CN108333299A - 一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶主机排放污染物快速精确测试方法及装置，该检测装置包括全流引流管，用于将船舶主机尾气引流下来；温度传感器、压力传感器、皮托管流量计安装在全流引流管上，分别用于检测尾气的温度，压力及流量；气态物测试设备与全流引流管连接，用于检测气态物体积浓度；空气压缩机用于产生高压气并提供空气给与全流引流管相连的稀释器，稀释器将采样后的尾气稀释并保温。颗粒物检测仪从稀释器采样并测量颗粒物的数量与质量浓度。测量数据在适当处理后可得到气态物的质量浓度以及颗粒物的数量浓度。与现有技术相比，本发明具有更贴近船舶实际工况、方法简便、快速精确、适用性广等特点。

Description

一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置及方法
技术领域
本发明涉及船舶主机尾气检测领域，具体涉及船舶主机尾气的常规气态物与颗粒物浓度的检测装置与方法。
背景技术
随着全球贸易的增长以及全球化进程的加快，船舶在世界贸易中占的比例也越来越大，而船舶排放在未来也有逐渐增加的趋势。船舶主机的尾气中主要包括CO、THC、SOX、NOX、颗粒物(PM)等有害污染物。而国内目前还没有对于船舶主机排气污染物的快速检测方法，不能对船舶排放进行有效评估。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速精确的船舶主机排放污染物的快速精确的测试装置及方法，包括常规气态污染物以及颗粒物浓度的检测，可用于未来对船舶污染物的快速检测。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，该装置包括全流引流管，以及与其连接的气体感应计量设备、气态物测试设备、颗粒物测试设备；所述的全流引流管与船舶主机排气管密封连接，将船舶主机尾气引流下来，通过气体感应计量设备探测尾气的温度、压力和流量信息，并传递给气态物测试设备，通过颗粒物测试设备探测颗粒物的数量和质量浓度。测量得到的数据通过合适的处理后可以得到气态污染物的质量浓度、排放因子等以及颗粒物的数量和质量浓度及排放因子。
所述的气体感应计量设备包括温度传感器、压力传感器、皮托管流量计，其中，温度传感器和压力传感器的头部分别与全流引流管相连，尾部数据线与气态物测试设备相连，所述的皮托管流量计的探头与全流引流管相连，后端与气态物测试设备连接。
所述的气态物测试设备为测量一氧化碳体积浓度的非分光红外气体分析仪，测量碳氢化合物体积浓度的氢离子火焰检测仪，测量氮氧化物体积浓度的化学发光检测仪和测量硫氧化物体积浓度的紫外检测仪。
所述的颗粒物测试设备包括空气压缩机、稀释器和颗粒物检测仪(9)，所述的空气压缩机与稀释器相连。所述的稀释器的采样探头与全流引流管连接，稀释器的出口与颗粒物检测仪相连。
所述的颗粒物检测仪为美国TSI公司EEPS3090。
所述的装置还包括环境温度湿度传感器，安装在不受主机排气管影响的位置，其尾部数据线与气态物测试设备连接，用于测量当前环境温度及湿度。
使用上述装置进行船舶主机排放污染物快速精确测试的方法，包括以下步骤：
a、通过全流引流管将船舶主机尾气引流下来，皮托管流量计测量尾气排气流量，温度传感器、压力传感器测量尾气温度、压力，并将流量、温度和压力信息输送至气态物测试设备，同时通过气态物测试设备测试尾气中污染物的体积浓度；
b、环境温湿度传感器探测当前环境的温度湿度信息，并输送到气态物测试设备；
c、根据步骤b测得的当前环境温湿度修正参数，将步骤a测得的尾气温度及压力下的尾气排气流量换算成标准状态下的排气流量，然后查询标准状态下污染气体的密度，结合步骤a中气态物测试设备测量出来的气态污染物物体积浓度，即可算出气态污染物的质量浓度以及排放因子；
d、空气压缩机产生高压空气并提供给稀释器后，稀释器将采样后的尾气稀释，通过颗粒检测仪中的静电低压撞击器给颗粒物充电，然后不同尺寸的颗粒物附着在不同的通道上，通过统计每个通道的电量计算不同尺寸颗粒物的数量和质量浓度，再结合稀释器的稀释倍数以及标准状态下的体积流量，即可算出颗粒物的总量。
所述的稀释器将采样的尾气稀释，并且在稀释过程中对采样的尾气加热，保持温度在100℃以上。
气态污染物测量原理如下：通过皮托管流量计测量排气流量，温度传感器与压力传感器测量排气温度、压力，气态物测试设备分别使用非分光红外法(NDIR)测量一氧化碳(CO)体积浓度，使用氢离子火焰检测法(FID)测量碳氢化合物(THC)体积浓度，使用化学发光检测法(CLD)测量氮氧化物(NOx)体积浓度，使用紫外检测法(UV)测量硫氧化物(SOx)体积浓度。在后续的数据处理中，根据当前环境温湿度修正参数，将该排气温度与压力下的流量换算成标准状态下的排气流量，然后查询标准状态下污染气体的密度，结合测量出来的气态污染物物体积浓度，即可算出气态污染物的质量浓度以及排放因子等。
颗粒物测量原理如下：空气压缩机产生高压空气并提供给稀释器，使用稀释器将采样后的尾气稀释约64倍后，通过颗粒物测试仪中的静电低压撞击器给颗粒物充电，然后不同尺寸的颗粒物附着在不同的通道上，通过统计每个通道的电量计算不同尺寸颗粒物的数量。结合稀释器的稀释倍数以及标准状态下的体积流量，即可算出颗粒物的总量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明中，测试的时候不需要搭建台架，可以直接在船上进行测试，更接近船舶实际工况，可保证其测量结果的高准确性；
二、本发明中，测试手段方便快速，气态物浓度、颗粒物浓度、尾气温度、压力、流量可直接测得，耗时少，效率高；
三、本发明中，测试方法适用范围广，可用于船舶尾气中不同污染物组份的测定，不受组份限制；
附图说明
图1为本发明一种船舶主机排放污染物快速精确测试方法的示意图；
图中标识所示：
1、全流引流管，2、温度传感器，3、压力传感器，4、皮托管流量计，5、气态物测试设备，6、环境温湿度传感器，7、空气压缩机，8、稀释器，9、颗粒物测试仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置及方法，如图1所示，所述装置由全流引流管1、温度传感器2、压力传感器3、环境温湿度传感器6、皮托管流量计4、气态物测试设备5、空气压缩机7、稀释器8、颗粒物测试仪9。装置的连接过程及方式如下：首先制作与船舶主机排气管的直径相同的全流引流管1，全流引流管1与主机排气管密封连接，将皮托管流量计4、温度传感器2、压力传感器3与全流引流管1连接，后端数据线与气态物测试设备5连接，将气态物测试设备5的采样探头放入到全流引流管1中进行采样；环境温湿度传感器6放在主机排气管附近且不受排气管影响的位置，将后端数据线与气态物测试设备5连接；将稀释器8的采样探头放入到全流引流管1中进行采样，空气压缩机7出口与稀释器8的另一个入口连接，稀释器8出口与颗粒物测试设备9连接。
测试过程如下：
a、将各测试设备连接完成之后，对常规气态物测试设备5以及颗粒物测试仪9进行标定，标定完成后即可以对船舶主机的尾气进行检测。
b、通过全流引流管1将船舶主机尾气引流下来，皮托管流量计4测量尾气排气流量，温度传感器2、压力传感器3测量尾气温度、压力，并将流量、温度和压力信息输送至气态物测试设备5，同时通过气态物测试设备5测试尾气中污染物的体积浓度；
b、环境温湿度传感器6探测当前环境的温度湿度信息，并输送到气态物测试设备5；
c、根据步骤b测得的当前环境温湿度修正参数，将步骤a测得的尾气温度及压力下的尾气排气流量换算成标准状态下的排气流量，然后查询标准状态下污染气体的密度，结合步骤a中气态物测试设备5测量出来的气态污染物物体积浓度，将各气态物的体积浓度乘以排气流量后即可算出气态污染物的质量浓度，再乘以该污染物在此状态下的密度可算出该气态物的质量排放率，将某一工况下的气态污染物的质量排放率除以该工况时间并求平均值后可算出该气态污染物基于时间的排放因子，同理可算出基于距离、基于油耗、基于功率的排放因子。
d、根据EEPS3090颗粒检测仪9测得的颗粒物的数量和质量浓度，分别乘以稀释器8的稀释倍数以及标准状态下的排气体积流量，即可算出颗粒物的数量排放率及质量排放率，将某一工况下颗粒物的质量排放率除以该工况时间并求平均值后可算出颗粒物基于时间的排放因子，同理可算出基于距离、基于油耗、基于功率的排放因子。
上述检测中，可以直接测出来的有各气态物浓度，颗粒物浓度，尾气温度，尾气压力，尾气流量，可以通过计算得出来的数据有气态物以及颗粒物在某一工况下质量排放率及基于不同因素的排放因子。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，该装置包括全流引流管(1)，以及与其连接的气体感应计量设备、气态物测试设备(5)、颗粒物测试设备；所述的全流引流管(1)与船舶主机排气管密封连接，将船舶主机尾气引流下来，通过气体感应计量设备探测尾气的温度、压力和流量信息，并传递给气态物测试设备(5)，通过颗粒物测试设备探测颗粒物的数量和质量浓度。
2.根据权利要求1所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，所述的气体感应计量设备包括温度传感器(2)、压力传感器(3)、皮托管流量计(4)，其中，温度传感器(2)和压力传感器(3)的头部分别与全流引流管(1)相连，尾部数据线与气态物测试设备(5)相连，所述的皮托管流量计(4)的探头与全流引流管(1)相连，后端与气态物测试设备(5)连接。
3.根据权利要求2所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，所述的气态物测试设备(5)为测量一氧化碳体积浓度的非分光红外气体分析仪，测量碳氢化合物体积浓度的氢离子火焰检测仪，测量氮氧化物体积浓度的化学发光检测仪和测量硫氧化物体积浓度的紫外检测仪。
4.根据权利要求1所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，所述的颗粒物测试设备包括空气压缩机(7)、稀释器(8)和颗粒物检测仪(9)，所述的空气压缩机(7)与稀释器(8)相连，所述的稀释器(8)的采样探头与全流引流管(1)连接，稀释器(8)的出口与颗粒物检测仪(9)相连。
5.根据权利要求4所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，所述的颗粒物检测仪(9)为美国TSI公司EEPS3090。
6.根据权利要求1所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试装置，其特征在于，所述的装置还包括环境温度湿度传感器(6)，其尾部数据线与气态物测试设备(5)连接，用于测量当前环境温度及湿度。
7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的装置进行船舶主机排放污染物快速精确测试的方法，包括以下步骤：
a、通过全流引流管(1)将船舶主机尾气引流下来，皮托管流量计(4)测量尾气排气流量，温度传感器(2)、压力传感器(3)测量尾气温度、压力，并将流量、温度和压力信息输送至气态物测试设备(5)，同时通过气态物测试设备(5)测试尾气中污染物的体积浓度；
b、环境温湿度传感器(6)探测当前环境的温度湿度信息，并输送到气态物测试设备(5)；
c、根据步骤b测得的当前环境温湿度修正参数，将步骤a测得的尾气温度及压力下的尾气排气流量换算成标准状态下的排气流量，然后查询标准状态下污染气体的密度，结合步骤a中气态物测试设备(5)测量出来的气态污染物物体积浓度，即可算出气态污染物的质量浓度以及排放因子；
d、根据颗粒物检测仪(9)测得的颗粒物的数量和质量浓度，结合稀释器(8)的稀释倍数以及标准状态下的体积流量，即可算出颗粒物的总量。
8.根据权利要求7所述的一种船舶主机排放污染物快速精确测试方法，其特征在于，所述的空气压缩机(7)产生高压空气并提供给稀释器(8)后，稀释器(8)将采样后的尾气稀释并加热保温，通过颗粒检测仪(9)中的静电低压撞击器给颗粒物充电，然后不同尺寸的颗粒物附着在不同的通道上，通过统计每个通道的电量计算不同尺寸颗粒物的数量和质量浓度。
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