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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
中远红外波段光场局域化和剪裁
提出采用规则几何纳米结构和掺杂来实现光场在纳米尺度上的精确局域化和调控，实现了单层石墨烯规则几何纳米结构剪裁中红外电磁场在单原子二维平面的局域分布、波长与强度调控。通过构建单层石墨烯规则几何纳米结构，利用边界对表面等离激元波的反射，形成多重干涉效应，实现了对10.7 μm入射波的光场局域化，并且通过纳米结构的几何形状调控其空间分布，结果以封面文章发表在Light: Science & Applications 2017, 6, e17057上。另外，通过对单层石墨烯进行硝酸根化学掺杂，实现了单层石墨烯表面等离激元强度提高了约2倍、波长由150 nm提高到了280 nm还发现了二维层状范德华α-MoO3晶体的中红外双曲声子极化激元效应，将声子极化激元体系推广至半导体。二维层状α-MoO3晶体具有丰富的光学声子模式，该研究揭示了它们能够与中红外电磁场进行有效地耦合激发声子极化激元，从而实现二维平面上高度的电磁场局域。另外，该研究利用α-MoO3晶体较大的层间间距，通过金属离子插层的方法，实现了对其声子极化激元的传播调制以及“关闭”
中山大学
2021-04-13
用于燃料电池的复合石墨流场板
成果与项目的背景及主要用途：
流场板（双极板）是质子交换膜燃料电池中的重要部件。目前，质子交换膜燃料电池广泛采用的流场板（双极板）主要有机加工硬质石墨板、机加工金属板和注塑碳-塑复合材料双极板三种类型。这三类流场板各有显著的优点，但是各自的缺点也较突出。为实现燃料电池商品化，需要更低成本和更适应批量化生产的流场板。为此，我们开发了基于天然鳞片石墨材料和模压成型工艺的复合石墨流场板技术。经过努力研究，现在形成的技术可以大幅度降低流场板的材料成本和加工成本，实现高生产率，同时使导电率（>10S/cm）、氢气透过系数（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、热传导系数（>20W/m.K）以及抗压强度（>10MPa）等指标均满足双极板材料性能的要求。复合石墨流场板的主要用途是作为质子交换膜燃料电池的双极板。
技术原理与工艺流程简介：
技术原理：
复合石墨流场板主要由天然鳞片石墨和聚合物组成。天然鳞片石墨具有良好的导电和导热性能，且化学稳定性好，耐腐蚀，从而保证复合流场板具有良好的导电及导热性能。聚合物的添加可以提高复合流场板的强度，并且使复合板阻气性能得到改善，以实现双极板分隔氧化剂和还原剂的功能和满足燃料电池堆对双极板机械性能的要求。
工艺流程：配料→装料→升温→模压→降温→脱模→成品
技术水平及专利与获奖情况：
目前已开发和制备出工作面积为 100mm×100mm 的流场板。并可根据需要加工具有不同尺寸和流场形式的流场板。
应用前景分析及效益预测：
随着能源的消耗持续增长，能源短缺问题日益凸现。燃料电池的发展必然受到越来越广泛的重视。质子交换膜燃料电池是目前应用前景最广且发展最快的一类燃料电池。随着质子交换膜燃料电池的发展和普遍应用，复合石墨流场板因价格低和适应批量生产的优势显示出巨大的市场潜力和经济竞争力。
应用领域：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及其它电化学反应器。
合作方式及条件：面议
天津大学
2021-04-11
大尺度 PIV 气流速度场测试装置
PIV粒子图像测速技术一般用于小尺度流场测定，研究团队研发了大尺度PIV气流速度测试装置，利用电导轨对PIV片光源和相机实现精确定位，实现室内测量无人化操作，对室内空间流场关键区域精细测量和全场流动拼接技术，将测定范围扩大至1.2m×2.2m。
上海理工大学
2021-01-12
关于SARS-Cov-2是否会发生垂直传
2020年2月12日，武汉大学张元珍，侯炜及北京大学杨慧霞共同通讯在国际顶级医学期刊Lancet 在线发表题为“Clinical characteristics and intrauterine vertical transmission potential of COVID-19 infection in nine pregnant women: a retrospective review of medical records”的研究成果，该研究成果回顾性分析了9名孕妇在实验室确认的COVID-19肺炎（即，孕妇咽拭子样本中检出的严重急性呼吸综合征冠状病毒2 [SARS-CoV-2]为阳性）的临床记录，实验室结果和胸部CT扫描 ），于2020年1月20日至1月31日在武汉大学中南医院收治。通过检测羊水，脐带血中SARS-CoV-2的存在来评估宫内垂直传播的证据。 该研究表明在孕妇中COVID-19肺炎的临床特征与发生COVID-19肺炎的非妊娠成年患者的报道相似。从这一小组病例中发现的研究结果表明，目前尚无证据表明妊娠晚期发生COVID-19肺炎的妇女由垂直传播引起的宫内感染。
武汉大学
2021-04-10
包含可凝结颗粒物气体的发生装置
本实用新型涉及环境技术领域，旨在提供一种包含可凝结颗粒物气体的发生装置。该装置包括温控加热炉，其内腔中设有通过管路首尾依次相连的气体混合室、加湿室和加料室；三个气源出口分别连接多个气体流量计，其中加湿微量注射泵和加湿气体流量计分别接至加湿同心雾化器，加湿同心雾化器的出口连接至加湿室的入口；加料气体流量计与加料微量注射泵分别接至加料同心雾化器，加料同心雾化器的出口连接至加料室的入口；加料室末端设气流出口。本实用新型能够保证可凝结颗粒物稳定发生，模拟烟气含有稳定含湿量；方便清洗，并且减少杂质污染；可使出口烟气温度保持稳定；装置体积小，便于组装、放置，方便进行可凝结颗粒物相关研究。
浙江大学
2021-04-13
无泵式高压脉冲水射流发生装置
本发明公开了一种无泵式高压脉冲水射流发生装置，包括脉冲射流产生组件、电源(1)、火花塞(2)、 氧气罐(5)、氢气罐(17)、水箱(10)和离心鼓风机(18)，所述脉冲射流产生组件包括动力腔体(3)、一级活 塞(6)、连杆(7)、弹簧、底座(9)、二级活塞(15)、射流腔体(11)、阀芯(14)、密封环(13);一级活塞(6)位于 动力腔体(3)内，二级活塞(15)位于射流腔体(11)内，一级活塞
武汉大学
2021-04-14
胎儿外形及面部发生模型XM-827
XM-827胎儿外形及面部发生模型
功能特点：
■ XM-827胎儿外形及面部发生模型由19部件组成，置于木盒中，显示胎儿外形及面部发生过程的结构和形态。
■ 第一组共四件，分别显示：
· 34天胚头部正面观：示额鼻隆起鼻板、上颌隆起、下颌隆起、口凹、第2鳃弓、头部两侧有眼。
· 36天人胚头部正面观：示额鼻隆起鼻板向深部凹陷为鼻窝，它将额鼻隆起的下缘分为内外侧鼻隆起，上颌隆起向内侧鼻隆起靠拢，下颌隆起愈合。
· 44天人胚头部正面观：示上颌隆起与内侧鼻隆起愈合形成上唇，外侧鼻隆起构成鼻翼和鼻外侧沟，并与上颌隆起愈合，眼由两侧面渐向前移。
· 50天人胚头部正面观：示颜面已具人形。
■ 第二组共15件，示胎儿外形变化，分别为：
· 1-3号胎儿示13天胚、羊膜、卵黄束外形。
· 4-7号示胚盘外形。
· 8-14号示胚外形。
· 15号示8个月胎儿外形。
■ 尺寸：放大
■ 材质：玻璃钢
上海欣曼科教设备有限公司
2021-08-23
消化、呼吸、泌尿生殖、体腔的发生解剖示教
XM-844消化、呼吸、泌尿生殖、体腔的发生模型
XM-844消化、呼吸、泌尿生殖、体腔的发生解剖示教模型由5部件组成，显示大约19-60天时期内胚层早期分化和体形建立及三胚层分化形成过程器官时的解剖结构。
尺寸：放大
材质：玻璃钢材料
上海欣曼科教设备有限公司
2021-08-23
XM-405活动心脏发生示教模型
XM-405活动心脏发生示教模型
功能特点：
■ XM-405活动心脏发生示教模型由3部件组成，显示心脏内腔分割形成过程：
■ 6对体节期胚胎的心脏外形示动脉球心室、心房、静脉窦等。
■ 约四周左右胚胎的心脏外形放大，示雏形的左右心房和左右心室。
■ 静脉窦发育成主静脉、上下腔静脉等，与部分心房后壁联在一起，胚胎第四周与第八周时的情况可以互换。
■ 动脉管内壁局部增厚呈螺旋形，分隔成主动脉和肺动脉，其形成的膈可以活动取出。
■ 尺寸：放大，40×40×25cm
■ 材质：玻璃钢材料
上海欣曼科教设备有限公司
2021-08-23