一種遠洋船舶的減排節能裝置系統的製作方法

2023-05-04 02:55:56 1

專利名稱：一種遠洋船舶的減排節能裝置系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種船舶排放的廢氣廢水處理轉換的裝置系統，具體是涉及一種主要由微藻對遠洋船舶日常廢水廢氣的處理同時產生可利用燃料的裝置系統。
背景技術：
微藻是指一些個體較小的單細胞或群體的藻類。它是低等植物，種類繁多，分布在各種水域內的一個種群，目前有約2萬餘種吧，像我們知道的綠藻、螺旋藻、小球藻都是其中的一種。多數微藻都是自養性的，利用光合作用的效率非常高，產生的代謝物種類也很多。比如有些種類的微藻在光合作用過程中，會水解產生氫氣，有些在生長繁殖過程中體內能夠積累大量的油脂、脂肪酸，有些微藻在次生代謝過程中產生烴類物質，這些產物通過熱解、酯交換反應等現代技術手段，就可分別轉變為甲烷氣、甲醇、烴或燃料油等。微藻很小，通常為單細胞，可是地球上的生物每年通過光合作用產生的生物質，其中40%應歸功於藻類的光合作用，它直接將太陽能轉化為化學能，能量只需一次轉化；它繁殖快，培養周期短，可獲得大量生物量，單位面積產量是高等植物的數倍；脂類含量比其他油料作物如玉米、油菜、麻風樹等要高很多，如葡萄藻、杜氏藻和小球藻等，大多含有30— 50%左右脂類，有的甚至高達80%。也就是說，把它轉化為生物質燃料比如燃料油的效率是最高的，進行化學利用是最有價值的。另外，它生長和繁殖在水域中，不會引起與農業、牧業用地競爭的矛盾。由於以上多方面的優勢，微藻被認為是當今最有開發前途實現能源轉化的物資之一。栽培藻類非常容易，這單細胞有機體只需要陽光、水和二氧化碳就能生長。在僅僅一天時間裡，藻類的數量便能夠翻兩番，而且它還可幫助人們除去空氣中的碳和廢水中的氮，同時具有頗高的環保效益。藻類吸取廢氣中的二氧化碳，利用陽光和水進行光合作用生成糖類，這些糖類隨後經新陳代謝轉變為蛋白質和脂肪。隨著藻類的繁殖，容器裡的油脂越來越多。將這些油脂提取出來，利用一些現有技術，就可製成生物柴油和乙醇。佔地面積1平方公裡的「藻類農場」每年可處理5萬噸二氧化碳另一方面，藻類也是一種太陽能生物燃料，能夠在不產生含碳汙染物的提下產生能量，解決能源供應問題。在油價屢創新高、核能利用率不高而危險性較高的情況下，藻類這種產能功能顯重要。藻類粉碎後可以用作生物柴油給料，有助於減輕航空等行業對環境的汙染。即使是生產生物柴油剩餘的藻類殘渣，也可作為一種富含礦物質的肥料用於農業生產。對藻類減排產能的研究在世界各地展開，研究者包括澳大利亞、德國和美國等國學術專家，以及美國能源部、石油巨頭英荷殼牌石油公司、美國飛機製造商波音公司等機構的研究人員。日本汽車部件供應商電裝(Denso)公司本周宣布，將著手研究藻類能否吸收其工廠排放的二氧化碳。[0010]美國麻省理工學院成功完成藻類減排系統測試後發現，煙氣經藻類處理後二氧化碳含量下降50 %至58 %，氧化氮含量下降85 %。如此優良的可將廢氣廢水進行轉換的微藻資源如何將其充分使用、利用好是擺在科技人員面前的重要課題。船舶，尤其是遠洋航行的船舶，在海上行駛時間很長，在運行途中會產生大量的廢氣、廢水，以往均是直接排放於海洋和大氣中的，隨著船舶遠洋運輸事業的發展，隨著對地球環境的汙染增大，減少和消除排放的呼聲和要求也日益增強，為了更好地保護人類賴以生存的地球環境，必須對船舶運行中產生的機械廢水廢氣及生活廢水進行處理，減少排放， 當然，如有可能變廢為寶，製造成新能源將是一項重大的貢獻。本實用新型人通過長期觀察和實踐，發現了此寶貴的課題，擬予以將兩者進行科學合理的結合，解決現有遠洋船舶航運中的缺陷，產生積極的效果。
發明內容本實用新型的目的是利用現有的微藻技術並結合船舶遊輪的系統設計，提供一種能夠吸收處理遊輪所產生的廢水廢氣，經微藻光合作用，減少不利排放的裝置系統，所述系統由以下技術方案實現。一種遠洋船舶的減排節能裝置系統，其特徵在於所述裝置系統包括微藻處理子系統、廢氣收集利用系統和廢水收集利用系統；所述微藻處理子系統由多根管狀的光生物反應器排列配置在船舶最上層甲板上，每根光生物反應器的兩端經閥門相互並聯連接；連接後的一端接通微藻注入接口，且在接通微藻注入接口的管路上還接有通往其它子系統的出口和通往衝洗管路的入口；連接後的另一端接通微藻排出接口，且在接通微藻排出接口的管路上還有通往其它子系統的入口和通往衝洗管路的入口；所述廢氣收集利用系統動力設備排放的廢氣由兩路接出，一路直接由廢氣排出口接出，一路經冷卻塔、洗滌塔進入廢氣收集罐，廢氣收集罐上方由管道經管道風機接入光生物反應器，在光生物反應器內的上半部分水平設置滲透膜，在滲透膜的上方，由管道連接氫氣收集罐；所述廢水收集利用系統來自生活汙水總管通入汙水預處理裝置，繼而進入廢水存放艙，再由廢水輸送泵送入位於高位的廢水重力櫃，廢水重力櫃經閥門下方是內部水平設置滲透膜的光生物反應器。進一步，所述微藻處理子系統的微藻注入接口、衝洗管路和微藻排出接口分別經各自的閥門與多根並聯連接的光生物反應器相連接。一種遠洋船舶的減排節能裝置系統，所述裝置系統包括微藻處理子系統、廢氣收集利用系統和廢水收集利用系統；一組置於船舶最上層甲板能接受到陽光的微藻系統。所述微藻系統有以下功能 廢物處理功能，微藻的注入、排出功能，廢氣注入功能，廢水注入功能，清洗功能。廢物處理在「光生物反應器」內完成，「光生物反應器」是一組裝滿藻類的透明管道。收集系統收集的廢氣與水混合後進入管道，管道內的藻類吸收二氧化碳，用於光合作用。光生物反應器採用支管式設計，每個支管進出由遙控閥門控制，當需要對一個光生物反應器支管進行維護時不影響其他光生物反應器的工作。動力裝置廢氣收集系統將動力裝置產生的一部分二氧化碳旁通，經過洗滌塔過濾和冷卻塔清洗，儲存於廢氣收集罐中。利用管道風機將二氧化碳打入至光生物反應器，同時控制反應罐內的二氧化碳濃度。與生活汙水處理系統結合的船舶黑灰水收集系統；將船員生活所產生的廢水通過收集系統收集處理，由汙水預處理裝置對廢水進行生化預處理，消除有害菌群和異味，然後提供給微藻使用。採用重力櫃加支管的注入方式有利於每組光生物反應器中的廢水量控制。氫氣收集使用系統在光生物反應器靠近頂部位置設一層滲透膜，具有小分子體積的氫氣可以穿透這層膜，而後被收集至專用氫氣收集罐，被收集的氫氣可以和船用燃料混合使用，從而達到節能目的。本實用新型的有益效果本實用新型吸收了微藻系統的成熟技術和船舶系統設計的特點，將兩者結合起來，形成一套適合於船舶配備的具有明顯節能減排作用的微藻處理系統。該系統充分利用了遠洋船舶長途行駛，產生大量廢氣廢水的排放量，又利用面積很大的船舶甲板，光照充足的特點，經過獨特的配置，既處理了廢氣汙水，又變廢為寶，處理過程中產生了氫氣，與船用燃料混合使用，從而達到增能節能的效果。本實用新型原理清晰，效果明顯，易於操作，適用於各種具有大開敞甲板的船舶，為將來的節能環保型船舶設計開發提供了一個新的研究努力方向，具有很大的潛在經濟和市場價值。

圖1為本實用新型遠洋船舶的減排節能裝置系統之一的微藻處理子系統結構配置圖；圖2為本實用新型中的廢氣收集利用系統結構配置圖；圖3為本實用新型中的廢水收集利用系統結構配置圖。圖中，1是微藻注入接口，2是其它子系統，3是閥門，4是光生物反應器，5是微藻排出接口，6是衝洗管路，7是廢氣排出口，8是冷卻塔，9是洗滌塔，10是管道風機，11是氫氣收集罐，12是光生物反應器，13是滲透膜，14是廢氣收集罐，15是動力裝置，16是生活汙水總管，17廢水預處理裝置，18是廢水存放艙，19是廢水輸送泵，20是廢水重力櫃。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施作一詳細描述一種遠洋船舶的減排節能裝置系統，其特徵在於所述裝置系統包括微藻處理子系統、廢氣收集利用系統和廢水收集利用系統；所述微藻處理子系統由多根管狀的光生物反應器4排列配置在船舶最上層甲板上，每根光生物反應器4的兩端經閥門3相互並聯連接；連接後的一端接通微藻注入接口 1，且在接通微藻注入接口 1的管路上還接有通往其它子系統2的出口和通往衝洗管路6的入口；連接後的另一端接通微藻排出接口 5，且在接通微藻排出接口 5的管路上還有通往其它子系統2的入口和通往衝洗管路6的入口 ；所述廢氣收集利用系統動力設備15排放的廢氣由兩路接出，一路直接由廢氣排出口 7接出，一路經冷卻塔8、洗滌塔9進入廢氣收集罐14，廢氣收集罐14上方由管道經管道風機10接入光生物反應器12，在光生物反應器12內的上半部分水平設置滲透膜13，在滲透膜13的上方，由管道連接氫氣收集罐11 ；所述廢水收集利用系統來自生活汙水總管16通入汙水預處理裝置17，繼而進入廢水存放艙18，再由廢水輸送泵19送入位於高位的廢水重力櫃20，廢水重力櫃20經閥門下方是內部水平設置滲透膜13的光生物反應器12。進一步，所述微藻處理子系統的微藻注入接口 1、衝洗管路6和微藻排出接口 5分別經各自的閥門與多根並聯連接的光生物反應器4相連接。具體步驟和方法可按下述要求操作。1)打開每個子系統的微藻注入閥門，也可以是遙控閥門，由碼頭注入高活性微藻。注入完畢後關閉注入閥門，同時打開衝洗系統將注入管道上的殘留微藻衝洗乾淨。2)採用重力注入方式將廢水注入光生物反應器用廢水輸送泵將廢水打入到位於高處的重力櫃中，重力櫃中有液位開關，可以控制廢水輸送泵的啟停。在30%液位時液位開關控制廢水輸送泵打開，當注入廢水達到90%重力櫃液位時，液位開關控制廢水輸送泵停止。重力柜上有若干注入支管連接至光生物反應器，每個支管上設置自動控制閥門，當反應器中液位達到飽和液位時，注入管自動關閉。3)利用多支管管道風機將廢氣儲存罐中二氧化碳打入至光生物反應器，光生物反應器的透氣管上裝有防滲透膜，可阻止二氧化碳的溢出。同時反應器內設有壓力開關，當管內壓力達到一定值時關停二氧化碳輸送風機。4)光合反應所生產的氫氣可以透過滲透膜，注入至氫氣收集系統。5)航次結束後返回碼頭，打開管道上的遙控排出閥，將藻類殘渣排岸，同時打開清洗閥將整個處理系統管路清洗乾淨。
權利要求1.一種遠洋船舶的減排節能裝置系統，其特徵在於所述裝置系統包括微藻處理子系統、廢氣收集利用系統和廢水收集利用系統所述微藻處理子系統由多根管狀的光生物反應器(4)排列配置在船舶最上層甲板上，每根光生物反應器的兩端經閥門(3)相互並聯連接；連接後的一端接通微藻注入接口(1)，且在接通微藻注入接口(1)的管路上還接有通往其它子系統O)的出口和通往衝洗管路(6)的入口 ；連接後的另一端接通微藻排出接口(5)，且在接通微藻排出接口( 的管路上還有通往其它子系統O)的入口和通往衝洗管路(6)的入口 ；所述廢氣收集利用系統動力設備(1 排放的廢氣由兩路接出，一路直接由廢氣排出口(7)接出，一路經冷卻塔(8)、洗滌塔(9)進入廢氣收集罐(14)，廢氣收集罐(14)上方由管道經管道風機(10)接入光生物反應器(12)，在光生物反應器(1 內的上半部分水平設置滲透膜(13)，在滲透膜(1 的上方，由管道連接氫氣收集罐(11)；所述廢水收集利用系統來自生活汙水總管(16)通入汙水預處理裝置(17)，繼而進入廢水存放艙(18)，再由廢水輸送泵(19)送入位於高位的廢水重力櫃00)，廢水重力櫃 (20)經閥門下方是內部水平設置滲透膜(1 的光生物反應器(12)。
2.根據權利要求1所述遠洋船舶的減排節能裝置系統，其特徵在於所述微藻處理子系統的微藻注入接口(1)、衝洗管路(6)和微藻排出接口( 分別經各自的閥門與多根並聯連接的光生物反應器(4)相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種船舶排放的廢氣廢水處理轉換的裝置系統，一種遠洋船舶的減排節能裝置系統，微藻處理子系統由多根管狀的光生物反應器(4)排列配置在船舶最上層甲板上，一端接通微藻注入接口(1),另一端接通微藻排出接口(5)；廢氣收集利用系統動力設備(15)排放的廢氣的一路經冷卻塔(8)、洗滌塔(9)進入廢氣收集罐(14)，上方由管道經管道風機(10)接入光生物反應器(12)在滲透膜(13)的上方，由管道連接氫氣收集罐(11)；廢水收集利用系統來自生活汙水總管(16)通入汙水預處理裝置(17)，繼而進入廢水存放艙(18)，再由廢水輸送泵(19)送入位於高位的廢水重力櫃(20),廢水重力櫃(20)下方是光生物反應器(12)。本實用新型提供了一套適合於船舶配備的具有明顯節能減排作用的微藻處理系統。
文檔編號B63J4/00GK202170016SQ201120179279
公開日2012年3月21日 申請日期2011年5月31日 優先權日2011年5月31日
發明者劉億, 周妍, 張桂湘, 李俊 申請人:上海船舶研究設計院