【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于船舶废气排放的自主实时二氧化硫和二氧化碳监测器
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求保护一项或多项专利技术，这些专利技术在2020年3月16日提交的临时申请号62/990,226，标题为“MARITIME SULFUR DIOXIDE EMISSIONS SWITCH AND MONITORING SYSTEM”和2020年11月5日提交的临时申请号63/110,159，标题为“AUTONOMOUS REAL
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TIME SULFUR DIOXIDE AND CARBON DIOXIDE MONITOR FO MARINE EXHAUST EMISSIONS”的专利中公开。特此要求美国临时申请的在35USC
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119(e)项下的权益，并且前述申请在此引入作为参考。
[0002]本专利技术属于环境传感器领域。更具体而言，本专利技术涉及传感器和使用传感器自主实时监测船舶废气排放中的二氧化硫和二氧化碳的方法。
技术实现思路
[0003]海运行业受制于国际海事组织(IMO)关于二氧化硫(SO2)废气排放的规定。负责执行这些法规的世界各地的海岸警卫队几乎没有检测违规行为的选择。现有的那些都很贵，而且覆盖面非常有限。美国海岸警卫队(USCG)和英国海洋和海岸警卫局(MCA)海岸警卫队等已公开表示，他们没有有效的手段来监督遵守情况，并希望有一个系统来帮助他们确定哪些船只需要审查。这些规定计划在2020年1月1日变得更加严格。
[0004]SO
x>废气排放，除了任何缓解过程，如废气净化系统，与燃油中的硫含量直接相关。实际上，燃料硫浓度成为废气硫浓度的代表，并且燃料转换规则反映了这种理解。
[0005]该法规要求没有废气净化系统的船舶转换到他们所在区域的合规燃料，并保持合规行为的记录。法律要求船舶在二氧化硫排放控制区(SECA)区域内外燃烧不同浓度的低硫燃料，并保留燃料转换事件的日志以供检查期间审查。当日志表明燃料转换确实发生时，确认燃料转换确实发生是一个漫长而不精确的过程，在这个过程中要权衡罚款和监禁。
[0006]各种试图“嗅”船只上空的空气以探测可疑船只的尝试，无论是使用无人机、飞机还是安装在桥上的传感器，都被证明是脆弱的、有限的范围，并且通常是昂贵的。
[0007]永久船载传感器全球有效。然而，足够精确以匹配燃料测试的实验室级感测设备的安装和维护非常昂贵——对于考虑强制应用来说，这种情况是站不住脚的。
[0008]这种情况使得世界上的海岸警卫队没有有效的方法知道他们的注意力集中在哪里。
技术实现思路
[0009]根据本专利技术的一个实施例，一种船舶二氧化硫排放开关监测系统具有自供电的排放物采样装置，并且需要低功率来操作。排放物采样装置具有灵敏和选择性的化学传感技术，能够量化化学复杂样品基质中的二氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2)。除了SO2和CO2之外，包括相对湿度、温度和压力传感器的量化算法用于监测废气。过滤器用于消除船用发动机废气中的固体和液体雾化成分。
附图说明
[0010]图1示出了船舶二氧化硫排放开关监测系统的概况。
[0011]图2a示出了二氧化硫排放装置的立体图。
[0012]图2b示出了二氧化硫排放装置的俯视图。
[0013]图2c示出了二氧化硫排放装置的仰视图。
[0014]图2d示出了二氧化硫排放装置的侧视图。
[0015]图2e示出了二氧化硫排放装置的后视图。
[0016]图3a示出了二氧化硫排放装置的预过滤器、废气过滤器传感器子系统和泵的第一视图。
[0017]图3b示出了二氧化硫排放装置的预过滤器、废气过滤器传感器子系统和泵的另一视图。
[0018]图4示出了图3a
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3b的预过滤器的特写。
[0019]图5a示出了图3a
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3b的分层过滤器的侧视图。
[0020]图5b示出了图3a
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3b的分层过滤器的分解立体图。
[0021]图5c示出了图3a
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3b的分层过滤器的分解侧视图。
[0022]图6示出了废气过滤器传感器子系统的气体吸收单元。
[0023]图7示出了船舶废气排放的自主实时二氧化硫和二氧化碳监测方法的框图。
[0024]图8a示出了单个烟囱的一对烟管上的正面安装选择。
[0025]图8b示出了单个烟囱的多个烟管的外侧安装。
[0026]图8c示出了弯曲排气烟管上的安装选择。
[0027]图8d示出了在单个烟囱的多个烟管上的背面安装选择。
[0028]图8e示出了多个烟囱，其中多个烟管安装有传感器单元。
[0029]图8f示出了具有多个排气烟管和传感器单元安装的游轮烟囱。
[0030]图9示出了散热器的侧视图。
[0031]图10示出了热电发电机(TEG)和散热器的俯视图。
[0032]图11示出了船上二氧化硫排放装置的内部部件和与监测中心相关联的计算机，在监测中心中可以实施说明性实施例。
[0033]图12示出了向客户端传送运输数据的示例用户界面。
[0034]图13示出了当船穿过SECA边界时的一个示例策略的草图。
具体实施方式
[0035]本文所述的装置和方法可确定燃料转换方面，即最难确认的规章符合性，相对于SO2排放控制区域(SECA)边界实际上是正确执行的。然后，通过提供燃料转换在SECA边界适当发生的不可变的第三方验证，传感器系统可用于确证强制的日志条目。它不能保证船只燃烧符合要求的燃料，这仍然取决于操作者是否知道他们在他们的油箱里放了什么，但它会在硫浓度意外变化的情况下，例如燃料系统不干净的情况示出不规则的读数。这一信息对船舶经营者在执法行动的上诉过程中很有价值，并可大大减少执法人员的检查工作。
[0036]该系统可以检测船只何时转换燃料，并且在符合要求的船只上，这将确认他们的日志条目。
[0037]低成本、低功率的SO2传感器没有足够宽的范围来报告ppm值的范围，该ppm值是计算废气中SO2浓度达到燃料硫符合性测试所需的精度所需要的。现行法规允许SECA边界以外的海洋中部SO2排放浓度为3.5％(35,000ppm)。2020年1月1日，这一水平降至0.5％(5000ppm)。在SECA边界内，靠近海岸和港口的地方，现在和将来的限制都是0.1％(1000ppm)。
[0038]当燃烧0.1％的硫燃料时，燃烧过程将废气中的SO2减少到大约20ppm(体积)，当燃烧0.5％的硫燃料时，减少到大约100ppm(体积)。本专利技术的实施例所解决的挑战之一是检测和/或量化化学上复杂的废气矩阵中这些水平的SO2，以便确定近似的燃料硫含量并确定国际海事组织(IMO)的合规性或不合规性。
[0039]在本专利技术的一个实施例中，以预编程的时间间隔对海船的烟管废气进行采样，并在预过滤器中进行预处理，以消除颗本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用排放物采样装置对来自海船的至少一个排气烟管的废气进行自主采样的方法，包括：计算机，其从排放物采样装置接收废气排放数据和诊断数据，并存储在储存库中；所述计算机计算随距离和时间变化的碳排放率；所述计算机计算在所述海船的特定位置由所述海船燃烧的燃料中的硫排放率；所述计算机确定海船的具体位置是否在管制区域内；对于受管制区域中的海船的每个特定位置，所述计算机确定计算的硫排放率是否在可接受的范围内；对于所计算的硫排放率在可接受范围内的受管制区域中的海船的每个特定位置，计算机向用户发送特定位置处的燃料符合性的通知；对于所计算的硫排放率在可接受范围之外的受管制区域中的海船的每个特定位置，所述计算机确定排放物采样装置是否在预定参数内运行，并且如果排放物采样装置在预定参数内运行，则计算机向用户发送给用户的受管制区域内的计算的硫排放率和不符合性的通知。2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述排放物采样装置在预定参数之外运行，则所述计算机向用户发送所计算的硫排放率和排放物采样装置故障的通知，并向所述海船发送替换排放物采样装置。3.根据权利要求1所述的方法，其中废气排放数据包括：日期、时间、纬度和经度、二氧化硫传感器值、二氧化碳传感器值、废气的气体湿度和废气压力。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述废气排放数据还包括所述排放物采样装置的高度、所述海船的速度、所述海船的航向以及所述海船使用的燃料类型。5.根据权利要求1所述的方法，其中来自所述排放物采样装置的诊断数据包括所述排放物采样装置的集热器内的温度、所述排放物采样装置的电池电压、所述排放物采样装置的热电发电机电压、所述排放物采样装置的地理位置、所述排放物采样装置的预过滤器或分层过滤器中存在的过滤器压力以及所述排放物采样装置的防破坏检测计数。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述用户是海船的所有者、执法机构、环境监管机构或海船上的其他人。7.一种用于对来自海船的排气烟管的废气进行采样的排放物采样装置，包括：预过滤器，其用于从废气中去除颗粒，所述预过滤器包括：第一端和第二端，所述第一端具有在海船的排气烟管中的废气入口；所述第二端具有出口和在废气入口和出口之间的过滤器；冷凝器元件，其用于冷却废气，所述冷凝器元件具有第一端和第二端，所述第一端在预过滤器的第二端处连接到出口，所述冷凝器元件包括由套筒包围的多孔管；分层过滤器，其用于从废气中去除颗粒，所述分层过滤器连接到冷凝器元件的第二端，所述分层过滤器包括连接到入口法兰的入口、至少第一垫圈、至少第一过滤器和连接到排...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯伊阿克托斯控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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