CN110668520A - 电解法船舶压载水管理系统的除氢方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种电解法船舶压载水管理系统的除氢方法和装置，该方法包括步骤旋流分离和三级液位控制；该装置包括密闭的罐体，在其上部设有切向的进液口，在罐体的顶部和底部分别设有氢气出口和出液口，该出液口通过加药泵与压载水主管路连接，在罐体内装有搅拌器和液位开关。在该液位开关上设有低液位、高液位和超高液位三个检测点。本发明的优点是：通过强制搅动，使进入除氢单元的电解产生的气液混合物形成旋流，在离心力的作用下，实现次氯酸溶液与氢气的分离；同时采取三个液位的控制方式，实现加药和除氢过程；通过鼓风机稀释分离出来的氢气，并排放至安全区域。次氯酸钠溶液通过加药泵加注到主管路。该装置具有体积小，除氢效率高，运行稳定的特点。

Description

电解法船舶压载水管理系统的除氢方法和装置
技术领域
本发明涉及一种适用于电解法船舶压载水管理系统的除氢方法和装置。
背景技术
为了有效地控制和管理船舶压载水排放引起的外来物种入侵，病原体传播导致的环境、人类健康、财产及资源方面损害，国际海事组织（IMO）于2004 年通过了《 国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》，并于2017 年9 月8 日正式生效。电解法船舶压载水处理技术是目前压载水处理主流技术，其利用电解海水产生的次氯酸钠对压载水携带的浮游动植物和细菌进行灭活。但在产生次氯酸钠的同时，会产生副产物氢气，影响船舶安全运行。
目前电解法压载水管理系统的除氢技术主要有两种：重力沉降和旋流分离器。重力沉降是指在除氢罐中静置气液混合物，使得低密度氢气从次氯酸钠溶液中自然分离出来，然后用将氢气稀释至安全浓度范围并排出舷外。该技术需要一定的静置时间，才能使氢气从溶液中分离出来，这就造成了除氢罐体积较大，实船安装难度较大。旋流分离器是使气液混合物以较高的流速在分离器内旋转运动，在离心力作用下，重组分次氯酸钠水溶液沿筒壁运动，并在筒芯形成负压，从而使氢气从溶液中分离出来。在实际航行中，船舶会出现横向摇摆和前后倾斜，会影响旋流分离器内气液混合物的运动曲线，造成分离出来的氢气与溶液的二次混合，除氢效率大幅下降。在处理较大流量气液混合物时，由于水力停留时间较短，可能发生液体从出气口溢出的现象，除氢稳定性差，对船舶正常运行造成不利影响。
发明内容
本发明的目的就是提供一种电解法船舶压载水管理系统的除氢方法和装置，以解决现有技术存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种电解法船舶压载水管理系统的除氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）旋流分离：电解法船舶压载水管理系统电解产生的气液混合物切向进入罐体，产生旋流，同时利用搅拌器，强制搅动气液混合物，加强气液分离；
（2）三级液位控制：用液位开关检测当罐体内液位，当液位达到设定的低液位检测点L时，向罐体内加入稀释空气，开始稀释罐体内的氢气，稀释空气的进气量由电解过程产生的氢气量决定，将氢气浓度稀释至爆炸极限（4%，体积浓度)以下后排放；当罐体内液位到达设定的高液位检测点H时，将罐体内的电解液加注到压载水主管路，当罐体内的液位低于该低液位检测点L时，停止加药；当罐体内的液位触及设定的超高液位检测点HH时，系统将停机，以防止液体从稀释氢气出口溢出。
以及，一种实施所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢方法的装置，包括密闭的罐体，在其上部设有切向的进液口，在该罐体的顶部和底部分别设有氢气出口和出液口，该出液口通过加药泵与压载水主管路连接，其特征在于，在所述的罐体内装有搅拌器和液位开关，在该液位开关的底部和上部分别设有低液位检测点和高液位检测点，在该罐体的顶部设有用于与鼓风机连接的稀释空气入口；在该稀释空气入口和出液口分别装有自动阀门。
本发明的优点是：通过强制搅动，使进入除氢单元的电解产生的气液混合物形成旋流，在离心力的作用下，实现重组分的次氯酸溶液与轻组分的氢气之间的分离；同时采取高液位排液，低液位排气的控制方式，实现加药和除氢过程；通过鼓风机稀释分离出来的氢气，并排放至安全区域。次氯酸钠溶液通过加药泵加注到主管路。该装置具有体积小，除氢效率高，运行稳定的特点。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图。
附图标记说明： 1. 进液口， 2. 搅拌器， 3. 变频电机，4. 液位开关，
5. 液位计，6. 稀释空气入口，7. （稀释）氢气出口，8. 气液分离阀，9. 加药泵，10.出液口，11. 气动阀，12. 气动阀，13. 压载水主管路，14. 罐体。
具体实施方式
参见图1，本发明一种电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，包括密闭的罐体14，在其上部设有切向的进液口1，在该罐体14的顶部和底部分别设有氢气出口7和出液口10，该出液口10通过加药泵9与压载水主管路13连接，其特征在于，在所述的罐体14内装有搅拌器2和液位开关4，所述搅拌器2的转轴与安装在罐体14顶端的变频电机3的输出轴连接。在该液位开关4的底部和上部分别设有低液位检测点L和高液位检测点H。在该高液位检测点H的上方设有超高液位检测点HH，用于停机控制，防止液体溢出罐体。在该罐体14的顶部设有用于与鼓风机连接的稀释空气入口6；在该稀释空气入口6和出液口10分别装有自动阀门11和12，该自动阀门11和12采用气动阀，也可采用电动阀。在所述罐体14的侧面装有液位计5。在所述的氢气出口7装有气液分离阀8。
本发明的除氢方法（亦为上述装置的工作过程）是：电解法船舶压载水管理系统电解产生的气液混合物从进液口1切向进入除氢单元的罐体14，同时启动搅拌器2，使气液混合物强制旋流；当罐体14内液位达到液位开关4的低液位检测点L时，稀释空气入口6的气动阀12开启，开始稀释罐体内的氢气，稀释空气的进气量由电解过程产生的氢气量决定，将氢气浓度稀释至爆炸极限（4%，体积浓度)以下，经过汽水分离阀8后，通过氢气出口7进入外部除氢管路排至船舶安全区域；当罐体14内液位到达液位开关4的高液位检测点H时，出液口10处的气动阀11打开，加药泵9开始将除氢后的电解液加注到压载水主管路13。罐体14内的液位可以通过液位计5实时监测。如果罐体14内的液位触及液位开关4的超高液位检测点HH时，为防止液体从稀释氢气出口中溢出，系统将停机，系统停止运行后，至少继续鼓入空气3分钟，以吹扫罐体14内残存的氢气。当罐体14内的液位低于液位开关4的低液位检测点L时，加药泵9停止工作，该加药泵9的流量根据电解法船舶压载水管理系统的电解槽流体流量设定（属于常规技术）。
本发明的搅拌器2、液位开关4、液位计5及罐体14等与耐次氯酸接触的部件均采用耐次氯酸腐蚀的材质（如钛、聚氯乙烯或聚四氟乙烯等）。

Claims (9)

1.一种电解法船舶压载水管理系统的除氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
旋流分离：电解法船舶压载水管理系统电解产生的气液混合物切向进入罐体，产生旋流，同时利用搅拌器，强制搅动气液混合物，加强气液分离；
三级液位控制：用液位开关检测当罐体内液位，当液位达到设定的低液位检测点L时，向罐体内加入稀释空气，开始稀释罐体内的氢气，稀释空气的进气量由电解过程产生的氢气量决定，将氢气浓度稀释至爆炸极限以下后排放；当罐体内液位到达设定的高液位检测点时，将罐体内的电解液加注到压载水主管路，当罐体内的液位低于该低液位检测点时，停止加药；当罐体内的液位触及设定的超高液位检测点时，系统将停机，以防止液体从稀释氢气出口溢出。
2.根据权利要求1所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，排放稀释的氢气时经过汽水分离阀进行分离后，经过外部除氢管路排至船舶安全区域。
3.根据权利要求1所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢方法，其特征在于，所述的步骤（2）中系统停机后，至少继续鼓入空气3分钟，以吹扫罐体14内残存的氢气。
4.一种实施权利要求1所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢方法的装置，包括密闭的罐体（14），在其上部设有切向的进液口（1），在该罐体（14）的顶部和底部分别设有氢气出口（7）和出液口（10），该出液口（10）通过加药泵（9）与压载水主管路（13）连接，其特征在于，在所述的罐体（14）内装有搅拌器（2）和液位开关（4），在该液位开关（4）的底部和上部分别设有低液位检测点（L）和高液位检测点（H），在该罐体（14）的顶部设有用于与鼓风机连接的稀释空气入口（6）；在该稀释空气入口（6）和出液口（10）分别装有自动阀门（11、12）。
5.根据权利要求4所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，其特征在于，在所述罐体（14）的侧面装有液位计（5）。
6.根据权利要求4所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，其特征在于，所述搅拌器（2）的转轴与安装在罐体（14）顶端的变频电机（3）的输出轴连接。
7.根据权利要求4所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，其特征在于，在所述的氢气出口（7）装有气液分离阀（8）。
8.根据权利要求4所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，其特征在于，所述的自动阀门（11、12）采用气动阀。
9.根据权利要求4所述的电解法船舶压载水管理系统的除氢装置，其特征在于，在所述的高液位检测点（H）的上方设有超高液位检测点（HH），用于停机控制，防止液体溢出罐体。
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