CN108678848B - 一种船舶的排气系统及其湿式排气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶的排气系统及其湿式排气装置，其中湿式排气装置连接在船舶的排气系统中，包括主体管、进气管、进水管和排气管，进气管和进水管设置在主体管的第一端面处，排气管设置在主体管的第二端面处，进气管连接在第一排烟管的出口端，进水管连接在海水排舷管的第一出口端，排气管连接在第二排烟管的进口端，排气管上连接第一弯头，第一弯头设置在主体管内，第一弯头的端头开口朝下设置，其中第一弯头的端头开口处的最底端位置处与排气管的中心线之间的距离在排气管的半径与柴油发电机的排气背压的一半之间。本发明不仅有效减少了黑烟的排出，减少对大气硫化物的排放，而且还有效阻止海浪倒灌而影响柴油发电机。

Description

一种船舶的排气系统及其湿式排气装置

技术领域

本发明涉及船舶的排气系统技术领域，尤其涉及一种船舶的排气系统及其湿式排气装置。

背景技术

通常情况下，船舶的柴油发电机的排烟管出口布置在船舶罗经甲板上方并排向大气，但是有一些船舶因为空间和功能性等原因，无法将排烟管出口布置在船舶罗经甲板上方，而需要将排烟管出口布置在船舶的艉部或两舷侧的重载水线附近，如图1所示，该排气系统用于排出柴油发电机100的烟气和冷却海水，包括排烟管200、消音器300、海水排舷管400和截止阀500，其中排烟管200的进口端连接在柴油发电机100上，出口端设置在船舶的艉部或两舷侧处，消音器300连接在排烟管200上，海水排舷管400的进口端连接在柴油发电机100上，出口端设置在船舶的艉部或两舷侧处，截止阀500连接在海水排舷管400上，当柴油发电机100起动时，烟气通过排烟管200内的箭头方向直接在艉部或两舷侧排向大气，通过海底门吸入的海水对柴油发电机100进行冷却后通过海水排舷管400排出。这种方式虽然满足船舶的正常需求，但是却存在以下缺点：(1)如图2所示，当船遇到风浪较大时，在船横倾状态下，海浪会进入排烟管，不易流出，进而会有流入到柴油发电机100的危险；(2)排出的烟会将船外板熏黑，不美观，影响船容船貌；而且烟尘中的硫化物对船员及乘客有一定的危害，污染环境。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺点，本发明提出一种船舶的排气系统及其湿式排气装置，不仅有效减少了黑烟的排出，减少对大气硫化物的排放，而且还有效阻止海浪倒灌而影响柴油发电机。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种湿式排气装置，连接在船舶的排气系统中，所述排气系统包括第一排烟管、第二排烟管和海水排舷管，所述第一排烟管的进口端连接在柴油发电机上，出口端连接在所述湿式排气装置上，所述第二排烟管的进口端连接在所述湿式排气装置上，出口端设置在船舶的舷侧或艉部处，所述海水排舷管的进口端连接在所述柴油发电机上，第一出口端连接在所述湿式排气装置上；其中：所述湿式排气装置包括主体管、进气管、进水管和排气管，其中所述进气管和所述进水管设置在所述主体管的第一端面处，所述排气管设置在所述主体管的第二端面处，所述进气管连接在所述第一排烟管的出口端，所述进水管连接在所述海水排舷管的第一出口端，所述排气管连接在所述第二排烟管的进口端，所述排气管上连接第一弯头，所述第一弯头设置在所述主体管内，所述第一弯头的端头开口朝下设置，其中所述第一弯头的端头开口处的最底端位置处与所述排气管的中心线之间的距离在所述排气管的半径与所述柴油发电机的排气背压的一半之间。

优选地，所述第一弯头的端头开口处的最顶端位置低于在所述排气管的中心线。

优选地，所述进气管的中心线高于所述排气管的中心线。

优选地，所述进气管的最底端高于或平齐所述排气管的最顶端。

优选地，在所述主体管的第一端面或第二端面的底部处上设有放泄阀。

优选地，所述排气管的管径大于或等于所述进气管的管径。

本发明还公开了一种船舶的排气系统，包括第一排烟管、第二排烟管、海水排舷管和上述的湿式排气装置，其中所述第一排烟管的进口端连接在柴油发电机上，出口端连接在所述湿式排气装置上，所述第二排烟管的进口端连接在所述湿式排气装置上，出口端设置在船舶的舷侧或艉部处，所述海水排舷管的进口端连接在所述柴油发电机上，第一出口端连接在所述湿式排气装置上。

优选地，所述海水排舷管还设有第二出口端，所述第二出口端的端头处连接在所述第二排烟管的管路的顶部位置处。

优选地，所述第二排烟管从进口端至出口端的至少部分位置处向下倾斜设置。

优选地，所述第二排烟管的出口端伸出船舶的舷侧或艉部以外。

优选地，所述第二排烟管的出口端的端头处设有向下倾斜的切口，且在所述第二排烟管的出口端的端头处连接防浪盖。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明提出的船舶的排气系统及其湿式排气装置将柴油发电机排出的烟气和排舷海水同时排出至湿式排气装置中，并结合湿式排气装置中的排气管处连接的第一弯头的特定结构设置(端头开口朝下设置，且端头开口处的最底端位置处与排气管的中心线之间的距离在排气管的半径与柴油发电机的排气背压的一半之间)，使得在湿式排气装置的主体管内，烟气能够与海水充分进行融合，通过烟气压力再将烟气与海水同时排出，而在烟气与海水充分融合的过程中，烟气中的硫化物会与海水中的盐反应，实现了对烟气进行除硫处理，与此同时，通过海水的过滤也大大降低了烟气的温度，从而有效减少了黑烟的排出，并大大减少对大气硫化物的排放，绿色环保；而且通过设置湿式排气装置，即使有海浪通过第二排烟管流入时，当海水流入到湿式排气装置时，也会通过烟气压力将装置内的水排出，保证了海水不会倒灌至柴油发电机内，进而有效地阻止海浪倒灌而影响柴油发电机。

在进一步的方案中，排气管的管径大于或等于进气管的管径，减小了排气时的压力，让烟气更容易排出。进一步地，进气管设置在排气管的上方，使得烟气需要排出时能够更加有效地与海水进行融合反应；更进一步地，在主体管的第一端面或第二端面的底部处上设有放泄阀，可以用于检修时，将主体管内的海水排尽。

在更进一步的方案中，海水排舷管的出口端一分为二，其中第一出口端连接至湿式排气装置中以使得一部分排舷海水能够在主体管内与烟气进行融合，对烟气进行第一次过滤；第二出口端连接至第二排烟管的管路的顶部位置处，使得另一部分排舷海水从第二排烟管的管路的顶部位置处流入到第二排烟管内，与融合后的烟气和海水进行再一次的融合，与烟气中的硫化物进一步充分反应融合，对烟气进行第二次过滤，从而更进一步地降低了向大气中排放硫化物，更好地做到了节能减排。

在更进一步的方案中，第二排烟管从进口端到出口端的至少部分向下倾斜设置，一方面，使得湿式排气装置中融合后的烟气和海水更容易排出，且在海水倒灌进入到第二排烟管时更容易通过重力作用排出；另一方面，结合湿式排气装置中的排气管处连接的第一弯头的特定结构设置，可达到一定的虹吸效应，从而降低排气压力，使得排水和排气更加顺畅。更进一步地，第二排烟管的出口端伸出到船舶的舷侧或艉部以外，防止排出的烟气和海水顺着船体流下；而且第二排烟管的出口端的端头处设有向下倾斜的切口，并设置防浪盖，一方面可以使得排出的烟气和海水能够集中排放，另一方面，可以减少船体倾斜时海浪的倒灌。

附图说明

图1是现有技术的船舶的排气系统的结构示意图；

图2是图1的排气系统在船横倾状态下的示意图；

图3是本发明优选实施例的船舶的排气系统的结构示意图；

图4是图3中的湿式排气装置的剖面结构示意图；

图5是图3中的A处的侧面示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

如图3所示，本发明优选实施例的船舶的排气系统用于排出柴油发电机10的烟气和冷却海水，包括第一排烟管20、第二排烟管30、海水排舷管40、湿式排气装置50和消音器60，消音器60连接在第一排烟管20上，第一排烟管20的进口端连接在柴油发动机10上，出口端连接在湿式排气装置50上，第二排烟管30的进口端连接在湿式排气装置50上，出口端设置在船舶的舷侧或艉部处，海水排舷管40的进口端连接在柴油发电机上，第一出口端连接在湿式排气装置50上，第二出口端连接在第二排烟管30的管路上。

结合图4，湿式排气装置装置50包括主体管51、进气管52、进水管53和排气管54，进气管52和进水管53设置在主体管51的第一端面处，排气管54设置在主体管51的第二端面处，进气管52连接在第一排烟管20的出口端处(可以采用法兰连接)，进水管53连接在海水排舷管40的第一出口端，排气管54连接在第二排烟管30的进口端(可以采用法兰连接)，其中排气管54上连接第一弯头541，第一弯头541设置在主体管51内，第一弯头541的端头开口朝下设置，且第一弯头541的端头开口处的最底端位置处与排气管54的中心线之间的间距大于或等于排气管54的半径且小于或等于柴油发电机10的排气背压的一半，也即N/2≤H≤1/2排气背压，N为排气管54的直径，通常情况下柴油发电机10的排气背压为3KPa，而1KPa＝200mm水柱，也即N/2≤H≤300mm；在本实施例中，第一弯头的端头开口处的最底端位置处与主体管51的内壁底端之间的间距为D/4，D为进气管52的直径；其中第一弯头541的端头开口处的最顶端位置低于排气管54的中心线，其中具体在本实施例中，第一弯头541的端头开口处的最顶端位置与排气管54的底端平齐；进气管52的中心线高于排气管54的中心线，具体在本实施例中进气管52的最低点高于排气管54的最高点。

在本实施例中，在海水排舷管40的进口端与第一出口端之间设有第一截止阀42，该第一截止阀42通过连接座板421连接在主体管51的第一端面处的进水管53处，该进水管53上连接第二弯头，第二弯头的端头开口朝下设置；主体管51的第二端面的底部处设有放泄阀55，用于在检修维护时，对主体管51内的残余液体进行排放。排气管54的管径N大于或等于进气管52的管径D，其中第二排烟管30的管径与排气管54的管径相等，第一排烟管20的管径与进气管52的管径相等，在本实施例中，排气管54的管径N比进气管52的管径D大一个管径等级，也即φN≥φD+34mm(φN≥φD+1个常规管径等级)，其中D通常小于等于400mm，N通常小于等于450mm；出口管径变大减小了排气的压力，让烟气更容易排出。

在本实施例中，第二排烟管30从进口端到出口端的部分位置处向下倾斜设置，该倾斜角度在在3～10°之间，本实施例中为5°，通过该倾斜设置，使得海水能够自由向下排出，减少阻力；而且结合湿式排气装置50中的排气管处连接的第一弯头541的特定结构设置，可达到一定的虹吸效应，从而降低排气压力，使得排水和排气更加顺畅。第二排烟管30的出口端伸出船舶的舷侧或艉部以外300mm左右，且在第二排烟管30的出口端的端头处连接不锈钢防浪盖31，并且在第二排烟管30的出口端的端头处设有向下倾斜的切口，从而一方面可以使得排出的烟气和海水能够集中排放，另一方面，可以减少船体倾斜时海浪的倒灌。结合图5，海水排舷管40的第二出口端连接在第二排烟管30管路的顶部位置处，保证排舷海水从第二排烟管30的正上方自上而下流出，且在海水排舷管40的进口端和第二出口端之间设有第二截止阀43。

本发明优选实施例的海水排舷管40的出口端分为两路，即第一出口端和第二出口端，将冷却海水一路排至湿式排气装置50内，另一路排到第二排烟管30上，在本实施例中，第一出口端设置在分支管41上。结合本发明优选实施例中将上述湿式排气装置50安装在柴油发电机10的第一排烟管20上的消音器60后；当起动柴油发电机10时，烟气通过第一排烟管20进入到湿式排气装置50的主体管51内，与此同时，柴油发电机10的一部分排舷海水通过海水排舷管40的第一出口端也进入到湿式排气装置50的主体管51内，在主体管51内烟气中的烟尘和硫化物与排舷海水进行融合，实现对烟气的第一次过滤，通过排气的自身压力，压至湿式排气装置装置50的排气管54，使得混合后的烟气与硫化物流入到第二排烟管30内；柴油发电机10的另一部分排舷海水通过海水排舷管40的第二出口端从第二排烟管30管路的顶部位置处流入到第二排烟管30管路内，使得混合后的烟气与硫化物再次与排舷海水进行融合，实现对烟气的第二次过滤；两次过滤后的烟气和冷却水混合物一同通过第二排烟管30的出口端排至海水中，排出的混合物不再会将船外板熏黑；其中在第二排烟管30的出口端作了削斜处理，焊接了不锈钢防浪盖31，不仅可以减少海浪进入到第二排烟管30，同时也能使得剩余烟气集中排放。

其中在第二排烟管30从进口端到出口端的部分位置处向下倾斜设置，不仅减小湿式排气装置50内的冷却水流出的阻力，而且也使得海浪通过舷侧的第二排烟管30的出口端进入到第二排烟管30时能自由地流出，即使有海浪通过第二排烟管30进入到湿式排气装置50内，也会通过烟气压力排出，进而保证了海水不会倒灌至柴油发电机10内，起到保护柴油发电机10的作用。

综上，本发明优选实施例的船舶的排气系统利用了排舷海水冷却完柴油发电机机组后不直接排舷，而是将一部分海水引至湿式排气装置中，而海水会立刻充满主体管51内的横线位置处(也即图4中与第一弯头541的端头开口处的最顶端位置平齐的横线)处，此时的排气管54完全没入水中，而烟气要排向大气就必须要将海水挤压出去，因此烟气中的颗粒能够完全与海水融合，通过烟气压力，将烟气与海水同时排出，而在烟气与海水充分融合的过程中，烟气中的硫化物(酸性)会与海水中的盐反应(碱性)，也就是酸碱中和，过滤反应后的烟气和冷却海水大部分以硫酸盐的形式一同排向海水中，实现了除硫处理；与此同时，将另一部分海水引至第二排烟管30管路内，使得混合后的烟气与硫化物再次与排舷海水进行融合，进一步实现更深入的除硫处理；通过海水排舷管40的两个出口端排出的海水依次对烟气进行了两次过滤；并且柴油发电机排出的烟气的温度通常在400℃左右，通过海水的过滤降低了烟气的温度，过滤了烟气的杂质。

因此，通过本发明优选实施例的船舶的排气系统可以有效地阻止海浪通过排烟管进入到柴油发电机内，同时通过排舷海水对烟气的两次过滤，大大降低了向大气中排放硫化物，更好地做到了节能减排。而且上述排气系统的制作工艺简单，取材便捷，同时还安装方便，易于清洗维护，可随时拆卸并清洗装置内的灰尘及杂质。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种湿式排气装置，其特征在于，连接在船舶的排气系统中，所述排气系统是一种舷侧或艉部排气系统，包括第一排烟管、第二排烟管和海水排舷管，所述第一排烟管的进口端连接在柴油发电机上，出口端连接在所述湿式排气装置上，所述第二排烟管的进口端连接在所述湿式排气装置上，出口端设置在船舶的舷侧或艉部处，且所述第二排烟管从进口端到出口端的部分位置处向下倾斜设置，所述海水排舷管的进口端连接在所述柴油发电机上，第一出口端连接在所述湿式排气装置上；其中：

所述湿式排气装置由主体管、进气管、进水管和排气管组成，其中所述进气管和所述进水管设置在所述主体管的第一端面处，所述排气管设置在所述主体管的第二端面处，所述进气管连接在所述第一排烟管的出口端，所述进水管连接在所述海水排舷管的第一出口端，所述排气管连接在所述第二排烟管的进口端，所述排气管上连接第一弯头，所述第一弯头设置在所述主体管内，所述第一弯头的端头开口朝下设置，其中所述第一弯头的端头开口处的最底端位置处与所述排气管的中心线之间的距离在所述排气管的半径与所述柴油发电机的排气背压的一半之间。

2.根据权利要求1所述的湿式排气装置，其特征在于，所述第一弯头的端头开口处的最顶端位置低于在所述排气管的中心线。

3.根据权利要求1所述的湿式排气装置，其特征在于，所述进气管的中心线高于所述排气管的中心线。

4.根据权利要求3所述的湿式排气装置，其特征在于，所述进气管的最底端高于或平齐所述排气管的最顶端。

5.根据权利要求1所述的湿式排气装置，其特征在于，所述排气管的管径大于或等于所述进气管的管径。

6.一种船舶的排气系统，其特征在于，所述排气系统是一种舷侧或艉部排气系统，包括第一排烟管、第二排烟管、海水排舷管和权利要求1至5任一项所述的湿式排气装置，其中所述第一排烟管的进口端连接在柴油发电机上，出口端连接在所述湿式排气装置上，所述第二排烟管的进口端连接在所述湿式排气装置上，出口端设置在船舶的舷侧或艉部处，且所述第二排烟管从进口端到出口端的部分位置处向下倾斜设置，所述海水排舷管的进口端连接在所述柴油发电机上，第一出口端连接在所述湿式排气装置上。

7.根据权利要求6所述的船舶的排气系统，其特征在于，所述海水排舷管还设有第二出口端，所述第二出口端的端头处连接在所述第二排烟管的管路的顶部位置处。

8.根据权利要求6所述的船舶的排气系统，其特征在于，所述第二排烟管的出口端伸出船舶的舷侧或艉部以外。

9.根据权利要求6所述的船舶的排气系统，其特征在于，所述第二排烟管的出口端的端头处设有向下倾斜的切口，且在所述第二排烟管的出口端的端头处连接防浪盖。

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