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本項(xiàng)目主要針對(duì)痕量重金屬元素 Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Fe、Mn、Cr、As和有機(jī)物，合成三類萃取樹脂：（1）螯合樹脂（2）大孔吸附樹脂（3）砷萃取樹脂，為了實(shí)現(xiàn)在操作現(xiàn)場(chǎng)的痕量重金屬元素和有機(jī)物的快速分析，我們將萃取樹脂預(yù)富集和流動(dòng)注射技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，建立一種在線分析方法，并對(duì)該方法的測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化。解決的關(guān)鍵問(wèn)題 1、分離富集海水中痕量重金屬元素和有機(jī)物所用的樹脂是本項(xiàng)研究的關(guān)鍵。要求所合成的樹脂在具有較適宜的螯合能力（和吸附

α-細(xì)辛腦（ARE，α-Asarone, 2, 4, 5-三甲氧基-1-丙烯基苯），是一種臨床上用于慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺炎、支氣管哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病以及癲癇治療的藥物，但其口服生物利用度低（2～6%）。為了提高療效，臨床上通常以靜脈注射的方式給藥。然而由于其水溶性差（0.16mg/mL，35℃），為達(dá)到適當(dāng)?shù)娜芙舛龋惺?alpha;-細(xì)辛腦注射液中添加了較大量的吐溫-80，帶來(lái)的副作用是易引起過(guò)敏反應(yīng)（反應(yīng)率51.5%），并且由于其過(guò)敏反應(yīng)迅速、危害大，故存在很大安全隱患。因此，通過(guò)藥劑學(xué)的手段開發(fā)一種更安全的α-細(xì)辛腦注射液是非常必要的。本實(shí)驗(yàn)室分別采用了磷脂/膽鹽混合膠束作為難溶性藥物的載體或BASF公司在中國(guó)注冊(cè)的Solutol HS 15替換吐溫80作為增溶劑，來(lái)改善α-細(xì)辛腦的溶解性能，將其制備成注射液。 目前我們已經(jīng)研究了細(xì)辛腦混合膠束(ARE-SPC-DC-MMs)的處方和制備工藝。由此制得的混合膠束呈類圓形，其細(xì)辛腦含量為 4.71 ± 0.16 mg/mL，比文獻(xiàn)報(bào)道中細(xì)辛腦在水中的溶解度提高了約30倍，膠束粒徑大小為24.74 ± 1.14 nm。 對(duì)研制的細(xì)辛腦混合膠束(ARE-SPC-DC-MMs)的體內(nèi)行為和致敏性進(jìn)行了研究：（1）以市售細(xì)辛腦注射液為對(duì)照(CA-AREs)，對(duì)ARE-SPC-DC-MMs的Wistar大鼠體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)和組織分布進(jìn)行了研究，兩者無(wú)明顯差異。(2) 進(jìn)行了豚鼠致敏性實(shí)驗(yàn)，比較和評(píng)價(jià)了ARE-SPC-DC-MMs和CA-AREs的致敏性。通過(guò)觀察各組實(shí)驗(yàn)豚鼠癥狀，測(cè)定其血清中組胺釋放水平，觀察各組動(dòng)物肺臟和氣管的病理切片，來(lái)綜合評(píng)價(jià)ARE-SPC-DC-MMs的安全性。表明①癥狀方面陽(yáng)性組在豚鼠激發(fā)后表現(xiàn)出明顯的過(guò)敏反應(yīng)。豚鼠表現(xiàn)為步態(tài)不穩(wěn)、痙攣等強(qiáng)陽(yáng)性癥狀并且在5min內(nèi)死亡。而對(duì)于給藥CA-AREs組的豚鼠來(lái)說(shuō)，有暈厥和步態(tài)不穩(wěn)的癥狀，但是未發(fā)現(xiàn)死亡。ARE-SPC-DC-MMs與生理鹽水組豚鼠未發(fā)現(xiàn)異常癥狀；②組胺水平方面，激發(fā)后陽(yáng)性對(duì)照組與CA-AREs組中的血清組胺水平遠(yuǎn)高于陰性對(duì)照組和ARE-SPC-DC-MMs組(p<0.05)。ARE-SPC-DC-MMs組組胺釋放比市售組CA-AREs降低了17%。而對(duì)于ARE-SPC-DC-MMs組和陰性對(duì)照組來(lái)說(shuō)，兩者并無(wú)顯著性差異(p>0.05)；③其病理切片觀察結(jié)果表明，激發(fā)后陽(yáng)性組和市售CA-AREs組豚鼠肺部可見(jiàn)豚鼠肺泡大量融合，肺間質(zhì)有炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，氣管黏膜上皮脫落。而對(duì)照組以及ARE-SPC-DC-MMs組的豚鼠肺泡均未見(jiàn)融合，間質(zhì)并無(wú)炎癥，氣管黏膜上皮未見(jiàn)脫落。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明ARE-SPC-DC-MMs大大降低了致敏性。 綜上，ARE-SPC-DC-MMs有望成為市售細(xì)辛腦注射液的優(yōu)良替代品。

“注射用磷丙泊酚鈉水合物的Ⅲ期臨床研究 ” 磷丙泊酚鈉(fospropofol disodium)于2008年12 月12日由美國(guó)食品藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)上市,商品名為L(zhǎng)use- dra。該藥是由美國(guó)Eisai公司研發(fā),臨床上用作成年患者進(jìn)行診斷或治療操作過(guò)程的鎮(zhèn)靜催眠劑,該藥為靜脈注射劑。 磷丙泊酚鈉是丙泊酚的一種水溶性的前體藥物, 該前藥?kù)o脈注射給藥后在體內(nèi)被內(nèi)皮細(xì)胞表面的堿性磷酸酶代謝產(chǎn)生活性藥物丙泊酚,其在大腦組織內(nèi)迅速達(dá)到平衡,從而發(fā)揮劑量依賴性的鎮(zhèn)靜催眠作用。Ⅰ期臨床研究表明,活性代謝產(chǎn)物丙泊酚相比脂肪乳劑的丙泊酚可誘導(dǎo)產(chǎn)生更強(qiáng)效的麻醉作用。II期臨床研究顯示,活性代謝產(chǎn)物丙泊酚可有效地維持結(jié)腸鏡檢查術(shù)患者的鎮(zhèn)靜作用,而III期研究主要針對(duì)需要支氣管鏡檢查和小手術(shù)的患者,評(píng)價(jià)其鎮(zhèn)靜作用。藥代動(dòng)力學(xué)分析表明:在小鼠模型中由前藥中釋放的丙泊酚相對(duì)于已上市的丙泊酚有較長(zhǎng)的消除半衰期、較大的分布容積和較高的血漿清除率,而在健康男性志愿者中清除半衰期則相對(duì)較短。磷丙泊酚鈉常見(jiàn)的不良反應(yīng)主要有感覺(jué)異常、搔癢癥,其他嚴(yán)重不良反應(yīng)有低血壓、低氧血癥、呼吸抑制等。相比其他鎮(zhèn)靜催眠藥物而言,當(dāng)磷丙泊酚鈉與其他心肌功能抑制劑(如地西泮)或麻醉性鎮(zhèn)痛藥共同給藥時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生其他心肌抑制效應(yīng),因此在使用時(shí)需要密切注意患者的生命指標(biāo),確保用藥的安全性。

本項(xiàng)目主要針對(duì)痕量重金屬元素 Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、Fe、Mn、 Cr、As 和有機(jī)物，合成三類萃取樹脂：（1）螯合樹脂（2）大孔吸附 樹脂（3）砷萃取樹脂，為了實(shí)現(xiàn)在操作現(xiàn)場(chǎng)的痕量重金屬元素和有 機(jī)物的快速分析，我們將萃取樹脂預(yù)富集和流動(dòng)注射技術(shù)聯(lián)合起來(lái)， 建立一種在線分析方法，并對(duì)該方法的測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化。 解決的關(guān)鍵問(wèn)題 1、分離富集海水中痕量重金屬元素和有機(jī)物所用的樹脂是本項(xiàng) 研究的關(guān)鍵。要求所合成的樹脂在具有較適宜的螯合能力（和吸附能 力）。 2、 所合成的樹脂要有很好的選擇性，對(duì)于待富集的痕量物質(zhì)具 有良好的螯合（和吸附）能力，但是對(duì)于對(duì)分析有干擾的大量基體元 素（如 K、Na 等）沒(méi)有明顯的作用，這樣可以消除大量元素對(duì)分析 的干擾，提高了分析的準(zhǔn)確度和靈敏度。 3、樹脂應(yīng)有適宜的孔結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)，保證它的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)良 好，便于快速富集和快速洗脫，這樣有利于在操作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行在線分析， 大大縮短分析時(shí)間。 4、檢測(cè)器的選擇。為了滿足流動(dòng)注射（FI）在線分析的要求，分 析方法不僅要對(duì)待測(cè)物質(zhì)具有很低的檢出限，同時(shí)還要求它對(duì)分析信號(hào)可以快速反應(yīng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且待測(cè)試樣的用量很小。 

XM-TB2高級(jí)帶警示臀部肌肉注射訓(xùn)練及對(duì)比模型 ? XM-TB2高級(jí)帶警示臀部肌肉注射訓(xùn)練及對(duì)比模型用于臀部肌肉注射教學(xué)與訓(xùn)練，教會(huì)學(xué)生如何掌握正確的操作方法并避免誤傷到神經(jīng)血管，模型半側(cè)透明，可以清晰地看到內(nèi)部的解剖結(jié)構(gòu)。 ? 一、功能特點(diǎn)： ■ 模型采用高分子材料制成，膚質(zhì)仿真度高。 ■ 模型為成人臀部，半邊透明的設(shè)計(jì)展示臀部的肌肉組織、骨骼結(jié)構(gòu)和神經(jīng)血管系統(tǒng)，有利于在訓(xùn)練時(shí)進(jìn)行對(duì)比，防止扎到神經(jīng)和血管。 ■ 注射操作正確和進(jìn)針位置正確，則有綠色燈光顯示。 ■ 扎入過(guò)深或注射部位不正確，則有紅色燈光閃爍和電子報(bào)警聲提示。 ■ 肌內(nèi)注射可注入真實(shí)液體。 ■ 可反復(fù)進(jìn)行練習(xí)。 ? 二、標(biāo)準(zhǔn)配置： ■ 臀部肌內(nèi)注射操作及對(duì)比模型：1臺(tái) ■ 手提鋁塑箱：1個(gè) ■ 練習(xí)用注射器：1支 ■ 說(shuō)明書：1冊(cè) ■ 保修卡合格證：1張

XM-PS-1手臂靜脈穿刺及皮內(nèi)注射操作模型（帶手） ? XM-PS-1手臂靜脈穿刺及皮內(nèi)注射操作模型（帶手）皮膚采用高分子材料、血管采用乳膠材料、手臂骨采用發(fā)泡材料制成，膚質(zhì)仿真度高，皮膚紋理清晰，設(shè)有手背部的靜脈血管網(wǎng)，可進(jìn)行靜脈穿刺及皮內(nèi)注射操作訓(xùn)練。 ? 一、功能特點(diǎn)： ■ 模型為成人前臂，可進(jìn)行靜脈注射、輸液（血）操作練習(xí)。 ■ 可選擇不同類型的穿刺針進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)針有明顯的落空感，正確穿刺有回血產(chǎn)生。 ■ 提供幾十個(gè)皮內(nèi)注射練習(xí)點(diǎn)，可進(jìn)行皮內(nèi)注射訓(xùn)練，正確操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)真實(shí)的皮丘，皮丘與皮試陰性結(jié)果相近，抽出液體后皮丘消失。 ■ 可反復(fù)進(jìn)行練習(xí)。 ? 二、標(biāo)準(zhǔn)配置： ■ 手臂靜脈穿刺及皮內(nèi)注射操作模型：1套 ■ 輸液套裝：1套 ■ 注射器：1支 ■ 說(shuō)明書：1冊(cè) ■ 保修卡合格證：1張

成果描述：我們研發(fā)的低介低損耗LTCC微波介質(zhì)材料主要參數(shù)滿足： 燒結(jié)溫度：900度 介電常數(shù)：5.8~6.5可調(diào) Qf：≥50000市場(chǎng)前景分析：該材料可廣泛應(yīng)用于各種LTCC天線、濾波器等微波集成器件領(lǐng)域和LTCC集成模塊的封裝領(lǐng)域，市場(chǎng)前景非常好。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有該類型的產(chǎn)品問(wèn)世，相應(yīng)研究所和企業(yè)主要是購(gòu)買國(guó)外的Ferro公司的A6材料。由于A6材料價(jià)格昂貴，且主成分為玻璃體系，限制了其推廣和應(yīng)用。本成果材料主要為陶瓷體系，與LTCC工藝的兼容性很好，且成本低廉，優(yōu)勢(shì)明顯。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)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(dá)90%，能夠高效地實(shí)現(xiàn)煙氣脫白。該技術(shù)同時(shí)借助多傳感器融合方法智能診斷和動(dòng)態(tài)測(cè)量流場(chǎng)數(shù)據(jù)，優(yōu)化煙氣“脫白”過(guò)程，必要時(shí)輔以高壓微霧增強(qiáng)技術(shù)，強(qiáng)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(dú)創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測(cè)與診斷控制的分離效率增強(qiáng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)煙氣的高效率穩(wěn)定脫白。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新成果與技術(shù)應(yīng)用展示本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，近十幾年一直從事超音速旋流分離技術(shù)和多相流流場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)與電學(xué)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(guó)內(nèi)多家單位，如上海交通大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、北方工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、西門子（北京）研究院等，提供了相應(yīng)的電學(xué)成像系統(tǒng)。本項(xiàng)目中所采用的技術(shù)和提出的方法均為自主設(shè)計(jì)和開發(fā)，對(duì)于已研制超音速旋流分離技術(shù)和流場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)已申請(qǐng)了專利，具有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)開發(fā)過(guò)程中使用的所有部件和器件沒(méi)有限制級(jí)產(chǎn)品，可避免不必要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)端，以及國(guó)外技術(shù)壁壘的限制。獨(dú)創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測(cè)的超音速旋流凈化系統(tǒng)利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學(xué)層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結(jié)合多源信息融合算法，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)氣體的非侵入式流場(chǎng)參數(shù)測(cè)量和狀態(tài)診斷。系統(tǒng)將檢測(cè)到的信息進(jìn)行處理和融合，分析超音速分離器內(nèi)的流場(chǎng)情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態(tài)檢測(cè)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(guò)程；冶金、電力工業(yè)中各種氣力物料輸送過(guò)程；以及化工、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域中的干燥過(guò)程、混合過(guò)程、流態(tài)化過(guò)程、擴(kuò)散過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程等普遍涉及多相流測(cè)量問(wèn)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(guò)程簡(jiǎn)單，投資成本和維護(hù)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(xué)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(jiǎn)單、靈敏度高，可以非侵入測(cè)量等特點(diǎn)，近幾十年來(lái)發(fā)展迅速，英國(guó)貿(mào)工部認(rèn)為在煤粉的流速、濃度或質(zhì)量流量測(cè)量手段中，靜電法是最有前途的方法之一。在檢測(cè)機(jī)理方面，目前靜電法氣固兩相流檢測(cè)可分為接觸電荷轉(zhuǎn)移法與靜電感應(yīng)法兩條路線，對(duì)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(tuán)隊(duì)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(hào)波形特征，而且從頻域來(lái)看，轉(zhuǎn)移電荷形成的信號(hào)在整體信號(hào)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(dòng)參數(shù)測(cè)量精度。本團(tuán)隊(duì)建立了帶式靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置與氣固兩相流計(jì)量實(shí)驗(yàn)裝置。帶式靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置用來(lái)模擬帶靜電顆粒流動(dòng)情況以及相關(guān)測(cè)速方法標(biāo)定。氣固兩相流計(jì)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(jì)量標(biāo)定。兩套裝置計(jì)量精度均經(jīng)過(guò)了天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院的測(cè)試。圖1 靜電法技術(shù)成果展示電學(xué)層析成像傳感器電學(xué)層析成像技術(shù)類似醫(yī)學(xué)的CT技術(shù)，通過(guò)外圍測(cè)量，重構(gòu)截面電學(xué)參數(shù)（電導(dǎo)率/磁導(dǎo)率/介電常數(shù)）分布信息。電學(xué)層析成像技術(shù)根據(jù)測(cè)量模態(tài)的不同，主要分為電容層析成像技術(shù)（Electrical Capacitance Tomography，簡(jiǎn)稱ECT）、電阻層析成像技術(shù)（Electrical Resistance Tomography，簡(jiǎn)稱ERT）和電磁層析成像技術(shù)（Electromagnetic Tomography，簡(jiǎn)稱EMT）。系統(tǒng)具備高速測(cè)量、多電極組合、多測(cè)量模態(tài)切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點(diǎn)。本團(tuán)隊(duì)針對(duì)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(jì)瓶頸的問(wèn)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(xué)層析成像系統(tǒng)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)裝置，可實(shí)現(xiàn)高固含率條件下，氣液固三相的識(shí)別和分相分布參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量。圖2 電學(xué)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(duì)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)中油膜厚度檢測(cè) 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(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、效率高、能耗低等特點(diǎn)，成為近二十年來(lái)非常有應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)前景的新分離技術(shù)。該技術(shù)集膨脹機(jī)、氣液分離器和壓縮機(jī)于一體，主要由旋流發(fā)生器、超音速噴嘴、分離段和擴(kuò)壓管組成。其工作原理如下：經(jīng)過(guò)前級(jí)處理后的含濕氣體導(dǎo)入到超音速分離器內(nèi)，經(jīng)過(guò)旋流發(fā)生器，產(chǎn)生加速度為106m/s2的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)；旋轉(zhuǎn)的氣體通過(guò)拉伐爾噴管時(shí)，會(huì)絕熱膨脹至超音速，同時(shí)降溫降壓，溫度最大可降低50-100℃，低溫的流場(chǎng)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(chǎng)中，凝結(jié)產(chǎn)生的小液滴不斷碰撞、聚并，在強(qiáng)離心力的作用下，被甩至壁面，并在氣體的帶動(dòng)下，從濕氣出口排出；經(jīng)過(guò)處理的干氣在管道中心流動(dòng)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓器內(nèi)降速升壓，進(jìn)行排放。本團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)特性、處理效率和分離特性。圖5 超音速旋流分離器流場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)圖6 凝結(jié)液滴參數(shù)測(cè)量圖7 中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)圖8 超音速分離器液相分布仿真預(yù)測(cè) 針對(duì)煙氣的智能狀態(tài)檢測(cè)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(huì)產(chǎn)生“白色煙羽”，由于在脫硫過(guò)程中，脫硫漿液與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，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(dá)到飽和狀態(tài)后，會(huì)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(huì)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(huì)造成環(huán)境污染。針對(duì)上述問(wèn)題，本團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的基于智能檢測(cè)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(hù)費(fèi)勁的問(wèn)題，具有設(shè)備可靠，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，投資成本和維護(hù)成本很低的特點(diǎn)。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(jìn)行凝結(jié)并旋轉(zhuǎn)分離，通過(guò)引射器將液滴引至超音速分離器入口，輔以高壓微霧增強(qiáng)技術(shù)，強(qiáng)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(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的多相流可視化及參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)（靜電層析成像系統(tǒng)和電學(xué)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(duì)管道內(nèi)煙氣的流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行非侵入式智能測(cè)量。系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)量結(jié)果，分析超音速旋流分離器內(nèi)的流場(chǎng)情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態(tài)檢測(cè)與診斷方法，診斷脫白系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，指導(dǎo)引射器對(duì)液滴量引入的精確控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的煙氣脫白。圖9 針對(duì)白煙氣的智能檢測(cè)與診斷控制超音速旋流凈化工藝流程知識(shí)產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)編號(hào):2018114554307，2020102445880，ZL2016106973850技術(shù)成熟度:已有樣品技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)計(jì)劃/專項(xiàng)類別:國(guó)家自然科學(xué)基金獲得經(jīng)費(fèi):61.00萬(wàn)元

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(dá)90%，能夠高效地實(shí)現(xiàn)煙氣脫白。該技術(shù)同時(shí)借助多傳感器融合方法智能診斷和動(dòng)態(tài)測(cè)量流場(chǎng)數(shù)據(jù)，優(yōu)化煙氣“脫白”過(guò)程，必要時(shí)輔以高壓微霧增強(qiáng)技術(shù)，強(qiáng)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(dú)創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測(cè)與診斷控制的分離效率增強(qiáng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)煙氣的高效率穩(wěn)定脫白。 團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新成果與技術(shù)應(yīng)用展示 本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，近十幾年一直從事超音速旋流分離技術(shù)和多相流流場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)與電學(xué)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(guó)內(nèi)多家單位，如上海交通大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、北方工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、西門子（北京）研究院等，提供了相應(yīng)的電學(xué)成像系統(tǒng)。本項(xiàng)目中所采用的技術(shù)和提出的方法均為自主設(shè)計(jì)和開發(fā)，對(duì)于已研制超音速旋流分離技術(shù)和流場(chǎng)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)已申請(qǐng)了專利，具有完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。同時(shí)開發(fā)過(guò)程中使用的所有部件和器件沒(méi)有限制級(jí)產(chǎn)品，可避免不必要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)端，以及國(guó)外技術(shù)壁壘的限制。 獨(dú)創(chuàng)的基于智能狀態(tài)檢測(cè)的超音速旋流凈化系統(tǒng)利用靜電（Electrical Tomography，ES）傳感器和電學(xué)層析成像（Electrical Tomography，ET）傳感器，結(jié)合多源信息融合算法，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)氣體的非侵入式流場(chǎng)參數(shù)測(cè)量和狀態(tài)診斷。系統(tǒng)將檢測(cè)到的信息進(jìn)行處理和融合，分析超音速分離器內(nèi)的流場(chǎng)情況和濕氣出口的成分變化，并建立異常狀態(tài)檢測(cè)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(guò)程；冶金、電力工業(yè)中各種氣力物料輸送過(guò)程；以及化工、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域中的干燥過(guò)程、混合過(guò)程、流態(tài)化過(guò)程、擴(kuò)散過(guò)程、反應(yīng)過(guò)程等普遍涉及多相流測(cè)量問(wèn)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(guò)程簡(jiǎn)單，投資成本和維護(hù)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(xué)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(jiǎn)單、靈敏度高，可以非侵入測(cè)量等特點(diǎn)，近幾十年來(lái)發(fā)展迅速，英國(guó)貿(mào)工部認(rèn)為在煤粉的流速、濃度或質(zhì)量流量測(cè)量手段中，靜電法是最有前途的方法之一。 在檢測(cè)機(jī)理方面，目前靜電法氣固兩相流檢測(cè)可分為接觸電荷轉(zhuǎn)移法與靜電感應(yīng)法兩條路線，對(duì)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(tuán)隊(duì)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(hào)波形特征，而且從頻域來(lái)看，轉(zhuǎn)移電荷形成的信號(hào)在整體信號(hào)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(dòng)參數(shù)測(cè)量精度。 本團(tuán)隊(duì)建立了帶式靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置與氣固兩相流計(jì)量實(shí)驗(yàn)裝置。帶式靜電感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置用來(lái)模擬帶靜電顆粒流動(dòng)情況以及相關(guān)測(cè)速方法標(biāo)定。氣固兩相流計(jì)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(jì)量標(biāo)定。兩套裝置計(jì)量精度均經(jīng)過(guò)了天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院的測(cè)試。 圖1 靜電法技術(shù)成果展示 電學(xué)層析成像傳感器 電學(xué)層析成像技術(shù)類似醫(yī)學(xué)的CT技術(shù)，通過(guò)外圍測(cè)量，重構(gòu)截面電學(xué)參數(shù)（電導(dǎo)率/磁導(dǎo)率/介電常數(shù)）分布信息。電學(xué)層析成像技術(shù)根據(jù)測(cè)量模態(tài)的不同，主要分為電容層析成像技術(shù)（Electrical Capacitance Tomography，簡(jiǎn)稱ECT）、電阻層析成像技術(shù)（Electrical Resistance Tomography，簡(jiǎn)稱ERT）和電磁層析成像技術(shù)（Electromagnetic Tomography，簡(jiǎn)稱EMT）。系統(tǒng)具備高速測(cè)量、多電極組合、多測(cè)量模態(tài)切換、可視化、高信噪比和可定制化等特點(diǎn)。 本團(tuán)隊(duì)針對(duì)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(jì)瓶頸的問(wèn)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(xué)層析成像系統(tǒng)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)裝置，可實(shí)現(xiàn)高固含率條件下，氣液固三相的識(shí)別和分相分布參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量。 圖2 電學(xué)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(duì)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)中油膜厚度檢測(cè)  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(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、效率高、能耗低等特點(diǎn)，成為近二十年來(lái)非常有應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)前景的新分離技術(shù)。該技術(shù)集膨脹機(jī)、氣液分離器和壓縮機(jī)于一體，主要由旋流發(fā)生器、超音速噴嘴、分離段和擴(kuò)壓管組成。其工作原理如下： 經(jīng)過(guò)前級(jí)處理后的含濕氣體導(dǎo)入到超音速分離器內(nèi)，經(jīng)過(guò)旋流發(fā)生器，產(chǎn)生加速度為106m/s2的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)； 旋轉(zhuǎn)的氣體通過(guò)拉伐爾噴管時(shí)，會(huì)絕熱膨脹至超音速，同時(shí)降溫降壓，溫度最大可降低50-100℃，低溫的流場(chǎng)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(chǎng)中，凝結(jié)產(chǎn)生的小液滴不斷碰撞、聚并，在強(qiáng)離心力的作用下，被甩至壁面，并在氣體的帶動(dòng)下，從濕氣出口排出； 經(jīng)過(guò)處理的干氣在管道中心流動(dòng)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)壓器內(nèi)降速升壓，進(jìn)行排放。 本團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)特性、處理效率和分離特性。 圖5 超音速旋流分離器流場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng) 圖6 凝結(jié)液滴參數(shù)測(cè)量 圖7 中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng) 圖8 超音速分離器液相分布仿真預(yù)測(cè)  針對(duì)煙氣的智能狀態(tài)檢測(cè)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(huì)產(chǎn)生“白色煙羽”，由于在脫硫過(guò)程中，脫硫漿液與高溫?zé)煔庵苯咏佑|，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(dá)到飽和狀態(tài)后，會(huì)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(huì)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(huì)造成環(huán)境污染。 針對(duì)上述問(wèn)題，本團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的基于智能檢測(cè)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(hù)費(fèi)勁的問(wèn)題，具有設(shè)備可靠，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，投資成本和維護(hù)成本很低的特點(diǎn)。 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(jìn)行凝結(jié)并旋轉(zhuǎn)分離，通過(guò)引射器將液滴引至超音速分離器入口，輔以高壓微霧增強(qiáng)技術(shù)，強(qiáng)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(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的多相流可視化及參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)（靜電層析成像系統(tǒng)和電學(xué)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(duì)管道內(nèi)煙氣的流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行非侵入式智能測(cè)量。系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)量結(jié)果，分析超音速旋流分離器內(nèi)的流場(chǎng)情況和濕氣出口的成分變化，建立異常狀態(tài)檢測(cè)與診斷方法，診斷脫白系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)，指導(dǎo)引射器對(duì)液滴量引入的精確控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的煙氣脫白。 圖9 針對(duì)白煙氣的智能檢測(cè)與診斷控制超音速旋流凈化工藝流程