【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)。

锂离子电池对现代电子设备、电动汽车和储能系统至关重要，然而目前商用锂离子电池不能苛刻温度环境下使用，尤其在低温环境下能量密度严重衰减，限制了其在电动汽车、户外储能、国防军工以及深空探测等领域的应用。随着锂离子电池应用领域的不断拓展，要求锂离子电池在高温/低温兼顾条件下能提供能量输出，以保障装备正常工作，目前锂离子电池还难以达到这一要求。同时，锂离子电池作为苛刻温度环境服役的电源设备仍需克服较多的问题，如无法跨温区使用、低温无法充电、安全性能低等。 本成果攻克了复合碳负极材料、快离子输运特性正极材料和宽温域高电导率电解液体系等关键材料，解决了锂离子电池低温容量衰减严重、低温无法充电和高温/低温不能兼顾使用三大技术难题，突破了锂离子电池在-60~70℃宽温域使用技术壁垒，开发的锂离子电池产品可在高原高寒、沙漠、极寒极地、深空等全疆域使用要求。 本团队拥有教授、副教授和研究生100余人，依托中南大学“粉末冶金国家重点实验室”、“轻质高强结构材料国家级重点实验室”及“粉末冶金国家工程研究中心”等3个国家级研究和产业化平台，完成了三项技术转化。

本成果深入研究和发展了微膜蒸发传热新机理，在国内外首次发现了传热亢进现象，采用狭缝结构和有效的补液措施发明了类环状流微膜蒸发板翅式冷凝蒸发技术，成为第六代制氧装置的关键技术。应用该技术在国际上首先研制出空分精镏装置的心脏�新型主冷凝蒸发器正式产品，已配置30套150m3/h制氧装置，配置12000m3/h和6000m3/h制氧装置各一套，其体积和重均比老产

创建了固定化酶膜偶联系统和酶冷棒耦合系统，从燕麦和畜禽加工废弃物中制备出具有 ACE 抑制活性、抗冻活性和免疫活性的系列多肽产品；采用复合多糖酶法预处理结合微波辅助热弱碱液萃取法开发出燕麦β-葡聚糖与燕麦蛋白高效联产制备技术；利用自制的活性肽、多糖及蛋白开发出具有降压、肠道益生作用的系列保健食品。

各类材料复杂构件表面的磁性复合流体抛光技术

提出了结构和零件的静强度和疲劳强度特征预测模型，并通过结构和零件的静强度和强度特征而非材料的静强度和强度特征进行疲劳仿真。

气固流动参数检测和可视化尤为重要，是稠密气固流动系统复杂研究体系中的共性问题之一。针对该问题，东南大学多相流测试研究室多年来开展了电学与激光散射的稠密气固流动可视化及参数测量与表征方法的研究工作。 开发的电容层技术析成像系统(ECT)与激光光纤颗粒测量系统，可实时、在线检测多相流参数的二维或三维分布状况，已成功应用于湍动流化床与浓相煤粉加压气力输送中试试验装置上。

项目概况 目前，国内外大量应用弧焊机器人系统从整体上看基本都属第一代或准二代焊接机器人 系统。由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接时缺少外部信息传 感和实时调整控制功能，这类弧焊机器人一般不能应对焊接作业条件严格的稳定性要求，焊 接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加 工和装配等误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成 焊道变形和熔透不均。 为克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业智能化 水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现焊接参数的在线调整，且能实现焊缝 的自动实时跟踪。已完成铝镁硅合金框架弧焊机器人柔性工作站焊缝智能跟踪与图象处理技 术，使企业塞拉门设计制造的技术水平达国际先进水平。 本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点 已完成的项目，塞拉门框架的材料为铝镁硅合金，材料特殊、框架尺寸较大，焊点多 而短、焊接质量要求高，故解决柔性夹具设计、实现两面焊接、满足多系列多规格门框尺 寸的要求是体现了成果的先进性； 铝镁硅合金框架弧焊机器人柔性工作站所包括的柔性夹具、焊缝智能跟踪与图象处理 技术，使企业塞拉门设计制造的技术水平达国际先进水平，体现了成果的创造性。 技术指标 国内城市轨道车辆、高速列车的迅猛发展使得城轨门生产逐年猛增，品种不断翻新，但 铝镁硅合金框架等主要零部件仍为手工焊接。由于手工焊接依赖于工人的技术水平，效率低， 焊接质量欠佳，优质品率低，是制约我国城轨门产品升级的关键技术。 首选企业的高精度焊件达到：焊缝识别误差 600×600 像素， ±0.25mm，±0.20mm；焊 枪姿态误差，±0.045mm，±0.040mm；其它误差（包括焊丝变形误差、工件热变形误差、焊 接电流误差等），±0.030mm，±0.020mm；视觉跟踪综合误差，±0.5mm，±0.35mm。 市场前景 成果实施后使用单位使用前手工焊接的 1.2 万件/年，达到 4 万件。按人工焊接生产水 平，支出费用为 72 万×3.5=252 万，机器人的投入成本 1 年半内可收回，且可满足使用单位 近 3-5 年的发展需求。 按近几年使用单位产品产量的增长速度，2009-2010 年产量可达 5.5 万件，2 台机器人 工作站每年可生产 5.68 万件，完全满足生产要求。若仍用人工焊接则成本支出为 72 万 ×4.6=331.2 万元，而机器人工作台投入费用为零。企业每年可新增产值 4-5 亿元，利税 1.2-1.5 亿元。 市场应用方面已具备推广应用的基本条件，该成果的完成，不仅可以提升企业高精度特 材焊件设计制造的技术水平，提高企业技术创新能力和提升产业集聚度，使产品达同行业国8 内领先或国际先进水平，且可成为企业现代先进制造工艺与装备工程应用的一个亮点。通过 开发研制，真正体现了产学研合作的现代高等教育理念，在高校和企业中锻炼出一批机器人 研制方面、具有实战经验的科技人才。

项目概况 目前，国内外解决作为世界上已知的最硬材料——金刚石的超细粉碎问题，即超硬粉体 机械法制备超细粉碎技术，一般很难突破现有的微米级水平。成果应用非线性振动理论，创 建高振动强度振动磨系统，振动强度设为 10-16，围绕非线性振动与高振强所带起的诸多问 题，构建双质体振动结构，采用非线性振动系统，实施亚近共振方法，辅以变频技术，解决 超硬粉体不细化、易团聚等问题，已进入亚微米或纳米级水平。 本项目具有国际先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点 在样机研制和金刚石微粉的振动试验中，掌握 K 值在上述区间范围变化时粉碎粒度向 纳米级细化的条件，使目前国内采用振动磨粉碎方法对金刚石粉体进行粉碎徘徊在 μｍ级 水平上的现状得以突破。体现了成果的先进性； 创建高振强系统，对于大多数振动机械，通常振动强度 K 取 4～6，K ≥8 时称为高振 动强度系统，简称高振强系统。为达到粉体超细化的目的，本样机振动强度设为 10-16，围 绕高振强所引起的诸多问题，构建双质体振动结构，解决超硬粉体细化时的团聚等问题， 体现了成果的创新性。 技术指标 选择高振动强度振动磨超细粉碎方法，研究高振动强度对超硬粉体粉碎细化的影响，应 用非线性振动理论，主振系统采用非线性变节距弹簧，使其刚度为变量，且随动载荷 即振动强度变化而变化，以适应系统变频调速与近共振的工作需求，要求不仅应达到节 能高效之特点，同时能使得系统工作稳定；采用环形橡胶弹簧作为减振系统的减振弹簧， 弹性模量小，可获得大的弹性变形，以实现理想的非线性特性，使系统具有高内阻，可对突 加载荷具有良好的吸收及隔振效果。 最小振动强度 k ≥8；最大振动强度 k≤18。 市场前景 金刚石的社会价格为 1-10μm 的，0.4-0.8 元/克拉；0.1-0.2μm 的，10-20 元/克拉， 约为微米级价格的 25 倍。我国人造金刚石微粉年产量达 10 亿克拉，若其中 10%制成亚微或 纳米粉，即 1 亿克拉，则每年经济效益为（15-0.6）×1 亿≈14 亿元，同时产生利税 4 亿元。 国内人造金刚石微粉年产量约达 10 亿克拉，但所需人造金刚石亚微或纳米粉多依赖进 口，成果的进一步中试与推广，将给国内同行企业产生一个非常可观的经济增长点。 成果的应用与推广，对于推动我国人造金刚石超硬超细粉体新材料制备及技术升级将产9 生十分重要的意义，并将产生非常显著的经济效益与社会效益；人造金刚石亚微米或纳米粉 体更有着是人造金刚石微粉几倍乃至数十、百倍的功效，人们对其制备研究与应用前景不可 限量。

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。