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富氧燃烧高效低成本运行关键技术与示范
【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)。
华中科技大学
2023-07-19
泵+管道输送系统的优化运行软件与高效节能技术
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。
清华大学
2021-04-13
基于采动裂隙场变化的煤与瓦斯共采理论与技术
西安科技大学自 1998 年开始对我国煤与瓦斯共采基础理论进行研究，成果获陕西省科学技术二等奖，出版专著 2 部，发表论文 40 余篇（其中 SCI 、 EI 收录 12 篇， ISTP 收录 5 篇），获专利 5 项。研究成果已在山西省天池煤矿等多个高瓦斯矿井进行了煤与瓦斯共采技术验证，有效指导了煤矿现场的瓦斯抽采工作，实现了矿井的安全生产，具有良好的社会和经济效益。
西安科技大学
2021-04-11
隧道与地下工程设计计算理论、施工监控与维护技术
交通隧道与城市地下工程是我国长期的热点研究领域，我校主要开展隧道与城市地铁工程有限元计算软件研发、城市地铁工程沉降控制技术、复杂地质环境山岭隧道施工监控技术研发、在役隧道病害治理技术研发、隧道与城市地铁工程事故分析与处理技术、山岭隧道与城市地铁工程次生灾害及防治技术研发。曾获得省部级奖励10余项，获得专利30余项，出版专著教材8部，取得了在国内、国际有学科影响力成果，聚集了一大批该领域的技术专家，在山岭隧道与城市地铁工程设计方法、施工监控技术、事故分析与处理方案设计、次生灾害及防治技术等方面处于国
兰州交通大学
2021-04-14
电机车安全运行的蓄电池容量实时监测装置
蓄电池是目前煤矿蓄电池电机车运行的能源来源，其本身的安全可靠决定了蓄电池机车的安全可靠运行，蓄电池电机车司机在驾驶机车时，若能实时通过显示屏观察蓄电池的容量和剩余使用时间，则可以有效指导司机对蓄电池机车的计划使用，能及时更换容量不足电池，防止电池过放电，同时也能防止蓄电池机车半路抛锚事故的发生，提高生产效率与生产水平。本成果通过实时检测运行过程中蓄电池的开路电压及放电电流，同时根据蓄电池的放电曲线，能对蓄电池容量及剩余使用时间进行预测。
安徽理工大学
2021-04-13
铁路提速线路化技术及其理论基础与工程实践
本项研究是在我国铁路全面提速的大背景下提出的，铁路列车大规模提速后，轨道结构振动加剧、线路动力作用恶化的现实情况，采用理论、试验与工程实践相结合的研究方法，对提速线路的加固对策、化化技术及其理论基础问题，开展了全面系统的研究。 本项目运用现代车辆－轨道耦合动力学理论，通过建立提速车辆－轨道耦合动力学模荆地，对提速线路疲乏岔、钢轨接头、桥台与路基连接处、以及小半径曲线等线路薄弱部位年轻化 轨动力作用，进行了理论分析与试验研究，探明了产生了这些动力问题的根源及其危害。在此基础上，结合我国铁路实际，总结出强化提速线路的五项关键技术措施：1.对时速140～160km提速区采用高弹性轨下胶垫；2.推广使用60AT可动心轨式提速道岔；3.逐步推行道岔无缝化改造;4.对关键桥涵端部路基基础进行加固; 5.对山区铁路小半径曲线轨道采用新型混凝土轨枕及配套强化措施。
西南交通大学
2021-04-13
力-热-化多场耦合理论与数值模拟技术
随着人类对自然科学认识的不断深入以及现代工业技术的不断进步，特别是凝胶等软物质的应用、锂电池、燃料电池等技术的发展，人们逐渐认识到力热与化学作用之间也存在着不可忽略的耦合作用。本成果完成人通过引入化学反应进度，基于非平衡态热力学建立了一套适用于描述可变形固体材料质量传递、热传导以及化学反应耦合问题的力-热-化连续介质理论框架，该理论适用范围宽广，针对包含化学反应的各演化过程有相应的耦合动力学控制方程。针对所建立力-热-化多
哈尔滨工业大学
2021-04-14
结构抗震分析理论与方法研究
北京工业大学
2021-04-14
地理空间模式挖掘理论与方法
成果基于对地理现象与规律的“格局→作用→过程”的理解，将其抽象为地理空间模式（聚集、关联与演化模式），并针对地理空间模式挖掘的复杂空间关系、自相关与异质性、优化建模等关键科学问题开展研究，构建了面向地理现象理解的地理空间模式挖掘理论与方法。
1.发现了地理实体间空间关系描述的层次性与统计规律，建立了拓扑关系层次化描述模型和度量关系统计描述模型，突破了地理空间模式挖掘中复杂空间关系精细建模与模式认知的基础问题。
2.发现了空间自相关与空间异质性对地理空间模式表现形式影响作用的统计规律，建立了地理空间模式自适应挖掘模型与方法，突破了地理空间模式挖掘中地理要素自相关与异质性建模的关键难题。
3.发现了地理空间模式挖掘过程中模型有效性、模型性能与模型稳定性间的调和规则，结合博弈论与局部搜索策略，建立了地理空间模式挖掘自适应优化模型，提高了挖掘结果质量与稳定性。
中南大学
2023-05-15
地理空间模式挖掘理论与方法
成果基于对地理现象与规律的“格局→作用→过程”的理解，将其抽象为地理空间模式（聚集、关联与演化模式），并针对地理空间模式挖掘的复杂空间关系、自相关与异质性、优化建模等关键科学问题开展研究，构建了面向地理现象理解的地理空间模式挖掘理论与方法。
1.发现了地理实体间空间关系描述的层次性与统计规律，建立了拓扑关系层次化描述模型和度量关系统计描述模型，突破了地理空间模式挖掘中复杂空间关系精细建模与模式认知的基础问题。
2.发现了空间自相关与空间异质性对地理空间模式表现形式影响作用的统计规律，建立了地理空间模式自适应挖掘模型与方法，突破了地理空间模式挖掘中地理要素自相关与异质性建模的关键难题。
3.发现了地理空间模式挖掘过程中模型有效性、模型性能与模型稳定性间的调和规则，结合博弈论与局部搜索策略，建立了地理空间模式挖掘自适应优化模型，提高了挖掘结果质量与稳定性。
中南大学
2023-05-05