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技術簡介：本發明屬于分離機械，涉及一種具有從雨水中分離沉積物和漂浮物功能的旋流井，包括井筒、外筒、旋流器和支撐筋板。所述井筒上在同一水平面上預埋進水管和出水管。所述外筒置于井筒內。所述旋流器依靠支撐筋板同軸固定在外筒里面。旋流器的入口伸出外筒并套在井筒上預埋的進水管上。本發明既能分離沉渣又能分離浮渣，操作彈性大，且不易堵塞、結構簡單、裝拆方便、清渣容易。

該種新型煤粉旋流燃燒器的特點如下：⑴使用“變截面中心管”和“擋塊”結合的可調煤粉濃縮器，將煤粉氣流用慣性分離為內濃外淡的兩股環狀氣流，以實現徑向濃淡燃燒。⑵有擴口的外二次風使用較高流速，以強化后期混合。⑶有擴口的內二次風為強旋轉射流，用于組織回流區和前期燃燒。⑷外一次風口和內二次風口之間有一個“雙錐形噴口”，也就是內、外兩側呈相對的兩個錐形的噴口，能輔助內二次風組織流場，形成穩定且有適當回流量的中心回流區；可延遲一、二次風的混合，以保證煤粉的著火和揮發分析出區的還原性氣氛；將外一次風中的煤粉引向中心回流區方向，可強化著火；噴口后將形成一圈小的駐渦，幫助穩燃并擠壓中心回流區使之變得狹長。⑸外一次風，即淡側一次風具有隔離濃側一次風與二次風的作用，使一次燃燒區為一個狹長的還原性區域。⑹內一次風使用了齒形穩燃環，齒后將形成一個個小駐渦，利于著火；齒狀阻塞將加強濃一次風與回流區之間的湍流混合；齒狀噴口會加大濃一次風的周界長度，也可強化混合，穩定著火。。

成果創新點 通風換氣、餐飲油煙凈化、腐蝕物輸運、工業分離輸 送、河道除淤疏浚、采礦打沙及食品加工等領域。主要技 術創新路徑：龍卷風旋渦能夠產生強大抽吸力 核心優勢：風機抽吸力絲毫不減，而套筒抽排能力與 風機相當，總排風量大大高于單獨的風機的排風量；旋流 卷吸套筒獨立使用，為風機另辟進風渠道實現免污染，排 風管道暢通無阻，特別適合腐蝕性或復雜環境中工作；旋 流卷吸無需額外能耗，旋轉氣流產生離

通風換氣、餐飲油煙凈化、腐蝕物輸運、工業分離輸送、河道除淤疏浚、采礦打沙及食品加工等領域。主要技術創新路徑：龍卷風旋渦能夠產生強大抽吸力 核心優勢：風機抽吸力絲毫不減，而套筒抽排能力與風機相當，總排風量大大高于單獨的風機的排風量；旋流卷吸套筒獨立使用，為風機另辟進風渠道實現免污染，排風管道暢通無阻，特別適合腐蝕性或復雜環境中工作；旋流卷吸無需額外能耗，旋轉氣流產生離心力還可以實現分選截留，實現凈化功能。

對于燃料爐而言，爐子熱量的來源是燃料燃燒的化學熱。而燃料燃燒后產生的大量熱量，除一部分用于被加熱的工件上，其余很大一部分以高溫廢氣的形式排出，這樣一方面造成了大氣污染，另外也浪費了大量熱量。因此,國內外都在積極地研究如何將這一部分能量回收的裝置換熱器。 用換熱器回收部分高溫廢氣的熱量來預熱助燃用的空氣或預熱燃料本身，從而節約燃料，改善燃燒條件。一般來說，空氣的預熱溫度每提高100℃，可節約燃料5％，產量相應增加2%。因此，研究和開發實用新型的高效換熱器對余熱回收、環境保護都具有十分重要的意義。 金屬管狀換熱器的發展大體經歷了第一代光滑表面、第二代粗糙表面、第三代插入件擾動、第四代噴流擾動和第五代貼壁流擾動階段。新研制成功的旋流換熱器屬于第五代新型管狀換熱器，由于采用了新型的旋流技術，熱工性能優越，其綜合傳熱系數可以達到50w/ｍ2℃以上，而在條件相同情況下，光管換熱器僅為20w/ｍ2℃左右，帶插件換熱器為35w/ｍ2℃左右，噴流換熱器為45w/ｍ2℃左右。而壓力損失卻比它們小得多。在實現換熱器既要高效，又要低阻方面有重大突破。 該項目可以應用于冶金、機械、石油和化工等行業的燃料加熱爐的余熱回收。

? 旋流板塔是一種高效傳質設備。近年來在煙氣脫硫領域的應用取得了很大進展。它的突出優點是：操作負荷和操作彈性大、傳質效率高、防堵性能強。本系統主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內安裝有若干塊“高負荷旋流塔板”和高效除霧板（該板也可能安裝在副塔內）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進入主塔，在塔內旋流上升、并在各板上與由塔頂進入的液體旋流接觸，完成除塵、脫硫任務；潔凈煙氣經副塔進入煙囪，由煙囪頂部排空。攜有大量煙塵和脫硫渣的液體從主塔底部排出流入沉灰池，煙塵和脫硫渣沉入池底

對現行XLP/B型除塵器進行結構創新設計，開發了一種針對小型燃煤鍋爐煙氣除塵的新技術——XP-S小型燃煤鍋爐通用旋流除塵器。結合工程運行經驗，創新設計的XP-S小型燃煤鍋爐通用旋流除塵器結構上采用了螺旋翅片錐形升氣管、碎渦器、穩渦器、二分“脊”式導流片、以及異錐形出口蝸殼、月牙形旁路、雙斗異型排灰系統及鴨嘴式排灰閥、異形入口縮放管等創新方案,在形式上采用了負壓風機與出口蝸殼組合、錐形密封槽以及其相配的新型密封材料等措施。使除塵器在整體尺寸、除塵效率、風機耐受性、密封性上等方面都更能適合于小型燃煤鍋爐的需要。目前，該技術已完成設計程序開發，正進行樣機加工制作和技術專利申請工作。希望進行技術轉讓或以技術入股形式合作開發生產。

成果簡介：旋流板塔是一種高效傳質設備。近年來在煙氣脫硫領域的應用取 得了很大進展。它的突出優點是：操作負荷和操作彈性大、傳質效率高、防 堵性能強。本系統主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內安裝有若干塊“高負荷旋流塔板”和高效除霧板（該板也可能安裝在副塔內）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進入主塔，在塔內旋流上升、 并在各板上與由塔頂進入的液體旋流接觸，完成除塵、脫硫任務；潔凈煙氣經副塔進入煙囪，由煙囪頂部排空。攜有大量煙塵和脫硫渣的液體從主塔底 部排出流入沉灰池，煙塵和脫硫渣沉

1. 痛點問題 氧化物微納米顆粒在儲能材料、高端光學材料、高性能氣體傳感器、高端催化劑等領域均有廣闊的應用前景。然而工業制備中現有的共沉淀、凝膠、浸漬等濕法合成方法，由于其原理和工藝上的限制，存在不易放大、生產不連續、產線通用性弱、廢液污染、摻混不均勻等問題，尤其在被國外企業壟斷的高端高熵多元氧化物顆粒生產方面，存在很大挑戰。 2. 解決方案 采用火焰合成方法得到納米顆粒具有一步工藝、純度高、易放大、成本低、污染排放少、可控性相對較高的特點。在各種火焰形式中，本技術設計了一種基于旋流強化混合的霧化火焰合成系統，在保證較高產量的同時降低了高溫區停留時間，能夠顯著提高火焰合成納米顆粒的產量和生產效率，可以為各種單元、多元納米氧化物粉體的生產提供定制化服務。 合作需求 為實現本技術的產業化和市場化，主要需求包括： 1.一支專精于納米材料合成與收集方面的研發團隊，能夠承接專利技術，并大幅拓展至規模化、定制化產業生產； 2.300平米以上的科學實驗場地與300萬以上的啟動資金； 3.與光學、電學領域高端粉體需求方有較廣泛的聯系，能夠協助產品、技術拓展市場。

項目成果/簡介: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。現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知識產權類型:發明專利知識產權編號:2018114554307，2020102445880，ZL2016106973850技術成熟度:已有樣品技術先進程度:達到國內先進水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家自然科學基金獲得經費:61.00萬元