CN205023893U - 一种除氢罐及具有其的压载水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种除氢罐，其上部中央设有雾化喷头，且其中部和底部分别设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组。所述的两个扰流模组各包括至少两层扰流网。本实用新型通过在除氢罐内设置雾化喷头和扰流模组，可以充分搅拌流入除氢罐的TRO溶液，使其内部混合的氢气充分、快速的散发出来，达到提高除氢效率同时减小除氢罐体积的功效。另外，本实用新型还提供一种具有该除氢罐的压载水处理系统。

Description

一种除氢罐及具有其的压载水处理系统

技术领域

本实用新型涉及船舶压载水处理技术，特别是涉及一种除氢罐及具有其的压载水处理系统。

背景技术

在船舶航行过程中，压载是一种必然的状态，船舶在加装压载水的同时，当地的水生物也随之被装入到压载舱中，直至航程结束后随压载水排放到目的地海域。压载水跟随船舶从一地到它地，从而引起了有害水生物和病原体的传播。为有效控制和防止船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织(IMO)于2004年通过了《船舶压载水和沉积物控制和管理国际公约》。“公约”规定所有船舶必须按照时间表安装压载水处理装置，并对现有船只追溯实施。“公约”对压载水的处理标准，即可存活生物的尺寸及数量、病原体微生物的种类及数量作了明确规定(即D-2标准)。

在目前的船舶压载水处理技术中，支路电解法是一种主流技术，其工作原理是，在船舶加装压载水时，从压载水主管路中抽取小部分海水(约为处理海水量的1-2％)进入电解槽，电解产生一定量的高浓度的总残余氧化物(TotalResidualOxides，TRO)溶液(含次氯酸钠)和副产物氢气。TRO溶液夹杂着氢气进入除氢单元，利用除氢单元把氢气从TRO溶液中分离出来，分离出来的氢气经过鼓风机引进的空气稀释后排出舷外，而与氢气分离后的TRO溶液则在加药泵的作用下注回至压载水主管路中，与其中的海水充分混合，使混合后的海水中的TRO浓度达到一定的数值，即可达到国际海事组织(IMO)规定的压载水处理的水质要求(D-2标准)。

在上述的电解法处理技术中，氢气是在电解槽的阴极上必然产生的一种副产物。由于氢气在空气中的爆炸极限范围很宽，在氢气浓度为4-75％V/V的空气中都比较容易发生爆炸，因此，氢气不能被允许进入压载舱，必须要从TRO溶液中分离出来，并用空气稀释到爆炸极限以下(一般要求1％V/V以下)，然后排出到舷外。在电解法船舶压载水处理系统中，用于把氢气从TRO溶液中分离出来的装置被称为除氢单元。

电解法船舶压载水处理系统中的除氢单元是压载水处理的关键部件。除氢单元有两个方面的考核指标：一是除氢效率，它关系到整个压载水处理系统的安全；二是除氢单元的体积，除氢单元的体积一般都比较大，使得整个压载水处理系统的体积较大。上述两个指标往往是相互矛盾的，除氢效率高的除氢单元往往需要较大的体积，而体积小的除氢单元往往需要牺牲掉一些除氢效率。由于船舶安装空间的限制，以及对安全性能的高要求，迫切需要研制安全、小型化的压载水处理系统。为此，开发体积小并且效率高的除氢单元就成为安全、小型化压载水处理系统的关键。

现有的除氢单元有两类，第一类是基于旋流分离原理的氢气分离装置，其优点是除氢效率较高，缺点是该类除氢技术要求旋流分离器的进出口压力要保持相对恒定，还要求旋流分离器的流量变化范围较小，也就是说其应用条件比较苛刻，实船应用中的实际工况条件可能超出上述条件，使旋流分离器的效果大大下降，甚至发生气阻的现象。第二类是传统的除氢罐，其工作原理是，将夹杂着氢气的TRO溶液注入一个罐体中，在其中放置一段时间，使其中的氢气聚集并析出，达到分离的目的，其优点是比较可靠，缺点是所需的除氢罐的体积较大，需要TRO溶液在其中滞留足够长的时间，才能使其中的氢气充分分离出来。若使用较小的除氢罐，则会降低除氢效率，而受船舶安装空间的限制，体积大的除氢罐往往会使压载水处理系统的体积较大，不适合于实船应用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种体积小且除氢效率高的除氢罐及具有该除氢罐的压载水处理系统。

本实用新型提供的除氢罐的中部设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述扰流模组包括至少一扰流网。

根据本实用新型的一个实施例，所述除氢罐的底部也设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述除氢罐底部的扰流模组包括至少一扰流网，所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸小于或等于所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸。

根据本实用新型的一个实施例，所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸为5*5mm，所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸为2*2mm。

根据本实用新型的一个实施例，所述除氢罐中部和底部的扰流模组均包括至少两层扰流网及一扰流网支架，所述的至少两层扰流网通过所述扰流网支架保持10～20mm的层间距。

根据本实用新型的一个实施例，所述除氢罐的上部中央设有一雾化喷头。

根据本实用新型的一个实施例，所述雾化喷头距离所述除氢罐顶部的距离为10cm，且所述雾化喷头的喷射管路内的压力为3-3.5Bar。

本实用新型提供的压载水处理系统，包括防爆鼓风机、气水分离器、除氢罐、及加药泵，所述气水分离器与所述除氢罐的出气口相连，所述防爆鼓风机鼓入的空气用于与经过所述气水分离器的气体相混合，所述加药泵与所述除氢罐的出液口相连，所述除氢罐的中部和底部分别设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述的两个扰流模组均包括至少两层扰流网。

根据本实用新型的一个实施例，所述的两个扰流模组均包括一个扰流网支架，各扰流模组的扰流网通过所述扰流网支架保持10～20mm的层间距，且所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸小于或等于所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸。

根据本实用新型的一个实施例，所述除氢罐的上部中央设有一雾化喷头。

根据本实用新型的一个实施例，所述雾化喷头距离所述除氢罐顶部的距离为10cm，且所述雾化喷头的喷射管路内的压力为3-3.5Bar。

本实用新型通过在除氢罐内设置扰流模组，可以充分搅拌流入除氢罐的TRO溶液，使其内部混合的氢气充分、快速的散发出来，达到提高除氢效率同时减小除氢罐体积的功效。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1所示为本实用新型提供的压载水处理系统的组成框图。

图2所示为本实用新型提供的除氢罐的结构示意图。

图3所示为图2中扰流模组的俯视示意图。

图4所示为图2中扰流模组的主视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型详细说明如下。

请参阅图1，本实用新型的压载水处理系统包括压载水主管路11、压载水支路18、排氢管路19、加药管路13、排污管路20，以及位于压载水主管路11上的压载泵1和过滤器2，位于压载水支路18上的电解单元3、除氢罐6、第一阀门21、第二阀门22及第一加药泵10，位于排氢管路19上的气水分离器5和防爆鼓风机4，位于加药管路13上的第三阀门23、第四阀门24、第二加药泵12、三通接头15及第一电磁阀14，以及位于排污管路20上的第二电磁阀16。其中，第一阀门21至第四阀门24均优选为手动阀。

具体地，压载泵1及过滤器2依序设于压载水主管路11上。

电解单元3及除氢罐6依序设于压载水支路18上，且压载水支路18的入口与压载水主管路11的连接点位于过滤器2的下游。

第一阀门21设于压载水支路18上，位于压载水主管路11与电解单元3的入口与压载水主管路11之间。电解单元3与压载水处理系统的控制单元(图未示)电连接，用于在控制单元的控制下电解海水而产生含次氯酸钠的TRO溶液和氢气的混合物。

除氢罐6的入口与电解单元3的出口相连。请一并参阅图2至图4，除氢罐6由碳钢加工而成，其容积约为TRO溶液1分钟的流量(例如，若TRO溶液的流量为6m³/h，则除氢罐6的容积应为100L左右)，罐体的直径与高的比例应以3：4为宜，罐体壁厚约为3-4mm，且罐体内部衬胶以防止TRO溶液的腐蚀。除氢罐6的入液口经过一喷射管路横向延伸至除氢罐6的上部中央，在除氢罐6的入液口处设有一雾化喷头7，经过雾化喷头7的雾化作用，进入除氢罐6的TRO溶液中所夹杂的氢气可以从TRO溶液中快速析出。雾化喷头7在除氢罐6的高度方向距离灌顶10cm左右，并且，为了保证雾化效果，喷射管路及雾化喷头7的内部压力最好为3-3.5Bar。TRO溶液经雾化喷淋后，已除去大部分氢气，但还会含有少量较小的气泡。

为了进一步提高除氢效率，去除TRO溶液中残存的小气泡，本实用新型在除氢罐6的中部和底部还设有两个扰流模组8(下文分别称为第一扰流模组和第二扰流模组)。在本实施例中，这两个扰流模组8均为不锈钢网组合，其各自包括至少一层扰流网25，以及用于支撑和固定该至少一层扰流网25的扰流网支架26。在本实施例中，扰流网25和扰流网支架26都是由316L不锈钢制成，且各扰流模组8均包括至少两层扰流网25，具体地，在本实施例中，各扰流模组8均包括三层扰流网25，这三层扰流网25通过扰流网支架26焊接固定在一起。第一扰流模组的网孔尺寸为5*5mm，第二扰流模组的网孔尺寸为2*2mm，各扰流网支架26把对应的扰流网25固定在一起，并使扰流网25之间保持10～20mm(最好为10mm)的层间距。可以理解地，在本实用新型的其它实施例中，第一扰流模组和第二扰流模组的网孔尺寸也可以为其它合适的数值，只要满足第一扰流模组的网孔尺寸大于第二扰流模组的网孔尺寸，且第一扰流模组和第二扰流模组均可以帮助聚集和析出TRO溶液中的氢气即可。当然，在本实用新型的实施例中，第一扰流模组和第二扰流模组的网孔尺寸也可以相等，例如网孔尺寸均为5*5mm或均为2*2mm。

请继续参阅图1及图2，气水分离器5设于排氢管路19上且与除氢罐6顶部所设的出气口相连。防爆鼓风机4与排氢管路19相连，其鼓入的空气与经过气水分离器5的气体混合，将除氢罐6分离出的氢气稀释到爆炸极限以下后排出船外。第一加药泵10与设于除氢罐6底部的出液口相连，且通过第二阀门22与压载水主管路11相连，去除了氢气的TRO溶液通过第一加药泵10注入到压载水主管路11的加药点。另外，除氢罐6的一侧还设有液位计9，液位计9带有远传功能而可以与控制单元信号连接，通过控制单元与液位计9和第一加药泵10的协同合作可以将除氢罐6内的液位控制在罐体高度的1/2至3/4之间。为了更好的控制除氢罐6内的液位，第一加药泵10最好为可变频加药泵。

第二加药泵12、第三阀门23、第四阀门24、三通接头15及第一电磁阀14设于加药管路13上。加药管路13与压载水主管路11的连接点位于压载水支路18的出口与压载水主管路11的连接点的下游。第三阀门23靠近压载水主管路11，位于压载水主管路11与第二加药泵12之间。第二加药泵12位于第三阀门23和第四阀门24之间。第一电磁阀14位于第四阀门24的下游，且位于第四阀门24和三通接头15之间。三通接头15位于第一电磁阀14和过滤器2的排污口17之间。第二电磁阀16位于排污管路20上，且连接三通接头15与船外。

本实用新型的压载水处理系统的工作原理是：当系统处于加装压载水的过程中时，利用压载泵1将海水压入过滤器2，经过滤器2过滤之后，滤出物经过滤器2的排污口17、三通接头15及第二电磁阀16排出船外，而过滤后的海水则进入压载水主管路11。压载水主管路11中的一部分海水直接注入压载舱，另一部分则进入电解单元3电解而产生TRO溶液和氢气，TRO溶液夹杂着氢气进入除氢罐6，利用除氢罐6把氢气从TRO溶液中分离出来，并经气水分离器5进一步分离后与防爆鼓风机4引进的空气混合、稀释后排出船外，而与氢气分离后的TRO溶液则在第一加药泵10的作用下被注回压载水主管路11。当压载过程结束(即压载泵1停止工作)时，打开第三阀门23、第四阀门24、第一电磁阀14及第二加药泵12，并关掉第二电磁阀16，用第二加药泵12从压载水主管路11抽取一定量的经过过滤、电解及除氢处理的海水，经由过滤器2的排污口17将其注入到过滤器2中，当第二加药泵12运行一定时间后，关闭第二加药泵12及与过滤器2的排污口17相连的第三阀门23、第四阀门24和第一电磁阀14，使处理过的海水保持在过滤器2中，直至下一次压载。

综上所述，本实用新型的压载水处理系统至少包括如下优点：

1.本实用新型通过在除氢罐6的中部和底部设置两个扰流模组8，可以充分搅拌流入除氢罐6的TRO溶液，加速TRO溶液中氢气的聚集和析出，使TRO溶液中混合的氢气充分、快速的散发出来，达到提高除氢效率同时减小除氢罐6体积的功效。

2.本实用新型通过设置上下两个网孔尺寸不同的扰流模组8，使大网孔的扰流模组8用于由TRO溶液中分离较大的气泡，小网孔的扰流模组8用于由TRO溶液中分离较小的气泡，使气泡的分离具有层次化，而可以进一步增加除氢效率。

3.本实用新型通过在除氢罐6的上部中央设置雾化喷头7，可以使TRO溶液中所夹杂的氢气从TRO溶液中快速析出，增加了除氢效率。

最后，本实用新型以具体的实施例来说明其所达到的效果：

实施例一：

在一艘载重吨位为35000DWT、压载水管理系统的额定处理量为1000m³/h的散货船上应用本实用新型的除氢技术，可使除氢罐的体积减小55％，除氢效率大于99％，并且运行可靠，性能稳定，不受船舶工况条件改变的影响。

实施例二：

在一艘72000DWT、压载水管理系统的额定处理量为2000m³/h的化学品船上应用本实用新型的除氢技术，可使除氢罐的体积减小52％，除氢效率大于99％，并且运行可靠，性能稳定，不受船舶工况条件改变的影响。

实施例三：

在一艘180000DWT、压载水管理系统的额定处理量为3000m³/h的矿砂船上应用本实用新型的除氢技术，可使除氢罐的体积减小54％，除氢效率大于99％，并且运行可靠，性能稳定，不受船舶工况条件改变的影响。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种除氢罐，其特征在于：所述除氢罐的中部设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述扰流模组包括至少一扰流网。

2.根据权利要求1所述的除氢罐，其特征在于：所述除氢罐的底部也设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述除氢罐底部的扰流模组包括至少一扰流网，所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸小于或等于所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸。

3.根据权利要求2所述的除氢罐，其特征在于：所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸为5*5mm，所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸为2*2mm。

4.根据权利要求2所述的除氢罐，其特征在于：所述除氢罐中部和底部的扰流模组均包括至少两层扰流网及一扰流网支架，所述的至少两层扰流网通过所述扰流网支架保持10～20mm的层间距。

5.根据权利要求1所述的除氢罐，其特征在于：所述除氢罐的上部中央设有一雾化喷头。

6.根据权利要求5所述的除氢罐，其特征在于：所述雾化喷头距离所述除氢罐顶部的距离为10cm，且所述雾化喷头的喷射管路内的压力为3-3.5Bar。

7.一种压载水处理系统，包括防爆鼓风机、气水分离器、除氢罐、及加药泵，所述气水分离器与所述除氢罐的出气口相连，所述防爆鼓风机鼓入的空气用于与经过所述气水分离器的气体相混合，所述加药泵与所述除氢罐的出液口相连，其特征在于：所述除氢罐的中部和底部分别设有用于搅拌流过的溶液的扰流模组，所述的两个扰流模组均包括至少两层扰流网。

8.根据权利要求7所述的压载水处理系统，其特征在于：所述的两个扰流模组均包括一个扰流网支架，各扰流模组的扰流网通过所述扰流网支架保持10～20mm的层间距，且所述除氢罐底部的扰流网的网孔尺寸小于或等于所述除氢罐中部的扰流网的网孔尺寸。

9.根据权利要求7所述的压载水处理系统，其特征在于：所述除氢罐的上部中央设有一雾化喷头。

10.根据权利要求9所述的压载水处理系统，其特征在于：所述雾化喷头距离所述除氢罐顶部的距离为10cm，且所述雾化喷头的喷射管路内的压力为3-3.5Bar。