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技術(shù)簡介：本發(fā)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(yù)埋進水管和出水管。所述外筒置于井筒內(nèi)。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(yù)埋的進水管上。本發(fā)明既能分離沉渣又能分離浮渣，操作彈性大，且不易堵塞、結(jié)構(gòu)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(jié)合的可調(diào)煤粉濃縮器，將煤粉氣流用慣性分離為內(nèi)濃外淡的兩股環(huán)狀氣流，以實現(xiàn)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(nèi)二次風為強旋轉(zhuǎn)射流，用于組織回流區(qū)和前期燃燒。⑷外一次風口和內(nèi)二次風口之間有一個“雙錐形噴口”，也就是內(nèi)、外兩側(cè)呈相對的兩個錐形的噴口，能輔助內(nèi)二次風組織流場，形成穩(wěn)定且有適當回流量的中心回流區(qū)；可延遲一、二次風的混合，以保證煤粉的著火和揮發(fā)分析出區(qū)的還原性氣氛；將外一次風中的煤粉引向中心回流區(qū)方向，可強化著火；噴口后將形成一圈小的駐渦，幫助穩(wěn)燃并擠壓中心回流區(qū)使之變得狹長。⑸外一次風，即淡側(cè)一次風具有隔離濃側(cè)一次風與二次風的作用，使一次燃燒區(qū)為一個狹長的還原性區(qū)域。⑹內(nèi)一次風使用了齒形穩(wěn)燃環(huán)，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(qū)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(wěn)定著火。。

成果創(chuàng)新點 通風換氣、餐飲油煙凈化、腐蝕物輸運、工業(yè)分離輸 送、河道除淤疏浚、采礦打沙及食品加工等領(lǐng)域。主要技 術(shù)創(chuàng)新路徑：龍卷風旋渦能夠產(chǎn)生強大抽吸力 核心優(yōu)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(xiàn)免污染，排 風管道暢通無阻，特別適合腐蝕性或復(fù)雜環(huán)境中工作；旋 流卷吸無需額外能耗，旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生離

通風換氣、餐飲油煙凈化、腐蝕物輸運、工業(yè)分離輸送、河道除淤疏浚、采礦打沙及食品加工等領(lǐng)域。主要技術(shù)創(chuàng)新路徑：龍卷風旋渦能夠產(chǎn)生強大抽吸力 核心優(yōu)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(xiàn)免污染，排風管道暢通無阻，特別適合腐蝕性或復(fù)雜環(huán)境中工作；旋流卷吸無需額外能耗，旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生離心力還可以實現(xiàn)分選截留，實現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)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(yù)熱助燃用的空氣或預(yù)熱燃料本身，從而節(jié)約燃料，改善燃燒條件。一般來說，空氣的預(yù)熱溫度每提高100℃，可節(jié)約燃料5％，產(chǎn)量相應(yīng)增加2%。因此，研究和開發(fā)實用新型的高效換熱器對余熱回收、環(huán)境保護都具有十分重要的意義。 金屬管狀換熱器的發(fā)展大體經(jīng)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(shù)，熱工性能優(yōu)越，其綜合傳熱系數(shù)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(xiàn)換熱器既要高效，又要低阻方面有重大突破。 該項目可以應(yīng)用于冶金、機械、石油和化工等行業(yè)的燃料加熱爐的余熱回收。

? 旋流板塔是一種高效傳質(zhì)設(shè)備。近年來在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用取得了很大進展。它的突出優(yōu)點是：操作負荷和操作彈性大、傳質(zhì)效率高、防堵性能強。本系統(tǒng)主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內(nèi)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(nèi)）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進入主塔，在塔內(nèi)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(wù)；潔凈煙氣經(jīng)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(xiàn)行XLP/B型除塵器進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，開發(fā)了一種針對小型燃煤鍋爐煙氣除塵的新技術(shù)——XP-S小型燃煤鍋爐通用旋流除塵器。結(jié)合工程運行經(jīng)驗，創(chuàng)新設(shè)計的XP-S小型燃煤鍋爐通用旋流除塵器結(jié)構(gòu)上采用了螺旋翅片錐形升氣管、碎渦器、穩(wěn)渦器、二分“脊”式導(dǎo)流片、以及異錐形出口蝸殼、月牙形旁路、雙斗異型排灰系統(tǒng)及鴨嘴式排灰閥、異形入口縮放管等創(chuàng)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(shù)已完成設(shè)計程序開發(fā)，正進行樣機加工制作和技術(shù)專利申請工作。希望進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓或以技術(shù)入股形式合作開發(fā)生產(chǎn)。

成果簡介：旋流板塔是一種高效傳質(zhì)設(shè)備。近年來在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用取 得了很大進展。它的突出優(yōu)點是：操作負荷和操作彈性大、傳質(zhì)效率高、防 堵性能強。本系統(tǒng)主要由主塔、副塔和沉灰池、加料池及配漿池組成。主塔內(nèi)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(nèi)）。來自鍋爐的含塵、含硫煙氣從主塔底部進入主塔，在塔內(nèi)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(wù)；潔凈煙氣經(jīng)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(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。然而工業(yè)制備中現(xiàn)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(chǎn)不連續(xù)、產(chǎn)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(yè)壟斷的高端高熵多元氧化物顆粒生產(chǎn)方面，存在很大挑戰(zhàn)。 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(shù)設(shè)計了一種基于旋流強化混合的霧化火焰合成系統(tǒng)，在保證較高產(chǎn)量的同時降低了高溫區(qū)停留時間，能夠顯著提高火焰合成納米顆粒的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，可以為各種單元、多元納米氧化物粉體的生產(chǎn)提供定制化服務(wù)。 合作需求 為實現(xiàn)本技術(shù)的產(chǎn)業(yè)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(fā)團隊，能夠承接專利技術(shù)，并大幅拓展至規(guī)模化、定制化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)； 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(lǐng)域高端粉體需求方有較廣泛的聯(lián)系，能夠協(xié)助產(chǎn)品、技術(shù)拓展市場。

項目成果/簡介:摘要超音速旋流凈化技術(shù)是濕煙氣經(jīng)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(fā)生非均質(zhì)凝結(jié)后予以分離的一種新型氣體凈化技術(shù)，脫除效率最高可達90%，能夠高效地實現(xiàn)煙氣脫白。該技術(shù)同時借助多傳感器融合方法智能診斷和動態(tài)測量流場數(shù)據(jù)，優(yōu)化煙氣“脫白”過程，必要時輔以高壓微霧增強技術(shù)，強化分離凈化效果。相較于傳統(tǒng)的電磁法、煙氣加熱法、煙氣噴淋法等脫白工藝，獨創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測與診斷控制的分離效率增強技術(shù)能實現(xiàn)煙氣的高效率穩(wěn)定脫白。團隊創(chuàng)新成果與技術(shù)應(yīng)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(shù)和多相流流場參數(shù)檢測與電學成像技術(shù)的研究，已分別構(gòu)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(tǒng)。現(xiàn)有成熟技術(shù)已為國內(nèi)多家單位，如上海交通大學、北京石油化工學院、北方工業(yè)大學、太原理工大學、西門子（北京）研究院等，提供了相應(yīng)的電學成像系統(tǒng)。本項目中所采用的技術(shù)和提出的方法均為自主設(shè)計和開發(fā)，對于已研制超音速旋流分離技術(shù)和流場參數(shù)檢測系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)已申請了專利，具有完全的知識產(chǎn)權(quán)。同時開發(fā)過程中使用的所有部件和器件沒有限制級產(chǎn)品，可避免不必要的知識產(chǎn)權(quán)爭端，以及國外技術(shù)壁壘的限制。獨創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測的超音速旋流凈化系統(tǒng)利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結(jié)合多源信息融合算法，實現(xiàn)管道內(nèi)氣體的非侵入式流場參數(shù)測量和狀態(tài)診斷。系統(tǒng)將檢測到的信息進行處理和融合，分析超音速分離器內(nèi)的流場情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態(tài)檢測與診斷方法，診斷系統(tǒng)狀態(tài)。可被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、建材、食品等工業(yè)，如煙氣脫白；石油工業(yè)中油／氣／水混輸過程；冶金、電力工業(yè)中各種氣力物料輸送過程；以及化工、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域中的干燥過程、混合過程、流態(tài)化過程、擴散過程、反應(yīng)過程等普遍涉及多相流測量問題。相較于傳統(tǒng)的處理工藝，超音速旋流凈化技術(shù)中的設(shè)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(shù)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(shù)。靜電傳感器靜電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，可以非侵入測量等特點，近幾十年來發(fā)展迅速，英國貿(mào)工部認為在煤粉的流速、濃度或質(zhì)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(zhuǎn)移法與靜電感應(yīng)法兩條路線，對于應(yīng)用最廣泛的內(nèi)壁嵌裝電極式傳感器結(jié)構(gòu)，本團隊發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移電荷和感應(yīng)電荷經(jīng)電荷放大電路后，不僅體現(xiàn)出不同的信號波形特征，而且從頻域來看，轉(zhuǎn)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(chǔ)，提出了一系列的感應(yīng)電荷信息和轉(zhuǎn)移電荷信息的解耦方法，提高了顆粒流動參數(shù)測量精度。本團隊建立了帶式靜電感應(yīng)實驗裝置與氣固兩相流計量實驗裝置。帶式靜電感應(yīng)實驗裝置用來模擬帶靜電顆粒流動情況以及相關(guān)測速方法標定。氣固兩相流計量裝置為參數(shù)可調(diào)的氣力輸送系統(tǒng)，用于氣固兩相流研究以及顆粒質(zhì)量流量計量標定。兩套裝置計量精度均經(jīng)過了天津市計量監(jiān)督檢測科學研究院的測試。圖1 靜電法技術(shù)成果展示電學層析成像傳感器電學層析成像技術(shù)類似醫(yī)學的CT技術(shù)，通過外圍測量，重構(gòu)截面電學參數(shù)（電導(dǎo)率/磁導(dǎo)率/介電常數(shù)）分布信息。電學層析成像技術(shù)根據(jù)測量模態(tài)的不同，主要分為電容層析成像技術(shù)（Electrical Capacitance Tomography，簡稱ECT）、電阻層析成像技術(shù)（Electrical Resistance Tomography，簡稱ERT）和電磁層析成像技術(shù)（Electromagnetic Tomography，簡稱EMT）。系統(tǒng)具備高速測量、多電極組合、多測量模態(tài)切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點。本團隊針對重質(zhì)劣質(zhì)油的加工轉(zhuǎn)化的核心設(shè)備——三相流化床，轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)量還存在難以突破設(shè)計瓶頸的問題，在首次提出基于TMR的磁導(dǎo)率EMT方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合ECT 和ERT 等多種模態(tài)的電學層析成像系統(tǒng)，設(shè)計了基于電/磁雙模層析成像的高固含率氣液固三相流態(tài)化實驗裝置，可實現(xiàn)高固含率條件下，氣液固三相的識別和分相分布參數(shù)的實時測量。圖2 電學層析成像技術(shù)成果展示圖3 ERT/ECT/EMT系統(tǒng)展示圖4 ECT對油氣潤滑系統(tǒng)中油膜厚度檢測 超音速旋流分離技術(shù)超音速旋流分離技術(shù)是結(jié)合旋流分離技術(shù)和冷凝分離技術(shù)的多組分氣體冷凝分離法，具有工藝流程簡單、穩(wěn)定性好、效率高、能耗低等特點，成為近二十年來非常有應(yīng)用價值和商業(yè)前景的新分離技術(shù)。該技術(shù)集膨脹機、氣液分離器和壓縮機于一體，主要由旋流發(fā)生器、超音速噴嘴、分離段和擴壓管組成。其工作原理如下：經(jīng)過前級處理后的含濕氣體導(dǎo)入到超音速分離器內(nèi)，經(jīng)過旋流發(fā)生器，產(chǎn)生加速度為106m/s2的旋轉(zhuǎn)流場；旋轉(zhuǎn)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(huán)境能夠使氣體中的水蒸氣開始凝結(jié)產(chǎn)生相變，出現(xiàn)小液滴；在旋轉(zhuǎn)流場中，凝結(jié)產(chǎn)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(jīng)過處理的干氣在管道中心流動，經(jīng)過擴壓器內(nèi)降速升壓，進行排放。本團隊首次采用Young經(jīng)典成核理論和C-C相平衡方程推導(dǎo)獲得了水蒸汽自發(fā)凝結(jié)Wilson位置解析式，在此基礎(chǔ)上，提出了基于液滴成核和生長模型的非均質(zhì)凝結(jié)模型和跨聲速濕空氣凝結(jié)SST湍流模型，揭示了跨音速兩相凝結(jié)現(xiàn)象“非穩(wěn)態(tài)”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(yōu)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(tǒng)圖6 凝結(jié)液滴參數(shù)測量圖7 中國計量測試學會科學技術(shù)進步獎圖8 超音速分離器液相分布仿真預(yù)測 針對煙氣的智能狀態(tài)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(chǎn)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(fā)生傳熱傳質(zhì)；一方面水分蒸發(fā)，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(tài)后，會攜帶部分小液滴，這些攜帶小液滴的飽和濕煙氣經(jīng)除霧器除去絕大部分液滴后，直接經(jīng)煙囪排入大氣，由于環(huán)境溫度比煙氣溫度低，飽和濕煙氣中的水分就會凝結(jié)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(huán)境污染。針對上述問題，本團隊首創(chuàng)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(tǒng)煙氣脫白技術(shù)（如煙氣加熱方法、煙氣冷凝再加熱技術(shù)和電磁脫白技術(shù)等）成本高，工藝流程復(fù)雜，維護費勁的問題，具有設(shè)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(shù)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(jié)并旋轉(zhuǎn)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(shù)，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(fā)的多相流可視化及參數(shù)測量系統(tǒng)（靜電層析成像系統(tǒng)和電學層析成像系統(tǒng)），結(jié)合智能化成像算法和多元信息融合算法，對管道內(nèi)煙氣的流場參數(shù)進行非侵入式智能測量。系統(tǒng)可根據(jù)測量結(jié)果，分析超音速旋流分離器內(nèi)的流場情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態(tài)檢測與診斷方法，診斷脫白系統(tǒng)的運行狀態(tài)，同時，指導(dǎo)引射器對液滴量引入的精確控制，進而實現(xiàn)高效穩(wěn)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(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利知識產(chǎn)權(quán)編號:2018114554307，2020102445880，ZL2016106973850技術(shù)成熟度:已有樣品技術(shù)先進程度:達到國內(nèi)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(jīng)費:61.00萬元