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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
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
石墨烯润滑油添加剂
本润滑油产品以厦门华宇龙盛石墨烯科技有限公司与厦门大学联合研发的特殊石墨烯为原料，利用特殊工艺实现了在润滑油中的稳定分散，提高润滑油的抗磨、减阻性能，有效延长润滑油换油周期。主要产品为石墨烯汽机油和石墨烯柴机油，对应的使用范围分别是：新技术发动机及长换油期的各种轿车，满足欧III和欧IV排放量的高性能柴油发动机。石墨烯润滑油已经从科研到产业化迈进，国家对环保不断重视，石墨烯润滑剂产业化步伐将不断加快。目前，公司以石墨烯润滑油为龙头产品，整合了公司重要渠道资源（大型车企、工业润滑油企业用户、军工、运输企业等）。公司将规划一条年产10万吨石墨烯润滑油和添加剂生产线，并确立以企业为主体，产学研与政府支持相结合，推动石墨烯润滑油产业迅速健康发展。
厦门大学
2021-04-10
石墨烯化学气相沉积制备方法
CVD 法制备石墨烯，主要是利用碳源在一定温度或外场下发生化学分解并在基底表面沉积来实现。CVD 反应系统主要由三部分构成：气体输送系统，反应腔体和排气系统。CVD反应过程主要由升温、基底热处理、石墨烯生长和冷却四部分构成。气体输入系统一般由气体流量计控制，反应腔是碳源前驱体发生化学反应并在反应基底沉积得到石墨烯的区域，排气系统用于将反应后的气体排出。其中碳源前驱体可以是气态烃类（如甲烷、乙烯、乙炔等），液态碳源（如乙醇、苯、甲苯等），或固态碳源（如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、无定形碳等）。反应基底一般分为两大类：铜、镍、铂等金属基底和氧化硅、氮化硅、玻璃等非金属基底。外界条件控制主要包括温度、压强、气体的流速和种类、等离子化、加热方式等。
北京大学
2021-04-11
等离子体石墨烯宏量制备
相比于常见的石墨烯合成工艺，电弧等离子体合成石墨烯具有反应连续、工艺简单、无催化剂；化学选择性好，综合能耗低；制备的石墨烯纯度高、缺陷少，且具有高度发达的“褶皱结构”，在复合材料、储能器件等领域具有巨大应用前景。因此，电弧等离子体法有利于实现低成本、高品质石墨烯的宏量制备。
中国科学技术大学
2021-04-14
石墨复合架空地线及其制备方法
本发明提供了一种石墨复合架空地线及其制备方法，包括由第一复合石墨线构成的内芯、由第二复 合石墨线绕内芯外侧纵向排列构成的次外层和由金属纤维绕次外层编织获得的最外层，次外层完全包裹 内芯，最外层完全包裹最外层；其中，第一复合石墨线由复合石墨带捻合获得，第二石墨线由复合石墨 带绕金属纤维捻合获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨层间的骨架纤维、碳纤维， 骨架纤维和碳纤维包覆有粘合剂层。本发明具有重量轻、低电阻、低感抗、低集肤效应的优点，
武汉大学
2021-04-14
一种石墨烯的制备方法
（专利号：ZL 201410635484.7） 简介：本发明公开了一种石墨烯的高效制备方法，属于纳米技术领域。该方法主要包括：在低于室温条件下，将天然鳞片石墨原料与硝酸钠、浓硫酸和高锰酸钾混合，球磨处理后，稀释，加双氧水反应，用氢氧化钠中和，随后超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液；以水合肼和二氧化硫脲为复合还原剂，对氧化石墨烯溶液进行还原，制得单层或几个原子层厚度的石墨烯。本发明在石墨氧化过程中引入球磨过程，提高了石墨的氧化、剥离效率，减少了
安徽工业大学
2021-01-12
石墨烯复合光催化自清洁涂层
船舶在长期在干燥高盐、高腐蚀的还是环境中航行，油漆容易剥落，为了保养船舶延长船舶使用寿命。船舶上经常需要补刷油漆。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体，还具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能。但是光触媒在发挥作用时需要较强光照来催化，这导致它在长年见不到阳光，只能依靠普通照明灯光的船舶内部船舱失去用武之地。
团队巧妙地应利用石墨烯和金颗粒的特点，在提升了光触媒的催化能力的同时，又降低了光触媒对光线强度的要求，有效解决了光触媒在船舱内难以发挥作用的问题。
技术成熟度
针对光触媒在光线较弱的地方效果不佳的问题，团队与海军某部共建实验室，面向海军舰艇特种涂层方面需求，开发了石墨烯-二氧化钛-金颗粒-纳米光催化剂的自清洁涂层材料，并拓展其在民用环保涂层应用。目前，本产品正在进行最后的测试和验证。
投产条件和预期经济效益
本产品以光触媒、石墨烯和少量金颗粒为原料，产品绿色环保，效果显著。随着行业技术水平的不断提升，市场不断规范，再加上人民的生活水平不断提升和对健康生活提出的新的要求，我国光触媒行业市场规模将不断扩大，规模增速保持在4%左右，预计到2025年将达到68亿元左右的市场规模。本产品在光强较弱且受到装修污染的场景里能有很好的应用，有望占领较大的市场份额。
厦门大学
2021-01-12
“双一流”建设与教育学一流学科建设高端论坛召开
为加快推进“双一流”建设，落实立德树人根本任务，培养一流人才，服务国家战略需求，4月9日，“‘双一流’建设与教育学一流学科建设高端论坛”以线上线下相结合的方式在厦门召开。
中国高等教育学会
2022-04-11