"本项目属工程装备设计制造技术领域。我国是地下施工最多，全断面隧道掘进装备需求量最大和发展速度最快的国家。由于引进装备不适应我国复杂多变的地质情况，导致可靠性差，严重影响施工效率与效益，因此亟需发展相关设计技术并自主研制。掘进装备的关键核心部件是刀盘，缺少地质适应性好与可靠性高的刀盘设计技术是困扰掘进装备自主研制的瓶颈问题。项目组围绕国家重大隧道工程需求，攻克了刀盘地质适应性与高可靠性设计关键技术，促进了我国掘进装备自主设计能力跨越式发展。 本项目技术发明一为提出了广谱地质适应性掘进载荷建模新理论。创建了掘进装备总载荷预测模型，突破了现有建模理论仅适用于单一地质的局限性，降低了总载荷预测误差，为刀盘地质适应性与高可靠性设计提供了载荷条件；本项目技术创新二为发明了软土类刀盘地质适应性设计新技术。建立了掘进装备刀盘高精度参数化建模新方法，实现了复杂地质条件下掘进过程全物理仿真及刀盘结构强度优化设计，突破了刀盘轻量化设计关键技术，降低了设计制造成本；本项目技术创新三为发明了硬岩类刀盘高可靠性设计新技术。提出了随机动态载荷作用下刀盘强度设计方法“

超临界水氧化技术是用于高浓度难降解有毒有机废水深度处理的一种高效技术。所用的氧化剂可以是纯氧气、空气或过氧化氢等。其工艺流程如图所示。用高压泵将废水打入热交换器，废水从换热器内管束中通过，之后进入缓冲罐内，同时启动氧气压缩机，将氧气打入氧气缓冲罐内。废水与氧气在管道内混合之后进入反应器，在超临界条件下，废水中的碳氢化合物被氧化分解成无害的CO2、H2O；含氮化合物被分解成N2等无害气体；S、P等元素则生成无机盐。由于气体在超临界水中的溶解度极高，在反应器中成为均一相，从反应器顶部排出；无机盐等固体颗粒在超临界水中的溶解度极低，沉淀于反应器底部。超临界水与气体的混合流体通过热交换器冷却后进入气液分离器进行分离。与常规的水处理技术相比，本技术具有明显的优越性：（1）氧化效率高，处理彻底，水溶液中有机物的去除率可达99.99%以上；（2）反应在密闭容器中进行，密封条件极好，有利于有毒、有害物质的氧化处理；（3）不产生二次污染，处理后的水直接排放或完全回用，节约了资源和能源；（4）应用范围广，几乎对所有有机污染物均可进行氧分分解；（6）由于均相反应停留时间短，反应器结构简单，使用较小体积的反应器就可处理较大流量的有机污染物，有利于工业运行。应用本技术时，需消耗一定的能量以加热废水及驱动高压泵，但废水中的含能物质COD在超临界状态下发生氧化反应时会放出一定的热量，为了降低过程的运行成本，本技术的应用与否取决于废水的COD浓度。研究表明，如果废水的COD小于30000 mg/L时，应用本技术时的运行成本较高，将达到150元/吨废水左右；如果废水的COD浓度为30000~45000 mg/L时，考虑到热量回收，其运行成本接近零；如果废水的COD浓度高于50000 mg/L时，考虑热量回收的价值，此时的运行成本将为“负值”，即在盈利状态下运行。这也是本技术与传统废水处理技术的最大区别：传统技术要求废水的污染越低越好，而本技术恰好相反，废水越污越好。采用本技术存在的最大问题在于过程中产生的腐蚀与盐堵问题。针对这种情况，我们进行了新型反应器的开发并申报了国家发明专利。目前，本技术已申请国家发明专利5项，获授权一项。本技术适用于高浓度难降解有毒有机工业废水，可广泛应用于化工、石油炼制、纺织印染、造纸、医药等行业。

建立多元化的地面与空中防治结合、车载与便携式结合、机械化与自动化结合的装备体系，创制了7个类别、18个型号的立体式高效防治装备。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 林木植株高大、冠层浓密，林业病虫害种类繁多、突发性强、蔓延迅速，林地地形复杂等，这些因素综合形成了林木病虫害的防治重大难题。长期以来我国林业病虫害防治装备一直处于空白，无法满足林业 “高射程”、“强穿透”、“高附着”和“精确对靶”的林木防治需求。 1、建立多元化的地面与空中防治结合、车载与便携式结合、机械化与自动化结合的装备体系，创制了7个类别、18个型号的立体式高效防治装备。包括： ①车载式低量风送高射程喷雾机已研制成系列化产品，可全方位遥控喷雾作业，适用于高大林木喷雾，垂直射程25-45m，防治效率150-360亩/h；药剂利用率60%；防治成本降低32%。国内首创。 ②大型车载稳态燃烧烟雾机已研制成系列化产品，喷烟量100-420L/h，防治效率比常规喷雾装备提高100倍以上，比常规喷烟装备提高10倍以上，每小时防治375-690亩/h，每亩施药量仅为200-300mL。国内首创。 ③苗木果园精确对靶风送喷雾机已研制成系列产品，喷雾幅宽可达10m以上，特别适用于中国特色的低矮密植果园的病虫害防治，解决了常规机具无法入园作业的难题。国内外首创。 ④智能对靶高射程喷雾机已研制6HW-80、100型智能对靶高射程喷雾机，实现了可根据林木有无及其树形特征的变量对靶喷雾，减少了无效喷雾，提高了农药使用效率。国内外首创。 ⑤航空静电喷雾系统 已研制适用于固定翼Y5B飞机、直升机、蜜蜂机、无人机等多机型挂载的航空静电喷雾系统，农药有效利用率平均提高6%，防治成本平均降低44.8%。 ⑥多功能车载式喷雾喷烟一体机融合喷雾、喷生物农药、喷烟等功能于一体，集成创新了车载自动多功能喷雾喷烟一体机，实现了风送定向喷施功能。国内外首创。 ⑦多功能便携式喷雾喷粉机集高射程喷雾、喷粉和喷生物农药于一体，创制了多功能便携式喷雾喷粉机，垂直射程提高50%。主要参数优于国内外。 2、 首次制订了林业行业标准，保证项目技术规范及顺利实施。针对本项目创制的新产品，首次制订了“LY/T1669-2006 风送高射程喷雾机”、“LY/T1988-2011 林业机械 背负式高射程喷雾喷粉机”、“LY/T2233-2013 林业机械 车载式稳态燃烧烟雾机”、“LY/T2406-2014 林业机械 车载式风送喷雾喷烟一体机”4部林业行业标准，为项目成果生产和应用提供依据。

目前国内染料厂、农药厂、制药厂、造纸厂、化工厂、食品厂等，每年排放的高浓度难降解废水约30亿吨左右。对这类高浓度难降解工业废水的处理一直是困扰国内环保界的难题。超临界水的特殊性质使其在有机废水治理方面所具有的无可比拟的优点。 现已成功完成一套固定式和一套撬装式超临界水氧化装置。采用自主建造的超临界水氧化反应器，分别对造纸黑液、印染废水、碱渣废水、农药废水、垃圾渗滤液、化工废水、印染厌氧污泥和PTA残渣等进行了测试，在进口COD（化学耗氧值）几万mg/L条件下，可保证出水COD浓度不高于60mg/L，并析出无机盐。

该技术建立了在役输电铁塔结构性能弱化模型和评估方法，提出了适用于瞬变载荷测量的输电铁塔状态全面感知技术，考虑台风、龙卷风、覆冰等灾害气象条件下载荷的瞬变特征，完成了输电线路瞬变载荷状态感知系统及终端设备研制，提出以架空导线载荷、铁塔结构倾角和应力状态实时测量为基础，与数字仿真模型深度融合的输电铁塔状态全面感知技术，构建输电铁塔的边缘智能感知端与云端协调工作架构，实现输电铁塔结构状态全面高速感知，可以实现输电线路巡护重点定位和输电铁塔灾害反演。 该技术的应用将解决重要架空输电线路通道中铁塔结构的健康状态智能感知与评价问题，能够实现架空输电线路结构健康状态全面感知，有效提升输电铁塔结构健康状态感知的准确度和智能化水平，为定位输电线路的巡护重点提供重要技术手段，为我国坚强智能电网的建设，提供重要理论支撑、技术保障和实践依据。 1 系统功能 （1）输电线路地理信息 以电子地图方式显示输电线路的地理信息，展示输电线路走向及铁塔位置信息。同时，可标识当前的气象信息。 （2）输电铁塔结构状态感知实时监测数据 以表格、图形的方式显示状态感知实时数据，对异常的状态感知数据实现声光报警，并可进行历史状态感知数据的查询。 （3）输电铁塔灾害反演 建立塔线体系三维模型，在三维模型上显示导线位移、导线和绝缘子的应力计算结果，并可实现灾害过程反演。 （4）输电铁塔实时健康状态 建立输电铁塔的三维模型，在三维模型上显示输电铁塔的杆件应力计算结果、输电铁塔结构变形结果及实时的健康状态评价结果。 （5）输电线路结构健康状态及巡护重点定位 显示输电线路结构健康状态评价结果，提供输电铁塔薄弱环节定位功能，为输电线路重点巡护提供支持。 2 系统组成 输电线路结构健康状态智能感知平台的系统结构分为感知装置和主站系统构成，如下图所示。 图1 系统图 系统客户端界面如下图所示。 图2 客户端界面

项目组具有三维Pro/E、UG、SolidWorks、MasterCAM、Cimatron等CAD/CAM软件的应用开发能力，建立了模具的参数化图形库、数据库和标准件库。能使用DynaForm、Moldflow、Deform、ProCAST 、Ansys、Marc等CAE分析软件模拟冲压成形、锻造成形、塑料成型、压铸成形过程，预测产品质量，优化成形方案，分析模具受力状态和失效形式，优化和改进模具结构，并将模拟结果和设计者的经验知识编写成专家系统程序集成到CAD/CAM系统中，开发出基于知识的智能C

项目简介：项目组具有三维 Pro/E、 UG、 SolidWorks、 MasterCAM、 Cimatron 等 CAD/CAM 软件的应用开发能力，建立了模具的参数化图形库、数据库和标准件库。能使用 DynaForm、Moldflow、 Deform、 ProCAST 、 Ansys、 Marc 等 CAE 分析软件模拟冲压成形、锻造成形、塑料成型、压铸成形过程，预测产品质量，优化成形方案，分析模具受力状态和失效形式，优化和改进模具结构，并将模拟结果和设计者的经验知识编写成专家系统

常用的煤层气增产措施是水平井技术，精确导航钻头钻进将水平井与目标井连通，是煤层气开采时关键技术之一，也是目前开采技术发展的一大瓶颈。为解决这一难题而研制地下导航装置并于2011年5月在山西晋城某煤层井进行现场试验，效果良好，在全国多家知名媒体都有报道。 两井连通示意图 远距离磁穿针整体样机 操作室 山西晋城现场试验

钢板热处理的是解决钢板高强度、高韧性、耐磨性能、高温持久性，以及全尺寸性能均匀性的重要手段。不同用途钢板所需的热处理方法不同，除常规的正火、淬火、回火外，新型热处理工艺包括淬火-碳分配、等温淬火、回火快冷工艺可以让钢材获得更高的组织与性能。在众多的钢板热处理工艺中，加热后可控的相变过程是保证性能的关键，这也是常规热处理工艺所不具备的。钢板热处理的另外一个质量控制难题是板形保证。北京科技大学为解决不同用途钢板热处理工艺相变过程可控，配套不同热处理工艺的关键新型冷却装备填补了国内空白，可根据钢板的厚度范围、钢种成分以及组织性能要求，提供冷却速度和冷却终止温度可控的相变控制工艺与装备，以及板面温度均匀性、厚度方向高对称性冷却的钢板板型控制工艺和配套装备。冷却介质为工业浊循环水，供水压力范围在 0.10-0.80MPa，热处理钢板的厚度范围在 3mm～150mm。该工艺与装备的主要技术特点在于：与热处理炉配合，可实现淬火、等温淬火、淬火-碳分配、可控正火、高韧性回火、固溶处理等可用于奥氏体不锈钢板的固溶处理。热处理后钢板的拉伸性能及全板面硬度波动≤5%，热处理钢板的性能（如强度、伸长率、韧性或高温持久性）较常规工艺提高，热处理钢板不平度≤4mm/2000mm。钢板热处理工艺及关键设备包括：自主开发全套工艺、机械装备及自动化控制系统，装备的自动化程度高，日常维护量小，可靠性高，运行成本低。该项目具有显著的经济效益与社会效益，已成功开发了高强度、超高强度工程机械用结构钢、高强度容器板、低温/超低温容器板，不锈钢板，桥梁板，高层建筑用钢，高强度船板。