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摘要 超音速旋流凈化技術是濕煙氣經超音速分離器絕熱膨脹至超音速，降溫50-100℃后，其中夾帶的水蒸汽、SOx與溶解性鹽、凝膠粉塵、微塵等成分發生非均質凝結后予以分離的一種新型氣體凈化技術，脫除效率最高可達90%，能夠高效地實現煙氣脫白。該技術同時借助多傳感器融合方法智能診斷和動態測量流場數據，優化煙氣“脫白”過程，必要時輔以高壓微霧增強技術，強化分離凈化效果。相較于傳統的電磁法、煙氣加熱法、煙氣噴淋法等脫白工藝，獨創的基于智能狀態檢測與診斷控制的分離效率增強技術能實現煙氣的高效率穩定脫白。 團隊創新成果與技術應用展示 本項目團隊，近十幾年一直從事超音速旋流分離技術和多相流流場參數檢測與電學成像技術的研究，已分別構建了超音速分離裝置和電阻成像（ERT）、電容成像（ECT）及電磁（EMT）等多套系統?，F有成熟技術已為國內多家單位，如上海交通大學、北京石油化工學院、北方工業大學、太原理工大學、西門子（北京）研究院等，提供了相應的電學成像系統。本項目中所采用的技術和提出的方法均為自主設計和開發，對于已研制超音速旋流分離技術和流場參數檢測系統中的一些關鍵技術已申請了專利，具有完全的知識產權。同時開發過程中使用的所有部件和器件沒有限制級產品，可避免不必要的知識產權爭端，以及國外技術壁壘的限制。 獨創的基于智能狀態檢測的超音速旋流凈化系統利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結合多源信息融合算法，實現管道內氣體的非侵入式流場參數測量和狀態診斷。系統將檢測到的信息進行處理和融合，分析超音速分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷系統狀態。可被廣泛應用于石油、化工、電力、冶金、建材、食品等工業，如煙氣脫白；石油工業中油／氣／水混輸過程；冶金、電力工業中各種氣力物料輸送過程；以及化工、醫藥、能源等領域中的干燥過程、混合過程、流態化過程、擴散過程、反應過程等普遍涉及多相流測量問題。相較于傳統的處理工藝，超音速旋流凈化技術中的設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低。核心傳感器和技術包括靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器、電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器和超音速旋流分離技術。 靜電傳感器 靜電傳感器具有結構簡單、靈敏度高，可以非侵入測量等特點，近幾十年來發展迅速，英國貿工部認為在煤粉的流速、濃度或質量流量測量手段中，靜電法是最有前途的方法之一。 在檢測機理方面，目前靜電法氣固兩相流檢測可分為接觸電荷轉移法與靜電感應法兩條路線，對于應用最廣泛的內壁嵌裝電極式傳感器結構，本團隊發現轉移電荷和感應電荷經電荷放大電路后，不僅體現出不同的信號波形特征，而且從頻域來看，轉移電荷形成的信號在整體信號中也占有重要比重。以此為基礎，提出了一系列的感應電荷信息和轉移電荷信息的解耦方法，提高了顆粒流動參數測量精度。 本團隊建立了帶式靜電感應實驗裝置與氣固兩相流計量實驗裝置。帶式靜電感應實驗裝置用來模擬帶靜電顆粒流動情況以及相關測速方法標定。氣固兩相流計量裝置為參數可調的氣力輸送系統，用于氣固兩相流研究以及顆粒質量流量計量標定。兩套裝置計量精度均經過了天津市計量監督檢測科學研究院的測試。 圖1 靜電法技術成果展示 電學層析成像傳感器 電學層析成像技術類似醫學的CT技術，通過外圍測量，重構截面電學參數（電導率/磁導率/介電常數）分布信息。電學層析成像技術根據測量模態的不同，主要分為電容層析成像技術（Electrical Capacitance Tomography，簡稱ECT）、電阻層析成像技術（Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT）和電磁層析成像技術（Electromagnetic Tomography，簡稱EMT）。系統具備高速測量、多電極組合、多測量模態切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點。 本團隊針對重質劣質油的加工轉化的核心設備——三相流化床，轉化效率和產量還存在難以突破設計瓶頸的問題，在首次提出基于TMR的磁導率EMT方法的基礎上，結合ECT 和ERT 等多種模態的電學層析成像系統，設計了基于電/磁雙模層析成像的高固含率氣液固三相流態化實驗裝置，可實現高固含率條件下，氣液固三相的識別和分相分布參數的實時測量。 圖2 電學層析成像技術成果展示 圖3 ERT/ECT/EMT系統展示 圖4 ECT對油氣潤滑系統中油膜厚度檢測  超音速旋流分離技術 超音速旋流分離技術是結合旋流分離技術和冷凝分離技術的多組分氣體冷凝分離法，具有工藝流程簡單、穩定性好、效率高、能耗低等特點，成為近二十年來非常有應用價值和商業前景的新分離技術。該技術集膨脹機、氣液分離器和壓縮機于一體，主要由旋流發生器、超音速噴嘴、分離段和擴壓管組成。其工作原理如下： 經過前級處理后的含濕氣體導入到超音速分離器內，經過旋流發生器，產生加速度為106m/s2的旋轉流場； 旋轉的氣體通過拉伐爾噴管時，會絕熱膨脹至超音速，同時降溫降壓，溫度最大可降低50-100℃，低溫的流場環境能夠使氣體中的水蒸氣開始凝結產生相變，出現小液滴； 在旋轉流場中，凝結產生的小液滴不斷碰撞、聚并，在強離心力的作用下，被甩至壁面，并在氣體的帶動下，從濕氣出口排出； 經過處理的干氣在管道中心流動，經過擴壓器內降速升壓，進行排放。 本團隊首次采用Young經典成核理論和C-C相平衡方程推導獲得了水蒸汽自發凝結Wilson位置解析式，在此基礎上，提出了基于液滴成核和生長模型的非均質凝結模型和跨聲速濕空氣凝結SST湍流模型，揭示了跨音速兩相凝結現象“非穩態”不同振蕩模式的流動特性，獲得了使分離效率最大化的最優外界核心半徑，深入研究了超音速分離器的流場特性、處理效率和分離特性。 圖5 超音速旋流分離器流場測量系統 圖6 凝結液滴參數測量 圖7 中國計量測試學會科學技術進步獎 圖8 超音速分離器液相分布仿真預測  針對煙氣的智能狀態檢測與診斷控制的超音速旋流凈化工藝 濕法脫硫后的濕煙氣直接排放會產生“白色煙羽”，由于在脫硫過程中，脫硫漿液與高溫煙氣直接接觸，發生傳熱傳質；一方面水分蒸發，增加煙氣的含濕量；另一方面，煙氣溫度降低，煙氣攜帶水蒸汽的能力降低。煙氣達到飽和狀態后，會攜帶部分小液滴，這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經除霧器除去絕大部分液滴后，直接經煙囪排入大氣，由于環境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結成小液滴形成“白色煙羽”。白煙中含有較多的溶解性鹽、SO3、凝膠粉塵和微塵等成分，會造成環境污染。 針對上述問題，本團隊首創的基于智能檢測與診斷的超音速旋流凈化工藝解決了傳統煙氣脫白技術（如煙氣加熱方法、煙氣冷凝再加熱技術和電磁脫白技術等）成本高，工藝流程復雜，維護費勁的問題，具有設備可靠，工藝過程簡單，投資成本和維護成本很低的特點。 該技術主要是利用超音速旋流分離器的增速降溫原理，將煙氣中的水蒸氣進行凝結并旋轉分離，通過引射器將液滴引至超音速分離器入口，輔以高壓微霧增強技術，強化脫白效果。在超音速分離器分離段和濕氣出口處安裝本團隊自主研發的多相流可視化及參數測量系統（靜電層析成像系統和電學層析成像系統），結合智能化成像算法和多元信息融合算法，對管道內煙氣的流場參數進行非侵入式智能測量。系統可根據測量結果，分析超音速旋流分離器內的流場情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態檢測與診斷方法，診斷脫白系統的運行狀態，同時，指導引射器對液滴量引入的精確控制，進而實現高效穩定的煙氣脫白。 圖9 針對白煙氣的智能檢測與診斷控制超音速旋流凈化工藝流程

1.開發背景 隨著去年新型冠狀病毒的爆發，全國各地各個場所的消毒任務顯得尤為必要，現在在醫院等場所，依舊是采用背負式噴霧機進行噴霧消毒，人力消耗大、效率慢且很辛苦，因此需要解決噴霧的效率問題。 2.開發思路 立式雙筒噴霧機器人，包括底座，固定支架，兩個噴霧設備，中間裝有雙目攝像頭，底座上分離式安裝有立體式水箱，水箱頂部周邊的支架上固定安裝有水泵，電氣箱。應用了5G通信技術進行硬件設計、網絡傳輸，應用QT實現遙控界面的開發，通過機器人上方的高清攝像頭采集到的視頻，然后轉換、壓縮反饋到遙控界面，由反饋得到的視頻信息，通過遙控遠程控制機器人的驅動、噴霧等功能。 3.主要創新點 （1）立式機器人創新結構設計 （2）基于雙目測距的智能噴霧設計 （3）基于5G通信模塊的遠程操控 4.市場應用 （1）江蘇淮安賓館有限公司 （2）江蘇臻隆生態農業科技有限公司

輕量化和綠色制造是實現航空航天和交通運輸等領域節能減排的重要手段，鋁合金是其輕量化首選，但傳統鋁合金服役性能不能滿足高端制造業發展的要求，制造過程也存在高污染、高能耗、質量不穩定等問題。以新思路、新原理、新材料、新工藝克服關鍵共性難題，突破鋁合金力學性能瓶頸、取代落后工藝是必然選擇。 本項目以多相熔體原子團簇演變調控為突破口，發明系列納米晶種材料，提出納米晶種技術，已成為大幅提升鋁合金的綜合性能和加工工藝性能的創新手段。 傳統鑄造鋁硅合金生產中通常添加磷鹽、赤磷或磷銅合金調控共晶及過共晶Al-Si合金中的初晶硅相的尺寸、形貌及分布，但存在磷量不可控、變質效果及產品質量不穩定、P2O5污染嚴重的問題。生產中通常采用傳統Al-Ti-B及Al-Ti-C細化劑鋁合金基體的α-Al枝晶，但是因Si“中毒”及Zr “中毒”，對含Si或含Zr鋁合金幾乎失去細晶強化作用。基于以上難題，山東大學發明了用于調控初晶硅相的Al-P系納米晶種材料及用于鋁合金晶粒細化的強效AlTiC-B系納米晶種材料。 Al-P系納米晶種：①節能減排：與傳統工藝相比，避免了P2O5有毒氣體排放，簡化工序，節能降耗。②產品質量提升：實現了初晶硅尺度及構型高效調控，鋁活塞鑄件抗拉強度提升0%，體積穩定性和可靠性顯著提高。③高純化：可將鋁熔體中Ca、Na、Sr含量分別由22 ppm、14ppm、14 ppm降低至1 ppm以下。 AlTiC-B系納米晶種：①解決了Si、Zr細化“中毒”等難題，有效調控基體相。②提升了Al-Cu系鋁熔體的流動性，解決了熱裂、澆不足等行業難題。③提升了鑄件性能：與傳統Al-Ti-B相比，使A356合金屈服強度提高15%，延伸率提高37%；使2024合金抗拉強度由398MPa提升至550MPa，延伸率由9.8%提升至15.5%。 獲獎情況:2016年度山東省技術發明一等獎，納米晶種合金系列產品與耐熱高強輕金屬材料的創制及應用2009年度山東省技術發明二等獎，硅-磷和鋁-磷合金研制與發動機活塞材料強化新技術2005年度山東省科技進步二等獎，富磷富碳中間合金的研究與應用2004年度教育部技術發明二等獎，高效Al-P中間合金及其變質處理

成果描述：1. 對含重金屬的各類廢物，如：垃圾焚燒灰、污染的淤泥、土壤等進行無害化處理。 特別是對于垃圾焚燒發電廠垃圾焚燒飛灰，利用高效的重金屬處理藥劑，結合先進工藝對其進行無害化處理，使其達重金屬浸出毒性到國家相關標準。 2. 對工業廢棄物，在充分研究其化學成分的基礎上，進行資源化利用。 特別是對于垃圾焚燒灰渣、釩鈦工業廢渣、廢玻璃等固體廢棄物，使之轉化為陶瓷瓷磚、多孔磚等建筑材料。 部分成果為校企產學研合作成果。市場前景分析：對含重金屬的工業固體廢棄物進行無害化處理，達到國家處置相關標準，具有巨大的環境效益。 對工業廢棄物進行資源化利用，使之轉化為建筑材料，產生附加價值，具有巨大的經濟效益。與同類成果相比的優勢分析：以專利技術為依托，為技術需求方進行針對性定制工業廢棄物無害化處理方案或資源化方案。

技術團隊來自北航太陽能及特種環境控制實驗室 ，于2011年在國內首先設計、研制成功了實用化的便攜式微型高效個體冷卻系統，該系統由微型高效制冷機和液冷服組成，已在我軍多軍種批量裝備使用，相關技術于2015年獲得國防技術發明二等獎（2015GFFMJ2012）。核心的微型高效制冷技術在國防、通航、物流、電子設備冷卻等眾多領域有著廣闊的應用前景，已獲得近10項核心關鍵技術國家發明專利授權。 該微型高效個體冷卻系統滿足高溫環境、高強度工作條件下人體的降溫需求，有效地解決了直升機、坦克、裝甲車、艦船等乘員在高溫環境下的熱應激難題。截止2018年上半年，已交付軍方近千套。 該微型制冷機體積小、重量輕、啟動快、連續供冷、能耗低、可靠性高，克服了傳統的相變蓄冷式、液冷式、風冷式等個體冷卻裝置制冷量小、使用不便等不足。

隨著5G與垂直行業的結合日益緊密，5G專網受到了廣泛關注。傳統5G專網大多依賴現有的運營商網絡設施，基站位置固定且建設成本高，無法滿足部分垂直領域低沉本、快速、靈活的布網需求。例如在應急搶險救災領域，在地面通信設施中斷受損等情況下，需要短時間快速進行網絡搭建，且網絡的服務區域需隨著救援人員的任務位置不斷變化；在礦業開采領域，隨著作業面的掘進，聯網機械設備的位置也在變化，由此也需要調整基站的位置。另外，對于長距離覆蓋的場景，單個5G基站由于覆蓋距離受限，難以滿足要求。 在上述需求驅動下，課題組提出了5G機動專網的概念，通過利用5G高速鏈路實現了5G基站和核心網間的無線連接（即無線回程），使基站部署位置不再受限于有線連接，與此同時，機動專網系統的基站和核心網具有便攜、輕量的特點，成本低、易部署、機動性好。由于系統的接入鏈路和回程鏈路均基于5G制式，整個系統相比現有Mesh組網方案具有顯著的高速率優勢，可在多跳組網下有效支撐全景視頻回傳、無線增強現實、遠程無人車操控、高清視頻通話等業務。圖1展示了系統使用的靈巧軟基站、霧小站和輕量核心網，圖2展示了一個具體的機動多跳傳輸方案和性能結果，圖3展示了所提方案在應急通信和軍事通信領域的應用前景。圖 1 機動專網核心設備介紹圖 2 機動組網系統拓撲圖 3 機動組網系統應用前景

oneM2M是歐洲電信標準化協會（ETSI）聯絡美國、中國、日本和韓國的通信標準化組織，成立國際標準化組織，共同開展物聯網業務層國際標準的制定。oneM2M協議是應用層中的上層協議，以HTTP、CoAP、MQTT等協議作為通信載體，將自己的語義封裝在HTTP等應用層協議之中。NB-IoT是3GPP針對低功耗廣覆蓋類業務而定義的新一代蜂窩物聯網接入技術，主要面向低速率、低時延、超低成本、低功耗、廣深覆蓋、大連接需求的物聯網業務，NB-IoT物聯網協議是低層協議，二者的關系如圖1所示。圖1 協議體系關系圖 基于多協議轉換的研究以及系統模型方案的設計與分析，提出NB-IoT設備接入oneM2M的系統模型，如圖2所示。NB-IoT設備：搭載了NB-IoT芯片的一套設備，包含了數個傳感器。運營商服務器：負責接收NB-IoT設備數據包，并將其存放于平臺數據庫中。協議轉換節點：將NB-IoT設備信息接入oneM2M系統中的核心模塊。oneM2M平臺：具體保存資源以及對外展現資源的平臺。圖2 NB-IoT設備接入oneM2M系統模型架構 本成果基于NB-IoT和oneM2M標準，研究構建的工業互聯網全系統通用技術，包括基于NB-IoT硬件系統的嵌入式開發及其低功耗的解決方案；NB-IoT終端與運營商云平臺系統的協同通信機制；運營商云平臺系統與oneM2M企業私有云平臺的通信機制；oneM2M工業企業的數據的統一表示，實現工業互聯網大數據的深度人工智能應用。

項目成果/簡介:《先進高折射高色散透明陶瓷的研發與產業化》，現階段成熟產品為：微晶/多晶藍寶石陶瓷材料，主要用于高檔珠寶和飾品行業，其基本特點包括折射率n≥1.76，硬度≥9，半透明或微透明，外觀色澤類似翡翠和玉，可耐1200℃高溫而無損。在天然翡翠等玉石資源日趨枯竭，價格不斷上揚的背景下，這種以藍寶石材料為基通過高溫工藝制備而成的新型珠寶材料具有廣泛的市場前景。 透明陶瓷是現代無機材料發展的最前沿領域，通常用于激光光學、發光材料等方面，如何將原本不透明的陶瓷透明化，是技術難點，目前國外尚未有將透明陶瓷反向微透明化用作珠寶飾品行業的報道，原因在于只有東方才有獨特的朦朧審美觀和玉文化，因此本項目處于較為領先的階段。應用范圍:產品已經可以量產銷售，期望能有VC或PE等產業化資金介入，實現股權融資。期望投資金額在3000萬人民幣左右。項目階段:批量生產效益分析:本項目的技術難點和亮點在于，如何將完全透明的單晶藍寶石轉變為微晶/多晶藍寶石材料，形成似透非透的類似于翡翠和玉的半透明效果，同時大幅度降低單位重量成本，本項目通過特殊的高溫工藝實現了這一點，并通過各種添加元素實現了材料的彩色化。目前項目技術已經成熟，可以直接進入量產銷售階段。

成果描述：甘氨酸螯合鐵是一種新型的鐵強化劑，具有穩定性適中，吸收率高，生物效價高，雙重營養，安全性高等特點。但是目前我國對氨基酸螯合鐵的研究不深入，合成、檢測技術不成熟。國內用于營養素補充劑的螯合鐵一般是從國外進口，成本高，并且無法獲得國外生產廠家的合成及檢測技術，給生產、加工、貯藏過程中產品的質量控制帶來了許多困難。我們研究了甘氨酸螯合鐵的合成工藝。通過單因素和正交實驗，以產物的重量，產物中鐵和亞鐵含量，鐵和亞鐵的得率為指標，確定了下面合成條件適宜值：配位比（甘氨酸:：鐵），反應物濃度、反應溶液，pH值，反應溫度，反應時間，乙醇用量倍，抗氧化劑（鐵粉）用量。我們對用最優工藝制備出的產物進行了分析，并與SKP, CMC, Albion, 地奧四家公司的甘氨酸螯合鐵商品進行了對比，結果顯示，自制的甘氨酸螯合鐵的總鐵含量和亞鐵含量基本達到商品氨基酸螯合鐵的水平，達到了功能性食品添加劑原料的標準。市場前景分析：保健食品市場。與同類成果相比的優勢分析：符合中國衛生部關于保健食品的原料要求，產品的衛生指標、理化指標、功效成分指標和安全性指標等均符合衛生部關于保健食品的相關要求。

阿加曲班是一種凝血酶抑制劑藥物，臨床用于治療腦卒中及血栓疾病，其在世界各國治療血栓等疾病的廣泛應用引起了醫學工作者對阿加曲班兩個非對映異構體21（S） 阿加曲班和21（R）阿加曲班的高度關注，主要涉及21（S）和21（R）阿加曲班的分離或立體選擇性合成及二者生物活性的差異。近年來，世界各國衛生組織對藥物成分的要求和規定越來越嚴格，除了規定各種雜質的總含量和單一雜質的最高含量之外，對藥物成分中允許的異構體或光學異構體逐一進行分離鑒定，并嚴格控制其含量。從降低治療用量和減少對人體不良反應的角度，高活性單一成分光學活體作為藥物代替消旋體是一個發展趨勢。  阿加曲班兩個非對映異構體21（S）和21（R）的分離工作吸引了眾多研究者。由于二者物化性質極為相似，因此分離難度很大。除我公司的研發成果以外，目前21(S)阿加曲班在國內外尚無任何文獻報道，國內外公司都是在進行阿加曲班消旋體原料和制劑的生產，該項目的研發成果屬于全球首創，我公司具有完全自主的知識產權，目前我們已經成功地打通產品的工藝，取得了8項國家發明專利授權及1項美國專利授權，發表論文5篇，其中SCI收錄3篇。 該項目屬于阿加曲班的產業化及其異構體21（S）阿加曲班的新藥研發，屬于國家一類新藥的臨床前研究，本項目通過研發，創制出用于新藥開發的化合物21(S)阿加曲班，并研究中間體、目標產物的合成新方法，通過手性拆分技術分離出21(S)阿加曲班，相關動物實驗結果表明21(S)阿加曲班的療效是R體功效的3-5倍，可減少用藥劑量，減輕副作用，該藥物的開發在高活性非對應異構體分離和選擇性合成技術取得重大突破。豐富了抗凝血臨床用藥選擇，為國內外的科研工作者在手性拆分技術領域的深入探索提供借鑒。