【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本专利技术涉及环境传感器，并且更具体地涉及使用传感器对与船舶引擎相关联的废气进行自主实时排放监测。
2、海运业须遵守国际海事组织(imo)有关废气排放的规定。世界各地负责实施这些规定的海岸警卫队几乎没有办法检测违规行为。现有的那些价格昂贵并且只提供非常有限的覆盖范围。美国海岸警卫队(uscg)和英国海事和海岸警卫队管理局(mca)海岸警卫队等已公开表示，他们没有有效的手段来监测合规性，并期望有一个系统来帮助他们确定哪些船只需要审查。该规定计划于2020年1月1日变得更加严格。
3、sox废气排放(不包括任何缓解过程诸如废气净化系统)与燃料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，并且燃料转换规定反映了这一认识。
4、该规定要求没有废气净化系统的船只转换为其所在区域的合规燃料，并保留合规行为的记录。法律要求船只在so2排放控制区(seca)区域内外燃烧不同浓度的低硫燃料，并保存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且不精确的过程，在此过程中要权衡罚款和监禁。
5、通过“嗅探”船只上空来检测可疑船只的各种尝试，无论是使用无人机、飞机还是桥上安装的传感器，都被证明是脆弱的、范围有限的而且往往成本高昂。
6、永久性船只安装的传感器在全球范围内有效。然而，足够准确以匹配燃料测试的实验室级感测装置在安装和维护上成本极其昂贵——作为强制性应用考虑的情况是站不住脚的。
7、这种情况使
8、由于液化天然气燃烧引擎与常规碳氢化合物船舶燃油燃烧引擎或其他另选的燃料之间的燃烧动力学差异，可考虑其他对环境重要的气体/蒸气排放，即碳氧化物(cox)、硫氧化物(sox)、氮氧化物(nox)、微粒(pm)、挥发性有机化学物质(voc)、碳氢化合物的气体/蒸气排放。此外，这些痕量排放可提供与关于优化性能的引擎状况/状态有关的信息。需注意，虽然废气洗涤器可去除船废气中的二氧化硫(so2)的一部分，但洗涤器并不能去除所有排放的so2。虽然催化系统可去除大部分nox，但该系统并不能去除所有nox，并且在燃烧某些燃料诸如生物燃料时，系统可能会不堪重负。
技术实现思路
1、根据本专利技术的一个实施例，一种船舶废气烟囱排放传感器用于监管和效率监测。
2、根据另一个实施例，公开了一种用于从海船的废气烟囱采样的排放采样设备。该排放采样设备包括废气样本进气设备和排放传感器设备。该废气样本进气设备安装在该废气烟囱内并且包括：废气入口，其用于接收来自该废气烟囱内的废气；该废气入口内的废气样本微粒过滤器，其用于从该废气去除微粒；气体样本通道，其连接到废气样本微粒过滤器出口；和气体样本管，其具有第一端部和第二端部，该第一端部连接到该气体样本通道。
3、该排放传感器设备安装到该海船的该废气烟囱的外周边，并且包括：冷凝器、气体干燥管、至少一个气体吸收单元、泵、处理器和热电生成器组件。
4、该冷凝器连接到该气体样本管的该第二端部，用于从该废气分离并排出冷凝物，其中该冷凝器包括：冷凝器腔室，其具有气体输入部、气体输出部和冷凝输出部；冷凝器块，其围绕该冷凝器腔室，用于冷却该冷凝器腔室中的废气；废气输出阀，其连接到该冷凝器腔室的该气体输出部；和冷凝排出端口阀，其连接到该冷凝输出部，用于从该废气去除冷凝物。
5、该气体干燥管连接到该冷凝器腔室的该气体输出部。该气体干燥管包括：第一中空管，其具有连接到该冷凝器腔室的该气体输出部的第一中空管入口和连接到微粒过滤器的第一中空管出口；和第二中空管，其围绕该第一中空管，该第二中空管具有第二中空管入口和连接到气体出口的第二中空管出口。
6、该至少一个气体吸收单元测定该废气内的二氧化硫和二氧化碳水平。该至少一个气体吸收单元包括：连接到该微粒过滤器的出口的入口和用于将气体排放到该气体干燥管的该第二中空管入口的废气出口，该气体吸收单元具有第一端部和第二端部，该第一端部具有包括反射器和红外源的发射器，该第二端部具有至少一个检测器和至少两个通带滤波器，其中该通带滤波器中的一者特定于二氧化碳，并且该通带滤波器中的另一者特定于二氧化硫，该气体吸收单元的该第一端部和该气体吸收单元的该第二端部由样本气体腔室分离，该样本气体腔室在该气体吸收单元的该第一端部与该气体吸收单元的该第二端部之间延伸一定长度。
7、该泵将来自该海船的该废气的该废气泵送通过废气样本进气口、该冷凝器、该气体干燥管的该第一中空管、该微粒过滤器、该气体吸收单元、该气体干燥管的该第二中空管并且离开该废气出口。
8、来自该至少一个气体吸收单元的该废气出口的该废气由该泵泵送通过该第二中空管到达该气体出口，使得泵送通过该第二中空管的该废气的水蒸气含量具有小于流过该第一中空管的该废气的水蒸气含量。该第一中空管中的该废气将水蒸气通过该第一中空管的壁传递到该第二中空管中的该废气，从而干燥该废气。来自该第一中空管出口的废气比该第一中空管入口处的该废气包含更少的水蒸气。
9、该热电生成器组件从该废气烟囱的热量采集能量，其中该热电生成器组件包括：热传递垫，其具有第一侧和第二侧，该第一侧与该废气烟囱的该外周边相邻；热传递块，其附接到该热传递垫的该第二侧；散热器，其包括位于散热侧的多个翅片；热电生成器，其位于该散热器与该热传递块之间；至少一个螺钉，其将该散热器固定到该热传递块；和弹簧，其位于该至少一个螺钉与该散热器之间。
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1.一种用于从海船的废气烟囱采样的排放采样设备，所述排放采样设备包括：
2.根据权利要求1所述的排放采样设备，其进一步包括与所述处理器通信的调制解调器。
3.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中用于二氧化硫的所述通带滤波器为7.3微米，并且用于二氧化碳的所述通带滤波器为4.45微米。
4.根据权利要求3所述的排放采样设备，其中所述通带滤波器进一步包括7.85微米的二氧化硫参考滤波器和4.65微米的二氧化碳参考滤波器。
5.根据权利要求1所述的排放采样设备，其进一步包括位于外壳内并且与所述处理器、所述泵和所述热电生成器组件通信的电力管理系统和电池备用。
6.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中所述第一中空管由多孔聚合物制成。
7.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中所述排放传感器设备进一步包括与所述废气烟囱的所述外周边相邻的安装凸缘，所述安装凸缘接纳所述热电生成器组件并且具有各自限定孔的第一凸缘和第二凸缘。
8.根据权利要求7所述的排放采样设备，其中所述第一凸缘的所述孔各自接纳具有带紧固螺母的
9.根据权利要求7所述的排放采样设备，其进一步包括散热器外壳，所述散热器外壳安装在所述安装凸缘的顶部上并且位于所述安装凸缘的所述第一凸缘与所述第二凸缘之间，所述散热器外壳包括：
10.根据权利要求7所述的排放采样设备，其中所述冷凝器安装到所述第一倒L形件和所述第二倒L形件。
11.根据权利要求9所述的排放采样设备，其进一步包括外壳，所述外壳安装到所述第一L形支架的所述平坦表面和所述第二L形支架的所述平坦表面、围绕所述泵的所述外壳、所述气体干燥管、所述气体吸收单元和所述处理器。
12.根据权利要求11所述的排放采样设备，其进一步包括接纳在所述外壳上方的外部外壳。
13.根据权利要求1所述的排放采样设备，其进一步包括第二气体吸收单元，所述第二气体吸收单元串联连接到所述至少一个气体吸收单元，用于测定选自由甲烷、二氧化氮和碳氢化合物组成的组的至少两种气体的水平，所述第二气体吸收单元包括：连接到所述至少一个气体吸收单元的所述出口的入口，所述第二气体吸收单元具有第一端部和第二端部，所述第一端部具有包括反射器和红外源的发射器，所述第二端部具有至少一个检测器和至少两个通带滤波器，其中所述通带滤波器中的一者特定于乙烷或p；连接到所述微粒过滤器的所述出口的入口；和废气出口，其用于从所述排放采样设备排放气体，所述气体吸收单元具有第一端部和第二端部，所述第一端部具有包括反射器和红外源的发射器，所述第二端部具有至少一个检测器和至少两个通带滤波器，其中所述通带滤波器中的一者特定于甲烷或二氧化氮，并且所述通带滤波器中的另一者特定于碳氢化合物，所述第二气体吸收单元的所述第一端部和所述第二气体吸收单元的所述第二端部由样本气体腔室分离，所述样本气体腔室在所述第二气体吸收单元的所述第一端部与第二气体吸收单元的所述第二端部之间延伸一定长度。
14.根据权利要求13所述的排放采样设备，其中所述碳氢化合物包括乙烷、丙烷、异丙烷和丁烷。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于从海船的废气烟囱采样的排放采样设备，所述排放采样设备包括：
2.根据权利要求1所述的排放采样设备，其进一步包括与所述处理器通信的调制解调器。
3.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中用于二氧化硫的所述通带滤波器为7.3微米，并且用于二氧化碳的所述通带滤波器为4.45微米。
4.根据权利要求3所述的排放采样设备，其中所述通带滤波器进一步包括7.85微米的二氧化硫参考滤波器和4.65微米的二氧化碳参考滤波器。
5.根据权利要求1所述的排放采样设备，其进一步包括位于外壳内并且与所述处理器、所述泵和所述热电生成器组件通信的电力管理系统和电池备用。
6.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中所述第一中空管由多孔聚合物制成。
7.根据权利要求1所述的排放采样设备，其中所述排放传感器设备进一步包括与所述废气烟囱的所述外周边相邻的安装凸缘，所述安装凸缘接纳所述热电生成器组件并且具有各自限定孔的第一凸缘和第二凸缘。
8.根据权利要求7所述的排放采样设备，其中所述第一凸缘的所述孔各自接纳具有带紧固螺母的第一锚定带，并且所述第二凸缘的所述孔各自接纳具有带紧固螺母的第二锚定带，所述第一锚定带和所述第二锚定带连接到带，所述带围绕所述废气烟囱的所述外周边，以将所述排放采样设备附接到所述废气烟囱的外周边。
9.根据权利要求7所述的排放采样设备，其进一步包括散热器外壳，所述散热器外壳安装在所述安装凸缘的顶部上并且位于所述安装凸缘的所述第一凸缘与所述第二凸缘之间，所述散热器外壳包括：
10.根据权利要求7所述的排放采样设备，其中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·高尔，A·威尔克斯，R·马克布莱纳，M·艾伦，S·麦基，J·库卢昆迪斯，
申请(专利权)人：西阿克托斯控股公司，
类型：发明
国别省市：
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