CN103706287B - 一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统，包含气源系统和配气系统；气源系统包含高压气体钢瓶，空气压缩机，减压阀，压力表和气体管路；配气系统包含入口接口，入口球阀，流量计，三通卡套接头，单向阀，气体混合器，出口球阀，出口接口，压力表和气体管路；高压气体钢瓶和空气压缩机分别连接气体管路；再分别经过减压阀、入口接口、入口球阀、流量计，通过三通卡套接头分成两个支路，一个经过单向阀后连接气体混合器，再通过出口球阀和出口接口导出，另一个经过单向阀后直接通过出口球阀和出口接口导出。本发明提供的动态配气系统能够针对船舶尾气处理试验的配气特点，持续稳定地输出模拟船舶尾气，操作方便，配比准确。

Description

一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统

技术领域

本发明涉及一种动态配气系统，具体地，涉及一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统。

背景技术

随着世界经济贸易的持续发展，国际物流扮演着越来越重要的角色。在诸多运输方式之中，远洋船舶更是因为安全、低价和运量大等优点，成为国际物流中最为普遍的运输方式。但是远洋船舶多使用劣质重油作为燃料，其排放的船舶尾气更是不同于汽车尾气，含有更高的氮氧化物和硫氧化物，肆意排放不仅会对大气和水体造成严重的污染，而且会对海洋生物的生活环境造成严重的破坏。在一些港口城市等船舶流量大的人口密集区，船舶尾气更是加重了当地的大气污染，危害到了人们的身体健康。

因此，亟待解决船舶尾气造成的环境污染，尽快研究出一套实用有效的能够处理船舶尾气的技术方案也成了当务之急。目前很多科研院所和企业都加入了研发船舶尾气处理设备的行列，在进行船舶尾气处理的相关试验中，我们发现如何有效地配制模拟船舶尾气，对于我们加快研发和试验进程尤为重要。不同于一般的配气环境要求，由于船舶尾气中SO_X和NO_X的含量较大，因此对配气设备的耐腐蚀性以及气密性要求较高。同时如何方便地调节模拟尾气中各组分的含量有针对性地展开相关试验，并能够持续稳定准确地供应较大量的模拟船舶尾气也是设计该款配气设备必须解决的问题。

获得模拟船舶尾气我们有两种途径：一种是与专业的气体公司合作，通过厂家直接按照给定的要求配制标准气体；另一种就是通过自己设计的配气设备，在实验室的条件下，自己配制所需的模拟船舶尾气。前者虽然看上去更专业一些，但是成本过高，非常不经济。并且很难持续稳定地为尾气处理试验供应大流量尾气。另外，由于船舶尾气中含有较大量的NO，化学性质非常活泼，在以空气作为稀释气的模拟船舶尾气中，很容易与氧气发生反应，影响既定的模拟船舶尾气组分含量。很显然选择后者是合适的。

针对船舶尾气处理的试验，市场上现有的配气装置存在着诸多的不足。例如，无法长时间持续提供大流量，设备防腐性能不好，对船舶尾气中当氧化物和硫氧化物的针对性不够好，同时价格昂贵。

开发出一款适用于模拟船舶尾气的配气装置，能够快速准确地配比多组份气体，并达到预期的模拟效果，就成为了当务之急。这也对开展研发处理船舶尾气的科研工作，准确地测试船舶尾气处理设备的脱硫脱硝性能有着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模拟船舶尾气、基于动态配气法的配气装置，针对市场上现有配气装置的不足，以及所要配制的模拟船舶尾气的特点，能够做到有效防止船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物对配气设备的腐蚀，为试验安全提高了气密性，方便调节各原料气的流量以配制不同比例的模拟船舶尾气，并能够持续稳定供应较大流量的模拟船舶尾气以进行船舶尾气处理试验。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，该系统包含气源系统和配气系统；所述的气源系统包含高压气体钢瓶，空气压缩机，减压阀，压力表以及气体管路；所述的配气系统包含入口接口，入口球阀，流量计，三通卡套接头，单向阀，气体混合器，出口球阀，出口接口，压力表以及气体管路；所述的入口接口和出口接口均包括快拧接头、内丝六角棒和外丝转卡套接头三个组成部分。所述高压气体钢瓶和空气压缩机分别连接气体管路；所述的气体管路的另一端分别都依次经过减压阀、入口接口、入口球阀、流量计，再通过三通卡套接头分别分成两个支路，一个支路经过单向阀后连接气体混合器，再通过出口球阀和出口接口导出配气系统，另一个支路经过单向阀后直接通过出口球阀和出口接口导出配气系统。导出配气系统的气体可输入船舶尾气处理设备中。

单向阀用于防止气体逆流。而入口球阀则可以控制入口气流的通断，再进入流量计，通过流量计调节气流大小。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的高压气体钢瓶包含SO₂高压钢瓶、NO₂高压钢瓶和NO高压钢瓶。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的高压气体钢瓶和空气压缩机分别连接气体管路，共导出四路气体。空气压缩机压缩后的压力空气作为稀释气导入到配气系统中。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的压力表分别安装在减压阀前和减压阀后的气体管路，以及气体混合器和出口球阀之间的气体管路上。混合气体的出口压力可以通过压力表实时显示。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的气体混合器，其内腔中设有多重闸板，用于使气体混合。多重闸板对各路气流能够进行多次分割、移位以达到混合均匀的目。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的流量计为转子流量计，通过转子流量计上的针阀可以调节气流大小。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的配气系统有五个出口，一个出口输出混合气体，其余出口分别输出SO₂、NO₂、NO和空气；所述的出口分别设有出口球阀和出口接口。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的出口球阀和配气系统的入口球阀能够分别控制气流通断。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的配气系统，其五个出口能够通过气体管路分别通入船舶尾气处理设备中，在所述的出口和船舶尾气处理设备之间的气体管路上还设有鼓风机，在模拟船舶尾气进入船舶尾气处理设备之前进一步稀释，有助于增加尾气处理设备的脱硫脱硝效率。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的出口，其中分别输出SO₂、NO₂、NO和空气的四路纯气，均分别经过出口球阀和出口接口导出配气系统，能够同时对不同单组分气体进行尾气处理试验。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的系统可根据船舶尾气处理的试验要求，控制入口球阀、出口球阀的通断来选择不同的出口气体形态，最终导入到船舶尾气处理设备中，来进行相关的试验。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的系统，整套设备管路和阀件采用316不锈钢材质，能够有效的防止模拟船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物对系统的腐蚀。该系统可根据配气量的不同，灵活选择不锈钢卡套管的直径大小。

上述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其中，所述的系统，还可根据实际模拟船舶尾气的需求进行增加和删减气源系统及配气系统的管路数目，以实现灵活缩放，便于模拟不同组份的船舶尾气。

本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统具有以下优点：

（1）基于动态配气法原理，可为船舶尾气处理试验，持续稳定地供应较大流量的模拟船舶尾气。

（2）采用316不锈钢材质，克服了现有大部分配气系统的防腐性能的不足，有效防止模拟船舶尾气对配气系统管路及阀件的腐蚀。

（3）管路连接采用使用卡套式连接及专门的不锈钢卡套管，连接牢固，气密性好。

（4）可根船舶尾气处理试验的要求，方便地调节各路原料气流量的大小，配制不同含量的模拟船舶尾气。

（5）可以方便地更改、增加和删减气体管路，改变模拟船舶尾气的组分，实现船舶尾气处理试验的灵活性。

附图说明

图1为本发明的用于模拟船舶尾气的动态配气系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，包含气源系统和配气系统。

气源系统包含高压气体钢瓶，空气压缩机1，减压阀5，压力表12以及气体管路。空气压缩机1为福建巨霸机械有限公司生产的Y2K-1型号，高压气体钢瓶提供高压纯气，为上海迈拓尔特种气体有限公司提供的99.9%纯度的气体。

配气系统包含入口接口6，入口球阀7，流量计8，三通卡套接头9，单向阀10，气体混合器11，出口球阀13，出口接口14，压力表12以及气体管路。入口接口和出口接口均包括快拧接头、内丝六角棒和外丝转卡套接头三个组成部分。

高压气体钢瓶包含SO₂高压钢瓶4、NO₂高压钢瓶3和NO高压钢瓶2。高压气体钢瓶和空气压缩机1分别连接气体管路，共导出四路气体。空气压缩机1压缩后的压力空气作为稀释气导入到配气系统中。

气体管路的另一端分别都依次经过减压阀5、入口接口6、入口球阀7、流量计8，再通过三通卡套接头9分别分成两个支路，一个支路经过单向阀10后连接气体混合器11，再通过出口球阀13和出口接口14导出配气系统，另一个支路经过单向阀10后直接通过出口球阀13和出口接口14导出配气系统。入口球阀7控制气路的通断。流量计8作为调节和监控气体流量的元件，为常州双环热工仪表有限公司生产的DK800-6F防腐型转子流量计，精度等级为2.5，范围度为10：1。量程的选择可以参考下式，设原料气含量为x（单位ppm），混合气流量为Q（单位L/h），量程上限值为X上（单位L/h），量程下限值为X下（单位L/h），有

（a）

当然所求出的量程上下限值只是推荐值，还需要据此选取厂家生产型号中最靠近该推荐值的量程。

气体混合器11内腔中设有多重闸板，用于使气体混合。四种组分的气体在气体混合器中，利用高速射流卷吸效应使之混合，加之气体混合器11内固定管路及多重闸板对气流进行多次分割、移位以达到完全混合的目的。

配气系统有五个出口，一个出口输出混合气体，其余出口分别输出SO₂、NO₂、NO和空气。各出口分别设有出口球阀13和出口接口14。

配气系统的五个出口能够通过气体管路分别通入船舶尾气处理设备中，在出口和船舶尾气处理设备之间的气体管路上还设有鼓风机15，在模拟船舶尾气进入船舶尾气处理设备之前进一步稀释，有助于增加尾气处理设备的脱硫脱硝效率。

出口中分别输出SO₂、NO₂、NO和空气的四路纯气，分别经过出口球阀13和出口接口14导出配气系统。设计纯气出口的目的，主要是从可以同时对不同单组分气体进行尾气处理试验的角度考虑。

单向阀10用于防止气体逆流。入口球阀7则可以控制入口气流的通断，再进入流量计8，该流量计8为转子流量计，通过转子流量计上的针阀可以调节气流大小。出口球阀13和入口球阀7一样，能够分别控制气流通断。

压力表12分别安装在减压阀5前和减压阀5后的气体管路，以及气体混合器11和出口球阀13之间的气体管路上。即，三组原料气由各自的高压钢瓶提供，经带有前后压力表12的减压阀5减压后导入到动态配气系统。而混合气体的出口压力可以通过压力表12实时显示。

本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，可根据船舶尾气处理的试验要求，控制入口球阀7、出口球阀13的通断来选择不同的出口气体形态，最终导入到船舶尾气处理设备中，来进行相关的试验。还可根据实际模拟船舶尾气的需求进行增加和删减气源系统及配气系统的管路数目，以实现灵活缩放，便于模拟不同组份的船舶尾气。整套设备管路和阀件采用316不锈钢材质，能够有效的防止模拟船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物对系统的腐蚀。该系统可根据配气量的不同，灵活选择不锈钢卡套管的直径大小。

本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，针对船舶尾气氮氧化物和硫氧化物含量多的特点，容易造成设备的腐蚀，该系统设备采用316材质，气体由高压气体钢瓶经减压阀5导入到配气系统，进入配气系统后，由入口球阀7控制入口气流的通断，再流经流量计8，并由与流量计8配套的针阀调节气体流量的大小，流出流量计8后气流分成两路，一路经单向阀10后作为纯气，由出口球阀13控制纯态气体的输出，一路作为原料气或者稀释气经单向阀10后进入气体混合器11，经过气体混合器11内腔及其腔内的多重闸板对各路气流的多次分割、移位以达到混合均匀的目的，之后由出口球阀13控制混合气体的输出。

本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，综合诸多动态配气法的适用领域，以及模拟船舶尾气的气体特点，决定采用高压钢瓶及空气压缩机11作为气源，经过严格校准的流量计8作为调节和监控气体流量的元件的动态配气法。同时采用不锈钢316材质提高其防腐性能，使用卡套式连接及专门的不锈钢卡套管提高连接的牢固性和气密性。

本发明提供的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，不仅能够准确地模拟出含有多种氮氧化物和硫氧化物的船舶尾气，而且针对船舶尾气中氮氧化物和硫氧化物含量多的特点，加强了配气管路的防腐性能，另外管路的设计考虑到了船舶尾气试验对气体流量需求大，时间较长的特点，能够持续较长时间供应大流量的模拟船舶尾气。满足了船舶尾气试验对模拟尾气的多种需求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，该系统包含气源系统和配气系统；

所述的气源系统包含高压气体钢瓶，空气压缩机（1），减压阀（5），压力表（12）以及气体管路；

所述的配气系统包含入口接口（6），入口球阀（7），流量计（8），三通卡套接头（9），单向阀（10），气体混合器（11），出口球阀（13），出口接口（14），压力表（12）以及气体管路；所述的入口接口（6）和出口接口（14）均包括快拧接头、内丝六角棒和外丝转卡套接头三个组成部分；

所述高压气体钢瓶和空气压缩机（1）分别连接气体管路；

所述的气体管路的另一端分别都依次经过减压阀（5）、入口接口（6）、入口球阀（7）、流量计（8），再通过三通卡套接头（9）分别分成两个支路，一个支路经过单向阀（10）后连接气体混合器（11），再通过出口球阀（13）和出口接口（14）导出配气系统，另一个支路经过单向阀（10）后直接通过出口球阀（13）和出口接口（14）导出配气系统；

所述的系统，其中的管路和阀件采用316不锈钢材质。

2.如权利要求1所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的高压气体钢瓶包含SO₂高压钢瓶（4）、NO₂高压钢瓶（3）和NO高压钢瓶（2）。

3.如权利要求2所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的高压气体钢瓶和空气压缩机（1）分别连接气体管路，共导出四路气体。

4.如权利要求1所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的压力表（12）分别安装在减压阀（5）前和减压阀（5）后的气体管路，以及气体混合器（11）和出口球阀（13）之间的气体管路上。

5.如权利要求4所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的气体混合器（11），其内腔中设有多重闸板，用于使气体混合。

6.如权利要求1所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的流量计（8）为转子流量计。

7.如权利要求1所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的配气系统有五个出口，一个出口输出混合气体，其余出口分别输出SO₂、NO₂、NO和空气；所述的出口分别设有出口球阀（13）和出口接口（14）。

8.如权利要求7所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的出口球阀（13）和配气系统的入口球阀（7）能够分别控制气流通断。

9.如权利要求7所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的配气系统，其五个出口能够通过气体管路分别通入船舶尾气处理设备中，在所述的出口和船舶尾气处理设备之间的气体管路上还设有鼓风机（15）。

10.如权利要求9所述的用于模拟船舶尾气的动态配气系统，其特征在于，所述的出口，其中分别输出SO₂、NO₂、NO和空气的四路，均分别经过出口球阀（13）和出口接口（14）导出配气系统，能够同时对不同单组分气体进行尾气处理试验。