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具有自動(dòng)送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備一、 項(xiàng)目簡介在教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目和河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的資助下，河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院（暨天津市建筑供能技術(shù)工程中心）基于對(duì)北方農(nóng)作物秸稈燃料燃燒特性的研究，開發(fā)了具有自動(dòng)送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備。農(nóng)作物秸稈的燃燒特性與燃煤顯著不同，秸稈燃料的揮發(fā)分含量高達(dá)70%，固定碳含量僅有15%左右，灰分含量低于10%。秸稈燃燒放熱集中于揮發(fā)分的氣相燃燒過程，而燃煤以固定碳固相燃燒放熱為主，因此，套用燃煤爐結(jié)構(gòu)（尤其是配風(fēng)方面）來設(shè)計(jì)秸稈壓塊采暖爐是不可行的。秸稈燃料灰熔點(diǎn)低、富含鈉鉀等堿金屬化合物，采用常規(guī)層燃方式易于造成燃料層板結(jié)、受熱面結(jié)渣和堿金屬腐蝕，并導(dǎo)致燃燒效率和熱效率降低。煤塊的燃燒周期長達(dá)2小時(shí)，而秸稈壓塊的燃燒周期僅有25分鐘，人工添加燃料勢必造成爐內(nèi)燃燒工況波動(dòng)和污染物排放提高。秸稈燃料低溫、缺氧情況下將產(chǎn)生大量焦油，夜間封火將形成焦油污染，并將因煙氣中的水蒸氣冷凝而形成污水二次污染。本項(xiàng)目所涉及的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備匹配了自動(dòng)送料裝置，內(nèi)置“日間供熱”和“夜間供熱”兩種模式，可實(shí)現(xiàn)12小時(shí)無人值守，不僅提高了燃燒穩(wěn)定性、燃燒效率和熱效率，同時(shí)徹底擺脫了夜間封火工藝，可有效保證用戶的夜間室內(nèi)溫度，舒適度大大提高，勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低。二、 項(xiàng)目技術(shù)成熟程度具有自動(dòng)送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在技術(shù)上已經(jīng)完全成熟，目前已在遵化和張家口分別完成了熱負(fù)荷10kW（供熱面積80-100m2）和15kW（供熱面積150-200m2）采暖裝備的示范運(yùn)行工作，其各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)均滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2013）的要求，燃盡灰可直接作為生物肥料還田。戶用采暖裝備示范樣機(jī)照片見下文圖1。三、 技術(shù)指標(biāo)（包括鑒定、知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利、獲獎(jiǎng)等情況）本項(xiàng)目所涉及的采暖裝備已獲得國家發(fā)明專利授權(quán)1項(xiàng)，另有1項(xiàng)發(fā)明專利正處于審查過程中。秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備示范樣機(jī)監(jiān)測結(jié)果顯示，其各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)均滿足《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2013）的要求，其熱效率達(dá)到80%以上。四、 市場前景（應(yīng)用領(lǐng)域、市場分析等）應(yīng)用領(lǐng)域：具有自動(dòng)送料功能的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備主要適用于北方農(nóng)村地區(qū)農(nóng)村住房的冬季供暖過程，同時(shí)可用于城郊別墅冬季供暖、蔬菜種植大棚的供熱、以及養(yǎng)殖建筑的冬季供熱。市場分析：2013年，京津冀地區(qū)農(nóng)民生活生產(chǎn)燃煤消耗高達(dá)4224萬噸/年，占到社會(huì)總煤耗量的11%，而農(nóng)村地區(qū)燃煤的污染物排放卻占環(huán)境統(tǒng)計(jì)煙塵排放總量的23.2%、二氧化硫排放總量的15.2%，氮氧化物排放總量的4.4%。上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說明，燃燒等量的煤炭，農(nóng)村用能過程較工業(yè)燃燒過程對(duì)環(huán)境污染的貢獻(xiàn)率更大。2014年，北京可持續(xù)發(fā)展促進(jìn)會(huì)針對(duì)京津冀農(nóng)村地區(qū)7795個(gè)農(nóng)戶的生活用能情況進(jìn)行了調(diào)查，農(nóng)民的用能以“散煤+電+液化石油氣”方式為主，戶平均生活能耗折合2.5-3噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，其中，冬季燃煤采暖用能所占比例高于60%、生活用電能耗約占20%、炊事用能約占15%（以秸稈等生物質(zhì)能和液化石油氣為主）；并且農(nóng)戶生活用能的85-90%為商品能源，戶均能源購置成本3500元/年。上述調(diào)查結(jié)果說明，污染物排放嚴(yán)重的燃煤燃燒在農(nóng)村用能過程中占據(jù)著主導(dǎo)地位，而農(nóng)村地區(qū)豐富的生物質(zhì)能并未得到有效利用。近十年來，我國在生物質(zhì)能的規(guī)模化利用（秸稈直燃發(fā)電、生物制油制乙醇、秸稈集中氣化等）領(lǐng)域，完成了各種類型的示范工程建設(shè)。但值得注意的是，由于秸稈收集半徑過大、燃料運(yùn)輸成本過高等原因，已建成的數(shù)十座秸稈直燃電站并沒有徹底改變農(nóng)村地區(qū)秸稈田間焚燒或廢棄的現(xiàn)狀。目前，農(nóng)村地區(qū)均使用技術(shù)水平較低的、未配備除塵脫硫裝置的燃煤采暖爐散燒劣質(zhì)原煤，從技術(shù)角度而言，市場上現(xiàn)有的戶用燃煤采暖爐根本無法克服周期性的人工添加燃料和夜間封火工藝所造成的燃燒不穩(wěn)定和燃燒不完全現(xiàn)象，而上述周期性燃燒和不完全燃燒，是造成農(nóng)村地區(qū)燃燒污染物排放嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因。2014年，京津冀三地針對(duì)農(nóng)村地區(qū)冬季采暖燃煤排放問題相繼出臺(tái)“推廣民用無煙煤爐具”、“控制散燒劣質(zhì)原煤，強(qiáng)制燃用無煙煤或型煤”、“推廣秸稈壓塊民用采暖爐”等政策，并計(jì)劃在2017年之前投入數(shù)千萬元用于補(bǔ)貼農(nóng)戶購置無煙煤爐具或秸稈壓塊采暖爐。但這不過是一時(shí)權(quán)宜之策，目前市場上銷售的無煙煤爐具和秸稈壓塊采暖爐，均因缺乏專業(yè)設(shè)計(jì)而無法克服人工加料和夜間封火所造成的燃燒不穩(wěn)定和燃燒不完全現(xiàn)象，不能從根本上控制燃燒污染物的超標(biāo)排放；尤其是秸稈壓塊采暖爐，封火期間的低溫燃燒過程將產(chǎn)生大量的碳煙、焦油和冷凝水，室內(nèi)空氣污染異常嚴(yán)重，影響用戶的身體健康。河北省年產(chǎn)秸稈6200萬噸（全國年產(chǎn)秸稈7億噸，天津市230萬噸），其中能源化利用的僅有74萬噸，直接還田和廢棄的秸稈折合標(biāo)準(zhǔn)煤2300萬噸。但是由于缺少專用的燃燒設(shè)備，導(dǎo)致大量秸稈于田間焚燒，能源浪費(fèi)和大氣污染嚴(yán)重 。因此，在農(nóng)村地區(qū)推廣以秸稈燃料取代燃煤采暖具有可行性，而技術(shù)先進(jìn)的秸稈壓塊燃料戶用采暖裝備在農(nóng)村地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景，其需求量巨大。五、 規(guī)模與投資需求（資金需求、場地規(guī)模、人員等需求）北方農(nóng)村地區(qū)冬季供熱多采用燃煤采暖爐+土暖氣模式，是一種分布式供能系統(tǒng)。由于燃煤采暖爐的技術(shù)水平較低，熱效率僅有65%左右，故導(dǎo)致其燃料消耗量較高；并且，常規(guī)燃煤采暖爐在夜間必須封火，低溫、缺氧燃燒不僅降低了室內(nèi)溫度，同時(shí)也顯著提高了燃燒污染物排放量，并且煤氣中毒的可能性增大。目前，農(nóng)村地區(qū)100m2供熱面積年消耗燃煤3-5噸，燃煤購置成本3000-5000元/采暖期。利用農(nóng)村廢棄的農(nóng)作物秸稈、樹枝等加工而成秸稈壓塊燃料取代燃煤用于冬季采暖過程，是符合國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略和京津冀地方政府農(nóng)村政策的。值得注意的是，秸稈和秸稈壓塊屬于地方燃料，收集和運(yùn)輸半徑過大勢必提高其燃料成本，因此，建議采用“就地生產(chǎn)、就近利用”的模式，來推廣秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料。企業(yè)需要以能源供應(yīng)商的身份介入秸稈壓塊采暖裝備和秸稈壓塊燃料生產(chǎn)銷售過程，以“分戶采暖/集中監(jiān)控”的商業(yè)模式運(yùn)行；需要在農(nóng)村地區(qū)建設(shè)輻射半徑10公里（1000-2000家左右的用戶）的中心服務(wù)站，一方面負(fù)責(zé)秸稈收集以及壓塊燃料的生成、銷售工作，另一方面負(fù)責(zé)燃燒裝備的生成、銷售工作，同時(shí)還要負(fù)責(zé)燃燒裝備的運(yùn)行監(jiān)控、維護(hù)及維修服務(wù)工作。以服務(wù)1000家農(nóng)戶（預(yù)計(jì)秸稈壓塊燃料總消耗量5000噸/采暖期）的中心站建設(shè)為例，其投資規(guī)模為150萬元左右，場地規(guī)模3000m2左右，人員10-13人（其中專業(yè)技術(shù)人員和管理人員3-4人，裝備生產(chǎn)加工人員3-4人，燃料加工人員4-5人）。投資預(yù)算包括：秸稈壓塊裝備購置成本25萬元（2臺(tái)套）；燃燒裝備加工設(shè)備購置成本15萬元（年生產(chǎn)能力2000臺(tái)套）；土地購置成本20萬，廠房和燃料倉庫建設(shè)成本30萬元、露天儲(chǔ)料場建設(shè)成本5萬元；控制終端設(shè)備購置成本10萬元；人員工資成本30-40萬元/年。等等。六、 生產(chǎn)設(shè)備秸稈壓塊燃料生產(chǎn)需要購置秸稈壓塊機(jī)，生產(chǎn)能力1-1.5噸/小時(shí)的秸稈壓塊機(jī)械，目前市場售價(jià)12萬左右。采暖裝備加工需要卷板機(jī)、電焊機(jī)、磨具等基本機(jī)械加工設(shè)備。七、 效益分析下文將從用戶和能源供應(yīng)商兩方面進(jìn)行效益分析。1、秸稈壓塊、燃煤和燃?xì)獠膳慕?jīng)濟(jì)性分析以采暖面積200平米的民居為例，采暖熱指標(biāo)取70W/m2，若選用NK15.0-IY型戶用采暖裝備，售價(jià)以4000元/臺(tái)計(jì)算；秸稈壓塊發(fā)熱量3500-3700kcal/kg，市場售價(jià)450-550元/噸。初投資（不包括室內(nèi)管網(wǎng)）和運(yùn)行成本見下表：采用秸稈壓塊采暖裝備進(jìn)行冬季采暖，其初期投資為4210元，運(yùn)行成本包括秸稈壓塊購置4140-5160元、自動(dòng)送料裝置和循環(huán)水泵電耗180元，折合采暖費(fèi)用為22-26.5元/平米。若農(nóng)戶自產(chǎn)5噸秸稈，則采暖成本可降低至15元/平米以下。同樣供熱面積的燃煤采暖爐市場售價(jià)1500-2000元/臺(tái)，其熱效率約為65%；燃煤發(fā)熱量5600kcal/kg，目前市場售價(jià)650-800元/噸左右。初投資（不包括室內(nèi)管網(wǎng)）和運(yùn)行成本見下表：采用燃煤爐具進(jìn)行冬季采暖，其初期初投資為1710-2210元，較秸稈壓塊采暖裝備初投資低2000元左右，考慮國家補(bǔ)貼的1500元后，兩者相差500元左右。其運(yùn)行成本包括燃煤購置費(fèi)用4916-6050元，循環(huán)泵電耗50元，折合采暖費(fèi)用為24.8-30.5元/平米，較秸稈壓塊全部購置采暖成本高10%左右。但是，采用秸稈壓塊采暖裝備的勞動(dòng)強(qiáng)度更低、室內(nèi)舒適度（尤其是夜間）更高，灰渣處理量更少，環(huán)保效益更為顯著。同樣供熱面積的燃?xì)獗趻鞝t市場售價(jià)8500-15000元/臺(tái)，可同時(shí)解決采暖和熱水供應(yīng)問題；單戶燃?xì)獗趻鞝t采暖有很大的調(diào)節(jié)靈活性，使用完全獨(dú)立，采暖溫度以自主調(diào)節(jié)，采暖時(shí)間可自行控制。天然氣價(jià)格按3元/立方米計(jì)算，其運(yùn)行成本見下表：燃?xì)獗趻鞝t采暖的初期投資為8500-15000元，其運(yùn)行成本包括燃?xì)赓M(fèi)用9504元，折合采暖費(fèi)用為47.5元/平米；盡管燃?xì)獗趻鞝t采暖系統(tǒng)兼具熱水供應(yīng)功能，但如此高的投資成本和運(yùn)行成本，是普通農(nóng)戶難以接受的。綜上所述，對(duì)于農(nóng)戶而言，使用秸稈壓塊采暖裝備進(jìn)行冬季采暖，具有良好的經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)可以降低商品能源的使用，可提高戶用供能自給程度到60%以上。2、能源供應(yīng)商的投資效益本項(xiàng)目推廣實(shí)施過程中，企業(yè)將以能源供應(yīng)商和服務(wù)商角色介入，負(fù)責(zé)建立輻射半徑5-10公里（用戶1000家左右，秸稈壓塊消耗量5000噸/采暖期）的區(qū)域中心工作站（投資規(guī)模150萬元左右），負(fù)責(zé)采暖裝備的生產(chǎn)、銷售、日常維護(hù)和年度檢修，負(fù)責(zé)秸稈收集、運(yùn)輸以及壓塊燃料生產(chǎn)、銷售和運(yùn)輸，負(fù)責(zé)區(qū)域供熱系統(tǒng)的集中監(jiān)控和運(yùn)行保障。而農(nóng)民用戶則負(fù)責(zé)秸稈生產(chǎn)、采暖裝備上料（12小時(shí)一次）和供熱模式切換、以及室內(nèi)暖氣系統(tǒng)日常調(diào)節(jié)。在這種商業(yè)運(yùn)作模式下，能源價(jià)格將主要由秸稈原料價(jià)格（150元/噸）、秸稈壓塊成型成本（150元/噸）、秸稈和壓塊燃料收集運(yùn)輸成本（50元/噸）、服務(wù)成本（50元/噸）和利潤（100-150元/噸）等組成。企業(yè)每年可通過秸稈壓塊燃料銷售獲得利潤50-75萬。采暖裝備的生產(chǎn)與銷售也是企業(yè)利潤的來源之一，單臺(tái)采暖裝備的生產(chǎn)成本可控制在3000元以下，若銷售價(jià)格為3400-3500元的話，以年銷售1000臺(tái)計(jì)算，企業(yè)每年可通過采暖裝備銷售獲得利潤40-50萬。目前各級(jí)政府對(duì)于大規(guī)模利用秸稈燃料進(jìn)行了補(bǔ)貼，在利用規(guī)模高于5000噸/年情況下，國家財(cái)政補(bǔ)貼一般為150元/噸，因此，企業(yè)每年可獲得的財(cái)政補(bǔ)貼為75萬。值得注意的是，企業(yè)只有以能源供應(yīng)商角色介入，方可達(dá)到如此大的銷售和利用規(guī)模，而以單個(gè)農(nóng)戶每年消耗幾噸秸稈燃料的模式運(yùn)作，是無法獲得國家補(bǔ)貼的。綜上所述，依托本技術(shù)建立一個(gè)中心服務(wù)站每年可獲得的利潤為90-125萬，可獲得的國家補(bǔ)貼為75萬，一年即可收回投資。因此，對(duì)于企業(yè)而言，本項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。八、 合作方式專利轉(zhuǎn)讓、技術(shù)入股均可，面議。九、 項(xiàng)目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式（包括電子郵箱）聯(lián)系人：劉聯(lián)勝電話：13802036623Email: [email protected]

板式無碴軌道是當(dāng)今高速鐵路和城市軌道交通無碴軌道的主要結(jié)構(gòu)形式之一。板式無碴軌道的特點(diǎn)之一是在混凝土基床與軌道板之間鋪有一層約５０mm厚的水泥-瀝青砂漿（簡稱CA砂漿）作為墊層，支承預(yù)制的鋼筋混凝土軌道板，給軌道提供需要的強(qiáng)度和彈性。本課題通過將環(huán)氧瀝青水性化，與水泥復(fù)合，形成水泥和瀝青相互作用形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧瀝青水泥砂漿復(fù)合材料，適用溫度-40°C--70 °C，可以在50年內(nèi)保持彈性力85%以上，從而可避免普通CA砂漿短期使用后易開裂、易破粹的現(xiàn)象，滿足高速列車運(yùn)行安全。

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軋鋼用導(dǎo)位板是一較典型的高溫磨損件，由于高溫氧化與磨損并存，導(dǎo)位板工作條件十分惡劣，常常因?qū)话蹇仔文p而導(dǎo)致整個(gè)導(dǎo)位板報(bào)廢。本成果可在導(dǎo)位板的出口端（即尺寸要求較嚴(yán)的孔形部件）形成局部復(fù)合材料，即將硬度高、耐磨性好，熱穩(wěn)定性好的陶瓷顆粒與抗氧化性好，并具有一定熱強(qiáng)性的金屬基體通過特殊工藝出口端以鑄造方式形成表面復(fù)合材料，從而大幅度提高導(dǎo)位板使用壽命。該成

本發(fā)明公開了一種用超聲波檢測混凝土結(jié)構(gòu)斜裂縫的方法，首先利用超聲波檢測儀 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的完好區(qū)域進(jìn)行不跨縫的聲時(shí)測量，并計(jì)算出超聲波的聲速值 v、發(fā)射探 頭和接收探頭內(nèi)邊緣間距與超聲波實(shí)際傳播距離之間的差值 a；再跨縫測量。通過逐步 移動(dòng)接收探頭的方式確定最小聲時(shí)值 t，并記錄下此時(shí)發(fā)射探頭與接收探頭的內(nèi)邊緣間 距 l，根據(jù)公式 l’＝l+|a|計(jì)算出此時(shí)的超聲波的實(shí)際傳播距離 l’；利用公式 hc=ν 2t2-l′2/2νtt 計(jì)算出裂縫的深度 hc。本發(fā)明的方法操作簡便，并且誤差較小。

汽車用合金鋼/中碳鋼大方坯高溫力學(xué)性能及斷裂機(jī)理研究：(1)進(jìn)行45、40Cr、40Mn2、42CrMo、20CrMnTi等5個(gè)鋼種連鑄坯的高溫?zé)嵫有约皬?qiáng)度性能實(shí)驗(yàn)及分析；(2)對(duì)5個(gè)鋼種連鑄坯試樣的斷口形貌進(jìn)行掃描電鏡分析；(3)研究5個(gè)鋼種連鑄坯在不同溫度區(qū)間的脆性斷裂機(jī)理。 汽車用合金鋼/中碳鋼大方連鑄坯凝固過程研究：(1)凝固過程數(shù)值模擬，(2)工藝參數(shù)對(duì)鑄坯凝固過程的影響：①鋼水過熱度、拉坯速度、比水量等對(duì)鑄坯凝固過程的影響。②過熱度與拉坯速度的匹配關(guān)系、比水量與拉坯速度關(guān)系。③鑄坯溫度場與凝固坯殼厚度的變化規(guī)律。 汽車用合金鋼/中碳鋼大方坯連鑄二冷系統(tǒng)優(yōu)化研究，結(jié)合二冷配水優(yōu)化計(jì)算結(jié)果與石鋼連鑄機(jī)的實(shí)際情況，按照均勻冷卻原則，進(jìn)行大方坯連鑄二冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。(1)建立二冷配水模型，得出5個(gè)鋼種、2種坯型（300mm×220mm和220mm×180mm）10種工況的二冷區(qū)最佳水量分布與最佳拉速的關(guān)系。結(jié)合過熱度變化對(duì)二冷水量影響，建立二冷配水模型：Qi=A×V2+B×V+C+D×(ΔT-25)；(2)優(yōu)化二冷配水制度；(3)設(shè)計(jì)合理的二冷系統(tǒng)。 汽車用合金鋼/中碳鋼大方連鑄坯冷卻控制軟件研制：(1)運(yùn)用射釘法測定連鑄坯凝固坯殼厚度，并結(jié)合現(xiàn)場測量鑄坯表面溫度，對(duì)所建模型進(jìn)行了雙重驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，所開發(fā)模型具有良好的實(shí)用性和可靠性。(2)根據(jù)大方坯連鑄凝固傳熱數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用Borland Delphi 7.0 編程軟件開發(fā)大方坯連鑄冷卻控制計(jì)算機(jī)模擬軟件。該軟件既可以在冷卻水量一定條件下計(jì)算鑄坯的溫度場分布，又可以在鑄坯目標(biāo)表面溫度條件下計(jì)算所需冷卻水量，為鑄坯質(zhì)量精確控制提供重要的依據(jù)。 項(xiàng)目實(shí)施后，鑄坯等軸晶率達(dá)30％以上的爐次比提高了36％；鋼材低倍合格率由90.07％提高到98.20%，鑄坯外觀合格率由99.7％提高至99.9％，3年的直接經(jīng)濟(jì)效益1954.73萬元。 該項(xiàng)目獲得2006年獲得河北冶金科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。相關(guān)研究內(nèi)容登記計(jì)算機(jī)軟件：汽車用鋼大方坯連鑄二冷控制計(jì)算機(jī)模擬軟件（軟著登字第BJ7314）和大方坯結(jié)晶器溫度場模擬計(jì)算軟件（軟著登字第BJ7373）。 本項(xiàng)目對(duì)于國內(nèi)外鋼廠生產(chǎn)連鑄坯質(zhì)量的改善，具有廣泛的借鑒意義，已推廣至石鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐車間的3臺(tái)方坯鑄機(jī)、萊鋼特鋼大方坯鑄機(jī)、興澄特鋼大方坯鑄機(jī)、邯鋼三煉鋼新板坯鑄機(jī)和新余鋼廠板坯連鑄機(jī)上，應(yīng)用前景廣闊，社會(huì)效益顯著。