船用柴油发动机废气处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对来自装载于船舶的船用柴油发动机的废气进行处理的船用柴油发动机废气处理系统。
【背景技术】
[0002]从船用柴油发动机排出的废气中除含有氮化合物(NOx)、硫氧化物(SOx)之外，还含有以碳为主要成分的粒子状物质(PM:Particulate Matter)等有害物质。特别是，对于PM，公知若人类在呼吸时将PM吸入到体内，则会产生各种健康危害。因此，在装载于船舶的船用柴油发动机中需要高效去除PM的PM去除装置。
[0003]作为这种船用柴油发动机的PM去除装置，有在排气管道中设置过滤器的方法。然而，过滤器具有容易堵塞、压力损耗大等问题。相比于此，电气集尘器不会堵塞，压力损耗小，因此，在安装到内燃机的排气管道时是有效的。然而，在干式的电气集尘器中，难以处理废气中的SOx等气体成分。
[0004]因此，以往，作为对从船用柴油发动机排出的废气进行清洗以降低SOx及PM的装置，有应用了电气集尘方式的装置。例如，提出有一种船用废气处理装置，沿船用柴油发动机的排气烟道设置有由放电电极和集电电极构成的电气集尘单元、和对废气中的固体粒子进行收集的过滤器单元，在电气集尘单元的前级设置海水喷雾单元，并设置有检测出废气温度、且控制海水喷雾单元的喷雾量以进行温度调整使得电气集尘单元的入口处的废气温度达到酸露点温度的温度控制单元(例如参照专利文献I)。
[0005]此外，作为电气集尘方式以外的、对从船用柴油发动机排出的燃烧所产生的废气进行清洗以降低SOx及PM的装置，提出有一种排水处理装置，例如配置气体清洗用洗涤器，将该气体清洗用洗涤器进行清洗时使用过的海水提供给离心分离部以去除煤尘，将分离出煤尘后的海水提供给油去除部并利用过滤器去除油成分，将去除油成分后的海水提供给中和部进行中和，将中和处理后的海水再次提供给气体清洗用洗涤器以用于清洗废气(例如参照专利文献2)。
现有技术文献专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开2009-52440号公报专利文献2:日本专利特开2004-81933号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0007]然而，在上述专利文献I记载的现有的船用废气处理装置的示例中，在电气集尘部的上游侧，利用水冷却装置将废气冷却到酸露点温度，将SO2雾化并去除。然而，存在如下未解决的问题:在将硫酸回收箱中贮存的硫酸雾与煤尘的混合液体丢弃时的处理需要特别留意，且在处理包含煤尘的强酸性废液时需要相应的成本。
[0008]在专利文献2记载的现有的排水处理装置的示例中，作为电气集尘方式的代替，将从船用柴油发动机排出的废气提供给气体清洗用洗涤器，利用海水对废气进行清洗以去除煤尘及SOx。然而，由于使用大量海水，因此，存在需要对含有煤尘的排水进行处理的大型水处理装置这一未解决的问题。
[0009]因此，本发明着眼于上述现有的船用废气处理装置及排水处理装置的未解决的问题。本发明的目的在于提供一种船用柴油发动机废气处理系统，能可靠地去除从船用柴油发动机排出的废气中包含的PM及SOx，且能降低海水的使用量、排水处理的负载量及废弃物的产生量，还能降低构成系统的设备的设置空间。
解决技术问题的技术方案
[0010]为了达到上述目的，本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第I方式对装载于船舶的船用柴油发动机燃烧所产生的废气进行处理。其包括:电气集尘装置，该电气集尘装置对从所述船用柴油发动机排出的废气中的粒子状物质进行收集；海水洗涤器，该海水洗涤器对由该电气集尘装置去除粒子状物质后的废气进行海水的喷雾以去除硫氧化物；废气成分检测部，该废气成分检测部检测所述电气集尘装置及所述海水洗涤器进行处理后的废气成分；海水成分调整部，该海水成分调整部回收由所述海水洗涤器进行喷雾后的海水并进行成分调整；海水循环部，该海水循环部将由该海水成分调整部进行成分调整后的海水返回至所述海水洗涤器；水质测量部，该水质测量部监视所述海水成分调整部内的海水的水质；废气处理控制部，该废气处理控制部调整所述电气集尘装置及所述海水洗涤器的工作状态，使得由所述废气成分检测部检测出的废气处理后的成分浓度在规定范围内；及海水成分控制部，该海水成分控制部调整所述海水成分调整部的工作状态，使得由所述水质测量部检测出的海水成分在规定范围内。
[0011]根据该第I方式，通过将从船用柴油发动机排出的含有PM、SOx等的废气提供给电气集尘装置，从而高效率地收集PM。此外，将去除PM后的废气提供给海水洗涤器以去除SOx0然后，利用废气成分检测部检测出废气处理前后的废气成分。利用废气处理控制部，根据该检测结果来调整电气集尘装置及海水洗涤器的工作状态，从而将最终废气中包含的PM及SO2浓度调整在规定范围内。此外，利用海水成分调整部回收由海水洗涤器进行喷雾后的海水，进行油成分分离、PH调整等的成分调整。而且，利用海水循环部使进行成分调整后的海水返回至海水洗涤器，将海水循环使用。因此，能可靠地净化从船用柴油发动机排出的废气，并大幅削减海水洗涤器的海水使用量。此外，即使在排水限制较严的港湾内，也能使船舶航行而不进行排水。
[0012]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第2方式中，所述废气成分检测部包括配置在所述电气集尘装置的入口侧及出口侧的第I和第2激光分析仪、及配置在所述海水洗涤器的出口侧的第3激光分析仪。
根据该第2方式，可利用3个激光分析仪检测出电气集尘装置的入口侧及出口侧的废气成分和海水洗涤器的入口侧及出口侧的废气成分，因此，可掌握电气集尘装置及海水洗涤器的工作状态。
[0013]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第3方式中，所述第I激光分析仪构成为检测PM浓度。所述第2激光分析仪构成为检测PM浓度及SO2浓度。第3激光分析仪构成为检测PM浓度、SO2浓度及CO 2浓度。 根据该第3方式，利用第I?3激光分析仪，检测出废气处理前后的PM浓度和S02&度，因此，可实时监视电气集尘装置的PM集尘率及海水洗涤器的SOx去除性能。第3激光分析仪中，检测废气处理后的CO2浓度，因此，针对环境限制值，可利用CO2来进行监视。
[0014]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第4方式中，所述第I激光分析仪、所述第2激光分析仪及所述第3激光分析仪包括将激光射出的光源部、对来自该光源部的出射光进行校准的光源侧光学系统、对从该光源侧光学系统经由测定对象废气所存在的空间进行传播的透射光进行聚焦的受光侧光学系统、接收由该受光侧光学系统聚焦后的光的受光部、对该受光部的输出信号进行处理的信号处理电路、及基于处理后的信号来测定废气中的煤尘及测定对象废气成分的浓度的运算处理部。所述第I激光分析仪由所述光源部射出可见区域激光或近红外区域激光的PM浓度检测用分析仪构成。所述第2激光分析仪由该PM浓度检测用分析仪、所述光源部射出中红外区域激光或紫外区域激光的SO2浓度检测用分析仪构成。所述第3激光分析仪由所述PM浓度检测用分析仪、所述S02&度检测用分析仪、及所述光源部射出近红外区域激光的CO2浓度检测用分析仪构成。
[0015]根据该第4方式，在第I激光分析仪中，利用从PM浓度检测用分析仪的光源部射出的可见区域激光或近红外区域激光，可检测出PM浓度。第2激光分析仪中，利用从PM浓度检测用分析仪的光源部射出的可见区域激光或近红外区域激光、以及从SO2浓度检测用分析仪的光源部射出的中红外区域激光或紫外区域激光，可检测出PM浓度及SO2浓度。第3激光分析仪中，利用从PM浓度检测用分析仪的光源部射出的可见区域激光或近红外区域激光、从SO2浓度检测用分析仪的光源部射出的中红外区域激光或紫外区域激光、以及从0)2浓度检测用分析仪的光源部射出的近红外区域激光，可检测出PM浓度、SO 2浓度及CO 2浓度。
[0016]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第5方式中，所述水质测量部包括对从所述海水洗涤器回收的回收海水中的浊质成分浓度进行测定的浊度计。
根据该第5方式，可利用浊度计来测定从海水洗涤器回收的回收海水中的浊质成分浓度(浊度)，因此，可基于由第I激光分析仪及第2激光分析仪测量出的PM浓度、及测量出的浊度来监视电气集尘装置的PM集尘率。
[0017]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第6方式中，所述废气处理控制部包括控制所述电气集尘装置的电气集尘装置控制部、控制所述海水洗涤器的海水喷射量的洗涤器控制部、及基于由所述第3激光分析仪检测出的SO2浓度及CO 2浓度来进行运算的运算部。
根据该第6方式，在废气处理控制部的运算部中，基于废气处理后的SO2浓度及0)2浓度来进行运算，因此，能针对环境限制值，利用CO2更正确地进行监视。
[0018]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第7方式中，所述废气成分检测部由配置在所述电气集尘装置的出口侧的第2激光分析仪、及配置在所述海水洗涤器的出口侧的第3激光分析仪构成，所述第2激光分析仪构成为检测SO2浓度，所述第3激光分析仪构成为检测SO2浓度及CO 2浓度，所述水质测量部包括对从所述海水洗涤器回收的回收海水中的浊质成分浓度进行测定的浊度计。
根据该第7方式，可利用浊度计来测定从海水洗涤器回收的回收海水中的浊质成分浓度，因此，可基于测量出的浊度来监视电气集尘装置的PM集尘率。
[0019]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第8方式中，所述海水成分调整部包括从所述海水洗涤器回收的回收海水中分离油成分的油成分分离部、及对所述回收海水的PH进行调整的pH调整部。
根据该第8方式，对海水成分调整部设置油成分分离部，因此，能去除从海水洗涤器回收的回收海水的油成分。而且，利用PH调整部使分离油成分后的回收海水具有适当的pH，从而可抑制中和SOx所需的海水量。此外，在将回收海水丢弃到海中时，在pH调整部中能进行与海中的pH相匹配的pH调整。
[0020]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第9方式中，所述水质测量部包括测定海水的PH的pH计、及对混入有废气中的油雾的海水中的油成分浓度进行测定的油成分浓度计。
根据该第9方式，利用pH计及油成分浓度计来测量所述海水成分调整部内的水质，因此，能实时正确地监视电解处理部或电磁处理部的工作状态。
[0021]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第10方式中，所述油成分分离部包括对从所述海水洗涤器回收的回收海水进行电解以分离油成分的电解处理部。
根据该第10方式，对海水成分调整部设置电解式的油成分分离部，因此，能去除从海水洗涤器回收的回收海水的油成分。特别是无需像利用过滤器去除油成分的情况那样进行过滤器的清洁和更换操作，可长时间连续从回收海水中分离油成分。
[0022]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第11方式中，所述pH调整部对从所述海水洗涤器回收的回收海水投入中和剂以调整pH。
根据该第11方式，在pH调整部中，通过投入中和剂，可利用pH调整部使分离油成分后的回收海水具有适当的pH。此外，在将回收海水丢弃到海中时，能进行与海中的pH相匹配的pH调整。
[0023]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第12方式中，所述废气处理控制部包括控制所述电气集尘装置的电气集尘装置控制部、及控制所述海水洗涤器的海水喷射量的洗涤器控制部，所述电气集尘装置控制部、所述洗涤器控制部、及控制所述海水洗涤器的海水成分的所述海水成分控制部经由网络连接到系统管理部，该系统管理部包括数据储存部，该数据储存部将由所述废气成分检测部检测出的PM浓度、SO2浓度及CO 2浓度作为储存数据进行储存，并将由所述水质测量部测定出的PH、浊度及油成分浓度作为储存数据进行储存。
[0024]根据该第12方式，在数据储存部中储存PM浓度、SO2浓度、CO 2浓度及浊质成分浓度作为储存数据，因此，通过对储存数据进行分析，能掌握电气集尘装置及海水洗涤器的工作状态。此外，将PH及油成分浓度作为储存数据进行储存，因此，通过对储存数据进行分析，能掌握油成分处理部、pH调整部的工作状态。
[0025]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第13方式中，所述系统管理部包括通信控制部，该通信控制部经由无线网络与操作所述船舶的船舶操作系统进行信息的交换。
根据该第13方式，在操作船舶的船舶操作系统中，能掌握所操作的每一船舶的船用柴油发动机废气处理系统的工作状况，可高效地进行维修检查等。
[0026]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第14方式中，所述废气处理控制部包括控制所述电气集尘装置的电气集尘装置控制部、及控制所述海水洗涤器的海水喷射量的洗涤器控制部，所述电气集尘装置控制部、所述洗涤器控制部、及控制所述海水洗涤器的海水成分的所述海水成分控制部经由网络连接到系统管理部，该系统管理部包括数据储存部，该数据储存部将由所述废气成分检测部检测出的PM浓度、SO2浓度及CO 2浓度作为储存数据进行储存，并将由所述水质测量部测定出的PH、浊度及油成分浓度作为储存数据进行储存，所述电气集尘装置控制部基于由所述废气成分检测部检测出的PM浓度、所述电气集尘装置的施加电流值及由所述水质测量部测定出的浊度，监视所述电气集尘装置的工作状态，在检测到所述电气集尘装置的异常时，将异常信息发送到所述系统管理部，所述洗涤器控制部基于由所述废气成分检测部检测出的SO2浓度、及所述海水洗涤器的配管流量值，监视所述海水洗涤器的工作状态，在检测到所述海水洗涤器的异常时，将异常信息发送到所述系统管理部，所述海水成分控制部基于由所述水质测量部测定出的PH和油成分浓度、所述电解处理部的电流指令值及PH调整部的pH调整剂投入指令值，监视所述电解处理部及PH调整部的工作状态，在检测到所述电解处理部或pH调整部的异常时，将异常信息发送到所述系统管理部，所述系统管理部包括在接收到上述异常信息中的至少一种时发出警报的警报产生部。
[0027]根据该第14方式，监视电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部及pH调整部的工作状态，在检测到电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部或PH调整部的异常时发出警报，因此，能立即通知电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部及pH调整部的异常。
[0028]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第15方式中，所述系统管理部包括警报信息发送部，该警报信息发送部在由所述警报产生部发出警报时，将警报信息发送到预先注册的移动信息终端。
根据该第15方式，在警报产生部发出警报时，可从系统管理部向移动电话等移动设备发送警报信息，无需始终监视船用柴油发动机废气处理系统的工作状况。
[0029]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第16方式中，所述系统管理部包括非易失性存储部，该非易失性存储部在接收到所述异常信息时，存储异常信息、异常发生时刻、所述数据储存部中储存的在所述异常发生时刻的一定时间前的储存数据。
根据该第16方式，将警报发生时刻、数据储存部中储存的在异常发生时刻的一定时间前为止的储存数据存储于非易失性存储部，因此，可基于该非易失性存储部中存储的数据，正确地进行电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部或pH调整部的异常分析。
[0030]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第17方式中，所述废气处理控制部包括第I维修时期决定部，该第I维修时期决定部基于由所述废气成分检测部检测出的PM浓度和SO2浓度、所述电气集尘装置的施加电流值、由所述水质测量部测量出的浊度、及所述海水洗涤器的配管流量值，监视所述电气集尘装置及所述海水洗涤器的工作状态，基于监视结果来决定所述电气集尘装置及所述海水洗涤器的维修时期，所述海水成分控制部包括第2维修时期决定部，该第2维修时期决定部基于由所述水质测量部测定出的pH和油成分浓度、及所述电解处理部的施加电流值，监视所述电解处理部及PH调整部的工作状态，决定所述电解处理部及PH调整部的维修时期。
[0031]根据该第17方式，通过监视电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部或pH调整部的工作状况，从而可正确决定电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部或pH调整部的维修时期，能有计划地进行电气集尘装置、海水洗涤器、电解处理部或pH调整部的维修。
[0032]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第18方式中，所述油成分分离部包括对从所述海水洗涤器回收的回收海水进行离心分离以分离油成分的离心分离部。
根据该第18方式，对海水成分调整部设置离心分离式的油成分分离部，因此，能去除从海水洗涤器回收的回收海水的油成分。特别是无需像利用过滤器去除油成分的情况那样进行过滤器的清洁和更换操作，可长时间连续从回收海水中分离油成分。
[0033]本发明所涉及的船用柴油发动机废气处理系统的第19方式中，所述油成分分离部