CN113267392A - 一种船舶废气排放监测系统及其控制方法 - Google Patents

一种船舶废气排放监测系统及其控制方法 Download PDF

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冀青鹏
李珂
苏畅
陈秋燕
涂世恩
陆颖
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Abstract

本申请公开了一种船舶废气排放监测系统及其控制方法,涉及船舶废气排放技术领域,用于解决现有技术中船舶中的废气排放检测系统的检测精度低的问题。本申请提供的船舶废气排放监测系统包括依次连接的采样模块、处理模块和浓度检测模块,其中,所述采样模块采集船舶排放的气态污染物,所述处理模块对所述气态污染物进行处理,使所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度以获得待检测气体,所述浓度检测模块检测所述待检测气体中各种气体的浓度参数。本申请提供的船舶废气排放监测系统及其控制方法用于检测船舶的废气排放情况。

Description

一种船舶废气排放监测系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及船舶废气排放技术领域,尤其涉及一种船舶废气排放监测系统及其控制方法。
背景技术
目前中国港口远洋船舶主要采用重油为燃料,其含硫率为2.8%~3.5%,部分高达4.5%,加之缺乏严格的发动机排放标准,导致船舶污染排放影响日益凸显。船舶排放的烟气中所含的柴油颗粒物、氮氧化物、硫氧化物严重威胁人类健康。港口船舶污染排放已成为继机动车尾气污染、工业企业排放之后第三大大气污染来源。
为了控制船舶废气排放对环境和身体的影响,首先应该清楚的了解船舶废气中的气态污染物的成份和含量,进而及时发现船舶废气排放过程中出现的问题。
现有技术中的船舶废气排放监测系统,当气态污染物经过船舶废气排放监测系统中的管道流入到气体室之前,气态污染物在管道内流动时,气态污染物会与管道周围的空气进行热量传递,使得气态污染物损失部分热量,导致气态污染物的温度降低,气态污染物中的气态水会发生结露变为冷凝水,同时气态污染物中的一些酸性气体(二氧化硫、氮氧化物)会溶于冷凝水,导致后续对该气态污染物的浓度检测的检测结果不准确、检测精度低。
发明内容
本申请实施例提供的船舶废气排放监测系统及其控制方法,用于解决现有技术中船舶中的废气排放检测系统的检测精度低的问题。
为达上述目的,包括依次连接的采样模块、处理模块和浓度检测模块,其中,所述采样模块采集船舶排放的气态污染物,所述处理模块对所述气态污染物进行处理,使所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度以获得待检测气体,所述浓度检测模块检测所述待检测气体中各种气体的浓度参数。
在本申请的一些实施例中,还包括控制单元,包括计算模块和控制模块,其中,所述浓度检测模块与所述控制单元电连接,所述控制模块获取所述浓度检测模块检测到的浓度参数,所述计算模块根据所述浓度参数计算得到浓度值,当所述浓度值大于或等于预设浓度值时,所述控制模块控制发出报警信号。
在本申请的一些实施例中,所述处理模块包括膜式干燥器。
在本申请的一些实施例中,所述采样模块包括依次连接的采样探头、第一过滤装置和第一电磁阀,所述采样探头伸入所述船舶的排气管内,所述第一电磁阀与所述控制模块电连接,膜式干燥器安装在所述第一电磁阀远离所述第一过滤装置的一侧的连接管道上;所述处理模块还包括:第二过滤装置,安装在所述膜式干燥器远离所述第一电磁阀的一侧的连接管道上。
在本申请的一些实施例中,所述处理模块还包括:电热丝,缠绕在所述采样探头和所述膜式干燥器之间连接管道上;伴热管,所述膜式干燥器和所述第二过滤装置之间通过所述伴热管连通。
在本申请的一些实施例中,所述第一过滤装置的过滤精度低于所述第二过滤装置的过滤精度。
在本申请的一些实施例中,所述处理模块还包括:温度传感器,安装在所述电热丝和所述膜式干燥器之间的管道上,所述温度传感器、所述电热丝均与所述控制模块电连接,所述控制模块获取所述温度传感器检测到的温度值,并根据所述温度值控制所述第一电磁阀的闭合。
在本申请的一些实施例中,所述浓度检测模块包括:气体室,与所述第二过滤装置的出口端连通;多个气体浓度传感器,均安装在所述气体室内,其中,多个所述气体浓度传感器均与所述控制模块电连接。
在本申请的一些实施例中,还包括:吹扫单元,所述吹扫单元包括依次连接的第二电磁阀、减压阀、第三电磁阀和射流泵,所述第二电磁阀连接在压缩空气的排气管上,所述气体室的排气管道与所述射流泵的一入口连通,所述第三电磁阀与所述射流泵的另一入口连通;第四电磁阀,所述第四电磁阀的一端与所述第二电磁阀和所述减压阀之间的管道连通,所述第四电磁阀的另一端与所述膜式干燥器和所述第二过滤装置之间的管道连通;第五电磁阀,安装在所述第二过滤装置和所述气体室之间的连接管道上,其中,所述第二电磁阀、所述减压阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均与所述控制模块电连接。
在本申请的一些实施例中,还包括:零点样气管道,所述零点样气管道用于将零点样气引导至所述气体室内;第六电磁阀,所述第六电磁阀安装在所述零点样气管道上;量程样气管道,所述量程样气管道用于将量程样气引导至所述气体室内;第七电磁阀,所述第七电磁阀安装在所述量程样气管道上,其中,所述第六电磁阀和所述第七电磁阀均与所述控制模块电连接。
在本申请的一些实施例中,还包括:第一压力传感器,安装在所述第三电磁阀和所述射流泵之间的连接管道上;第二压力传感器,安装在所述气体室和所述射流泵之间的连接管道上,其中,所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述控制模块电连接。
在本申请的一些实施例中,所述采样模块有多个,所述处理模块和所述采样模块一一对应连接,每个所述处理模块中的所述伴热管的出口端均与所述第二过滤装置的入口端连通。
相较于现有技术,本申请通过采样模块先采集船舶的柴油机或锅炉等装置的排烟管处排放的气态污染物,随后通过处理模块对上述采集到的气态污染物进行处理得到待检测气体,使待检测气体的露点温度降低(露点温度即指的是上述气态污染物中的气态水达到饱和而境界成液态水(冷凝水)所需要降至的温度)至预设露点温度或预设露点温度以下,避免该待检测气体在管路中热量损失后产生冷凝水,从而避免该气态污染物中的一些气体溶于冷凝水,保证浓度检测模块的检测的待检测气体的和排气管排出的气态污染物的成份一致,进而保证浓度检测模块检测到的待检测气体中各种气体的浓度参数较为准确,提高了船舶废气排放监测系统的检测精度。
另一方面,本申请还提供了一种应用于上述船舶废气排放监测系统的控制方法,包括以下步骤:S100:采集船舶排放的气态污染物;S200:对采集到的气态污染物进行处理,以使得所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度;S300:过滤所述气态污染物以获得待检测气体;S400:检测所述待检测气体中各种物质的浓度参数。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之后,还包括:S410:根据所述浓度参数计算得到浓度值,若所述浓度值大于或等于预设浓度值,则控制发出报警信号。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S100之后、所述步骤S200之前,还包括以下步骤:S110:打开电热丝;S120:打开温度传感器,获取加热后的所述气态污染物的温度,若所述温度达到预设温度,则控制返回所述步骤S200。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之前,还包括以下步骤:S10:控制第二电磁阀、减压阀和第三电磁阀均打开,控制第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀均关闭;S20:控制第六电磁阀或第七电磁阀打开。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之后,还包括以下步骤:S500:控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀均打开,并控制减压阀、第三电磁阀和第五电磁阀均关闭;S600:在运行步骤S500达到预设时间后,控制所述第五电磁阀打开,并控制所述第一电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀均关闭。
相较于现有技术,本申请通过采样模块先采集船舶的柴油机或锅炉等装置的排烟管处排放的气态污染物,随后通过处理模块对上述采集到的气态污染物进行处理得到待检测气体,使待检测气体的露点温度降低(露点温度即指的是上述气态污染物中的气态水达到饱和而境界成液态水(冷凝水)所需要降至的温度)至预设露点温度或预设露点温度以下,避免该待检测模块在管路中热量损失后产生冷凝水,从而避免该气态污染物中的一些气体溶于冷凝水,保证浓度检测模块的检测的待检测气体的和排气管排出的气态污染物的成份一致,进而保证浓度检测模块检测到的待检测气体中各种气体的浓度参数较为准确,提高了船舶废气排放监测系统的检测精度。
附图说明
图1为本申请中的船舶废气排放监测系统。
本申请说明书附图中的主要附图标记说明如下:
1-膜式干燥器;2-第一过滤装置;3-电热丝;4-伴热管;5-温度传感器;6-气体室;7-减压阀;8-射流泵;9-第一压力传感器;90-第二压力传感器;10-第二膜式干燥器;20-第二第一过滤装置;21-第二过滤装置;30-第二电热丝;40-第二伴热管;50-第二温度传感器;11-第一电磁阀;12-第二电磁阀;13-第三电磁阀;14-第四电磁阀;15-第五电磁阀;16-第六电磁阀;17-第七电磁阀;18-第八电磁阀;19-采样探头;190-第二采样探头。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
参照图1,本申请提供的船舶废气排放监测系统包括依次连接的采样模块、处理模块和浓度检测模块,其中,所述采样模块采集船舶排放的气态污染物,所述处理模块对所述气态污染物进行处理,以使得所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度获得待检测气体,所述浓度检测模块检测所述待检测气体中各种物质的浓度参数。
相较于现有技术,本申请通过采样模块先采集船舶的柴油机或锅炉等装置的排烟管(即柴油机的排烟管100或锅炉的排烟管200)处排放的气态污染物,随后通过处理模块对上述采集到的气态污染物进行处理得到待检测气体,使待检测气体的露点温度降低(露点温度即指的是上述气态污染物中的气态水达到饱和而凝结成液态水(冷凝水)所需要降至的温度)至预设露点温度或预设露点温度以下,避免该气态污染物在管路中热量损失后产生冷凝水,从而避免该气态污染物中的一些气体溶于冷凝水,保证浓度检测模块的检测的待检测气体的和排气管排出的气态污染物的成份一致,进而保证浓度检测模块检测到的待检测气体中各种气体的浓度参数较为准确,提高了船舶废气排放监测系统的检测精度。
此外,本申请通过避免该气态污染物在管路中热量损失后产生冷凝水,还能够避免该气态污染物中的一些酸性气体溶于冷凝水形成具有强烈腐蚀性的酸,进而保证该气态污染物的流通管道、以及设于该流通管道上的器件不会受到腐蚀损坏。
基于上述实施例,上述船舶废气排放监测系统还包括控制单元,包括计算模块和控制模块,其中,所述浓度检测模块与所述控制单元电连接,所述控制模块获取上述浓度检测模块检测到的浓度参数,所述计算模块根据所述浓度参数计算得到浓度值,当所述浓度值大于或等于预设浓度值时,所述控制模块控制发出报警信号,便于用户及时了解到气态污染物的排放情况,同时使得该气态污染物的浓度检测结果可视化,即通过报警信号示出。
可以理解的是,上述预设浓度值可以为国家规定的船舶废气排放的排放标准的最高极限值,或者略低于国家规定的船舶废气排放的排放标准的最高极限值,这样,当气态排放物中的一些气体的浓度高于国家的规定的排放浓度最高极限值时,即表明该船舶的废气排放出现了问题,需要及时对该船舶进行检修。
此外,上述船舶废气排放监测系统还包括显示系统,显示系统与所述控制单元信号连接,显示系统为显示屏或其他显示装置(例如,手机、平板或电脑),显示系统能够显示所述计算模块根据所述浓度信息计算得到浓度值,由此使得船舶在没有报警之前,用户可以通过该显示系统了解气态污染物的排放情况。
再者,上述预设露点温度可以为预设露点温度值或预设露点温度阈值,例如,上述预设露点温度可以为-15℃,或者上述预设露点温度阈值为0℃~-14℃,上述预设露点温度可以保证上述气态污染物在该温度以上时,不会发生凝结现象,预设露点温度可以根据周围的环境温度进行选择,不限于上述示出的预设露点温度值,或者预设露点温度阈值。
基于上述实施例,上述船舶废气排放监测系统中还包括报警装置,报警装置与控制模块电连接,当所述浓度参数大于或等于预设浓度参数时,控制模块控制报警装置发出报警信号,例如,上述报警装置可以为指示灯或蜂鸣器。当上述报警装置为指示灯时,控制模块控制指示灯闪烁;当上述报警装置为蜂鸣器时,控制模块控制蜂鸣器产生蜂鸣,从而便于用户了解气态污染物的排放情况。
基于上述实施例,所述处理模块包括膜式干燥器1,本申请中的膜式干燥器1根据渗透压的原理,膜式干燥器1能够将气态污染物中的气态水透过膜壁进行除湿以达到降低露点温度的目的,并且除湿的过程中不会产生冷凝水。
在本申请的一些实施例中,所述采样模块包括依次连接的采样探头19、第一过滤装置2和第一电磁阀11,所述采样探头19伸入所述船舶的排气管(即柴油机的排气管100)内,所述第一电磁阀11与所述控制模块电连接;其中,膜式干燥器1安装在所述第一电磁阀11远离所述第一过滤装置2的一侧的连接管道上;所述处理模块还包括:第二过滤装置21,安装在所述膜式干燥器1远离所述第一电磁阀11的一侧的连接管道上。由此通过第一过滤装置2和第二过滤装置21对气态污染物中的碳颗粒杂质进行过滤,避免导致碳颗粒杂质将上述管路堵塞。
在本申请的一些实施例中,所述处理模块还包括:电热丝3,缠绕在所述采样探头19和所述膜式干燥器1之间管道上;伴热管4,所述膜式干燥器1和所述第二过滤装置21之间通过所述伴热管4连通。这样,本申请通过将第一过滤装置2设置在第一电磁阀11的前端,通过第一过滤装置2过滤掉采集的气态污染物中的碳颗粒杂质,避免上述杂质造成气体管路堵塞。
其中,图1所示的电热丝3缠绕在第一过滤装置2所处的管道外壁上。
另外,本申请通过电热丝3使得气态污染物的温度得到调节,并且由于在实际使用过程中,膜式干燥器1和第二过滤装置21之间的管路长度相对较长,为了避免待检测气体经膜式干燥器1流入第二过滤装置21时温度降低,上述膜式干燥器1和第二过滤装置21之间通过伴热管4连接,实现了对上述待检测气体的保温效果。
可以理解的是,上述伴热管4包括管道以及在管道的外壁上包覆的保温层,或者上述伴热管4包括管道以及在管道的外壁上缠绕的电热丝。
为了提高第一过滤装置2和第二过滤装置21的过滤效果,所述第一过滤装置2的过滤精度低于所述第二过滤装置21的过滤精度,由此通过第一过滤装置2先对气态污染物中的碳颗粒杂质进行粗过滤,随后通过第二过滤装置21对气态污染物中的碳颗粒杂质进行细过滤,能够更好的避免碳颗粒杂质流入管道中,进而导致上述管路堵塞。
可以理解的是,上述第一过滤装置2和第二过滤装置21的过滤精度可以根据第一过滤装置2和第二过滤装置21中的滤网的目数决定。
基于上述实施例,为了检测经电热丝3加热后的气态污染物的温度,所述处理模块还包括温度传感器5,安装在所述电热丝3和所述膜式干燥器1之间的管道上,所述温度传感器5、所述电热丝3均与所述控制模块电连接,所述控制模块获取所述温度传感器5检测到的温度值,并根据所述温度值控制所述第一电磁阀11的闭合,当所述温度值达到预设温度时,控制第一电磁阀11打开,使得气态污染物进入膜式干燥器1内,由此能够避免温度较低的气态污染物进入膜式干燥器1中,增加膜式干燥器1的负荷。
例如,上述预设温度可以为预设温度值,或者预设温度阈值。其中,上述预设温度为90℃、100℃、105℃或110℃,上述预设温度阈值可以为80℃~100℃,80℃~90℃或者90℃~110℃。
可以理解的是,上述船舶废气排放监测系统中还包括环境温度传感器5,用于检测膜式干燥器1附近的环境温度,当环境温度小于或等于预设环境温度值时,表明此时的环境温度相对较低(冬天),此时可以使得预设温度的温度值稍微高一些,保证上述监测系统的可靠性。当环境温度大于预设环境温度值时,表明此时的环境温度相对较高(夏天),此时可以使得预设温度的温度值稍微低一些,这样的话,能够降低电热丝3所需要的能耗。
在本申请的一些实施例中,所述浓度检测模块包括:气体室6,与所述第二过滤装置21的出口端连通;多个气体浓度传感器,均安装在所述气体室6内,其中,多个气体浓度传感器均与所述控制模块电连接,通过设置多个气体浓度传感器以检测待检测气体中的不同气体的浓度,保证待检测气体的浓度的检测比较精准、可靠。
需要提醒注意的是:对于既包括第一过滤装置2和第二过滤装置21,又包括气体室6和多个浓度传感器的技术方案,通过第一过滤装置2对气态污染物中的碳颗粒杂质进行粗过滤,第二过滤装置21对气态污染物中的碳颗粒杂质进行细过滤,保证进入气体室6内的气态污染物中的碳颗粒杂质减少,避免碳颗粒杂质太多而导致的在气体浓度传感器中沉积,影响气体浓度传感器的检测精度,进而提高上述船舶废气排放监测系统的检测精度。
其中,上述气体浓度传感器包括紫外光源和/或红外光源、微型光谱仪器及红外探测器,计算模块能够根据气体对紫外/红外的吸收原理得到光谱数据图,并对上述的光谱数据图进行滤波处理,得到平滑的光谱数据,随后根据该光谱数据计算得到待检测气体的浓度。
可以理解的是,上述检测每一种气体的气体浓度传感器也可以包括多个,提高每种气体的气体浓度的检测精度,此时的气体浓度可以为多个气体浓度传感器的检测值的平均值。
需要说明的是:对于既包括温度传感器5,又包括气体室6,气体室6与所述第二过滤装置21的出口端连通;多个气体浓度传感器均安装在所述气体室6内,其中,多个气体浓度传感器均与所述控制模块电连接的技术方案,上述温度传感器5还能够避免温度较低的气态污染物流入气体室6中,降低了气体室6内产生冷凝水的风险。
在本申请的一些实施例中,还包括:吹扫单元,所述吹扫单元包括依次连接的第二电磁阀12、减压阀7、第三电磁阀13和射流泵8,所述第二电磁阀12连接在压缩空气的排气管上,所述气体室6的排气管道与所述射流泵8的一入口连通,所述第三电磁阀13与所述射流泵8的另一入口连通;第四电磁阀14,所述第四电磁阀14的一端与所述第二电磁阀12和所述减压阀7之间的管道连通,所述第四电磁阀14的另一端与所述膜式干燥器1和所述第二过滤装置21之间的管道连通;第五电磁阀15,安装在所述第二过滤装置21和所述气体室6之间的连接管道上,其中,所述第二电磁阀12、所述减压阀7、所述第三电磁阀13、所述第四电磁阀14和所述第五电磁阀15均与所述控制模块电连接。
在具体使用时,上述吹扫单元分为两种工况,其中,第一工况:控制模块控制第二电磁阀12、第四电磁阀14和第五电磁阀15均打开,并控制第一电磁阀11关闭,此时则表明上述吹扫单元对第二过滤装置21和气体室6所在的管道进行吹扫。第二工况:控制第一电磁阀11、第二电磁阀12、第四电磁阀14均打开,控制第五电磁阀15均关闭,此时则表明上述吹扫单元对膜式干燥器1所在的管道进行吹扫。
此外,为了降低上述船舶废气排放监测系统的成本和控制过程的复杂度,上述第二电磁阀12还可以为手动阀,操作人员通过操作手动阀也能够实现上述功能。
继续参照图1,上述船舶废气排放监测系统还包括:零点样气管道,所述零点样气管道用于将零点样气引导至所述气体室6内;第六电磁阀16,所述第六电磁阀16安装在所述零点样气管道上;量程样气管道,所述量程样气管道用于将量程样气引导至所述气体室6内;第七电磁阀17,所述第七电磁阀17安装在所述量程样气管道上,其中,所述第六电磁阀16和所述第七电磁阀17均与所述控制模块电连接。
可以理解的是,所述零点样气管道用于将零点样气引导至所述气体室6内包括以下两种连接方式:第一种方式:所述零点样气管道的一端用于接入零点样气,所述零点样气管道的另一端连接在所述第五电磁阀15和所述气体室6之间的连接管道上。第二种方式:所述零点样气管道的一端用于接入零点样气,所述零点样气管道的另一端直接连接在所述气体室6上,并与气体室6的内部空间连通。
同理,所述量程样气管道用于将量程样气引导至所述气体室6内也包括以下两种连接方式:第一种方式:所述量程样气管道的一端用于接入量程样气,所述量程样气管道的另一端连接在所述第五电磁阀15和所述气体室6之间的连接管道上;第二种方式:所述量程样气管道的一端用于接入量程样气,所述量程样气管道的另一端直接连接在所述气体室6上,并与气体室6的内部空间连通。
由于上述气体浓度传感器在使用一段时间后,其检测结果将会产生误差,此时需要对气体浓度传感器进行校准,可以选择给气体室6内注入零点样气或者量程样气(即具有一定浓度的气体)对气体浓度传感器重新进行标定,进而使得气体浓度传感器的检测精度得到校准,保证气体浓度传感器的检测结果比较准确、可靠。
在本申请的一些实施例中,上述船舶废气排放监测系统还包括:第一压力传感器9,安装在所述第三电磁阀13和所述射流泵8之间的连接管道上;第二压力传感器90,安装在所述气体室6和所述射流泵8之间的连接管道上,其中,所述第一压力传感器9和所述第二压力传感器90均与所述控制模块电连接。
可以理解的是,由于上述射流泵8中没有运动部件,只要通入一定压力的压缩空气即可产生一定的真空度,射流泵8的使用寿命较长,同时射流泵8的真空度由其工作压力决定,因此上述船舶废气排放监测系统中的气体污染物的流量可以通过射流泵8的工作压力和产生的真空度进行标定。
在具体使用过程中,第一压力传感器9用于检测射流泵8的工作压力,减压阀7用于控制射流泵8的工作压力,当第一压力传感器9检测到射流泵8的工作压力较大时,控制模块控制减压阀7的阀口直径减小,以减小射流泵8的工作压力,同时由于第一压力传感器9所在管路压力减小时,第二压力传感器90所在的管路的压力也会相应减小,由此当减压阀7的阀口直径减小时,第一压力传感器9和第二压力传感器90所在的管路的压力均减小,以使的气态污染物的流量和压力得到调节。
此外,上述射流泵8的气体出口处还连接有出气管,以将所述采样探头19采集到的气态污染物导入外部。
在本申请的一些实施例中,所述采样模块有多个,所述处理模块和所述采样模块一一对应连接,即所述处理模块和所述采样模块的数量相等,每个所述处理模块中的所述伴热管4的出口端均与所述第二过滤装置21的入口端连通,从而通过一个第二过滤装置21就能够实现对经多个处理模块流出的气态污染物的过滤,从而使得上述船舶废气排放监测系统的结构较为简单、且能够实现对船舶上多个气态污染物的排放源处的废气排放监测。
需要说明的是,在具有多个采样模块和多个处理模块的实施例中,每个采样模块中的第一过滤装置2的过滤精度均低于所述第二过滤装置21的过滤精度,可以理解的是,每个采样模块中的第一过滤装置2的过滤精度可以相等,也可以不相等。
可以理解的是,由于上述第二过滤装置21的下游方向(即气态污染物的流动方向)仅安装有一个气体室6,由此上述多个采样模块和多个处理模块在运行时,在一次检测过程中只能允许一个采样模块和与该采样模块连接的处理模块所在的通路导通,其余的通路需处于断开状态。
为了便于说明,本申请附图1中仅示出了两个采样模块和两个处理模块,本领域技术人员可以根据具体使用情况,增加采样模块和处理模块的数量。
其中,第二采样模块和第二处理模块和前文介绍的采样模块和处理模块的结构相同。即,第二采样模块包括依次连接的第二采样探头190、第三过滤装置20和第八电磁阀18,所述第二采样探头190安装在所述船舶中的另一排气管上、且伸入该排气管内,所述第八电磁阀18与所述控制模块电连接;所述第二处理模块包括第二膜式干燥器10,所述第二膜式干燥器10安装在所述第八电磁阀18远离所述第三过滤装置20的一侧,第二电热丝30缠绕在所述第二采样探头190和所述第八电磁阀18之间的连接管道上;第二伴热管40,所述第二膜式干燥器10和所述第二过滤装置21之间通过所述第二伴热管40连通。
另一方面,本申请还提供了一种应用于上述船舶废气排放监测系统的控制方法,包括以下步骤:S100:采集船舶排放的气态污染物;S200:对采集到的气态污染物进行处理,以使得所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度;S300:过滤所述气态污染物以获得待检测气体;S400:检测所述待检测气体中各种物质的浓度参数。
其中,上述船舶废气排放监测系统还包括控制器,上述控制模块和计算模块均集成在该控制器内,上述控制器可以为船舶废气排放监测系统的主控制器,也可以为单独设置的用于检测气态污染物浓度的子控制器,子控制器和主控制器电连接,该控制器包括计算模块和控制模块。
相较于现有技术,本申请通过采样模块先采集船舶的柴油机或锅炉等装置的排烟管处排放气态污染物,随后通过处理模块对上述采集到的气态污染物进行处理得到待检测气体,使待检测气体的露点温度降低(露点温度即指的是上述气态污染物中的气态水达到饱和而境界成液态水(冷凝水)所需要降至的温度)至预设露点温度或预设露点温度以下,避免该气态污染物在管路中热量损失后产生冷凝水,从而避免该气态污染物中的一些气体溶于冷凝水,保证浓度检测模块的检测的待检测气体的和排气管排出的气态污染物的成份一致,进而保证浓度检测模块检测到的待检测气体中各种气体的浓度参数较为准确,提高了船舶废气排放监测系统的检测精度。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之后,还包括:S410:根据所述浓度参数计算得到浓度值,若所述浓度值大于或等于预设浓度值,则控制发出报警信号,使得用户能够更直观的了解气态污染物的排放情况。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S100之后、所述步骤S200之前,还包括以下步骤:S110:打开电热丝;S120:打开温度传感器,获取加热后的所述气态污染物的温度,若所述温度达到预设温度,则控制返回所述步骤S200,以避免温度较低的气态污染物流入到膜式干燥器、进而流入到气体室内,在气体室内的形成冷凝水,使得气体室内的气体浓度传感器受到腐蚀破坏。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之前,还包括以下步骤:S10:控制第二电磁阀、减压阀和第三电磁阀均打开,控制第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀均关闭;S20:控制第六电磁阀或第七电磁阀打开,通过步骤S10和步骤S20能够对气体室内的气体浓度传感器进行校准,以提高气体浓度传感器的检测精度。
在本申请的一些实施例中,在所述步骤S400之后,还包括以下步骤:S500:控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀均打开,并控制减压阀、第三电磁阀和第五电磁阀均关闭;S600:在运行步骤S500达到预设时间后,控制所述第五电磁阀打开,并控制所述第一电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀均关闭,本申请通过步骤S500使得压缩空气对伴热管和采样探头之间的管路进行吹扫,通过步骤S600使得压缩空气对第二过滤装置和射流泵的气体出口之间的管路进行吹扫。
需要说明的是,上述预设时间可以为预设时间值,例如,30秒、40秒、45秒、50秒、55秒、57秒或60秒,或者为预设时间阈值,例如,30s~60s、40s~50s、35s~65s、45s~60s或50s~60s。
在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种船舶废气排放监测系统,其特征在于,包括依次连接的采样模块、处理模块和浓度检测模块,其中,所述采样模块采集船舶排放的气态污染物,所述处理模块对所述气态污染物进行处理,使所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度以获得待检测气体,所述浓度检测模块检测所述待检测气体中各种气体的浓度参数。
2.根据权利要求1所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,还包括:
控制单元,包括计算模块和控制模块,其中,所述浓度检测模块与所述控制单元电连接,所述控制模块获取所述浓度检测模块检测到的浓度参数,所述计算模块根据所述浓度参数计算得到浓度值,当所述浓度值大于或等于预设浓度值时,所述控制模块控制发出报警信号。
3.根据权利要求2所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述处理模块包括膜式干燥器。
4.根据权利要求3所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述采样模块包括依次连接的采样探头、第一过滤装置和第一电磁阀,所述采样探头伸入所述船舶的排气管内,所述第一电磁阀与所述控制模块电连接,所述膜式干燥器安装在所述第一电磁阀远离所述第一过滤装置的一侧的连接管道上;
所述处理模块还包括:
第二过滤装置,安装在所述膜式干燥器远离所述第一电磁阀的一侧的连接管道上。
5.根据权利要求4所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述处理模块还包括:
电热丝,缠绕在所述采样探头和所述膜式干燥器之间连接管道上;
伴热管,连通所述膜式干燥器和所述第二过滤装置。
6.根据权利要求4所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述第一过滤装置的过滤精度低于所述第二过滤装置的过滤精度。
7.根据权利要求5所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述处理模块还包括:
温度传感器,安装在所述电热丝和所述膜式干燥器之间的管道上,所述温度传感器、所述电热丝均与所述控制模块电连接,所述控制模块获取所述温度传感器检测到的温度值,并根据所述温度值控制所述第一电磁阀的闭合。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述浓度检测模块包括:
气体室,与所述第二过滤装置的出口端连通;
多个气体浓度传感器,均安装在所述气体室内,其中,多个所述气体浓度传感器均与所述控制模块电连接。
9.根据权利要求8所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,还包括:
吹扫单元,所述吹扫单元包括依次连接的第二电磁阀、减压阀、第三电磁阀和射流泵,所述第二电磁阀连接在压缩空气的排气管上,所述气体室的排气管道与所述射流泵的一入口连通,所述第三电磁阀与所述射流泵的另一入口连通;
第四电磁阀,所述第四电磁阀的一端与所述第二电磁阀和所述减压阀之间的管道连通,所述第四电磁阀的另一端与所述膜式干燥器和所述第二过滤装置之间的管道连通;
第五电磁阀,安装在所述第二过滤装置和所述气体室之间的连接管道上,其中,所述第二电磁阀、所述减压阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均与所述控制模块电连接。
10.根据权利要求9所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,还包括:
零点样气管道,所述零点样气管道用于将零点样气引导至所述气体室内;
第六电磁阀,所述第六电磁阀安装在所述零点样气管道上;
量程样气管道,所述量程样气管道用于将量程样气引导至所述气体室内;
第七电磁阀,所述第七电磁阀安装在所述量程样气管道上,其中,所述第六电磁阀和所述第七电磁阀均与所述控制模块电连接。
11.根据权利要求9所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,还包括:
第一压力传感器,安装在所述第三电磁阀和所述射流泵之间的连接管道上;
第二压力传感器,安装在所述气体室和所述射流泵之间的连接管道上,其中,所述第一压力传感器和所述第二压力传感器均与所述控制模块电连接。
12.根据权利要求5~7中任一项所述的船舶废气排放监测系统,其特征在于,所述采样模块有多个,所述处理模块和所述采样模块一一对应连接,每个所述处理模块中的所述伴热管的出口端均与所述第二过滤装置的入口端连通。
13.一种应用于权利要求1~12中任一项所述的船舶废气排放监测系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S100:采集船舶排放的气态污染物;
S200:对采集到的所述气态污染物进行处理,以使得所述气态污染物的露点温度低于预设露点温度;
S300:过滤所述气态污染物以获得待检测气体;
S400:检测所述待检测气体中各种物质的浓度参数。
14.根据权利要求13所述的控制方法,其特征在于,在所述步骤S400之后,还包括:
S410:根据所述浓度参数计算得到浓度值,若所述浓度值大于或等于预设浓度值,则控制发出报警信号。
15.根据权利要求13或14所述的控制方法,其特征在于,在所述步骤S100之后、所述步骤S200之前,还包括以下步骤:
S110:打开电热丝;
S120:打开温度传感器,获取加热后的所述气态污染物的温度,若所述温度达到预设温度,则控制返回所述步骤S200。
16.根据权利要求13或14所述的控制方法,其特征在于,在所述步骤S400之前,还包括以下步骤:
S10:控制第二电磁阀、减压阀和第三电磁阀均打开,控制第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀均关闭;
S20:控制第六电磁阀或第七电磁阀打开。
17.根据权利要求13或14所述的控制方法,其特征在于,在所述步骤S400之后,还包括以下步骤:
S500:控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀均打开,并控制减压阀、第三电磁阀和第五电磁阀均关闭;
S600:在运行所述步骤S500达到预设时间后,控制所述第五电磁阀打开,并控制所述第一电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀均关闭。
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