一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統的製作方法
2023-05-13 06:31:31
一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，包括：配氣混合子系統、溫控子系統、溼法洗滌子系統和煙氣分析子系統；配氣混合子系統的輸出端連接溫控子系統，溫控子系統的輸出端分別連接溼法洗滌子系統和煙氣分析子系統，模擬煙氣經溼法洗滌反應處理後，經背壓調節閥與煙氣分析子系統相連。有益效果是：提供了一種在實驗室人為可控條件下用於研究溼法洗滌技術的模擬船舶廢氣系統，系統內氣壓恆定，流量輸出穩定。模擬船舶廢氣有害組分精度高，可定量評價溼法洗滌處理效果，評價結果可靠性，可重複性好。測試需煙氣量少、測試時間短、測試成本低。
【專利說明】一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統
【技術領域】
[0001] 本發明屬於實驗檢測裝置【技術領域】，尤其涉及用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系 統。
【背景技術】
[0002] 伴隨著國際海運貿易的不斷擴張，船舶排放有害氣體總量越來越大，造成的大氣 汙染也越來越嚴重。因此，近年來，國際海事組織（頂〇)修訂MARPOL公約，針對船舶廢氣中 硫氧化物和氮氧化物制定了更加嚴格的排放法規。
[0003] 為了有效應對即將履約實施的船舶廢氣Tier III排放標準，船舶廢氣排放控制技 術研究成為了當下研究的熱點。在眾多的脫硫脫硝排放控制技術當中，基於溼法洗滌的後 處理技術，因其較好的適應船舶海上航行的特殊環境，且較容易在不造成較大影響的前提 下對現有船舶動力裝置排氣系統改造安裝，安裝和運行成本較低，所以受到廣泛關注和重 點研究。目前主流的溼法洗滌技術研究主要有海水法、鈉鹼法和鎂基法等。在實驗室條件 下，研究這些溼法洗滌技術的反應機理和反應速率，定量評價其廢氣處理效果將為實船應 用發揮重要的指導和參考作用。
[0004] 現有技術中，在實驗室條件下對船舶廢氣進行溼法洗滌研究，多採用實際船舶動 力裝置廢氣排放直接收集方式進行，存在的問題是：由於實際船舶動力裝置廢氣成分複雜， 各組分濃度隨工況變化不穩定，且廢氣溫度較高，環境因素變化較多，實驗過程重複性較 差，可靠性較低，廢氣流量消耗大、試驗成本高。因此不適合於前期研究探索溼法洗滌反應 機制。此外，即使能夠採用一定的方法將船舶動力裝置廢氣收集並存儲起來，由於廢氣中含 有較多的顆粒物，長時間儲存也可能會發生沉澱和化學反應，導致原始氣體成分和濃度發 生變化，而且在後續使用過程中，可能會因為顆粒物使得管系髒堵影響使用。
[0005] 針對上述問題，現有技術中已有模擬實際煙氣成分的技術，採用通過多通道流量 計混合配比多路氣體的方式實現實際煙氣成分的模擬。專利號為CN201220067290. 8的《一 種用於測試SCR脫硝催化劑性能的測評系統》和專利號為CN 201110185724. 4的《燃煤鍋 爐煙道中煙氣轉化系統及其模擬方法》專利，公開了用於模擬燃煤電廠排煙工況的煙氣混 合系統，但該系統只能用於評價氣固反應過程，且適用對象只有燃煤電廠或者鍋爐的煙氣 模擬；專利號為CN 201010596776. 6的《一種SCR煙氣脫硝催化劑性能測試方法及測試裝 置》和專利號為CN 200710057638. 9的《發動機尾氣催化淨化器活性評價系統》專利，公開 了用於模擬發動機尾氣和用於評價尾氣處理裝置的系統，但這些系統存在廢氣後處理過程 系統壓力波動、流量計背壓不穩定等問題，因而不能準確計量和評價尾氣處理效果，且上述 專利公開的系統均不是針對船舶動力裝置而設計，沒有考慮船舶廢氣模擬的不同點。
【發明內容】
[0006] 為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種在實驗室人為可控條件下用於 研究溼法洗滌技術的模擬船舶廢氣系統，精確配比混合模擬船舶廢氣有害組分及其濃度， 定量評價溼法洗滌處理效果，確保實驗精度和評價結果的可靠性。
[0007] 為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0008] -種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，包括溼法洗滌子系統C和煙氣分析子系 統D，溼法洗滌子系統C包括分別與溼法洗滌反應器相連接的洗滌介質供給裝置和廢液處 理裝置，煙氣分析子系統D包括與煙氣分析儀連接的煙氣採樣收集裝置，其特徵在於：所述 用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統還包括配氣混合子系統A、溫控子系統B和背壓調節閥； 所述配氣混合子系統A包括2個以上模擬煙氣氣瓶、質量流量計和模擬煙氣混合罐，每個 模擬煙氣氣瓶分別通過各自的質量流量計與模擬煙氣混合罐連接；所述溫控子系統B包括 電加熱爐、溫控器、溫控電伴熱帶和溫度探測探頭，溫控器與電加熱爐和溫控電伴熱帶電連 接，溫度探測探頭與溫控器通過信號線相連，溫度探測探頭分別布置在洗滌反應器進出口 位置，電加熱爐進口通過管路和三通混合閥與模擬煙氣混合罐出口連接，電加熱爐出口通 過管路分別與洗滌反應器進口和煙氣採樣收集裝置進口連接，電加熱爐與洗滌反應器連接 的管路上接有洗滌反應器截止閥，電加熱爐與煙氣採樣收集裝置連接的管路上接有煙氣採 樣收集裝置截止閥，溫控子系統的溫控電伴熱帶布置在電加熱爐出口與洗滌反應器進口和 煙氣採樣收集裝置進口連接的管路上；所述背壓調節閥屬於溼法洗滌子系統C，背壓調節 閥通過管路連接在洗滌反應器出口與煙氣採樣收集裝置進口之間。
[0009] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述配氣混 合子系統A的每個模擬煙氣氣瓶分別通過各自的質量流量計與模擬煙氣混合罐連接的管 路中，在模擬煙氣氣瓶與質量流量計之間的管路中還依次連接有減壓閥、過濾器和三通閥， 在質量流量計與模擬煙氣混合罐之間的管路中還依次連接有單向閥和截止閥。
[0010] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述的配氣 混合子系統A還設置有與模擬煙氣混合罐輸出管路相連接的水蒸氣發生裝置。
[0011] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述配氣混 合子系統A的模擬煙氣混合罐內填充有分子篩填料。
[0012] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述溼法洗 滌反應器為鼓泡式反應器。
[0013] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述溫度探 測探頭是熱電偶。
[0014] 本發明所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統的使用方法，其特徵在於： 所述使用方法包括以下步驟：
[0015] 1)系統開機，在正常運行之前，關閉洗滌反應器截止閥，開啟煙氣採樣收集裝置截 止閥，
[0016] 2)將充有標準混合氣體的模擬煙氣氣瓶打開，各模擬煙氣氣瓶內的氣體經過減 壓、過濾器後，再由三通閥選擇氣路輸出方向後，進入各自的質量流量計，
[0017] 3)根據需要配置的目標混合氣體成分和濃度以及混合氣體總流量要求和模擬煙 氣氣瓶內標準氣濃度，調節各質量流量計輸出的氣體流量，
[0018] 4)開啟單向閥和截止閥，各模擬煙氣氣瓶氣體流經單向閥和截止閥後，進入模擬 煙氣混合罐充分混合均勻後，由模擬煙氣混合罐出口輸出，輸出的即為需要配置的目標混 合氣體成分、濃度和流量，
[0019] 5)由模擬煙氣混合罐出口輸出的混合氣體經三通混合閥進入電加熱爐加熱後經 出口輸出，經煙氣採樣收集裝置截止閥進入煙氣採樣收集裝置後，進入煙氣分析儀，煙氣 分析儀對進入的混合氣體檢測，
[0020] 6)系統正常運行後，開啟洗滌反應器截止閥，關閉煙氣採樣收集裝置截止閥，
[0021] 7)溫度探測探頭實時採集洗滌反應器進出口處混合氣體的溫度，將採集的溫度輸 入溫控器，溫控器控制電加熱爐和溫控電伴熱帶的電功率，閉環調節進入洗滌反應器的混 合氣體溫度，
[0022] 8)混合氣體經洗滌反應器反應後由洗滌反應器出口經煙氣採樣收集裝置進入煙 氣分析儀，煙氣分析儀測量混合氣體成分和濃度，測量結果與步驟4)測得的原始混合氣體 成分和濃度相比較，得出模擬船舶廢氣中有害成分脫除效率，脫除率依據以下公式計算：
[0023]
【權利要求】
1. 一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，包括溼法洗滌子系統C和煙氣分析子系統 D，溼法洗滌子系統C包括分別與溼法洗滌反應器（50)相連接的洗滌介質供給裝置（51)和 廢液處理裝置（52)，煙氣分析子系統D包括與煙氣分析儀（56)連接的煙氣採樣收集裝置 (55)，其特徵在於：所述用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統還包括配氣混合子系統A、溫控 子系統B和背壓調節閥（53);所述配氣混合子系統A包括2個以上模擬煙氣氣瓶（1、2、3、4、 5、6)、質量流量計（25、26、27、28、29、30)和模擬煙氣混合罐（43)，每個模擬煙氣氣瓶（1、2、 3、4、5、6)分別通過各自的質量流量計（25、26、27、28、29、30)與模擬煙氣混合罐（43)連接； 所述溫控子系統B包括電加熱爐（46)、溫控器（47)、溫控電伴熱帶（54)和溫度探測探頭， 溫控器（47)與電加熱爐（46)和溫控電伴熱帶（54)電連接，溫度探測探頭與溫控器（47) 通過信號線相連，溫度探測探頭分別布置在洗滌反應器（50)進出口位置，電加熱爐（46)進 口通過管路和三通混合閥（44)與模擬煙氣混合罐（43)出口連接，電加熱爐（46)出口通過 管路分別與洗滌反應器（50)進口和煙氣採樣收集裝置（55)進口連接，電加熱爐（46)與洗 滌反應器（50)連接的管路上接有洗滌反應器截止閥（49)，電加熱爐（46)與煙氣採樣收集 裝置（55)連接的管路上接有煙氣採樣收集裝置截止閥（48)，溫控子系統（B)的溫控電伴熱 帶（54)布置在電加熱爐（46)出口與洗滌反應器（50)進口和煙氣採樣收集裝置（55)進口 連接的管路上；所述背壓調節閥（53)屬於溼法洗滌子系統（C)，背壓調節閥（53)通過管路 連接在洗滌反應器（50)出口與煙氣採樣收集裝置（55)進口之間。
2. 根據權利要求1所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述 的配氣混合子系統A還設置有與模擬煙氣混合罐（43)輸出管路相連接的水蒸氣發生裝置 (45)。
3. 根據權利要求2所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述 配氣混合子系統A的模擬煙氣混合罐（43)內填充有分子篩填料。
4. 根據權利要求3所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述 配氣混合子系統A的每個模擬煙氣氣瓶（1、2、3、4、5、6)分別通過各自的質量流量計（25、 26、 27、28、29、30)與模擬煙氣混合罐（43)連接的管路中，在模擬煙氣氣瓶（1、2、3、4、5、6) 與質量流量計（25、26、27、28、29、30)之間的管路中還依次連接有減壓閥（7、8、9、10、11、 12)、過濾器（13、14、15、16、17、18)和三通閥（19、20、21、22、23、24)，在質量流量計（25、26、 27、 28、29、30)與模擬煙氣混合罐（43)之間的管路中還依次連接有單向閥（31、32、33、34、 35、36)和截止閥（37、38、39、40、41、42、）。
5. 根據權利要求1所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述 溼法洗滌反應器（50)為鼓泡式反應器。
6. 根據權利要求1所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統，其特徵在於：所述 溫度探測探頭是熱電偶。
7. 權利要求1所述的一種用於溼法洗滌的模擬船舶廢氣系統的使用方法，其特徵在 於：所述使用方法包括以下步驟： 1) 系統開機，在正常運行之前，關閉洗滌反應器截止閥（49)，開啟煙氣採樣收集裝置 截止閥（48)， 2) 將充有標準混合氣體的模擬煙氣氣瓶（1、2、3、4、5、6)打開，各模擬煙氣氣瓶內的氣 體經過減壓（7、8、9、10、11、12)、過濾器（13、14、15、16、17、18)後，再由三通閥（19、20、21、 22、23、24)選擇氣路輸出方向後，進入各自的質量流量計（25、26、27、28、29、30)， 3) 根據需要配置的目標混合氣體成分和濃度以及混合氣體總流量要求和模擬煙氣氣 瓶（1、2、3、4、5、6)內標準氣濃度，調節各質量流量計（25、26、27、28、29、30)輸出的氣體流 量， 4) 開啟單向閥（31、32、33、34、35、36)和截止閥（37、38、39、40、41、42、），各模擬煙氣氣 瓶（1、2、3、4、5、6)氣體流經單向閥31-36和截止閥37-42後，進入模擬煙氣混合罐（43)充 分混合均勻後，由模擬煙氣混合罐（43)出口輸出，輸出的即為需要配置的目標混合氣體成 分、濃度和流量， 5) 由模擬煙氣混合罐（43)出口輸出的混合氣體經三通混合閥（44)進入電加熱爐 (46)加熱後經出口輸出，經煙氣採樣收集裝置截止閥（48)進入煙氣採樣收集裝置（55)後， 進入煙氣分析儀（56)，煙氣分析儀（56)對進入的混合氣體檢測， 6) 系統正常運行後，開啟洗滌反應器截止閥（49)，關閉煙氣採樣收集裝置截止閥 (48)， 7) 溫度探測探頭實時採集洗滌反應器進出口處混合氣體的溫度，將採集的溫度輸入溫 控器（47)，溫控器（47)控制電加熱爐（46)和溫控電伴熱帶（54)的電功率，閉環調節進入 洗滌反應器（50)的混合氣體溫度， 8) 混合氣體經洗滌反應器（50)反應後由洗滌反應器（50)出口經煙氣採樣收集裝置 (55)進入煙氣分析儀（56)，煙氣分析儀（56)測量混合氣體成分和濃度，測量結果與步驟4) 測得的原始混合氣體成分和濃度相比較，得出模擬船舶廢氣中有害成分脫除效率，脫除率 依據以下公式計算：
【文檔編號】G01N33/00GK104316657SQ201410628036
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】潘新祥, 楊少龍, 韓志濤, 嚴志軍 申請人:大連海事大學