專利名稱:排氣污染物降低系統(tǒng)及其監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種排氣污染物降低系統(tǒng)及其監(jiān)控方法,用于對(duì)從船舶發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排放氣體進(jìn)行凈化并排出。特別地,用于為了運(yùn)行船舶而啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)所排放的氣體中含有各種有害物質(zhì),目前趨勢(shì)是,在全球范圍內(nèi)正通過(guò)各種條約或規(guī)程來(lái)強(qiáng)化管制未經(jīng)凈化處理而排放的做法。本發(fā)明涉及這種滿足所述管制措施的船舶排氣降低系統(tǒng)。更進(jìn)一步地, 本發(fā)明還涉及一種監(jiān)控方法,用于對(duì)排放氣體凈化和凈化時(shí)所產(chǎn)生的污染水進(jìn)行凈化的凈水過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行文件化處理。
背景技術(shù):
從諸如船舶的運(yùn)輸工具等所排出的排放氣體具有強(qiáng)烈的毒性和腐蝕性,不僅對(duì)人體造成危害,同時(shí)在其直接被排放至大氣中時(shí)可能成為環(huán)境污染的原因之一。因此,需要承擔(dān)以下義務(wù)必須要對(duì)這種排放氣體進(jìn)行凈化處理,將有害成分的含量降低至允許濃度以下;同時(shí),僅將經(jīng)過(guò)去除污染物質(zhì)的凈化處理的排氣排向大氣。尤其,近年來(lái)由于船舶肆意排放有害氣體而造成各種危害,各國(guó)正在通過(guò)條約或協(xié)議的形式逐步展開(kāi)管制活動(dòng),通過(guò)若干年的努力目前已經(jīng)階段性地建立了強(qiáng)化排放氣體排出量管制的條約。另外,今后將制定根據(jù)船舶大小而不同的排放氣體排出允許值,并且將其排出量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息交換,對(duì)于違反所述規(guī)定的船舶將難于繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。通常所使用的有害氣體處理方法有燃燒方式、潤(rùn)濕(Wetting)方式、吸附 (absorption)方式等。燃燒方式主要是,針對(duì)含有氫基等易燃性氣體在高溫燃燒室約 500-80(TC高溫下進(jìn)行分解而處理排放氣體的方式;濕潤(rùn)方式主要是,針對(duì)水溶性氣體將其通過(guò)水進(jìn)行溶解而處理排放氣體的方式;吸附方式主要是,針對(duì)難燃性或不溶于水的有害性氣體將其通過(guò)吸附劑并在物理或化學(xué)性吸附作用下完成凈化過(guò)程的方式。這種排放氣體處理過(guò)程可包括,例如,從排放氣體類中去除酸性氣體或顆粒物等物質(zhì)的洗滌(scriAbing)處理,這樣使用液體去除氣體中含有的有害氣體或顆粒物等的裝置被稱之為洗滌器(scrubber)。圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的濕式洗滌器(scrubber)的結(jié)構(gòu)圖,洗滌器的上端安裝有進(jìn)氣口 1,中間設(shè)有隔膜4。如果用洗滌器上所形成的噴嘴2噴水時(shí),所述水移動(dòng)至吸附器 (absorber)30當(dāng)氣體分子進(jìn)入進(jìn)氣口時(shí),氣體經(jīng)過(guò)噴射有水的空間及吸附器并與水產(chǎn)生反應(yīng), 僅將剩下的氣體通過(guò)隔膜下部移動(dòng)至上部并通過(guò)排氣管5排放。在此,所述吸附器3用于增大氣體經(jīng)過(guò)的表面積以及增加反應(yīng)時(shí)間,通常具有刨屑的形態(tài)。此時(shí),與氣體產(chǎn)生反應(yīng)的水通過(guò)排水管6進(jìn)入水循環(huán)槽7。但是,如上所述地,所述通過(guò)安裝所述吸附器或其他構(gòu)造物等來(lái)提高反應(yīng)率及凈化率的方法需要占據(jù)較大空間體積,并且為了提高其反應(yīng)率必須另外采用降低反應(yīng)氣體溫度的冷卻裝置,因此用于船舶或汽車等移動(dòng)工具方面存在一定局限性。
因此,本發(fā)明的發(fā)明人,針對(duì)濕式洗滌器(scrubber)局限性,開(kāi)發(fā)了適合船舶等移動(dòng)工具的旋流洗滌器,其不僅可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)表面積和反應(yīng)時(shí)間的最大化,同時(shí)還能確保僅使用最小化的空間,而且不需要另外的冷卻裝置等。圖2表示的就是這種旋流洗滌器,當(dāng)船舶的排放氣體進(jìn)入流入部21時(shí),通過(guò)第一噴嘴22進(jìn)行海水噴射的結(jié)構(gòu)。流入的排放氣體通過(guò)被第一噴嘴22形成微顆粒物的海水后,與從形成于洗滌器20圓筒部的第二噴嘴23 中排放的海水進(jìn)行接觸及產(chǎn)生反應(yīng),經(jīng)過(guò)第二噴嘴23形成的海水幕簾膜時(shí)與海水直接產(chǎn)生反應(yīng)。經(jīng)過(guò)這種過(guò)程,排放氣體就會(huì)得到凈化。附圖中標(biāo)記M是薄霧分離裝置。本發(fā)明是在使用本發(fā)明的申請(qǐng)人所提出的圖2旋流洗滌器(韓國(guó)專利申請(qǐng)第 10-2009-41793號(hào))的過(guò)程中,進(jìn)一步提出凈化和監(jiān)控各種排放氣體的方法。前述旋流洗滌器是一種脫硫和粉塵的凈化效果非常突出的凈化裝置。因此,本發(fā)明提出,對(duì)其追加安裝脫硝以及減少二氧化碳等成分的降低裝置,并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控的方法和系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種將由船舶發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排放氣體進(jìn)行凈化處理后排放的排放氣體污染物降低系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。具體地說(shuō),為船舶運(yùn)行而工作的發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排放氣體中含有各種有害污染物質(zhì),本發(fā)明是為了提供一種綜合系統(tǒng),其能夠有效滿足對(duì)其進(jìn)行管制的國(guó)際海事機(jī)構(gòu)的規(guī)定。進(jìn)一步地,本發(fā)明提供一種對(duì)排放氣體凈化和凈化時(shí)產(chǎn)生的污染水的凈化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控并對(duì)其文檔化處理的監(jiān)控方法。根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng),包括通過(guò)泵71引入的海水對(duì)從船舶發(fā)動(dòng)機(jī)10向供應(yīng)管道供應(yīng)的排放氣體進(jìn)行凈化的洗滌器20 ;凈化由洗滌器20排放的污染海水的污染水凈水裝置30 ;搜集堆積在污染水凈水裝置30中殘?jiān)臍堅(jiān)?2 ;以及,對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放氣體變化狀態(tài)和用污染水凈水裝置30凈化的污染水變化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控裝置60。根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng),通過(guò)泵71向洗滌器20供應(yīng)海水時(shí),通過(guò)電解模塊75供應(yīng)電解的海水時(shí)可以對(duì)二氧化碳等排放污染物額外地進(jìn)行凈化。并且根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng),通過(guò)泵71向洗滌器20供應(yīng)海水時(shí), 供應(yīng)的海水通過(guò)另外的電解模塊75供應(yīng)電解水,為了提高電解水和排放氣體的接觸效率, 設(shè)置雙重流入管。監(jiān)控裝置60可以選擇性地設(shè)置于下列部件上,并對(duì)排放氣體和排出水的污染程度進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)行排放控制,所述部件是排放氣體供應(yīng)至洗滌器20的供應(yīng)管;凈化的排放氣體從洗滌器20排放至外部的排氣管;從洗滌器20將污染的海水供應(yīng)至污染水凈水裝置30的供應(yīng)管;污染水凈水裝置向外部排放凈化水的排放管。所述系統(tǒng)還包括選擇性催化還原裝置50,其包括將排放氣體供應(yīng)至洗滌器20的供應(yīng)管或?qū)艋呐欧艢怏w由洗滌器20向外部排放的排氣管上設(shè)置,在流入洗滌器20之前未經(jīng)處理的排放氣體和通過(guò)洗滌器20處理的排放氣體之間進(jìn)行熱交換的熱交換器和排放氣體加熱裝置76,并將氮氧化物通過(guò)波形的催化裝置進(jìn)行還原。另外,根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng),其中,在將排放氣體供應(yīng)至洗滌器 20的供應(yīng)管或?qū)艋呐欧艢怏w由洗滌器20向外部排放的排氣管上設(shè)置粉塵去除裝置40而去除細(xì)微粉塵。監(jiān)控裝置60包括排氣分析裝置、由排出水分析裝置構(gòu)成的分析裝置69、 監(jiān)控計(jì)算機(jī)77。所述排氣分析裝置選擇性地包括用于測(cè)定在排放氣體中產(chǎn)生變化的NOx 成分濃度的NOx分析器61 ;用于測(cè)定SOx成分濃度的SOx分析器62 ;用于測(cè)定顆粒物等粉塵的粉塵分析器63 ;用于測(cè)定C0、C02及&濃度的(XkA)2分析器64。所述由排出水分析裝置構(gòu)成的分析裝置69可選擇性地包括用于測(cè)定從洗滌器20排放的污染水中產(chǎn)生變化的氫離子濃度的PH分析器65 ;用于測(cè)定污染水渾濁程度的渾濁度分析器66 ;用于間接測(cè)定包含未經(jīng)燃燒的碳的碳?xì)漕悵舛鹊挠头治銎?7。所述監(jiān)控計(jì)算機(jī)77用于將從所述已選擇的分析器中檢測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行組合并產(chǎn)生控制信號(hào),進(jìn)而控制排氣和排放。所述監(jiān)控裝置結(jié)合上述各項(xiàng)內(nèi)容,測(cè)定N0x、S0x、粉塵及C0、C02、&排放氣體成分和pH、污濁度、油等污染水成分的濃度,控制和調(diào)節(jié)排放量,最終進(jìn)行文檔化處理。根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng)的監(jiān)控方法,包括如下步驟第一步驟,對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的排放氣體進(jìn)行分析的步驟AllO ;第二步驟,對(duì)從洗滌器20排放的排放氣體進(jìn)行分析的步驟A120 ;第三步驟,對(duì)從洗滌器20排放的污染水進(jìn)行分析的步驟A130 ;第四步驟,對(duì)從污染水凈水裝置30排放的凈化水進(jìn)行分析的步驟A140 ;第五步驟,監(jiān)控分析內(nèi)容并控制系統(tǒng),將監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行文檔化處理的步驟A150。另外,根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng)的監(jiān)控方法,其中第二步驟中,分析由洗滌器20排放的排放氣體,如果處于排放允許污染度范圍時(shí),則排放該氣體;如果處于排放允許污染度范圍之外,則重新循環(huán)該排放氣體并通過(guò)洗滌器20重新進(jìn)行降低處理; 第三步驟中,分析洗滌器20所使用的海水,如果對(duì)其狀態(tài)發(fā)生變化的污染水進(jìn)行分析后處于排放允許污染度范圍時(shí),排放到海上,如果處于排出允許污染度范圍之外,則重新移動(dòng)至污染水凈水裝置30 ;第四步驟中,由污染水凈水裝置30進(jìn)行處理的凈化水進(jìn)行排放,其殘?jiān)4嬷翚堅(jiān)?2。根據(jù)本發(fā)明,其具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)降低船舶向外部排放的有害氣體有利于防止公害,而且用于降低有害排放氣體的海水變成污染水后經(jīng)過(guò)凈化處理排放至海中。根據(jù)本發(fā)明,其還具有以下優(yōu)點(diǎn)可以有利于有效進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有害氣體的脫氮、脫硫以及減少粉塵和二氧化碳,降低排放氣體中的有害成分。
安裝本發(fā)明中提出的降低裝置,不僅可以滿足國(guó)際機(jī)構(gòu)針對(duì)船舶有害氣體排放行為提出的協(xié)約或條約等管控措施,而且可以選擇性地安裝有害排放氣體降低系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高了可應(yīng)用性。
圖1是現(xiàn)有使用的一般洗滌器示意圖;圖2是本發(fā)明的申請(qǐng)人提出的洗滌器示意圖;圖3是本發(fā)明的污染物降低系統(tǒng)的基本系統(tǒng)示意圖;圖4是本發(fā)明包括其他實(shí)施形態(tài)的降低綜合系統(tǒng)示意圖;圖5是本發(fā)明使用的監(jiān)控裝置示意圖;圖6是本發(fā)明系統(tǒng)的重要部分-污染物降低裝置的構(gòu)成方式和分析裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊示意6
圖7是本發(fā)明監(jiān)控方法的流程圖;圖8是本發(fā)明監(jiān)控方法細(xì)節(jié)的流程圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10 發(fā)動(dòng)機(jī)20 洗滌器40 粉塵去除裝置30 污染水凈水裝置50 選擇性催化還原裝置60 監(jiān)控裝置61 =NOx分析器62 =SOx分析器63 粉塵分析器64 =C-分析器69 分析裝置71 泵72 殘?jiān)?3 殘?jiān)幚碓O(shè)施74 回收機(jī)構(gòu)75 電解模塊76 熱交換器/加熱裝置 77 監(jiān)控計(jì)算機(jī)80 有無(wú)線通信
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于減少船舶運(yùn)行中產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體有害性的降低系統(tǒng),其結(jié) 構(gòu)和作用如圖3-圖8所示。本發(fā)明如圖所示,其具有洗滌器20,用于通過(guò)泵71引入的海水對(duì)由船舶發(fā)動(dòng)機(jī)10 向供應(yīng)管道供應(yīng)的排放氣體進(jìn)行浄化;還具有污水凈水裝置30,浄化從洗滌器20排出的污 染海水;還具有殘?jiān)?2,搜集堆積在污染水凈水裝置30中的殘?jiān)2⑶疫€具有監(jiān)控裝置, 用于監(jiān)控所述發(fā)動(dòng)機(jī)10排放氣體的變化狀態(tài)和由污染水浄水裝置30進(jìn)行凈化的污染水變 化狀態(tài)。并且,結(jié)合所述各項(xiàng)內(nèi)容對(duì)船舶產(chǎn)生的排放氣體進(jìn)行凈化和排放,同時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān) 控。本發(fā)明是通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的申請(qǐng)人所開(kāi)發(fā)的旋流洗滌器20并對(duì)船舶排放的各種 排放氣體進(jìn)行凈化處理的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)是形成有能夠直接接收從發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣 管排放氣體的所述洗滌器20,洗滌器20的另ー側(cè)通過(guò)泵71引入海水并進(jìn)行供應(yīng)。船舶在 運(yùn)行過(guò)程中,通過(guò)泵71引入海水,其一側(cè)使排放氣體在旋流器式的洗滌器20中得到離心カ 而進(jìn)行供應(yīng),另ー側(cè)將海水多重噴射,使得排放氣體吸附海水而完成浄化。如果對(duì)所述旋流 洗滌器20進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明,其是利用了離心カ的分離裝置,所述離心カ通過(guò)流入旋流器 內(nèi)部的流體旋轉(zhuǎn)流產(chǎn)生,在氣體旋流器的情況下,在分離氣體中懸浮著的固體顆粒物或液 滴吋,根據(jù)氣體中懸浮著的固體顆粒物或液滴的粒度或比重之差進(jìn)行分離。特別地,根據(jù)本發(fā)明的所述洗滌器20具有分離排放氣體中所含的SOx和粉塵成分 的功能。即,通過(guò)脫硫去除排放氣體中的有害成分,分離出氣體中含有的固體顆粒物、液滴。 此時(shí),對(duì)于排放氣體進(jìn)行脫硫及去除粉塵作用之后的海水已經(jīng)被污染,因此不能直接排放 至海水。通過(guò)洗滌器20的污染水只有滿足國(guó)際海事機(jī)構(gòu)所要求的排水允許條件時(shí)才能排
放至海里。因此,本發(fā)明還應(yīng)包括另外的污染水浄水裝置30,用于凈化為去除排放氣體中的 有害成分而被污染的海水。
將海水供應(yīng)至洗滌器20,所供應(yīng)的海水以微顆粒物形態(tài)進(jìn)行噴射,以吸附排放氣體中的污染物質(zhì),在此過(guò)程中,海水變成污染水,則應(yīng)通過(guò)污染水凈水裝置30進(jìn)行凈化。所述污染水凈水裝置30根據(jù)船舶的特性及使用者的要求可選擇不同形態(tài)的方法。本發(fā)明中所實(shí)施的污染水凈水裝置30如下。首先,海水通過(guò)洗滌器20而受到污染,其變成具有酸性和污濁度的污染水,將該污染水暫且保存至水槽。將保存到水槽的污染水移送至利用離心力的泵或離心分離器并分離為殘?jiān)鸵淮蝺艋?,將淤積的殘?jiān)扑椭翚堅(jiān)?2,一次凈化水則利用NaOH等化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行中和處理后排放至海中。另一種凈水方法是,為了將一次凈化水再次分離為水和未燃燃料(油),將其移送至油分離器。并且,由該分離器分離的油成分保存至油槽,去除油成分的二次凈化水再次通過(guò)活性碳過(guò)濾器進(jìn)行凈化,并使用NaOH溶解完成化學(xué)凈化過(guò)程后排放至船舶外部。本發(fā)明的又一特征是,可以監(jiān)控所述船舶發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放氣體經(jīng)過(guò)凈化過(guò)程后排放的過(guò)程和對(duì)凈化排放氣體的海水進(jìn)行再次凈水的過(guò)程。即,測(cè)定由發(fā)動(dòng)機(jī)排放的排放氣體的初始污染度,該排放氣體通過(guò)洗滌器20后排放時(shí)再次測(cè)定其污染度,并分析其比較值。同時(shí),還可以監(jiān)控對(duì)所述洗滌器20排放的污染水污染度進(jìn)行測(cè)定以及對(duì)排放至船舶外部的凈化水的污染度進(jìn)行再次測(cè)定。結(jié)合圖4說(shuō)明本發(fā)明中的排氣污染物降低系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和作用,所述系統(tǒng)是在基本的排放氣體污染物降低系統(tǒng)基礎(chǔ)上還包括裝置。如圖4所示,本發(fā)明優(yōu)選地,通過(guò)泵71 將海水供應(yīng)至洗滌器20時(shí),通過(guò)電解模塊75供應(yīng)電解水。本發(fā)明中使用的洗滌器20被設(shè)計(jì)為,利用氣體中懸浮著的固體顆粒物或液滴的比重之差進(jìn)行分離,利用由多個(gè)噴霧噴嘴進(jìn)行噴射的海水微顆粒物進(jìn)行凈化,尤其脫硫效果要顯著。但是,在這種分離過(guò)程中,相比直接將海水供應(yīng)至洗滌器20的方式,供應(yīng)對(duì)海水提高堿度的電解水的方式可以更加有效地去除排放氣體內(nèi)的C02。不是直接投入海水,而是通過(guò)電解模塊75將海水轉(zhuǎn)換為電解水,然后將轉(zhuǎn)換的電解水投入洗滌器。通過(guò)這種方式供應(yīng)的電解水在其洗滌器20中與排放氣體進(jìn)行混合或進(jìn)行化合作用,不僅能夠有效去除C02, 還可以有效分離NOx。另外,為了在洗滌器20的流入部位提高電解水和排放氣體的接觸效率,可設(shè)計(jì)為,可將流入配管分管為雙重的并向洗滌器20連接方向傳送,以便提高洗滌器 20的效率。下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明中提供的監(jiān)控裝置60的具體結(jié)構(gòu)和作用。本發(fā)明中的監(jiān)控裝置60選擇性地采用下列裝置,以便于監(jiān)控排放氣體和污染水的污染度并進(jìn)行排放控制向洗滌器20供應(yīng)排放氣體的供應(yīng)管;將凈化的排放氣體從洗滌器20排放至外部的排氣管;將污染海水從洗滌器20供應(yīng)至污染水凈水裝置30的供應(yīng)管; 以及,將海水凈化水從污染水凈水裝置30排放至外部的排放管。本發(fā)明系統(tǒng)的著眼點(diǎn)是,排出排放氣體并過(guò)濾排放氣體中含有的各種有害成分, 而這種過(guò)程和內(nèi)容均可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。監(jiān)控方法非常多樣,首先可以監(jiān)控由發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的初始排放氣體。為在發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行凈化,進(jìn)入洗滌器20之前就可以監(jiān)控排放氣體的主要成分以及含量等。以分析的有害成分濃度為基準(zhǔn),決定降低系統(tǒng)應(yīng)使用多少海水噴射量等系統(tǒng)應(yīng)用方法。上述過(guò)程是必要的步驟,那是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的污染物降低系統(tǒng)可以對(duì)比污染度降低狀態(tài)下的污染度,進(jìn)而衡量根據(jù)本發(fā)明的污染物降低系統(tǒng)的有效性。再次測(cè)定從洗滌器20排放的排放氣體污染度,決定是否將該排放氣體直接排放至船體外部。污染度超過(guò)基準(zhǔn)值時(shí),本發(fā)明可包括進(jìn)行再次循環(huán)進(jìn)而再次投入洗滌器20的過(guò)程。對(duì)排放氣體進(jìn)行再循環(huán)的方法是僅需進(jìn)行簡(jiǎn)單的配管工作,就可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒行程后的排放氣體的溫度, 所以還可以用來(lái)降低排放氣體中氮氧化物的濃度。所述方法由于能夠達(dá)到本發(fā)明目的的同時(shí)產(chǎn)生額外的積極效應(yīng),因而可以有用地進(jìn)行適用。所述污染度的基準(zhǔn)值是通過(guò)各國(guó)條約或章程已指定的狀態(tài),因此遵循該基準(zhǔn)值是有益的。并且,所述條約或章程也隨著時(shí)間不斷強(qiáng)化對(duì)排放污染度允許值的管制,考慮到這種趨勢(shì),包括所述重新循環(huán)的過(guò)程。重要的一點(diǎn)是,現(xiàn)行污染排放氣體管制條約或規(guī)程是按照船舶大小及重量采用不同允許值,因此可以根據(jù)船舶情況選擇性地采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。對(duì)于管制較弱的船舶,可以僅測(cè)定從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出的排放氣體污染度;對(duì)于管制較強(qiáng)的船舶,則測(cè)定從洗滌器20排放的污染氣體污染度,并將其保存為電子文檔,進(jìn)而對(duì)全程進(jìn)行監(jiān)控。特別地,在從所述洗滌器20排放至外部的排氣管包括內(nèi)置另外的閥門,如果監(jiān)控裝置60檢測(cè)到超出管制的允許值范圍的排放氣體時(shí),還可以控制閥門的開(kāi)關(guān)。開(kāi)放閥門,還直接向船舶外部排氣,或者關(guān)閉閥門,還可對(duì)排放氣體進(jìn)行再循環(huán)。另外,如圖5所示,本發(fā)明的監(jiān)控裝置60不僅可以監(jiān)控排放氣體,同時(shí)還可以監(jiān)控從洗滌器20排放的污染水的凈化過(guò)程。洗滌器20是利用海水降低排放氣體污染度的裝置。如果從排放氣體中過(guò)濾大量 SOx,則海水變成含有污染物狀態(tài)的渾濁酸性污染水。這種污染水一旦直接排放至海中將影響魚(yú)類的棲息,因此國(guó)際海事機(jī)構(gòu)建議并管制排放水的酸性度、污濁度及碳化氫,使其能夠被控制成以允許污染度范圍進(jìn)行排出。根據(jù)本發(fā)明,測(cè)定從所述洗滌器20排放的污染海水污染度,同時(shí)還要測(cè)定并監(jiān)控污染水經(jīng)過(guò)污染水凈水裝置30后的污染度??傊?,如圖5所示,從第一至第四步驟中選擇性地測(cè)定其污染度。第一和第二步驟是監(jiān)控排放氣體污染度的過(guò)程,第三和第四步驟是測(cè)定污染水污染度的過(guò)程。其中,根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可按照船舶大小和重量以及協(xié)定條約或規(guī)程選擇性地進(jìn)行監(jiān)控,即便添加監(jiān)控位置,由于采用從排放氣體或污染水采樣的方式進(jìn)行監(jiān)控,因此被設(shè)計(jì)為可另外追加選擇進(jìn)行監(jiān)控。在前述根據(jù)本發(fā)明的基本系統(tǒng)中,特別說(shuō)明了通過(guò)洗滌器20降低排放氣體污染度的系統(tǒng)。洗滌器20是脫硫效果顯著的裝置。并且,如果對(duì)海水進(jìn)行電解,使其成為電解水供應(yīng),則可以有助于去除CO2和NOx。本發(fā)明的系統(tǒng)是,通過(guò)利用這種洗滌器20的污染度降低系統(tǒng)上增加另外的裝置, 進(jìn)而降底對(duì)于其他污染物的污染度。其中之一就是選擇性催化還原裝置50。S卩,本發(fā)明中將以下裝置也稱為脫氮裝置,其將所述排放氣體供應(yīng)至洗滌器20的供應(yīng)管或?qū)艋呐欧艢怏w從洗滌器20排放至外部的排氣管上增加選擇性催化還原裝置 50,通過(guò)波形的催化裝置降低氮氧化物。選擇性催化還原裝置50中,如圖4所示,優(yōu)選地可結(jié)合于洗滌器20的上端并使用,但是根據(jù)燃料的條件也可以使用按照如圖6(a)所示地在排放氣體進(jìn)入洗滌器20之前對(duì)排放氣體進(jìn)行凈化。如圖4所示,為了結(jié)合選擇性催化還原裝置50,還需要增加通過(guò)洗滌器20時(shí)對(duì)冷卻的排放氣體進(jìn)行加熱的裝置76。這種對(duì)于排放氣體的加熱可以通過(guò)進(jìn)入洗滌器20之前與高溫氣體進(jìn)行熱交換的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),但低于目標(biāo)溫度時(shí)需要另外包括加熱裝置76。本發(fā)明中所使用的選擇性催化還原裝置50使用水紋(波形)催化裝置,其提高了耐久性及安裝便利性。并且,本發(fā)明中可設(shè)計(jì)為,將所述排放氣體供應(yīng)至洗滌器20的供應(yīng)管或?qū)艋呐欧艢怏w從洗滌器20排放至外部的排氣管上增加粉塵去除裝置40,以便能夠去除排放氣體中的細(xì)微粉塵。如圖5所示,所述粉塵去除裝置40通常設(shè)置于洗滌器20的上端,結(jié)合所述選擇性催化還原裝置50時(shí),可設(shè)置在催化還原裝置50的前或后。并且,如圖6所示,根據(jù)燃料的條件,也可在經(jīng)過(guò)洗滌器20之前直接從排放氣體中去除粉塵。根據(jù)本發(fā)明的排放氣體污染物降低系統(tǒng)中,優(yōu)選地,對(duì)于排放氣體含有的有害成分中顆粒物較大的粉塵由洗滌器20進(jìn)行處理,顆粒物較小的細(xì)微粉塵由粉塵去除裝置40去除。以上概要地說(shuō)明了所述監(jiān)控裝置60,下面將詳細(xì)說(shuō)明所述監(jiān)控裝置60的主要結(jié)構(gòu)及作用。本發(fā)明的監(jiān)控裝置60包括由分析裝置69和監(jiān)控計(jì)算機(jī)77。所述分析裝置69可區(qū)分為排放氣體分析裝置和排放水分析裝置。首先,排放氣體分析裝置選擇性地包括由用于測(cè)定在排放氣體中產(chǎn)生變化的NOx成分濃度的NOx分析器 61 ;用于測(cè)定SOx成分濃度的SOx分析器62 ;用于測(cè)定諸如顆粒物等的粉塵的粉塵分析器 63 ;用于測(cè)定CO、CO2及&濃度的(XkA)2分析器64。另外,排放水分析裝置選擇性地包括由用于測(cè)定從洗滌器20排放的污染水中產(chǎn)生變化的氫離子濃度的PH分析器65 ;用于測(cè)定污染水渾濁程度的渾濁度分析器66 ;用于間接測(cè)定包含未燃碳的碳?xì)漕悵舛鹊挠头治銎?7。另外,所述監(jiān)控裝置還另外包括組合所述已選擇的分析器的檢測(cè)內(nèi)容,生成控制信號(hào)并對(duì)排氣和排放進(jìn)行控制的監(jiān)控計(jì)算機(jī)77,并通過(guò)有無(wú)線通信與分析器相連。因此,結(jié)合所述各項(xiàng)內(nèi)容測(cè)定NOx、SOx、粉塵及CO、CO2, O2排放氣體成分和pH、污濁度、油等污染水成分濃度,控制和調(diào)節(jié)排放量,最終進(jìn)行文檔化處理。S卩,根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置60可根據(jù)需要形成不同的系統(tǒng)。也就是說(shuō),分析裝置 69可以選擇性地包括從用于測(cè)定NOx成分濃度的NOx分析器61 ;用于測(cè)定SOx成分濃度的SOx分析器62 ;用于測(cè)定顆粒物等粉塵的粉塵分析器63 ;用于測(cè)定CO、CO2及仏濃度的 C0x/02分析器64。由于系統(tǒng)應(yīng)用方面的問(wèn)題而不采用降低系統(tǒng)的情況下,基本上應(yīng)根據(jù)國(guó)際海事機(jī)構(gòu)的建議采用NOx分析器61和(XkA)2分析器64。如果僅設(shè)置有洗滌器20,則可以選擇性地采用SOx分析器62和粉塵分析器作為分析裝置;如果設(shè)置有洗滌器20和電解模塊75,則可以采用SOx分析器62和(XkA)2分析器64。并且,如果僅安裝有選擇性催化還原裝置50,則采用NOx分析器61和(XkA)2分析器64。本發(fā)明中的洗滌器20是用于脫硫; 選擇性催化還原裝置50是用于脫氮;粉塵去除裝置40是用于去除排放氣體中含有的粉塵或受污染的微顆粒物;電解水是用于減少二氧化碳的量。如前所述,這些檢測(cè)時(shí)點(diǎn)可以選擇性地在如圖5所示的第一-第四步驟中進(jìn)行。本發(fā)明的監(jiān)控裝置60不僅監(jiān)控排放氣體,還要監(jiān)測(cè)和監(jiān)控用于凈化該排放氣體的污染海水。當(dāng)然,如上所述,也可以選擇性地采用監(jiān)控時(shí)點(diǎn)。如果采用本發(fā)明的船舶未安裝有選擇性催化還原裝置50和粉塵去除裝置40,則將直接檢測(cè)和監(jiān)控通過(guò)洗滌器20的排放氣體;如果安裝催化還原裝置50和粉塵去除裝置40,則檢測(cè)和監(jiān)控排放經(jīng)過(guò)該裝置的排放氣體。如果本發(fā)明的選擇性催化還原裝置50和粉塵去除裝置40未安裝于洗滌器20的末端而安裝于排放氣體進(jìn)入洗滌器20之前的過(guò)程位置,則在洗滌器20的后端進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。這些均可以根據(jù)安裝的系統(tǒng)而靈活轉(zhuǎn)換和選擇,并非關(guān)鍵事項(xiàng)。本發(fā)明重要的一點(diǎn)是,對(duì)以下污染度也要進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行比較判斷排放氣體的初始污染度;凈化該排放氣體后剩余的污染水的初始污染度;以及,這些排放氣體和污染水分別通過(guò)各個(gè)洗滌器20和催化還原裝置50以及粉塵去除裝置40及污染水凈水裝置30 后的污染度。其理由是,當(dāng)前述所述排放氣體具有超過(guò)允許值范圍的污染度時(shí),應(yīng)采用再循環(huán)和再凈化過(guò)程,而對(duì)這些過(guò)程均做監(jiān)控。污染水同樣如此,其污染度超過(guò)排放允許值范圍時(shí),應(yīng)通過(guò)另外的管道再被移送至污染水凈水裝置30,進(jìn)行再凈水過(guò)程。當(dāng)然,該過(guò)程也將全部進(jìn)行再檢測(cè)和監(jiān)控過(guò)程。所述所有過(guò)程與通過(guò)有無(wú)線方式連接的專門的監(jiān)控計(jì)算機(jī)77進(jìn)行通信,將結(jié)果保存為電子文檔,這些電子文檔可提交至相關(guān)部門或加以利用。同時(shí),該文本還可以作為證明本發(fā)明污染度降低系統(tǒng)效能的資料。下面將依次說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的所述污染物降低系統(tǒng)監(jiān)控方法。如圖7所示,首先經(jīng)過(guò)第一步驟,即對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10排放的排放氣體進(jìn)行分析的步驟 A110。如通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行部分說(shuō)明的那樣,分析由發(fā)動(dòng)機(jī)排放的初始排放氣體。通過(guò)各個(gè)分析器依次檢測(cè)污染度。采用NOx分析器61、SOx分析器62、粉塵分析器63及(XkA)2分析器64檢測(cè)NOx、 SOx、粉塵及CO、CO2、O2的量。這些檢測(cè)可以通過(guò)如下第二步驟再次實(shí)現(xiàn),即對(duì)洗滌器20排放的排放氣體進(jìn)行分析的步驟A120。為了判斷通過(guò)洗滌器20已完成凈化的排放氣體是否超過(guò)允許污染度范圍而進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。另外,用于凈化排放氣體的海水通過(guò)第三步驟和第四步驟完成檢測(cè)過(guò)程,即對(duì)洗滌器20排放的污染水進(jìn)行分析的步驟A130 ;以及,對(duì)污染水凈水裝置30排放的凈化水進(jìn)行分析的步驟A140。如圖7,在連續(xù)監(jiān)控情況下,各個(gè)步驟并不是依次發(fā)生,而是各個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行并且各個(gè)步驟中測(cè)定的資料作為監(jiān)控資料保存。如此檢測(cè)的污染度信息通過(guò)第五步驟來(lái)完成。即,監(jiān)控分析內(nèi)容并控制系統(tǒng),將監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行文檔化處理的步驟A150。在所述過(guò)程中重要的一點(diǎn)是,雖然在上述系統(tǒng)說(shuō)明中進(jìn)行描述,根據(jù)不同需求可以構(gòu)成不同系統(tǒng)。即,不需要的步驟可以省略,必要的步驟可以增加至基本排放氣體污染物降低系統(tǒng)。如前所述,脫離強(qiáng)管制的小船舶的情況下,經(jīng)過(guò)洗滌器20排出的排放氣體污染度較小或特別地系統(tǒng)安裝需要投入較多費(fèi)用時(shí),可以省略由發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氣體成分的分析過(guò)程。但是判斷利用洗滌器20降低污染度的排放氣體污染度是否超過(guò)管制范圍非常重要,因此至少應(yīng)監(jiān)控該過(guò)程。
11
所述內(nèi)容同樣適用于所述污染水的檢測(cè)和監(jiān)控過(guò)程,可以僅測(cè)定和監(jiān)控通過(guò)洗滌器20并流入污染水凈水裝置30的污染水污染度,也可以測(cè)定下一步驟的通過(guò)污染水凈水裝置30的污染水污染度。前者適用于管制強(qiáng)度較弱的小型船舶,后者適用于無(wú)法對(duì)系統(tǒng)安裝投入過(guò)多費(fèi)用的船舶。當(dāng)然,最佳方案是全部安裝后進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。所述監(jiān)控方法的最核心事項(xiàng)是,所述第二步驟中對(duì)從洗滌器20排放的排放氣體進(jìn)行分析,如果在排出污染度允許范圍內(nèi),則直接排放該氣體;如果在排出允許污染度范圍之外,則再循環(huán)該氣體并通過(guò)洗滌器20重新進(jìn)行降低處理。如圖8所示,對(duì)通過(guò)洗滌器20而排出的凈化排放氣體進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)在排出允許的污染度內(nèi)時(shí),直接排放該氣體A122。否則,當(dāng)在污染度減少值過(guò)小而在排出允許值(管制范圍)之外,則將該氣體移送至洗滌器20進(jìn)行再循環(huán)和再凈化A121。此時(shí),兩種情況不同。 即,所述排放氣體在通過(guò)洗滌器20之前經(jīng)過(guò)粉塵去除裝置40或選擇性催化還原裝置50的情況;通過(guò)洗滌器20之后經(jīng)過(guò)粉塵去除裝置40或選擇性催化還原裝置50的情況。所述后者的情況下,并不是通過(guò)洗滌器20后進(jìn)行檢測(cè),而是經(jīng)過(guò)粉塵去除裝置40或選擇性催化還原裝置50后進(jìn)行檢測(cè)并判斷是否再循環(huán)。即,本發(fā)明的系統(tǒng)存在多種選項(xiàng)來(lái)設(shè)置構(gòu)成部件,因此可根據(jù)選項(xiàng)的安裝與否,改變檢測(cè)時(shí)點(diǎn)以及監(jiān)控、再循環(huán)的時(shí)點(diǎn)。用與以上相同的方式,在本發(fā)明中最佳地,對(duì)污染水進(jìn)行分析,所述污染水由第三步驟中在洗滌器20所使用的海水狀態(tài)變化形成。當(dāng)處于允許值范圍時(shí)排放至海中;當(dāng)在排出允許污染度范圍之外時(shí),則應(yīng)重新移送至污染水凈水裝置30。如圖8所示,不僅是如前所述的排出氣體,凈化排氣而產(chǎn)生的污染水的情況也通過(guò)另外的污染水凈水裝置30進(jìn)行凈水,其凈水值達(dá)不到管制值,則需要采取再循環(huán)過(guò)程。當(dāng)然,經(jīng)過(guò)所述污染水凈水裝置30而生成的殘?jiān)鼤簳r(shí)保存到專門的殘?jiān)?2后,再移動(dòng)至陸地的處理設(shè)施73后廢棄處理。如前所述,如圖8的情況下,在連續(xù)監(jiān)控狀況下,對(duì)于排放氣體和排放水的控制并不是依次產(chǎn)生,而是分別同時(shí)形成對(duì)排放氣體和排放水的控制。也就是說(shuō),如圖4所示,第四步驟中,將通過(guò)污染水凈水裝置30凈化的污染水排放,但其生成的殘?jiān)鼤簳r(shí)保存至殘?jiān)?2,結(jié)束航海后移送至殘?jiān)幚碓O(shè)施73進(jìn)行廢棄處理。需要注意的一點(diǎn)是,所述凈化水的情況下,其具有排水可能性時(shí),如圖8所示可以分離并進(jìn)行排水。對(duì)于凈化效果較為理想的海水,由監(jiān)控裝置60進(jìn)行判斷并再次移送至洗滌器 20進(jìn)行重復(fù)利用,也可以排放至外部。即,完成凈化的海水的情況下可以分為兩條線路。前者為再利用的過(guò)程,以A142步驟表示,而排水過(guò)程以A141表示。另外,圖8說(shuō)明的移動(dòng)至殘?jiān)鄣牟襟E表示為A143,陸地殘?jiān)幚碓O(shè)施的管理步驟則表示為A144。并且,圖8的其他標(biāo)記中,4110表示以分析裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放氣體進(jìn)行分析的步驟^130413141324133 表示通過(guò)洗滌器20的污染水及凈化水的移動(dòng)步驟。所有步驟的相關(guān)說(shuō)明均在說(shuō)明書中詳細(xì)解釋。
權(quán)利要求
1.一種排放氣體污染物降低系統(tǒng),用于凈化由船舶生成的排放氣體并進(jìn)行相關(guān)監(jiān)控, 所述系統(tǒng)包括通過(guò)泵(71)引入的海水凈化由船舶發(fā)動(dòng)機(jī)(10)向供應(yīng)管道供應(yīng)的排放氣體的洗滌器 (20);凈化由洗滌器00)排放的污染海水的污染水凈水裝置(30); 搜集堆積在污染水凈水裝置(30)中殘?jiān)臍堅(jiān)?7 ;以及, 對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)排放氣體的變化狀態(tài)和由污染水凈水裝置(30)進(jìn)行凈化的污染水變化狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的監(jiān)控裝置(60)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放氣體污染物降低系統(tǒng),還包括通過(guò)泵(71)向洗滌器00)供應(yīng)海水時(shí),對(duì)所供應(yīng)的海水通過(guò)獨(dú)立的電解模塊(75)供應(yīng)電解水,為了提高電解水和排放氣體的接觸效率,設(shè)置雙重流入管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放氣體污染物降低系統(tǒng),其特征在于,所述監(jiān)控裝置(60) 監(jiān)控排放氣體和排放水的污染度并控制排放,所述監(jiān)控裝置有選擇地被安裝于將排放氣體供應(yīng)至洗滌器00)的供應(yīng)管; 將凈化的排放氣體從洗滌器00)排放至外部的排氣管; 在洗滌器00)將污染的海水排放至污染水凈水裝置(30)的供應(yīng)管; 從污染水凈水裝置(30)向外部排放凈化水的排放管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排放氣體污染物降低系統(tǒng),還包括選擇性催化還原裝置 (50),通過(guò)波形的催化裝置降低氮氧化物,所述催化還原裝置包括熱交換器,在將排放氣體供應(yīng)至洗滌器00)的供應(yīng)管或?qū)艋呐欧艢怏w從洗滌器 (20)向外部排放的排氣管中,在流入洗滌器00)之前未處理排放氣體和通過(guò)洗滌器00) 的處理排放氣體之間進(jìn)行熱交換;以及, 排氣加熱裝置(76)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的排放氣體污染物降低系統(tǒng),還包括用于去除微細(xì)粉塵的粉塵去除裝置(40),其設(shè)置于所述供應(yīng)管或所述排氣管中,所述供應(yīng)管將排放氣體供應(yīng)至洗滌器(20),所述排氣管將凈化的排放氣體由洗滌器00)向外部排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的排放氣體污染物降低系統(tǒng),其中,所述監(jiān)控裝置(60)用于測(cè)定N0x、S0x、粉塵及C0、C02、&排放氣體成分和pH、污濁度、油等污染水成分的濃度,進(jìn)而控制和調(diào)節(jié)排放量,并對(duì)其進(jìn)行文檔化處理,所述監(jiān)控裝置包括排氣分析裝置,可選擇性地包括,用于測(cè)定在排放氣體中產(chǎn)生變化的NOx成分濃度的 NOx分析器(61);用于測(cè)定SOx成分濃度的SOx分析器(6 ;用于測(cè)定諸如顆粒物的粉塵的粉塵分析器(63);用于測(cè)定CO、CO2及O2濃度的C0x/02分析器(64);包括排放水分析裝置的分析裝置(69),可選擇性地包括,用于測(cè)定從洗滌器00)排放的污染水中產(chǎn)生變化的氫離子濃度的PH分析器(65);用于測(cè)定污染水渾濁程度的渾濁度分析器(66);用于間接測(cè)定包含未燃碳的碳?xì)漕悵舛鹊挠头治銎?67);監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)(77),用于從所述已選擇的分析器中將所檢測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行組合并產(chǎn)生控制信號(hào),進(jìn)而控制排氣和排放。
7.一種排放氣體污染物降低系統(tǒng)的監(jiān)控方法,包括第一步驟,對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)(10)排放的排放氣體進(jìn)行分析(AllO); 第二步驟,對(duì)從洗滌器00)排放的排放氣體進(jìn)行分析(A120); 第三步驟,對(duì)從洗滌器00)排放的污染水進(jìn)行分析(A130); 第四步驟,對(duì)從污染水凈水裝置(30)排放的凈化水進(jìn)行分析(A140); 第五步驟,監(jiān)控分析內(nèi)容并控制系統(tǒng),將監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行文檔化處理(A150)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控方法,其中,在第二步驟中,分析從洗滌器OO)排放的排氣,如果未超出排出允許污染度范圍,則排放所述排氣;如果在排出允許污染度范圍之外,則重新循環(huán)所述排氣并通過(guò)洗滌器OO) 重新進(jìn)行降低處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控方法,其中在第三步驟中,對(duì)于洗滌器OO)所使用的海水,如果對(duì)狀態(tài)變化的污染水進(jìn)行分析后,處于排出允許污染度范圍之內(nèi),則排放至海中,如果處于排出允許污染度范圍以外,則將其重新移入污染水凈化裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的監(jiān)控方法,其中,第四步驟中,排出從污染水凈水裝置(30)凈化的凈化海水,并將其殘?jiān)4嬷翚堅(jiān)?(72)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種排氣污染物降低系統(tǒng)及其監(jiān)控方法,其用于凈化并排放從船舶發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的排放氣體。特別地,從為船舶的航行而啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的排氣中含有各種有害物質(zhì),對(duì)于這些有害氣體未進(jìn)行凈化處理而進(jìn)行排放的做法,目前趨勢(shì)是在全球范圍內(nèi)通過(guò)各種條約或規(guī)程來(lái)加強(qiáng)管制。本發(fā)明涉及這種滿足所述管制措施的船舶排放氣體降低系統(tǒng)。進(jìn)一步地,本發(fā)明還涉及監(jiān)控這種排氣凈化和凈化時(shí)產(chǎn)生的污染水凈水過(guò)程并且進(jìn)行文檔化處理的關(guān)于船舶排放污染物的監(jiān)控方法。
文檔編號(hào)F01N13/08GK102337948SQ201010251899
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者張美淑, 申載元, 金大奎, 高鉉昌 申請(qǐng)人:仿真科技公司