气中的臭氧快速转化为氧气，并通过智能程控调节尾气净化器的温控设备，运行成本低。 水温、水位、气压等变送器0.2%精度、稳定性能±0.1%FS、输出信号4-20mA，精度高、性能稳定、可连接PLC控制器，不锈钢材质变送器探头耐磨、耐冲击、抗干扰强。 三菱FX3U系列PLC主机和模拟量输入输出模块完成设备运行控制，10英寸彩色触摸式液晶显示屏实时显示控制按键、装置运行状态及时间、水温、水位、气压、电流等重要参数。 所有设备模块化安装于304不锈钢材质的柜体中，柜体前后开设有视窗，顶部安装有可调速换气扇，底部配有禁锢万向脚轮。

华中科技大学是我国最早开展红外测温技术研究的单位之一，红外测温技术一直也是华中科技大学国家数控工程中心的重要研究方向，其研究成果由华中科技大学孵化的企业（华中数控）进行产业化。早在2003年非典期间，就开发了人体测温红外热像仪，国家发改委立项支持该校建立了体温检测设备应急生产线，并且学校还参与了人体测温国家标准的制定。目前，已有2000多台套人体测温红外设备应用于海关、机场、车站等重要场所。在2003年非典、2009年甲型H1N1流感、2012年禽流感、2014年埃博拉疫情等疫情防控工作中发挥了重要作用。 设备已累计生产了一千多台，在武汉、广东、重庆、河南、北京等多地投入使用。其中，卓尔公益基金会与华中数控共同向武汉市、湖北省各地市州、及全国各地捐赠了一百多台人体测温红外设备。这些设备已安装在武汉市火神山、雷神山医院、天河机场、全国支援武汉医疗队集中居住的宾馆等重要场所。

人体测温红外热像仪测温速度快，只需0.3秒完成测温；测温精度高，测温精度优于±0.3℃；测温距离远，达6—8米，在机场、高铁、学校等人流密集的应用场景中，对人流速度没有影响，且减少了交叉感染的概率。并且该设备利用人脸识别等人工智能技术识别被测目标，大大降低了误报率。并且利用互联网技术，实现了远程监控报警，建立了体温监控大数据中心。

郭佑民教授团队利用AI技术为新冠肺炎的影像诊断“赋能”。依托专家训练，人工智能结合传统的计算机视觉技术，对新冠肺炎患者肺部病变区域进行分割、计算，可以同时获取病变区域的体积、密度、磨玻璃成分等定量参数，尤其是对于患者随访的数据，可以实时进行图相配准，精准定位病灶位置、大小，方便比较病变的消长。

该成果开发连接智能手机/移动设备使用的纳米孔仪器SmidgIon。可以通过充电接口和耳机接口与智能手机或其他移动设备连接，运行4-5小时。具备广泛的应用领域，包括疾病爆发中的冠状病毒病原体监测，分析环境样本或者农业样本，对于野生动植物或木材进行实时物种鉴定,病毒宿主鉴定。建立基于测序技术和基因组学技术的健康管理多个应用场景。使用深度学习实现。其中有关测序技术平台的研发，团队研制的PDX2000高通量测序仪样机在华大运行，进行了炎黄1号基因组、唐氏综合症产前样本等高通量测序，以及生物信息分析等研究。相关成果在Lab on a Chip、Analytica Chimica ACTA、Analyst等期刊上发表，获国家发明专利授权14项和软件著作权授权1项，相关研究成果已实现企业转化。最小型化的二代测序仪仅仅实现了桌面化，体积远远大于手机配件化的三代测序仪。未来固态纳米孔（硅基、玻璃基、碳基）便携式测序仪将与手机融为一体，成为像镜头一样的手机标配部件（生物孔本质是蛋白质，需要冷藏，保质期短）。二代测序的典型场景是医院临检中心、测序公司、第三方检测中心，需要实验室场地、人员、分析软硬件等设施。三代纳米孔测序应用场景是任何人（人数以亿计的大众消费级），任何地点（任何可以使用手机的地方），任何时候（5G-边缘计算实现实时），对任何生物（所有生物包括人的最基本生物信息是DNA和RNA和它们的修饰）进行测序。