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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
电磁屏蔽高分子复合材料
利用微层共挤出技术制备导电层和绝缘层交替排列的层状材料，该材料具有以下特点： 层数可以调，最多可达到2000多层； 导电层和绝缘层的厚度比可调； 由于导电层和绝缘层的电阻率差异较大，因此电磁波会在层状界面间发生多次内部反射，起电磁屏蔽作用，并且电磁屏蔽性能与层数和层厚比有关； 导电物质仅分布在导电层中，绝缘层和导电层形成特殊的双层状连续结构，满足双逾渗条件，这将导致逾渗阈值降低，电阻率下降； 层状结构的协同作用导致材料的力学性能优异； 材料具有各向异性，在厚度方向上不导电。 主要技术指标： 与传统方法相比，相同导电物质含量的层状复合材料的电阻率降低50％以上、电磁屏蔽效能(SE)提高50％以上，断裂伸长率提高100％以上。 应用范围： 可用于电视机的屏蔽后盖、屏蔽罩、屏蔽箱体、电磁屏蔽膜、电磁屏蔽墙布的生产
四川大学
2021-04-11
液态金属高分子凝胶功能材料
液态金属是一类低熔点的金属单质或者合金，能够在室温下形成液态共晶。考虑到液态金属兼具流体和金属导体的性质，液态金属可用作功能性流动填料，以实现高分子功能材料的柔性和高导电性并存，使得此类材料可作为潜在的电子柔性器件。之前有论文报道通过光刻等方法预先制备微通道，之后往微通道中注入液态金属来制得电阻和电容传感器。然而这种方法成本很大，而且仅基于微孔道的形变，限制了材料的力学性质和电学感应能力。科研团队通过将液态金属作为流动导电填料并利用其对自由基的催化功能，成功在20秒内制得液态金属水凝胶功能材料。不同于以前的微通道(Microchannels)模式的液态金属传感器，因液态金属表面氧化层和单体极性基团之间的锚定作用，实现了液态金属在体系中的均匀分散，同时发现了液态金属与过氧化物引发剂发生反应而显示出的催化活性。因液态金属的流体性质和高导电性，液态金属赋予材料以超长的拉伸性能（断裂伸长率=1500[[%]]），良好的力学和电学稳定性。此外由于液态金属在材料内部的不对称形变，材料能够辨别物体在其表面的运动方向，可识别个人的电子签名和作为潜在的电子皮肤。
东南大学
2021-04-11
超高分子仿真滑冰场
产品介绍 仿真冰板,顾名思义就是模仿用自然水冷却工艺制作的真冰场地的板材。通过若干块不同尺寸的仿真冰板组合安装，即可建成面积可调的仿真冰面。 仿真冰板是采用超高分子量聚乙烯材料经过复杂的工艺及精湛的设计制作而成，是一种性能极佳的高分子复合材料。 本项目采用成熟的板材压制工艺及加工技术，与引进国外先进设备相结合，生产管材、棒材、异型材，工艺技术可行。 产品可交叉生产，经济上可互补，种类上齐全配套。原材料全部立足于供应充足的国内市场。产品应用 * 作为中小学室内外冰场，普及冰上运动。 * 作为市政广场及公园等多用途活动场所，进行全面建身活动。 * 用于度假村及滑雪场等地，增添度假娱乐的新亮
清华大学
2021-04-13
氯化聚乙烯高分子防水卷材
小试阶段/n本项目以氯化聚乙烯树脂为主要原料，加入改性剂、防老剂、促进剂等多种助剂，经混炼、挤出、压延成型，制备高分子防水卷材，满足GB12953—2003《氯化聚乙烯防水卷材》标准要求。产品分类：无复合层为N类，纤维复合层为L类，聚合物增强为H类。产品规格型号：厚度：1.5mm、1.8 mm、2.0 mm；宽度：1.65-1.92 m；长度：20 m；颜色可为彩色。该产品特点：1、具有高强度、高延伸、耐气候老化、使用寿命长（使用寿命可达50年以上）、重量轻，使用维修方便的特点。2、上下两表面采用增
湖北工业大学
2021-01-12
天然高分子基医用植物胶囊
Ø 传统胶囊囊壳基本由动物明胶构成，其易失水硬化、吸潮软化，遇醛类易交联，再加上国际穆斯林、犹太教和素食协会等特殊文化人群的抵制，使植物胶囊成为传统胶囊优选的替代产品。但国产的植物胶囊骨架材料——羟丙基甲基纤维素(HPMC)性能不达标。本技术解决了植物胶囊专用医药级HPMC研发、应用，及其胶囊母料复配技术与加工成型难题。胶囊的制备充分利用现有明胶生产设备与条件，在不改动或少改动胶囊加工设备的前提下，调整溶液浓度、成型工艺，控制烘干温度、风速、时间来调整胶囊的形状、厚度及透明度、脱模性能与切
北京理工大学
2021-01-12
复杂曲面三维轮廓扫描仪
高校科技成果尽在科转云
西安交通大学
2021-04-10