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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
第62届高博会“营火新话局” 全新升级 七场校企独家私房课酣畅来袭
为深入学习贯彻党的二十届三中全会和全国教育大会精神，落实立德树人根本任务，一体推进教育发展、科技创新、人才培养，推动教育装备现代化，服务高等教育高质量发展，经教育部批准，中国高等教育学会决定于2024年11月15-17日在重庆国际博览中心举办第62届中国高等教育博览会。
中国高等教育博览会
2024-11-06
电子镇痛仪
由于创伤、切口和其它原因产生的疼痛是大多数人都经历过，且都不愿意再经历的极不舒服的感觉。
电子镇痛仪是利用经皮电刺激（Transcutaneous Electrical Nerve Stimulator，简称：TENS）原理研制的具有较好镇痛效果，且无毒副作用的电子仪器。2002年美国市场以电子绷带名称出现的TENS被R&D杂志评为当年度最有益健康的100项发明之一。美国市场售价在$120——$1050。国内也有类似产品，但由于对原理理解不足，所以使用时针刺感较强，镇痛效果不明显，同时仪器体积较大。
电子镇痛仪操作简单，将刺激电极安置于疼痛区域周围，使疼痛区域在两电极之间。调节刺激强度，根据感觉程度可以逐步增强，使之在可耐受范围内的上限即可。通常使用30——40分钟后，停止使用。每天使用1——4次就可以起到明显效果。
大连理工大学
2025-02-21
高COD高盐废水处理技术
上海交通大学
2021-04-13
我国成功实现51比特超导量子簇态制备和验证
中国科学家继2017年起先后完成10比特、12比特、18比特的真纠缠态制备之后，在量子科技领域又一次刷新世界纪录——成功实现51比特超导量子簇态制备和验证。
科创中国
2023-07-17
一种超导电力装置用空心低温杜瓦
本发明公开了一种超导电力装置用空心低温杜瓦，包括上、下 层低温杜瓦部件和支撑体；上、下层低温杜瓦部件均为中间带有方形 通孔的空心圆筒结构，上层低温杜瓦部件嵌套在下层低温杜瓦部件内， 上层低温杜瓦部件和下层低温杜瓦部件的上部高度相等且均为敞口， 上、下层低温杜瓦部件之间支撑体连接支撑；上层低温杜瓦部件的空腔用于盛装液氮和提供超导线圈放置的空间；上、下层低温杜瓦部件 之间的空隙内填充有隔热材料。本发明通过对低温杜瓦部件的形状和 结构的巧妙设计使其达到安全、稳定运行的效果。这种杜瓦结构可以 用于超导磁体中
华中科技大学
2021-04-14
一种宽阻带抑制高温超导低通滤波器
本发明涉及低通滤波器技术领域，公开了一种宽阻带抑制高温超导低通滤波器，包括依次串联的交指发夹低通滤波器和窄带带阻滤波器；交指发夹低通滤波器包括至少一个交指发夹谐振器，交指发夹谐振器在发夹型谐振单元的一对耦合传输线中引入交指微带线，以在通带和阻带的边缘引入传输零点；窄带带阻滤波器包括至少一个半波长阶跃阻抗谐振器，半波长阶跃阻抗谐振器将半波长谐振器通过电磁耦合形式加载到主传输线，以引入串联传输零点。本发明实现了在宽频段带通和特定频段的有效干扰抑制，同时保持了较小的插入损耗和良好的边带抑制。
上海理工大学
2021-01-12