CN207081710U - 一种船舶尾气在线监测与控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种船舶尾气在线监测与控制系统，包括尾气检测单元、分析控制单元、循环处理单元，所述的尾气检测单元、循环处理单元分别由分析控制单元控制，所述的尾气检测单元对船舶尾气进行检测，所述的分析控制单元根据检测结果控制船舶尾气直接排放或进入循环处理单元，所述循环处理单元包括第一电动阀、第二电动阀，所述的第一电动阀并联于船舶尾气处理系统两端，第二电动阀一端与船舶尾气处理系统出气口相连通，另一端直接排空，该系统结构简单、便于安装于船舶尾气后端，可对不达标的尾气进行循环处理，做到环境保护和设备维护的一体化。

Description

一种船舶尾气在线监测与控制系统

技术领域

本实用新型属于大气污染控制领域，涉及一种废气排放在线监测与控制系统，具体涉及一种船舶尾气在线监测与控制系统。

背景技术

根据国家环保部监控中心测算，2013年中国港口的船舶二氧化硫的排放量约占全国排放总量的8.4％，氮氧化物约占全国排放总量的11.3％，港口船舶尾气污染已成为继机动车尾气污染、工业企业气体污染之后的第三大大气污染源，对船舶污染的治理刻不容缓。

据统计，90％以上的船舶采用柴油机作为动力源，船舶排放废气污染物主要为硫氧化物、氮氧化物(NOx)、碳氧化物(COx)、碳氢化合物(HC)等，船舶排放废气如果不经治理直接排放入大气将会造成不可忽视的危害。氮氧化物(NOx)吸入人体后，与肺中水汽结合形成稀硝酸，严重损害身体健康；在日光照射下，氮氧化物(NOx)还可与碳氢化合物(HC)生成化学烟雾，使人头痛、手足抽搐。碳氢化合物(HC)对人的呼吸系统、神经系统、造血系统都有严重的损坏作用。此外，碳氢化合物(HC)如形成酸雨会污染湖泊土壤，影响农、林、渔、牧业等生产。

针对于船舶废气排放的问题，《1973年国际防止船舶造成污染公约》附则6-防止船舶造成空气污染规则中明确规定对船舶排放废气中的硫氧化物(SO_X)和氮氧化物(NOx)进行含量限制并禁止损害臭氧物质的故意排放。《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB15097-2016)也提出了氮氧化物(NOx)、碳氧化物(COx)、碳氢化合物(HC)等污染物的排放限制及其测量方法。因此，对船舶废气的处理和检测成为废气排放前至关重要的步骤，由于在线监测分析系统具有实时监控的优点，已经逐渐被应用于船舶废气治理领域中。

经检索，现有技术也已公开了技术方案，如中国专利申请号201520843896.X，该申请案公布了一种机动车或者船双光程多车道尾气遥感检测系统，包括控制装置、红外光产生装置、紫外光产生装置、合束装置和信号接收及分析装置。该系统的控制装置根据传输来的光，谱的变化情况计算出尾气中的一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物污染物的浓度；该系统通过光谱计算方式替代各类气体监测仪器的使用，在一定程度上节约了成本，然而该系统缺少废气预处理装置，考虑到船舶的特殊工况环境，长期使用将大大缩短船舶的使用寿命。

其他在线分析系统还包括中国专利申请号201610323653.2，该申请案公布了一种船舶废气在线分析系统，包括烟气采样单元、烟气预处理装置、烟气分析系统、烟气参数测量系统及自动反吹控制系统、数据采集处理系统、烟尘监测系统、烟道、气体测试室、分析仪表柜。该申请案的分析系统对船舶废气各成分进行实时、在线、连续的监测，使最终排放的气体达到国家标准，对环境治理起到有效作用，然而其自身的也存在一定的缺陷：1)整个系统较复杂，造价较高，占用空间大，不适用于空间小的船舶废气监测；2)在出现气体浓度超标等异常情况时仅仅根据故障标志位点亮对应报警灯，不能依靠系统进行尾气流向的调节，需要依靠人工进行检查和排除故障；3)系统未设置对气体进行智能化多次循环处理的功能。

因此，亟需开发一种结构简单、便于安装且能对船舶尾气处理较为彻底的系统，做到环境保护和设备维护的一体化。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

现有技术中船舶在线检测系统具有以下不可避免的缺陷：1)系统结构复杂，仪器较多、占用空间大、不适用于空间小的船舶废气监测，2)船舶尾气检测无法进行循环处理；本实用新型经过长期实践经验的总结，提供一种船舶尾气在线监测和控制系统，该系统结构简单，体积较小，便于安装在船舶尾气处理系统后端，可智能判断船舶尾气处理后的各类污染物指标是否满足国标要求，可对不达标尾气进行多次循环处理。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种船舶尾气在线监测与控制系统，包括尾气检测单元、分析控制单元、循环处理单元，其特征在于：所述的尾气检测单元、循环处理单元分别由分析控制单元控制，所述的尾气检测单元对船舶尾气进行检测，所述的分析控制单元根据检测结果控制船舶尾气直接排放或进入循环处理单元。

作为本实用新型更进一步的改进，所述循环处理单元包括第一电动阀、第二电动阀，所述的第一电动阀并联于船舶尾气处理系统两端，第二电动阀一端与船舶尾气处理系统出气口相连通，另一端直接排空。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的尾气检测单元包括预处理模块和处理检测模块，所述的预处理模块包括第一电磁阀、第一过滤器，所述的第一过滤器与船舶尾气处理系统出气口相连通，第一电磁阀与第一过滤器的入口位置连通。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的处理检测模块包括THC检测单元和常规检测单元；所述THC检测单元包括第二过滤器、第一泵、第三电磁阀、THC分析仪，所述的第二过滤器与第一过滤器相连通，第二过滤器、第一泵、THC分析仪依次连接，第三电磁阀并联于THC分析仪的两端；所述常规检测单元包括第二电磁阀、冷凝器、第二泵、液体传感器、第三泵、第三过滤器、气体分析仪，所述的第二电磁阀与第一过滤器相连通，第二电磁阀、冷凝器、液体传感器、第三泵、第三过滤器依次连接，所述的冷凝器抽气端与第二泵相连通，所述的气体分析仪与第三过滤器相连通。

作为本实用新型更进一步的改进，所述分析控制单元包括PLC模块和DAS数据处理模块；气体分析仪、THC分析仪连接至DAS数据处理模块。

作为本实用新型更进一步的改进，所述THC分析仪、气体分析仪前端分别设置有流量计。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的预处理模块还包括烟气管路加热单元和温控模块，所述烟气管路加热单元设置于第一过滤器与第二过滤器之间，所述烟气管路加热单元与温控模块连接。

作为本实用新型更进一步的改进，所述常规检测单元还包括第四流量计，所述第四流量计一端与第三过滤器相连，一端直接排空。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，PLC模块控制第一电动阀和第二电动阀的开闭，进而控制废气方向，使不达标废气重新返回船舶尾气处理系统进行循环处理，采用智能控制方式简单方便、节省人力，有效防止未达标的尾气进入大气污染环境，提高了安全性。

(2)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，PLC模块可根据实际情况控制预处理模块中的第一泵、第二电磁阀、第二泵、第三泵的开闭，从而控制废气方向，采用多个关卡严格控制，废气进入检测前具有较为完善的保护措施。

(3)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，PLC模块可控制并联于THC分析仪的第三电磁阀，必要时启动紧急排空功能，可在检测过程中保护THC分析仪。

(4)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，尾气分析模块的第二预处理模块中的液体传感器与PLC模块连接，可智能判断冷凝效果，对其后端仪器起到保护作用。

(5)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，尾气分析模块的第一预处理模块中的烟气管路加热单元与温控模块连接，可智能调节烟气管路加热单元的温度，防止管路中的气体产生冷凝。

(6)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，采用分级过滤除尘，粗过滤和精过滤结合的净化方式，性能稳定可靠。

(7)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，废气在进入仪器检测前由流量计调节流量，使流量满足检测需求，为检测提供便利。

(8)本实用新型的一种船舶尾气在线监测与控制系统，结构简单、体积小，便于与船舶尾气处理系统连接。

附图说明

图1船舶尾气在线监测与控制系统框架图。

示意图中的标号说明：

1、第一电动阀；2、船舶尾气处理系统；3、第二电动阀；4、第一电磁阀；5、第一过滤器；6、烟气管路加热单元；7、温控模块；8、第二过滤器；9、第一泵；10、第一流量计；11、第二电磁阀；12、冷凝器；13、第二泵；14、液体传感器；15、第三泵；16、第三过滤器；17、第三电磁阀；18、THC分析仪；19、第二流量计；20、第三流量计；21、第四流量计；22、NO_X分析仪；23、CO₂/O₂分析仪；24、无线传输模块；25、打印机；26、显示器；27、PLC模块；28、DAS数据处理单元。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

结合图1，本实施例的一种船舶尾气在线监测与控制系统包括尾气检测单元、分析控制单元、循环处理单元，所述的尾气检测单元、循环处理单元分别由分析控制单元控制，所述的尾气检测单元对船舶尾气进行检测，所述的分析控制单元根据检测结果控制船舶尾气直接排放或进入循环处理单元循环处理。

1.循环处理单元

所述循环处理单元包括第一电动阀1、第二电动阀3；所述第一电动阀1并联于船舶尾气处理系统2两端，第二电动阀一端与船舶尾气处理系统2出气口相连通，另一端直接排空；正常工作状态下，第一电动阀1为常闭，第二电动阀3为常开；当船舶尾气中NO、NO₂、CO、CO₂、HC任一项测量值超过设定值时，第一电动阀1开启，第二电动阀3关闭，船舶尾气开始循环处理，并给出报警信号。

2.分析与控制单元

所述分析与控制单元由PLC模块27构成，所述PLC模块27为整个系统的智能控制中心，控制系统中所有电动阀、电磁阀、泵的开启与关闭。

3.尾气检测单元

所述尾气检测单元包括预处理模块和处理检测模块。所述预处理模块对船舶尾气进行预处理，处理检测模块对预处理后的尾气进一步处理及检测分析；根据分析仪器承受温度的不同，所述的处理检测模块分为THC检测单元和常规检测单元。

(1)预处理模块

所述预处理模块包括第一电磁阀4、第一过滤器5、烟气管路加热单元6、温控模块7，所述的第一过滤器5与船舶尾气处理系统2出气口相连通，第一电磁阀4与第一过滤器5入口相连，另一端与吹扫气瓶相连；所述的烟气管路加热单元6与第一过滤器5的出口相连通。

所述第一电磁阀4与吹扫气瓶相连可定期进行吹扫，防止第一过滤器5入口处堵塞。

所述第一过滤器5为耐腐蚀、耐高温装置，耐温可达240℃，过滤精度为2μm。

所述烟气管路加热单元6的长度范围为10～15m，烟气管路加热单元6与温控模块7连接，温控模块7通过PLC模块控制烟气管路加热单元6温度，控制其加热温度范围为0～240℃。

尾气从船舶尾气处理系统2出气口排出，经过第一过滤器5进行粗过滤去除粒径较大的固体颗粒，再经过烟气管路加热单元6加热处理进一步将尾气中处理不彻底的固体颗粒成分转化成气体。

(2)THC检测单元

所述THC检测单元包括第二过滤器8、第一泵9、第三电磁阀17、THC分析仪18，所述的第二过滤器8与第一过滤器5相连通，第二过滤器8、第一泵9、THC分析仪18依次连接，THC分析仪18出口与排空管路相连。

经过预处理的尾气经过第二过滤器8进行过滤，再依次经过第一泵9、第一流量计10进入THC18分析仪进行检测，由于经过THC检测单元的废气气体温度较高，因此为了保证较好的耐用性，所述第二过滤器8、第一泵9、第一流量计10均为耐腐蚀、耐高温装置，耐温可达240℃；所述第二过滤器8过滤精度为0.1μm，功能在于进一步去除固体颗粒。

所述的第三电磁阀17并联于THC18分析仪的两端，其功能为紧急排空，保护THC分析仪18。

(3)常规检测单元

所述常规检测单元包括第二电磁阀11、冷凝器12、第二泵13、液体传感器14、第三泵15、第三过滤器16、气体分析仪；所述的气体分析仪为NO_X分析仪22、CO₂/O₂分析仪23。

所述的第二电磁阀11与第一过滤器5相连通，第二电磁阀11、冷凝器12、液体传感器14、第三泵15、第三过滤器16依次连接；所述第二泵13连接于冷凝器12的抽气端；所述的第三过滤器16的出气口处分别于NO_X分析仪22、CO₂/O₂分析仪23入口处连接，NO_X分析仪22、CO₂/O₂分析仪23出口处分别与排空管路相连。

所述第二电磁阀11为两位三通电磁阀，第二电磁阀11的一端通过两位三通连接件连接于烟气管路加热单元6与第二过滤器8之间，另一端直接排空，第二电磁阀11可通过PLC切换第二电磁阀11的出口通道。

正常情况下，经过预处理的热尾气依次经过冷凝器12、液体传感器14、第三泵15、第三过滤器16，通过冷凝器12对气体进行冷凝降温处理，以保护管路及后端分析仪器，另外冷凝器12还可对气体中的有害物质进行一定程度的吸收；液体传感器14可将其内是否有液体的信息反馈给PLC模块，PLC模块以此判断冷凝器12的冷凝处理效果，进而控制冷凝器12、第二泵13及第三泵15的开启与关闭。

(4)仪器检测

THC分析仪18用于分析船舶尾气中碳氢化合物含量；NO_X分析仪22用于分析船舶尾气中NO、NO₂的含量，COx/O₂分析仪23用于分析船舶尾气中的CO、CO₂、O₂的含量。

PLC模块根据含量检测结果智能判断，如果尾气达标，则通过与仪器相连的排空管路直接排空，如果尾气不达标，PLC模块则控制尾气进入循环处理单元继续处理。

实施例2

本实施例基本与实施例1相同，不同之处在于：

所述THC检测单元还包括第一流量计10，所述的第一流量计10一端与第一泵9相连通，另一端连接于THC分析仪18入口。

所述常规检测单元还包括第二流量计19、第三流量计20、第四流量计21，所述第二流量计19、第三流量计20分别与第三过滤器16出口连接，第二流量计19连接于NO_X分析仪22的入口，第三流量计20连接于COx/O₂分析仪23的入口，所述NO_X分析仪22、COx/O₂分析仪23出口分别与排空管路连接；第四流量计21一端与第三过滤器16出口连接，另一端直接排空。

所述第一流量计10、第二流量计19、第三流量计20分别为可调节流量计，可在进入分析仪器检测前将尾气调节至合适流量，为检测提供便利。

实施例3

本实施例基本与实施例1相同，不同之处在于：

所述分析与控制单元还包括无线传输模块24、打印机25、显示器26、DAS数据处理单元28。

所述的THC分析仪18、NO_X分析仪22、COx/O₂分析仪23分别与DAS数据处理模块28连接，DAS数据处理单元28的功能为处理THC分析仪18、NO_X分析仪22和COx/O₂分析仪23上传的实时数据，并将结果在显示器26上显示。

无线传输模块24可将系统显示的实时数据传输到远程终端，便于操作人员远程监控的作用；打印机25可打印DAS数据处理单元28处理后的数据，可分别打印日报表、月报表及年报表。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船舶尾气在线监测与控制系统，包括尾气检测单元、分析控制单元、循环处理单元，其特征在于：所述的尾气检测单元、循环处理单元分别由分析控制单元控制，所述的尾气检测单元对船舶尾气进行检测，所述的分析控制单元根据检测结果控制船舶尾气直接排放或进入循环处理单元。

2.根据权利要求1所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述循环处理单元包括第一电动阀(1)、第二电动阀(3)，所述的第一电动阀(1)并联于船舶尾气处理系统(2)两端，第二电动阀(3)一端与船舶尾气处理系统(2)出气口相连通，另一端直接排空。

3.根据权利要求1所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述尾气检测单元包括预处理模块和处理检测模块，所述预处理模块包括第一电磁阀(4)、第一过滤器(5)，所述第一过滤器(5)与船舶尾气处理系统(2)出气口相连通，第一电磁阀(4)与第一过滤器(5)的入口位置连通。

4.根据权利要求3所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述的处理检测模块包括THC检测单元和常规检测单元；所述THC检测单元包括第二过滤器(8)、第一泵(9)、第三电磁阀(17)、THC分析仪(18)，所述的第二过滤器(8)与第一过滤器(5)相连通，第二过滤器(8)、第一泵(9)、THC分析仪(18)依次连接，第三电磁阀(17)并联于THC分析仪(18)的两端；所述常规检测单元包括第二电磁阀(11)、冷凝器(12)、第二泵(13)、液体传感器(14)、第三泵(15)、第三过滤器(16)、气体分析仪，所述的第二电磁阀(11)与第一过滤器(5)相连通，第二电磁阀(11)、冷凝器(12)、液体传感器(14)、第三泵(15)、第三过滤器(16)依次连接，所述的冷凝器(12)抽气端与第二泵(13)相连通，所述气体分析仪与第三过滤器(16)相连通。

5.根据权利要求4所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述分析控制单元包括PLC模块(27)和DAS数据处理模块(28)；气体分析仪、THC分析仪(18)连接至DAS数据处理模块(28)。

6.根据权利要求5所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述THC分析仪(18)、气体分析仪前端分别设置有流量计。

7.根据权利要求6所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述预处理模块还包括烟气管路加热单元(6)和温控模块(7)，所述烟气管路加热单元(6)设置于第一过滤器(5)与第二过滤器(8)之间，所述烟气管路加热单元(6)与温控模块(7)连接。

8.根据权利要求7所述的船舶尾气在线监测与控制系统，其特征在于：所述常规检测单元还包括第四流量计(21)，所述第四流量计(21)一端与第三过滤器(16)相连，一端直接排空。