船用柴油发动机废气处理系统的制作方法_5

文档序号:9203970阅读:来源:国知局
s I。此外,配置在海水洗涤器9的出口侧的第3激光分析仪LA3可检测出利用海水洗涤器9去除SOx后的废气中包含的SO2浓度Cs2及CO 2浓度Cs3。
[0133]该检测出的SO2浓度Cs2及CO 2浓度Cs3输入到SO 2浓度指令值生成部61a。SO 2浓度指令值生成部61a中,根据SO2浓度Cs2及CO2浓度Cs3进行SO 2/C02的运算,基于该运算结果来生成并输出SO2浓度目标值Cst。另外,SO2浓度指令值生成部61a中,可将任意数值设定作为SO2浓度目标值Cst。
[0134]此外,喷射控制部61中,利用减法器61b从SO2浓度目标值Cst减去第3激光分析仪LA3所检测出的SO2浓度Cs2,计算出浓度偏差Δ Cs,将该浓度偏差Λ Cs提供给反馈控制部61c。反馈控制部61c中,通过例如进行PID控制处理,计算出使第3激光分析仪LA3检测出的SO2浓度Cs2与SO 2浓度目标值一致的反馈指令值。
[0135]另一方面,第2激光分析仪LA2所检测出的海水洗涤器9的入口侧的SO2浓度Csl提供给前馈控制部61d。由此,该前馈控制部61d中,可计算出与海水洗涤器9的入口侧的S02&度变化相应的前馈指令值。喷射控制部61中,利用加法器61e将该前馈指令值与反馈指令值相加,计算出海水洗涤器喷射指令值Jt,将该海水洗涤器喷射指令值Jt提供给泵驱动电路61f。泵驱动电路61f基于该海水洗涤器喷射指令值Jt,将循环泵45旋转驱动。
[0136]以上,喷射控制部61中,能应对在海水洗涤器9的入口侧的SO2浓度Csl的急剧变化,并将从海水洗涤器9排出的废气的SO2浓度控制在最佳。
此外,洗涤器控制部9E中,执行图17所示的工作状况监视处理。
该工作状况监视处理作为每隔规定时间的计时器中断处理来执行。首先,步骤Slll中,洗涤器控制部9E读取第3激光分析仪LA3所检测出的SO2浓度Cs2、海水洗涤器喷射指令值Jt、流量计54所检测出的海水流量Qw。接下来,转移至步骤SI 12,洗涤器控制部9E判定SO2浓度Cs2是否超过预先设定的上限SO 2浓度UCs2。该判定结果为Cs2 > UCs2时,转移至步骤SI 13。步骤SI 13中,洗涤器控制部9E将SO2浓度Cs2、海水洗涤器喷射指令值Jt及海水流量Qw存储于RAM等存储部,之后转移至步骤SI 14。
[0137]该步骤SI 14中,洗涤器控制部9E将对Cs2 > UCs2的持续时间进行计数的变量Np递增“1”,之后转移至步骤SI 15。步骤SI 15中,洗涤器控制部9E判定变量Np是否在预先设定的规定次数Nps以上。洗涤器控制部9E在该判定结果为Np < Nps时,结束计时器中断处理,恢复至规定的主程序。
[0138]步骤S114的判定结果为Np彡Nps时,转移至步骤S116。步骤S116中,洗涤器控制部9E读取与存储部中存储的规定次数Nps相应的SO2浓度Cs2,判定SO 2浓度Cs2是否有变化。洗涤器控制部9E在该判定结果中SO2浓度Cs2无变化时,判断为第2激光分析仪LA2或第3激光分析仪LA3发生了异常,转移至步骤SI 17。步骤SI 17中,洗涤器控制部9E将激光分析仪异常信息发送到系统管理部71,结束计时器中断处理。
[0139]此外,步骤S116的判定结果为SO2浓度Cs2有变化时,洗涤器控制部9E判断为第2激光分析仪LA2或第3激光分析仪LA3正常,转移至步骤S118。步骤S118中,洗涤器控制部9E判定海水洗涤器喷射指令值Jt是否增加。该判定结果中海水洗涤器喷射指令值Jt未增加的情况下,洗涤器控制部9E判断为喷射控制部61发生了异常,转移至步骤S119。步骤SI 19中,洗涤器控制部9E将喷射控制部异常信息发送到系统管理部71,之后结束计时器中断处理,并恢复至规定的主程序。
[0140]步骤S118的判定结果中海水洗涤器喷射指令值Jt有增加时,转移至步骤S120。步骤S120中,洗涤器控制部9E读取与存储部中存储的规定次数Np相应的海水流量Qw,判定海水流量Qw是否有增加。该判定结果为海水流量Qw未增加时,洗涤器控制部9E判断为包含循环泵45的海水供给系统发生了异常,转移至步骤S121。步骤S121中,洗涤器控制部9E将海水供给系统异常信息发送到系统管理部71,之后结束计时器中断处理,并恢复至规定的主程序。
[0141]此外,步骤S120的判定结果中海水流量Qw有增加时,洗涤器控制部9E判断为包含循环泵45的海水供给系统正常,但判断为海水洗涤器9中发生了异常,转移至步骤S122。步骤S122中,洗涤器控制部9E将海水洗涤器异常信息发送到系统管理部71,之后结束计时器中断处理,并恢复至规定的主程序。
[0142]上述步骤S112的判定结果为Cs2 ( Ucs2时,转移至步骤S123。步骤S123中,洗涤器控制部9E将变量Np清除为“0”,之后结束计时器中断处理,并恢复至规定的主程序。
这样,通过利用洗涤器控制部9E执行工作状况监视处理,能正确地检测出海水洗涤器9的异常发生、包含循环泵45的海水供给系统的异常发生、第2激光分析仪LA2或激光分析仪LA3的异常发生、喷射控制部61的异常发生等。此外,洗涤器控制部9E通过将各部的异常信息发送到系统管理部71,能利用该系统管理部71储存异常信息。
[0143]若对以上说明的废气处理系统的控制系统的简要结构进行概括,则如图18所示。 艮P,废气处理控制部EGC由电气集尘装置控制部7B及洗涤器控制部9E构成。该废气处理控制部EGC和海水成分控制部9F经由规定的网络NW与系统管理部71相连接。
[0144]此处,电气集尘装置控制部7B包括将进行图5所示的集尘前馈控制处理及图6所示的集尘反馈控制处理的集尘控制处理部7E包含在内的集尘控制部7a、进行图8所示的工作状况监视处理的工作状况监视部7b、及根据异常信息的产生频度和集尘控制部的累积工作时间等来决定电气集尘装置7的维修时期并将该决定出的维修时期发送到系统管理部71的第I维修时期决定部7c。
[0145]同样,洗涤器控制部9E包括进行海水喷射控制处理的喷射控制部61、将开关阀驱动的开关阀控制部62、进行图17所示的工作状况监视处理的工作状况监视部63、及根据异常信息的产生频度和海水洗涤器9的累积工作时间等来决定海水洗涤器9的维修时期并将该决定出的维修时期的信息发送到系统管理部71的第I维修时期决定部64。
[0146]海水成分控制部9F包括控制电解处理部31的电解控制部91、控制pH调整部32的PH控制部92、进行图11所示的工作状况监视处理以监视电解处理部31及pH调整部32的工作状况的工作状况监视部93、根据异常信息的产生频度和海水成分调整部9C的累积工作时间等来决定构成海水成分调整部9C的电解处理部31及pH调整部32的维修时期并将该决定出的维修时期的信息发送到系统管理部71的第2维修时期决定部94、以及进行图12所示的循环海水监视处理以决定循环海水的排水及新海水的汲起的排水及汲起决定部95。
[0147]从电气集尘装置控制部7B向系统管理部71发送表示电气集尘装置的工作状况的PM集尘率DCE及修正电流IHa等的工作数据和异常信息、维修信息。此外,从洗涤器控制部9E向系统管理部71发送表示海水洗涤器9的工作状况的海水洗涤器喷射指令值等工作数据和异常信息、维修信息。从海水成分控制部9F也向系统管理部71发送表示海水成分处理部9C的工作状态的电解电流指令值Se、pH调整剂投入指令值Sp等工作数据和异常信息。
[0148]此外,从海水成分控制部9F向系统管理部71发送水质测量部33所检测出的pH、浊度及油成分浓度。此外,从作为废气成分检测部的第I?3激光分析仪LAl?LA3向系统管理部71发送PM浓度Cl?C3、SO2浓度Csl及Cs2、以及CO 2浓度Cs3。
[0149]除此之外,系统管理部71与作为数据储存部的存储部72、非易失性存储器73、液晶显示器等显示部74、发出警报的警报声产生部75及通信控制部76连接。此处,通信控制部(警报信息发送部)76通过与例如利用了卫星通信的互联网连接,从而与运营船舶的管理公司的上位控制部80连接,并将警报信息发送到移动信息终端77。
[0150]而且,系统管理部71中,若从电气集尘装置控制部7B、洗涤器控制部9E及海水成分控制部9F接收到表示电气集尘装置7、海水洗涤器9及海水成分调整部9C的各工作状态的工作数据,则将这些工作数据进行划分,并存储于作为数据储存部的存储部72以进行数据储存。
系统管理部71中,若从电气集尘装置控制部7B、洗涤器控制部9E及海水成分控制部9F接收各种异常信息,则将接收到的异常信息和与其相关联的异常信息接收前后的工作数据、与接收时刻一起存放于非易失性存储器73。
[0151]这样,系统管理部71中,储存有表示船用柴油发动机废气处理系统的工作状态的工作数据和异常信息、维修信息。由此,能正确地掌握构成船用柴油发动机废气处理系统的电气集尘装置7及海水洗涤器9的工作状态。
[0152]而且,能检测出电气集尘装置主体7A、电气集尘装置控制部7B及废气成分检测部(第I?3激光分析仪LAl?LA3)的异常。此外,由于将PM浓度Cl?C3和浊度存储于存储部72,因此,可容易识别出PM浓度、浊度的变化。此外,在电气集尘装置7发生了异常时,将异常内容、异常发生时刻及异常发生时刻前后的规定时间期间的PM浓度检测值、浊度检测值存储于非易失性存储器73,因此,可容易且正确地进行之后的异常分析。
[0153]对于海水洗涤器9也能同样地检测出异常。此外,由于将SO2浓度检测值存储于存储部72,因此,可容易确认SO2浓度的变化。此外,在海水洗涤器9发生了异常时,将异常内容、异常发生时刻及异常发生时刻前后的规定时间期间的SO2浓度检测值存储于非易失性存储器73,因此,可容易且正确地进行之后的异常分析。
[0154]此外,由于将异常信息及维修信息发送到船舶运营公司的上位控制部80,因此,在船舶运营公司能正确掌握船用柴油发动机废气处理系统的工作状况。
另外,如图1及图18所示,通过对系统管理部71设置与移动电话网连接的通信控制部(警报信息发送部)76,在各种警报输出时,能经由例如互联网向预先注册的乘客的移动信息终端77发送警报信息。因此,能进行发生异常时的处理而不用始终监视监视器。
[0155]接下来,说明上述实施方式的整体动作。
从船用柴油发动机3排出的废气首先提供给脱硝装置5,利用该脱硝装置5将尿素水与空气混合并向废气进行喷射,从而去除NOx。
接下来,将去除NOx后的废气提供给电气集尘装置7,利用该电气集尘装置7的电气集尘装置主体7A来去除废气中包含的PM。该电气集尘装置主体7A中,利用旋回流形成部17使含有PM的气体从各电极收纳部15a?15d的气体导入部16作为旋回气流流动到筒状电极20内。含有PM的气体在通过筒状电极20时,如上所述,PM因电晕放电而带电。带电的PM因库仑力而通过筒状电极20的贯通孔20a并移动至筒状电极20外侧的收集空间22,附着收集于筒状电极20的外周面及外壳电极21的内周面。
[0156]而且,收集空间22中收集的粒子状物质由气旋装置7C回收,在其出口由压缩机(未图示)减少体积,收纳于鼓形罐等废弃容器。另外,也可在收集空间22内设置加热器,通过每隔规定时间用加热器进行加热,从而使收集的PM燃烧。在此情况下,无需废弃容器,且还能省略气旋装置7C、压缩机等,可降低初始成本及运行成本。
[0157]此外,由电气集尘装置7去除PM后的废气提供给海水洗涤器9,在该海水洗涤器9中,对废气喷射海水,从而从废气中去除SOx。此时,在海水洗涤器9中,含有SOx的海水贮存在筒状容器9A的底部。此处,该含有SOx的海水由海水成分调整部9C回收,在海水循环部9D形成返回到海水洗涤器9的海水循环路径。
[0158]对于该海水循环路径,在压载箱42贮存有压载海水的状态下,能将该压载箱42加入到海水循环路径,因此,可将压载海水作为海水洗涤器用海水来使用。因此,无需另外汲起海水洗涤器用海水。 此外,将海水汲起到压载箱42的压载箱用泵47也用于对洗涤器用箱体41的海水汲起,从而无需另外设置洗涤器用泵,可减少零部件数量而降低制造成本。
[0159]S卩,如图8所示,在无需向压载箱42汲起海水的货物装载时,成为使电磁开关阀49处于关闭状态的状态,使电磁开关阀48处于打开状态,将压载箱用泵47旋转驱动,从而经由过滤器46将海水汲起到洗涤器用箱体41。若汲起完规定量的海水,则将电磁开关阀48关闭。而且,在将电磁开关阀44、51及53维持于关闭状态的状态下,使电磁开关阀43及50处于打开状态。通过在该状态下将循环泵45旋转驱动,贮存于洗涤器用箱体41的海水提供给海水洗涤器9的筒状容器9A内的喷嘴9B,喷嘴9B向废气喷射海水,发挥去除SOx的功會K。
[0160]含有SOx的海水贮存在筒状容器9A的底部,但该海水传送到海水成分调整部9C。该海水成分调整部9C中,如图8所示,配置有电解处理部31。因此,电解处理部31将包含在废气中而进入海水的油雾等油成分分离。接下来,海水传送到PH调整部32并投入pH调整剂,从而调整成规定的pH。进行pH调整后的海水返回到洗涤器用箱体41。
[0161]因此,将汲起到洗涤器用箱体41的海水循环使用,从而可仅将海水洗涤器9所消耗的海水量的海水汲起到洗涤器用箱体41即可。因此,无需消耗大量的海水,从而可将对环境的影响抑制在最低限度。
[0162]此外,在装载货物较少的情况下,将压载海水汲起到压载箱42。此时,在保持电磁开关阀48处于关闭状态的情况下,使电磁开关阀49处于打开状态。在此状态下将压载箱用泵47驱动,从而海水经由过滤器46贮存于压载箱42。若压载海水贮存于压载箱42完毕,则在保持使电磁开关阀49处于关闭状态、并使电磁开关阀43、50及53处于关闭状态的情况下,使电磁开关阀44及51处于打开状态。由此,压载箱42内的压载海水由循环泵45提供给海水洗涤器9的筒状容器9A内的喷嘴9B。贮存于筒状容器9A底部的海水由海水成分调整部9C回收,进行油成分分离及pH调整之后由海水循环部9D返回到压载箱42内,从而形成海水循环路径。
在此情况下,由于不使用洗涤器用箱体41,因此,能在该期间进行洗涤器用箱体41的清洁。
[0163]除此之外,在海水循环路径的循环海水中的油成分浓度0C、pH或浊度T中的任一项超过各自的上限阈值(OCth、LpH及UT)的状态持续了规定时间的情况下,海水成分控制部9F将设置于海水循环部9D的电磁开关阀53处于打开状态。由此,循环海水通过排水用配管52排水到外部。同时,利用压载箱用泵47从外部的海中经由过滤器46汲起必要量的新海水。由此,可防止循环海水中的油成分浓度、PH或浊度T中的任一项超过规定的排水限制值而使得无法将循环海水排水到外部的海中的状况。
[0164]电气集尘装置7中,在其入口侧及出口侧配管配置有废气成分检测部。将该废气成分检测部所检测出的PM浓度检测值Cl及C2、浊度计58所测量出的浊度T提供给电气集尘装置控制部7B。电气集尘装置7中,基于上述数值,控制提供给电气集尘装置主体7A的电极的电流以使得PM去除率在规定范围内。
[0165]同样,在海水洗涤器9中,在出口侧配管配置有废气成分检测部,从而检测出废气中残留的SO2浓度及CO2浓度。将检测出的SO2浓度及CO2浓度提供给洗涤器控制部9E。洗涤器控制部9E中,基于上述数值,进行运算处理(=S02/C02),从而设定作为目标的S02&度规定范围,控制循环泵45的转速,进行控制使得废气中残留的SO2浓度处于预先设定的SO2浓度规定范围内。此外,海水成分控制部9F中,基于油成分浓度计56及pH计57的检测值,控制电解处理部31的电解用电流值及pH调整部32的pH调整剂投入量,进行控制使得循环海水的成分为适当状态。
[0166]除此之外,海水成分控制部9F中,基于流量计54的检测值,控制除垢部34的电解用电流值,进行控制使得将配管内粘附的水垢去除。
另外,在上述实施方式中,对于电气集尘装置7,说明了在筒状电极20及外壳电极21间的半闭空间内收集粒子状物质的情况,但并不限于此。电气集尘装置7中,也可在同一空间中设置放电电极和集尘电极,利用放电电极使PM带电,利用集尘电极将其去除。
[0167]此外,上述实施方式中,说明了利用旋回流形成部17将含有PM的气体作为旋回流导入的情况,并不限于此。在想要降低旋回流形成部17的压力损耗的情况下,也可不设置旋回流形成部17,而使含有PM的气体原样流通。
上述实施方式中,说明了控制海水洗涤器9的洗涤器控制部9E将排出的废气中包含的SO2浓度控制为目标值的情况,但并不限于此。洗涤器控制部9E
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