船舶尾气检测解决方案

Ship exhauxt gas detection solution

背景

海洋环境是我们人类赖以生存和发展的基础,船舶作为海洋交通的基础,在营运的过程中就必然且不可避免地造成海洋环境污染,以至于损害海洋生物资源,并且也危及到了人类的健康。

船舶尾气占大气污染的10%,NOx、SOx及PM严重危害人体健康。根据上海2012年的研究结果,船舶排放产生的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和细颗粒物(PM2.5)分别占到上海市排放总量的12.4%、11.6%以及5.6%。

在可持续发展战略的前景下,倡导和谐,发展,环保,健康,降低污染成为了21世纪的新主题。随着现代船舶实业的飞速发展,人们对船舶尾气排放造成的环境污染越来越重视。

国家标准

2016年8月22日,环境保护部会同质检总局发布了《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)》(GB 15097-2016)。

其中第一阶段相当于汽车发动机和非道路发动机的第二阶段排放控制水平,与我国船机排放现状相比,PM排放将削减70%左右,NOx排放将削减20%以上;

第二阶段相当于车机和非道路排放的第三阶段控制水平,PM和NOx将在第一阶段基础上,分别进一步降低40%和20%。第一阶段在2018年7月1日实施,而第二阶段将在2021年7月1日实施。

目前,大多数船舶使用的是压燃式发动机,所用燃料是柴油或者是硫含量较高的船用燃料油,排放的污染物包括颗粒物(PM)、氮氧化物(NOx)、碳氢化物(HC)和一氧化碳(CO)。标准中分别规定了上述污染物的排放限值。

整体设计

我司开发的船舶尾气检测系统属于实时船载尾气检测技术。开发一套船舶尾气检测系统需要考虑船舶尾气提供的特殊环境的影响,

在设计时应考虑对气体分析仪中各类传感器的保护,同时实时监控环境因素的变化,比如温度、湿度和气压等,将这些

数据传送给微机处理软件,对传感器测量数据进行补偿。

  • 7L58/64为例,该船舶额定功率9800kW,排气总管温度约525℃,涡轮增压器前温度约450-480℃,增压器后温度375-400℃,锅炉前温度320-350℃,锅炉后温度260-280℃。多数传感器在如此高的尾气温度条件下都无法工作,因此要对尾气进行降温处理。
  • 尾气成分复杂。尾气排放物分为颗粒物和气态物。其中我司尾气检测系统检测PM、CO、CH、NOx,在挑选传感器时,应注意各组分气体之间的交叉响应。对于存在交叉响应的传感器,应进行交叉敏感度的标定。
  • 船舶震动与噪声。船舶运行过程中,船体震动很剧烈,易造成传感器的损坏。同时基于传感器本身原理的不同,会对传感器件造成额外噪声。因此船舶尾气检测系统应在设计时,保证系统的结构稳定性和抗震设计。
  • 基于以上考虑,我司研发的船舶尾气监测系统的基本监测原理是船舶烟囱所排放的尾气经过光电式PM检测模块,进入尾气预处理装置,然后送至小荷多气体组分检测模块,经电化学法、半导体法、催化燃烧法等方法,得出各种其他的组分,传感器电信号经模数转换、信号放大,得到被测其他的浓度。
  • 支持的传送方式:检测数据可以通过产品中内置的CAN总线、TCP/IP、WIFI等接口传送到智能机舱系统,达到实时的监测和预警作用。

应用场景

该方案对江海中的船舶的尾气排放监测与预警有非常好的应用效果和非常高的应用价值。