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基于智能状态检测的超音速旋流净化系统
摘要 超音速旋流净化技术是湿烟气经超音速分离器绝热膨胀至超音速,降温50-100℃后,其中夹带的水蒸汽、SOx与溶解性盐、凝胶粉尘、微尘等成分发生非均质凝结后予以分离的一种新型气体净化技术,脱除效率最高可达90%,能够高效地实现烟气脱白。该技术同时借助多传感器融合方法智能诊断和动态测量流场数据,优化烟气“脱白”过程,必要时辅以高压微雾增强技术,强化分离净化效果。相较于传统的电磁法、烟气加热法、烟气喷淋法等脱白工艺,独创的基于智能状态检测与诊断控制的分离效率增强技术能实现烟气的高效率稳定脱白。 团队创新成果与技术应用展示 本项目团队,近十几年一直从事超音速旋流分离技术和多相流流场参数检测与电学成像技术的研究,已分别构建了超音速分离装置和电阻成像(ERT)、电容成像(ECT)及电磁(EMT)等多套系统。现有成熟技术已为国内多家单位,如上海交通大学、北京石油化工学院、北方工业大学、太原理工大学、西门子(北京)研究院等,提供了相应的电学成像系统。本项目中所采用的技术和提出的方法均为自主设计和开发,对于已研制超音速旋流分离技术和流场参数检测系统中的一些关键技术已申请了专利,具有完全的知识产权。同时开发过程中使用的所有部件和器件没有限制级产品,可避免不必要的知识产权争端,以及国外技术壁垒的限制。 独创的基于智能状态检测的超音速旋流净化系统利用静电(Electrical Tomography,ES)传感器和电学层析成像(Electrical Tomography,ET)传感器,结合多源信息融合算法,实现管道内气体的非侵入式流场参数测量和状态诊断。系统将检测到的信息进行处理和融合,分析超音速分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化,并建立异常状态检测与诊断方法,诊断系统状态。可被广泛应用于石油、化工、电力、冶金、建材、食品等工业,如烟气脱白;石油工业中油/气/水混输过程;冶金、电力工业中各种气力物料输送过程;以及化工、医药、能源等领域中的干燥过程、混合过程、流态化过程、扩散过程、反应过程等普遍涉及多相流测量问题。相较于传统的处理工艺,超音速旋流净化技术中的设备可靠,工艺过程简单,投资成本和维护成本很低。核心传感器和技术包括静电(Electrical Tomography,ES)传感器、电学层析成像(Electrical Tomography,ET)传感器和超音速旋流分离技术。 静电传感器 静电传感器具有结构简单、灵敏度高,可以非侵入测量等特点,近几十年来发展迅速,英国贸工部认为在煤粉的流速、浓度或质量流量测量手段中,静电法是最有前途的方法之一。 在检测机理方面,目前静电法气固两相流检测可分为接触电荷转移法与静电感应法两条路线,对于应用最广泛的内壁嵌装电极式传感器结构,本团队发现转移电荷和感应电荷经电荷放大电路后,不仅体现出不同的信号波形特征,而且从频域来看,转移电荷形成的信号在整体信号中也占有重要比重。以此为基础,提出了一系列的感应电荷信息和转移电荷信息的解耦方法,提高了颗粒流动参数测量精度。 本团队建立了带式静电感应实验装置与气固两相流计量实验装置。带式静电感应实验装置用来模拟带静电颗粒流动情况以及相关测速方法标定。气固两相流计量装置为参数可调的气力输送系统,用于气固两相流研究以及颗粒质量流量计量标定。两套装置计量精度均经过了天津市计量监督检测科学研究院的测试。 图1 静电法技术成果展示 电学层析成像传感器 电学层析成像技术类似医学的CT技术,通过外围测量,重构截面电学参数(电导率/磁导率/介电常数)分布信息。电学层析成像技术根据测量模态的不同,主要分为电容层析成像技术(Electrical Capacitance Tomography,简称ECT)、电阻层析成像技术(Electrical Resistance Tomography,简称ERT)和电磁层析成像技术(Electromagnetic Tomography,简称EMT)。系统具备高速测量、多电极组合、多测量模态切换、可视化、高信噪比和可定制化等特点。 本团队针对重质劣质油的加工转化的核心设备——三相流化床,转化效率和产量还存在难以突破设计瓶颈的问题,在首次提出基于TMR的磁导率EMT方法的基础上,结合ECT 和ERT 等多种模态的电学层析成像系统,设计了基于电/磁双模层析成像的高固含率气液固三相流态化实验装置,可实现高固含率条件下,气液固三相的识别和分相分布参数的实时测量。 图2 电学层析成像技术成果展示 图3 ERT/ECT/EMT系统展示 图4 ECT对油气润滑系统中油膜厚度检测  超音速旋流分离技术 超音速旋流分离技术是结合旋流分离技术和冷凝分离技术的多组分气体冷凝分离法,具有工艺流程简单、稳定性好、效率高、能耗低等特点,成为近二十年来非常有应用价值和商业前景的新分离技术。该技术集膨胀机、气液分离器和压缩机于一体,主要由旋流发生器、超音速喷嘴、分离段和扩压管组成。其工作原理如下: 经过前级处理后的含湿气体导入到超音速分离器内,经过旋流发生器,产生加速度为106m/s2的旋转流场; 旋转的气体通过拉伐尔喷管时,会绝热膨胀至超音速,同时降温降压,温度最大可降低50-100℃,低温的流场环境能够使气体中的水蒸气开始凝结产生相变,出现小液滴; 在旋转流场中,凝结产生的小液滴不断碰撞、聚并,在强离心力的作用下,被甩至壁面,并在气体的带动下,从湿气出口排出; 经过处理的干气在管道中心流动,经过扩压器内降速升压,进行排放。 本团队首次采用Young经典成核理论和C-C相平衡方程推导获得了水蒸汽自发凝结Wilson位置解析式,在此基础上,提出了基于液滴成核和生长模型的非均质凝结模型和跨声速湿空气凝结SST湍流模型,揭示了跨音速两相凝结现象“非稳态”不同振荡模式的流动特性,获得了使分离效率最大化的最优外界核心半径,深入研究了超音速分离器的流场特性、处理效率和分离特性。 图5 超音速旋流分离器流场测量系统 图6 凝结液滴参数测量 图7 中国计量测试学会科学技术进步奖 图8 超音速分离器液相分布仿真预测  针对烟气的智能状态检测与诊断控制的超音速旋流净化工艺 湿法脱硫后的湿烟气直接排放会产生“白色烟羽”,由于在脱硫过程中,脱硫浆液与高温烟气直接接触,发生传热传质;一方面水分蒸发,增加烟气的含湿量;另一方面,烟气温度降低,烟气携带水蒸汽的能力降低。烟气达到饱和状态后,会携带部分小液滴,这些携带小液滴的饱和湿烟气经除雾器除去绝大部分液滴后,直接经烟囱排入大气,由于环境温度比烟气温度低,饱和湿烟气中的水分就会凝结成小液滴形成“白色烟羽”。白烟中含有较多的溶解性盐、SO3、凝胶粉尘和微尘等成分,会造成环境污染。 针对上述问题,本团队首创的基于智能检测与诊断的超音速旋流净化工艺解决了传统烟气脱白技术(如烟气加热方法、烟气冷凝再加热技术和电磁脱白技术等)成本高,工艺流程复杂,维护费劲的问题,具有设备可靠,工艺过程简单,投资成本和维护成本很低的特点。 该技术主要是利用超音速旋流分离器的增速降温原理,将烟气中的水蒸气进行凝结并旋转分离,通过引射器将液滴引至超音速分离器入口,辅以高压微雾增强技术,强化脱白效果。在超音速分离器分离段和湿气出口处安装本团队自主研发的多相流可视化及参数测量系统(静电层析成像系统和电学层析成像系统),结合智能化成像算法和多元信息融合算法,对管道内烟气的流场参数进行非侵入式智能测量。系统可根据测量结果,分析超音速旋流分离器内的流场情况和湿气出口的成分变化,建立异常状态检测与诊断方法,诊断脱白系统的运行状态,同时,指导引射器对液滴量引入的精确控制,进而实现高效稳定的烟气脱白。 图9 针对白烟气的智能检测与诊断控制超音速旋流净化工艺流程
天津大学 2021-05-12
一种面向多核集群的数据流编译优化方法
本发明公开了一种面向多核集群系统的数据流编译优化方法,包括:确定计算任务与处理核映射的任务划分与调度步骤;根据任务划分与调度结果构造集群节点间和集群节内核间的流水线调度表的层次流水线调度步骤;根据所述多核处理器的结构特性、集群节点间的通信情况和数据流程序在多核处理器上的执行情况做做基于 cache 的缓存优化步骤。本发明的方法结合了数据流程序与系统结构相关的优化技术,充分发挥高负载均衡性以及同步与异步混合流水代码在多核集群上的高并行性,而且针对多核集群上的缓存与通信方式,对程序的缓存访问和通信传输进
华中科技大学 2021-04-14
基于云工作流的 Web 服务组合与调度系统
成果简介:云计算的发展使越来越多的计算和业务服务通过云端提供。与传 统的内部服务相比较,云中的服务通常隶属于不同的机构,具有自主性,会为 了自己的效用随时加入、离开网络,使传统的仅考虑时间或者费用的服务组合与调度算法失效。本技术引入服务信任的概念融入到云工作流管理模型, 从而实现兼顾时间、费用和可靠性的 Web 服务组合及调度管理。 项目来源:自行开发 技术领域:云计算、服务
北京理工大学 2021-04-14
大规模集群云工作流分布式调度系统
本系统结合深度学习等智能化算法机理,研究出一套云工作流智能管理与调度优化算法,面向复杂工业制造领域云工作流实现服务定制与灵活部署需求,达到云计算资源的集约利用和合理优化调度的目的,能够使大规模跨集群云数据中心资源得到充分利用。在不同典型应用场景下,尤其是在用户具有不同程度的偏好时,满足用户隐私安全保护和不同服务质量标准要求,大幅降低执行时间和耗费成本。
北京理工大学 2022-11-28
基于多终端协同的多流并发传输控制方法与系统
南京邮电大学 2021-04-14
一种深井脉冲电容器的恒流充电系统
本发明公开了一种深井脉冲电容器的恒流充电系统,包括设置 在地面上的第一装置、电缆、设置在井下的第二装置和脉冲电容器。 第一装置将工频 220V 交流电源变为中频高压交流电源,然后经电缆将 其传输到第二装置,第二装置再将此中频高压电源变成所需的高压直 流电源直接对脉冲电容器充电。脉冲电容器的电压通过电阻分压器来 实现测量,控制程序通过脉冲电容器电压的增量计算平均充电电流, 并通过调节逆变电路中开关管的驱动脉宽来改变平均充电电流,形成 闭环控制,实现平均充电电流的恒定。本发明采用闭环控制方法,实 现了深
华中科技大学 2021-04-14
自补水型阀配流柱塞式超高压水泵
本发明提供了一种自补水型阀配流柱塞式超高压水泵,主要包括腔体、冷却单元、旋转主轴和柱塞配流单元。冷却单元包括冷却器和补水泵,柱塞配流单元包括配流阀组件和柱塞滑靴组件。柱塞滑靴组件将腔体分成相互独立的压力腔和油润滑腔。补水泵在旋转主轴的带动下,将水泵入口的水压入冷却器,再从冷却器流出到配流阀组件,实现对所述油润滑腔的冷却以及给配流阀组件提供低压的压力水,同时柱塞滑靴组件在所述旋转主轴的带动下进行往复运动,使得所述配流阀组件通过水泵入口和水泵出口进行吸水和排水动作。本发明解决油水分离式水液压泵在陆上使用
华中科技大学 2021-04-14
汽液两相流自调节液位控制器
目前工业上广泛采用的液位调节器有浮球式、气动式和电动液位控制系统。这些液位调节器均因执行机构动作频繁、易磨损、易腐蚀而经常发生卡涩故障,使液位失控,以及泄漏等,严重影响设备和系统的安全、经济运行。因而在生产实际中,这类设备的液位控制一直是亟待解决的难题。
西安交通大学 2021-01-12
高浓度废水分段式厌氧折流反应器
项目简介 本成果属于高浓度废水处理设备,具体地说,是一种以分段进水操作为主要特征的废 水厌氧生物处理设备。由挡板将厌氧反应室分为若干厌氧反应隔室,每个隔室又分为上 下两个区,将污水分段处理,;厌氧反应室围绕在反应器主体周围,反应器主体中部设有 脱氮除磷区,底部设有污泥沉淀区,集脱氮除磷、沉淀一体的一种能耗极低、耐负荷高、 剩余污泥量少、生物固体截留能力强、水利混合条件好、设备简易的厌氧污水处理装置。 性能指标
江苏大学 2021-04-14
连续流固定化酶催化工艺及酶寿命研究
悬赏金额:10万元 发榜企业:深圳市一正科技有限公司 支柱产业集群:生物医药与健康产业集群 需求领域:生物工程与检测技术;轻工和化工生物技术;生物催化与发酵;智能制造装备 技术关键词:连续流酶催化;酶固定床;酶循环寿命;酯化反应或酰化反应
深圳市一正科技有限公司 2021-11-01
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