一种船舶烟气连续监测系统的制作方法

本发明属于船舶烟气监测设备术领域，具体涉及到一种对船舶烟气成分及相关烟气参数进行在线自动连续监测的船舶烟气连续监测系统及监测方法。

背景技术：

船舶废气排放污染是构成大气污染和海洋环境污染主要污染源之一，大多数船只燃烧的化石燃料通常是市场上含污染物较高的燃料，燃烧后排放的二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物可直接影响全球气候和海洋环境酸化，释放的其它液体、气体和颗粒对人类的健康也构成了严重的威胁。

近几年来我国对船舶废气污染排放逐渐重视，由于在船体工作环境中，要求维护周期尽量长，且要求的准确性较高(需要定期的对系统进行校准)，因此常规的烟气检测装置无法直接用于船舶烟气的监测。

在实际应用中，SO₂、NO、NO₂、O2、CO、CO₂测量可以使用红外傅里叶变换的方式测量，但是此种方式的气体分析室比较娇贵、容易受水分干扰的影响，而且红外光谱分析仪成本价昂贵。使用非分散红外的方式可以测量对应的SO₂、NO_X、O₂、CO、CO₂单独气体，非分散红外不能直接测量NO₂的含量只能通过理论推导计算。如果想使用一个气室测量以上所有气体，需要在气室内安装运动光学部件通过切换镜片的方式实现多种气体的测量，但船舶运行过程中一直处于运动状态，因此不能使用带有光学部件的方案。紫外光学的方式只能测量SO2、NO、NO2，对CO，CO2气体紫外光学的方式是不能分辨的。

目前，仍然缺乏能够适用于船舶的烟气连续监测系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于寻求设计一种能够适用于船舶的烟气连续监测系统，适用于海洋环境的使用，提高船舶烟气测量精度，维护简便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种船舶烟气连续监测系统，包括采样探头、烟尘计、流量计、预处理装置、紫外差分气体分析仪、红外气体分析仪、PLC控制器和DAS系统，所述采样探头、烟尘计和流量计固定安装于船舶烟道上；所述采样探头与预处理装置之间设有过滤器；所述烟尘计、流量计、紫外差分气体分析仪和红外气体分析仪分别与PLC控制器连接；PLC控制器与DAS系统连接， 实现数据交互；

所述采样探头包括采样管、反向滤芯、加热带、温度感应器和外壳，所述采样管穿过固定法兰与反向滤芯进气口螺纹连接，反向滤芯的出气口与环形挡块连接，环形挡块与外壳呈可拆卸连接；所述外壳安装在固定法兰上；环形挡块的中间孔与外壳上的出气孔相对；所述加热带设置在外壳与反向滤芯之间的空腔内，外壳与反向滤芯之间的空腔内设有温度感应器，温度感应器与PLC控制器电连接，PLC控制器与加热带电连接，能够根据温度感应器的反馈控制加热带的加热功率；所述反向滤芯为两端中心向内凹陷的工字形滤芯，其中左侧内凹底为封闭结构；

所述预处理装置，包括分水过滤器、一级冷凝器、二级冷凝器、保护过滤器、电子流量计、湿度检测器和抽气泵，所述分水过滤器前设有三通阀门一，分水过滤器的出口与一级冷凝器的入口连接，一级冷凝器的出口与二级冷凝器的入口连接，二级冷凝器与保护过滤器之间设有三通阀门二，保护过滤器后面的管路上依次设有电子流量计和湿度检测器，湿度检测器后面的管路上设有抽气泵；所述三通阀门一还与空气进气管相连，所述三通阀门二还与标气罐相连；所述分水过滤器、一级冷凝器和二级冷凝器分别与蠕动泵连接，蠕动泵与储液罐连接；所述三通阀门一、三通阀门二、蠕动泵、电子流量计、湿度检测器和抽气泵均与PLC控制器电连接，由PLC控制器根据反馈数据自动控制上述元器件；所述抽气泵分别与紫外差分气体分析仪、红外气体分析仪的烟气入口连接；

优选的是，所述紫外差分气体分析仪包括脉冲氙灯、聚光镜、积分器、光纤电缆、气体流通池、准直器，所述脉冲氙灯位于聚光镜一侧的焦点处，积分器位于聚光镜另一侧的焦点处；所述积分器通过光纤电缆与气体流通池的光入口连接，所述流通池靠近光入口的一端设有烟气入口，流通池靠近光出口的一端设有烟气出口，所述烟气入口通过管道与抽气泵连接，能够实现匀速恒量向流通池内通入待测烟气；所述流通池的出光口处设有准直器，准直器通过光纤电缆与光谱分析仪连接。

本发明的有益效果为：

能够一次性检测分析船舶烟气中的多种气体，包括SO₂、NO、NO₂、CO等，效率高，无运动部件可靠性高，关键部件维护简便；具有极高的测量精度和稳定性；能够在恶劣的工作环境中保持稳定有效；预处理装置采用间歇式冷凝液排放，保证气体经过分析仪表和流量调节装置的过程中无冷凝水出现，避免腐蚀仪器；检测光的强度和均匀性优良，利于光谱分析仪进行分析；流通池气体流量稳定，测量误差小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为采样探头结构示意图；

图3为预处理装置结构示意图；

图4为紫外差分气体分析仪结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1

本实施例的船舶烟气连续监测系统，包括采样探头2、烟尘计3、流量计4、预处理装置5、紫外差分气体分析仪6、红外气体分析仪7、PLC控制器8和DAS系统9，所述采样探头2、烟尘计3和流量计4固定安装于船舶烟道1上；所述采样探头2与预处理装置5之间设有过滤器10；所述烟尘计3、流量计4、紫外差分气体分析仪6和红外气体分析仪7分别与PLC控制器8连接；PLC控制器8与DAS系统9连接，实现数据交互；

所述采样探头2包括采样管201、反向滤芯210、加热带205、温度感应器209和外壳204，所述采样管201穿过固定法兰203与反向滤芯210进气口螺纹连接，反向滤芯210的出气口与环形挡块206连接，环形挡块206与外壳204呈可拆卸连接；所述外壳204安装在固定法兰上203；环形挡块206的中间孔与外壳204上的出气孔相对；所述加热带205设置在外壳与反向滤芯210之间的空腔内，外壳与反向滤芯210之间的空腔内设有温度感应器209，温度感应器209、加热带205分别与PLC控制器8电连接，能够根据温度感应器的反馈控制加热带的加热功率；所述反向滤芯210为两端中心向内凹陷的工字形滤芯，其中左侧内凹底211为封闭结构；

所述预处理装置5，包括分水过滤器503、一级冷凝器504、二级冷凝器506、保护过滤器510、电子流量计511、湿度检测器512和抽气泵513，所述分水过滤器503前设有三通阀门一502，分水过滤器503、一级冷凝器504和二级冷凝器506的依次连接，二级冷凝器506与保护过滤器510之间设有三通阀门二509，保护过滤器510后面的管路上依次设有电子流量计511和湿度检测器512，湿度检测器512后面的管路上设有抽气泵513；所述三通阀门一502还与空气进气管相连，所述三通阀门二509还与标气罐508相连；所述分水过滤器503、一级冷凝器504和二级冷凝器506分别与蠕动泵505连接，蠕动泵505与储液罐507连接；所述三通阀门一502、三通阀门二509、蠕动泵505、电子流量计511、湿度检测器512和抽气泵513均与PLC控制器8电连接，由PLC控制器8根据反馈数据自动控制上述元器件；所述抽气泵513分别与紫外差分气体分析仪6、红外气体分析仪7的烟气入口连接；

所述紫外差分气体分析仪6包括脉冲氙灯601、聚光镜602、积分器603、光纤电缆、气体流通池605、准直器608，所述脉冲氙灯601位于聚光镜602一侧的焦点处，积分器603位于聚光镜602另一侧的焦点处；所述积分器603通过光纤电缆与气体流通池605的光入口连接，所述气体流通池605靠近光入口的一端设有烟气入口，气体流通池605靠近光出口的一端设有烟气出口，所述烟气入口通过管道与抽气泵513连接，能够实现匀速恒量向气体流通池605内通入待测烟气；所述气体流通池605的出光口处设有准直器608，准直器608通过光纤电缆与光谱分析仪连接。