一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，包括煙氣采樣單元、煙氣預(yù)處理裝置、煙氣分析系統(tǒng)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)、煙道、氣體測試室、分析儀表柜，所述煙氣采樣單元包括采樣探頭、煙塵計、流量計、水份儀、壓力傳感器、溫度傳感器；所述煙氣預(yù)處理裝置包括樣氣預(yù)處理單元、校準(zhǔn)設(shè)備、吹掃單元；所述煙氣采樣單元設(shè)置在煙道內(nèi)，煙氣采樣單元通過電纜線與分析儀表柜連接；所述煙氣預(yù)處理裝置、煙氣分析系統(tǒng)均安裝在分析儀表柜中。本發(fā)明能夠?qū)煔庵械亩喾N污染物進(jìn)行實時、在線、連續(xù)的檢測，可避免蝕損壞氣體室、污染氣體室和堵塞氣體管路，性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小。
【專利說明】
一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙霧氣體檢測分析的技術(shù)領(lǐng)域，特別是船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前中國港口遠(yuǎn)洋船舶主要采用重油為燃料，其含硫率為2.8%?3.5%，部分高達(dá)4.5%，加之缺乏嚴(yán)格的發(fā)動機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致船舶污染排放影響日益凸顯。根據(jù)國家環(huán)保部排污監(jiān)控中心測算，2013年在中國港口靠泊的船舶共排放S02 58.8萬噸，約占全國排放總量的8.4%;港口船舶氮氧化物排放量27.8萬噸，約占全國排放總量的11.3%。中國登記在冊的18萬艘船舶排放的煙氣中所含的柴油顆粒物、氮氧化物、硫氧化物嚴(yán)重威脅人類健康。港口船舶污染排放已成為繼機(jī)動車尾氣污染、工業(yè)企業(yè)排放之后第三大大氣污染來源，加大船舶污染排放治理刻不容緩。
[0003]控制船舶煙氣中污染物排放的前提是要知道污染物的成份及含量，而船舶煙氣排放在線分析系統(tǒng)能實時在線的測量，其檢測結(jié)果可及時發(fā)現(xiàn)船舶煙氣排放過程中出現(xiàn)的問題，以便及時采取措施，以減少重大污染事件的發(fā)生。目前國內(nèi)的煙氣排放監(jiān)測主要采用電化學(xué)氣體分析儀、紅外光譜分析儀，少量紫外光譜分析儀。
[0004]通常監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程為以下步驟:射流栗與取樣裝置配合，連續(xù)取樣煙道內(nèi)的煙氣;煙氣中通常含有焦油、粉塵等顆粒物，所述顆粒物容易堵塞氣體管路、氣體室等裝置；因此，需要使用預(yù)處理裝置過濾掉煙氣中的焦油、粉塵等顆粒物，并將預(yù)處理后的煙氣送入氣體室;測量裝置利用吸收光譜技術(shù)測得氣體煙氣的參數(shù)，如二氧化硫、氮氧化物的濃度。
[0005]在上述工作過程中，煙氣在進(jìn)入氣體室前后被加熱到一定溫度，如150°C，防止煙氣中的水蒸氣冷凝，避免了煙氣中的酸性氣體溶于冷凝水而形成腐蝕氣體管路、氣體室等裝置的酸。在工作過程中突然停電時，氣體室內(nèi)會殘留氣體，這些殘留氣體沒有得到電加熱裝置的加熱，溫度下降;殘留氣體中的水蒸氣會冷凝，而氣體中的一些酸性氣體會溶于冷凝水，如二氧化硫、氮氧化物，從而形成具有強(qiáng)烈腐蝕性的酸，腐蝕損壞氣體室以及氣體管路等裝置。殘留氣體中還存在一些在高溫下是氣態(tài)而在低溫下是固態(tài)或液態(tài)的物質(zhì)，如硫蒸氣、焦油，這些物質(zhì)在溫度降低時析出，污染氣體室或堵塞氣體管路。并且這些裝置一般都存在價格比較昂貴、體積較大、針對應(yīng)重點監(jiān)測的N02氣體測量精度低、每次測試必須進(jìn)行零點標(biāo)定等缺陷。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠?qū)煔庵械亩喾N污染物進(jìn)行實時、在線、連續(xù)的檢測，可避免蝕損壞氣體室、污染氣體室和堵塞氣體管路，性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，包括煙氣采樣單元、煙氣預(yù)處理裝置、煙氣分析系統(tǒng)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)、煙道、氣體測試室、分析儀表柜，所述煙氣采樣單元、煙氣預(yù)處理裝置、煙氣分析系統(tǒng)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)依次連接;所述煙氣采樣單元包括采樣探頭、煙塵計、流量計、水份儀、壓力傳感器、溫度傳感器;所述煙氣預(yù)處理裝置包括樣氣預(yù)處理單元、校準(zhǔn)設(shè)備、吹掃單元，煙氣分析系統(tǒng)包括顆粒物檢測系統(tǒng)和氣態(tài)污染物檢測系統(tǒng);所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)包括控制柜、電氣控制單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述煙氣采樣單元設(shè)置在煙道內(nèi)，煙氣采樣單元通過電纜線與分析儀表柜連接;所述煙氣預(yù)處理裝置、煙氣分析系統(tǒng)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)均安裝在分析儀表柜中；所述分析儀表柜設(shè)置在氣體測試室內(nèi)，氣體測試室內(nèi)還設(shè)有加熱導(dǎo)管。
[0008]作為優(yōu)選，所述采樣探頭通過電伴熱控溫采樣管與分析儀表柜相連接，采樣探頭包括探頭芯和探頭外壁，探頭芯和外壁之間設(shè)有伴熱帶。
[0009]作為優(yōu)選，所述樣氣預(yù)處理單元包括壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)、耐腐抽氣栗、排液蠕動栗、氣溶膠過濾器、精細(xì)過濾器、過濾減壓閥、前處理器、放散流量計、負(fù)壓接點壓力表及氣路控制閥件，前處理器連接加熱導(dǎo)管，耐腐抽氣栗上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥;所述校準(zhǔn)設(shè)備包括兩位三通校對電磁閥、工作校對電動切換閥;所述吹掃單元包括電動球閥、磁助式電接點壓力表、二位二通電磁閥、空氣過濾器;采樣探頭通過電動球閥連接壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)還連接耐腐抽氣栗、氣溶膠過濾器、精細(xì)過濾器、工作校對電動切換閥。
[0010]作為優(yōu)選，所述分析儀表柜下端設(shè)有排液口，分析儀表柜內(nèi)還設(shè)有快速旁通流量計、溫濕度報警器、流量計報警器、隔膜栗、自動排液栗，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)通過若干排液管連接排液口，排液管上分別安裝有自動排液栗和排液蠕動栗，精細(xì)過濾器依次連接溫濕度報警器、流量計報警器;壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)連接隔膜栗。
[0011]作為優(yōu)選，所述煙氣分析系統(tǒng)包括紅外氣體分析儀和PLC可編程控制器，煙氣分析系統(tǒng)還包括繼電器組、操作按鈕及閥件、指示燈，紅外氣體分析儀上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥，紅外氣體分析儀連接溫濕度報警器、流量計報警器。
[0012]作為優(yōu)選，所述分析儀表柜內(nèi)設(shè)有固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器連接電伴熱控溫采樣管，分析儀表柜內(nèi)還設(shè)有開關(guān)電源、信號隔離器，分析儀表柜外設(shè)有端子排，端子排連接分析儀表柜內(nèi)設(shè)備和分析儀表柜外設(shè)備線路，開關(guān)電源與PLC可編程控制器電連接，PLC可編程控制器還連接信號隔離器、端子排。
[0013]作為優(yōu)選，所述煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)包括S型皮托管、壓力變送器、煙塵測量儀、流量測量儀、溫度測量儀、壓力測量儀、濕度測量儀。
[0014]作為優(yōu)選，所述氣體測試室的進(jìn)口端設(shè)有開關(guān)閥，氣體測試室連接氣體置換裝置，氣體置換裝置包括氣源和通氣閥門，氣源通過通氣閥門與氣體測試室相連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1、本發(fā)明采用煙氣處理法流程、直接抽取采樣式、脈沖清掃、采樣管電伴熱、程序控制等項技術(shù)，具備自動進(jìn)樣，連續(xù)運行、控制聯(lián)鎖諸功能。采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用分級過濾除塵，粗過濾與精過濾、除塵與除硫相結(jié)合的凈化方式，經(jīng)長期運行表明，有效地解決了高粉塵、高濕度及含硫工況下，維護(hù)工作量大，在線連續(xù)運行率低的難題。性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小。
[0017]2、可避免腐蝕損壞氣體室、污染氣體室和堵塞氣體管路的船舶廢氣排放在線分析監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠?qū)U氣中的多種污染物進(jìn)行實時、在線、連續(xù)的檢測，可維護(hù)性和穩(wěn)定性好，使用方便快捷、測量種類齊全、提高測量N0X、S02精度、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線測量。是環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)必備的監(jiān)測設(shè)備，也是實現(xiàn)節(jié)能減排、回收利用廢氣的必要設(shè)備。
[0018]本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
【【附圖說明】】
[0019]圖1是本發(fā)明一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的流程框圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的分析儀表柜元器件連接示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)的關(guān)鍵部分連接示意圖。
[0023]圖中:1-煙氣采樣單元、11-采樣探頭、12-煙塵計、13-流量計、14-水份儀、15-電伴熱控溫采樣管、16-固態(tài)繼電器、2-煙氣預(yù)處理裝置、211-壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)、212-耐腐抽氣栗、213-排液蠕動栗、214-氣溶膠過濾器、215-精細(xì)過濾器、216-過濾減壓閥、217-前處理器、221-兩位三通校對電磁閥、222-工作校對電動切換閥、231-電動球閥、3-煙氣分析系統(tǒng)、31-紅外氣體分析儀、311-針形調(diào)節(jié)閥、32-PLC可編程控制器、33-繼電器組、4-煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)、5-數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)、6_煙塵監(jiān)測系統(tǒng)、7-煙道、8-氣體測試室、81-加熱導(dǎo)管、9-分析儀表柜、91-排液口、92-快速旁通流量計、93-溫濕度報警器、94-流量計報警器、95-隔膜栗、96-自動排液栗、97-開關(guān)電源、98-信號隔離器、10-端子排。
【【具體實施方式】】
[0024]參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明，包括煙氣采樣單元1、煙氣預(yù)處理裝置2、煙氣分析系統(tǒng)3、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)4、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)5、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)6、煙道7、氣體測試室8、分析儀表柜9，所述煙氣采樣單元1、煙氣預(yù)處理裝置2、煙氣分析系統(tǒng)3、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)4、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)5、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)6依次連接;所述煙氣采樣單元I包括采樣探頭11、煙塵計12、流量計13、水份儀14、壓力傳感器、溫度傳感器;所述煙氣預(yù)處理裝置2包括樣氣預(yù)處理單元、校準(zhǔn)設(shè)備、吹掃單元，煙氣分析系統(tǒng)3包括顆粒物檢測系統(tǒng)和氣態(tài)污染物檢測系統(tǒng);所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)5包括控制柜、電氣控制單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述煙氣采樣單元I設(shè)置在煙道7內(nèi)，煙氣采樣單元I通過電纜線與分析儀表柜9連接;所述煙氣預(yù)處理裝置2、煙氣分析系統(tǒng)3、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)4均安裝在分析儀表柜9中；所述分析儀表柜9設(shè)置在氣體測試室8內(nèi)，氣體測試室8內(nèi)還設(shè)有加熱導(dǎo)管81。所述采樣探頭11通過電伴熱控溫采樣管15與分析儀表柜9相連接，采樣探頭11包括探頭芯和探頭外壁，探頭芯和外壁之間設(shè)有伴熱帶。所述樣氣預(yù)處理單元包括壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211、耐腐抽氣栗212、排液蠕動栗213、氣溶膠過濾器214、精細(xì)過濾器215、過濾減壓閥216、前處理器217、放散流量計、負(fù)壓接點壓力表及氣路控制閥件，前處理器217連接加熱導(dǎo)管81，耐腐抽氣栗212上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥311;所述校準(zhǔn)設(shè)備包括兩位三通校對電磁閥221、工作校對電動切換閥222;所述吹掃單元包括電動球閥231、磁助式電接點壓力表、二位二通電磁閥、空氣過濾器;采樣探頭11通過電動球閥231連接壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211還連接耐腐抽氣栗212、氣溶膠過濾器214、精細(xì)過濾器215、工作校對電動切換閥222。所述分析儀表柜9下端設(shè)有排液口 91，分析儀表柜9內(nèi)還設(shè)有快速旁通流量計92、溫濕度報警器93、流量計報警器94、隔膜栗95、自動排液栗96，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211通過若干排液管連接排液口 91，排液管上分別安裝有自動排液栗96和排液蠕動栗213，精細(xì)過濾器215依次連接溫濕度報警器93、流量計報警器94;壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211連接隔膜栗95。所述煙氣分析系統(tǒng)3包括紅外氣體分析儀31和PLC可編程控制器32，煙氣分析系統(tǒng)3還包括繼電器組33、操作按鈕及閥件、指示燈，紅外氣體分析儀31上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥311，紅外氣體分析儀31連接溫濕度報警器93、流量計報警器94。所述分析儀表柜9內(nèi)設(shè)有固態(tài)繼電器16，固態(tài)繼電器16連接電伴熱控溫米樣管15，分析儀表柜9內(nèi)還設(shè)有開關(guān)電源97、信號隔離器98，分析儀表柜9外設(shè)有端子排10，端子排10連接分析儀表柜9內(nèi)設(shè)備和分析儀表柜9外設(shè)備線路，開關(guān)電源97與PLC可編程控制器32電連接，PLC可編程控制器32還連接信號隔離器98、端子排10。所述煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)4包括S型皮托管、壓力變送器、煙塵測量儀、流量測量儀、溫度測量儀、壓力測量儀、濕度測量儀。所述氣體測試室8的進(jìn)口端設(shè)有開關(guān)閥，氣體測試室8連接氣體置換裝置，氣體置換裝置包括氣源和通氣閥門，氣源通過通氣閥門與氣體測試室8相連接。
[0025]本發(fā)明工作過程:
[0026]本發(fā)明一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)在工作過程中，樣氣首先由煙氣采樣單元I安裝在煙道7上的采樣探頭11從煙道7內(nèi)采出，經(jīng)采樣探頭11 一次過濾，經(jīng)電伴熱控溫采樣管15加熱后進(jìn)入分析儀表柜9 ；經(jīng)過電動球閥231，樣氣進(jìn)入壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211一次冷凝除去濕氣，冷凝液集結(jié)在廢氣處理機(jī)的下方，通過排液蠕動栗213排除;然后樣氣通過兩位三通校對電磁閥221，當(dāng)自動標(biāo)定時，兩位三通校對電磁閥221打開，耐腐抽氣栗212抽取空氣及第一個針形調(diào)節(jié)閥311，外部氣體也通過針形調(diào)節(jié)閥311，被送往紅外氣體分析儀31，校對儀器的零位;接著樣氣經(jīng)耐腐抽氣栗212送往后級，分為兩路;一路為快速旁通氣路(用于縮短由于氣樣傳輸管線等單元的“死空間”所引起的滯后時間)，即樣氣經(jīng)快速旁通流量計92(放散流量)后快速排空；另一路工作(測量)氣路，樣氣再一次進(jìn)入壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)211冷凝除去濕氣，冷凝液集結(jié)在廢氣處理機(jī)的下方，通過自動排液栗96從排液口91排出；除濕后的氣體進(jìn)入氣溶膠過濾器214除去酸霧，通過精細(xì)過濾器215對樣氣進(jìn)一步過濾；接下來通過工作校對電動切換閥222校對，通過工作校對電動切換閥222分別可以接入流程樣氣和標(biāo)準(zhǔn)樣氣，注入標(biāo)準(zhǔn)樣氣時，用來校對紅外氣體分析儀31;氣體經(jīng)溫濕度報警器93、流量計報警器94、隔膜栗95然后分兩路通過第二個針形調(diào)節(jié)閥311及第三個針形調(diào)節(jié)閥311調(diào)節(jié)儀器的流量，樣氣進(jìn)入紅外氣體分析儀31測量，測量后氣體流入大氣。校準(zhǔn)系統(tǒng)由標(biāo)氣瓶、壓力表、針型閥、穩(wěn)流閥和四通閥組成。校準(zhǔn)氣體經(jīng)穩(wěn)流穩(wěn)定再經(jīng)針型閥轉(zhuǎn)換成壓力為0.1MPa的低壓校準(zhǔn)氣。零點氣、各分析組分跨度校準(zhǔn)氣由四通閥切換，依次進(jìn)入分析儀器進(jìn)行零點和跨度校準(zhǔn)。
[0027]系統(tǒng)由電伴熱取樣探頭組件及電伴熱取樣管單元、預(yù)處理單元、吹掃單元、分析單元、儀器標(biāo)定單元及自動控制單元等部分組成。預(yù)處理單元、吹掃單元、分析單元、儀器標(biāo)定單元及自動控制單元等組裝在防塵分析柜內(nèi)，詳見附2圖系統(tǒng)流程圖。
[0028]煙氣采樣單元I包括:
[0029]采樣探頭11，電熱式氣體取樣探頭組件(SAE):防腐不銹鋼取樣探頭(SAE)由取樣管、電熱過濾腔兩部份組成。過濾腔內(nèi)裝微孔陶瓷過濾器，外裝電加熱器組成。其功能完成被測氣體的取樣及第一級粗過濾，其過濾精度5um，是整個取樣預(yù)處理系統(tǒng)前級過濾器。
[0030]片式電加熱器對采樣探頭11進(jìn)行伴熱，加熱器可以對整個過濾腔進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，包括法蘭盤上的溫度最高可達(dá)180°C。這就保證了外操作區(qū)的溫度不會降至露點以下。保證樣氣溫度高于露點(可根據(jù)用戶所處地域和冬夏溫差變化有所不同進(jìn)行設(shè)定，一般將溫控器溫度設(shè)定在110?120°C)，以防水汽、蒸汽凝結(jié)，吸附硫化物、堵塞管道。
[0031]電伴熱控溫取樣管15:加熱取樣管線是連接探頭與分析小屋或分析柜的連線，主體材料為PTFE。帶式電加熱器對取樣管道伴熱，最高溫度200°C，用電量40W/m，用PT1000作為溫度傳感器，溫度可調(diào)節(jié)。加熱管道加熱不要低于1000C，防止氣體中的水汽產(chǎn)生冷凝。
[0032]分析儀表柜9組件包括:
[0033]A、樣氣預(yù)處理單元
[0034]樣氣預(yù)處理單元包括:壓縮機(jī)式廢氣處理機(jī)、耐腐抽氣栗212、排液蠕動栗213、氣溶膠過濾器214、精細(xì)過濾器215、放散流量計、負(fù)壓接點壓力表及各種管、閥件等組成。其功能完成樣氣的凈化、除塵、除濕、除酸霧，其過濾精度可達(dá)0.lp，將符合分析儀器要求的超凈、恒溫、流量穩(wěn)定的樣氣，源源不斷送入分析儀器，從而確保了分析儀器的分析準(zhǔn)確性和長期可靠性。
[0035]取樣預(yù)處理系統(tǒng)是過程分析儀器在線連續(xù)可靠運行的關(guān)鍵，本裝置預(yù)處理系統(tǒng)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用分級過濾除塵，粗過濾與精過濾相結(jié)合的凈化方式，有效地解決了高粉塵、高濕度工況下，維護(hù)工作量大，在線連續(xù)運行率低的難題。性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小。
[0036]其各部件功能如下:
[0037]電動抽氣栗212:該栗采用膜式結(jié)構(gòu)，所有與氣樣接觸部分均采用聚四氟乙烯防腐結(jié)構(gòu)，具有防腐性好、使用壽命長、可靠性好、維護(hù)工作量少的特點。其組成部件的特殊性設(shè)計可解決分析技術(shù)中的各類采樣問題，抽氣量12L/min可調(diào)節(jié)。所有的連接部件及與樣氣的接觸部件都由PTFE材質(zhì)構(gòu)成，栗的工作完全處于潤滑狀態(tài)。所以氣體的分析參數(shù)在通過該栗的作用后不會有任何改變，由于栗具有特殊的隔膜和閥門系統(tǒng)。因此，操作和維修非常簡便。
[0038]廢氣處理機(jī):廢氣處理機(jī)采用壓縮機(jī)制冷原理工作，基于露點溫度不同，濕度也不相同的原理，該廢氣處理機(jī)通過制冷控制其氣體出口溫度，即控制進(jìn)入儀器的樣氣濕度，減少水蒸汽對儀器的干擾，其特點不需定期更換干燥劑，維護(hù)工作量小，其主要性能參數(shù)，當(dāng)流量為21/min，A 口溫度< 45 °C，出口溫度2 ± 0.5 °C。
[0039]氣溶膠過濾器214:適用于含酸氣體且露點>100°C情況下的采樣過程。如:測量重油燃燒和噴煤(燃燒)過程中的氣體，過濾器分離出氣體冷凝時產(chǎn)生的液滴，最有效的部位是在采樣氣體通過分析儀的流量計之前。
[0040]過濾器由內(nèi)外兩部分組成，氣體由內(nèi)部到外部滲透，過濾器內(nèi)部由結(jié)構(gòu)緊密的纖維組成，過濾面積大，在通過過濾表面時，氣體中的粒子受重力的作用降至過濾器的玻璃容器中，當(dāng)流體達(dá)到飽和狀態(tài)時，過濾器仍保持良好的效能，結(jié)合緊密的微細(xì)纖維起到阻滯樣氣內(nèi)雜質(zhì)粒子的作用，過濾器的使用情況可通過玻璃外殼直接觀察，更換過濾器也很方便。分離出來的酸質(zhì)可通過將底帽卸下排出。原裝進(jìn)口。
[0041]精細(xì)過濾器215:通用型過濾器使用極細(xì)的(0.1um)商效濾芯，可靠的分離氣體中所含的固體，尤其是極細(xì)的固體顆粒。承擔(dān)樣氣進(jìn)入儀器前的最后一級精過濾任務(wù)，同時監(jiān)視前處理凈化效率。過濾精度為0.1umo其特點是直觀，更換過濾器芯方便，過濾器芯的使用情況可通過玻璃外殼直觀觀察。能達(dá)到國際同類水平。
[0042]排液蠕動栗213:蠕動栗專門用于分析設(shè)備中的冷凝液的回收。低速(5rpm)運轉(zhuǎn)的PVDF軟管通過滑輪與N0V0PRENE軟管連接可確保長期具有良好的機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，同步發(fā)動機(jī)和齒輪可以阻住回流的冷凝液，0.31/h的栗吸量可保證安全的除去冷凝液。原裝進(jìn)
□ O
[0043]流量儀表:放散流量計:監(jiān)視、調(diào)整、放散多余的樣品流量。測量范圍:25?2501/h。
[0044]放散、儲液、排液管及自動排液器:是用來收集樣氣和冷凝液，緩沖氣體，排除樣氣和冷凝液。
[0045]氣路控制閥件:工作校對電動切換閥222:用于切換工作流量氣或樣品標(biāo)準(zhǔn)氣。樣品流量調(diào)節(jié)閥:用于調(diào)節(jié)進(jìn)入分析儀的流量。抽氣栗循環(huán)工作調(diào)節(jié)閥:用于調(diào)節(jié)抽氣栗的輸出流量及保護(hù)抽氣栗。
[0046]吹掃單元包括:
[0047]電動球閥231:該球閥是本裝置重要的電動執(zhí)行件，原裝進(jìn)口，它的功能是在手動不分析和吹掃時切斷采樣氣路。
[0048]最大工作壓力:0.8MPa電源:AC220V 50Hz
[0049]磁助式電接點壓力表:當(dāng)取樣器的過濾器芯及取樣管道堵塞時，壓力小于電接點負(fù)壓表設(shè)定值時，顯示報警、輸出報警信號，此時抽氣栗停止工作，系統(tǒng)停止工作，以保證抽氣栗不被燒壞。對取樣部分清洗，吹掃，或更換取樣過濾器芯后，按“系統(tǒng)復(fù)位”按鈕復(fù)位，系統(tǒng)才可正常工作。
[0050]二位二通電磁閥:吹掃電磁閥是脈沖式吹掃的執(zhí)行件AC220V 50HZ。
[0051]空氣過濾器:調(diào)節(jié)并過濾進(jìn)入的吹掃氣。
[0052]煙氣分析系統(tǒng)包括:
[0053]多組份紅外分析儀構(gòu)成，完成各種氣體成分的在線連續(xù)分析監(jiān)測，將其濃度信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4?20mA信號輸出。該分析儀采用紅外線分析原理，各參數(shù)通道相對獨立，性能穩(wěn)定可靠，智能化程度高。
[0054]完成被測樣氣的濃度與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)被測樣氣的濃度超過設(shè)定值時，輸出報警、聯(lián)鎖信號。
[0055]完成分析儀器的標(biāo)定。
[0056]過程控制聯(lián)鎖單元:采用可編程控制器作為控制中樞，并配置相應(yīng)的操作按鈕及有關(guān)閥件、指示燈、繼電器等組成。其主要功能，根據(jù)編制的程序，對裝置完成自動控制。
[0057]校準(zhǔn)設(shè)備包括:
[0058]兩位三通校對電磁閥221:校對時可用于抽取空氣，校對分析儀的零位;工作校對切換閥；用于切換工作流量氣或樣品標(biāo)準(zhǔn)氣。
[0059]煙氣分析系統(tǒng)3中的PLC可編程控制器32除了要能夠根據(jù)監(jiān)測過程(測量或維護(hù))選擇不同，控制系統(tǒng)中閥門的開閉狀態(tài)以外，還需能夠?qū)崟r與工控機(jī)通訊并根據(jù)得到的指令進(jìn)行相應(yīng)的動作，程序的具體要求為:
[0060](I)通信要求。
[0061]系統(tǒng)需要實時監(jiān)測廢氣排放污染氣體濃度，并且在監(jiān)測過程當(dāng)中工控機(jī)與PLC之間要多次進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為了保證系統(tǒng)能夠連續(xù)、可靠的執(zhí)行監(jiān)測動作，上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信必須具有很好的可靠性。因此選擇靈活方便且可靠性極高的自由口通信方式作為PLC與工控機(jī)之間的通信方式，采用以太網(wǎng)通信接口。
[0062]對于工控機(jī)與PLC之間的通訊機(jī)制，設(shè)置為:PLC向工控機(jī)發(fā)送執(zhí)行請求，然后工控機(jī)接收到信息后向PLC發(fā)送允許執(zhí)行命令，最后PLC再向工控機(jī)發(fā)送確認(rèn)執(zhí)行回復(fù)，并執(zhí)行相應(yīng)程序。
[0063](2)控制要求。
[0064]控制程序豐要是完成對監(jiān)測過程中系統(tǒng)各個閥門的開閉狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和上傳、故障診斷和報警功能的控制。
[0065]考慮現(xiàn)場應(yīng)用的需要，系統(tǒng)中設(shè)置手動控制按鈕，它們分別控制探頭反吹程序、氣路反吹程序的執(zhí)行以及測量/維護(hù)過程的切換，并添加溫度(伴熱箱和伴熱管)、數(shù)據(jù)超標(biāo)和分析儀故障報警指示燈，方便查找和排除相應(yīng)故障。
[0066]控制程序是由主程序、子程序和中斷程序組成的。主程序是用戶程序的主體，在一個項目中只能有一個主程序，也是唯一的總功能控制程序，CPU在每個掃描周期都要執(zhí)行一次主程序命令。在主程序中通過調(diào)用各個子程序和中斷程序來實現(xiàn)各種控制功能，每個子程序和中斷程序完成一種特定的功能。根據(jù)上述控制功能要求，為了提高程序可讀性，方便功能控制，將PLC控制程序劃分為初始化、預(yù)熱、探頭吹掃、校準(zhǔn)(校零和校標(biāo))、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸出和異常處理等子程序和通信接收完成、通信發(fā)送完成兩個中斷程序，其中測量系統(tǒng)的氣路吹掃的控制程序包含在校準(zhǔn)程序中。
[0067]1、主程序
[0068]系統(tǒng)上電或者重新啟動后開始預(yù)熱，待溫濕度傳感器檢測的氣路溫度己達(dá)設(shè)定溫度后，依次執(zhí)行探頭反吹和系統(tǒng)管路反吹程序。系統(tǒng)設(shè)有手動控制按鈕，通過按鈕控制監(jiān)測過程進(jìn)入測量狀態(tài)或者維護(hù)狀態(tài)，執(zhí)行對應(yīng)予程序程序。予程序執(zhí)行的時間間隔都是由定時器控制的，可以通過對定時器的調(diào)整改變控制功能模塊的執(zhí)行時間。同時考慮現(xiàn)場應(yīng)用的需要添加手動操作按鈕，直接控制監(jiān)測過程中的探頭吹掃程序、校零程序和校標(biāo)程序的執(zhí)行。
[0069]2、初始化程序
[0070]在PLC上電后對I/O接口(閥門，抽氣栗電源，報警指示燈)、通信參數(shù)以及程序中需要用到的標(biāo)志位(計算機(jī)運行狀態(tài)，反吹執(zhí)行，定時器)進(jìn)行初始化設(shè)置，壓縮空氣2控制閥為常開觸點。
[0071]3、預(yù)熱程序
[0072]在測量過程中，預(yù)熱的目的是使得廢氣在進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)時，所經(jīng)氣路溫度大于120度，以此來保證廢氣中的水汽為氣態(tài)。操作人員將測量，維護(hù)狀態(tài)選擇按鈕旋至測量，系統(tǒng)上電啟動后，當(dāng)調(diào)用預(yù)熱程序時，根據(jù)標(biāo)志位狀態(tài)判斷采集伴熱箱的溫度時是否大于120度，是則通知工控機(jī)預(yù)熱完成，否則繼續(xù)加熱。
[0073]4、探頭吹掃程序
[0074]當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)處于測量狀態(tài)時，在廢氣采樣測量前都要周期性利用壓縮空氣吹掃探頭來清理探頭中的煙塵以免管口堵塞;當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)處于維護(hù)狀態(tài)時，同樣要定期吹掃探頭。
[0075]開始執(zhí)行探頭吹掃程序后，先關(guān)閉抽氣栗電源停止采樣，打開探頭吹掃控制閥I并延時60s，在探頭吹掃控制閥I定時期間，探頭吹掃控制閥2以打開Is、關(guān)斷58的順序循環(huán)開閉，直至60s定時時間到，關(guān)閉兩個探頭吹掃控制閥接通抽氣栗電源開始采樣，最后通知上位機(jī)吹掃過程完成并退出。
[0076]5、校準(zhǔn)程序
[0077]系統(tǒng)監(jiān)測中在線校準(zhǔn)過程由校零程序和校標(biāo)程序組成，校零足向氣路中通入N2氣充滿測量池來校準(zhǔn)標(biāo)定曲線零點值的過程;校標(biāo)是向氣路中分別通入己知濃度的S02和NO充滿測量池來校準(zhǔn)標(biāo)定曲線在該濃度點數(shù)值的過程。通過校零和校標(biāo)測量過程對標(biāo)定曲線進(jìn)行校準(zhǔn)，便可以得到實際環(huán)境下光強(qiáng)與目標(biāo)氣體濃度的關(guān)系曲線，根據(jù)監(jiān)測過程中測量得到的光強(qiáng)值得出氣體待測濃度值。
[0078]開始校零后，首先關(guān)閉抽氣栗電源，打開廢氣處理控制閥和壓縮空氣控制閥并定時60s將氣路中殘余氣體推出系統(tǒng)外被廢氣處理裝置吸收(即測量系統(tǒng)氣路吹掃程序)。等待定時時間到以后關(guān)閉壓縮空氣控制閥不再通入壓縮空氣，這時打開N2氣控制閥和流量計連接閥使得N.充入測量池，為了保證N2氣能夠充滿測量池，該階段持續(xù)200s，計時完成后通知上位機(jī)校零完成請求，收到上位機(jī)校零完成通知后關(guān)閉N2控制閥、流量計控制閥和廢氣處理控制閥，最后接通抽氣栗電源開始采樣并通知上位機(jī)退出。
[0079]校標(biāo)程序流程同校零程序，包含S02校標(biāo)和NO校標(biāo)，且在校標(biāo)完成后再進(jìn)行一次探頭后氣路反畎過程將氣體推出氣路排入廢氣處理裝置。
[0080]6、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)輸出程序
[0081]數(shù)據(jù)采集程序是采集顆粒物探頭、氧含量探頭、溫度傳感器、壓力傳感器、流速探頭檢測到的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)輸出程序是對計算出的S02和NO濃度、顆粒物含量、氧含量、流量以及溫度進(jìn)行輸出顯示。
[0082]7、異常處理程序
[0083]當(dāng)系統(tǒng)中的硬件或者檢測到的某些參數(shù)值發(fā)牛異常時，異常處理程序?qū)⒈粓?zhí)行。系統(tǒng)監(jiān)測過程中可能發(fā)生得異常有:溫度報警;數(shù)據(jù)值超標(biāo)報警;分析儀故障報警。當(dāng)檢測到的伴熱箱和伴熱管的溫度小于105度時，當(dāng)S02、N0和顆粒物濃度超出設(shè)定的最高濃度時，當(dāng)采樣探頭、氧含量探頭、顆粒物探頭和流速探頭出現(xiàn)斷電等故障(采集到的數(shù)據(jù)信號小于4mA或大于20mA)時，異常處理程序會被調(diào)用執(zhí)行點亮相應(yīng)的報警指示燈。異常處理的操作順序為:接到上位機(jī)報警命令后，根據(jù)故障標(biāo)志位判斷輸出高電平點亮對應(yīng)報警指示燈，但不進(jìn)行其他動作，待操作檢查故障并捧除后報警燈滅。
[0084]本發(fā)明，采用煙氣處理法流程、直接抽取采樣式、脈沖清掃、采樣管電伴熱、程序控制等項技術(shù)，具備自動進(jìn)樣，連續(xù)運行、控制聯(lián)鎖諸功能。采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用分級過濾除塵，粗過濾與精過濾、除塵與除硫相結(jié)合的凈化方式，經(jīng)長期運行表明，有效地解決了高粉塵、高濕度及含硫工況下，維護(hù)工作量大，在線連續(xù)運行率低的難題。性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)工作量小。
[0085]可避免腐蝕損壞氣體室、污染氣體室和堵塞氣體管路的船舶廢氣排放在線分析監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠?qū)U氣中的多種污染物進(jìn)行實時、在線、連續(xù)的檢測，可維護(hù)性和穩(wěn)定性好，使用方便快捷、測量種類齊全、提高測量N0X、S02精度、能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線測量。是環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)必備的監(jiān)測設(shè)備，也是實現(xiàn)節(jié)能減排、回收利用廢氣的必要設(shè)備。
[0086]上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:包括煙氣采樣單元(I)、煙氣預(yù)處理裝置(2)、煙氣分析系統(tǒng)(3)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)(4)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS) (5)、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)(6)、煙道(7)、氣體測試室(8)、分析儀表柜(9)，所述煙氣采樣單元(I)、煙氣預(yù)處理裝置(2)、煙氣分析系統(tǒng)(3)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)(4)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS) (5)、煙塵監(jiān)測系統(tǒng)(6)依次連接;所述煙氣采樣單元(I)包括采樣探頭(U)、煙塵計(12)、流量計(13)、水份儀(14)、壓力傳感器、溫度傳感器;所述煙氣預(yù)處理裝置(2)包括樣氣預(yù)處理單元、校準(zhǔn)設(shè)備、吹掃單元，煙氣分析系統(tǒng)(3)包括顆粒物檢測系統(tǒng)和氣態(tài)污染物檢測系統(tǒng);所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)(DAS)(5)包括控制柜、電氣控制單元、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);所述煙氣采樣單元(I)設(shè)置在煙道(7)內(nèi)，煙氣采樣單元(I)通過電纜線與分析儀表柜(9)連接;所述煙氣預(yù)處理裝置(2)、煙氣分析系統(tǒng)(3)、煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)(4)均安裝在分析儀表柜(9)中；所述分析儀表柜(9)設(shè)置在氣體測試室(8)內(nèi)，氣體測試室(8)內(nèi)還設(shè)有加熱導(dǎo)管(81)。2.如權(quán)利要求1所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述采樣探頭(11)通過電伴熱控溫采樣管(15)與分析儀表柜(9)相連接，采樣探頭(11)包括探頭芯和探頭外壁，探頭芯和外壁之間設(shè)有伴熱帶。3.如權(quán)利要求1所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述樣氣預(yù)處理單元包括壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)(211)、耐腐抽氣栗(212)、排液蠕動栗(213)、氣溶膠過濾器(214)、精細(xì)過濾器(215)、過濾減壓閥(216)、前處理器(217)、放散流量計、負(fù)壓接點壓力表及氣路控制閥件，前處理器(217)連接加熱導(dǎo)管(81)，耐腐抽氣栗(212)上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥(311);所述校準(zhǔn)設(shè)備包括兩位三通校對電磁閥(221 )、工作校對電動切換閥(222);所述吹掃單元包括電動球閥(231)、磁助式電接點壓力表、二位二通電磁閥、空氣過濾器;采樣探頭(11)通過電動球閥(231)連接壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)(211)，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)(211)還連接耐腐抽氣栗(212)、氣溶膠過濾器(214)、精細(xì)過濾器(215)、工作校對電動切換閥(222)。4.如權(quán)利要求3所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述分析儀表柜(9)下端設(shè)有排液口(91)，分析儀表柜(9)內(nèi)還設(shè)有快速旁通流量計(92)、溫濕度報警器(93)、流量計報警器(94)、隔膜栗(95)、自動排液栗(96)，壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)(211)通過若干排液管連接排液口(91)，排液管上分別安裝有自動排液栗(96)和排液蠕動栗(213)，精細(xì)過濾器(215)依次連接溫濕度報警器(93)、流量計報警器(94);壓縮機(jī)式冷凝干燥機(jī)(211)連接隔膜栗(95)。5.如權(quán)利要求4所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣分析系統(tǒng)(3)包括紅外氣體分析儀(31)和PLC可編程控制器(32)，煙氣分析系統(tǒng)(3)還包括繼電器組(33)、操作按鈕及閥件、指示燈，紅外氣體分析儀(31)上設(shè)有針形調(diào)節(jié)閥(311)，紅外氣體分析儀(31)連接溫濕度報警器(93)、流量計報警器(94)。6.如權(quán)利要求5所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述分析儀表柜(9)內(nèi)設(shè)有固態(tài)繼電器(16)，固態(tài)繼電器(16)連接電伴熱控溫采樣管(15)，分析儀表柜(9)內(nèi)還設(shè)有開關(guān)電源(97)、信號隔離器(98)，分析儀表柜(9)外設(shè)有端子排(10)，端子排(10)連接分析儀表柜(9)內(nèi)設(shè)備和分析儀表柜(9)外設(shè)備線路，開關(guān)電源(97)與PLC可編程控制器(32)電連接，PLC可編程控制器(32)還連接信號隔離器(98)、端子排(10)。7.如權(quán)利要求1所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述煙氣參數(shù)測量系統(tǒng)及自動反吹控制系統(tǒng)(4)包括S型皮托管、壓力變送器、煙塵測量儀、流量測量儀、溫度測量儀、壓力測量儀、濕度測量儀。8.如權(quán)利要求1所述的一種船舶廢氣排放在線分析系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體測試室(8)的進(jìn)口端設(shè)有開關(guān)閥，氣體測試室(8)連接氣體置換裝置，氣體置換裝置包括氣源和通氣閥門，氣源通過通氣閥門與氣體測試室(8)相連接。
【文檔編號】G01N1/22GK105865853SQ201610323653
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】朱勇, 李海龍, 張明
【申請人】威海捷諾曼自動化科技有限公司